Буров В.Д. и др. Тепловые электрические станции

Подождите немного. Документ загружается.

9.1.

Характерные

тепловые

схемы теплофикационных турбоустановок

ний

ПВД П-5

более 0,88—0,93

МПа

конденсат греющего пара сливается каскадно

деаэратор.

При

меньшем давлении слив осуществляется

в ПНД П-4. В

турбоуста-

новке пятой модификации устанавливаются

ПВД с

большей площадью теплооб-

менной поверхности.

Конденсатор турбины состоит

из

двух отдельных корпусов. Паровые простран-

ства соединены перемычкой диаметром

700 мм.

Потоки охлаждающей воды прохо-

дят через корпуса конденсатора параллельно. Добавочная вода подается

конден-

сатор

температурой

на 8—10 °С

выше температуры насыщения

конденсаторе.

Отсеки, расположенные рядом

трубными досками конденсатора, называют соле-

выми.

При

повышенном солесодержании конденсат

из

солевых отсеков сливается

в дополнительный конденсатосборник. Установлено

два

конденсатных насоса,

один

из

которых резервный.

При

расходах основного конденсата около

97 кг/с

работают

оба

насоса. Предусмотрен отдельный насос дополнительного конденса-

тосборника солевых отсеков.

каждом корпусе выделены

три

поверхности тепло-

обмена

— два

основных

один встроенный пучки труб. Через встроенный пучок

проходит

или

охлаждающая,

или

сетевая,

или

подпиточная вода. Температура под-

питочной воды

на

выходе

из

встроенного пучка

не

должна превышать

35 °С.

Из верхней части бака деаэратора подается

пар на

эжекторы.

Так как

основные

эжекторы должны питаться перегретым паром,

то к

линии перед

ОЭ

выполнен под-

вод горячего пара

от

штоков регулирующих клапанов. Расход пара

на

каждый

из двух основных эжекторов составляет

0,24

кг/с,

а на

эжектор уплотнений

—

0,15

кг/с.

Возможен дополнительный нерегулируемый отбор пара

из

пятого регене-

ративного отбора

количестве

на 13,9 кг/с

выше расхода

его в ПНД П-3.

Турбоустановка

турбиной Тп-115/125-12,8-12М.

Для

технического перевооруже-

ния действующих

ТЭЦ на УТЗ

была спроектирована турбина Тп-115/125-12,8-12М,

которая состоит

из

двух цилиндров

может устанавливаться

на

фундаменты тур-

бин Т-25-8,8

Т-50-12,8. Цилиндр высокого давления имеет внутренний корпус

с петлевой схемой движения пара. Коэффициент полезного действия этого

ЦВД

выше

на 2,7 % по

сравнению

с КПД ЦВД

турбины Т-110-12,8-5. Предусмотрена воз-

можность отбора пара

для

промышленного потребителя

из

паропровода между

ЦВД

и совмещенными

ЦСД и ЦНД (в

количестве

до 19,4 кг/с с

давлением

1—1,8

МПа),

а также

из

линии подвода пара

к П-3 (в

количестве

до 13,9

кг/с).

Для

повышения

энергетической эффективности

тепловой схеме применяются сетевые подогрева-

тели

увеличенной

до

3000

площадью теплообменной поверхности

давлени-

ем сетевой воды

до 1,12 МПа.

Турбоустановка

турбиной Тп-115/125-12,8.

На УТЗ

были спроектированы

три модификации турбин Тп-115/125-12,8

длиной лопаток последней ступени

550,

660 и 940 мм.

Модификации различаются разным соотношением

их

экономич-

ности

на

теплофикационных

конденсационных режимах работы. Турбина моди-

фикации

длиной лопаток

550 мм

наиболее экономична

при

теплофикационных

режимах

большими отборами пара

и с

пропуском через встроенный пучок кон-

денсатора подпиточной

или

сетевой воды. Принципиальная схема турбоустановки

с турбиной Тп-115/125-12,8 приведена

на рис. 9.4.

