Режимы оборудования ТЭЦ

Размещено на http://www.allbest.ru/

Режимы оборудования ТЭЦ

1. Общие сведения

Основная задача ТЭЦ - обеспечение надежной подачи потребителям пара заданных параметров и горячей воды при заданных температуре и расходе. Поскольку ТЭЦ при работе в режимах с отборами имеют наименьший удельный расход топлива, при покрытии электрического графика нагрузки они должны занимать его базовую часть и, следовательно, их участие в регулировании мощности большей частью ограничено.

В то же время ТЭЦ, имеющие преобладающую отопительную нагрузку, в летнее время часто привлекаются к работе преимущественно по конденсационному режиму и потому в этот период участвуют в регулировании мощности в системе.

Привлечение ТЭЦ к регулированию электрической мощности как в часы пик за счет сокращения теплофикационного отбора и увеличения конденсационной мощности, так и в часы провала нагрузки за счет разгрузки турбин является вынужденным мероприятием, имеющим следствием значительный перерасход топлива на ТЭЦ и в энергосистеме в целом.

Выше уже отмечен сезонный характер режимов работы ТЭЦ, которые в летний период разгружаются по отборам и соответственно по свежему пару, в результате чего часть котлов высвобождается и выводится в резерв или в ремонт. Топливоснабжение ряда ТЭЦ также носит сезонный характер: уголь и мазут - зимой, природный газ - летом. Работа котлов на газе снижает их минимальную допустимую нагрузку и облегчает возможность маневрирования при сниженной нагрузке летом как числом работающих парогенераторов, так и их разгрузкой.

Большинство ТЭЦ имеет неблочную схему при отсутствии промежуточного перегрева пара, что сказывается как на конструкциях котлов ТЭЦ, так и на режимах их работы. Неблочная схема позволяет выводить часть котлов в резерв при снижении потребления свежего пара турбинами подобно тому, как это было описано выше (гл. 2) для неблочных КЭС.

На ТЭЦ с начальным давлением пара 12,75 МПа применяются исключительно барабанные котлы с непрерывной продувкой котловой воды.

Применение на отопительных ТЭЦ энергоблоков на закритическое давление пара с прямоточными котлами и турбинами Т-250-240 приводит к изменению режимов работы ТЭЦ в сторону приближения их к режимам блочных КЭС, так же как и с турбинами Т-180 с промперегревом.

На некоторых ТЭЦ с турбинами мощностью Т-100-130 и с котлами, работающими на газомазутном топливе, был осуществлен переход к блочной схеме, что так же приблизило режимы работы котлов к условиям блочной КЭС. На значительном числе ТЭЦ система водоснабжения оборотная, с градирнями. Работа системы водоснабжения на ТЭЦ также носит сезонный характер. В зимнее время паровая нагрузка конденсаторов отопительных ТЭЦ резко сокращается.

При работе теплофикационных турбин в режиме трехступенчатого подогрева конденсаторы охлаждаются сетевой водой и циркуляция охлаждающей воды уменьшается столь значительно, что часть градирен приходится выводить в резерв и принимать меры против замораживания действующих градирен.

В летний период паровая нагрузка конденсаторов таких ТЭЦ увеличивается и возникают трудности с поддержанием достаточно глубокого вакуума, что обусловлено повышенной температурой воды, охлаждаемой в градирнях, а также, как правило, недостаточной производительностью градирен. При повышении температуры охлаждающей воды сверх 33°С приходится снижать паровую нагрузку конденсаторов.

Для поддержания нормального вакуума необходимо обеспечивать чистоту конденсаторов, что повышает требования к солесодержанию оборотной воды.

К особенностям ТЭЦ относится наличие дополнительного по сравнению с КЭС оборудования водоподогревательных установок: сетевых подогревателей, сетевых насосов, пиковых водогрейных котлов.

При работе турбин в теплофикационных режимах выработка электроэнергии на тепловом потреблении определяется в основном давлением пара в теплофикационных отборах, которое зависит от режима тепловой нагрузки и от чистоты поверхностей нагрева сетевых подогревателей.

