Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы проектирования электростанций. Учебное пособие
.pdf
емкость, устанавливаемую за пределами главного корпуса. Трубопровод
слива масла оснащается двумя задвижками с ручным управлением. Сечение трубопровода менее 350 мм должно обеспечивать опорожнение системы не более чем за 15 мин.
3.5. Компоновка котельного отделения
Компоновку КО определяют типом котла: П-образный, Т-образный,
малогабаритный, подвесной (к собственному каркасу или каркасу здания).
Особое значение имеет высотная компоновка КО, достигающего 60…120 м.
Всю высоту главного корпуса от нулевой отметки до мостового крана и ферм перекрытия в КО занимают котлы. Часть вспомогательного котельного
корпуса. Так, например, установку электрофильтров выносят за пределы
здания во всех климатических районах и оставляют в закрытом помещении
в редких случаях. Закрытой остается только их нижняя часть, где происходит смыв золы в каналы золоудаления, кроме того, необходимо устройство
над ними неутепленного
му котлы располагают фронтом (передней стенкой с горелками) к турбинному отделению, а выходом – к противоположной. Дымососы, вентиляторы, мельницы и дымовые трубы располагают на нулевой отметке.
площадку, на которой или выше располагают горелки
также органы управления и регистрации показаний. Главный корпус ТЭС
соединяют с административным зданием переходом на одной высоте с основной отметкой обслуживания. В старых постройках главные корпуса
электростанций соединяли с административными зданиями.
называется зольным помещением. Заподлицо с полом сооружают
для транспорта шлаковой пульпы. На отметке 3…4 м ниже зольного помещения размещают приямок насосной станции системы гидрозолоудаления. Сами насосы устанавливают на нулевой отметке между котлами. На
нулевой отметке также располагают мельницы и вентиляторы системы
пылеприготовления. Под потолком прокладывают воздуховоды горячего
воздуха.
отметке 15…18 м размещают пылевые бункеры и бункеры сырого угля.
Над бункерами подводится галерея подачи топлива.
чены системами уборки пыли: пневматической всасывающей системой с
разводкой трубопроводов и системой гидросмыва для уборки полов.
оборудования размещается в КО, часть выносится за пределы
шатра.
Все котлы выполняются с нижним выпуском дымовых газов. Поэто-
На высоте основной отметки обслуживания 9…11 м располагают
и шиберы воздуха, а
Промежуток между отметкой обслуживания и нулевой отметкой
каналы
Сепараторы и циклоны устанавливают на верхних отметках БО
Котельные отделения пылеугольных станций должны быть обеспе-
. На
41
3.6. Компоновка реакторного отделения
Реакторное отделение представляет собой здание из двух объемов:
герметичной части в виде защитной оболочки и негерметичной или
фундаментной части. Оболочка предназначена для локализации аварии в
случае разрыва трубопровода и локализации радиоактивных выбросов.
В реакторном отделении устанавливаются парогенераторы, компенсаторы объема, циркуляционные насосы, сепараторы и вспомогательное
оборудование и устройства: барботеры, теплообменники и насосы контура
расхолаживания, газгольдеры, бассейн выдержки ТВЭЛов, транспортнотехнологическое оборудование, вентиляционная установка, лаборатория
«горячая камера», устройства для сбора и удаления радиоактивных
отходов.
Реактор обычно располагают в центре реакторного отделения в заглубленной железобетонной шахте со стенами из тяжелого железобетона.
В этом же помещении сооружается бассейн выдержки отработавших
ТВЭЛов. Около реактора располагаются боксы барботеров, компенсаторов
объема, сепараторов, циркуляционных насосов, парогенераторов.
Вентиляционная установка располагается при сомкнутой компоновке на верхних этажах реакторного отделения, а при разомкнутой компоновке – в отдельной пристройке к главному зданию.
3.7. Строительная часть главного корпуса
Основой главного корпуса электростанции являются каркас и стеновые панели. Основными характеристиками каркаса являются ширина пролета, шаг колонн и высота конструкции. Шаг колонн – это расстояние
между осями колонн в продольном направлении. Шаг колонн составляет
12 м (реже 6 м при соответствующем обосновании). По величине шага колонн назначают величину высоты подкрановой балки. Подкрановая балка
представляет собой металлический армированный двутавр, опирающийся
на выступы колонн и служащий опорой рельсового перемещения крана.
