методичка по ТЭСиАЭС, выбор оборудования

11

проектируемых АЭС, которые будут работать в крупных энергосистемах, целесообразно устанавливать реакторы предельной мощности.

Тепловая схема блока АЭС обусловливается типом выбранного реактора. Так, для реактора типа РБМК применяется только одноконтурная схема, для ВВЭР — двухконтурная, а для реакторов на быстрых нейтронах

— трехконтурная.

1.3. Парогенераторы АЭС

Устанавливаются на двух- и трехконтурных АЭС. Выполняются они в виде трубчатых теплообменников горизонтального или вертикального типа. Выбор конструкционного типа зависит от параметров вырабатываемого пара

итребований к его качеству.

Вгоризонтальных ПГ трубчатая система занимает не более 50 % его объема. Наличие большого парового объема при малой удельной нагрузке зеркала испарения позволяет обеспечить нормы качества пара простейшими сепарационными устройствами. Это особенно важно при низких параметрах пара и большем его объеме. Поэтому на АЭС, работающих на насыщенном паре, применяются чаще всего горизонтальные ПГ, несмотря на то что для их установки требуется большая площадь, чем для вертикальных.

Ввертикальных ПГ трубчатая система занимает более 95 % объема корпуса, благодаря чему единичная производительность их в 1,5÷2 раза больше, чем горизонтальных. Качество пара здесь обеспечивается довольно сложными сепарационными устройствами в виде циклонов жалюзийных решеток и применением паропромывки. В целях увеличения парового объема

иплощади зеркала испарения верхняя часть корпуса ПГ делается большего диаметра, чем нижняя.

Вертикальные ПГ целесообразно применять на АЭС с высокими параметрами пара и большой тепловой мощностью циркуляционных петель, когда наряду с большой производительностью нужно обеспечить высокое качество вырабатываемого пара. В некоторых случаях выбор типа ПГ может быть поставлен в зависимость от располагаемой площади для их установки.

Количество ПГ реакторной установки (блока) соответствует числу циркуляционных петель, а тепловая мощность и производительность по пару

— тепловой мощности петли. Резервные ПГ не устанавливаются.

ПГ серийных АЭС входят в комплект поставки блока, поэтому выбор их при проектировании АЭС не проводится. Для блоков с реакторами ВВЭР основные характеристики реакторов приведены в табл.1.3.

12

Таблица 1.3. Характеристики горизонтальных ПГ для блоков с ВВЭР.

В схемах с реакторами кипящего типа ПГ нет. Парообразующими элементами здесь являются барабаны-сепараторы, которые, так же как и ПГ, входят в комплект поставки реакторной установки.

Для выбора ПГ можно воспользоваться [11] из списка литературы.

1.4. Турбины и генераторы

Номенклатура выпускаемых турбин и генераторов согласована по шкале мощности: для каждой турбины в каталогах на оборудование указывается и тип соответствующего генератора.

На блочных КЭС мощность турбин должна соответствовать выбранной мощности блоков, а их число — заданной мощности электростанции. На современных блоках устанавливаются конденсационные турбины мощностью 150, 200, 300, 500 и 800 МВт с промежуточным перегревом пара. В ближайшие годы получит распространение турбина мощностью 1200 МВт.

На АЭС тип турбины зависит от схемы блока. При одно- и двухконтурных схемах с реакторами РБМК и ВВЭР применяются турбины насыщенного пара мощностью 220 и 500 МВт. Разработаны турбины мощностью 1000 и 1200 МВт.

На ТЭЦ устанавливаются конденсационные турбины с одним и двумя регулируемыми отборами и противодавленческие турбины с регулируемым противодавлением с отбором и без отбора пара. Тип турбины выбирается с

13

учетом значения и соотношения тепловых нагрузок. Так, для промышленноотопительных ТЭЦ применяются конденсационные турбины типа ПТ с двумя регулируемыми отборами пара. Если преобладает отопительная нагрузка, то в дополнение к турбинам ПТ могут быть установлены турбины типа Т с теплофикационными отборами, а при преобладании промышленной нагрузки — турбины типов ПР и Р с промышленным отбором и противодавлением. На первой очереди ТЭЦ устанавливается, как правило, не менее двух турбин.

