Функциональная подсистема регулирования температуры пара за котлом

Технологическая задача управления сводится к выполнению требований стабилизации температуры пара на выходе из котла с заданной точностью. Актуальность такой задачи определяется экономическими соображениями и соображениями надёжности.

Температура перегретого пара на выходе парогенератора относится к важнейшим параметрам, определяющим экономичность и надежность работы паровой турбины и энергоблока в целом. Стабилизация температуры пара на отдельных участках и на выходе тракта первичных и вторичных пароперегревателей обеспечивает поддержание минимальной влажности пара в последних ступенях паровой турбины, повышает безопасность работы металлов, а также экономичность установки. С повышением параметров пара требования к точности поддержания температуры возрастают, так как металл ряда поверхностей нагрева работает в условиях, близких к предельным.

Автоматическое регулирование перегрева пара должно обеспечивать поддержание температуры перегретого пара в заданных пределах. Так в соответствии с требованиями ПТЭ допустимые длительные отклонения температуры перегретого пара от номинального значения, например, для параметров пара Р_пе=13 МПа и t_пе=540^оС составляют в сторону увеличения +5^оС, а в сторону уменьшения –10^оС. Нормами установлено, что в установившихся режимах работы парогенератора отклонение температуры пара от номинальных значений не должно превышать ±1% в заданном диапазоне нагрузок. При этом диапазон нагрузок, в котором поддерживается номинальная температура пара, определяется в зависимости от конструктивных особенностей парогенератора.

Температура перегрева пара для барабанных котлов зависит от тепловосприятия пароперегревателя и паровой нагрузки. При постоянстве паровой нагрузки тепловосприятие перегревателей определяется топочным режимом и может изменяться в зависимости от загрязнения поверхностей нагрева, избытка воздуха, изменений состава топлива и т. п. Изменения паровой нагрузки приводят к перераспределению тепловосприятия между конвективной и радиационной частями перегревателя и изменениям температуры пара на выходе. Скорость и величина изменения температуры пара при колебаниях нагрузки в основном определяются статической характеристикой пароперегревателя. Статические характеристики пароперегревателей представлены на рис. 32.

Благоприятная с точки зрения регулирования статическая характеристика может быть обеспечена при выполнении радиационно-конвективных пароперегревателей. Чисто конвективный пароперегреватель обладает той особенностью, что его тепловосприятие, а следовательно, и температура увеличиваются с ростом нагрузки. Это происходит вследствие увеличения объема и скорости газов с ростом нагрузки, так как это приводит к интенсификации конвективного теплообмена.

При увеличении расхода топлива, т.е. с ростом нагрузки парогенератора возрастает температура газов на выходе из топки. Количество тепла, уносимое газами из топки увеличивается. В связи с этим удельное тепловосприятие радиационных поверхностей нагрева в топке уменьшается, так как изменение полного тепловыделения топки соответствует росту нагрузки. Таким образом, рост тепловосприятия радиационного пароперегревателя отстает от увеличения расхода пара и температура пара будет уменьшаться по мере повышения нагрузки. При рациональном размещении радиационной и конвективной частей пароперегревателя по зонам температур газов и определенном соотношении их поверхностей нагрева возможен вариант, когда с ростом нагрузки повышение тепловосприятия конвективной части пароперегревателя будет компенсироваться снижением тепловосприятия его радиационной части.

В динамическом отношении пароперегреватель представляет собой объект регулирования с распределенной по длине емкостью. Особенностью такого объекта регулирования является наличие запаздывания изменения температуры на выходе из пароперегревателя после возникновения возмущения. Точное аналитическое определение динамических характеристик пароперегревателей затруднено, поэтому при эксплуатации парогенераторов динамические характеристики пароперегревателей во многих случаях определяются на основе экспериментально снятой кривой разгона.