Особенности пуска котла неблочной ТЭС из неостывшего состояния

Лекция № 12

Неостывшее состояние характеризуется наличием давления в барабане менее 13 ата, что соответствует останову котла на 10 и более часов.

Время расхолаживания зависит от состояния тепловой изоляции, плотности шиберов газовоздушного тракта, плотности дренажной арматуры, условий вывода котла в резерв (каков уровень воды в барабане при останове, как быстро был закупорен котёл по газовоздушному и пароводяному трактам).

Этапы пуска из неостывшего состояния те же, что и при пуске из холодного состояния.

При этом особый контроль осуществляется по проверке критериев безопасного пуска котла (разница температур металла барабана, расширение барабана, экранов, температура металла поверхностей нагрева и соединительного паропровода).

Контролируется состояние оборудования систем, находящихся в работе (система гидрозолоудаления, система подачи уплотняющей воды на уплотнение топки и конвективной шахты, система пожаротушения, сниженный узел питания котла, элементы безопасности котла и др.).

Защиты при простое котла менее трёх суток не опробуются, за исключением случаев выявления неисправностей в работе защит, блокировок или неисправностей, связанных с механическим состоянием запорной арматуры.

После контроля элементов обвязки собирается схема паропроводов острого пара. При этом:

ГПЗ-1 должна быть открыта;

РРОУ должно содержаться в горячем резерве;

Байпас ГПЗ-2 должен быть закрыт;

Далее контролируется температура мазута в мазутном кольце котла, устанавливается необходимое количество растопочных форсунок, подготавливаются к включению в работу тягодутьевые механизмы, осуществляется вентиляция топки, сообщается о предстоящем розжиге котла начальнику смены цеха и начальнику смены станции.

После этого открываются дренажи с пароперегревателя и соединительного паропровода, разжигается необходимое количество горелок (при этом расход топлива контролируется по температуре газов на выходе из топки, которая должна быть на 10 – 30 о С выше максимальной температуры металла пароперегревателя).

По мере роста давления за котлом открывается продувка пароперегревателя. Далее подъём параметров осуществляется в соответствии с графиком-заданием пуска котла из неостывшего состояния. Дальнейшие операции соответствуют пуску котла из холодного состояния.

Тепловое состояние котла характеризуется как горячее, если давление в барабане превышает 13 ата, что обычно соответствует простою котла не более 10 часов.

Подготовительный этап в этом случае аналогичен подготовке котла к пуску из неостывшего состояния. Особое внимание уделяется контролю состояния оборудования, находящегося в работе.

1. Собирается схема паропроводов острого пара, а именно:

Контролируется закрытие ГПЗ – 2 и её байпаса, а также закрытие задвижек на входе в растопочный узел;

РРОУ выводится в горячий резерв (см. выше);

Открывается ГПЗ – 1, обеспечиваются регламентные скорости прогрева соединительного паропровода.

При простое котла в резерве более 4 суток необходимо открыть дренажи с пароперегревателя.

2. Устанавливается растопочный уровень воды в барабане котла.

3. Собирается схема газовоздушного тракта и производится вентиляция топки в соответствии с требованиями местных инструкций.

4. Если растопка ведётся на мазуте, то подключаются калориферы котла; при этом температура холодного воздуха перед воздухоподогревателем должна поддерживаться на уровне 100 – 110 о С.

Стартовый расход топлива должен быть таким, чтобы температура газов на выходе из топки была выше максимальной температуры металла пароперегревателя на 10 - 30 о С.

С началом роста давления за котлом подключается РРОУ путём открытия соответствующей задвижки на растопочном узле.

В дальнейшем режим ведётся аналогично пускам из холодного и неостывшего состояний, при этом следует ориентироваться на график – задание пуска.

РОССИЙСКОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО ЭНЕРГЕТИКИ
И ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ «ЕЭС РОССИИ»

ТИПОВАЯ ИНСТРУКЦИЯ
ПО ПУСКУ
ИЗ РАЗЛИЧНЫХ ТЕПЛОВЫХ СОСТОЯНИЙ
И ОСТАНОВУ ПАРОВОГО КОТЛА
ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ
С ПОПЕРЕЧНЫМИ СВЯЗЯМИ

РД 34.26.514-94

СЛУЖБА ПЕРЕДОВОГО ОПЫТА ОРГРЭС

Москва 1995

РАЗРАБОТАНО АО «Фирма ОРГРЭС»

ИСПОЛНИТЕЛЬ В.В. ХОЛЩЕВ

УТВЕРЖДЕНО РАО «ЕЭС России» 14.09.94 г.

Первый вице-президент В.В. КУДРЯВЫЙ

В Инструкции учтены замечания и предложения научно-исследовательских и проектных институтов, энергопредприятий и наладочных организаций.

РД 34.26.514-94

Срок действия установлен

с 01.01.1995 г.

до 01.01.2000 г.

Типовая инструкция предназначена для инженерно-технического персонала тепловых электростанций. Настоящая Инструкция выпускается вновь. Из аналогичных работ ранее были выпущены «Сборник инструкций по обслуживанию котлов электростанций» (М.-Л.: Госэнергоиздат, 1960), «Временная инструкция по обслуживанию котла типа ТГМ-84 при сжигании природного газа и мазута» (М.: БТИ ОРГРЭС, 1966).

При эксплуатации котла следует руководствоваться требованиями:

действующих ПТЭ, ПТБ, ППБ, «Правил устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов», «Правил взрывобезопасности при использовании мазута и природного газа в котельных установках»;

заводских инструкций по эксплуатации котла;

местных инструкций по техническому обслуживанию и эксплуатации котла и вспомогательного оборудования;

местных должностных инструкций;

. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Порядок включения автоматических регуляторов при пуске котла приведен в приложении .

Основные принципы организации режимов пуска и останова котла изложены в приложении .

Объем температурного контроля приведен в приложении .

