ВКР РАБОТЕ БЛОКА НА КОНДЕНСАЦИОННОМ И ТЕПЛОФИКАЦИОННОМ РЕЖИМАХ / Основная часть / 2.Основная часть

3 Принципиальная тепловая схема и техническое описание ПГУ-220

3.1 Принципиальная тепловая схема ПГУ-220

На рисунке 20 представлена принципиальная тепловая схема ПГУ-220.

Рисунок 20 Принципиальная тепловая схема моноблока ПГУ-220

3.2 Техническое описание ПГУ-220

3.2.1 Техническое описание газотурбинной установки ГТЭ-160

Газотурбинная установка ГТЭ-160 производства ОАО «СМ-ЛМЗ» предназначена для привода электрического генератора MKA (типа ТЗФГ- 160-2МУ3 производства ОАО «СМ-Электросила» с частотой вращения 3000

мин-1 (50 Гц).

ГТУ – это тепловой двигатель, полезная энергия в котором получается за счёт сжигания топлива в камере сгорания в среде наружного воздуха,

сжатого в осевом компрессоре до определенного давления. ГТЭ-160

является одновальным турбоагрегатом, работающим по простому термодинамическому циклу [3].

B состав ГТУ входят следующие основные узлы (рисунок 21):

1 – электрический генератор; 2 – маслобак; 3 - всасывающий патрубок;

4 – компрессор; 5 - камера сгорания; 6 – турбина; 7 - выхлопной диффузор.

Рисунок 21 ГТУ c электрогeнepaтopoм

Цикловой воздух поступает в ГТУ через комплексное воздухоочистительное устройство (КВОУ). В воздухе, который засасывается из атмосферы ОК ГТУ, могут содержаться твёрдые, жидкие или газообразные частицы, способные оказывать вредное воздействие на элементы проточной части. Пыль воздуха в зависимости от фракционного,

минерального и химического состава может образовывать на лопатках турбомашины (ТМ) отложения, вызывать их эрозионный износ или коррозию.

Отложения приводят к снижению КПД ТМ и ухудшению показателей ГТУ в целом, а также к изменению частотных характеристик лопаток.

КВОУ предназначено для постоянной, эффективной очистки атмосферного воздуха, поступающего на всас ГТЭ-160, от аэрозольных частиц, капельной влаги, льда, снега и других механических примесей, а

также для шумоглушения [3].

Проточная часть КВОУ, в которой размещены функциональные системы, выполнена двухпоточной за счёт её разделения на два яруса

(верхний и нижний).

В состав каждого яруса КВОУ входят:

1.Блок воздухоприёмный - служит для забора воздуха из атмосферы и защиты проточной части от крупных предметов.

2.Блок воздухоподогрева - служит для подогрева воздуха, поступающего в ОК ГТУ с целью защиты элементов КВОУ и лопаточного аппарата ОК от обледенения

3.Блок фильтров грубой очистки (ФГО) и влагоулавливания - служит для очистки засасываемого воздуха от крупнодисперсной пыли и улавливания воды из атмосферного воздуха.

4.Блок фильтров тонкой очистки (ФТО) - служит для окончательной очистки воздуха от пыли

5.Блок байпасных клапанов - служит для перепуска воздуха, поступающего в ОК ГТУ при возрастании разряжения внутри блоков КВОУ сверх 1177Па в обход блоков воздухозаборного, блока воздухоподогрева, блока воздушных фильтров.

6.Блок шумоглушения - служит для уменьшения шума проходящего через КВОУ воздуха.

7. Запорное устройство (шибер) воздуховода - служит для закрытия входа в ОК при неработающей ГТУ [3].

Осевой компрессор ГТУ (ОК) предназначен для сжатия предварительно очищенного наружного воздуха до расчётного давления.

Температура воздуха при этом повышается за счёт подвода необходимой для сжатия работы. ОК состоит из входного конфузора, 16 ступеней сжатия воздуха, спрямляющего аппарата для уменьшения потерь давления на выходе и выходного диффузора [3].

