СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ ПРЯМОТОЧНОГО ПАРОГЕНЕРАТОРА, ФУНКЦИОНИРУЮЩЕГО ПРИ ТЕМПЕРАТУРЕ ПАРА БОЛЕЕ 650ОС, И ПРЯМОТОЧНЫЙ ПАРОГЕНЕРАТОР Российский патент 2015 года по МПК F22B29/06 

Изобретение относится к способу эксплуатации прямоточного парогенератора, функционирующего со скользящим давлением и при температуре пара более 650°C, и снижении его прямоточной минимальной нагрузки, причем прямоточный парогенератор встраивается в контур для пара/воды для электростанции, а экономайзер прямоточного парогенератора имеет выше по потоку, если смотреть по направлению циркуляции воды/пара, по меньшей мере один подогреватель высокого давления и/или одну систему теплообмена для дополнительного подогрева питательной воды, причем подогреватель/подогреватели высокого давления нагреваются посредством пара, отбираемого из турбины, а дополнительное тепло подают к системе вода/пар в виде циркулирующей среды через систему теплообмена.

Прямоточные парогенераторы известны из публикации «Kraftwerkstechnik» [«Технология электростанций»], Springer-Verlag, 2-е издание 1994, Глава 4.4.2.4-принудительный поток (стр.171-174), Проф. Др.-Инж. Карл Штраусс, и они используются в электростанциях для генерирования электроэнергии, получаемой за счет сжигания, например, ископаемых видов топлива. В прямоточном парогенераторе нагрев испарительных труб составляет камеру сгорания или газоотводные каналы в отличие от парогенератора с естественной циркуляцией или принудительной циркуляцией, где имеет место лишь частичное испарение смеси циркулирующих воды/пара, для испарения жидкой среды или рабочей среды в испарительных трубах за один проход.

Запрос на парогенераторы с повышенной эффективностью и уровнем проектирования исходит из той точки зрения, что пар используется в качестве рабочей среды для «электростанций на 700°C» для повышения эффективности, что среди прочего способствует снижению выбросов CO₂ в атмосферу, приводит среди прочего к усовершенствованию параметров пара для парогенератора. Достижение или внедрение более высоких параметров пара, то есть, иными словами, более высоких давлений и температур пара в качестве рабочей среды, на выходе из парогенератора ставит жесткие требования для самого парогенератора или для способа эксплуатации такого парогенератора. Прямоточные парогенераторы, проектируемые и конструируемые в настоящее время с высокими параметрами пара вплоть до 600°C/285 бар, применительно к состоянию свежего пара, могут быть внедрены при использовании материалов, серийно выпускаемых или допускаемых в настоящее время, и являются промежуточным этапом перед созданием прямоточных парогенераторов с еще более высокими параметрами пара более 650°C/приблизительно 320 бар, применительно к состоянию свежего пара, которые должны быть внедрены в будущем.

В будущих электростанциях с температурой пара более 650°C (под температурой свежего пара понимают 650°C) операции, аналогичные операциям, осуществляемым с электростанциями, работающими при 600°C, будут представлять собой адаптированную технологию, действующую в настоящее время, то есть, иными словами, использование модифицированного скользящего давления вплоть до приблизительно 40% нагрузки и фиксированное давление, которое меньше приблизительно 40% нагрузки. В связи с более высокими параметрами пара в турбине или в контуре для воды/пара температура питательной воды в зоне подогрева возрастает примерно на 30 K по сравнению с сопоставимым процессом для 600°C или с электростанцией на 600°C. Несмотря на то что экономайзер сконструирован таким образом, что он имеет низкий интервал нагрева, при прямоточном функционировании для всех возможных рабочих состояний невозможно в течение более длительного времени обеспечивать достаточное охлаждение на выходе экономайзера при частичной нагрузке (<40%). Если бы возникло дальнейшее снижение нагрузки при прямоточной эксплуатации, регулировочный клапан турбины пришлось бы дросселировать и потери давления при нагрузке прямоточного парогенератора в 30% составляли бы приблизительно 40-50 бар (потери энергии, износ регулировочного клапана турбины при частой эксплуатации в этом диапазоне нагрузок). Если дросселирование не является желательным по вышеуказанным причинам, диапазон нагрузок для прямоточной эксплуатации прямоточного парогенератора ограничивают до уровня 40-100% от полной нагрузки. В энергетических установках, нагреваемых антрацитом, прямоточная эксплуатация прямоточного парогенератора, отапливаемого каменноугольным топливом, теоретически выполнима при частичной нагрузке вплоть до приблизительно 25%. Вышеописанное ограничение на диапазон нагрузок парогенератора 40-100% является неудобством для оператора электростанции, с точки зрения эксплуатационной гибкости установки, поскольку в ситуациях нагрузки <40% парогенератор переходит на рециркуляционный режим работы, что эквивалентно падению температуры на толстостенных компонентах прямоточного парогенератора и связанному с этим уменьшению срока службы этих компонентов.