В процессе заполнения включить насосы-дозаторы установки консервации для подачи гидразинно-аммиачного раствора (рис. ) в одну из возможных точек на котле (барабан, нижние точки, узел питания). По заполнении отключить насосы-дозаторы и подключить котел к горячей (или холодной) сборке питательной воды; произвести опрессовку.

В процессе опрессовки отобрать пробу и определить качество воды в котле, в том числе визуально. При необходимости промыть экранную систему через нижние точки до осветления котловой воды. Концентрация гидразина в котловой воде должна составлять 2,5 - 3,0 мг/кг, рН > 9.

паровые задвижки ПП-1, ПП-2 продувки котла в атмосферу;

паровые задвижки ПП-3, ПП-4 из рассечки пароперегревателя в атмосферу;

включить по заявке химического цеха насосы-дозаторы и организовать при отсутствии фосфатов в котловой воде режим фосфатирования, поддерживая значение рН котловой воды чистого отсека не менее 9,3;

установить прикрытием регулирующего клапана непрерывной продувки требуемый расход котловой воды из выносных циклонов, убедившись в стабилизации показателей качества питательной воды и пара на уровне нормируемых.

. ПУСК КОТЛА ИЗ НЕОСТЫВШЕГО СОСТОЯНИЯ

. ПУСК КОТЛА ИЗ ГОРЯЧЕГО СОСТОЯНИЯ

. ОСТАНОВ КОТЛА В РЕЗЕРВ

Момент включения

Понижение уровня воды в барабане котла

При достижении давления в барабане 13,0 - 14,0 МПа и сверке показаний уровнемеров с показаниями водоуказательных приборов прямого действия

Повышение уровня воды в барабане котла (II предел)

Погасание факела в топке

При нагрузке 30 % номинальной

Понижение давления газа после регулирующего клапана

С открытием газовой задвижки к любой горелке

Понижение давления мазута после регулирующего клапана

С открытием мазутного вентиля к любой горелке

Понижение давления масла в системе смазки мельниц с прямым вдуванием при его централизованной подаче

Отключение всех вентиляторов первичного воздуха

Отключение всех мельничных вентиляторов при транспортировании пыли сушильным агентом от этих вентиляторов

Потускнение пылеугольного факела в топке

Отключение всех дымососов

С открытием топливной запорной арматуры к любой растопочной горелке

Отключение всех дутьевых вентиляторов

Отключение всех РВП

Невоспламенение или погасание факела любой растопочной горелки

Функция при пуске

Момент включения

Растопочный регулятор уровня воды в барабане

Поддержание постоянного уровня

После перехода на регулирующий клапан на байпасе диаметром 100 мм узла питания

Регулятор уровня воды в барабане

После перехода на основной РПК

Регулятор топлива

Поддержание расхода топлива в соответствии с заданием

В соответствии с местными инструкциями

Регулятор температуры свежего пара за котлом

Поддержание номинальной температуры свежего пара с помощью впрыска

При достижении номинальной температуры свежего пара

Регулятор непрерывной продувки

Поддержание заданного расхода непрерывной продувки

После включения котла в магистраль

Регулятор общего воздуха

Поддержание заданного избытка воздуха в топке

Регулятор расхода первичного воздуха

Поддержание заданного расхода первичного воздуха

После перехода на сжигание пыли

Регулятор разрежения в топке

Поддержание разрежения в топке

С розжигом котла

Приложение 3

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ РЕЖИМОВ ПУСКА И ОСТАНОВА КОТЛА

Ранее, как известно, предлагалось при заполнении неостывшего котла контролировать температуру воды перед барабаном, которая не должна отличаться более чем на 40 °С от температуры металла низа барабана. Однако выполнить это требование можно лишь в случае, если первая порция воды направляется помимо барабана. Существующие схемы подачи воды в барабан котла обычно такой возможности не предусматривают. Тем не менее при разработке схемы контроля за температурным состоянием барабана решено измерение температуры воды перед барабаном сохранить; также сохранен и контроль за температурой насыщения.

Заполнение барабана для гидроопрессовки запрещается, если температура металла верха опорожненного барабана превышает 140 °С.

Приводимые в заданиях по растопкам котла из различных тепловых состояний графики носят конкретный характер: отработка пусковых режимов проводилась на котле ТПЕ-430 ТЭЦ с поперечными связями; графики распространяются и на котлы других типов.

Рис. 9 . Распределение температур по тракту пароперегревателя:

В зависимости от применяемой технологии остановы котла подразделяются на следующие группы:

останов котла в резерв;

останов котла в длительный резерв или ремонт (с консервацией);

останов котла с расхолаживанием;

аварийный останов.

Под остановом котла в резерв подразумевается укороченный останов с поддержанием уровня воды в барабане, в основном связанный с простоем не требующего ремонта оборудования на выходные дни. При останове продолжительностью более 1 сут давление в котле, как правило, снижается до атмосферного. При останове на срок более 3 сут рекомендуется поставить котел в целях консервации под избыточное давление от деаэратора или другого источника.

Технология останова котла принята максимально упрощенной и предусматривает разгрузку котла до 20 - 30 % на номинальных параметрах с последующим его погашением и отключением от магистрального паропровода.

Чтобы сохранить давление пара при останове, задвижки продувки котла в атмосферу не открываются. Требование, содержащееся в «Объеме и технических условиях на выполнение технологических защит теплоэнергетического оборудования электростанций с поперечными связями и водогрейных котлов» (М.: СПО Союзтехэнерго, 1987), об открытии задвижек продувки при остановах котла пересмотрено и при перечислении действий, выполняемых технологической защитой, эта операция не упомянута (Циркуляр № Ц-01-91/Т/ «О внесении изменений в схемы технологических защит теплоэнергетического оборудования действующих ТЭС» - М.: СПО ОРГРЭС, 1991).

