Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Повышение надежности эксплуатации барабанных котлов высокого давления оптимизацией работы система впрыска Верховский Георгий Евгеньевич

Повышение надежности эксплуатации барабанных котлов высокого давления оптимизацией работы система впрыска
<
Повышение надежности эксплуатации барабанных котлов высокого давления оптимизацией работы система впрыска Повышение надежности эксплуатации барабанных котлов высокого давления оптимизацией работы система впрыска Повышение надежности эксплуатации барабанных котлов высокого давления оптимизацией работы система впрыска Повышение надежности эксплуатации барабанных котлов высокого давления оптимизацией работы система впрыска Повышение надежности эксплуатации барабанных котлов высокого давления оптимизацией работы система впрыска Повышение надежности эксплуатации барабанных котлов высокого давления оптимизацией работы система впрыска Повышение надежности эксплуатации барабанных котлов высокого давления оптимизацией работы система впрыска Повышение надежности эксплуатации барабанных котлов высокого давления оптимизацией работы система впрыска Повышение надежности эксплуатации барабанных котлов высокого давления оптимизацией работы система впрыска Повышение надежности эксплуатации барабанных котлов высокого давления оптимизацией работы система впрыска Повышение надежности эксплуатации барабанных котлов высокого давления оптимизацией работы система впрыска Повышение надежности эксплуатации барабанных котлов высокого давления оптимизацией работы система впрыска
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Верховский Георгий Евгеньевич. Повышение надежности эксплуатации барабанных котлов высокого давления оптимизацией работы система впрыска : диссертация ... кандидата технических наук : 05.14.14 / Верховский Георгий Евгеньевич; [Место защиты: Моск. энергет. ин-т].- Москва, 2010.- 157 с.: ил. РГБ ОД, 61 10-5/1811

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Влияние регулирования температуры пара на надежность работы барабанного котла 13

1.1. Особенности регулирования температуры пара на барабанных котлах 13

1.2. Технологические схемы впрыска на барабанных котлах 16

1.3. Влияние регулирования температуры пара на надежность работы барабанных котлов 21

1.4. Постановка задачи и цели исследования 27

Глава 2. Оптимизация регулирования температуры пара при работе в режиме регулирования мощности 29

2.1 Критерии надежности работы пароперегревателей барабанных котлов в режиме регулирования мощности 29

2.2 Причины ухудшения температурного режима пароперегревателя в режиме регулирования мощности 37

2.3 Основные принципы оптимизации работы системы впрыска в режиме регулирования мощности 43

2.4 Влияние впрыска питательной воды на ухудшение качества пара 49

2.5 Выводы по главе 56

Глава 3. Оптимизация регулирования температуры пара в пусковых режимах работы 57

3.1 Влияние температуры пара на надежность работы толстостенных элементов барабанных котлов в пусковых режимах 57

3.2 Технологии пуска барабанных котлов 60

3.3 Оптимальные принципы организации САУ паровых котлов (энергоблоков) 76

3.4 Оптимизация алгоритмов программирования температуры пара 84

3.5 Выводы по главе 93

Глава 4. Оптимизация регулирования температуры пара на действующих ТЭС 95

4.1. Изменение схемы регулирования температуры пара для повышения надежности пароперегревателей на барабанных котлах 95

4.2. Исследование влияния понижения температуры пара за котлом режимными мерами на надежность работы пароперегревателя 113

4.3. Разработка и внедрение алгоритмов функционально-группового управления на блоке ПГУ 121

4.4. Составление алгоритмов программирования перегрева при разработке концепции автоматизированного управления конденсационным блоком 200 МВт 135

4.5. Выводы по главе 140

Заключение 141

Список использованной литературы 149

Введение к работе

Актуальность темы. В настоящее время продолжавшаяся вторую половину XX века тенденция уменьшения роли барабанных котлов в отечественной электроэнергетике, наметившаяся в связи с появлением блоков СКД и ряда других факторов, сменилась на противоположную. Это объясняется несколькими причинами, в том числе внедрением парогазовых технологий, основой которых являются котлы-утилизаторы, как правило, барабанного типа. При этом, абсолютное большинство барабанных котлов - это барабанные котлы высокого давления. Таких котлов на отечественных ТЭС количественно установлено больше, чем паровых котлов всех других конструкций вместе взятых. В этой связи необходимость повышения надежности их работы не вызывает сомнения.

