СПОСОБ ПУСКА ПАРОПРОВОДА ПЕРЕГРЕТОГО ПАРА В РАБОТУ ИЗ ХОЛОДНОГО СОСТОЯНИЯ Российский патент 2015 года по МПК F01K13/02 F16L53/00 

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано на тепловых электростанциях, в котельных и в теплопотребляющих установках.

Известен способ пуска паропровода («Типовая инструкция по технической эксплуатации тепловых сетей систем коммунального теплоснабжения». Пункты 5.43-5.55. Утверждена приказом Госстроя России от 13.12.00 №285, и «Типовая инструкция по технической эксплуатации систем транспорта и распределения тепловой энергии (тепловых сетей)». РД 153-34.0-20.507-98. Введена 01.01.1999 г. Пункты 5.3.2.1. - 5.3.2.13), при котором перед прогревом паропровода должны быть полностью открыты дренажные устройства прогреваемого участка, а прогрев паропровода производится через байпас головной задвижки. При этом открывает байпас персонал источника тепловой энергии, действующий по указанию и под наблюдением руководителя пусковой бригады. Степень открытия устанавливается руководителем пусковой бригады, изменить ее можно только после его распоряжения или при возникновении гидравлических ударов. Скорость прогрева паропровода регулируется по признакам появления легких гидравлических ударов (щелчков). Прогрев паропровода считается законченным после появления сухого пара в нижней точке паропровода и последнем по ходу пара пусковом дренаже.

Достоинств у этого способа пуска нет, так как он небезопасен, поскольку прогрев производится при наличии гидроударов. Легкие гидравлические удары (щелчки), по мере накопления конденсата, могут привести к гидравлическому удару такой интенсивности, который приведет не только к смещению паропровода, но и к его повреждению.

К основному недостатку этого способа пуска следует отнести принцип контроля прогрева паропровода по признаку появления легких гидравлических ударов, что само по себе недопустимо, так как даже легкие гидроудары приводят к нарушению герметичности уплотнений арматуры и нарушению герметичности фланцевых соединений. Наличие гидроударов свидетельствует не о допустимой скорости прогрева, а о ее превышении, т.к. количество образующегося конденсата превышает пропускную способность дренажной системы, что и приводит к возникновению гидроударов.

К недостатку следует отнести и тот факт, что степень открытия байпаса определяется не допустимой скоростью прогрева, а интуицией руководителя пусковой бригады.

Ошибочным является и положение об окончании прогрева паропровода по появлению сухого пара, так как появление сухого пара говорит о прогреве металла паропровода выше температуры насыщения при давлении, установившемся при прогреве. При открытии головной задвижки давление возрастет до давления в источнике, произойдет конденсация и, как следствие, гидроудар.

Известен способ пуска паропровода («Типовая инструкция по эксплуатации трубопроводов тепловых электростанций». Пункты 4.1 - 4.11. Утверждена Главным научно-техническим управлением энергетики и электрификации 12.04.89 г.), при котором прогрев паропровода также производится открытием байпаса, но при этом степень открытия байпаса ограничивается допускаемой скоростью прогрева паропровода и разностью температур по периметру сечения. - Прототип.

Главным достоинством этого способа пуска является принцип организации пуска по критерию допустимых напряжений, возникающих в процессе прогрева трубопровода.

Вторым достоинством является принцип контроля скорости пуска не по наличию гидроударов и интуиции руководителя пусковой бригады, а по контролю по штатным регистрирующим приборам.

Главным недостатком этого способа пуска является отсутствие конкретных технологических указаний по выдерживанию максимально допустимой скорости пуска на всем его протяжении. Если в начальной стадии пуска, когда прогрев происходит при конденсации пара и коэффициент теплоотдачи очень высок, допустимая скорость прогрева может быть обеспечена выбором степени открытия байпаса, то по мере прогрева паропровода, когда теплообмен при конденсации переходит к конвективному и коэффициент теплоотдачи уменьшается в несколько раз, скорость прогрева паропровода также снизится в несколько раз. Указаний по выдерживанию максимально допустимой скорости прогрева после полного открытия байпаса рассматриваемый способ не содержит.