Достаточно ограничиться дистанционным управлением задвижек продувки.

При выводе оборудования в длительный резерв или ремонт данной Типовой инструкцией предусматривается консервация его гидразином с аммиаком в режиме останова котла. Возможны и другие способы консервации.

Останов с расхолаживанием котла и паропроводов применяется при необходимости ремонта поверхностей нагрева в топке, газоходах, теплом ящике. С погашением котла тягодутьевые машины остаются в работе на весь период расхолаживания. Расхолаживание барабана паром соседнего котла (через перемычки) выполняется как без поддержания уровня воды в барабане (в настоящей Типовой инструкции в качестве примера приведен такой режим), так и с поддержанием уровня. В последнем случае подача пара на расхолаживание осуществляется только в верхние коллекторы барабана. С помощью РРОУ регулируется темп снижения давления пара, сбрасываемого сначала в коллектор собственных нужд, затем в атмосферу.

Темп снижения давления пара должен выдерживаться таким образом, чтобы не превысить допустимую скорость понижения температуры нижней образующей барабана, которая при останове составляет [↓Vt] = 20 °С/10 мин. Разность температур между верхней и нижней образующими барабана при этом не должна превышать [ Dt] = 80 °С.

Приложение 4

ОБЪЕМ ТЕМПЕРАТУРНОГО КОНТРОЛЯ

Контроль за температурным режимом пароперегревателя при пусках котла целесообразно осуществлять штатными гильзовыми термоэлектрическими термометрами, установленными на выходе из отдельных ступеней, отказавшись от измерений с помощью витковых термоэлектрических термометров. В пусковых режимах в первую очередь необходимо обеспечить контроль за температурой пара в первых ступенях пароперегревателя как наиболее теплонапряженных поверхностях нагрева в таких режимах, а также за температурами пара на выходе из котла по обоим потокам. Указанные измерения рекомендуется вывести на автоматическую регистрацию наряду с существующей регистрацией температуры металла барабана. Последняя должна быть приведена в соответствие с требованиями приложения разд. 1.6 «Сборника распорядительных документов по эксплуатации энергосистем (Теплотехническая часть). Часть 1.» М.: СПО ОРГРЭС, 1991:

сокращено количество измерений температур по барабану верх-низ до шести: по центру и в крайних сечениях;

предусмотрено измерение температур насыщения установкой гильзовых либо поверхностных термопар на пароотводящей и водоопускной трубах барабана;

предусмотрено измерение температур питательной воды за экономайзером (для контроля при заполнении барабана).

Перед пуском котлоагрегата после продолжительного останова производятся его проверка и осмотр. Проверяются поверхности нагрева, обмуровка с лазами, взрывные и предохранительные клапаны, паровая и водяная арматура, контрольно-измерительные приборы, элементы ручного и автоматического управления, вспомогательные механизмы (дымососы, вентиляторы, мельничное оборудование). Проводится пробное включение в работу и проверяется автоблокировка дымососов и вентиляторов. Запрещается пуск котла при неисправности средств защиты.

Растопочная схема барабанного котла, работающего на общую магистраль

Для пуска производится подготовка растопочной схемы (см. рис.). Закрываются дренажи 4 и открываются воздушники 6 и вентиль па линии продувки пароперегревателя 7. Главная паровая задвижка 8 остается закрытой, а дренаж перед нею открывается, чтобы обеспечить возможность прогрева паропровода и предупредить гидравлические удары при конденсации пара, поступающего в холодный паропровод.

Во избежание интенсивной коррозии внутренних поверхностей труб заполнение котлоагрегата перед растопкой производится только деаэрированной водой. Температура воды перед барабаном не должна отличаться от температуры металла барабана более чем на 40° С. При большей разности температур заполнение котла водой запрещается из-за опасности появления чрезмерных температурных напряжений. Скорость заполнения должна быть такой, чтобы обеспечить равномерный прогрев барабана (максимальная разность температур между любыми двумя точками не должна превышать 40-50° С ). При заполнении котла водой следует наблюдать за арматурой на питательной линии 1 и дренажными линиями. В случае появления течи необходимо устранить ее или прекратить питание.

Барабан заполняется до нижнего уровня, поскольку при растопке котла уровень поднимается за счет увеличения удельного объема воды и вытеснения части ее из экранных поверхностей 5 образующимся паром. После заполнения котлоагрегата водой следует убедиться, что уровень ее в барабане не снижается. В противном случае необходимо найти место утечки, устранить ее, а затем довести уровень до растопочного.

Перед растопкой и при топка и все газоходы должны вентилироваться дымососом и дутьевым вентилятором не менее 10 мин. Вентиляция производится с целью удаления из топки и газоходов взрывоопасной смеси воздуха с газами и несгоревшим топливом, которое может находиться в отложениях на поверхностях нагрева, образующихся при работе котлоагрегата по причине неудовлетворительного топочного режима, угрубленного помола топлива, плохого распыливания мазута или низкого его подогрева и т. п. Особенно тщательно должны вентилироваться котлоагрегаты, сжигающие газ.

Необходимо иметь в виду, что длительная вентиляция только что остановленного котлоагрегата может привести к резкому его расхолаживанию и к появлению опасных температурных напряжений. Поэтому барабанные котлоагрегаты на давление 98 МПа и выше не разрешается вентилировать более 15 мин.

Для обеспечения равномерного прогрева топки и других поверхностей растопка котла должна производиться на возможно большем числе горелок при обеспечении достаточной подачи воздуха к каждой, из них. Растопка пылеугольных котлоагрегатов осуществляется на специальных растопочных мазутных форсунках. Переход на сжигание угольной пыли производится только после прогрева топки до уровня, обеспечивающего устойчивое сжигание пыли и определяемого маркой топлива и местной инструкцией. Подача пыли в непрогретую топку может привести не только к ее потере, но и загоранию несгоревшего топлива в конвективных газоходах и как следствие к повреждению котлоагрегата.