По различным опенкам около двух третей всех отказов паровых котлов происходит по причине повреждения поверхностей нагрева, из которых свыше половины приходится на долю пароперегревателя. Обследование металла показывает, что, практически всегда, эти повреждения связаны с длительным превышением значения температуры стеккк над расчетным. Уменьшение их числа, особенно в области температур выше 500 С, где влияние температуры особенно велико, может быть достигнуто, в первую очередь, облегчением температурного режима металла в условиях эксплуатации на действующей ТЭС. Это мероприятие, основанное на оптимизации работы системы впрыска, требует значительно меньших затрат, чем дорогостоящие реконструкции котла. Также путем правильного ведения процесса регулирования температуры пара можно обеспечить соответствующие скорости подъема этой величины при пусках котлов, что особенно важно для уменьшения числа повреждений толстостенных элементов пароперегревательных трактов.

Таким образом, задача оптимизации режимов работы системы впрыска на барабанных котлах высокого давления крайне актуальна, поскольку ее решение позволяет существенно повысить надежность их работы.

Цель работы состояла в изучении процессов, приводящих к повреждениям котельного оборудования из-за неоптимальной работы системы впрыска, и разработке мер, позволяющих избежать этих повреждений.

Задачи исследования.

Анализ процессов, происходящих в пароперегревательных трактах барабанных котлов, и выявление различных факторов, приводящих к понижению надежности работы котельного оборудования.

Сравнение влияния различных схем и технологий регулирования температуры пара на режимные факторы, определяющие надежность работы котельного оборудования.

Оптимизация режимных, схемных и алгоритмических решений в части регулирования температуры пара, позволяющих повысить надежность котельного оборудования.

Проверка сделанных выводов и разработанных решений в промышленных условиях на действующих электростанциях.

Научная новизна.

Оптимизирована методика ОРГРЭС для расчета надежности металла труб пароперегревателей в зависимости от эксплуатационных условий.

Впервые разработана диаграмма режима работы системы впрыска, позволяющая вести анализ температурного режима работы пароперегревателя. С ее помощью даны рекомендации по оптимизации регулирования температуры пара на барабанных котлах.

Показано, что применение схемы регулирования температуры пара впрыске питательной воды облегчает условия работы металла перегревателя в сравнении альтернативной схемой впрыска собственного конденсата.

Показано, что при понижении температуры пара за котлом режимными методал происходит рост ее значения в промежуточных ступенях пароперегревателя.

Показано, что наличие на котле схемы промывки всего пара стопроцентны расходом питательной воды оправдывает использование на нем схемы впрыа питательной воды.

Разработаны методические основы программирования температуры пара за котло при пуске. Показана необходимость расчета характеризующих пуск величин перс розжигом котла на основании исходного теплового состояния оборудования.

Достоверность полученных результатов подтверждается условиями промкшленнот эксперимента, проведенного в условиях действующих ТЭС. Основные научнк положения, изложенные в работе, согласуются с литературными данными.

Практическая ценность работы. Разработана диаграмма режима работы систем; впрыска. С ее помощью даны рекомендации гш шпимизации регулирования перегрева помощью впрыска. Показано, что регулирование температуры пара впрыском питательной воды облегчает условия работы металла труб перегревателя в сравнении с использованием для этой цели впрыска собственного конденсата. Показано, что при снижении температуры пара за котлом возможен ее рост в промежуточных ступенях пароперегревателя. Проведен анализ пусковых режимов котельного оборудования. Разработанные алгоритмы программирования температуры свежего пара позволяют автоматизировать пуски котельного оборудования. Результаты работы могут быть использованы проектными, конструкторскими, наладочными' и эксплуатационными организациями для повышения надежности работы барабанных котлов.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы были доложены на 12-15-ой Международных научно-технических конференциях студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (2006-2009 г., Москва), на семинарах кафедры КУиЭЭ МЭИ (май 2009, ноябрь 2009, февраль 2010) и на НТС РАО «ЕЭС России» «О применении на барабанных котлах высокого давления впрыска питательной воды» 22 мая 2007 года. Результаты работы были использованы при написании проекта стандарта организации НП ИНВЭЛ «Паровые котельные установки. Организация эксплуатации и технического обслуживания. Нормы и требования» и подготовленного Департаментом генеральной инспекции по эксплуатации электрических станций и сетей ОАО РАО «ЕЭС России» «Типового руководства по эксплуатации паровых котлов высокого и сверхкритического давления».