В точке переключения нагрузки от прямоточного режима к рециркуляционному средние температуры воды/пара, используемого в качестве рабочей среды на HP-выходе (HP=high pressure, т.е. выход высокого давления), на RH-выходе (RH=reheater, т.е. выход пароподогревателя) и в циклонных сепараторах обычно заметно падают. Если точка переключения нагрузки находится примерно при 150 бар (установка на 700°C) вместо примерно 100 бар (установка на 600°C), падение температуры пара, используемого в качестве среды, в случае сопоставимой конструкции поверхностей нагрева будет значительно больше. По причине этого на графике зависимости давления от нагрева (h-p) в области влажного пара имеет место другой профиль для изотерм и для линии насыщенного пара.

Задачей изобретения таким образом является обеспечение способа эксплуатации прямоточного парогенератора, функционирующего со скользящим давлением и при температуре пара выше 650°C, и снижения его прямоточной минимальной нагрузки, чтобы вышеупомянутых неудобств можно было избежать или снизить прямоточную минимальную нагрузку примерно до 30% от полной достигаемой нагрузки. Кроме того, задачей изобретения является обеспечение прямоточного парогенератора для осуществления данного способа.

Вышеупомянутая цель, с точки зрения способа, достигается посредством использования отличительных признаков пункта 1 формулы изобретения и, с точки зрения прямоточного парогенератора для осуществления данного способа, - посредством использования отличительных признаков пункта 10 формулы изобретения.

Предпочтительные варианты воплощения изобретения могут быть получены из зависимых пунктов формулы изобретения.

Благодаря решению согласно изобретению обеспечен способ эксплуатации прямоточного парогенератора, функционирующего со скользящим давлением и при температуре пара выше 650°C, и снижения его прямоточной минимальной нагрузки, а также прямоточный генератор для осуществления данного способа, которые имеют следующие преимущества:

- большую эксплуатационную гибкость для эксплуатации прямоточного парогенератора, а следовательно, и энергетической установки,

- больший срок службы толстостенных компонентов прямоточного парогенератора,

- пониженную нагрузку на регулировочный клапан турбины, с точки зрения износа,

- возможный выигрыш энергии для всего процесса (вместо потерь энергии в 50 бар на регулировочный клапан турбины с охлажденной на 30° питательной водой).

При использовании мер согласно изобретению достигается то, что рост температуры, связанный с поглощением тепла питательной водой ниже по потоку относительно насоса для питательной воды через подогреватели высокого давления и/или систему теплопередачи, снижается приблизительно на 50 K, вследствие чего температура на выходе для воды ниже по потоку относительно экономайзера падает приблизительно на 40 K вследствие слегка повышенного градиента температур на поверхности нагрева экономайзера и поэтому обеспечивается достаточное охлаждение на входе испарителя.

В предпочтительном варианте воплощения изобретения осуществляют снижение теплопоглощения за счет регулировочного клапана, который регулирует количество потока пара, отбираемого из турбины, подаваемого в подогреватель высокого давления. Регулировочный клапан в этом случае преимущественно устанавливают в линии отбираемого пара, посредством которой поток пара, отбираемого из турбины, направляют из точки отбора пара из турбины в подогреватель высокого давления. С помощью этой меры количество, подаваемое в подогреватель высокого давления, и, следовательно, в то же время поглощение тепла рабочей средой можно изменять непосредственным или регулируемым образом и влиять на температуру среды на выходе экономайзера. Ту же меру можно применять для системы теплопередачи таким образом, что подачу потока дополнительного тепла можно регулировать посредством регулирующего устройства и, следовательно, в то же время можно регулировать поглощение тепла рабочей средой. Регулирующее устройство в этом случае успешно устанавливают в питающей линии или в подводящем трубопроводе, посредством которого дополнительный поток тепла направляют из дополнительного источника в систему теплопередачи.

Подходящим образом для снижения теплопоглощения можно посредством регулировочного клапана подавать поток пара, отобранного из турбины, в подогреватель или подогреватели высокого давления или подавать поток избыточного тепла в систему теплопередачи, полностью защищенную посредством регулирующего клапана или регулирующих клапанов, по меньшей мере часть потока рабочей среды направляют назад в подогреватель высокого давления или назад в систему теплопередачи посредством обводной линии. Путем пропускания по обводной линии части потока рабочей среды потери давления в подогревателе высокого давления или в системе теплопередачи можно снизить. В случае полного пропускания по обводной линии потока рабочей среды подогреватель, подогреватели или систему теплопередачи можно отключить или остановить их эксплуатацию.