Наибольший прогрев топки требуется перед подачей в нее слабореакционных топлив. Поэтому переход на сжигание твердого топлива с выходом летучих менее 15% допускается при тепловых нагрузках топки не менее 30% номинальной.

Скорость растопки (повышения давления) регулируется путем изменения величины тепловыделения в топке и сопротивления растопочной линии 7. Скорость роста давления определяется интенсивностью парообразования и коэффициентом сопротивления растопочной (продувочной) линии. При полном закрытии растопочной линии скорость подъема давления максимальная, так как в этом случае пар идет только на заполнение парового объема котлоагрегата.

Таким образом, скорость увеличения давления при растопке котлоагрегата регулируется за счет изменения сопротивления растопочной линии и величины тепловыделения в топке.

Температурный режим испарительных поверхностей при растопке котла зависит от интенсивности естественной циркуляции. При слабом обогреве экранных поверхностей 5 (при малом расходе пара) на циркуляцию в отдельных трубах сильное влияние оказывает различие в их гидравлических характеристиках. Кроме того, условие циркуляции при этом ухудшается из-за растущей неравномерности обогрева отдельных труб. Поэтому при малом тепловыделении в топке возможно возникновение ненадежных режимов циркуляции, и скорость циркуляции в отдельных трубах может снижаться до нулевых и отрицательных значений. Необходимо также иметь в виду, что при слабой циркуляции ухудшается перемешивание воды в барабане, и температура стенки торцевой части барабана может существенно отставать от температуры стенки средней части. Улучшение циркуляции обеспечивается увеличением расхода пара, что при постоянной заданной скорости подъема давления достигается уменьшением сопротивления растопочной линии.

При пусках котлов необходимо предусматривать охлаждение некоторых поверхностей нагрева для предупреждения перегрева их стенок. К таким поверхностям относятся пароперегреватель 3 и водяной экономайзер 2 для барабанных котлоагрегатов.

Пароперегреватель обычно охлаждается собственным паром, для чего создается проток пара, называемый продувкой.

Величина продувки пара через пароперегреватель в период растопки составляет 10-15% номинальной паропроизводительности котлоагрегата, а скорость пара равна 2-3 м/с, что обусловливает неравномерное распределение пара между трубками. В сочетании с возможной температурной неравномерностью газового потока это может явиться причиной значительной разности температур стенок отдельных трубок. Поэтому при растопке котлоагрегата необходимо осуществлять контроль температурного режима труб пароперегревателя, в том числе и по его ширине.

При пуске барабанных котлоагрегатов, если отсутствует надежное охлаждение водяного экономайзера, в выходных участках его может образоваться перегретый пар, что при некоторых условиях явится причиной чрезмерного перегрева труб. В период растопки питание барабанного котлоагрегата обычно производится периодически, а расход питательной воды определяется величиной продувки пароперегревателя и дренажа нижних точек. При этом возникает пульсация температур воды в экономайзере, что вызывает переменные напряжения в стенках и может привести к повреждению сварных соединений экономайзерных труб.

Для защиты труб водяного экономайзера в период растопки от перегрева применяется циркуляция воды из барабана в экономайзер или непрерывная прокачка воды через экономайзер (см. рис.). В этом случае вода после экономайзера возвращается в деаэратор или питательный бак ТЭС.

Скорость растопки котлов с естественной циркуляцией лимитируется условиями равномерного прогрева барабана и предельной разностью температур между верхом и низом его, а также по толщине стенки. Скорость прогрева стенок барабана не должна превышать 1,5°С/мин до температуры стенки 200°С и 3°С/мин при дальнейшей растопке.

График пуска котлоагрегата
pб - давление в барабане в процессе растопки; tн - температура насыщения пара.

Растопка котлов из различного теплового состояния должна производиться в соответствии с графиком пуска (рис.), составленным на основе испытаний с учетом конструктивных особенностей данного котлоагрегата. Продолжительность растопки зависит от начальных параметров, способов охлаждения пароперегревателя, конструктивных особенностей и начального теплового состояния котлоагрегата. Продолжительность растопки для котлоагрегатов среднего давления составляет 3-4 ч, а для котлоагрегатов высокого давления 4-5 ч.

Одновременно с растопкой котла при достижении давления в нем около 0,5 МПа прогревается паропровод 9 от главной паровой задвижки 8 до работающей магистрали 11. Дренирование прогреваемого участка паропровода производится через дренажи 4, установленные перед магистральной задвижкой 10 (см. рис.).

Для предупреждения чрезмерных термических напряжений прогрев трубопровода должен осуществляться с определенными допустимыми скоростями, равными 2-4 С/мин.

Продольные деформации паропроводов при их прогреве воспринимаются компенсаторами, возникающие при этом усилия передаются на опоры и подвески. При прогреве контролируют величину удлинений паропроводов по специальным указателям (реперам) и наблюдают за работой подвесок и опор.

При выходе деформаций за установленные пределы, появлении вибрации паропроводов или повреждении подвесок необходимо прекратить прогрев и принять меры по устранению выявленных нарушений в нормальной работе паропроводов.

Котлоагрегат подключается к паровой магистрали при давлении в барабане на 0,1-0,2 МПа ниже, чем в магистрали. Такое давление поддерживается с целью предотвращения вскипания воды, что имело бы место при давлении в барабане более высоком, чем в паровой магистрали. Включение котлоагрегата с давлением, значительно меньшим, чем в магистрали, приводит к уменьшению или даже прекращению продувки пароперегревателя и недопустимо из-за опасности перегрева змеевиков пароперегревателя.

После подключения котлоагрегата к магистрали закрывают арматуру на линиях продувки и поднимают его нагрузку до необходимой по условиям работы ТЭС.