Личный вклад автора. Разработка диаграммы режима работы системы впрыска, участие в проведении испытаний на котлах ТП-108 и ТП-87 и проведение анализа экспериментальных данных, анализ пусковых режимов тепломеханического оборудования, участие в разработке и наладке алгоритмов программирования температуры перегретого пара.

Публикации. Основное содержание работы отражено в Ш публикациях.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка использованной литературы. Работа содержит 157 страниц машинописного текста, 63 рисунка, 20 таблиц, библиография содержит 88 наименований.

Влияние регулирования температуры пара на надежность работы барабанных котлов

По данным статистики для энергетических котлов в зависимости от типов и рабочих параметров 50-90 % отказов происходит по причине повреждения поверхностей нагрева, так в работе [32] дается цифра до 80 % на котлах блочных ТЭС. Из этого следует, что минимизация числа и тяжести повреждений поверхностей нагрева носит решающий характер в деле обеспечения надежной работы энергетических котлов.

На сегодняшний день разработано множествоа различных подходов к обеспечению надежности работы поверхностей нагрева энергетических котлов. На их основании разработаны соответствующие документы, предусматривающие: эксплуатационный контроль состояния металла [33], внедрение передовых способов организации управления технологическим состоянием поверхностей нагрева [34] и другие мероприятия.

Хотя полностью перечислить причины повреждений поверхностей нагрева невозможно, они могут быть разбиты на несколько групп. В частности, в работе [35] предлагается следующая градация дефектов поверхностей нагрева: технологические: дефекты, связанные с изготовлением. Это металлургические дефекты, несоответствие марки стали проекту, некачественная термообработка, некачественная сварка, дефекты, допущенные при гибке. конструктивные: дефекты, связанные с конструкцией котла. Это неучтенные изгибающие напряжения, неучтенные температурные разверки, неправильно выбранная конструкция узла, неправильно выбранная марка стали. эксплуатационные: дефекты, связанные с неудовлетворительной эксплуатацией. Это перегревы, как кратковременные, так и длительные, износы, и все виды коррозии. отработка ресурса: дефекты, связанные с исчерпанием прочности и возникшие из-за малоцикловой усталости. В нашем случае интерес вызывают повреждения, связанные с эксплуатационными дефектами и отработкой ресурса. Заметим, что хотя как показывает анализ, в большинстве случаев причиной повреждения поверхностей нагрева является воздействие нескольких факторов, максимальный вред от которых происходит при их сочетании [36], но при всем разнообразии параметров, характеризующих эти процессы, они определяются температурой, а прочие параметры являются промежуточными [37]. По данным статистики [38] повреждения между поверхностями нагрева барабанных котлов распределяются следующим образом (рис. 6). Видно, что большая часть повреждений приходится на долю пароперегревателя, хотя они всегда напрямую, а не опосредованно, как для других поверхностей, связаны с повышением температуры наружной поверхности трубы и утонением стенки, то есть причины заведомо известны, и их круг крайне ограничен, а при расчете труб на прочность закладываются вполне достаточные коэффициенты запаса. К факторам, вызывающим перегрев и утонение стенки, могут быть отнесены: термогидравлические разверки; нарушения в работе системы регулирования; высокотемпературная коррозия со стороны дымовых газов; ухудшение теплоотдачи от стенки к пару, в частности, при наличии отложений на ней; коррозионные процессы со стороны пара. Следует отметить, что режимные карты, в соответствии с которыми ведется эксплуатация котлов ориентированы на газо-воздушный и топливный тракты, в то время как водопаровой практически не рассматривается. Это зачастую приводит к завышению температуры среды в сравнении с расчетной, что снижает надежность работы металла труб поверхностей нагрева. Особенно велико влияние температуры на надежность работы металла тех труб, которые работают при температуре металла больше 500С. Например, снижение температуры стенки с 580 С до 567С повышает срок эксплуатации с 50 до 100 тысяч часов [39]. Иными словами, следует стремиться к понижению температуры металла стенки труб, что позволит не только избежать повреждений, но и продлить срок эксплуатации [40]. В частности, определенных успехов на этом пути можно добиться, не прибегая к дорогостоящей реконструкции котлов, оптимизировав работу системы регулирования температуры пара [41], чему и посвящена данная работа. Отсутствие, как правило, требований к контролю температуры пара по тракту пароперегревателя приводит к тому, что регулирование температуры пара ведется не по оптимальному пути с точки зрения уменьшения температуры металла. В качестве примера можно привести рис. 7, на котором показан температурный график-задание, аналогичный лежащим в основе работы системы регулирования. На нем изображены два варианта регулирования температуры пара с применением трех впрысков. Видно, что поддерживать требуемую температуру острого пара можно разными путями (линии 1 и 2). Нерациональность первого способа объясняется тем, что перед впрыском-3 может произойти увеличение температуры пара выше предельно допустимой для данного сечения (линия 3).