Пролет помещения – это расстояние между осями колонн в поперечном
направлении. Пролет помещения определяют из соображения возможности
размещения основного оборудования и округляют до ближайшего большего, кратного 3 м (для
ной унифицированных стеновых панелей. Пролет турбинного отделения
при поперечном расположении определяется длиной турбоагрегата с генератором и возбудителя, увеличенной на 7…10 м для свободного прохода,
при продольном расположении пролет равен 3…4 ширинам фундамента
турбоагрегата. Пролет КО с котлами на газомазутном топливе определяется 1,3…1,5 глубины котла, а
этажерки 1,5 м). Величина 3 м обусловлена величи-
для котлов на пылеугольном топливе –
42
1,5…2,0 глубины котла. Пролет ДО или деаэраторной этажерки принима-
ют 9, 10,5 или 12 м в зависимости от размера деаэратора. Размер бункернодеаэраторного отделения принимают 15 м. Увеличение размеров пролетов
улучшает расположение вспомогательного оборудования, но влечет за собой удорожание проекта.
Высотная компоновка главного корпуса заключается в определении
высот верха и низа колонны. На нижнюю
часть колонны опирается крановое оборудование, верхняя часть колонны служит для размещения крана и
опоры ферм крыши. Высота машинного отделения определяется из соображений возможности проноса над турбиной наиболее габаритного оборудования – максимальной высоты подогревателя высокого или низкого давления. Высота КО определяется по возможности прохода грузозахватного
устройства крана над
верхом котла с запасом 400 мм. Полученные высоты
верхних или нижних колонн округляют кратно 600 мм.
Для главных корпусов используют сборные каркасы – железобетонные, металлические и брусковые. Каркас состоит из колонн, опирающихся
на фундамент, ригелей, распорок и ферм. Особенностью каркаса главного
корпуса электростанций является наличие в составе поперечной рамы
жесткой многоэтажной этажерки. Геометрически
неизменяемая конструкция каркаса образуется, как правило, шарнирным соединением фермы (ригеля) с колоннами. Шарнирное соединение по сравнению с жестким значительно упрощает конструкцию узлов крепления и позволяет использовать
типовые элементы.
Фундамент представляет собой монолитную или сборную железобетонную конструкцию и служит для равномерного распределения веса каркаса по грунту.
Ригели и распорки изготавливаются на полную длину и
стыкуются с колоннами жестко или шарнирно. Фермы при ширине пролетов более 24 м выполняют исключительно металлические. Стеновые панели, выполняющие роль ограждения для поддержания температурного режима, изготавливают армопенобетонными, железобетонными, керамзитобетонными и из профилированного оцинкованного листа облегченного типа. Стены бункерного и
котельного отделений должны быть оборудованы
легкосбрасываемыми окнами для снижения взрывного давления. Требования к окнам должны соответствовать своду правил по системам противопожарной защиты.
Ригели предназначены для опоры междуэтажных перекрытий, кранов и др. Продольная жесткость корпуса обеспечивается поперечными рамами шарнирными или жестко (для железобетонного каркаса) соединенными с
толщины и длины, которая должна быть больше
лонн и
колоннами. Вертикальная жесткость проверяется по соотношению
1
1
/22 для нижней части. Жесткость корпусов АЭС обеспечивается
/12 для верхней части ко-
еще и монолитным массивом реакторного отделения.
43
Каркас здания разделяется на температурные секции (60…180 м), которые компенсируют сезонные и температурные изменения длины каркаса.
Расположение турбоагрегатов в разных температурных швах не допускается, поэтому их длина определяется расположением их в здании.
Надбункерная перегородка отделяется от котельного корпуса перегородкой с выходами на площадки котлов и окон и легкосбрасываемых
панелей на наружной стене. На наружной стене котельной также располагаются окна площадью не менее 20 % от площади наружной стены.