Основные принципы организации режимов пуска

и останова котла

1. В настоящей Инструкции рассматриваются пусковые операции применительно к схеме с поперечными связями. При пусках же по блочной схеме на ТЭС, где такая возможность предусмотрена, следует руководствоваться положениями .

2. В зависимости от теплового состояния оборудования режимы пуска подразделяются на следующие основные группы:

Из холодного состояния при полностью остывших котле и паропроводах. Такое состояние характерно при останове на двое и более суток;

Из неостывшего состояния при сохранившемся давлении в барабане выше 0.

Такое состояние (0 < Рб £ 1,3 МПа) характерно при остановах на 10 и более часов в зависимости от качества тепловой изоляции котла и паропроводов и плотности газовоздушного тракта; из горячего состояния при сохранившемся давлении в барабане более 1,3 МПа.

Давление пара 1,3 МПа выбрано в качестве граничного формально, исходя из значения противодавления в коллекторе собственных нужд. При таком подходе при пусках из горячего состояния задвижки продувки котла в атмосферу не открываются, а продувочный пар сразу подается на растопочную РОУ.

3. При пусках из холодного состояния начальный расход топлива выбирается равным 10% номинального. Давление топлива (газ, мазут), соответствующее данному расходу, определяется по формуле

Удобнее воспользоваться графиком, построенным в соответствии с указанной формулой, по которому можно оперативно определить давление растопочного топлива в зависимости от его расхода (в процентах) и количества включенных горелок.

Рисунок 9 - Давление растопочного топлива

4. Замедленный при пусках из холодного состояния рост начального давления пара обеспечивается за счет полного открытия задвижек продувки котла в атмосферу, а также дополнительной продувки, предусматриваемой в современных схемах котлов ТКЗ перед недренируемыми ступенями пароперегревателя.

Сочетание начальной форсировки 10 % и пропускной способности продувочных линий (диаметры паропроводов выбираются равными Dу 100 мм) позволяет выдерживать допустимый темп прогрева барабана. В настоящее время этот критерий пересмотрен. Вместо скорости повышения температуры насыщения предлагается контролировать скорость повышения температуры по нижней образующей барабана, где и сосредоточиваются трещины. Одновременно пересмотрен временной интервал изменения параметра: за базу принят удлиненный интервал времени 10 мин, и скорость определяется как средняя за 10 мин и сравнивается с допустимой = 80°С.

Приложение 4 к Типовой инструкции по пуску из различных тепловых состояний и останову парового котла тепловых электростанций с поперечными связями

Объем температурного контроля

Контроль за температурным режимом пароперегревателя при пусках котла целесообразно осуществлять штатными гильзовыми термоэлектрическими термометрами, установленными на выходе из отдельных ступеней, отказавшись от измерений с помощью витковых термоэлектрических термометров. В пусковых режимах в первую очередь необходимо обеспечить контроль за температурой пара в первых ступенях пароперегревателя как наиболее теплонапряженных поверхностях нагрева в таких режимах, а также за температурами пара на выходе из котла по обоим потокам. Указанные измерения рекомендуется вывести на автоматическую регистрацию наряду с существующей регистрацией температуры металла барабана. Последняя должна быть приведена в соответствие с требованиями :

Сокращено количество измерений температур по барабану верх-низ до шести: по центру и в крайних сечениях;

Предусмотрено измерение температур насыщения установкой гильзовых либо поверхностных термопар на пароотводящей и водоопускной трубах барабана;

Предусмотрено измерение температур питательной воды за экономайзером (для контроля при заполнении барабана).

Библиография

1. "Методическими указаниями по консервации теплоэнергетического оборудования: РД 34.20.591-87" (М.: Ротапринт ВТИ, 1990).

2. "Типовой инструкции по пуску из различных тепловых состояний и останову моноблока мощностью 110 МВт с турбиной Т-110/120-130 и газомазутным котлом: ТИ 34-70-048-85" (М.: СПО Союзтехэнерго, 1986).

3. "Сборника распорядительных документов по эксплуатации энергосистем (Теплотехническая часть). Часть I".

4. "Усовершенствование периодической и непрерывной продувки барабанных котлов высокого давления (15,5-16,5 МПа)". - М.: Ротапринт ВТИ, 1989.

5. "Объемы и технические условия на выполнение технологических защит теплоэнергетического оборудования электростанций с поперечными связями и водогрейных котлов" (М.: СПО Союзтехэнерго, 1987),

6. "Сборник распорядительных документов по эксплуатации энергосистем (Теплотехническая часть). Часть 1." М.: СПО ОРГРЭС.

И повышение нагрузки до заданной. Рассмо­трим их применительно к наиболее современ­ному оборудованию - блочным установкам. В течение первого этапа производится «сбор­ка» схем водопарового, топливного и газовоз­душного трактов, подготавливаются все меха­низмы и системы, производятся набор ва­куума в конденсаторе турбины, предпусковая деаэрация питательной воды и т. п. Барабан­ный котел в зависимости от его состояния за­полняется водой. При этом уровень в бараба­не с учетом «набухания» при растопке уста - иавливается ниже нормального. Прямоточный котел заполняется водой при всех растопках, кроме растопки из состояния горячего резер­ва. При отсутствии избыточного давления в котле одновременно с заполнением водой из него вытесняется воздух. На прямоточном котле устанавливается заданный растопочный расход питательной воды и прикрытием кла­пана Др1 (при закрытой ВЗ), ее давление повышается до рабочего. При растопке котла из горячего состояния первоначально устанав­ливается пониженный расход питательной во­ды (10-15% номинального), что позволяет плавно охладить тракт котла до ВЗ, ВЗ и ВС. Растопочный расход воды устанавливается после повышения давления перед ВЗ. Сброс воды из ВС осуществляется в Р20 и далее в дирководовод (рис. 23.8, 6). Открытием ПСБУ пароперегреватель прямоточного котла ставится под вакуум (кроме случая растопки из состояния горячего резерва). Эта же опе­рация производится на барабанном котле при отсутствии в нем избыточного давления, что способствует замедлению роста температуры насыщения в барабане при растопке. В тех случаях, когда ПСБУ первоначально остается закрытым, его открытие производят лишь пос­ле розжига топки, исходя из поддержания по­стоянного давления свежего пара, сохранив­шегося к этому времени.

