1.9. Управление работой котла и автоматическая тепловая защита

Основной задачей при управлении работой котла является обеспечение длительной и надежной эксплуатации котельного оборудования с максимальной эффективностью, экономичностью и надежностью при соблюдении диспетчерского графика нагрузки.

Графики нагрузки электростанций обычно имеют ту или иную неравномерность, определенную структурой энергосистемы и ее связующих с другими системами. Как правило, в утренние и вечерние часы наблюдаются пики нагрузки, а в дневное и особенно в ночное время происходит ее спад. Из-за этих колебаний нагрузки необходимо осуществлять регулирование мощности турбины, и следовательно паропроизводительности котла, которая регулируется изменением расхода поступаемого в котел топлива (в данном случая - природного газа). Это утверждение следует из рассмотрения теплового баланса прямоточного котла.

_,

где:

_{- расход газового топлива;}

_{- низшая теплота сгорания газового топлива на рабочую массу (так как влагосодержание газового топлива мало, то принимаемт );}

_{- КПД котла;}

_{, - расход (паропроизводительность котла) и энтальпия острого пара;}

_{- энтальпия питательной воды;}

_{- расход вторичного пара;}

_{, - энтальпии вторичного пара на входе и выходе.}

Так как КПД котельного агрегата, низшая теплота сгорания на рабочую массу топлива, энтальпии перегретого пара и питательной воды - постоянные величины, то изменить паропроизводительность котла можно только изменением расхода топлива. Устройством регулирования расходом газа является автома­тический регулятор расхода газа (АРР). Регулятор АРР обеспечивает необходимую тепловую мощность котла в любой момент времени.

Для улучшения работы оборудования станции требуется регулировать давление перегретого пара. В прямоточных котлах постоянный уровень давления перегретого пара поддерживается постоянством отношения расхода питательной воды к расходу перегретого пара в турбину. Если расход питательной воды больше расхода перегретого пара, то давление перегретого пара будет расти, если меньше - уменьшаться.

Температуру перегретого пара требуется поддерживать постоянной, допустимое отклонение +5°С, -10°С (по ГОСТ). Для регулирования температуры перегретого пара производят отбор питательной воды в начале пароводяного тракта на впрыски. Впрыски производят перед ширмами и за ними. При этом первый впрыскивющий пароохладитель служит в большей степени для защиты поверхности пароперегревателя от перегрева, а второй – для обеспечения наименьшей инерционности процесса регулирования температуры острого пара.

Имеется и другой способ: постоянство температуры перегретого пара поддерживается сохранением постоянства отношения расхода перегретого пара к расходу топлива. Однако этот способ обладает достаточно ощутимой инерцией, так как расход перегретого пара регулируется клапаном на притоке питательной воды, а для прохождения пароводяного тракта воде требуется несколько минут.

Температуру вторичного перегретого пара регулируют байпасированием рабочей среды. При этом способе регулирования происходит отбор части рабочей среды из входного коллектора ППП и поступление его во вторую его часть, минуя первую. При снижении нагрузки с помощью трехходового клапана расход по байпасной линии снижают. Впрыск конденсата в поток вторично-перегретого пара экономически не оправдан, так как образующееся за счет впрыска дополнительное количество перегретого пара вместе с основным потоком пара поступает в турбину, миную ЦВД. Поэтому впрыски используют лишь как аварийную меру.

Для регулирования температуры перегретого пара также используют рециркуляцию дымовых газов - отбор газов после экономайзера и подача его нижнюю часть топки. Сброс продуктов сгорания в нижнюю часть топки приводит к ослаблению прямой отдачи в топке и соответственно к повышению температуры продуктов сгорания на выходе из нее. Также рециркуляция увеличивает количество газов, проходящих через пароперегреватель. Это приводит к усилению конвективного теплообмена и, следовательно, повышению температуры перегретого пара. Поэтому при малой нагрузки рециркуляцию дымовых газов усиливают. Недостатком этого способа регулирования является необходимость дополнительного оборудования и увеличения собственного расхода энергии.

Необходимо поддерживать постоянным и соотношение между расходом топлива и количеством окислителя, так как для определенного количества топлива требуется конкретное количество окислителя (воздуха). Для поддержания правильного соотношения этих величин производят анализ дымовых газов на наличие в них кислорода.

Данный котел работает под разрежением. Давление в нем измеряют на выходе из топки сильфонным манометром. Значение этого давления регулируется аппаратом у дымососа.

ТЕПЛОВАЯ ЗАЩИТА КОТЛА

Защита котла от повышения давления перегретого пара.

Повышение давления перегретого пара может произойти в случае внезапного останова турбины и повлечь за собой большие повреждения. Чтобы этого избежать, в конце трактов острого и вторичного пара ставят специальные клапаны, через которые пар сбрасывается в атмосферу. Такие клапаны называются предохранительными

Защита от повышения температуры рабочей среды.

Для контроля над температурой рабочей среды устанавливается термоэлектрический преобразователь, подключенный к системе световой и звуковой сигнализации, (с целью оповещения персонала станции), и к системе аварийного отключения котла.

Защита от затухания факела.

При затухании факела топливо начинает накапливаться в топочной камере и может мгновенно вспыхнуть в любой момент, что приведет к разрушению котла. Для предотвращения этого нежелательного явления в топке устанавливают автономные “подсвечивающие” горелки, работающие на легковоспламеняемом топливе и поддерживающие горение основного факела.

Защита от взрыва топлива в котле.

Скопившееся в котле топливо может сгореть со взрывом, что вызовет значительные разрушения в котле. Чтобы предотвратить разрушения при взрыве в верхней части конвективной шахты делают взрывные клапаны - большие окна, закрытые листом железа и тонким листом асбеста. Механическая прочность клапанов гораздо ниже механической прочности стен котла, поэтому при взрыве клапаны разрушатся первыми, создавая канал для отвода газов, что предотвратит разрушение котла.