Опыт эксплуатации подтверждает, что наилучшим режимом регулирования температуры пара явилось бы использование только первого по ходу пара впрыска. При этом перепад температур на пароохладителе не должен превосходить 5... 10С, чему соответствует расход воды на впрыск примерно 1...2%. Что такие условия в принципе достижимы, доказывает, например, опыт эксплуатации котла типа RBE фирмы «Бабкок-Хитачи». График работы перегревателя котла показан на рис. 8, расход воды на впрыск при этом менее 2%. Именно таким образом следует проектировать систему регулирования на вновь вводимых котлах.

Основные принципы оптимизации работы системы впрыска в режиме регулирования мощности

Один из механизмов возникновения повреждений пароперегревателей при завышенной площади теплообмена может быть проиллюстрирован следующим образом [58]. В таких условиях персонал, как правило, сосредотачивает все усилия исключительно на поддержании номинальной температуры пара за котлом самым простым путем — увеличением последнего впрыска, который располагается перед выходным пакетом конвективного пароперегревателя. Вместе с тем, хорошо известно, что чем ближе к выходу из котла располагается впрыск и чем больше его величина, тем более высоких значений может достигать температура пара перед ним. Поэтому регулирование температуры пара по описанной выше технологии, что наблюдается на значительной части ТЭС, неизбежно приводит к увеличению температуры металла предыдущих частей пароперегревателя. Еще сильнее усугубляется ситуация на таких котлах, где предусмотрен только один впрыск, например, на котле ТП-47. А если при этом еще фактический и расчетный температурный режимы пароперегревателя существенно расходятся, то его повреждения практически неизбежны. Таким образом, решение проблемы оптимизации регулирования температуры пара во многом является одной из возможностей значительно повысить надежность пароперегревателя. Для выдачи конкретных рекомендаций необходимо вначале обратиться к теории.

Рассмотрим часто встречающуюся на практике схему регулирования тремя впрысками (рис. 13). При такой схеме зависимость энтальпии пара за котлом от сумы расходов всех впрысков выражается как: где hs - энтальпия пара, поступающего из барабана в пароперегреватель, Qi — тепловосприятие участка пароперегревателя перед /-тым впрыском ( 94 в данном случае это тепловосприятие участка за последним впрыском), D0 -паропроизводительность котла, AhHn = hs и - разность между энтальпиями пара на входе в пароперегреватель Qis) и впрыскиваемой среды (Лвпр) (своеобразная степень «непрямоточности» котла: при равенстве ее нулю, энтальпии впрыскиваемой среды и пара на входе в пароперегреватель равны, что соответствует условиям работы прямоточного (в таких котлах отсутствует четкая граница между пароперегревательной поверхностью и остальными, поэтому весь котел можно рассматривать как пароперегреватель)), DBTJpi -расход /-того впрыска, п — общее число впрысков. Видно, что эта зависимость является линейной.