В период простоя котла, несмотря на принятие мер, указанных в § 23.5, возможно скопления влаги в отдель­ных ступенях пароперегревателя. Кроме того, на прямо­точном котле вследствие неплотности ВЗ и ДрЗ возмож­но скопление воды в трубопроводе и первой поверхно­сти нагрева за ВЗ. Это создает опасность «выталкива­ния» влаги в горячие коллекторы котла при его растоп­ке, что может привести к их растрескиванию. На бара­банном котле это приводит к ускорению роста давления в барабане в начальный период растопки, что в свою очередь ограничивает допустимую форсировку топки. Открытие ПСБУ, сообщающее пароперегреватель с кон­денсатором, способствует ускорению выпаривания влаги из труб при растопке котла.

После включения тягодутьевых механиз­мов, вентиляции газовоздушного тракта и подготовки топливоподающих устройств про­изводится розжиг горелок (включают расто­почные мазутные форсунки или газовые го­релки). Для равномерного обогрева экранов по периметру топочной камеры, уменьшения локальных тепловых нагрузок, а на барабан­ном котле - одновременного развития цирку­ляции во всех экранах розжиг рекомендуется вести на возможно большем количестве фор­сунок (горелок) при минимально допустимом расходе топлива на каждую из них. Испыта­ния показали, что для действующих типов отечественных барабанных и прямоточных котлов расход топлива в первый период их растопки не должен превышать 20% номи­нального. При таком расходе температура стенок труб пароперегревательных поверхно­стей нагрева даже в безрасходном режиме не превышает допустимого значения. При пу­ске блока из холодного или неостывшего со­стояния начальный расход топлива устанав­ливают на уровне 12-15% номинального. На барабанном котле такой расход топлива обес­печивает достаточно быстрое развитие цирку­ляции в экранах, и в то же время темп роста давления в барабане не превышает допусти­мого значения (при использовании выхлопа пара из барабана в атмосферу или при сли­ваемой конструкции пароперегревателя). Не­зависимо от типа котла указанный расход топ­лива обеспечивает паропроизводительность, достаточную для прогрева паропроводов.

При пуске из горячего состояния расход топлива в начальный период устанавливают на уровне 20% номинального, а при наличии расхода пара через пароперегреватель - до­полнительно увеличивают, исходя из дости­жения требуемых температур свежего и вто­рично-перегретого пара.

После установления начального расхода топлива на прямоточном котле расход пита­тельной воды и давление среды перед ВЗ под­держиваются постоянными. При повышении давления среды в Р20 до 0,4-0,5 МПа пар из него отводится в деаэратор, а при дости­жении заданного качества сбросной воды про­изводится замыкание цикла (сброс воды из Р20 переключается с циркуляционного водо­вода на конденсатор). Барабанный котел в рассматриваемый период растопки периоди­чески подпитывается водой от соседних бло­ков (рис. 23.7, И, 13) для поддержания допу­стимого уровня воды. На котлах с экономай­зером кипящего типа режим с периодической подпиткой или небольшим постоянным расхо­дом воды в ряде случаев приводит к сущест­венным теплогидравлическим неравномерно - стям. При этом по отдельным водоперепуск - ным трубам возможно поступление в барабан среды с более высокой энтальпией (вплоть до перегретого пара). Для исключения этого под­держивают заданные температуры среды в промежуточном сечении и на выходе из эко­номайзера соответствующим расходом воды, а в случае роста уровня в барабане увеличи­вают продувку.

После установления начального расхода топлива на барабанном котле постепенно уве­личиваются расход и параметры свежего па­ра, а на прямоточном котле- температура среды перед ВЗ (t"B3). Последняя позволяет судить о сухости среды, поступающей в ВС. Из результатов испытаний следует, что при сухости 8-10% (*,вз=250-к-270°С) ВС уже может работать достаточно эффективно и, следовательно, можно приступить к подклю­чению пароперегревателя. Эта операция осу­ществляется постепенным открытием клапана ДрЗ (ступенями по 10-15% с выдержками по 2-3 мин). В процессе подключения паро­перегревателя температура металла труб в зо­не обогрева снижается. Параллельно с этим температура пара на выходе из котла посте­пенно повышается, что определяется ростом коэффициента теплоотдачи а2 с увеличением расхода пара. Поскольку на рассматриваемой стадии пуска клапан Др2 еще полностью от - --крыт, часть пара из ВС вместе с водой («про­скок» пара) продолжает сбрасываться в Р20. Поэтому следующей операцией является при­крытие клапана Др2. Эта операция произво­дится исходя из обеспечения отвода всей вла­ги из ВС с некоторым небольшим «проско­ком» пара (около 5% расхода сбросной среды), что способствует повышению эффек­тивности работы ВС. В дальнейшем по мере роста сухости среды в ВС клапан Др2 допол­нительно прикрывается, вплоть до полного закрытия при появлении перегретого пара пе­ред ВЗ, что свидетельствует о переходе котла с сепараторного режима работы на прямоточ­ный.