221

Глава

ТЕПЛОВЫЕ СХЕМЫ ТЕПЛОЭЛЕКТРОЦЕНТРАЛЕЙ

г-Э !

П-4

Пар к промышленному!

• —

потребителю |

—•

яя

Ш"

Ан

С-2

I I

I г-

1 1

СН-2®

1ф1ПСГ-2

-I

I L' i •

стоэу^-оэ^

КУР

ПСГ-1

ЛЯ©

СН-1

Обратная

сетевая вода

В теплосеть или ПВК

через коллектор прямой

сетевой воды

Рис.

9.4. Принципиальная тепловая схема турбоустановки с турбиной Тп-115/125-12,8

Турбоустановка с турбиной Т-250-23,5 (рис. 9.5). Турбоустановка работает

на сверхкритических параметрах свежего пара р

= 23,54 МПа и t

= 540 °С. Для

обеспечения допустимой влажности пара на выходе из последней ступени турбины

(8 %) выполняется промежуточный перегрев его перед ЦСД до 540 °С. В отличие

от других турбин, в составе турбины Т-250-23,5 имеются два цилиндра среднего

давления ЦСД-1 и ЦСД-2. Последний цилиндр двухпоточный с встречными

направлениями потоков пара. В каждом из двух потоков ЦНД располагаются

по три ступени. Перед первой ступенью ЦНД устанавливается регулирующая

поворотная диафрагма. Турбина имеет десять регенеративных отборов пара, в том

числе отбор после ЦСД, в который также поступает пар из выхлопа приводной тур-

бины,

а в пусковых режимах при работе с электропитательным насосом пар из

выхлопа ЦСД-1 направляется в П-5. Следовательно, в основных режимах действу-

ют девять регенеративных отборов.

Система регенеративного подогрева состоит из пяти ПНД деаэратора и трех

ПВД.

Перед ПНД в тракт основного конденсата включены сальниковый подогрева-

тель СП и охладители эжектора уплотнений ОЭУ и основных эжекторов ОЭ.

222

9.1.

Характерные

тепловые

схемы теплофикационных турбоустановок

Рис. 9.5.

Принципиальная

тепловая

схема

турбоустановки

турбиной

Т-250-23,5

В составе энергоблока работает прямоточный котел сверхкритического давле-

ния (типа ТГМП-314 или ТГМП-344). Для снижения выбросов оксидов азота при-

меняется рециркуляция части газов обратно в топку котла. В тепловых схемах с

котлом ТГМП-314П в постоянную работу включаются аварийные впрыскивающие

пароохладители в промежуточном пароперегревателе. Вода на впрыск подается от

промежуточной ступени питательного насоса с давлением около 0,65 МПа. Для

обеспечения высокого качества основного конденсата и питательной воды после

конденсатора располагается БОУ. Поэтому принята схема с двумя ступенями конден-

сатных насосов для подачи основного конденсата. Конденсатные насосы первой сту-

пени КН-1 отводят основной конденсат из сборника конденсатора. Давление на

выходе из КН-1 должно быть достаточным для обеспечения бескавитационной

работы насосов второй ступени КН-2, но не должно превышать допустимый пре-

дел по условиям работы фильтров БОУ (не более 0,86 МПа). В зависимости от

режима в работе находятся один или два конденсатных насоса в каждой ступени.

Питательный насос имеет привод ТП от дополнительной турбины с регулируе-

мой частотой вращения. Из выхлопа приводной турбины пар по трубе диаметром

700 мм подается за 22-ю ступень (за ЦСД-1). Из этой трубы выполнен подвод

греющего пара в ПНД 77-5. Давление в деаэраторе составляет 0,69 МПа.

На теплофикационных режимах работы часть основного конденсата через трех-

ходовой клапан управления рециркуляцией КУР возвращается в расширитель кон-

денсатора и затем поступает в конденсатосборник. Для снижения количества

теплоты, отводимой в конденсатор, в схеме установлен сальниковый бойлер СБ.