Эта зависимость представляет собой гиперболу. Режим работы пароперегревателя может быть качественно проиллюстрирован в координатах «энтальпия пара - относительный впрыск» рис. 14 ()ь D2 и D3 -соответственно расходы пара до первого, второго и третьего впрысков) [59]. Из рассмотренной диаграммы видно, что добиться понижения температуры пара (следовательно, и металла перегревателя) можно уменьшением расхода впрыска путем уменьшения его энтальпии в сравнении с энтальпией пара, поступающего в пароперегреватель (например, подавая на впрыск питательную воду вместо собственного конденсата).

Помимо расхода воды на впрыски на температуру металла также оказывает заметное влияние распределение расходов между отдельными впрысками. Выше уже говорилось, что чем больше последние впрыски, тем более высоких значений может достигать температура пара перед ним. Также и из диаграммы режима работы системы впрыска видно, что чем сильнее загружается дальний впрыск, тем «правее» оказывается точка пересечения прямой, соответствующей впрыску, с гиперболой, тем выше температура пара перед впрыском. Поэтому для максимального уменьшения ее по тракту пароперегревателя следует не только максимально уменьшить расходы впрыскиваемой среды, но и максимально увеличить первые по ходу пара впрыски. Не стоит при этом опасаться ухудшения динамики регулирования. Выше уже указывалось, что на зарубежных котлах находит место решение, при котором регулирование перегрева ведется одним впрыском, расположенным на границе радиационной и конвективной частей перегревателя.

Также определенный интерес представляет вопрос об изменении температурного режима перегревателя при уменьшении температуры перегрева, поскольку это мероприятие является одним из перспективных путей повышения надежности перегревателя, что, например, уже было однажды сделано эксплуатационным циркуляром № Т-4/71 по вопросам снижения температуры перегретого пара. Положительное влияние такого решения заключается в том, что происходит повышение надежности выходной ступени пароперегревателя, чего добиться оптимизируя впрыски в промежуточные пароохладители нельзя. Вместе с тем, как уже говорилось выше, одной из причин повышения температуры стенки перегревателя барабанных котлов, в силу их конструктивных особенностей, является завышенная площадь теплообмена. Естественно, что при понижении номинальной температуры перегрева, площадь перегревателя «завысится». Если на прямоточном котле проблема легко решается путем изменения соотношения «топливо-питательная вода», то на барабанном котле для поддержания номинальной температуры перегрева в таком случае приходится увеличивать впрыск. А его увеличение, как было показано, приводит к пропорциональному росту температуры пара перед ним. В этой связи актуальной становится проблема недопущения повышения надежности выходной ступени за счет чрезмерного понижения надежности промежуточных ступеней перегревателя.

Оптимальные принципы организации САУ паровых котлов (энергоблоков)

Преимущество схемы регулирования температуры пара впрыском собственного конденсата заключается в том, что оно не ухудшает качество пара. Очевидно, что питательная вода имеет больше примесей, чем собственный конденсат. Поэтому рекомендуя к применению схему регулирования температуры пара впрыском питательной воды, следует оценить его влияние на качество перегретого пара.

Для оценки загрязнений пара питательной водой можно воспользоваться балансовым методом, который основан на законе сохранения вещества (рис. 15, где снп, с вцр и спп - соответственно концентрации примеси в насыщенном паре, впрыскиваемой среде и перегретом паре, DHll и DBnp - расходы насыщенного пара и впрыска). Основными параметрами, по которым ведется расчет, являются - концентрация примеси и доля питательной воды на впрыск (для случая впрыска собственного конденсата эта доля равна нулю).

При использовании расчета наибольшую трудность представляет определение величины концентрации примеси в насыщенном паре. Согласно существующим представлениям, распределение примеси между кипящей водой и равновесным с ней насыщенным паром происходит согласно теории акад. Стыриковича [60], и выражается формулой: где св и с„ - концентрации примеси в воде и паре соответственно, а Кр и со -коэффициент распределения и влажность пара.