В предпочтительной конструкции снижение теплопоглощения осуществляют путем деления потока рабочей среды на два подпотока (A_T1, A_T2), где первый подпоток (A_T1) направляют через подогреватель высокого давления, а второй подпоток (A_T2) направляют через обводную линию и два подпотока (A_T1, A_T2) регулируют посредством по меньшей мере одного регулирующего клапана. В еще одной предпочтительной конструкции снижение теплопоглощения осуществляют путем деления потока рабочей среды на два подпотока (A_T3, A_T4), где первый подпоток (A_T3) направляют через компонент системы теплопередачи со стороны контура для воды/пара, а второй подпоток (A_T4) направляют через обводную линию и оба подпотока (A_T3, A_T4) регулируют посредством по меньшей мере одного регулирующего клапана. Следовательно, на теплопоглощение этого количества подпотока рабочей среды, которая течет через подогреватель высокого давления или через компонент системы теплопередачи со стороны контура для воды/пара, можно влиять путем регулирования количества подпотока.

Является предпочтительным, чтобы заданная разность температур T_D составляла до 20 K. Это обеспечивает возможность избежать испарения в экономайзере и смешивания циркуляционной рабочей среды на входе в испаритель.

В предпочтительной конструкции в качестве заданной точки неполной нагрузки L_T, используемой для снижения теплопоглощения, берут 50% от полной нагрузки.

В предпочтительной конструкции систему теплопередачи устанавливают выше по потоку относительно подогревателя высокого давления, если смотреть по направлению контура для циркуляции рабочей среды. Если присутствуют несколько подогревателей высокого давления, в еще одном предпочтительном варианте воплощения систему теплопередачи устанавливают между подогревателями высокого давления, если смотреть по направлению контура для циркуляции рабочей среды. Наконец, в еще одной предпочтительной конструкции систему теплопередачи устанавливают параллельно подогревателю высокого давления в параллельном контуре, если смотреть по направлению цепи циркуляции рабочей среды. Благодаря этой мере дополнительное тепло можно подавать к рабочей среде для предварительного нагрева или для извлечения его из него простым способом.

Примерные варианты воплощения изобретения более подробно разъяснены ниже посредством чертежей и описания.

На чертежах:

Фиг.1 схематически показывает контур для воды/пара, предусмотренный для электростанции, сконструированной с прямоточным парогенератором,

Фиг.2 является такой же, что и Фиг.1, но показывает альтернативную версию,

Фиг.3 является такой же, что и Фиг.1, но показывает альтернативную версию.

Фиг.1 схематически показывает контур 1 для содержащей воду/пар рабочей среды, предусмотренный для электростанции, спроектированной с прямоточным парогенератором (который в контексте изобретения следует понимать как генерирующий пар внутри парогенератора за один проход). Пар, расширяющийся в паровой турбине среднего/низкого давления 17, охлаждают по меньшей мере в одном конденсаторе 2 и конденсат впоследствии нагревают по меньшей мере в одном подогревателе низкого давления 3.1, 3.2 и вводят назад в контур 1 для воды/пара посредством насоса для питательной воды 4 или доводят до желаемого рабочего давления. Питательную воду, впоследствии дополнительно нагреваемую в одном или нескольких подогревателях высокого давления 7.1, 7.2 и в экономайзере 9, испаряют в испарителе 10, а затем перегревают в пароперегревателе 13, например, до 700°C. Свежий пар, появляющийся с температурой 700°C из перегревателя 13, подают в паровую турбину высокого давления 14, частично расширяется в ней и впоследствии перегревается еще раз в промежуточном подогревателе 16 и поступает в паровую турбину 17 среднего/низкого давления, в которой пар, насколько возможно, расширяется перед его повторной подачей в упомянутый в самом начале контур 1 для воды/пара. Содержащую воду/пар рабочую среду, которую направляют по линиям нагревающих поверхностей, соответствующим образом расположенных в прямоточном парогенераторе, нагревают на нагревающих поверхностях экономайзера 9, нагревающих поверхностях испарителя 10, нагревающих поверхностях перегревателя 13 и нагревающих поверхностях промежуточного пароперегревателя 16 топочными газами, которые возникают при сжигании ископаемого топлива в камере сгорания (не проиллюстрированной) прямоточного парогенератора. Все вышеупомянутые нагревающие поверхности 9, 10, 13 и 16 устанавливают в прямоточном парогенераторе либо в виде радиационных поверхностей нагрева, либо в виде контактных нагревающих поверхностей. Подогреватели высокого давления 7.1, 7.2 нагреваются отобранным паром, который извлекают в точках отбора пара 15 и/или 18 на паровой турбине высокого давления 14, и/или на паровой турбине 17 среднего/низкого давления. Подогреватели низкого давления 3.1, 3.2 можно аналогично нагревать (не проиллюстрировано) отбираемым паром, полученным из паровой турбины 17 среднего/низкого давления, который можно извлекать в точке отбора пара 18.