Расход воздуха через ОК при пуске ГТУ автоматически регулируется тремя антипомпажными (сбросными) клапанами (АПК): двумя за 5-ой (АПК-

1,2) и одним за 10-ой (АПК-3) ступенями ОК, и входным направляющим аппаратом (ВНА), который остаётся прикрытым до достижения номинальной температуры газов за турбиной. АПК имеют пневмопривод с электромагнитными клапанами. Направляющий аппарат, расположенный на входе воздуха в проточную часть ОК выполнен поворотным. Лопатки ВНА закреплены во входном корпусе ОК, где после них установлены ещё 4 ряда направляющих лопаток. ВНА предназначен для оптимизации входа потока на рабочие и направляющие лопатки ОК. Зa cчёт peгyлиpoвки пoлoжeния поворота лопаток ВНА ОК мeняeтcя рacxoд вoздyxa. Ecли лoпaтки

“oткpывaютcя” - pacxoд вoздyxa yвeличивaeтcя, ecли oни “зaкpывaютcя”,

тo pacxoд yмeньшaeтcя [3].

В ГТЭ-160 применены выносные камеры сгорания. Две камеры сгорания расположены вертикально по обе стороны турбины и присоединены на фланцах к боковым патрубкам корпуса турбины Камеры сгорания -

двухкорпусные. Корпуса расположены вертикально справа и слева по ходу газа. Внутри корпусов находятся фронтовые устройства с восемью комбинированными горелками и пламенные трубы с внутренним покрытием из керамических плиток и устройством для изменения расхода воздуха в зону горения топлива. Из пламенных труб горячие газы направляются к турбине через поворотный газоподводящий патрубок (цилиндр) [3].

В каждой комбинированной горелке объединены запальное устройство,

диффузионная горелка, горелка с предварительным смесеобразованием и пилотная горелка. В работе всегда только или диффузионные горелки (при пуске и в начале нагружения ГТУ) или горелки с предварительным смешением и пилотные горелки (при больших нагрузках ГТУ ). Запальное устройство состоит из свечи, питаемой электрическим током с напряжением

5000 В и газоподводящей трубки.

Газовая турбина четырехступенчатая. Направляющие и рабочие лопатки первой и второй ступеней, а также направляющие лопатки третьей ступени турбины охлаждаются цикловым воздухом, отбираемым за ОК.

Охлаждающий воздух проходит через внутренние полости лопаток,

охлаждает их и выходит в проточную часть через задние кромки лопаток.

Полости дисков 3 и 4 ступеней турбины охлаждаются воздухом из-за 10-й

ступени ОК. Охлаждающий воздух, отбираемый за ОК, подается также в силовые ребра и стенки выходного диффузора [3].

Роторы ОК и турбины дисковые, связаны промвставкой, вместе с которой объединены в общий двухопорный ротор, посредством центральной стяжки. Сопловые лопатки тypбины крепятся в обoйме. Их внутренние концы соединены с помощью сегментных уплoтняющиx кoлeц.

Обойма установлена в корпусе с учётом теплового расширения [3].

Продольный и поперечный разрез газовой турбины представлены в приложении Г.

3.2.2 Техническое описание котла-утилизатора

Е-220/50-8,33/0,6-517/211

Индексы в обозначении котла-утилизатора означают следующее:

Е- тип котла-утилизатора с естественной циркуляцией;

220 - паропроизводительность контура высокого давления (ВД), т/ч;

50 - паропроизводительность контура низкого давления (НД), т/ч;

8,33 - давление пара на выходе из контура высокого давления (изб.),

МПа;

0,6 - давление пара на выходе из контура низкого давления (изб.),

МПа;

517 - температура пара на выходе из контура высокого давления, ºС;

211 - температура пара на выходе из контура низкого давления, ºС;

Котел производства Таганрогского котлостроительного завода

«Красный Котельщик», входящим в состав ОАО «ЭМАльянс».