3.8. Материалы, применяемые для строительства
В настоящее время наземная часть большинства зданий и сооружений выполняется из металлических конструкций. Металлические конструкции благодаря высокой индустриализации позволяют создавать конструкции любой конфигурации и размеров высокого качества. Железобетон при своей долговечности и высокой огнестойкости имеет большую
массу, что увеличивает срок строительства и транспортные расходы.
Для строительных конструкций применяют в основном строительные углеродистые стали С255, С245, С235, низкоуглеродистую сталь С345
и в особых случаях высокопрочную сталь С390. Выбор конкретной марки
определяют по низшей температуре эксплуатации и характеру и условиям
работы. В зависимости от характера и условий работы стали подразделяют
на четыре группы: 1-я группа – металлы с самыми тяжелыми условиями
работы с вибрационными и динамическими нагрузками, 4-я группа – металлы без значительных статических нагрузок и конструкции без сварных
соединений. Применение конструкций с высокими сопротивлениями может дать экономический эффект за счет снижения размеров балок, что
должно обосновываться дополнительными расчетами.
Железобетонные конструкции обладают широким набором эксплуатационных свойств за счет возможности изменения состава его от условий
эксплуатации. Бетон применяют марок от 100 до 600 в зависимости от
нагрузок, действующих на конструкцию.
В настоящее время в строительстве ТЭС внедряют прогрессивные
строительные конструкции:
- при строительстве крупных электростанций используют высокопрочные стальные конструкции с подвеской котла к хребтовым балкам.
Каркас изготавливают в виде развитой пространственной схемы с широкополочными прокатными двутаврами высотой 1000…1500 мм;
- проектируется применение гнутых профилей двутавров с перфорированной стенкой, фрезерованными стыками, безвыверочным монтажом
колонн и высокопрочными болтами;
44
- помимо применяемых высокопрочных марок бетона 500…600 пер-
спективным является освоение бетонов марки 800 колонн и предварительно напряженных балок;
- для снижения массы конструкций могут применяться легкие марки
бетона (керамзитобетона, бетона на зольном аглопорите и др.);
- применение полимерных бетонов на основе вяжущих из полиэфирных, фурановых или эпоксидных смол помогает обеспечить повышенную
плотность, водонепроницаемость, химическую стойкость, морозостойкость, прочность при кратковременных нагрузках и химическую стойкость
к агрессивным средам;
- применение напрягающегося цемента в энергетике целесообразно
при возведении фундаментов под турбоагрегаты, мазутные резервуары и
других предварительно напряженных конструкций.
Для радиационной защиты на атомных станциях в основном применяют бетон и железобетон. Для улучшения радиационной защиты применяют специальные виды бетона: железосодержащий бетон, бетон с добавкой бора, серпентинитовый бетон, бетон из отходов промышленности.
3.9. Подземное хозяйство главного корпуса
На подземное хозяйство главного корпуса уходит примерно около
50 % всего объема железобетона, приходящегося на главный корпус. В по-
нятие подземное хозяйство входят фундаменты под здание, фундаменты
под турбоагрегаты, фундаменты под котлы, фундаменты под вспомогательное оборудование и обслуживающие площадки, а также конструкции
для прокладки различных коммуникаций,
туннелей или подвалов.
Подземное хозяйство ТЭЦ – это сложное инженерно-техническое
сооружение, предназначенное для расположения различных коммуникаций. До 1952-1955 гг. для оборудования выполнялся самостоятельный
фундамент. Трубопроводы и кабели прокладывались по обособленным
туннелям. Также для обслуживания и установки оборудования дополнительно выполнялись отдельные приямки и колодцы.
В дальнейшем, вследствие
бовали прокладку в разных уровнях, что значительно усложняло конструкцию и обслуживание. Это заставило перейти к конструкции подземного хозяйства с использованием сборного железобетона из универсальных элементов, в которых прокладывают коммуникации. Фундаменты под
площадки выполнялись из сборного железобетона. Большое разнообразие
коммуникаций в приямках, каналах и
трудняло эксплуатацию и строительство такого типа подземного хозяйства.
