Базовые, полупиковые и пиковые электрические станции.
Оптимальное развитие энергетики, обеспечивающее минимальную величину расчетных затрат, может достигаться только при одновременном строительстве различных типов ТЭС, отличающихся числом часов использования установленной мощности в году. В соответствии с наличием трех зон суточного графика нагрузок различают базовые, полупиковые и пиковые электростанции.
Для базовых станций значение числа часов использованияустановленной мощности можно принять в пределах 5000—7500 в год, для полупиковых и пиковых оно составит соответственно 2000—5000 и 500—2000. С течением времени морально устаревшие ТЭС, имеющие меньшую экономичность, постепенно переходят в разряд полупиковых и пиковых.
Число часов использования установленной мощности определяет структуру расчетных затрат на производство электрической
энергии и требования к экономическим, маневренным и стоимостным показателям станции.
К базовым электрическим станциям прежде всего предъявляется требование высокой тепловой экономичности, для полупиковых и пиковых станций определяющими являются высокая маневренность и низкая величина капитальных вложений, для достижения которых оправданным становится некоторое снижение экономичности.
Высокая тепловая экономичность базовых ТЭС достигается
применением энергетических блоков большой мощности на сверхкритическое давление с предельной температурой перегрева 540—565° С, с развитой системой регенеративного подогрева
питательной воды и низким конечным давлением, с обязательным применением промежуточного перегрева пара. Это реализуется ценой больших капиталовложений, причем при проектировании таких энергетических установок к ним предъявляются меньшие требования в части маневренности.
К базовым электрическим станциям относятся мощные блочные ТЭС сверхкритического давления, прежде всего с блоками 500, 800 МВт и перспективными блоками еще большей единичной мощности. В базовой части графика должны работать также АЭС, отличающиеся низкой величиной топливной составляющей
себестоимости электрической энергии, и ТЭЦ, разгрузка которых ограничивается величиной присоединенных тепловых нагрузок.
Энергетические установки полупиковых станций должны быть маневренными, с умеренными удельными капиталовложениями.
Для таких станций перспективным является применение специальных паротурбинных блоков мощностью 500 МВт и выше, работающих с пониженными начальными параметрами пара на уровне 12,7 МПа, 510—520° С.
Снижение температуры свежего пара позволяет повысить маневренность установок за счет увеличения скорости и сокращения времени прогрева главных паропроводов и турбин. Промперегрев для полупиковых блоков уменьшает мобильность, но не приводит к существенному ухудшению пусковых характеристик, если предусмотреть подачу во вторичный пароперегреватель пара от постороннего источника. Поэтому полупиковые блоки могут выполняться как с промежуточным перегревом пара, так и без него. В целях уменьшения стоимости блоков для переменной части графика оправданным также является снижение в определенных пределах температуры питательной воды и упрощение схемы регенерации, повышение конечного давления, температуры уходящих газов, скорости теплоносителей.
Эти мероприятия, упрощающие конструкцию блоков, одновременно обеспечивают повышение их маневренности. Например, сокращение числа регенеративных подогревателей уменьшает отвод тепла через патрубки отборов, что обеспечивает уменьшение разности температур верхних и нижних половин цилиндров и допускает большие скорости прогрева и нагружения турбины, повышение конечного давления сокращает длину валопровода за счет уменьшения числа выхлопов пара в конденсатор и уменьшает длину лопаток последних ступеней турбины и т. д.
Одновременно при создании паротурбинных установок для переменной части графика нагрузок возможно применение ряда,
других специальных мероприятий по улучшению маневренности характеристик основного оборудования, таких, как поддержание определенного температурного уровня роторов турбин за счет экранирования паровпуска и проточной части, разработка специальной конструкции уплотнений турбин, позволяющих увеличить зазоры в них на пусковых режимах , переход на бесфланцевую конструкцию цилиндров и др.
Повышение маневренности котлоагрегатов возможно за счет применения комбинированной циркуляции рабочей среды в экранах топки и рециркуляции дымовых газов. Использование принудительной рециркуляции части рабочей среды с помощью специальных насосов улучшает циркуляцию и повышает надежность работы котлоагрегатов в период пуска, малых нагрузок и останова, способствует расширению их регулировочного диапазона.
Рециркуляция дымовых газов (ввод части газов из конвективных газоходов в топку) позволяет получить стабильную температуру
перегрева пара в широком диапазоне нагрузок, снижает температуру и повышает надежность экранных поверхностей в зонах наибольших тепловых потоков и др.
Другим перспективным типом энергетических установок для полупиковой зоны графика являются парогазовые, выполненные на основе пристройки газотурбинных установок к паротурбинным блокам для совместной работы в часы максимума нагрузок. Пиковая газотурбинная установка(ГТУ) включается в часы максимума нагрузок, причем тепло уходящих газов ГТУ используется для подогрева питательной воды паротурбинной установки, при этом повышается мощность паровой турбины за счет отключения регенеративных подогревателей высокого и среднего давления и обеспечивается повышение к. п. д. ГТУ за счет утилизации тепла уходящих газов в газоводяном подогревателе (ГВП). После прохождения пиков
нагрузки ГТУ отключается, и паротурбинный блок работает обособленно. Для перехода с одного режима на другой служат задвижки. Пиковая мощность такой комбинированной установки составляет около 130% мощности парового блока.
Хорошими маневренными свойствами обладают также ПГУ со сбросом газов газовой турбины в котел.
Режимные и конструктивные мероприятия по снижению Стоимости и повышению маневренности должны быть в максимальной степени использованы для энергетических установок, предназначенных Для работы в пиковой части графика нагрузок.
В качестве пиковых установок целесообразно применение специальных паротурбинных блоков мощностью 300 МВт на параметры пара 12,7 МПа и 540° С, которые выполняются в одноцилиндровом исполнении и имеют удельный расход тепла 2,67 Дж/Дж (2300 Ккал/кВТ*ч) при давлении в конденсаторе
0,008 МПа. Преимущество такого блока по сравнению с пиковыми газотурбинными агрегатами заключается в том, что он может работать практически на любом виде топлива.
В настоящее время из всех видов ТЭС наиболее приспособлены по своим маневренным характеристикам для работы в пиковой зоне нагрузок газотурбинные установки, причем если более экономичные и сложные ГТУ типа ГТУ-100-750 целесообразно
использовать в верхней (по числу часов использования установленной мощности) части пиковой зоны, то для покрытия остропиковых нагрузок перспективным является применение простейших стационарных и авиационных ГТУ. Газотурбинные станции с авиационными турбореактивными двигателями очень маневренны, требуют малого (2—4 мин) времени на пуск из холодного состояния до полной нагрузки, могут быть
полностью автоматизированы и управляться дистанционно, что обеспечивает их эффективное использование в качестве аварийного резерва.
Рассматривая ГТУ в качестве высокоманевренных энергетических установок, необходимо иметь и виду возможность их значительной перегрузки путем перевода на парогазовую смесь (за счет впрыска воды в камеры сгорания), при этом можно достигнуть
почти трехкратного увеличения мощности газотурбинной установки при относительно небольшом снижении ее к. п. д.
А. Д. КАЧАН “Режимы работы и эксплуатации тепловых электрических станций”
