ТЕПЛОВАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СТАНЦИЯ Российский патент 1995 года по МПК F01K13/00 

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано на тепловых электростанциях.

Известны тепловые электростанции, содержащие пиковые энергоблоки одинаковых параметров свежего пара, выполненные за счет жесткого соединения их поперечными связями по паропроводам первичного свежего пара, холодного и горячего вторичного пара в единый пиковый полиблок (1).

Благодаря поперечным жестким связям котлов и турбин имеется возможность использовать их в режиме глубокого маневренного режима для регулирования мощности. Пиковый полиблок создается, как правило, на базе энергоблоков одинаковых параметров свежего пара, чем достигается унификация оборудования и наибольшая простота для осуществления маневрирования мощностями. Для выравнивания параметров пара в трубопроводах первичного и вторичного пара котлов применяются традиционные редукционные охладительные установки (РОУ). Наличие РОУ позволяет осуществлять передачу пара как для пуска отдельных энергоблоков после режимных остановов, так и их разгрузки в период спада электропотребления.

К недостаткам пикового полиблока следует отнести сложность использования для создания полиблока из энергоблоков со значительно отличающимися параметрами свежего пара котлов, например, сверхкритического и докритического давлений, так как из-за значительной разности давлений пара прямое сочленение паропроводов свежего пара недопустимо по условиям безопасности.

По этой причине полиблоки с котлами и турбинами отличающихся параметров пара не создаются, хотя создание их возможно на тех же принципах путем выполнения поперечных связей с установкой РОУ на паропроводах первичного и вторичного пара или прямым сочленением паропроводов свежего пара при выравнивании их параметров и гарантированной надежности в этом режиме по условиям безопасности.

В качестве прототипа принят полиблок по схеме поперечной связи паропроводов свежего пара (1) с применением для его создания конденсационных энергоблоков сверхкритического давления пара и теплофикационных - докритического давления пара.

Целью изобретения является создание безопасного пикового полиблока из энергоблоков с отличающимися параметрами свежего пара их котлов без необходимости установления РОУ на связывающем их котлы паропроводе.

Эта цель достигается в установке на границе сочленения участков трубопроводов поперечной связи свежего пара котлов, например, свеpхкритического и докритического давлений, быстродействующего автоматического защитного стопорного клапана, подключенного в открытом положении при задействованной поперечной связи и выравненных параметрах свежего пара обеих групп котлов к схеме мгновенного срабатывания на закрытие от импульса давления пара в трубопроводе сверхкритического давления при повышении давления до уровня, недопустимого для трубопровода докритического давления.

Благодаря установке быстродействующего автоматического защитного стопорного клапана возможно создание пикового полиблока с котлами отличающихся параметров пара с обеспечением условий по безопасности путем непосредственного включения поперечной связи по свежему пару его котлов после выравнивания параметров пара между котлами разгруженного до возможного минимума котлов конденсационных энергоблоков сверхкритического номинального давления и котлами докритических параметров свежего пара теплофикационных энергоблоков. Задействование поперечной связи котлов по свежему пару дает также возможность дополнительно разгружать конденсационные турбины энергоблоков с.к.д. взамен остановов путем передачи свежего пара по поперечной связи через теплофикационные турбины потребителям тепла в паре и горячей воде с разгрузкой их котлов на величину принимаемого свежего пара.

При внезапном повышении давления свежего пара на котле энергоблока сверхкритического давления пара, например, по причине аварийного сброса электрической нагрузки его турбиной или по другим причинам от импульса повышения давления срабатывает на мгновенное закрытие открытый быстродействующий автоматический стопорный клапан с перекрытием поперечной связи по свежему пару между котлами с отличающимися номинальными параметрами пара, чем исключается повышение давления пара в паропроводах свежего пара котлов докритического давления сверх допустимого уровня.

Новыми существенными признаками являются:
Установка на границе сочленения участков трубопроводов поперечной связи свежего пара котлов сверхкритического и докритического давлений быстродействующего автоматического защитного стопорного клапана, задействованного в открытом положении для мгновенного срабатывания на закрытие от импульса повышения давления пара в трубопроводе сверхкритического давления.

Создание пикового полиблока из паротурбинных энергоблоков со значительно отличающимися (на 5,0-10 МПа) номинальными параметрами свежего пара их котлов и турбин.

На чертеже изображена тепловая электростанция - пиковый полиблок.