Циклонный сепаратор или циклонные сепараторы 11, расположенные между испарителем 10 и пароперегревателем 13, служат лишь для отделения воды, не испаренной при запуске или при отгонке из прямоточного парогенератора, в диапазоне нагрузок ниже прямоточной минимальной нагрузки и для подачи ее снова в контур 1 для воды/пара выше по потоку относительно экономайзера 9 посредством циркуляционного насоса 12.

В контуре 1 для воды/пара согласно Фиг.2 и 3 систему теплопередачи 5 дополнительно встраивают в контур 1 параллельно (см. Фиг.2) или выше по потоку (см. Фиг.3) относительно подогревателей высокого давления 7.1, 7.2, причем систему теплопередачи 5 согласно Фиг.2 устанавливают в параллельный контур 28, расположенный параллельно контуру 1. В расположениях согласно Фиг.2 и 3 тепло для дополнительного нагрева питательной воды подают к системе теплопереноса 5 посредством дополнительного теплового потока 22, например пара, топочного газа или горячего воздуха от дополнительного источника, который здесь не проиллюстрирован. В системе теплопередачи 5 использована специальная теплопередающая среда, которая циркулирует внутри системы теплопередачи 5 под действием циркуляционного насоса 5.3, причем контур циркуляции теплопередающей среды также содержит отсечной клапан 5.4. Дополнительный тепловой поток 22 подают к компоненту 5.2 системы теплопередачи 5 посредством питающей линии или питающего трубопровода (в качестве дополнительного теплового потока в случае топочного газа или горячего воздуха) 31 и переносят или перемещают к компоненту 5.1, находящемуся в контуре 1 системы теплопередачи 5, посредством теплопередающей среды и из этого компонента переданное тепло вводят в питательную воду или в рабочую среду контура 1. Два компонента 5.1, 5.2 системы теплопередачи 5, таким образом, в каждом случае выполняют функцию теплообменника. Если присутствуют несколько подогревателей высокого давления 7.1, 7.2, система теплопередачи 5 может быть установлена (не проиллюстрировано) между подогревателями высокого давления 7.1, 7.2, если смотреть по направлению контура 1 для циркуляции рабочей среды.

При работе при максимальной нагрузке, а также при работе при частичной нагрузке вплоть до заданной точки частичной нагрузки L_T содержащую воду/пар рабочую среду обычно направляют через все нагревающие поверхности или теплообменники, перечисленные на Фиг.1, или Фиг.2, или Фиг.3, контура 1 для воды/пара и подогревают или нагревают в нем за исключением конденсатора 2. Согласно изобретению, если происходит понижение ниже заданной точки частичной нагрузки L_T, теплопоглощение отдельного или нескольких подогревателей высокого давления 7.1, 7.2 и/или системы теплопередачи 5 снижается таким образом, что температура воды/пара в качестве рабочей среды на выходе из экономайзера находится в интервале заданной разности температур T_D ниже температуры кипения, относящейся к соответствующему давлению на выходе из экономайзера. Температура питательной воды выше по потоку относительно экономайзера 9 таким образом снижается приблизительно на 50 K, вследствие чего дросселирование давления посредством регулирующего клапана турбины (не показанного) для достижения достаточного охлаждения переносимой по контуру 1 рабочей среды на выходе экономайзера больше не является необходимым и давление свежего пара может скользить дальше вниз, поэтому прямоточная эксплуатация прямоточного парогенератора становится возможной вплоть до частичной нагрузки порядка 25% при достаточном охлаждении переносимой по контуру 1 рабочей среды на выходе экономайзера для всех возможных рабочих условий. Разность температур T_D задается как разность температур, которая представляет собой разность между определенной температурой кипения, выведенной для измеренного давления среды на выходе из экономайзера, и измеренной температурой среды на выходе экономайзера.

Способ согласно изобретению обеспечивает таким образом возможность достижения достаточной определенности, с точки зрения предотвращения испарения в экономайзере 9 и перемешивания рабочей среды, переносимой по контуру 1, на входе в испаритель 10, поскольку температура среды на выходе из экономайзера обладает достаточной разностью температур T_D относительно температуры кипения, относящейся к соответствующему давлению на выходе из экономайзера, и заданная разность температур T_D является положительной величиной, причем температура рабочей среды на выходе из экономайзера лежит ниже температуры кипения. Является предпочтительным, чтобы заданная разность температур T_D составляла 20 K, то есть, иными словами, является предпочтительным, чтобы средняя температура на выходе из экономайзера лежала на 20 K ниже, чем температура кипения, относящаяся к соответствующему давлению на выходе из экономайзера. Разность температур T_D также может составлять минимум 15 K или более 20 K.