В тех случаях, когда пиковые водогрейные котлы обычно работают на сернистом мазуте, они подвержены низкотемпературной коррозии, для предотвращения которой необходимо, чтобы температура сетевой воды на входе в водогрейный котел при всех режимах была выше 105°С. Такая же температура необходима для того, чтобы пиковые котлы могли развивать расчетную тепловую мощность.

Поскольку температура сетевой воды после сетевых подогревателей при многих длительных режимах оказывается ниже 105°С, предусмотрена схема рециркуляции сетевой воды, показанная на рис. выше.

К пиковому водогрейному котлу подводится сетевая вода GСВ при постоянной температуре 105°С. В то же время из сетевой подогревательной установки в подающую тепловую сеть направляется расход сетевой воды GСВ при температуре TСВ, которые определяются режимом тепловой нагрузки. Для того чтобы посредством рециркуляции сетевой воды с расходом GЦ обеспечить на входе в водогрейный котел для всех режимов 105°С, надо поддерживать за водогрейным котлом температуру tпвк > 105°С. Поэтому в диапазоне режимов, в которых температура сетевой воды в подающей линии tПС < 105°С, необходимо, чтобы tпвк > tПС. Температура и расход сетевой воды в подающей линии tПС и GСB достигаются за счет перепуска части сетевой воды Gобв по обводной линии. Следует отметить, что большие трудности в работе водогрейных котлов создают нарушения водного режима тепловой сети (подпитка сырой водой).

2. Влияние водного режима теплосети на тепловую экономичность ТЭЦ

На ТЭЦ с турбинами типа Т и ПТ, отборный пар которых используется для подогрева сетевой воды в сетевых подогревателях, удельная выработка электроэнергии на тепловом потреблении существенно зависит от давления в теплофикационных отборах. Давление же в теплофикационных отборах в свою очередь (при заданной тепловой нагрузке и температурном графике теплосети) определяется недогревом сетевой воды до температуры насыщения отборного пара, равным обычно 3…7°С.

Такие расчетные значения недогрева в течение сравнительно длительного периода отопительного сезона могут быть обеспечены только при строгом соблюдении норм водного режима теплосети.

В соответствии с ПТЭ теплосеть должна заполняться тщательно подготовленной подпиточной водой, которая должна также использоваться и для восполнения утечек из теплосети. Для этой цели исходная вода, используемая для восполнения потерь в теплосети, подвергается химической обработке (обычно по схеме Na-катионирования) и термической деаэрации с целью удаления кислорода и углекислого газа.

Согласно ПТЭ подпиточная вода должна удовлетворять следующим нормам: содержание кислорода не более 0,05 мг/кг, карбонатная жесткость не более 0,7 мг-экв/кг. Однако если в условиях эксплуатации допускаются нарушения водного режима теплосети (подпитка сырой водой в аварийных случаях, присосы водопроводной воды в теплообменниках абонентов, присосы воздуха в теплосети и недостаточная деаэрация подпиточной воды на ТЭЦ), на латунных трубках сетевых подогревателей появляются значительные отложения солей (накипь толщиной до 1 мм. и более), приводящие к резкому снижению коэффициента теплопередачи и росту недогрева. Вследствие этого давление в теплофикационных отборах возрастает, а удельная выработка электроэнергии снижается, что приводит в конечном итоге к перерасходу топлива.

Таким образом в условиях эксплуатации необходимо обеспечить тщательный и систематический контроль за состоянием сетевых подогревателей и условиями их эксплуатации с соблюдением требуемых норм водного режима теплосети (по солесодержанию и кислороду) и плотности с тем, чтобы обеспечить высокую экономичность работы ТЭЦ.

