Основные факторы, определяющие регулировочный диапазон

В большинстве случаев, длительная работа на минимальных нагрузках определяется в первую очередь котельным агрегатом, отсюда и регулировочный диапазон большинства энергоблоков определяется котельным агрегатом. В свою очередь минимальная нагрузка котельного агрегата зависит от следующих параметров:

1. Вида топлива и его характеристики (твердое, газ, мазут, реакционная способность);

2. Конструктивного исполнения, обусловливающего гидродинамику котельного агрегата и в первую очередь надежность циркуляции (барабанный и прямоточный, вертикально водотрубный или нет, с естественной и принудительной циркуляцией);

3. Устойчивости горения факела, определяется видом топлива и его характеристиками, а также способом сжигания (конструкцией топки);

4. Способа шлакоудаления (жидкий или сухой). Шлакование поверхностей нагрева при снижении нагрузки зависит от характеристик самого топлива, в значительной степени от температуры плавления золы, то есть от состава минеральной, негорючей части топлива. От конструктивных характеристик котла, наличия систем борьбы со шлакованием и их эффективности. Существенное изменение в режим шлакования и в соответствии с этим диапазон изменения нагрузки оказывает перевод котлов на непроектное топливо.

5. Схемные или технологические ограничения.

Для турбоагрегатов, в качестве основных ограничивающих факторов по снижению нагрузки можно рассмотреть следующие:

1. Необходимость переключения или полного отключения системы регенерации высокого давления, из-за снижения давления в отборах в процессе разгружения и невозможности свободного перетекания дренажей, а также понижения температуры подогрева в ПВД ниже температуры насыщения в деаэраторе;

2. Существенные температурные изменения и накопление повреждений приводящее к снижению долговечности вследствие температурных изменений в толстостенных элементах и роторе турбины, при глубоких разгружениях;

3. Разогрев выхлопного патрубка при работе на холостом ходу и низких нагрузках;

4. Для теплофикационных турбин дополнительно к ПВД может добавиться ограничения, связанные с невозможностью поддержания давления в регулируемых промышленных отборах и теплофикационных.

В большинстве своем граница ограничений по турбоагрегатам лежит значительно ниже, чем ограничения по котельным агрегатам.

При работе основного энергетического оборудования с частичной нагрузкой в регулировочном диапазоне, при соответствующих нагрузках, энергоблоки могут работать в различных режимах. По мере снижения нагрузки меняется его экономичность.

Если при снижении мощности на 15-25 % экономичность снижается приблизительно на 2 %, то дальнейшее снижение мощности приводит к более быстрым темпам снижения экономичности.

В пределах регулировочного диапазона, при колебаниях нагрузки, изменение температуры среды и металла по тракту котла относительно невелико и практически не сказывается на надежности оборудования (если скорость изменения нагрузки находится в допустимых пределах). Изменение теплового состояния элементов турбин, особенно СКД больше, чем котла, что связанно с дросселированием пара в регулирующих клапанах ЦВД и изменением температуры промперегрева. Скорость изменения нагрузки регламентируется правилами технической эксплуатации и составляет, в большинстве случаев, не более 3 % от номинальной для газомазутных блоков и 2 % пылеугольных. В реальных условиях эксплуатации, с учетом оптимальных скоростей изменения она как правило не превышает 1,5% в минуту от номинальной мощности. В аварийных ситуациях допускается изменение нагрузки со скоростью до 7 % номинальной в минуту.

Согласно ПТЭ для каждого энергоблока устанавливаются оптимальные по условиям надежности и экологичности графики снижения и набора нагрузки, а также работы на частичных нагрузках.

Эти условия регламентируются режимными картами, где для каждой нагрузки устанавливаются для котла:

· t_пв, оптимальный диапазон;

· оптимальный избыток воздуха в топке;

· величина разряжения;

· температура уходящих газов.