Для ТЭЦ, включенных в системы, выбираются такие турбины, которые по параметрам и номинальному расходу промышленных отборов соответствовали бы нагрузке потребителей. Выбор будет оптимальным, если теплофикационные отборы турбин будут обеспечивать не менее половины отопительной нагрузки самого холодного месяца года. Другая половина будет обеспечиваться пиковыми водогрейными котлами.

При расширении ТЭЦ в целях увеличения отопительной мощности рассматриваются два варианта: или установка турбины типа Т, или увеличение количества водогрейных котлов. Если в системе ощущается дефицит электрической мощности, то вопрос решается в пользу установки турбин.

Противодавленческие турбины устанавливаются на второй и последующих очередях строительства ТЭЦ, а также при модернизации устаревших ТЭЦ.

Резервные турбины на ТЭЦ не устанавливаются. Резервом промышленной тепловой нагрузки является возможность увеличения отборов сверх номинальных значений за счет снижения электрической мощности в пределах диаграммы режимов турбин. В качестве дополнительного резерва устанавливается редуционно-охладительная установка (РОУ), производительность которой должна быть не менее отбора одной турбины. Резервом отопительной нагрузки являются пиковые водогрейные котлы.

Для изолированных ТЭЦ выбор турбин также определяется тепловыми нагрузками потребителей. Однако количество турбин выбирается таким, чтобы при остановке одной остальные обеспечивали требуемую электрическую нагрузку.

Единичная мощность и тип турбоагрегатов конденсационных блоков на электростанциях, входящих в объединенные или изолированные энергосистемы, выбираются из условия обеспечения мощности данной электростанции по электрической нагрузке Nэ.ст. Это означает, что по

14

заданной электрической нагрузке КЭС (ГРЭС) количество турбоустановок выбирается с учетом вырабатываемой ими максимальной мощности Nэ.туmax.

Единичная мощность и тип теплофикационных агрегатов на ТЭЦ, входящих в энергосистемы, выбираются с учетом характера и перспективной величины тепловых нагрузок района. Турбины с производственным отбором пара выбираются с учетом длительного использования этого отбора в течение года. Турбины с противодавлением выбирается для покрытая базовой части производственной паровой и отопительной нагрузок и не устанавливаются первым агрегатом ТЭЦ.

Для изолированных электростанций выбор агрегатов производится таким образом, чтобы при выходе одного из них оставшиеся обеспечили покрытие электрических нагрузок с учетом допускаемого потребителями регулирования.

При установке турбин с двойным значением номинальной мощности (например, Т-250/300-240), установленная электрическая мощность ТЭЦ определяется по максимальному значению мощности турбин. Рабочая мощность таких агрегатов и выработка ими электроэнергии определяется в проекте ТЭЦ в соответствии с графиком тепловой нагрузки. В зимнем режиме использование максимальной электрической мощности агрегата в проекте не учитывается, так как оно допускается только в аварийных ситуациях.

Для выбора числа теплофикационных турбин устанавливаемых на отопительной ТЭЦ задаются коэффициентом теплофикации αТЭЦ. Который

i

представляет собой отношение тепловой мощности отборов турбин Qтномi к

1

заданной расчетной нагрузке при расчетной наружной температуре воздуха

Qср.в (принимается):

15

где i – число турбин.

На основании проведенных технико-экономических исследований рекомендуется принимать αТЭЦ=0,5÷0,65 (для турбин типа Т-265/305-240-С αТЭЦ=0,3).

Характеристики турбин представлены в следующей литературе [8; 9; 14; 15]

2. ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТАНЦИЙ

2.1. Пиковые водогрейные котлы (ПВК)

На ТЭЦ в качестве резерва устанавливаются водогрейные котлы. Котлы на ТЭС по возможности следует выбирать однотипными. Единичная мощность котлов выбирается таким образом, чтобы их количество было не менее 4 и не более 12. Более подробные сведения о теплофикационных котлах приведены в [7].

Суммарная мощность пиковых водогрейных котлов Qпвк, МВт должна быть равна

установленных на ТЭЦ, МВт; αтэц – коэффициент теплофикации ТЭЦ (см. ниже).

Теплофикационная мощность различных турбин представлена в [1; 2; 10÷13].

2.2. Вентиляторы и насосы

Данное оборудование является основным потребителем электроэнергии собственных нужд. Параметрами, по которым выбираются вентиляторы и насосы, являются подача Q (м3/с или м3/ч) и перепад давлении Р (Па). Для всех выпускаемых промышленностью машин параметры приводятся в справочниках [1; 2; 11]. Для однотипных по

16

конструкции машин в справочниках приводятся графики зависимости подачи от перепада давления (характеристики Q — Р) и графики изменения КПД машины на всем диапазоне изменения параметров. Такие графики упрощают выбор машины.