3. Взаимосвязь режимов тепловой сети и теплофикационных турбин

Из трех параметров, которые определяют режим тепловой нагрузки теплофикационной турбины один - температура обратной сетевой воды - является неуправляемым и определяется режимом работы всей системы теплоснабжения, два других параметра - тепловая нагрузка отбора и расход сетевой воды - являются управляемыми и поддерживаются на ТЭЦ на заданном уровне. Температура сетевой воды в подающей линии также является заданной в зависимости от температуры наружного воздуха.

В режимах работы теплофикационной турбины по тепловому графику развиваемая мощность в значительной мере зависит от уровня температуры обратной сетевой воды. Тепловая нагрузка горячего водоснабжения меняется в течение суток в соответствии с разбором горячей воды абонентами: утренний пик, затем дневной провал, вечерний пик и ночной провал, при котором нагрузка падает почти до нуля. Соответственно с суточным графиком тепловой нагрузки горячего водоснабжения меняется температура обратной сетевой воды после абонентов, но до ТЭЦ эти изменения доходят с запаздыванием, которое определяется емкостью тепловой сети.

На рис. ниже показано экспоненциальное возрастание t°С после прекращения разбора горячей воды. Из графиков видно, что температура обратной сетевой воды достигает наибольшего значения к шести часам утра, т. е., к моменту начала утреннего набора электрической нагрузки, а затем снижается. Характер протекания расчетных и фактических кривых идентичен, и совпадение их вполне удовлетворительное.

электростанция теплоснабжение энергоблок

Повышение температуры поступающей на ТЭЦ обратной сетевой воды при работе по тепловому графику приводит к повышению давления в регулируемом теплофикационном отборе, вследствие чего регулятор давления дает команду на прикрытие регулирующих клапанов перед ЦВД.

Это приводит к разгрузке турбины как по отпуску тепла, так и по выработке электроэнергии. В условиях эксплуатации положение может быть выправлено вмешательством машиниста турбины, который может вручную устанавливать большее задание регулятору давления и повышать давление отбора. Таким образом, при ручной подрегулировке давления в отборе повышение температуры обратной сетевой воды приводит к повышению давления в отборе и соответствующему снижению развиваемой мощности турбины. Наибольшее повышение температуры обратной сетевой воды приходится, как это видно из рис., на часы утреннего набора нагрузки в энергосистеме, что особенно ощутимо.

Из сказанного также следует, что регулятор давления теплофикационного отбора должен уступить место регулятору заданной тепловой нагрузки. Например, для турбины Т-175/210-130 предусмотрен именно такой регулятор.

Для стабилизации температуры обратной сетевой воды в течение суток было предложено перейти к суточному регулированию температуры прямой сетевой воды. Последнее сводится к ночному снижению температуры прямой сетевой воды на ТЭЦ, что приведет с некоторым запаздыванием, обусловленным емкостью подающей теплосети, к понижению температуры прямой сетевой воды у абонентов и к соответствующему снижению температуры сетевой воды после отопления. Для компенсации недоотпуска тепла на отопление из-за ночного снижения температуры сетевой воды в подающей магистрали необходимо соответственно повышать ее в дневные часы за счет дополнительного нагружения водогрейных котлов.

Например при понижении температуры в подающей линии на ТЭЦ ночью на 18°С электрическая мощность на четырех турбоагрегатах Т-100-130 увеличилась в часы утреннего подъема нагрузки на 16 МВт по сравнению с режимом без понижения температуры в подающей линии.

Во время испытаний производилось термографирование внутри помещений в пяти- и девятиэтажных панельных зданиях, находящихся на расстоянии 10 км от ТЭЦ. Термографирование показало, что температура внутри помещений при снижении температуры сетевой воды в подающей линии от ТЭЦ менялась не более чем на 0,4°С.

Эффект повышения электрической мощности турбин Т-100-130 в часы подъема нагрузки означает помимо дополнительной мощности также дополнительную выработку электроэнергии на тепловом потреблении. Таким образом применение суточного регулирования температуры сетевой воды в подающей линии на ТЭЦ существенно улучшает ее показатели.

Размещено на Allbest.ru