Пиковый полиблок содержит конденсационные энергоблоки сверхкритического давления пара (с.к.д.) в состав котлов 1 с трактом 2 промежуточного перегрева пара, паропроводов 3 свежего первичного пара, присоединенных к турбоагрегатам 4 с генераторами, выхлопы которых подключены к конденсаторам 5, конденсатные насосы I ступени 6 которых через подогреватели 7 и 8 низкого давления с конденсационными насосами II ступени 9 подсоединены к дозаторам 10. Подогреватели 7 - смешивающего типа. К дозаторам 10 подсоединены питательные насосы 11 и 12 соответственно с электроприводом и с трубопроводом, напорные трубопроводы которых через группы подогревателей 13 высокого давления подключены к первичным трактам котлов 1. Пиковый полиблок содержит также теплофикационные энергоблоки с поперечными связями по свежему пару в составе котлов 14 докритических параметров пара, подсоединенных к теплофикационным турбоагрегатам 15 с генераторами, снабженными промышленными отборами 16 пара, подключенными к промышленному потребителю 17 пара, и теплофикационные отборы 18 подогрева воды отопительной нагрузки в сетевых подогревателях 19 с их сетевыми насосами 20. Турбоагрегаты 15 снабжены также конденсаторами 21, конденсатные насосы 22 которых через группу подогревателей 23 низкого давления для упрощения указаны по одному) присоединены к деаэраторам 24 повышенного давления с присоединенными к ним питательными насосами 25, которые подключены через подогреватели 26 высокого давления к котлам 14.

В составе пикового полиблока имеется трехступенчатая химводоочистка из двух ступеней 27 обессоливания для теплофикационных энергоблоков, третьей ступени 28 - для энергоблоков сверхкритического давления (насосы для упрощения не указаны).

К химводоочистке подключен насос 29, подключенный к сливным циркуляционным трубопроводам охлаждающей воды конденсаторов 21. Выход после второй ступени химобессоливания воды 27 подключен через клапаны 30 к деаэраторам низкого давления с подпиточными насосами 31, подсоединенными к деаэраторам 24 повышенного давления. Третья ступень химобессоливания воды 28 через клапаны 32 сообщена с конденсаторами 5.

Кроме этого, котлы 14 теплофикационных энергоблоков имеют связывающий их по свежему пару паропровод 33, к которому наряду с турбоагрегатами 15 присоединены быстродействующие редукционно-охладительные установки (БРОУ) 34, выход с которых присоединен к промышленным отборам 16 и к БРОУ 35 низкого давления, подсоединенным к верхним сетевым подогревателям 19.

Для создания пикового полиблока имеется участок 36 поперечной связи по первичному свежему пару котлов с.к.д. с задвижками, оснащенными байпасами 37, и задвижкой 38, присоединенный к паропроводу 39 докритического давления с задвижкой 40, тоже оснащенной байпасами. На границе сочленения участков 36 и 39 установлен быстродействующий автоматический защитный стопорный клапан 41. При конкретном проектировании по техзаданию можно установить последовательно два клапана 41.

Работа тепловой электростанции - пикового полиблока осуществляется следующим образом.

В период спада электропотребления конденсационные энергоблоки сверхкритического давления разгружаются путем снижения сжигания топлива и паропроизводительности котлов 1 до минимальной мощности турбоагрегатов 4, соответствующей технически возможному минимуму котлов 1. (Например, для отечественных газомазутных энергоблоков с.к.д. до 30-40% их мощности). Одновременно с разгрузкой энергоблоков с.к.д. снижается и давление свежего пара в первичном тракте котлов 1. Теплофикационные турбоагрегаты 15 также разгружаются до возможного минимума, определяемого тепловой нагрузкой потребителей тепловой энергии в паре и горячей воде, подключенных к регулируемым отборам 16 и 18 (Режим по тепловому графику с минимальным пропуском пара через последнюю ступень турбоагрегатов 15 в конденсаторы 21). После разгрузки турбоагрегатов 4 до возможной минимальной производительности котлов 1 выравнивают сниженное на них давление пара в первичном тракте свежего пара с давлением пара котлов 14 теплофикационных энергоблоков. На котлах 1 и 14 взаимно выравнивают и температуру свежего пара. По достижении выравнивания параметров свежего пара котлов 1 и 14 приоткрытием байпасов на задвижках 37 и 40 прогревают участки паропроводов 36 и 39 при закрытых задвижке 38 и быстродействующего автоматического защитного стопорного клапана 41 с подъемом давления пара в участке 39 до номинального уровня котлов 14. После окончания прогрева участков паропроводов 36 и 39 открывают быстродействующий автоматический защитный стопорный клапан 41 с взаимодействием автоматического срабатывания на его мгновенное, при необходимости, закрытие, открывают задвижку 38 и задвижки 37 и 40, закрывают их байпасы. За счет снижения паропроизводительности котлов 14 начинают передавать свежий пар с первичного тракта котлов 1 в паропровод 33 свежего пара котлов 14. На величину передаваемого пара снижают электрическую мощность конденсационных турбоагрегатов 4 с переводом турбоприводов питательных насосов 12 к вышерасположенному регенеративному отбору пара турбоагрегатов 4. После третьей ступени химводоочистки автоматически клапанами 32 подают дополнительное на аналогичную передаче пара величину количество химобессоленной воды, которая в смеси с конденсатом отработанного пара конденсатным насосом первой ступени 6 прокачивается последовательно в подогреватели 7 низкого давления смешивающего типа, из которых конденсатным насосом второй ступени 9 через подогреватели низкого давления поступает в деаэраторы 10. Из деаэраторов 10 питательными турбонасосами 12 смесь конденсата турбоагрегатов 4 и химобессоленной воды через подогреватели 13 высокого давления подается в котлы 1. При этом за счет подачи дополнительного количества к конденсату химобессоленной воды дополнительно также загружаются регенеративные отборы конденсационных турбоагрегатов 4, чем достигается еще и дополнительная разгрузка турбин и повышение их КПД (за счет уменьшения расхода пара в конденсаторы 5). Передачу свежего пара прекращает после достижения технического минимума паропроизводительности котлов 14. В этом режиме работы пикового полиблока за счет передачи свежего пара сокращается на величину передачи пара поступление химобессоленной воды после второй ступени 27 химводоочистки в деаэраторы пониженного давления с перекачивающими насосами 31, восполняющие водой безвозвратный отпуск пара промышленному потребителю 16.

