- высоких требований к питательной воде, обеспечение требуемого качества которой затруднено большими потерями конденсата пара;
- дополнительных расходов электроэнергии на осуществление циркуляции среды в поверхностях нагрева и усложнении систем автоматического регулирования.
В эксплуатации современных котельных агрегатов наряду с процессами, определяющими экономичность, приобрели большое значение внутрикотловые процессы, которые влияют на надежность их работы и качество выдаваемого пара.
Нарушение водного режима может вызвать серьезную аварию котельного агрегата, а повышение содержания примесей в паре - привести к снижению экономичности и мощности турбин.
Задача организации водного режима состоит в предотвращении вредных последствий, которые возникают в котельном агрегате в связи с поступлением в него различных примесей с питательной водой. Очевидно, что исходным фактором организации водного рекима котла является качество питательной воды.
Организация водного режима прямоточных котлов описана в [2, с. 91-93].
Гидродинамика прямоточных котлов и расчет гидродинамической характеристики даны в [l, с. 239-245], схемы гидравлических контуров поверхностей нагрева с принудительным движением рабочего тела - в [l, рис. 10-12], гидравлическая характеристика змеевика прямоточного котла - в [1, рис. 10,13, с. 243] .
В [3, с. 375-385] приведены исходные данные для автоматического регулирования прямоточного котла. Там же представлены:
-кривая разгона прямоточного котла для температуры пара перед паронагревателем [3, рис. I94];
-графики компенсированного регулирования [3, рис. 195];
-варианты схем регулирования температуры пара перед паронагреватетем [3, рис. 196];
-схема регулятора температуры острого пара после паронагревателя [3, рис. 197] .
Схема автоматического регулирования прямоточного котла типа 67-CП [2, рис. 4-12] описана в [2, c. 82,83]. Здесь же приведены принципиальная растопочная схема при паралельной установке прямоточных котлов [3, рис. 3-15], а также график растопки котла 67-СП [2, рис. 3.16].
Рекомендации по расхолаживанию и остановке прямоточных котлов даны в [2, c. 65].
Схемы автоматического регулирования прямоточных котлов отличаются от схем для барабанных котлов значительно большей сложностью, потому что у прямоточных котлов изменение расхода топлива и питательной воды влияют на параметры пара более интенсивно,
В [2, рис. 4.11, c. 81] показана принципиальная схема автоматического регулирования прямоточного котла типа 68-СП на сверхвысокие параметры пара со вторичным перегревом. Два таких котла должны обеспечивать паром предвключенную турбину типа СВР-50. Производительность котла 300 т/ч.
Схема автоматики[2, с. 80-82] предусматривает работу в регулирующем режиме любого из двух котлов или обоих котлов вместе.
На прямоточном котле типа 67-СП была успешно проверена работа автоматики согласно новой схеме, построенной по принципу выполнения функции поддержания давления пара. Схема автоматического регулирования прямоточного котла типа 67-СП [2, риc. 4.12] и ее описание приведено в [2, с. 82. 83] .
B [3, с. 369-375] даны рекомендации по построению принципиальных cхем регулирования прямоточных котлов.
Схема регулирования прямоточного котла с предварительной синхронизацией подачи воды и топлива представлена в [3, рис. 192].
Схема регулирования прямоточного котла без предварительной синхронизации воды и топлива дана в [3, рис. 193].
Описание схем автоматического регулирования прямоточных котлов изложено в [3, с. 385-396], где также показаны:
-схема регулирования прямоточного котла [3, рис. 198];
-схема поверхностей батареи "скоростных" термопар [3, риc. 199];
-примерные графики распределения давлений в водопаровом тракте прямоточного котла и в питательной магистрали в зависимости от нагрузки [3, рис. 200].
Тепловой расчет котла на ЭВМ сводится к выполнению в определенной последовательности арифметических и логических операций. Порядок выполнения поверочного теплового расчета на ЭВМ приведен в [1. с. 418-421].
3. АСУТП БЛОКОВ "КОТЕЛ - ТУРБИНА"
В регулируемом объекте "котел - турбина" наиболее полно проявляются характерные особенности каждого из составляющих его агрегатов.
Соединение в динамически замкнутую систему котельного агрегата, обладающего значительной инерционностью, и паровой турбины, являющейся относительно малоинерционным агрегатом, при изолированной работе такого блока ограничивают диапазон и скорость изменения нагрузки. Это объясняется тем, что блочные установки, создаваемые на базе энергооборудования большой мощности на высокие и сверхкритичеокие параметры пара, не обладают достаточной аккумулирующей способностью, чтобы обеспечить необходимое изменение выработки пара при больших скоростях изменения нагрузки. В блочных системах сброс нагрузки с турбины в силу быстрого закрытия паровыпускных клапанов турбины может привести к повышению давления после котла до значений, недопустимых по условиям эксплуатации. При набросе нагрузки на турбину из-за значительной инерционности котлоагрегата падение частоты вращения турбогенератора может достигнуть нежелательных значений.