По мере увеличения расхода пара через паропере­греватель происходит прогрев главных паропроводов. Сброс пара из них осуществляется через ПСБУ и дре­нажи тупиковых участков. Обычно прогрев ведут до до­стижения температуры пара перед ЦВД турбины при­мерно на 100"С выше температуры ее паровпускной части. На блоках, оснащенных РОУ (см. рис. 23.7), про­грев системы промперегрева производится путем подво­да свежего пара в ХПП со сбросом его в конденсатор из ГПП. К этому прогреву приступают лишь тогда, ког­да температура пара перед РОУ начинает превышать температуру выхлопной части ЦВД турбины, что по­зволяет избежать ее охлаждения. Окончание прогрева ГПП определяется исходя из достижения температуры пара перед ЦСД турбины на 50-80*С выше тем­пературы ее паровпускной части. На моноблоках СКД 300 и 500 МВт в пусковых схемах РОУ не преду­сматриваются (рис. 23.8) и ведется так называемый «совмещенный» прогрев системы промперегрева. При этом открытием регулирующих клапанов производится толчок ротора турбины, и его частота вращения повы­шается до 800-1000 об/мин. Свежий пар проходит че­рез ЦВД турбины, систему промперегрева и сбрасывает­ся из ГПП в конденсатор прн закрытых клапанах ЦСД турбины. Как следует из испытаний, при такой низкой частоте вращения работа роторов среднего и низкого давлений без протока пара вполне допустима. Вместе с тем, поскольку работает только ЦВД турбины, расход пара достаточно велик и обеспечивается быстрый про­грев системы промперегрева. Иногда для дополнительно­го увеличения расхода пара через систему промперегре­ва ухудшают вакуум в конденсаторе турбины.

Существует группа режимов, при которых пуск бло­ков может осуществляться без прогрева паропроводов. К их числу прежде всего относятся пуски из горячего состояния. Кроме того, в зависимости от состояния теп­ловой изоляции пуски блоков после простоев в течение 1-2 сут также могут проводиться без прогрева системы промперегрева. Критерием допустимости таких режимов является снижение температур пара не более чем на 20-30*С по сравнению с температурами паровпускных частей турбины.

В процессе завершения прогрева производится под­регулировка расхода топлива исходя из установления паропроизводительности котла, достаточной для обеспе­чения начальной нагрузки турбогенератора около 5% номинальной. При пусках из холодного и неостывшего состояний стремятся расход топлива устанавливать на минимальном уровне, так как при этом облегчается обеспечение требуемых низких температур свежего и вторично-перегретого пара. Напротив, при пуске из го­рячего состояния расход топлива увеличивают вплоть до допустимого верхнего предела (при однобайпасной схеме - 30% номинального), исходя из обеспечения тем­ператур пара, близких к номинальным.

Перед толчком ротора турбины включают в работу пусковые впрыски и устанавливают требуемую температуру свежего пара. При этом на прямоточном котле клапаном Др4 на линии рециркуляции воды в деаэратор устанавливают давление перед клапанами пу­сковых впрысков на 1,5-2,0 МПа больше, чем давление свежего пара. На барабанном кот­ле дополнительно устанавливают заданные температуры пара за отдельными ступенями пароперегревателя. На отдельных блоках 200 и 300 МВт температуру вторично-перегретого пара регулируют паровыми байпасами. На блоках больших единичных мощностей (500, 800, 1200 МВт) паровые байпасы отсутству­ют и используются только пусковые впрыски в ГПП, которые вводятся в работу перед включением турбогенератора в сеть. В период повышения частоты вращения ротора турбо­генератора, его синхронизации и включения в сеть паропроизводительность котла и темпе­ратура свежего пара поддерживаются посто­янными. В этот же период по тем же причи­нам, что и при подключении пароперегрева­теля. температура вторично-перегретого пара постепенно возрастает.

Особенно резкий рост ее происходит при включении турбогенератора в сеть, когда расход пара через систе­му промперегрева почти удваивается. Именно по этой причине важно заблаговременно включить в работу средства регулирования температуры вторично-перегре­того пара. На блоках с прямоточными котлами в пе­риод до синхронизации турбогенератора ПСБУ не при­крывают, и вследствие падения давления свежего пара открываются (и прогреваются) все регулирующие кла­паны турбины. На блоках с барабанными котлами при­крытием ПСБУ поддерживают постоянное давление све­жего пара, что улучшает условия работы барабана и регулирования температуры пара. После включения тур­богенератора в сеть ПСБУ закрывают, и блок прини­мает начальную нагрузку.

Третий этап пуска (нагружение) блока сопровож­дается прогревом его деталей от начальной температуры до конечной, соответствующей работе блока на номи­нальном режиме. Стремление сократить продолжитель­ность нагружения приводит к быстрому прогреву дета­лей, что влечет за собой образование в них высоких разностей температур. Например, при прогреве стенки толщиной h со скоростью V, °С/мин, перепад темпера­тур по толщине стенки

Где а - температуропроводность стали, мг/ч.

При прогреве стенки с постоянной скоростью V температурные напряжения в стенке ekt линейно свя­заны с перепадом температур:

Сд, = Ao. ELt, (23.6)

Где а - коэффициент линейного расширения; Е ■- мо­дуль упругости металла; А - коэффициент пропорцио­нальности.

Отсюда следует, что наибольшие перепады темпе­ратур и максимальные температурные напряжения воз­никают в массивных толстостенных деталях, таких как корпуса и роторы турбины, барабан и коллекторы котла, арматура на главных паропроводах. При этом на обо­греваемой поверхности детали, как правило, образуются напряжения сжатия, а на необогреваемой - растягиваю­щие напряжения. После завершения прогрева детали температурные напряжения уменьшаются до нуля, а иногда даже меняют знак. Напряжения обратного зна­ка возникают в детали при снижении температуры пара или при останове блока. При многократном повторении пускоостановочных режимов происходит циклическое изменение напряжений, что может быть причиной по­явления трещин из-за термоусталости металла. Число циклов N до появления трещин зависит от многих фак­торов, но в основном определяется размахом изменения напряжений в цикле До=<гМакс-Омин. Величина N обратно пропорциональна квадрату До. Допустимые на­пряжения в деталях блока зависят от расчетного числа пускоостановочных режимов за срок службы блока. В свою очередь эти напряжения определяют допустимые скорости прогрева деталей блока.