Через СБ прокачивается 160—180 кг/с сетевой воды. При включенном СБ потоки

от концевых уплотнений подаются не в П-1, а в СБ.

223

Глава 9.

ТЕПЛОВЫЕ

СХЕМЫ

ТЕПЛОЭЛЕКТРОЦЕНТРАЛЕЙ

Из П-2 конденсат греющего пара откачивается насосом с напором 55 м в П-3.

На режимах со значительными нагрузками конденсат греющего пара ПВД кас-

кадно сливается в деаэратор. При существенном снижении давления в нижнем

ПВД П-6 конденсат сливается в расширитель конденсатора.

При нормативном качестве конденсата, сливаемого из ПСГ-1, он направляется

в линию основного конденсата перед ПНД П-3. В качестве сливных насосов при-

меняются три насоса с напором 160 м и подачей 320 м

/ч. При ухудшении качества

конденсата в солевых отсеках ПСГ он направляется через гидрозатвор высотой

30 м в расширитель конденсатора для последующей очистки в БОУ, а из основной

части конденсатосборника попадает в охладитель конденсата ОК и затем в расши-

ритель конденсатора РК.

Расход конденсата через охладители одного эжектора уплотнений должен быть

не менее 38,9 кг/с. Максимальный расход основного конденсата через конденсат-

ные насосы составляет около 205,5 кг/с.

Максимальный КПД ЦВД при полностью открытых регулирующих клапанах

составляет около 83 %. Среднегодовой удельный расход условного топлива энер-

гоблоками с турбинами Т-250-23,5 равен около 225,8 г/(кВт

•

ч). При расходах

свежего пара менее 222 кг/с рекомендуется эксплуатация энергоблока на сколь-

зящем давлении. Предельное давление после регулирующей ступени ЦВД состав-

ляет 18,7 МПа.

В последние годы на УТЗ выпускаются турбины на базе пятой модификации

турбины Т-255/305-23,5-5. В тепловую схему внесены некоторые изменения. Слив

конденсата греющего пара из подогревателя низкого давления П-2 выполняется

в конденсатосборник

ПСГ-1,

а из П-3 — в конденсатосборник ПСГ-2. Турбина

Т-265/305-23,5-С предназначена для ТЭЦ с коэффициентом теплофикации, сни-

женным до 0,3, которые расположены в границах крупного города. Сетевые подог-

реватели турбины этой модификации спроектированы на больший расход сетевой

воды (до 16 000 м

/ч), но с нагревом ее до меньшей температуры (по сравнению с

турбиной базовой модификации). При предельном давлении в верхнем теплофика-

ционном отборе, равном 0,147 МПа, сетевая вода нагревается до 106 °С. Дальней-

ший подогрев ее до температуры, заданной температурным графиком теплоснаб-

жения, выполняется в пиковом водогрейном котле КВ-ГМ-209.

При расположении ТЭЦ на расстоянии 30—35 км от города рекомендуется тур-

боустановка с турбиной Т-250/305-23,5-Д. В тепловой схеме этой турбоустановки

применяется трехступенчатый подогрев сетевой воды до 150 °С. При номинальных

расходах свежего пара 272,2 кг/с и сетевой воды 2222 кг/с максимальное давление

в верхнем теплофикационном отборе равно 0,392 МПа. В тепловой схеме турбо-

установки с турбиной Т-250/305-23,5-ДБ отсутствует деаэратор, а подогреватель

низкого давления П-2 смешивающего типа.

Турбоустановка с турбиной Т-180/210-12,8. ОАО «ЛМЗ» выпускает теплофи-

кационные турбины Т-180/210-12,8 на параметры свежего парар

= 12,8 МПа и t

= 540 °С (рис. 9.6). Турбина этого типоразмера создана на базе конденсационной

турбины К-210-12,8. Поэтому после ЦВД пар направляется в промежуточный паро-

перегреватель котла и затем в ЦСД. В каждом потоке двухпоточного ЦНД имеются

четыре ступени. Отбор пара на нижний сетевой подогреватель и подогреватель

низкого давления П-1 выполнен перед предпоследней ступенью ЦНД. Поворотная

224

9.1.

