Температурный режим работы элементов котлоагрегата.
Температурный режим котельных труб должен обеспечивать надёжную работу поверхностей нагрева котлоагрегата. Для этого необходимо, чтобы уровень температур металла труб был ниже допустимых температур для данного материала и максимальная температура наружной поверхности труб не должна достигать температуры окалинообразования или температуры изменения структуры металла.
Расчёт на прочность основных элементов теплогенератора.
Основной задачей при расчёте на прочность основных элементов котлоагрегата является определение номинальной толщины стенки элемента или величины допускаемого давления в этих элементах.
В качестве основной нагрузки для определения толщины принято давление рабочей среды.
Предохранительные клапаны: назначение, расчёт, установка.
Предохранительные клапаны служат для защиты котлоагрегата, пароперегревателей и сосудов от превышения допустимого давления больше, чем на 10%. Он устроен так, что при превышении давления клапан открывается и выпускает (сбрасывает часть давления) из элемента в безопасное место. После понижения давления до расчётного клапан автоматически закрывается.
На котлоагрегате устанавливаются рычажно-грузовые клапаны (рис. 1.72 [3]), пружинные и импульсные
3 Экономичность работы паротурбинных установок при регулировании нагрузки скользящим начальным давлением
Температурное состояние турбины в процессе ее нагружения при скользящем давлении свежего пара (p0=var и t0=const) практически не меняется. Поэтому скорость нагружения блока турбиной не ограничивается и определяется возможностями котла.
В настоящее время в теплоэнергетике на современных турбинах используется либо сопловое парораспределение, либо дроссельное.
При использовании этих систем парораспределения могут быть реализованы следующие технологические способы (режимы) регулирования:
Использование скользящего начального давления (СНД) возможно при блочной компоновке оборудования, когда расход пара регулируется котлом, а РК турбины остаются в открытом положении. Начальная температура пара остается постоянной. Процесс расширения (рис. 3.6) при р0 = const идет от h0, а при р0 = var от h0ск. Как видно при р0 = var и t0 = const энтальпия пара перед соплами регулирующей ступени h0ск несколько выше h0 вследствие исключения дросселирования пара, в процессе которого снижается его температура.
Поскольку температурное состояние регулирующей ступени практически не меняется во всем диапазоне изменения нагрузки, надежность этого режима для турбоагрегата выше.
С термодинамической точки зрения эффективность цикла определяется параметрами пара в начале процесса расширения. Поскольку давление в начале расширения (после РК) в обоих случаях практически одинаково, а температура при постоянном давлении ниже (вследствие дросселирования в РК), скользящее давление по термическому КПД t цикла при частичных нагрузках превосходит постоянное, сочетаемое с дроссельным парораспределением.
Рисунок 3.6 - Процесс расширения пара при скользящих параметрах
Этот термодинамический выигрыш, определяемый параметрами пара перед турбиной и в конденсаторе, не зависит от того, каким путем достигается скользящее давление: изменением угловой скорости питательного насоса или дросселированием рабочей среды в питательных клапанах котла.
Из этого следует, что термодинамический выигрыш от применения скользящего давления вместо дроссельного парораспределения при постоянном давлении обусловлен не самим по себе устранением дросселирования рабочего тела, а непостоянством удельной теплоемкости пара Cp, вследствие чего при дросселировании свежего пара понижается его температура.
При идеальном сопловом парораспределении t во всем диапазоне режимов выше, чем при скользящем давлении (кривая 3 на рис.3.7).
1 – скользящее давление; 2 – постоянное давление, дроссельное парораспределение; 3 – постоянное давление, идеальное сопловое парораспределение; 4 – реальное сопловое парораспределение; 5 – комбинированное регулирование
Рисунок 3.7 - Зависимость термодинамического КПД от относительного расхода пара:
Реальная же установка с сопловым парораспределением, имеющая четыре сегмента сопел регулирующей ступени, в которой подвод пара к первым двум сегментам сопл изменяется одновременно, совпадает по tс предыдущей, как показано выше, только при номинальной нагрузке и режиме с полным подводом пара к этим двум группам (точки А и В на рис.3.7.). При меньших нагрузках реальное сопловое парораспределение превращается, по существу, в дроссельное. Это связано с заметным снижением термического КПД цикла (кривая 4).
Поскольку при скользящем давлении процесс расширения заканчивается при более высокой энтальпии не только для РС, но и для ЦВД в целом, для турбины с промперегревом снижается подвод теплоты в промежуточном пароперегревателе, что дополнительно повышает экономичность режима р0 = var.
Недостатком использования скользящего давления является снижение мобильности блока. В этом случае мобильность блока целиком определяется мобильностью котла, инерция которого весьма значительна и измеряется минутами. Поэтому энергоблоки, которые эксплуатируются на скользящем давлении, не могут участвовать в регулировании частоты сети, когда изменение мощности требуется в течение нескольких секунд.