усложнения коммуникаций, туннели тре-
выполняемые в виде каналов,
туннелях, а также фундаментов за-
45
Следующим шагом является обустройство сплошного подвала. По
всей поверхности подвала выполняют перекрытие, на которое устанавливают фундаменты вспомогательного оборудования, а коммуникации размещают в пределах подвала. На перекрытие опираются фундаменты турбин, питательных насосов, конденсатных насосов, насосов сырой, смывной
и оросительной воды, а также опоры циркуляционных водоводов и элементов
литной железобетонной плиты или сборных плит с выпуском арматуры,
которые впоследствии соединяют и заливают бетоном. Подвал применяют
в подземном хозяйстве для турбинного отделения, как наиболее нагруженного в количестве коммуникаций, и при технологической необходимости в
БО и ДО. Подвал заглубляют на отметку пола
навливается большинство вспомогательного оборудования. На перекрытии
нулевой отметки устанавливают фундаменты подогревателей высокого
давления. При заглублении подвала ниже нулевой линии усиливается массивность днища, оборудуется гидроизоляция подворных стен. При наличии грунтовых вод над перекрытием устраивают пригруз в виде песка или
тощего
денсаторы одной группой насосов можно поднять отметку обслуживания
путем установки отметки пола подвала на нулевую. При этом значительно
упрощается конструкция подвала и уменьшается расход бетона до 15 %.
ном 1 % в сторону
лов верхних уровней должны иметь уклон 0,5 % в сторону устройств для
стока. Все проемы подвала и межэтажных перекрытий ограждают бортиками высотой не менее 0,1 м. Золошлаковые каналы закрываются на
уровне пола перекрытием, предусматривающим возможность осмотра и
очистку каналов.
На
оборудуют температурные осадочные швы.
ные, сборно-монолитные, виброизолированные и стальные. В общем случае
фундамент представляет собой рамную конструкцию из связанных между
собой поперечных рам и продольных балок, опирающихся на нижнюю плиту.
противления грунта и общей компоновки подземного хозяйства сплошными (плиточными), ленточными и в виде отдельных башмаков.
элементов сборных фундаментов в условиях заводов зачастую представляется нецелесообразным. Представляется возможным использовать опалубочные формы для изготовления стандартных элементов различной длины.
зданий. Перекрытие подвала выполняют в виде сплошной моно-
-3,0…-3,6 м.
На отметке «0» выполняется перекрытие, на уровне которого уста-
бетона. На ТЭЦ с градирнями при подаче воды в градирни и кон-
Полы помещений на нулевой отметке и подвалов выполняют с укло-
гидрозолоудаления или дренажных лотков. Участки по-
Газоходы выполняют исключительно наземными или надземными.
грани мест примыкания газоходов к фундаменту трубы и дымососам
Фундаменты турбоагрегатов подразделяются на монолитные, сбор-
Фундаменты котлов выполняются в зависимости
В условиях широкой номенклатуры изготовление фундаментов или
от веса котла, со-
46
3.10. Планировка главных корпусов электростанций
с газотурбинными и парогазовыми установками
Наибольшее влияние на планировку главного корпуса оказывают
устройства по забору воздуха из атмосферы и утилизации отработанного
тепла. Увеличенный коэффициент избытка воздуха ГТУ влечет за собой
возрастающие потери на сопротивление. Поэтому воздухозаборное
устройство с фильтром и глушителем устанавливают как можно ближе к
компрессору ГТУ. ГТУ более компактны, имеют более простую технологическую схему с меньшим количеством вспомогательного оборудования.
При благоприятных климатических условиях и гарантированной
надежной работе по эксплуатации главный корпус проектируют контейнерного типа, где энергоблок ограждается легкими металлическими конструкциями с воздухозабором. Стальной каркас кожуха состоит из ряда
влаго-, звуко- и теплозащитных слоев. Фундамент ГТУ с генератором
представляет собой армированную железобетонную плиту с кабельными
колодцами. Вспомогательное оборудование устанавливается на отдельный
фундамент для предотвращения передачи вибрации от турбоустановки.
Мостовой кран внутри здания отсутствует. Все работы выполняются после
удаления защитного кожуха портальным краном, грузоподъемность которого определяют по максимальной массе детали ГТУ – ротора.