Характерные

тепловые

схемы теплофикационных турбоустановок

Рис. 9.6.

Принципиальная

тепловая

схема

турбоустановки

турбиной

Т-180/210-12,8

регулирующая диафрагма расположена перед предпоследней ступенью в каждом

потоке ЦНД. Проектная температура охлаждающей воды составляет 27 °С.

Спроектирована вторая модификация турбины Т-180/210-12,8-2 с проектным

давлением в конденсаторе на 2,4 кПа меньше, чем у этой турбины первой моди-

фикации.

Наряду с мощными теплофикационными турбинами турбостроительные заводы

выпускают турбины малой мощности. На УТЗ были спроектированы турбины

Т-60-12,8-2 и Т-50-12,8-

6А с номинальными теплофикационными нагрузками 116

и 105 МВт.

На рис. 9.7 приведен проектный вариант тепловой схемы теплофикационной

турбоустановки с турбиной Т-471/550-17 фирмы АББ, в которой для повышения

КПД и надежности проточной части турбины отборы пара на сетевые подогреватели

ПС-1 и ПС-2 выполняются не из камер отбора, а из выхлопных патрубков двухпо-

точного несимметричного ЦСД. Для получения разного давления в выхлопах ЦСД

в левом потоке располагается меньше ступеней, чем в правом. Для регулирования

расхода пара применяются поворотные дроссельные заслонки в перепускных тру-

бах, а не поворотные диафрагмы в цилиндрах. Длина лопаток последней ступени

составляет 660 мм. При электрической мощности /У

= 471 МВт теплофикационная

нагрузка двух сетевых подогревателей Q

= 705 МВт. Расход свежего пара равен

477 кг/с. Экономичность турбоустановки характеризуется условным КПД, состав-

ляющим 82,9 %.

225

Глава

ТЕПЛОВЫЕ СХЕМЫ ТЕПЛОЭЛЕКТРОЦЕНТРАЛЕЙ

16,5 МПа, 540 °С

Сетевая

вода,

3750

кг/с

Рис. 9.7.

Проектный

вариант

принципиальной

тепловой схемы

турбоустановки

турбиной

Т-471/550-17

фирмы

АББ (1982 г.)

Для технологических процессов заводов химической промышленности, строи-

тельных изделий и других предприятий требуется пар с давлением

0,9—2

МПа.

Поэтому для ТЭЦ созданы паровые турбины, имеющие теплофикационные отборы

пара и отбор пара для нужд промышленных потребителей. В конструкции турбины

имеются устройства, позволяющие регулировать давление пара в производствен-

ном отборе.

В табл. 9.2 приведены основные показатели теплофикационных турбин с регу-

лируемым производственным отбором пара.

На базе турбины Тп-115/125-12,8 на УТЗ были спроектированы три модифика-

ции турбины ПТ-90/120-12,8/1. Тепловая схема турбоустановки (рис. 9.8) имеет

упрощенную систему регенеративного подогрева. Допускается работа с параметра-

ми свежего пара, сниженными до 9 МПа и 535 °С.

Турбоустановка с турбиной ПТ-80/100-12,8/1,3 (рис. 9.9). Турбина имеет

регулируемые по давлению производственный и теплофикационный отборы пара.

Основные параметры турбины приведены в табл. 9.2. В ЦВД выполнены сем-

надцать ступеней, в том числе регулирующая (первая). При режимах с расходом

пара в ЦВД более 115,3 кг/с происходит внутренний перепуск части пара из каме-

ры после регулирующей ступени в камеру за четвертой ступенью через пятый

перегрузочный клапан. Первый регенеративный отбор выполнен за девятой ступе-

нью.

Конструктивно ЧСД и ЧНД расположены в одном ЦНД. В ЦНД имеются

18—29-я ступени.