Снижение теплопоглощения подогревателя или подогревателей высокого давления 7.1, 7.2 или системы теплопередачи 5 может в этом случае происходить предпочтительно регулируемым образом в зависимости от определенной в данный момент вышеупомянутой разности температур T_D для достижения достаточного охлаждения на выходе из экономайзера 9 наряду с оптимальной эффективностью пароводяной технологии. Для этой цели регулирующий клапан 19, 20 устанавливают в линии отбора пара 29, 30, посредством которой отобранный пар направляют из отвода турбины 15, 18 в подогреватель высокого давления 7.1, 7.2. Посредством этого регулирующего клапана 19, 20 количество, подаваемое из потока пара, отобранного из турбины, в подогреватель или подогреватели 7.1, 7.2, и следовательно, теплопоглощение питательной воды или рабочей среды ниже по потоку относительно питающего насоса 4 можно регулировать и задавать таким образом, чтобы достигалась желаемая температура питательной воды, с заданной разностью температур T_D, или задавать его на выходе из экономайзера. Если помимо или вместо снижения теплопоглощения подогревателя или подогревателей 7.1, 7.2 регулируется снижение теплопоглощения системы теплопередачи 5, то количество дополнительного потока тепла 22, подаваемого к системе теплопередачи 5, можно регулировать посредством регулирующего устройства 21, установленного в питающей линии 31.

Выявленную текущую разность температур T_D на выходе из экономайзера получают таким образом, чтобы текущая средняя температура и текущее среднее давление были измерены в точке измерения 23 на выходе из экономайзера и эти два значения поступают на компьютер для контроля технологического процесса. Компьютер для контроля технологического процесса из выявленного текущего среднего давления определяет связанную с ним температуру кипения и сопоставляет ее с текущей измеренной средней температурой. Путем этого сопоставления определяют текущую разность температур T_D, которая должна иметь заданное значение, относящееся к среднему давлению на выходе из экономайзера, и которая, как уже было указано выше, предпочтительно должна составлять до 20 K. Если текущая определенная разность температур T_D отклоняется от желаемого значения, компьютер для контроля технологического процесса (непроиллюстрированный) может посылать соответствующий управляющий сигнал на регулировочный клапан или регулировочные клапаны 19, 20, 24.1. 24.2, 25.1, 25.2, 26, 27 или на регулирующее устройство 21 для регулирования соответственно снижения теплопоглощения в подогревателе или подогревателях высокого давления 7.1, 7.2 и/или в системе теплопередачи 5.

Если требуется текущая определенная разность температур T_D, снижение теплопоглощения в подогревателе или подогревателях высокого давления 7.1, 7.2 и/или в системе теплопередачи 5 может быть до некоторой степени осуществлено таким образом, чтобы с помощью регулирующего клапана или регулирующих клапанов 19, 20 и/или регулирующего устройства 21, полностью закрытых, тепло больше не подавалось бы посредством потока отобранного пара к подогревателю или подогревателям высокого давления 7.1, 7.2 или посредством дополнительного теплового потока - к системе теплопередачи 5, поэтому теплопоглощение также больше не происходит. В этом случае путем пропускания по параллельной линии рабочей среды у подогревателя или подогревателей высокого давления 7.1, 7.2 и/или у системы теплопередачи 5 потери среднего бокового давления могут быть снижены в этом подпотоке или во всем массовом потоке рабочей среды, который направляют за вышеупомянутые компоненты посредством обводной линии или обводных линий 8.1, 8.2, 6. Если по обводной линии пропускают весь массовый поток рабочей среды, подогреватель или подогреватели высокого давления 7.1, 7.2 и/или систему теплопередачи 5 можно отключить. Для этой цели, что касается подогревателя или подогревателей высокого давления 7.1, 7.2, регулировочный клапан или регулировочные клапаны 25.1, 25.2 открывают, а регулировочный клапан или регулировочные клапаны 24.1, 24.2 закрывают, а что касается системы теплопередачи 5, то регулировочный клапан 27 открывают, а регулировочный клапан 26 закрывают. Выключение системы теплопередачи 5 может иметь место в дополнение или вместо выключения подогревателей высокого давления 7.1, 7.2.