Котел-утилизатор с естественной циркуляцией, выработкой пара двух давлений и газовым подогревателем конденсата сконструирован с горизонтальным газовым трактом, проходящим через вертикальные трубы поверхностей нагрева [20].

Для того чтобы исключить чрезмерную вибрацию труб, в газоходе установлены промежуточные опоры труб, продольные перегородки использоваться для устранения звукового резонанса, при необходимости.

Рабочий диапазон изменения нагрузки КУ в соответствии с заданным рабочим диапазоном изменения нагрузки ГТУ - 100-50% от номинальной нагрузки ГТУ. Изменение нагрузки достигается изменением расхода топлива и воздуха в ГТУ. При этом изменяется расход и температура газов на входе в КУ. КУ работает на скользящих параметрах пара, определяемых расходом и температурой газов, поступающих от ГТУ, и характеристиками паровой турбины [20].

Все поверхности нагрева состоят из оребренных труб со спиральной навивкой просечённой ленты для достижения наиболее эффективного тепловосприятия при минимальных габаритах.

Трубы расположены в шахматном порядке для наиболее эффективного омывания с ограничением увеличения аэродинамического сопротивления.

Диаметр труб и расстояние между ними выбирается таким образом, чтобы обеспечить оптимальную передачу тепла и скорость среды в каждой поверхности [20].

Коллекторы теплообменных поверхностей расположены внутри обшивки котла-утилизатора и соединяются с теплообменными поверхностями через соединительные трубы.

Поверхности нагрева котла скомпонованы в виде последовательно расположенных по ходу газов пяти модулей:

-модуль1: ППВД2, ППВД1;

-модуль 2: ИВД2, ИВД1;

-модуль 3: ЭВД, ППНД;

-модуль 4: ИНД;

-модуль 5: ГПК),

состоящие по ширине газохода из трех блоков. Каждый блок состоит из секций вертикальных труб с наружным поперечным спирально-ленточным оребрением в сборе с коллекторами, элементов дистанционирования оребренных труб, креплений для подвески секций блоков, потолочной части внутренней и наружной обшивки с теплозвукоизоляцией и элементов уплотнений.

На котле устанавливается один барабан на каждый уровень давления.

Барабаны укомплектованы штуцерами для выхода пара и подачи питательной воды, предохранительными клапанами, указателями уровня воды, патрубками для непрерывной продувки и для подключения приборов,

при необходимости [20].

Сепарация пара и воды осуществляется с помощью первичных инерционных сепараторов и вторичных сепараторов шевронного типа.

Непрерывная продувка осуществляется из барабанов через линию,

направленную в РНП. Для удаления шлама из барабанов производится периодическая продувка в РПП. Из барабана предусмотрена линия аварийного слива с двумя задвижками и шайбовым набором, позволяющая сбросить лишнюю воду при повышении уровня до первого предела и направленная в РПП [20].

Контур высокого давления. Питательная вода от барабана низкого давления с надстроенной деаэрационной колонкой подается одним работающим ПЭН ВД в ЭВД одним трубопроводом и далее в барабан БВД КУ. Из барабана котловая вода через систему трубопроводов подается в ИВД. Отвод котловой воды на испарение осуществляется по двум опускным стоякам, которые объединяются в общий нижний коллектор

Из испарителя пароводяная смесь поступает в барабан, после отделения во внутрибарабанных устройствах пара от воды пар поступает в ППВД-1 и ППВД-2 и далее в паровую турбину.

Подача химреагентов осуществляется в два крайних трубопровода питательной воды от ЭВД в барабан для улучшения перемешивания и распределения, а также на всас питательных насосов ПЭН.

Контур низкого давления. Конденсат подается от ГПК в надстроенную деаэрационную колонку БНД одним трубопроводом. Пройдя надстроенную деаэрационную колонку, деаэрированная вода поступает в БНД. Из барабана вода поступает в испаритель и далее пароводяная смесь возвращается в барабан. После отделения пара из пароводяной смеси при прохождении внутрибарабанных сепарационных устройств БНД насыщенный пар поступает в ППНД и далее одним паропроводом к турбине. Из паропровода НД выполнены линии отбора пара на БРОУ НД, в общестанционный коллектор собственных нужд, в вертикальные подогреватели сетевой воды,

пусковой эжектор [20].