Такая взаимосвязь между котлоагрегатом и турбиной заставляет рассматривать блочную установку "котел - турбина" как единую динамическую систему со многими регулируемыми параметрами.
Простейшая структурная схема блочной установки [4, рис. 1-1] выявляет технологические особенности взаимосвязи, между отдельными агрегатами, образующими блок "котел – турбина”. Описание схемы приведено в [4, с. 7-10 ].
Изучение динамики блоков позволяет более полно выявлять не только характерные особености процессов, происходящих в блочных установках при неустановившихся режимах, но и влияние технологических и конструктивных факторов оборудования на процесс регулирования.
Динамика процессов, происходящих в блоке, существенно зависит от инерционных свойств основного и вспомогательного оборудовавия. При этом инерционные свойства различных элементов блочной установки не одинаковы как по значению, так и по характеру.
С динамикой блока с барабанным котлом подробнее можно ознакомиться в [4, с. 15-22; 1, с. 497, 498]. Там же изображены следующие графики:
-характеристика относительного влияния подвода питательной воды и топлива на давление пара в котле [4, рис. 2-1];
-относительное влияние подвода теплоты к котлу и пароперегревателю на давление пара в барабане котла [4, рис. 2-3];
-относительное влияние на температуру перегрева подвода питательной воды в котел [4, рис. 2-4];
-относительное влияние подвода теплоты к котлу на температуру перагретого пара [4. рис. 2-5].
Здесь же можно ознакомиться с уравнением динамики барабанного котла. Динамика блока с прямоточным котлом описана в [4, с. 35-44].
Характерной особенностью прямоточного котла как объекта регулирования является одновременное влияние любого возмущения на все параметры котла.
Прямоточный котел по сравнению с барабанным - более сложный объект регулирования со многими взаимосвязанными параметрами. Поэтому выявление условий оптимальной автоматизации блоков с прямоточными котлами требует глубокого изучения динамики рабочих процессов и взаимосвязи их с технологической схемой блочной установки в целом.
В [4, c. 38-41] приведено исследование прямоточного котла на докритические параметры пара и даны:
-разгонные характеристики котла ПК-12-68СП по расходу острого пара, по температуре пара [4, рис. 2-14];
-экспериментальные разгонные характеристики блока "котел - турбина" при возму-щении расходом питательной воды (разгонная характеристика по расходу пара, температуре пара за радиационным пароперегревателем) [4, рис. 2-15];
-экспериментальная разгонная характеристика блока "котел - турбина" по расходу пара при возмущении расходом топлива [4, рис. 2-16] .
В[4, c. 42-44] приводятся результаты исследования прямоточного котла на сверхкритические параметры пара и изображены графики:
-изменения параметров по тракту котла ТПП-110 блока мощностью 300 МВт [4, рис. 2-7];
-разгонных характеристик опытного прямоточного котла на сверхкритические параметры пара [4, рис. 2-18].
Тепловая схема объединяет основное и вспомогательное оборудование блока, которое необходимо для обеспечения работы блочной установки во всех эксплуатационных режимах включая пуски и остановы. Элементы оборудования, используемые для пуска блока, называются пусковыми устройствами. Эти устройства предназначаются для согласования режимов работы котла и турбины при пуске. Пусковая схема определяется конструкцией турбины и котла, а также технологией пуска блока.
В энергоблок входят либо один котлоагрегат в сочетании с одной турбоустановкой (моноблок), либо два котлоагрегата и одна турбоустановка (дубльблок).
Пусковая схема дубльблока 150 МВт приведена в [4, рис. 6-1. с.118]. Схема главных паропроводов блока 150 МВт с барабанным котлом ТТМ-94, иллюстрирующая порядок разворота блока дана в [4, рис. 6-2] , схема главных паропроводов блока 130 МВт с барабанным котлом ТП-90 –в [4, рис. 6-3].
Принципиальные тепловые схемы блоков c котлом представлены в [4, рис. 6-4 - 6-6, с. 115-117] . В [4, рис. 6-7] показана схема главных паропроводов блока 800 МВт. Описание тепловых cхем блоков приведено в [4, c. 112-120 ] .
Рекомендации по автоматизации пуска блока с барабанным котлоагрегатом даны в [4, с. 120-129]. Здесь же изображены принципиальная схема автоматики пуска блока "котел - турбина" [4, рис. 6-8 ] и кривые изменения уровня воды в барабане при изменении параметров пара в котле [4, рис. 6-9 ].
Пуск блоков с прямоточными колоагрегатами в технологическом отношении более сложен, чем пуск блоков о барабанными котлоагрегатами.
Пуск энергетического блока связан с затратой теплоты и расходом топлива. Поэтому целесообразно сократить продолжительность пуска, что можно сделать при условии, если в течение всего пускового периода основные регулируемые параметры, характеризующие состояние оборудования, не будут иметь сколько-нибудь существенных отклонений от заданных значений. Эту задачу можно решить только с помощью автоматических рогуляторов или УВМ.