От разгруженных теплофикационных турбоагрегатов 15 без изменения величины их регулируемых отборов 16 и 18 отпускается пар промышленному потребителю 17, и нагретая в сетевых подогревателях 19 горячая вода насосами 20 подается для целей отопления и горячего водоснабжения. Остаток отработанного пара поступает в конденсаторы 21, из которых конденсатными насосами 22 через подогреватели низкого давления 23 конденсат поступает в деаэраторы 24 повышенного давления и в смеси с химобессоленной водой, поступавшей в него из деаэраторов 31, питательными насосами 25 подается через подогреватели высокого давления 26 в котлы 14.

При нарушении режима работы пикового энергоблока, например, отключение турбоагрегатов 4 от воздействия автоматически отключившихся высоковольтных линий передачи электроэнергии, от повышения давления свежего пара в трубопроводе 36 и соответственно до установленного допустимого уровня в трубопроводе 39 от электроконтактного манометра 43 поступает импульс для мгновенного срабатывания исполнительного механизма 42 на закрытие быстродействующего автоматического защитного стопорного клапана 41. При этом до загрузки котлов 14 от системы режимной автоматики управления пикового полиблока разгружаются теплофикационные турбоагрегаты 15 прикрытием их регулирующих клапанов и автоматически включаются БРОУ 34 и 35, обеспечивающие без изменения отпуск тепла потребителям, с автоматическим отключением промышленных 16 и теплофикационных 18 отборов пара. Одновременно режимная тепловая автоматика загружает котлы 14 до требуемого уровня для нормальной работы турбин 15 с включением их отборов 16 и 18 пара и отключением БРОУ 34 и 35.

При переходе конденсационных энергоблоков с.к.д. на номинальную мощность и параметры свежего пара пиковый полиблок разделяют отключением поперечной связи 36 и 39 закрытием задвижек 37, 38 и 40 и клапана 41 с выводом из работы систем их управления.

Величина дополнительной разгрузки конденсационных энергоблоков возможна до уровня, соответствующего возможности отбора свежего пара без снижения надежности работы промежуточного пароперегревателя котлов 1 до 20% номинальной производительности их котлов во всем диапазоне нагрузок, что конкретно для энергоблоков мощностью 300 МВт соответствует дополнительной разгрузке от 40-30% примерно до 15-20% их номинальной мощности. (Поскольку этот режим еще не изучен, оценка снижения дается ориентировочной).

Таким образом, установка на границе сочленения участков паропроводов пара котлов сверхкритического и докритического давлений пара (поперечной между ними связи) быстродействующего автоматического защитного стопорного клапана 41 позволяет создать надежный и экономичный полиблок с котлами и турбинами значительно отличающихся параметров свежего пара с гарантированной надежностью, глубоко разгружать конденсационные энергоблоки с.к.д. без их режимных остановов за счет, как указано выше, передачи до 20% пара из первичного тракта их котлов с обратным переходом на номинальные параметры и мощности после отключения поперечной связи по свежему пару.

Использование: в теплоэнергетике на пиковых полиблоках, включающих энергоблоки, выполненные с трубопроводами поперечных связей котлов. Сущность изобретения: в трубопроводе поперечной связи установлен быстродействующий автоматический стопорный клапан, исполнительный механизм которого срабатывает по сигналу от электроконтактного манометра. Блоки выполнены конденсационными с сверхкритическими параметрами свежего пара и теплофикационными с докритическими параметрами свежего пара. Манометр установлен на трубопроводе поперечной связи в зоне докритических параметров пара. 1 ил.

ТЕПЛОВАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СТАНЦИЯ, содержащая пиковый полиблок, состоящий из по крайней мере двух паротурбинных энергоблоков с трубопроводом поперечной связи котлов по свежему пару, отличающаяся тем, что, с целью повышения экономичности и маневренности, она снабжена быстродействующим автоматическим стопорным клапаном с исполнительным механизмом для мгновенного закрытия по сигналу о превышении давления допустимого значения и электроконтактным манометром, подающим сигнал на исполнительный механизм, по крайней мере один из энергоблоков выполнен в виде конденсационного энергоблока со сверхкритическими параметрами свежего пара, а другой - в виде теплофикационного энергоблока с докритическими параметрами свежего пара, при этом клапан и манометр установлены на трубопроводе поперечной связи, причем манометр - в зоне, относящейся к теплофикационному энергоблоку с докритическими параметрами свежего пара.