Парогазовой установки с КУ

Парогазовой установки  с КУ.

 

Парогазовая установка с котлом-утилизатором (ПГУ с КУ) наиболее перспективная  и широко распространенная в энергетике парогазовая установка, отличающаяся простотой и высокой эффективностью производства. Её преимуществами являются высокий КПД электроэнергии при работе в конденсационном режиме (55-60%), сравнительно невысокие эксплуатационные издержки, низкие сроки строительство и использование в качестве топлива природного газ. Простейшая ПГУ с КУ работает по циклу Байрона-Ренкина. Выходные газы энергетической ГТУ поступает в КУ, где большая часть их теплоты передаётся пароводяному рабочего телу. Генерируемый КУ пар направляется в ПТУ, где вырабатывается дополнительное количество электроэнергии. Отработавший в паровой турбине пар конденсируется в конденсаторе ПТУ, конденсат с помощью насоса подаётся в КУ.

Особенностью  эксплуатации котла-утилизатора  является сравнительно невысокая входная  температура газов, обычно не превышающая 600 градусов Цельсия. С этим связаны: специальная компоновка поверхностей нагрева: на входе газов устанавливают пароперегреватель. Температурный напор  между газами и рабочим телом КУ в зоне парообразования и пароперегревателя относительно невысокий. Минимальный температурный напор находится на холодном конце испарителя. С учётом параметров газов поверхности нагрева выполняются конвективными. Для уменьшения длины труб и числа сварных швов используется оребрение поверхности.

В связи с большим количеством  газов на единицу массы генерируемого  пара необходимо стремиться к максимально глубокому охлаждению газов, при этом наиболее полной утилизации теплоты выходных газов ГТУ способствует минимальный температурный напор на холодных концах испарителей 6-10 градусов Цельсия. Повышение температуры рабочего тела в КУ на 5% вызывает соответствующее повышение температуры насыщения. Это уменьшает генерацию пара в части ВД примерно 2% и в части НД более чем на 3%. В КУ нельзя произвольно изменять подвод теплоты с выходными газами ГТУ, и поэтому температурный напор и температура рабочего тела должны быть рассчитаны точно.

• Описание ПГУ-800 с КУ Киришской ГРЭС.

 

Для Киришской ГРЭС для блока  №6 проектируется система автоматизации  ПГУ-800 с КУ.

В результате анализа запросов заказчика  энергоустановки и сбора информации об условиях работы  был выбран оптимальный парогазовый цикл.

В котле-утилизаторе генерируется пар трёх давлений с параметрами:

ВД  t=540, p=14,5 D0=253,631;

СД t=243, p=3,42 D0=53,921;

НД t=260, p=0,74 D0=25,664.

Основное топливо - природный газ.

Параметры газов перед КУ t=592.

Тип котла вертикальный с принудительной циркуляцией.

Котёл рассчитан на давление газов  после ГТ ГТУ pгmax<0,0055.

Для питания контуров высокого и  низкого давлений предусмотрены  самостоятельные питательные насосы, основной и резервный. Для питания контуров ВД и СД используется одна и та же установка ПЭН с отбором воды в контур СД из промежуточной ступени ПЭН. Для поддержания необходимой температуры конденсата добавлен насос рециркуляции. Питание контура низкого давления осуществляется деаэрированной водой. Деаэратор выносной.

Поверхности нагрева КУ выполнены  из стальных труб с наружным оребрением, выполненные в виде отдельных  модулей, укрепляемый один над другим с помощью каркаса. В каркасе  предусмотрены боковые боксы  для размещения коллекторов и  колен труб, не омываемых дымовыми газами. Свобода термического расширения и перемещения труб обеспечивается газонепроницаемыми компенсаторами-сильфонами. Работа ГТУ на остановленный КУ  не предусмотрена. Перед пуском ГТУ осуществляется вентиляция газового тракта в течении 20 мин, с расходом воздуха  до 25 %  номинального.  В тепловой схеме котла предусмотрены быстродействующая редукционно-охладительная установка (БРОУ) ВД, БРОУ (СД) рассчитанная на номинальный расход пара  и быстродействующая редукционная установка (БРУ) НД со сбросом пара в конденсатор паровой турбины. Экономайзер и ГПК выполненны некипящими ГПК работает на дэаэрированной воде воде. Для поддержания температуры рабочей среды t>60 на входе в котёл предусмотрена рециркуляция части подогретого в ГПК конденсата.  Это приводит к снижению низкотемпературной сернокислотной коррозии и снижает температуру уходящих газов из-за роста тепловой нагрузки ГПК.

• Котёл-утилизатор как объект управления.

 

Котёл как объект управления –  сложная динамическая система с несколькими взаимосвязанными входными и выходными величинами. Однако явно-выраженная направленность отдельных участков по основным каналам регулирующих воздействий, позволяет осуществлять стабилизацию регулируемых величин с помощью односвязных систем.

Основными регулируемыми величинами котла являются расход перегретого  пара, его давление и температура. Расход пара служит переменной величиной, а его давление и температура  поддерживаются вблизи постоянного  значения в пределах допустимых отклонений, что обусловлено требованиями заданного режима работы турбины.

Кроме того следует поддерживать в  пределах допустимых отклонений уровень  воды в барабанах и солесодержания котловой воды (в пересчёте на NaCl).

Осуществляется  регулирование  температуры, давления и расхода перегретого пара ВД, СД и НД. Уровень воды в барабане ВД (РК) за экономайзером ВД поддерживается пусковым и  основным регулирующим клапаном, а в барабане НД соответствующими пусковым и  основным регулирующим клапаном, установленными перед ним.

• АВР ПЭН

 

В данной работе рассмотрена схема  автоматического ввода резерва  питательных насосов контура  высокого давления.

