Исследования влияний типа сепарационного устройства на возможность работы котла

Исследования влияний типа сепарационного устройства на возможность работы котла на низких нагрузках выявили, что для котлов с прямоточной циркуляцией тип сепарационного устройства не оказывает влияния ни на технический минимум нагрузки, ни на экономичность этого режима. Это делает равнозначным выбор типа сепарационного устройства. Для котлов с комбинированной циркуляцией с характеристикой системы подвода среды рвх>рвых тип сепарационного устройства также не влияет на эти показатели. Важным обстоятельством при выборе сепарационного устройства типа 1 в котлах с комбинированной циркуляцией и характеристикой системы подвода среды рвх—Рвых является возможность работы блока на скользящем давлении за питательным насосом. Это обеспечивает существенное повышение экономичности выработки электроэнергии на низких нагрузках, чем оправдывается применение таких режимов. При отсутствии возможности работы блока на скользящем давлении при низких нагрузках существенно снижается эффективность применения сепарационного устройства типа I.
Обобщение отечественных и зарубежных исследований сепарационного устройства типа 1 показывает, что возможность поступления в пароперегреватель пара одновременно с розжигом топки практически целесообразно лишь при пусках из холодного и близкого к нему состояний, более того, при пусках блока из горячих состояний это обстоятельство является нежелательным из-за захолаживания в первый период растопки выходных коллекторов и паропроводов, имеющих высокую температуру. За рубежом для исключения этого явления применяют специальные сбросные системы, что, естественно, усложняет ПУ. Важным обстоятельством также является то, что простой котла связан с конденсацией пара в перегревательных поверхностях; это приводит к необходимости установки в системе отвода пара отключающей арматуры либо требует расположения дренируемых поверхностей нагрева за сепарационным устройством, в результате усложняется конструкция котла, в особенности при газо-плотном исполнении.
При применении сепарационного устройства типа 1 (модификации б, в, г) принципиальная возможность отказа от регулирующей арматуры в системах подвода среды и отвода пара, а также ВЗ обеспечивается в котлах как с прямоточной, так и с комбинированной циркуляцией при характеристике подвода среды рвх = рвых-В пусковых узлах с характеристикой системы подвода среды рвх>рвых вне зависимости от вида циркуляции в котлах и конструкции сепарационного устройства необходимо наличие ВЗ, что снижает эффективность применения сепарационного устройства этого типа.
Возможность отказа от специального оборудования для утилизации тепла сепарата в цикле при применении сепарационного устройства типа 1 обеспечивается только в одном случае — в котлах с комбинированной циркуляцией, осуществляемой ре-циркуляционным насосом при системе подвода среды с характеристикой рвх~ =рВых- В остальных вариантах вследствие характеристики системы отвода сепарата Сс=0 или необходимо наличие специального оборудования и схемных связей (систем), рассчитанных на величину растопочной нагрузки котла.
Опыт разработки и эксплуатации отечественных пусковых схем, имеющих ПУ с сепарационным устройством типа 2, позволяет отметить следующие их преимущества: существенно меньшая металлоемкость; возможность выполнения поверхностей нагрева котла за сепарационным устройством не дренируемыми; возможность пуска котла с комбинированной циркуляцией по прямоточному принципу.
Сопоставление металлоемкости пусковых узлов 1 и 2 типов, разработанных для котла ТГМП-324, показывает, что масса металла марки 12Х1МФ ПУ с сепарационным устройством типа 2 уменьшается более чем в 2 раза и составляет, соответственно, 60,5 против 28,5 т. При этом основной массовой составляющей является собственно сепарационное устройство, масса которого составляет (соответственно) 31,0 и 2,2 т.
Необходимость пуска котла с комбинированной циркуляцией по прямоточному принципу возникает при выходе из строя насосов рециркуляции. Реальность такой ситуации подтверждает опыт эксплуатации котлов ТГМП-324, на которых вышли из строя импортные рециркуляционные насосы. Однако благодаря применению сепарационного устройства типа 2, наличию оборудования и систем утилизации, рассчитанных на этот режим [6], обеспечивается возможность надежного пуска блока. Аналогичная ситуация на котле с ПУ, имеющим сепарационное устройство типа 1 и характеристики систем подвода среды рВх=Рвых и отвода сепарата 0=1, исключает возможность пуска котла без насосов рециркуляции.
Следует также отметить, что выполненные за последнее время в НПО ЦКТИ работы по повышению маневренности энергоблоков обеспечивают возможность существенного улучшения маневренных характеристик котлов с сепарационным устройством типа 2. Так, только подача пара от постороннего источника за ВЗ в первый период пуска котла позволяет сократить продолжительность растопки в 2 раза. Исследования показали, что применение этого мероприятия для маневренного блока мощностью 500 МВт обеспечит растопку котла за время, близкое к времени растопки маневренных котлов ФРГ с сепарационным устройством типа 1.
Учитывая изложенное, можно сделать вывод, что максимальные преимущества от применения сепарационного устройства типа 1 обеспечиваются в котлах с комбинированной циркуляцией и пусковым узлом с характеристиками систем рВх — рвых и Ос только при условии возможности работы блока (питательного насоса) на скользящем давлении. При отсутствии возможности работы паро-генерирующей части котла или питательного насоса при глубоком скользящем давлении в пусковых режимах и низких нагрузках целесообразно применение сепарационного устройства типа 2.
Выводы
1. На основе обобщения опыта разработки и эксплуатации отечественных и зарубежных пусковых схем выполнена систематизация и разработана классификация пусковых узлов прямоточных котлов с различными видами сепарационных устройств.
2. На основе разработанной классификации установлена область применения характеристик систем пускового узла и конструкций сепарационных устройств в зависимости от исходных характеристик котла.
3. Показана целесообразность ограниченного применения сепарационного устройства с контролируемым уровнем сепарата по сравнению с малогабаритным сепарационным устройством без контролируемого уровня.