Вторым недостатком является требование закрытия дренажей после полного прогрева трубопровода. Прогрев паропровода при полностью открытых дренажах большую часть времени происходит при конвективном виде теплообмена, имеющем очень низкий коэффициент теплоотдачи, а следовательно, очень низкую скорость прогрева и очень низкую эффективность, так как прогрев происходит «пролетным» паром, который отдает скрытую теплоту парообразования уже за пределами прогреваемого трубопровода.

Третьим недостатком является указание о медленном и осторожном открытии байпаса, что в технике недопустимо, так как должна указываться либо скорость открытия в оборотах на единицу времени, либо величина изменения лимитирующего показателя.

Четвертым недостатком является положение об окончании прогрева паропровода после выравнивания температуры металла по длине паропровода. Это указание не позволяет открывать головную задвижку до выравнивания температур и не позволяет интенсифицировать процесс прогрева после окончания процесса конденсации в паропроводе, в то время как при достижении температурой металла нижней образующей паропровода величины температуры насыщения при давлении в источнике тепловой энергии конденсация пара уже невозможна и головная задвижка может открываться безопасно до выравнивания температур подлине.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности использования теплоносителя в несколько раз и сокращение времени прогрева паропровода также в несколько раз.

Техническая задача решается в способе пуска паропровода перегретого пара из холодного состояния, включающем открытие сбросных дренажей, а также открытие байпаса головной задвижки до положения, при котором дальнейшее открытие не приводит к выдерживанию постоянства скорости прогрева трубопровода, причем для сохранения скорости прогрева на максимально допустимом после открытия байпаса уровне ограничивают сброс среды через сбросные дренажи, обеспечивая тем самым теплообмен при конденсации до достижения температурой нижней образующей трубопровода значения, равного величине температуры насыщения при давлении в источнике тепловой энергии, после чего открывают головную задвижку и обеспечивают скорость прогрева на максимально достижимом уровне за счет и по условиям подключения потребителя.

Предложенный способ пуска паропровода состоит в следующем. В начальной стадии пуска, когда прогрев происходит при конденсации пара и коэффициент теплоотдачи составляет 4000÷15000 ккал/м² час град, скорость прогрева необходимо ограничивать степенью открытия байпаса. Кроме этого, при прогреве паропровода при конденсации на его горизонтальных участках образуется ручей конденсата, обладающий значительным термическим сопротивлением, что приводит к появлению разности температур между верхними и нижними образующими, что, в свою очередь, может привести к большим температурным напряжениям. Исходя из этого, степень открытия байпаса определяется и этим положением, т.е. допустимой разностью температур между верхними и нижними образующими. Кроме этих напряжений, при прогреве паропровода в нем возникает динамическая разность температур по толщине стенки, которая, суммируясь со статической, вызванной теплоотдачей в окружающую среду, определяет появление дополнительных напряжений. Строго говоря, этот параметр тоже должен контролироваться и выдерживаться в процессе пуска. Однако из-за технологических трудностей установки термопар на внутренней поверхности трубы разность температур по толщине трубы не измеряется, а учитывается при определении допустимой скорости прогрева трубопровода. Для контроля температурного режима паропровода при нестационарных процессах устанавливают поверхностные термопары по верхним и нижним образующим паропровода на горизонтальном участке перед главной паровой задвижкой и по их показаниям определяют степень открытия байпаса. Принимая во внимание, что верхняя часть трубы прогревается быстрее нижней, степень открытия байпаса определяют по допустимой скорости прогрева верхней образующей, контролируя при этом разность температур по поверхностным термопарам. В случае если разность температур достигает предельного значения до достижения предельно-допускаемого значения по скорости прогрева, байпас оставляют в положении, обеспечивающем эту разность.