При более сложных условиях эксплуатации главное здание оборудуют мостовым краном. Вокруг ГТУ в здании монтируется теплофикационное оборудование. Вспомогательное оборудование монтируется главным образом со стороны постоянного торца. Электротехнические системы
монтируются в пристройке по всей длине здания.
Утилизационные подогреватели монтируются над ГТУ внутри однопролетного здания или открыто за пределами здания. Труба устанавливается над котлом или через боковую стену и выходит через проем на крыше.
Компоновка главного здания электростанции с ПГУ определяется
технологической и конструктивно-компоновочной схемами, в особенности
количеством генераторов (одно-, двух- или многовальная ПГУ). Одновальная ПГУ устанавливается продольно. Продольная компоновка ПГУ возможна при двух-, трехвальной ПГУ и при полиблочном решении (с размещением нескольких ПГУ).
Рекомендуется в ПГУ применять барабанные газоплотные котлыутилизаторы дополнительного дожигания топлива и регулирования производительности и параметров пара. Работа котла с газовой турбиной согласована, поэтому число котлов и газовых турбин должно быть равным.
Для ГТУ как в составе ПГУ, так и в качестве отдельной установки
используется минеральное
подшипников и электрической части. Маслосистема ГТУ включает бак за-
масло в системе регулирования для охлаждения
47
паса масла, насосы, маслопроводы, фильтры и охладители. Топливо используется в основном газовое и дизельное как резервное, если имеются
соответствующие условия. Система масло- и топливоснабжения аналогична ПГУ.
Техническое водоснабжение используется в основном оборотное с
градирнями. Вода используется в маслоохладителях для газового охлаждения генератора.
3.11. Вспомогательное оборудование главного корпуса
3.11.1. Вспомогательное оборудование турбинного отделения
Состав вспомогательного оборудования определяется по принципиальной тепловой схеме. Количество и характеристики оборудования определяются по следующим рекомендациям:
1. Питательные насосы выбираются с 5%-ным запасом расхода пи-
тательной воды на энергоблок или на суммарную производительность всех
котлов для электростанций с общим
ционные блоки с давлением пара менее 13 МПа устанавливают один насос,
а на энергоблоки с большим давлением – два насоса. При этом один насос
должен находиться на складе в резерве. На энергоблоки с закритическими
параметрами и теплофикационные турбины допускается установка насосов
с турбоприводом. В остальных случаях электроприводы насосов
иметь регулирование напора и производительности.
2. Деаэратор рекомендуется устанавливать один на турбоустановку
блочных энергоустановок. Для неблочных электростанций необходимо
обеспечить возможность ремонта любого деаэратора при работе всех
остальных на максимальных параметрах. Запас воды в баке деаэратора
должен обеспечить работу блочной электростанции в течение 3,5 мин и
неблочной – 7 мин. Бездеаэраторные тепловые схемы могут
на КЭС и ТЭС со сверхкритическими параметрами пара.
3. Конденсатные насосы сетевых подогревателей применяются у
первой ступени один рабочий и один резервный, у второй один рабочий и
при одноступенчатом подогреве два с производительностью каждого около 70 %.
3.11.2. Вспомогательное оборудование котельного отделения
Для угольного топлива на электрической станции требуется органи
зация системы пылеприготовления. Система пылеприготовления бывает
индивидуальной и центральной. При индивидуальной системе пылеприготовление ведется для каждого котла отдельной системой. При центральной
питательным насосом. На конденса-
должны
применяться
-
48
системе угольную пыль получают в отдельном здании – центральном пылезаводе. Система пылеприготовления на электростанциях на твердом
топливе принимается в основном индивидуальная с замкнутой сушкой.
Замкнутая схема предусматривает подачу топлива в топку вместе с сушильным агентом. Состав системы пылеприготовления зависит от типа
мельницы, типа топочного устройства, влажности топлива и др.
мельницы бывают: шаровые барабанные, среднеходные, мельницывентиляторы и молотковые.
Для шаровых барабанных мельниц выбирают систему пылеприготовления с промежуточными бункерами. В этом случае после мельниц
пыль осаждается в циклоне и направляется в пылевой бункер. Производительность мельницы определяется из расчета потребности 110 % расхода
при работе на ухудшенном проектном топливе. При паропроизводительно
сти котла более 400 т/ч устанавливается не менее двух мельниц.
