2015-04-06
4413
Регулирование температуры вторичного перегрева. На современных мощных паротурбинных установках предусматривается повторный перегрев пара после (ЦВД) турбины (см. рис. 2.1). Температура вторичного перегрева пара также должна поддерживаться с высокой точностью.
Способы и схемы регулирования. Регулирование с помощью впрыска оказывается неэкономичным: пар, образовавшийся в результате испарения охлаждающей воды, не проходит через цилиндр высокого давления турбины, что приводит к снижению КПД теплосиловой установки. Для регулирования температуры вторичного перегрева пара обычно используются поверхностные теплообменники.
1. Регулирование с помощью паропарового теплообменника (ППТО). Конструктивно ППТО представляет собой вынесенный из газоходов котла корпус, выполненный из трубы большого диаметра (300—400 мм), внутри которого проходят змеевики труб малого диаметра, укрепленные в трубных досках. Внутри этих змеевиков проходит греющий пар Dгп - частично перегретый пар (до 450—520°С) первичного тракта; внутри трубы большого диаметра встречно проходит пар DB.n вторичного тракта с температурой 320—350°С.
Принципиальная схема автоматической системы регулирования температуры вторичного перегрева пара с помощью ППТО приведена на рис. (пунктирная линия а).
Регулирование температуры вторичного перегрева пара производится путем изменения его расхода через ППТО с помощью трехходового клапана и обводного паропровода. В качестве резервного средства регулирования на случай чрезмерного повышения t.вп предусматривается аварийный впрыск.
2. Регулирование с помощью газопаропарового теплообменника (ГППТО). Теплообменник сконструирован по принципу труба в трубе и представляет собой размещенную в газоходе систему змеевиков из труб диаметром 60х3,5 мм, внутри каждой из которых проходят две трубки диаметром 16х3 мм. По трубкам малого диаметра движется греющий пар первичного тракта; навстречу ему по трубам большего диаметра проходит пар вторичного тракта. Трубы большего диаметра обогреваются топочными газами снаружи. Через змеевики большего диаметра пропускается весь пар вторичного тракта и регулирование его температуры осуществляется путем изменения расхода греющего пара.
Рис. Схемы регулирования температуры вторичного пара с помощью паропарового (пунктирная линия а) или газопарового (пунктирная линия б) теплообменников 1,3 - ступени вторичного пароперегревателя; 2 - паропаровой или газопаровой теплообменник; 4 - термопара; 5 - дифференциатор; 6 - регулятор температуры пара на выходе; 7 - пароохладитель; 8 - трехходовой регулирующий клапан; 9 - обводной клапан; 10 - аварийный впрыскивающий пароохладитель.
Способы регулирования с помощью теплообменников экономически целесообразны, однако недостаток их состоит в появлении существенных взаимосвязей между системами регулирования первичного и вторичного перегрева пара. Малый диапазон регулирования.
3. Регулирование перепуском части пара (в обвод конвективной поверхности нагрева вторичного пароперегревателя - паровой байпас). Принципиальная схема регулирования при использовании парового байпасирования изображена на рис.
Конструктивно вторичный «холодный пакет» 1 размещается в зоне сравнительно низких температур газов, а «горячий пакет» 2 выносится в зону высоких температур газов. Тепловосприятие пароперегревателя регулируется трехходовым клапаном 3, перепускающим часть «холодного» пара помимо первого пакета на вход второго. При таком способе регулирования температура вторичного перегрева пара практически не зависит от работы АСР температуры первичного перегрева. В то же время диапазон регулирования может быть достаточно широким.
ПИ-регулятор температуры 4 действует от двух сигналов — по отклонению температуры на выходе из вторичного пароперегревателя (основного) и дополнительного (исчезающего), сформированного с помощью дифференциатора 5 и датчика 6, установленного после смешения холодного и частично перегретого пара.
На случай чрезмерного повышения t.вп предусматривается дополнительный впрыск 7, управляемый автоматическим регулятором 8. Заданное значение t.вп основного регулятора 4 устанавливается меньшим, чем у регулятора 8, с тем, чтобы клапан аварийного впрыска 9 в нормальном режиме работы был закрыт. Кроме того, наличие блокировки в электрической схеме управления предусматривает возможность открытия клапана 9 лишь после полного открытии трехходового клапана 3.
4. Газовое регулирование. Изменение тепловосприятия пароперегревателя вторичного тракта может быть достигнуто за счет изменения количества теплоты, передаваемого поверхностям нагрева топочными газами. При этом можно воспользоваться тремя способами:
а) регулирование путем изменения количества газов, проходящих через пакеты вторичного пароперегревателя, посредством перераспределения потока газов между газоходами конвективного пароперегревателя и водяного экономайзера. Принципиальная схема этого варианта газового регулирования изображена на рис. Регулирующие органы - поворотные заслонки, с помощью которых осуществляется перераспределение газового потока, должны быть выполнены из жаропрочного материала и оборудованы специальной системой воздушного охлаждения.
Газовое регулирование температуры вторичного пароперегревателя а - перераспределением потока газов; 1 - вторичный пароперегреватель; 2 - водяной экономайзер; 3 - поворотные заслонки; б - рециркуляцией топочных газов; 1 - пароперегреватель вторичного пара; 2- водяной экономайзер; 3 - воздушный подогреватель; 4 - дымосос; 5 5 дымосос рециркуляции; 6 - регулирующие заслонки.
б) регулирование путем изменения температуры топочных газов перед пароперегревателем. Этот способ предусматривает изменение температуры топочных газов при помощи поворотных горелок или переключения ярусов работающих горелок, иными словами, путем смещения ядра факела по высоте топки. Однако положение факела в топке зависит также от ряда других причин (неравномерности подачи пыли, загрязнения поверхностей нагрева, герметичности топки и т. п.) и оказывает влияние на все параметры агрегата. Поэтому этот способ применяют при отладке топочного режима;
в) регулирование путем одновременного изменения количества и температуры топочных газов перед пароперегревателем посредством рециркуляции уходящих газов в нижнюю часть топки. Принципиальная схема этого способа регулирования изображена на рис. б. В этом случае часть потока уходящих газов специальным вентилятором рециркуляции 5 направляется в нижнюю часть топки. В результате снижается температура факела, уменьшается тепловосприятие радиационных поверхностей нагрева, затягивается процесс сгорания топлива, что приводит к увеличению температуры и скорости газов на выходе из топки и в конечном итоге к увеличению тепловосприятия конвективных поверхностей нагрева первичного и вторичного пароперегревателей.
Применение рециркуляции приводит к некоторому увеличению потерь с уходящими газами и расхода электроэнергии на тягу. Но позволяет уменьшить поверхность вторичного перегревателя по сравнению с другими способами регулирования
Наличие промежуточного пароперегревателя и нежелательность поддержания температуры вторичного пара с помощью впрысков существенно усложняют задачу регулирования перегрева пара в целом. Различные способы газового регулирования позволяют расширить диапазон действия АСР, но нарушают стабильность топочного режима, оказывают влияние на условия теплообмена первичных пароперегревателей. Поэтому их используют лишь в комбинациях с другими способами регулирования или при отладке топочного режима для получения требуемых статических характеристик пароперегревателей. Для непрерывного регулирования температуры вторичного перегрева пара с помощью автоматических регуляторов чаще всего используют теплообменники и паровое байпасирование.