Для турбины:

· начальные и конечные параметры;

· давления в контрольных точках по отсекам турбины (чаще всего за регулирующей ступенью и в конденсаторе).

На основании опыта эксплуатации и анализа надежности работы оборудования на пониженных нагрузках ВТИ и ОРГРЭС разработан нормативный докумен СО 34.25.503-2003 "Нормы минимально допустимых нагрузок блоков 160-800 МВт".

В нормах все блоки сгруппированы по общим признакам, таким как мощность, вид сжигаемого топлива, способ удаления шлака и др. Уровень максимально допустимой нагрузки блоков определен по условиям работы котлов, так как ограничений по работе турбин в рассматриваемом диапазоне нагрузок практически нет.

Гидравлический и температурный режимы поверхностей нагрева котлов не лимитируют снижение нагрузки вплоть до 0.4 D_ном.

Температура пара промежуточного перегрева при скользящем давлении также не ограничивает глубину разгрузки, находясь во всем указанном диапазоне на уровне, допускаемом по условию эрозии лопаток последних ступеней турбины.

Устойчивость горения топлива твердого топлива, а также устойчивость шлакоудаление, существенным образом влияют на допустимый регулировочный диапазон.

Разделение оборудования по виду сжигаемого топлива на пылеугольные и газомазутные, а по способу удаления шлака на жидкое и сухое шлакоудаление позволило определить для каждого вида оборудования уровни минимально-допустимой разгрузки. Для пылеугольных котлов основным фактором, ограничивающим диапазон разгрузок, является топочный режим, надежность которого зависит от вида сжигаемого топлива и конструктивных особенностей топочных устройств. Для котлов пылеугольных блоков, предназначенных для работы на сильношлакующихся углях, установлено, что уменьшение нагрузки до 0,7-0,75 от номинальной приводит к существенному зашлаковыванию поверхностей нагрева, что в свою очередь способствует возникновению застоя или чрезмерно низких массовых скоростей в зашлакованных трубах. Как показывает опыт эксплуатации пылеугольных котлов с жидким шлакоудалением, надежность топочного режима в условиях пониженных нагрузок может быть обеспечена подсветкой мазутом в количестве до 8-10 %. Работа этих котлов в течении не более 2-4 ч с подсветкой мазутом допускается, как исключение, при особых затруднениях в прохождении минимума электрической нагрузки энергосистемы.

В табл.5.1. приведены пределы нагрузок, продолжительность работы и характер поддержания давления при работе блоков с жидким шлакоудалением на сниженной нагрузке. Для пылеугольных блоков с твердым удалением шлака устойчивость горения топлива при понижении нагрузки является тем фактором, который лимитирует диапазон их нагрузки. Для блоков, работающих на низкореакционных топливах, надежности режимов при пониженных нагрузках может дополнительно способствовать ограниченная подсветка мазутом или газом. Диапазон нагрузки этих блоков существенно шире, чем для блоков с жидким шлакоудалением, о чем свидетельствуют данные табл.5.1.

Таблица 5.1.

Пределы нагрузок пылеугольных блоков с жидким шлакоудалением.

¹ Допускается ограниченная подсветка 8-10 % по теплоте.

² Обязательна ограниченная подсветка 8-10 % по теплоте.

Таблица 5.2.

Пределы нагрузок пылеугольных блоков с сухим удалением шлака.

Для газомазутных котельных агрегатов, допустимый диапазон в большинстве случаев не зависит от устойчивости горения факела. Энергоблоки работающие на жидком и газообразном топливах, позволяют существенно расширить диапазон разгрузки по сравнению с пылеугольными котлами. Устойчивость горения в этих блоках остается достаточно высокой при их глубокой разгрузке. Диапазон изменения нагрузки представлен в табл.5.3. Поэтому нагрузка котельного оборудования и энергоблоков в целом находится в основном на уровне 40-50% от номинальной.

Таблица 5.3

Пределы нагрузок газомазутных блоков.