По мере прогрева, из-за уменьшения температурного напора и коэффициента теплоотдачи, скорость прогрева снижается и для ее сохранения или сохранения предельной разности температур байпас приоткрывают вплоть до полного открытия. На этом заканчивают 1 этап прогрева паропровода.

Поскольку при полном открытии байпаса его регулировочные характеристики оказываются исчерпанными, дальнейший прогрев паропровода происходит при превалирующем виде теплообмена - конвективном. Коэффициент теплоотдачи даже для пара, движущегося в трубах пароперегревателя, составляет всего 100÷2000 ккал/м² час град, что не позволяет прогревать паропровод с предельно допустимой скоростью. Дальнейшее сохранение предельной скорости прогрева или предельной разности температур возможно только при сохранении коэффициента теплоотдачи, а это может быть обеспечено только при конденсации пара. Для этого на 2 этапе прогрева прикрывают сбросные дренажи, что приводит к повышению давления в прогреваемом трубопроводе, а следовательно, и к повышению температуры насыщения, чем обеспечивается теплообмен при конденсации. Степень прикрытия дренажей также определяют по допустимой скорости прогрева верхней образующей и допустимой разности температур по поверхностным термопарам. Прикрытием сбросных дренажей подъем давления осуществляют до достижения давления, равного давлению в источнике тепловой энергии, и делают выдержку до достижения температурой нижней образующей значения, равного температуре насыщения при этом давлении. После этого открывают головную задвижку и полностью открывают сбросные дренажи. На этом заканчивают 2 этап пуска паропровода.

В связи с тем что с окончанием 2 этапа заканчивается и режим теплообмена с конденсацией, дальнейшая интенсификация прогрева паропровода возможна только путем подключения потребителя тепловой энергии и увеличением расхода пара через прогреваемый паропровод. Поскольку для подключения потребителей тепловой энергии также используются пусковые байпасы, то на 3 этапе скорость прогрева паропровода на максимально достижимом, но допустимом уровне поддерживают степенью открытия этих байпасов. Сбросные дренажи паропровода закрывают сразу после открытия пускового байпаса потребителя.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано на тепловых электростанциях, в котельных и в теплопотребляющих установках. Способ пуска заключается в открытии сбросных дренажей и открытии байпаса до положения, при котором дальнейшее открытие не приводит к выдерживанию постоянства скорости прогрева трубопровода. Для сохранения скорости прогрева на максимально допустимом уровне после полного открытия байпаса ограничивают сброс среды через сбросные дренажи, обеспечивая тем самым теплообмен при конденсации пара до достижения температурой нижней образующей трубопровода значения, равного величине температуры насыщения при давлении в источнике тепловой энергии. После чего открывают головную задвижку и обеспечивают скорость прогрева на максимально достижимом уровне за счет подключения потребителя пара и регулирования расхода на него. Заявляемое решение позволяет сократить время пуска паропровода в работу до минимального при условии соблюдения нормативных скоростей прогрева, повысить экономичность пуска путем сокращения потерь на пуске как за счет использования скрытой теплоты парообразования водяного пара, так и за счет ускорения пуска.

Способ пуска паропровода перегретого пара из холодного состояния, включающий открытие сбросных дренажей, открытие байпаса головной задвижки до положения, при котором дальнейшее открытие не приводит к выдерживанию постоянства скорости прогрева трубопровода, отличающийся тем, что для сохранения скорости прогрева на максимально допустимом после открытия байпаса уровне ограничивают сброс среды через сбросные дренажи, обеспечивая тем самым теплообмен при конденсации до достижения температурой нижней образующей трубопровода значения, равного величине температуры насыщения при давлении в источнике тепловой энергии, после чего открывают головную задвижку и обеспечивают скорость прогрева на максимально достижимом уровне за счет и по условиям подключения потребителя.