В остальных случаях предусматривают схему с прямым вдуванием.
При этом топливо после мельниц в виде пыли сразу вдувается в котел. Такие системы более просты и компактны, имеют меньший расход электричества на транспортировку и управление. Промежуточные бункера при соответствующем обосновании допускают у молотковых и среднеходных
мельниц. Количество мельниц выбирается в зависимости от паропроизводительности: 400 т/ч – не менее трех; 500…820 т/ч – не менее четырех; боле 1000 т/ч – не менее шести. При этом при отключении одной мельницы
производительность котла должна обеспечивать нагрузку не менее 80 % от
номинальной при работе на
Подача сырого угля к мельницам и пылевидного в промежуточных
бункерах осуществляется с помощью тарельчатых, ленточных или скребковых питателей. Производительность питателей сырого угля выбирается
не менее 1,1 к производительности мельницы. Производительность питателей пыли в промежуточных бункерах должна обеспечиваться с расчетом
снабжения котла работой
Емкость бункеров сырого угля принимается по его теплотворной
способности: для каменных углей и антрацитов – 8-часовой запас;
для бурых углей – 5-часовой запас; для сланцев и торфа – 3-часовой запас.
Емкость промежуточных бункеров должна обеспечить не менее 2…2,5часовой запас потребности котла.
На электростанции устанавливают дымососы и вентиляторы. Характеристики
10%-ным запасом по производительности и 20%-ным запасом по напору.
Для дымососов и вентиляторов рециркуляции воздуха достаточен 5%-ный
запас по производительности и 20%-ный по напору. Для котлов с паропроизводительностью менее 500 т/ч устанавливают зачастую по одному дымососу и дутьевому вентилятору. При установке
основных дымососов и дутьевых вентиляторов выбирают с
трех мельницах и 100 % – на четырех и более.
всех питателей с 75%-ной производительностью.
двух дымососов и венти-
Угольные
-
49
ляторов их производительность делится пополам, а при жидком шлакоуда-
лении каждый дымосос и вентилятор должны обеспечивать нагрузку 70 %.
Регулирование работы выполняют с помощью направляющих аппаратов с поворотными лопатками. Центробежные дымососы и дутьевые вентиляторы подключают к двухскоростным двигателям (в особых случаях применяют регулируемый электропривод), вентиляторы, подающие в мельницы
с
прямым вдуванием, – к односкоростному двигателю, осевые дымососы и
вентиляторы – к односкоростному двигателю (в особых случаях применяют
двухскоростной электропривод). При мощных энергоблоках целесообразно
устанавливать воздуходувки, приводимые в движение от турбоприводов.
При проектировании электростанции с расчетной температурой
наружного воздуха выше -30 °С возможна открытая установка дымососов,
вентиляторов, трубчатых и регенеративных воздухоподогревателей.
3.11.3. Трубопроводы и
арматура
Трубопроводы подразделяются на четыре категории в порядке убывающих параметров. Чем выше категория, тем более высокие требования
предъявляются к трубопроводам. Трубопроводы первых трех категорий изготавливают из высококачественных бесшовных труб по особым условиям.
Трубопроводы характеризуются условным проходным диаметром.
Выбор диаметра – это сложная оптимизационная задача. При увеличении
диаметра сокращается гидравлическое
сопротивление трубопроводов и,
как следствие, уменьшаются потери мощности, совместно с этим увеличивается металлоемкость электростанции. Диаметр определяют по рекомендуемым скоростям движения среды , м/с (табл. 3.1):
DD
где D – расход, кг/с; – плотность среды, кг/м
4,
в
3
.
Скорости движения сред
Среда
Паропроводы перегретого пара, свежий пар от котлов к турбинам:
- докритических параметров
- сверхкритических параметров
Пар промежуточного перегрева:
- горячий (после промежуточного перегрева)
- холодный (до промежуточного перегрева)
- к периодически действующим редакционно-охладительным
установкам
Таблица 3.1
Скорость , м/с
50…70
40…60
40…60
30…50
20…40
50
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]