В первой серии этих турбин действовало семь регенеративных отборов. Первый

ПНД, подключаемый к седьмому регенеративному отбору, в виде теплообменной

секции располагался в верхней части конденсатора. Исходя из опыта эксплуатации

принято решение исключить из тепловой схемы седьмой регенеративный отбор

226

9.1.

Характерные

тепловые

схемы

теплофикационных

турбоустановок

Таблица 9.2

Основные показатели теплофикационных турбин с регулируемым производственным отбором пара

12,8

8/1,47-

8/1,28

,8/1,28

Параметр

Т-9С

•6511

80/

С н

•

ПТ-

Номинальная электрическая

143

мощность, МВт

Давление свежего пара, МПа

12,8 12,8

12,8

Температура свежего пара, °С 555 555 555 555

Давление в конденсаторе, кПа

—

8,8 4,9 3,43

Теплофикационная нагрузка, МВт 93 139,6 31,9 78,9

(номинальная)

Рабочий диапазон давления

в теплофикационном отборе, МПа:

верхнем

0,06—0,25 0,06—0,25

—

0,049—0,245

нижнем

0,049—0,196

0,048—0,12

0,07—0,25

0,029—0,098

Номинальный расход пара

55,56 93 38,89

51,3

на производство, кг/с

Пределы изменения давления

0,79—1,28

1,2—2,1

1,28 ±0,294 1,28 +

0,294

производственного отбора, МПа

Максимальный расход свежего 138,9 225 111,1 130

пара, кг/с

Температура питательной воды,

°С

228

232 242

249

Удельный расход пара, кг/(кВт

•

ч)

—

5,55

5,7

5,6

и первый ПНД. В турбоустановках с турбинами последних модификаций группа

ПНД состоит из трех поверхностных подогревателей.

Деаэратор и нижний ПВД подключены к третьему отбору, выполняемому из вы-

хлопа ЦВД. Давление питательной воды перед ПВД не должно превышать 22,55 МПа.

Из выхлопа ЦВД выполнен отбор пара внешним потребителям. Заданное давле-

ние в производственном отборе (в выхлопе ЦВД) поддерживается гидравлическим

регулятором, который управляет регулирующими клапанами (РК) цилиндра низко-

го давления. Диапазон регулирования давления в производственном отборе состав-

ляет 1,275 ± 0,294 МПа.

Теплофикационная установка состоит из двух горизонтальных сетевых подогре-

вателей типа ПСГ-1300-3-8. Для снижения потерь давления пара в трубопроводах

отбора сетевые подогреватели размещены под турбиной. Для регулирования

теплофикационной нагрузки перед предпоследней ступенью ЦНД установлена

двухъярусная поворотная диафрагма, имеющая привод от гидравлического серво-

мотора. Минимальный расход пара в ЧНД (в конденсатор) при закрытой поворот-

ной диафрагме и абсолютном давлении в камере нижнего теплофикационного

отбора 0,0294 МПа должен составлять 2,78 кг/с.

227

Глава

ТЕПЛОВЫЕ СХЕМЫ ТЕПЛОЭЛЕКТРОЦЕНТРАЛЕЙ

Пар к промышленному

потребителю

0,78.1,27

МПа

Рис. 9.8. Принципиальная тепловая схема турбоустановки с турбиной ПТ-90/120-12,8/1

Таблица 9.3

Проектные параметры пара регенеративных отборов турбоустановки с турбиной ПТ-80/100-12,8/1,3

Номер отбора

Подогреватель

Абсолютное

давление, МПа

Температура, °С

Расход, кг/с

ПВД-7 4,41

420

7,222

ПВД-6

2,55 348

8,889

III

ПВД-5

1,275

265 2,917

III

1,275

265 3,611

ПНД-4 (П-3)

0,392

160

7,78

ПНД-3 (П-2)

0,098

Отключены при номи-

ПНД-3 (П-2)

0,098

нальном режиме

ПНД-2 (П-1)

0,0343

—

То же

VII

ПНД-1

0,00324

—

Проектные параметры пара регенеративных отборов при расходе свежего пара,

равном 130,56 кг/с, приведены в табл. 9.3.