Питательные насосы - это оборудование, входящее в состав питательно-дэаэраторной установки, предназначенной для  подготовки воды заданного качества с определёнными параметрами для питания котла.

Контур высокого давления питается собственными ПЭН ВД, вода в контур СД отбирается из промежуточной ступени  ПЭН ВД. Контур низкого давления питается собственными ПЭН НД. ПЭН  ВД подобраны по производительности контуров ВД и СД таким образом, что при обеспечении необходимых параметров контура высокого давления гарантированно будут выполнены требования по параметрам контура среднего давления.  В связи с этим организация АВР ПЭН ВД по давлению в контуре СД  избыточна.

В состав питательно дэаэраторной установки  входят  три  питательных насоса высокого давления

(60LAC10AP001, 60LAC12AP001, 60 LAC14AP001).

В техническом здании на автоматизацию  блока ПГУ-800 описано требование по организации АВР ПЭН ВД, приведённое ниже:

«АВР ПЭН ВД предназначен для  обеспечения бесперебойного питания  котла водой соответствующих  параметров, при вероятных аварийных  отказах рабочего питательного насоса или недостаточной его производительности путём включения по АВР резервного ПЭН».

• Реализация

 

Реализация  АВР была выполнена  в ПТК АСУ ТП энергоблока №6 Киришской ГРЭС построенного на базе SPPA-T3000.

Данная схема реализуется на ПТК SPPA-T300, Siemens.

Система контроля и управления, построенная  на базе ПТК SPPA-T3000, предназначена для выполнения всех задач автоматизации оборудования электростанции. Помимо выполнения традиционных задач управления энергетическими установками, ПТК SPPA-T3000 позволяет адаптировать ее применение к различным условиям конкретного проекта, что обеспечивает повышение эффективности оперативной деятельности электростанции.

ПТК SPPA-T3000 имеет объектно-ориентированную  системную архитектуру, основанную на веб-технологии, которая позволяет  уменьшить количество компонентов  и внутренних интерфейсов.

Аппаратное обеспечение, включающее полевую шину PROFIBUS DP, предоставляет возможность подключать полевые устройства различных производителей. С помощью встроенной поддержки Ethernet и MODBUS осуществляется соединение с другими системами. Программное обеспечение имеет модульную структуру.

1. В соответствии с техническим заданием был разработан следующий алгоритм АВР:

Условием срабатывания АВР ПЭН  является аварийный останов  работающего  насоса или снижение давления в общем  коллекторе выдачи ПЭН (60LAB10CP106).

На АВР может быть поставлен любой из трёх ПЭН, если он не включен, не находится в ремонте и имеет готовность к включению.

На АВР одновременно может быть поставлено не более одного насоса.

Насос может быть поставлен на АВР  при условии, что уже включен  в работу как минимум один  питательный насос(60LAC10AP001, 60LAC12AP001, 60 LAC14AP001),давление в напорном патрубке включённого насоса выше минимума (60LAB10CP103, 60LAB12CP103, 60LAB14CP103) и давление 60LAB10CP106 в общем напорном коллекторе выше минимума.

Срабатывание насоса по АВР при его удачном включении приводит к его переводу в рабочий режим.

2. По этому алгоритму реализована следующая схема АВР:

Элементами управления АВР ПЭН  ВД являются кнопка «Предвыбор» и  три селектора состояний.

Кнопка «Предвыбор»  предназначена для управления вводом и выводом  в работу АВР и индикации его состояния авт/дист. При  постановке кнопки «Предвыбор»  в автоматический режим осуществляется ввод в работу АВР. Кнопка «Предвыбор»  управления АВР ПЭН ВД может быть поставлена в автоматический режим если в течении больше 20с сохраняются условия: включен хотя бы один ПЭН, давление на его выдаче выше минимального и при этом давление в общем коллекторе выдачи ПЭН выше минимума

При переводе кнопки в дистанционный  режим  работа АВР по его условиям блокируется.

Постановка кнопки «Предвыбор»  в состояние авт/дист осуществляется оператором.

Селектор состояния предназначен для выбора и индикации режима насоса

(1-работа, 2-АВР, 3-ремонт).

Состояние 1-работа может быть выбрано  оператором всегда для не включённого насоса.

Состояние 2-постановки на АВР может  быть выбрано оператором при выполнении условий: насос не включён, АВР в  автоматическом режиме, нет насоса уже находящегося в состоянии  АВР.

Состояние 3- ремонт может быть выбрано  всегда.

Выбор состояния осуществляется оператором.

Предусмотрена информационная сигнализация о срабатывании или не срабатывании АВР и сигнализация об успешном или  не успешном включении насоса, стоявшего  на АВР.

Срабатывание АВР имеет статус аварийной сигнализации и означает, что  есть необходимость включения любого насоса находящегося на АВР.

Сигнализация об успешном  включении  насоса имеет статус смены состояния  успешного и возникает при  включении насоса по условия АВР.

Сигнализация о не успешном включении  насоса имеет статус предупредительной сигнализации и возникает при не включении насоса выбранного для АВР при возникновении условий АВР, требующих его включения.

Сигнализация снимается после  постановки другого насоса на АВР  оператором или при снятии АВР  с автомата оператором.

 

 

Процесс работы АВР продемонстрирован  на следующих трёх видеокадрах, представленных ниже. 

1. Насосы 1 и 3 в рабочем режиме, 2 на АВР.

 

 

 

2. После выключения 3 насоса  и срабатывания 2 насоса по АВР:

 

 

 

3. После квитирования сигнализации, исправлении ошибки или ремонта 3 насоса и постановки его на АВР:

 

Логическую схему можно  просмотреть в моём фотоальбоме «Конкурс», представленную ниже также можно просмотреть в моём фотоальбоме.