Исходя из этого, были составлены балансы и проведены расчеты [61] для заведомо «искусственных» условий, когда влажность пара на выходе из барабана и доля продувки являются наихудшими, допустимым ПТЭ, а генерация пара происходит по одноступенчатой схеме с промывкой пара стопроцентным расходом воды. При этом переменными величинами являлись концентрация А7САв питательной воде и доля воды на впрыск р\

Согласно ПТЭ для ТЭЦ с барабанными котлами верхний предел по примеси Si02 в перегретом паре равен 25 мкг/дм , а для ГРЭС 15 мкг/дм. То есть проведенный нами расчет показывает, что даже при самом неблагоприятном стечении обстоятельств (концентрация Si02 в питательной воде 30 мкг/дм , заведомо завышенная влажность пара на выходе из барабана, минимальное значение продувки котла) нормы качества пара все равно выполняются. Кроме того, и двадцатипроцентньтй впрыск представляется завышенным.

Аналогично проведем расчеты загрязнения пара впрыском для иных значений его качества и количества. Результаты расчета для удобства представлены в виде графика (рис. 16). Для пользования графиком необходимо отложить по оси абсцисс линию значения концентрации примеси в питательной воде и провести ее до пересечения с линией заданной доли питательной воды на впрыск. Ордината получившейся точки даст значение концентрации примеси в перегретом паре. Аналогичный график может быть легко построен и для любых других примесей и условий работы. Из графика видно, что требуемая чистота пара обеспечивается даже при очень больших величинах впрыска крайне загрязненной питательной воды. Сведем значения предельных концентраций SiCX для ГРЭС и ТЭЦ, при которых обеспечивается требуемая чистота перегретого пара, в зависимости от доли питательной воды на впрыск в отдельную таблицу.

Из приведенной таблицы видно, что при даже при самых неблагоприятных условиях и двадцатипроцентном впрыске требуемая чистота пара будет соблюдаться для ГРЭС при превышении концентрации Si02 в питательной воде в 1,8 раза против норм ПТЭ, а для отопительных ТЭЦ и при трехразовом превышении. Кроме того, отметим, что даже при таком абсолютно нереальном условии как половинный впрыск питательной воды, на отопительной ТЭЦ чистота перегретого пара будет обеспечена не только при соответствующем нормам ПТЭ качестве питательной воды, но и в случае превышения допустимой концентрации SiQ, в питательной воде в полтора раза [62]. Столь высокие запасы связаны, прежде всего, с наличием на котлах высокого давления промывки насыщенного пара питательной водой.

Однако реальные данные по зависимости качества насыщенного пара от качества питательной воды отличаются от рассчитанных выше. Прямые замеры, выполненные ЦКТИ на ряде ТЭС, дали следующие результаты:

То есть, реально качество насыщенного пара отличается в 3-11 раз от рассчитанного. На возможность подобного расхождения между расчетом и промышленным опытом было указано еще 50 [63] лет назад. Связано это с тем, что в условиях реальной эксплуатации энергетического оборудования в формуле должен быть учтен еще и процесс «недопромывки» пара (кроме того, на промывочное устройство может подаваться не весь расход питательной воды, а только его часть). Это особенно важно, учитывая, что именно промывка пара обеспечивает поддержание требуемого качества пара при ухудшении качества питательной воды. Однако полученные данные позволяют пересчитать кремнейсодержание перегретого пара при впрыске питательной воды без расчета промежуточной величины концентрации примеси в насыщенном паре. При этом величина впрыска бралась равной 20%, и принималось, что отношение концентраций примеси в котловой воде и насыщенном паре в регулировочном диапазоне постоянно. Результаты расчета сведены в таблицу.

Исследование влияния понижения температуры пара за котлом режимными мерами на надежность работы пароперегревателя

На долю пусковых режимов приходится значительная часть отказов котлов, что при кратковременности (относительно общей продолжительности рабочей кампании) таких режимов говорит о высокой интенсивности последних. Причиной этого могут быть названы специфические особенности режима, характеризующегося существенной нестационарностью, и «человеческий фактор». Рассмотрим подробно первый фактор.