С учетом изложенного нагружение блока необходимо вести со строгим соблюдением заданного темпа нарастания параметров све­жего и вторично-перегретого пара. В качестве примера на рис. 23.10 приведен график-зада­ние пуска моноблока 300 МВт после простоя в течение 60-90 ч. На графике видно, что в зависимости от исходного теплового состоя­ния цилиндров турбины (^цвд" ^цсд) ДОЛЖ­НЫ выдерживаться различные графики на­растания температур свежего (/п. п) и вторич - но-перегретого (tBT) пара, обеспечивающие наиболее надежный режим нагружения тур-

Бины. Такой же режим, естественно, должен обеспечиваться и на блоках с барабанными котлами. До нагрузки 25-30% номинальной используются только пусковые средства регу­лирования температур пара. Затем включают­ся постоянные средства регулирования, а пу­сковые либо отключаются, либо используются для тонкой подрегулировки температуры пара.

Давление свежего пара нарастает по скользящему режиму. Конкретная реализация последнего, однако, за­висит от особенностей оборудования. Так, на блоках с барабанными котлами, оснащенными настенными ра­диационными ступенями пароперегревателя и кипящими экономайзерами (например, типа ТГМ-94), принят гра­фик ускоренного повышения давления свежего пара. После включения в сеть турбогенератора его регулирую­щие клапаны устанавливаются в такое положение, при котором уже к нагрузке 40-50% номинальной давление свежего пара повышается до номинального. При этом основные затраты теплоты на аккумуляцию в среде и металле труб происходят при пониженном уровне тем­ператур среды, и в процессе достаточно быстрого нагру­жения удается обеспечить допустимую температуру ме­талла труб радиационного пароперегревателя. Кроме того, с ростом давления при низких нагрузках улучша­ются теплогидравлические характеристики кипящего эко­номайзера. Аналогичный режим применяют и на блоках с прямоточными котлами СКД - Различие лишь в том, что номинальное давление свежего пара здесь дости­гается при нагрузке около 60% номинальной и опреде­ляется это пропускной способностью пускового узла кот­ла. При этой нагрузке и номинальном давлении свежего пара открывают ВЗ. Эту операцию называют переводом котла на номинальное давление. На блоках 200 МВт с барабанными и прямоточными котлами после включе­ния турбогенератора в сеть регулирующие клапаны тур­бины открывают полностью и номинальное давление све­жего пара достигается лишь при номинальной нагрузке. Однако на блоках с прямоточными котлами пропускная способность ВС и его арматуры не более 60% номи­нальной нагрузки. Поэтому при ее достижении давление свежего пара перед турбиной повышают до номиналь­ного, одновременно повышая температуру свежего пара, исходя из сохранения неизменной температуры за регу­лирующими клапанами турбины. Затем открывают ВЗ и котел переводят на номинальное давление.

На котлах, предназначенных для сжигания твердого топлива, при нагрузках выше 15- 30% номинальный котел переводят на твердое топливо и постепенно сокращают расход рас­топочного топлива. После взятия заданной нагрузки блока элементы пусковой схемы, используемые только при пусках и остановах, отключаются и с электроприводов соответст­вующей арматуры снимается напряжение.

Растопка неблочных котлов производится аналогич­но изложенному с исключением операций, определяемых спецификой блока.

Особняком стоит режим растопки прямоточного кот­ла из состояния горячего резерва. Проведение такого режима на котлах СКД допускается, если в период про­стоя давление свежего пара сохранилось на уровне выше критического. На котлах ДКД требуется, чтобы запас до кипения воды на входе в НРЧ котла был не ниже 15°С. В противном случае, как следует из опыта эксплуатации, в процессе растопки котла возможны значительные повреждения экранов НРЧ, вызванные не­равномерным распределением среды по трубам (как по расходу, так и по энтальпии). При соблюдении указан­ных условий растопка котла проводится по принципу быстрого ввода в режим нормальной работы. Поскольку в период простоя «законсервированного» котла парамет­ры среды по тракту мало изменяются, при растопке устанавливается растопочный расход питательной воды и в течение 2-3 мин включаются мазутные форсунки (горелки) с расходом топлива, пропорциональным расхо­ду воды. При этом вследствие некоторого отставания расхода топлива температура свежего пара снижается (на 30-50°С), а затем восстанавливается на номиналь­ном уровне. Открытием ПСБУ давление свежего пара поддерживается постоянным. При четком проведении операций длительность такой растопки котла составляет 15-20 мин.

На ряде блоков, особенно предназначен­ных для эксплуатации в режиме покрытия переменного графика электрических нагрузок, их пуск производится под воздействием авто­матизированной системы управления техноло­гическими процессами (АСУ ТП). На совре­менных установках эти системы обеспечивают не только автоматическое регулирование за­данных процессов, но и проведение дискрет­ных операций с помощью устройств логиче­ского управления (УЛУ). Эти устройства включают и отключают механизмы собствен­ных нужд, изменяют состояние (открыто, за­крыто) запорной арматуры, включают (от­ключают) автоматические регуляторы, пере­ключают регуляторы с одних исполнительных органов на другие, изменяют структурные схемы регуляторов и т. п. Перед каждой из операций УЛУ осуществляют контроль допу­стимости их проведения. При наличии АСУ ТП на оператора блока возлагаются:

1) выполнение подготовительных операций к пуску блока и выбор автоматически вклю­чаемых резервных механизмов;

2) наблюдение за работой оборудования и подмена отдельных автоматических регулято­ров в случае выхода их из строя;

3) корректировка режима (при необходи­мости) путем воздействия на задатчики авто­матических регуляторов;

4) проверка состояния оборудования после завершения отдельных этапов пуска блока и выдача команды на автоматическое выпол­нение следующего этапа.

Таким образом, АСУ ТП блока представ­ляет собой совокупность технических средств управления и оперативного персонала, взаи­модействующего с этими средствами.