Кроме того, снижение теплопоглощения в подогревателе или подогревателях высокого давления 7.1, 7.2 и/или в системе теплопередачи 5 можно осуществлять путем разделения потока рабочей среды на два подпотока A_T1, A_T2 и/или A_T3, A_T4, где первый подпоток A_T1 направляют через подогреватель или подогреватели высокого давления 7.1, 7.2, и/или A_T3 направляют через систему теплопередачи 5 (точнее говоря, через компонент 5.1, расположенный в контуре 1 системы теплопередачи 5), а второй подпоток A_T2 направляют через обводную линию 8.1, 8.2 соответствующего подогревателя высокого давления, и/или A_T4 направляют через обводную линию 6 системы теплопередачи 5. Два подпотока A_T1, A_T2 в этом случае можно регулировать посредством по меньшей мере одного регулировочного клапана 24.1, 24.2, 25.1, 25.2, который находится либо непосредственно выше по потоку, либо непосредственно ниже по потоку (не показан) относительно подогревателя или подогревателей высокого давления 7.1, 7.2 или установлен в соответствующей обводной линии 8.1, 8.2. То есть, иными словами, что касается подогревателя или подогревателей высокого давления 7.1, 7.2, либо подпоток A_T1 регулируют с помощью регулировочного клапана 24.1, 24.2, установленного непосредственно выше по потоку или непосредственно ниже по потоку (не показан) относительно подогревателя или подогревателей высокого давления 7.1, 7.2, либо подпоток A_T2 регулируют с помощью регулировочного клапана 25.1, 25.2, расположенного в обводной линии 8.1, 8.2, или оба подпотока A_T1, A_T2 регулируют с помощью регулировочных клапанов 24.1, 24.2, 25.1, 25.2. В случае нескольких подогревателей высокого давления 7.1, 7.2 подпотоки A_T1 могут различаться, с точки зрения количества подпотока, в соответствующих подогревателях высокого давления 7.1, 7.2, что также логично применимо и для подпотоков A_T2 в соответствующих обводных линиях 8.1, 8.2 подогревателей высокого давления 7.1, 7.2.

Что касается системы теплопередачи 5, то либо подпоток A_T3 регулируют с помощью регулировочного клапана 26, установленного непосредственно выше по потоку или непосредственно ниже по потоку (не показан) относительно компонента 5.1 системы теплопередачи 5, либо подпоток A_T4 регулируют с помощью регулировочного клапана 27, установленного в обводной линии 6, или оба подпотока A_T3, A_T4 регулируют с помощью регулировочных клапанов 26, 27. Регулировочные клапаны могут получать, например, из процессора (непроиллюстрированного) соответствующие управляющие переменные, которые процессор определяет или генерирует из данных, которые он получает с точки измерения 23 на выходе из экономайзера. Изменяя количество потока рабочей среды, текущей через подогреватель высокого давления 7.1, 7.2 и/или через компонент 5.1 системы теплопередачи 5, теплопоглощение этого подпотока можно изменять или одновременно регулировать.

Снижение теплопоглощения в подогревателе или подогревателях высокого давления 7.1, 7.2 посредством регулировочных клапанов 24.1, 24.2, 25.1, 25.2 может иметь место с включением или без включения регулировочных клапанов 19, 20, которые регулируют подаваемое количество потока отбираемого пара в подогреватель или подогреватели высокого давления 7.1, 7.2. Кроме того, снижение теплопоглощения в компоненте 5.1 системы теплопередачи 5 может происходить за счет регулировочных клапанов 26, 27 с включением или без включения регулирующего устройства 21, которое регулирует подаваемое количество вспомогательного теплового потока 22 к компоненту 5.2 системы теплопередачи 5. В дополнение к регулирующему устройству 21 в системе теплопередачи 5 существует возможность закрытия отсечного клапана 5.4 контура циркуляции теплопередающей среды и отключения циркуляционного насоса 5.3 для предотвращения подачи тепла к компоненту 5.1 системы теплопередачи 5, что эквивалентно отключению системы теплопередачи 5 и теплопоглощения с использованием рабочей среды в системе теплопередачи 5.

Является предпочтительным, чтобы 50% от полной нагрузки можно было бы взять в качестве заданной точки частичной нагрузки L_T для снижения теплопоглощения по меньшей мере в одном из подогревателей высокого давления 7.1, 7.2 и/или в системе теплопередачи 5. Если эта точка частичной нагрузки L_T находится ниже определенного уровня, то теплопоглощение в одном или более подогревателей высокого давления 7.1, 7.2 и/или в системе теплопередачи 5 затем снижается в соответствии с изобретением, как было описано выше. Однако заданная точка частичной нагрузки L_T также может находиться в диапазоне 40-60% от полной нагрузки.

Прямоточная эксплуатация прямоточного парогенератора вплоть до достижения частичной нагрузки 25% позволяет избежать ситуацию, при которой прямоточную эксплуатацию необходимо заменить на рециркуляционную эксплуатацию в пределах диапазона частичной нагрузки прямоточного парогенератора, и поэтому в его точке переключения режима нагрузки температуры рабочей среды на выходе высокого давления (на выходе для свежего пара пароперегревателя 13), на выходе перегревателя (на выходе для пара промежуточного пароперегревателя 16) и в циклонных сепараторах 11 больше не будут падать столь резко. Кроме того, можно избежать дросселирования регулировочных клапанов турбины и их износа. Смещение точки перераспределения нагрузки до более низкого уровня приводит к снижению перепада температуры на толстостенных компонентах благодаря профилю изотерм и линии насыщенного пара на графике зависимости давления от нагрева h-p.