За время пуска происходит существенный рост температуры пара. В силу тепловой инерции металла парового тракта его прогрев происходит не равномерно, в результате чего возникают термические напряжения. Наличие указанных напряжений связано с различием температуры в разных областях элемента, что, очевидно, более опасно для оборудования, обладающего большими толщинами. Опыт показывает, что даже значительные скорости изменения температуры пара сравнительно безопасны для пароперегревателей.

Иная ситуация с толстостенными элементами котла: коллекторами, паропроводами, барабанами. Выработка их ресурса, аналогичная выработки ресурса пароперегревателей, рассмотренной выше, резко возрастает при колебаниях температуры металла. В таких условиях возникают температурные градиенты, приводящие к напряжениям, величина которых может оказаться такой высокой, что на отдельных участках детали наступает пластическая деформация.

В настоящее время нет единого мнения относительно допустимой величины температурных напряжений при различных температурах в период пусков оборудования. В 50-60- годах прошлого века большие работы по данной тематике были проведены ВТИ [65] и Южным (Львовским) отделением ОРГРЭС [67], а позднее и головным ОРГРЭС, но полученные результаты не позволяют окончательно дать научно обоснованный ответ. В свое время за рубежом была разработана методика оценки степени износа [68] аналогичная рассмотренной во второй главе методике оценки выработки ресурса пароперегревателей. Использование указанной методики позволило теоретически объяснить причины большего влияния на надежность толстостенных элементов переменных режимов работы, однако расчеты допустимых скоростей их прогрева могут быть выполнены лишь с существенными допущениями. Тем не менее, при составлении инструктивных материалов по пускам котлов приходится указывать допустимую величину скорости прогрева и перепада температур для отдельных узлов оборудования. Вопрос теоретического обоснования расчета этих скоростей для конкретного случая выходит за рамки настоящего исследования. Более важным для нас является то, что эти скорости жестко лимитируются проектными и конструкторскими организациями, и задача эксплуатации при пуске котла заключается в обеспечении значения этих скоростей на требуемом уровне. Эта задача может быть решена только путем программирования температуры пара за котлом при его пуске по заранее определенному закону, позволяющему обеспечить указанные скорости. В свою очередь, программирование обуславливает изменение задания регулятору перегрева, что является одной из особенностей пусковых режимов. Второй же особенностью является значительное число оперативных переключений в технологических схемах, многие из которых осуществляются именно по температуре перегрева. Разумеется, главной проблемой, обусловленной этим, являются ошибки персонала, в результате чего происходит как увеличение скорости повышения перегрева, так и выполняются ошибочные действия.

К указанным особенностям можно добавить и технологические, связанные, прежде всего, с сильным отличием характера распределения тепловосприятия в радиационном и конвективном перегревателе. В результате, это приводит к «выбегам» температур в отдельных точках перегревателя. Решить эту проблему штатной схемой впрыска не всегда возможно, поскольку при малых нагрузках котла невелики перепады давления в его тракте. По этой причине использовать при растопке котла схему Долежала и впрыск питательной воды отобранной после узла питания затруднительно. Также, в таких режимах используются специальные впрыски в главные паропроводы с целью предохранить их от резких скачков температуры. Поэтому при пусках приходится использовать специальные схемы впрысков, одной из которых является схема «постоянного расхода» (рис. 17), нашедшая место на станциях с блочной компоновкой (например, на конденсационных блоках 200-220 МВт и аналогичных им теплофикационных 180 МВт [69]). Отметим, что существующие технологии регулирования перегрева при пусках обеспечивают требуемый уровень надежности работы котла, и ее повышение не связано с внедрением технологических изменений в работу системы регулирования перегрева. Исходя из сказанного выше, видно, что на технологию пуска котельного (блочного) оборудования оказывает влияние необходимость подъема режимных параметров с допустимыми скоростями, что можно обеспечить автоматизацией пуска вообще, и программирования перегрева в частности. Только таким путем достигается как надежная защита толстостенных элементов котла от недопустимого повышения скорости их прогрева, так и уменьшается число ошибок персонала, что повысит надежность котла в целом.

Похожие диссертации на Повышение надежности эксплуатации барабанных котлов высокого давления оптимизацией работы система впрыска