Назначение и особенности работы пароперегревателя

Технологический анализ объекта, целей и способов организации управления

Назначение и особенности работы пароперегревателя

Пароперегреватель предназначен для перегрева поступающего в него насыщенного пара до заданной температуры. Он является одним из наиболее ответственных элементов установки, так как температура пара здесь достигает наибольших значений и размещается он в зоне высокой температуры газов.

Регулировочные характеристики, т.е. зависимости температуры перегретого пара от нагрузки котла, различны для пароперегревателей различных систем. Характерной особенностью радиационного пароперегревателя является снижение температуры перегретого пара с повышением нагрузки (кривая 1 на рис. 1.1) В радиационной поверхности нагрева количество передаваемой теплоты зависит главным образом от теоретической температуры сгорания топлива, степени черноты топки и тепловой эффективности экранов. Эти величины очень слабо зависят от количества сжигаемого топлива, а, следовательно, и от нагрузки. Поэтому в радиационном пароперегревателе тепловосприятие растет медленнее, чем увеличение расхода пара через него, в связи с чем удельное тепловосприятие на единицу расхода пара снижается.

Рис. 1.1. Регулировочные характеристики пароперегревателей

В конвективном пароперегревателе количество проходящих через него продуктов сгорания увеличивается почти пропорционально увеличению нагрузки, и это повышает конвективную теплоотдачу пропорционально скорости газов в степени 0,6 ¾ 0,65. Вследствие уменьшения прямой отдачи в топке и, соответственно, роста температуры продуктов сгорания на выходе из топки, увеличивается температурный напор в области конвективного пароперегревателя. Оба эти обстоятельства приводят к более быстрому росту температуры перегретого пара по сравнению с темпом роста нагрузки котла (кривая 2 на рис 1.1)

При соответствующем подборе размеров радиационной и конвективной частей ПП теоретически можно было бы добиться постоянства температуры перегретого пара (кривая 3 на рис 1.1). Однако в реальных условиях температура перегретого пара будет изменяться вследствие изменения эксплуатационных факторов. К ним относятся температура питательной воды, избыток воздуха в топке, шлакование экранов топки и особенно пароперегревателя, влажность топлива.

Шлакование топки приводит к увеличению температуры газов на выходе из топки и уменьшению парообразования, все это ведет к повышению температуры пара.

Загрязнение поверхностей нагрева ПП уменьшает его тепловосприятие и температуру пара. Аналогичная картина наблюдается при заносе солями внутренних поверхностей ПП.

Температура питательной воды влияет на генерацию пара. Так при уменьшении температуры питательной воды при неизменном тепловыделении в топке уменьшается генерация пара, что приводит к увеличению его температуры.

Избыток воздуха влияет на объем дымовых газов и их скорость. При увеличении избытка воздуха температура и скорость газов растет, что для конвективных ПП ведет к увеличению температуры пара.

По ГОСТ 3619-76 установлены небольшие допустимые отклонения температуры перегретого пара от номинального значения (от +5 до –10 °С). Даже комбинированные радиационно-конвективные пароперегреватели в эксплуатационных условиях не обеспечивают постоянства температуры в пределах допустимых отклонений, в связи с чем каждый паровой котел, оборудуют устройствами для регулирования температуры перегретого пара.

По условиям глубокого изменения графика нагрузки электростанции желательно иметь возможно большой диапазон регулирования паропроизводительности при сохранении номинальных температур пара. Номинальная температура должна обеспечиваться: по перегретому пару ¾ в регулировочном диапазоне нагрузок от 30 до 100%, по вторично-перегретому пару от 60 до 100%.

Паровой котел, в зависимости от схемы станции, работает или на конкретную турбину, или (совместно с другими котлами) на общую паровую магистраль, из которой пар также поступает в турбины. Изменение давления и температуры перегретого пара приведет к изменению режима работы турбины, что, в свою очередь, приведет к недовыработке электроэнергии. Поэтому общая задача управления процессом выработки электроэнергии требует активного управления давлением и температурой перегретого пара.

Вследствие отклонения температур от заданных значений возможны:

· Пережег труб, образование трещин и шлакование пароперегревателя. Как следствие аварийный останов котла и большие экономические и технические потери.

· Изменение температуры пара на входе в турбину, что приводит к незапланированным изменениям параметров работы турбины.

· Изменение расхода пара за котлом приводит к снижению или повышению массовой скорости пара, как следствие изменяется коэффициент теплоотдачи на внутренней стенке. Низкое значение последнего при интенсивном обогреве перегревателя, особенно на выходе из него, вызывает недопустимое повышение температуры стали из которой выполняется пароперегреватель.

Принципиальное значение имеет длительность переходного процесса при отработке внутреннего возмущения (изменение расхода на впрыск). При высокой инерционности регулирования пароперегреватель остается незащищенным от высокотемпературных воздействий. Инерционность пароохладителя на температуру перегретого пара определяется тепловосприятием тракта за охладителем. Чем оно меньше, тем быстрее достигается результат регулирования конечной температуры перегретого пара (Т2), а само регулирование получается более гибким.

На температуру пара наиболее существенно влияют: нагрузка котла, шлакование топки, загрязнение поверхностей нагрева, температура питательной воды, избыток воздуха. Влияние нагрузки зависит от конструкции пароперегревателя, соотношения радиационной и конвективной частей и взаимного расположения пакетов ПП по ходу дымовых газов. Для конвективного ПП с увеличением нагрузки котла возрастает объем, скорость и температура дымовых газов и, следовательно, количество теплоты, передаваемой поверхностям нагрева, что вызывает увеличение температуры газов. У радиационных ПП с увеличением нагрузки снижается удельное тепловосприятие поверхностей нагрева. И, как следствие этого, снижается температура пара. Необходимо иметь в виду, что у барабанных котлов преобладает конвективная часть ПП.