Перечень ссылочных обозначений

1. Контур для воды/пара или контур рабочей среды;

2. Конденсатор;

3.1. Подогреватель низкого давления;

3.2. Подогреватель низкого давления;

4. Насос для питательной воды;

5. Система теплопередачи;

5.1. Компонент;

5.2. Компонент;

5.3. Циркуляционный насос;

5.4. Отсечной клапан;

6. Обводная линия;

7.1. Подогреватель высокого давления;

7.2 Подогреватель высокого давления;

8.1. Обводная линия;

8.2. Обводная линия;

9. Экономайзер;

10. Испаритель;

11. Циклонный сепаратор;

12. Циркуляционный насос;

13. Пароперегреватель;

14. Паровая турбина высокого давления;

15. Отбор пара на турбине высокого давления;

16. Промежуточный пароперегреватель;

17. Паровая турбина среднего/низкого давления;

18. Отбор пара на турбине среднего/низкого давления;

19. Регулировочный клапан для отбора пара на турбине высокого давления;

20. Регулировочный клапан для отбора пара на турбине среднего/низкого давления;

21. Регулирующее устройство для дополнительного тепла;

22. Поток дополнительного тепла;

23. Точка замера на выходе экономайзера;

24.1. Регулировочный клапан;

24.2. Регулировочный клапан;

25.1. Регулировочный клапан;

25.2 Регулировочный клапан;

26. Регулировочный клапан;

27. Регулировочный клапан;

28. Параллельный контур для контура 1 в области подогревателей высокого давления;

29. Линия для отбора пара;

30. Линия для отбора пара;

31. Питающая линия или подводящий трубопровод.

Изобретение относится к энергетике и может использоваться при эксплуатации прямоточного парогенератора, функционирующего с переменным давлением и при температуре пара выше 650°C, и снижении минимальной нагрузки напорного течения парогенератора напорного течения, причем парогенератор встроен в контур рабочей среды, предусмотренной для электростанции, а экономайзер парогенератора содержит по меньшей мере один подогреватель высокого давления и/или систему теплопередачи для подогревающей рабочей среды, причем по меньшей мере один подогреватель высокого давления и/или система теплопередачи установлена выше по потоку, если смотреть по направлению циркуляции рабочей среды по контуру, причем при повышении заданной точки частичной нагрузки (L_T), теплопоглощение рабочей среды по меньшей мере в одном подогревателе высокого давления и/или в системе теплопередачи снижается таким образом, что температура пароводяной рабочей среды на выходе из экономайзера будет находиться ниже температуры кипения относительно температуры на выходе соответствующего экономайзера на заданную разность температур (T_D). 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ эксплуатации прямоточного парогенератора со скользящим давлением и при температуре пара выше 650°C и снижения его минимальной нагрузки напорного течения, причем прямоточный парогенератор встроен в контур для содержащей воду/пар рабочей среды, предусмотренный для электростанции, а экономайзер прямоточного парогенератора имеет расположенный выше по потоку, если смотреть по направлению циркуляции рабочей среды, по меньшей мере один подогреватель высокого давления и/или одну систему теплопередачи для подогрева рабочей среды, причем рабочая среда поглощает тепло из подаваемого потока пара, отобранного из турбины, в подогревателе или подогревателях высокого давления и поглощает тепло из подаваемого дополнительного теплового потока в системе теплопередачи, отличающийся тем, что при снижении ниже заданной точки частичной нагрузки (L_T) поглощение тепла рабочей средой по меньшей мере в одном подогревателе высокого давления и/или в системе теплопередачи снижают таким образом, что температура воды/пара в качестве рабочей среды на выходе из экономайзера находится в интервале заданной разности температур (T_D) ниже температуры кипения, относящейся к соответствующему давлению на выходе из экономайзера.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что снижение теплопоглощения осуществляют посредством регулировочного клапана, который регулирует количество потока пара, отобранного из турбины, подаваемого к подогревателю высокого давления.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что снижение теплопоглощения осуществляют посредством регулировочного клапана, причем подачу потока пара, отобранного из турбины, к подогревателю высокого давления полностью предотвращают посредством регулировочного клапана, причем по меньшей мере часть потока содержащей воду/пар рабочей среды направляют мимо подогревателя высокого давления посредством обводной линии.

4. Способ, по п.1, отличающийся тем, что снижение теплопоглощения осуществляют путем деления потока рабочей среды на два подпотока (A_T1, A_T2), причем первый подпоток (A_T1) направляют через подогреватель высокого давления, а второй подпоток (A_T2) направляют через обводную линию подогревателя высокого давления, причем два подпотока (A_T1, A_T2) регулируют посредством по меньшей мере одного регулировочного клапана.

5. Способ, по п.1, отличающийся тем, что снижение теплопоглощения осуществляют посредством регулирующего устройства, которое регулирует количество дополнительного теплового потока, подаваемого к системе теплопередачи.