Установка ВВТО позволяет регулировать тепловосприятие ГПК и,

соответственно, температуру уходящих газов за КУ путем передачи части тепла нагретого конденсата сетевой воде, идущей на нужды теплофикации и горячего водоснабжения. Расход сетевой воды через ВВТО постоянный,

расход греющего конденсата - регулируется, начиная с полного закрытия и до необходимого по условиям работы КУ расхода [20].

Средняя наработка на отказ не менее 7000 часов. Расчетный ресурс элементов котла, работающих под давлением 200 000 часов. Ресурс между капремонтами не менее 6 лет. Расчетный срок службы для базового режима работы 40 лет [20].

Общий вид котла-утилизатора представлен в приложении Д.

3.2.3 Техническое описание паровой турбины Т-60/73-7,8/0,04

Паровая турбина типа Т-60/73-7,8/0,04 предназначена для привода турбогенератора типа Т3ФП-80-2У3, монтируемого на общем фундаменте с турбиной и оснащена нерегулируемым и регулируемым отопительными отборами пара для подогрева сетевой воды. Турбина производства ОАО

«Калужский турбинный завод», входящего в состав концерна «Силовые машины».

Турбина выполнена для работы по схеме двух давлений на скользящих параметрах (пара высокого давления и промежуточного ввода пара низкого давления – от котла – утилизатора двух давлений). Камера регулируемого отопительного отбора за 15 ступенью турбина делится на часть высокого давления (ЧВД) и часть низкого давления (ЧНД). ЧВД состоит из 15

ступеней, ЧНД – из 4 ступеней. Турбина - одноцилиндровая. Проточная часть состоит из 19 ступеней давления [30].

Номинальная мощность – 57,3 МВт.

Максимальная мощность – 72,0 МВт.

Номинальная частота вращения ротора – 50 1/с (3000 об/мин).

Регулировочный диапазон автоматического изменения мощности 30-100 %

от номинальной.

За 13 ступенью предусмотрен нерегулируемый отопительный отбор пара на сетевой подогреватель. В ЧВД турбины предусмотрен промежуточный ввод пара за 10 ступенью из КНД.

Максимальное абсолютное давление в регулируемом отборе – 0,15 МПа

(1,5 кгс/см2).

Пределы изменения абсолютного давления пара нижнего регулируемого отбора - 0,035÷0,15 МПа (0,35÷1,5 кгс/см2), верхнего нерегулируемого отбора

- 0,13÷0,27 МПа (1,3÷2,7 кгс/см2). На отборах установлены два ПСГ-1800.

Коэффициенты сопротивления паропроводов нижнего и верхнего давления ПСГ приняты равными соответственно 3 и 10

Ротор турбины - цельнокованый.[30]

Рабочие диски всех ступеней имеют разгрузочные отверстия,

предназначенные для создания равного давления по обе стороны диска. На валу ротора между дисками выполнены кольцевые проточки для лабиринтовых уплотнений диафрагм. На концах вала ротора в кольцевые проточки завальцованы уплотнительные усики из листовой коррозионно-

стойкой стали для переднего и заднего концевых уплотнений турбины. На переднем конце ротора турбины насажен гребень упорного подшипника.

Роторы турбины и генератора соединяются жесткой муфтой и опираются на четыре подшипника. Направление вращения роторов – по часовой стрелке,

если смотреть со стороны турбины на генератор [30].

Турбина включает в себя дроссельное парораспределение ЧВД.

Дроссельные клапаны парораспределения ЧВД размещены в двух клапанных коробках, расположенных по обе стороны корпуса турбины. В каждой клапанной коробке находится по одному дроссельному клапану.

Дроссельные клапаны парораспределения работают параллельно и приводятся в движение двумя сервомоторами, расположенными в блоке регулирования ЧВД.