Выбранная машина будет отвечать современным требованиям экономичности, если КПД ее в расчетном диапазоне нагрузок конкретной установки будет изменяться не более чем на 10%.

Выбор вентиляторов и насосов проводится в следующей последовательности: определяются требуемые значения расхода и напора (расчетом конкретной технологической системы); выбирается конструкционный тип машины, затем ее типоразмер и количество машин в установке; выбирается тип привода, его мощность и способ регулирования.

2.2.1.Вентиляторы

Вкачестве вентиляторов различного назначения и дымососов паровых котлов применяют радиальные машины одно или двустороннего всасывания. На мощных блоках в качестве дымососов широко применяют осевые машины.

Рабочие колеса радиальных машин выполняются с загнутыми вперед и назад лопатками. Первые имеют КПД, равный 60÷70 %, вторые — 85÷90 %. Несмотря на более высокий КПД, машины с загнутыми назад лопатками применяются редко из-за присущих им недостатков: крутой регулировочной характеристики с резким снижением КПД при снижении подачи, образованием отложений пыли на лопатках, необходимости установки электродвигателя со значительным запасом мощности. Перечисленные недостатки менее выражены у машин с загнутыми вперед лопатками.

Осевые машины имеют некоторые преимущества перед радиальными: меньшие габаритные размеры, высокий (до 80÷85%) КПД, отсутствие налипания пыли на лопатках. Недостатками осевых машин являются: высокая частота вращения и довольно крутая регулировочная характеристика. Следует, однако, отметить, что крутизна характеристики может и не сказаться на экономичности машины при работе ее постоянно в номинальном режиме. Именно такой режим характерен для вентиляторов и дымососов мощных блоков, несущих базовую нагрузку.

При выборе вентиляторов и дымососов требуемые значения подачи и напора определяются при тепловом и аэродинамическом расчете парового котла.

17

Производительность тягодутьевых машин (количество газов, подаваемое машиной) определяется объемом топочных газов, отсасываемых из котла, или объемом холодного воздуха, подаваемого в котел (через воздухоподогреватель или непосредственно в топку). Объемы воздуха и газов зависят от рабочих параметров котла, количества и характеристики топлива, сжигаемого в топке, и от их температуры.

Характеристика дымососов и дутьевых вентиляторов выбирается с учетом запасов против расчетных величин: 10 % по производительности и 20 % по напору для дымососов и для вентиляторов по напору 15 %. Указанные запасы включают также необходимые резервы в характеристиках машин для целей регулирования нагрузки котла.

При номинальной нагрузке котла дымососы должны работать при кпд не ниже 90 %, а вентиляторы не ниже 95 % максимального значения.

При установке на котел двух дымососов и двух дутьевых вентиляторов производительность каждого из них выбирается по 50 %. Для котлов на АШ и тощих углях в случае работы одного дымососа или одного дутьевого вентилятора должна быть обеспечена нагрузка котла не менее 70 %.

Для котлов паропроизводительностью 500 т/ч и менее, а также для каждого котла дубль-блока устанавливаются один дымосос и один вентилятор, установка двух дымососов и двух вентиляторов допускается только при соответствующем обосновании.

Для регулирования работы центробежных дымососов и дутьевых вентиляторов у котлов блочных установок применяются направляющие аппараты с поворотными лопатками в сочетании с двух скоростными электродвигателями. Для остальных котлов целесообразность установки двухскоростных двигателей проверяется в каждом конкретном случае.

Для осевых дымососов применяются направляющие аппараты с односкоростными электродвигателями.

Открытая установка дымососов и дутьевых вентиляторов применяется для электростанций, работавших на жидком или газообразном топливе районах с расчетной температурой отопления выше минус 30 °С.

Воздуходувки с турбоприводами устанавливаются в закрытых помещениях.

Открытая установка вынесенных трубчатых и регенеративных воздухоподогревателей применяется в климатических районах с расчетной температурой отопления выше минус 30 °С.

Объемный расход воздуха перед вентилятором определяется из выражения:

18

где αв, αд – избытки воздуха соответственно перед вентилятором и дымососом; V0, V0г – теоретически необходимый для горения объем воздуха и теоретический объем продуктов сгорания, нм3/кг; Тх.в, Тд – температура холодного воздуха и газа перед дымососом, °К; β1 – запас по объему 1,1 для дымососов и 1,15 для дутьевых вентиляторов.

