Регулирование температуры вторичного перегрева пара

На современных мощных паротурбинных установках предусматривается повторный перегрев пара после его расширения в ЦВД турбины. Для этого пар, прошедший ЦВД, возвращается в котел, где он нагревается до требуемой температуры и в качестве вторичного пара поступает на вход турбины. Температура вторичного пара также должна поддерживаться с высокой точностью при различных возмущающих воздействиях.

Существует несколько технологических схем повторного перегрева пара и соответствующих им схем регулирования температуры.

1. Регулирование с помощью паро-парового теплообменника (ППТО). Он представляет собой вынесенный из газоходов парового котла корпус, выполненный из трубы большого диаметра (300-400 мм), внутри которого проходят змеевики труб малого диаметра. Внутри змеевиков проходит частично перегретый (до 450-520°С) первичный пар Д_гп; внутри трубы большого диаметра встречно проходит вторичный пар с температурой 320-350°С. Регулирование температуры вторичного пара производится путем изменения его расхода через ППТЦ с помощью трехходового клапана и обводного паропровода. Принципиальная схема регулирования температуры вторичного пара с помощью ППТО приведена на рис. 8-2 (вариант а).

Рис. 8-2

1,3 – ступени вторичного пароперегревателя;

2 – паровой или газовый теплообменник;

4 – термопара;

5 – дифференциатор;

6 – регулятор температуры пара на выходе;

7 – пароохладитель;

8 – трехходовой регулирующий клапан;

9 – обводной клапан;

10 – аварийный впрыскивающий пароохладитель

2. Регулирование с помощью газопаро-парового теплообменника (ГППТО). Теплообменник сконструирован по принципу труба в трубе и представляет собой размещенную в газоходе систему змеевиков из труб диаметром 60*3 мм:, внутри каждой из которых проходят две трубки диаметром 16*3 мм; по трубкам малого диаметра движется первичный (греющий) пар. Навстречу ему по трубам большого диаметра проходит вторичный пар. Трубы большого диаметра обогреваются топочными газами снаружи, это требует их надежного охлаждения изнутри. В связи с этим через змеевики большого диметра пропускается весь вторичный пар, и регулирование его температуры осуществляется путем изменения расхода первичного пара. Принципиальная схема регулирования температуры вторичного пара с помощью ГППТО изображена на рис. 8-2 (вариант б). Регулирование с помощью теплообменников имеет недостаток, состоящий в появлении взаимосвязей между системами регулирования первичного и вторичного пара.

3. Регулирование перепуском части пара в обвод конвективной поверхности нагрева вторичного пароперегревателя (паровой байпас). Принципиальная схема регулирования при использовании парового байпасирования приведена на рис. 8-3.

Рис. 8-3

Конструктивно вторичный – «холодный» пакет 1 размещен в зоне сравнительно низких температур. Тепловосприятие пароперегревателя регулируется трехходовым клапаном 3, перепускающим часть «холодного» пара помимо первого пакета на вход второго. При таком способе регулирования температура вторичного пара практически не зависит от температуры первичного. В то же время диапазон регулирования может быть достаточно широким. ПИ-регулятор температуры 4 действует от двух сигналов – по отклонению температуры на выходе из вторичного перегревателя (основного) и дополнительного (исчезающего), сформированного с помощью с помощью дифференциатора 5 и датчика 6, установленного после смешения «холодного» и частично перегретого пара. На случай чрезмерного повышения температуры t_вп предусматривается дополнительный впрыск 7, управляемый автоматическим регулятором 8. Заданное значение t_вп основного регулятора 4 устанавливается меньшим, чем у регулятора 8 с тем, чтобы клапан аварийного впрыска 9 в нормальном режиме работы был закрыт

Система блокировки в электрической схеме управления предусматривает возможность открытия аварийного клапана 9 лишь после полного открытия трехходового клапана 3.

4. Газовое регулирование. Эффективное воздействие на температуру вторичного перегрева пара может быть достигнуто за счет изменения количества теплоты, передаваемой поверхностям нагрева топочными газами. Для того, чтобы общий расход топочных газов оставался неизменным, целесообразно воспользоваться перераспределением потока газа между газоходами конвективного перегревателя и водяного экономайзера. Принципиальная схема газового регулирования изображена на рис. 8-4.

Рис. 8-4

Регулирующие органы – поворотные заслонки, с помощью которых осуществляется перераспределение газового потока, должны быть выполнены из газопрочного материала и оборудованы специальной системой воздушного охлаждения. На вход автоматических регуляторов вторичного перегрева при газовом регулировании подаются два сигнала: первый (основной) по t_вп, второй - упреждающий (исчезающий) по температуре газов перед вторичным перегревателем).