6. Способ, по п.1, отличающийся тем, что снижение теплопоглощения осуществляют посредством регулирующего устройства, причем подачу дополнительного теплового потока к системе теплопередачи полностью предотвращают посредством регулирующего устройства, при этом по меньшей мере часть потока содержащей воду/пар рабочей среды направляют мимо компонента, расположенного в контуре для воды/пара, системы теплопередачи посредством обводной линии.

7. Способ, по п.1, отличающийся тем, что снижение теплопоглощения осуществляют путем деления потока рабочей среды на два подпотока (A_T3, A_T4), причем первый подпоток (A_T3) направляют через компонент системы теплопередачи со стороны контура для воды/пара, а второй подпоток (A_T4) направляют через обводную линию системы теплопередачи, причем оба подпотока (A_T3, A_T4) регулируют посредством по меньшей мере одного регулировочного клапана.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что заданная разность температур (T_D) составляет до 20 K.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве заданной точки частичной нагрузки (L_T) берут 50% от всей нагрузки.

10. Прямоточный парогенератор для осуществления способа по п.1, являющийся прямоточным парогенератором, функционирующим со скользящим давлением и при температуре пара выше 650°C и пригодным для снижения минимальной прямоточной нагрузки, причем прямоточный парогенератор встроен в контур для содержащей воду/пар рабочей среды (1), предназначенный для электростанции, а экономайзер (9) прямоточного парогенератора имеет выше по потоку, если смотреть по направлению циркуляции рабочей среды, по меньшей мере один подогреватель высокого давления (7.1, 7.2) и/или одну систему теплопередачи (5) для подогрева рабочей среды, причем тепло может поглощаться рабочей средой внутри подогревателя или подогревателей высокого давления (7.1, 7.2) из потока пара, отобранного из турбины, подаваемого по меньшей мере по одной линии (29, 30) для отобранного пара и тепло может поглощаться рабочей средой в системе теплопередачи (5) из дополнительного теплового потока (22), подаваемого по питающей линии (31), отличающийся тем, что при снижении ниже заданной точки частичной нагрузки (L_T) предусмотрена возможность снижения теплопоглощения рабочей среды по меньшей мере в одном подогревателе высокого давления (7.1, 7.2) и/или в системе теплопередачи (5) таким образом, что температура воды/пара в качестве рабочей среды на выходе из экономайзера может быть установлена в интервале разности температур (T_D) ниже температуры кипения, относящейся к соответствующему давлению на выходе из экономайзера.

11. Прямоточный парогенератор по п.10, отличающийся тем, что линия (29, 30) для отбора пара выполнена с возможностью регулирования потока пара, отобранного из турбины, посредством регулировочного клапана (19, 20), и/или питающая линия (31) для дополнительного тепла (22) выполнена с возможностью регулирования дополнительного теплового потока посредством регулирующего устройства (21).

12. Прямоточный парогенератор по п.10, отличающийся тем, что система теплопередачи (5) установлена выше по потоку относительно подогревателя высокого давления (7.1, 7.2), если смотреть по направлению циркуляции рабочей среды по контуру (1).

13. Прямоточный парогенератор по п.10, отличающийся тем, что если присутствуют несколько подогревателей высокого давления (7.1, 7.2), то система теплопередачи (5) установлена между подогревателями высокого давления (7.1, 7.2), если смотреть по направлению циркуляции рабочей среды по контуру (1).

14. Прямоточный парогенератор по п.10, отличающийся тем, что система теплопередачи (5) установлена параллельно подогревателю высокого давления (7.1, 7.2) в параллельном контуре (28), если смотреть по направлению циркуляции рабочей среды по контуру (1) для рабочей среды.

15. Прямоточный парогенератор по п.10, отличающийся тем, что подогреватель высокого давления (7.1, 7.2) имеет обводную линию (8.1, 8.2).

16. Прямоточный парогенератор по п.10, отличающийся тем, что система теплопередачи (5) имеет обводную линию (6).

17. Прямоточный парогенератор по п.10, отличающийся тем, что подогреватель высокого давления (7.1, 7.2) имеет регулировочный клапан (24.1, 24.2), расположенный выше или ниже по потоку относительно подогревателя высокого давления (7.1, 7.2), если смотреть по направлению циркуляции рабочей среды по контуру (1).

18. Прямоточный парогенератор по п.10, отличающийся тем, что система теплопередачи (5) имеет регулировочный клапан (26), расположенный выше или ниже по потоку относительно системы теплопередачи (5), если смотреть по направлению циркуляции рабочей среды по контуру (1, 28).

19. Прямоточный парогенератор по п.15, отличающийся тем, что обводная линия (6, 8.1, 8.2) имеет регулировочный клапан (25.1, 25.2, 27).