Расчетный напор машины определяется по формуле:

где Hпрасч – расчетный перепад полных давлений газовоздухопровода, кгс/м2

[18]; Кп - β2 – запас по давлению, для дутьевых вентиляторов 1,15 и 1,2 для дымососов.

Выбор тягодутьевых машин производиться по каталогу заводаизготовителя [10÷13] или справочнику [1;2].

2.2.2. Насосы

На ТЭС и АЭС используются насосы более чем 20 наименований. Наиболее ответственными по технологическому назначению являются насосы: питательные, циркуляционные, подпиточные, конденсатные, сетевые, багерные, мазутные. Кроме технологических насосов на электростанциях устанавливаются пожарные и хозяйственные насосы. [1; 2]

Конструкционный тип насосов выбирается по табл.2.1 в зависимости от соотношения подачи и напора, выражаемого коэффициентом быстроходности насоса, определяемым по формуле

19

где n — частота вращения, об/мин; H — напор, м; Q — подача, м3/с.

Таблица 2.1. К выбору конструкционных типов насосов.

Насосы ТЭС и АЭС не указанные ниже имеют обычное исполнение и выбираются по общей методике. Для каждой технологической системы количество насосов в группе принимается в зависимости от конкретных условий. Два насоса и более устанавливаются в системах, к которым предъявляются повышенные требования надежности (системы подпитки, расхолаживания, теплосети и др.), или в тех случаях, когда насосы при работе быстро изнашиваются и требуют частой замены, например в системах гидрозолоудаления.

2.2.3. Питательные насосы (ПН)

Это наиболее мощные агрегаты собственных нужд, оказывающие заметное влияние на экономические показатели всей электростанции. При выборе питательных насосов принимаются во внимание многие факторы, в той или иной степени влияющие на их работу, например условия работы электростанции (изолированно или в системе), параметры пара и питательной воды, особенности тепловой схемы.

При выборе питательной установки большое значение имеет выбор типа привода насосов. На электростанциях применяется или электрический, или турбинный привод.

Количество и производительность питательных насосов должны соответствовать нижеследующим нормам.

Для электростанций с блочными схемами:

- производительность питательных насосов определяется максимальными расходами питательной воды на питание котлов с запасом не менее 5 %

- на блоках с давлением пара 13 МПа (130 кгс/см2) на каждый блок устанавливается, как правило, один питательный насос производительностью

20

100 %, на складе предусматривается один резервный насос для всей электростанции или 2 по 50 % без резерва. Питательные насосы принимаются с электроприводами и гидромуфтами; при соответствующем обосновании допускается применение турбопривода;

-на блоках с закритическим давлением пара устанавливаются питательные насосы с турбоприводами, один производительностью 100 % или два по 50 %; при установке на блок одного турбонасоса производительностью 100 % дополнительно устанавливается насос с электроприводом и гидромуфтой производительностью 30÷50 %. При установке на блок (500, 800 и 1200 МВт) двух турбонасосов производительностью по 50 % насос с электроприводом не устанавливается, к турбонасосам предусматривается резервный подвод пара. На ТЭЦ с турбинами Т-250-240 питательные насосы устанавливают по одному рабочему с приводной турбиной с противодавлением.

Для электростанций с общими питательными трубопроводами:

-на электростанциях, включенных в энергосистемы, суммарная производительность всех питательных насосов должна быть такой, чтобы в случае останова любого из них оставшиеся должны обеспечивать номинальную производительность всех установленных котлов.

Резервный питательный насос на ТЭЦ не устанавливается, а предусматривается на складе, один питательный насос для всей электростанции (на каждый тип насоса).

-на электростанциях, не включенных в энергосистемы, суммарная производительность питательных насосов должна обеспечивать работу всех установленных котлов при номинальной паропроизводительности, кроме того, должно устанавливаться не менее двух резервных питательных насосов с паровым приводом, или электроприводом, имеющим независимое питание;

-допускается применение турбонасосов в качестве основных, постоянно работающих питательных насосов, с установкой по крайней мере одного питательного насоса с электроприводом для пуска электростанции с нуля.

Давление воды на выходе из питательного насоса:

– для турбоустановок с барабанными котлами

– для турбоустановок с прямоточными котлами