В конденсаторе кроме основных теплообменных поверхностей имеется дополни-

тельный встроенный пучок, через который возможен пропуск подпиточной или сете-

вой воды. Работа конденсатора только на встроенном пучке допускается при расходе

пара в конденсатор не более 16,7 кг/с. Расход воды через встроенный пучок состав-

ляет не более 1500 м

/ч. Максимальная тепловая нагрузка его равна около 35 МВт.

228

9.1.

Характерные

тепловые

схемы

теплофикационных

турбоустановок

Поворотная

диафрагма

Рис. 9.9.

Принципиальная

тепловая

схема

турбоустановки

турбиной

ПТ-80/100-12,8/1,3

Максимальное суммарное количество отобранного на теплофикацию пара при

отсутствии производственного отбора составляет 55,56 кг/с. Мощность турбины

при этом снижается примерно до 76 МВт. При номинальной мощности 80 МВт те-

плофикационный отбор пара в количестве 55,56 кг/с возможен при производствен-

ном отборе (11,1 кг/с).

При работе двух сетевых подогревателей давление регулируется гидравличе-

ским регулятором в камере верхнего теплофикационного отбора, а при работе

только нижнего ПСГ-1 регулируется давление в камере нижнего отбора. Изме-

нение давления в верхнем теплофикационном отборе позволяет нагревать воду до

76—122 °С. Летом при отключенном верхнем ПСГ-2 сетевая вода в ПСГ-1 нагрева-

ется до 68—99 °С.

Из деаэратора на основной эжектор поступает пар с расходом около 0,194 кг/с

и давлением перед эжектором около 0,343 МПа. Пар из крайних камер лабиринт-

ных уплотнений отсасывается в вакуумный охладитель типа ПС-50 с эжектором,

поддерживающим давление в охладителе равным 0,093—0,095 МПа.

В конденсационном режиме работы максимальный расход основного конденсата

составляет 65,3 кг/с. Установлено три конденсатных насоса типа КС-80-155.

229

Глава

ТЕПЛОВЫЕ СХЕМЫ ТЕПЛОЭЛЕКТРОЦЕНТРАЛЕЙ

Охлаждающая вода в конденсатор подается с центральной насосной станции

двумя насосами 800В-2,5/40. Подача одного насоса равна 2,62 м

/с при напоре 24 м.

Эффективный КПД насоса составляет 87 %.

Компоновка оборудования турбоустановки занимает технологическую ячейку

размерами 24x39 м при поперечном расположении турбины. Отметка обслужива-

ния турбины 12 м. Опорные рамы конденсатных насосов расположены на нулевой

отметке (пол машинного зала). В блоке с турбиной может применяться котел

ТГМЕ-464 (Е-500-13,8-560 ГМН), имеющий на выходе давление пара 13,8 МПа

и его температуру 560 °С.

Турбоустановка с турбиной ПТ-65/75-12,8/1,29 (рис. 9.10). На многих ТЭЦ

России ранее устанавливалась турбина ПТ-60-12,8/1,29. После модернизации с заме-

ной ЦВД была принята маркировка турбины ПТ-65/75-12,8/1,29. Был использован

модифицированный ЦВД турбины ПТ-80-12,8, но заглушён пятый (перегрузочный)

клапан. На рис. 9.11 приведена зависимость относительного внутреннего КПД

ЦВД от расхода свежего пара при конденсационном режиме работы. Тепловая

схема аналогична схеме с турбиной ПТ-80-12,8, но имеет один теплофикационный

Рис. 9.10.

Принципиальная

тепловая

схема

турбоустановки

турбиной ПТ-65/75-12,8/1,29

Рис. 9.11.

Относительный

внутренний

КПД ЦВД тур-

бины

ПТ-65/75-12,8/1,29

зависимости

от

расхода

свежего

пара

230