Тепловой расчет энергоблока ТЭЦ на базе ПТ-30-90/10 на различных режимах

 

2 Описание тепловой схемы теплоэлектроцентрали на базе турбоустановки ПТ-30-90/10

Энергоблок номинальной электрической мощностью 30 МВт состоит из котла высокого давления Е-220-100 ГМ, турбины ПТ-30-90/10 УТМЗ, электрогенератора и вспомогательного оборудования.

 

Рисунок 2.1 – Принципиальная тепловая схема паротурбинной установки на базе ПТ-30-90/10

Парогенератор Е-220-100ГМ – двухбарабанный котел с естественной циркуляцией номинальной паропроизводительности 220 т/ч, вырабатывает перегретый пар с давлением 100 ата и температурой 510 ^оС.

Свежий пар с давлением  90 ата (8,8 МПа) и температурой 500 ^оС поступает в турбину и, совершив работу, направляется в конденсатор.

Турбина имеет 5 отборов, из которых 2 - регулируемых (производственный и теплофикационный), 3 – нерегулируемых (пар поступает на регенеративный подогрев основного конденсата и питательной воды).

Основной конденсат подогревается  последовательно в охладителях  эжектора (ОЭ) и уплотнений (ОУ), в  трех подогревателях низкого давления (ПНД), в деаэраторе питательной воды 6 ата (ДПВ) и двух подогревателях высокого давления (ПВД). ПВД имеют встроенные охладители дренажа (ОД).

Отпуск пара на эти подогреватели  осуществляется из двух регулируемых и трех нерегулируемых отборов пара турбины. Нумерация подогревателей производится по ходу конденсата, а отборов – по ходу пара в проточной части турбины. Дренаж из подогревателя высокого давления ПВД-5 каскадно сливается в ПВД-4, из ПВД-4 – в деаэратор. Конденсат греющего пара из ПНД-3 сливается в ПНД-2, из ПНД-2 он дренажным насосом перекачивается в смеситель (СМ), расположенным перед ПНД-3, а из ПНД-1 - сливается в конденсатор.

Для восполнения потерь в схеме  станции предусмотрен забор сырой воды. Сырая вода подогревается в охладителе продувки (ОП), затем, пройдя химическую очистку и подогрев в подогревателе химически очищенной воды (ПОВ), поступает в деаэратор обратного конденсата и химочищенной воды 1,2 ата (ДКВ). Для обеспечения подогрева и деаэрации добавочной воды  используется теплота пара из четвертого отбора. Конденсат из ОП сливается в бак дренажа, из ПОВ – в ДКВ, из ДКВ – перекачивается в смеситель.

Пар из второго (регулируемого) отбора с давлением 10 ата поступает на производство и питание ДПВ и  ПВД-4. Обратный конденсат от производственного потребителя с давлением 2 ата и температурой 70 ⁰С подается в ДКВ.

Для подогрева сетевой воды из теплофикационного  отбора с давлением         1,2-2,5 ата поступает греющий пар  в подогреватель сетевой воды вертикального типа (ПСВ). При  температуре наружного воздуха ниже -20°С для покрытия высоких тепловых нагрузок включается пиковый водогрейный котел (ПВК). Конденсат из ПСВ перекачивается в СМ.

Температура регенеративного подогрева питательной воды равна 203⁰С.

Из первого (нерегулируемого) отбора пар поступает в ПВД-5; из второго (регулируемого) - в деаэратор питательной воды ДПВ (с давлением 6ата), ПВД-4 и на производство; из третьего (нерегулируемого) - в ПНД-3; из четвертого (регулируемого) – в ПНД-2, подогреватель сетевой воды, деаэратор обратного конденсата и добавочной воды ДКВ (с давлением 1,2ата) и в подогреватель химочищенной воды; из пятого (нерегулируемого) – в ПНД-1.

Пар из штоков клапанов поступает в ДПВ. Пар из уплотнений направляется в третий и пятый отборы. Выпар деаэратора расходуется на концевые уплотнения и на эжектор отсоса пара из них. Далее эта смесь поступает в охладитель эжекторов (ОЭ) и уплотнений (ОУ).

Продувка котла – одноступенчатая. Пар из расширителя (Р) поступает в деаэратор 6 ата. Продувочная вода с расширителя подогревает сырую воду в ОП.

 

Паровая турбина ПТ-30-90/10

Паровая турбина типа ПТ-30-90/10 (ПТ-25-90/10М  или ВПТ-25-3) производства УТМЗ номинальной мощностью 30000 кВт, при 3000 об/мин с конденсатором, тремя нерегулируемыми отборами и двумя регулируемыми отборами – предназначена для непосредственного привода генератора.

Турбина представляет собой  одноцилиндровый агрегат, имеющий  двухвенечную ступень скорости в  качестве регулирующей ступени (колесо «Кертиса») и 18 ступеней давления.

Ротор турбины соединен с ротором генератора полугибкой муфтой. Ротор турбины вращается по часовой стрелке, если смотреть на турбину со стороны переднего подшипника.

Первые 9 дисков ротора откованы заодно с валом, последние 10 дисков – насадные. Турбина имеет клапанное регулирование. Свежий пар подводится к отдельно стоящей паровой коробке, в которой расположен клапан автоматического затвора турбины, откуда по перепускным трубам пар пропускается к четырем регулирующим клапанам, расположенным в паровых коробках, вваренных в переднюю часть цилиндра турбины.

На выходе из цилиндра турбины отработанный пар попадает в конденсатор поверхностного типа, присоединенный непосредственно к выхлопному патрубку турбины путем приварки при монтаже.

Турбина снабжена паровыми лабиринтовыми уплотнениями, к которым  подводится дросселированный пар, охлажденный в специальном охладителе, или пар из 2-х паропроводов уравнительных по пару деаэраторов 6ата, количество которого регулируется автоматически.

Турбина рассчитана на работу свежим паром при давлении 90ата  и температуре 500⁰С на входе в автоматический стопорный клапан турбины (далее АСК). Расчетная температура охлаждающей воды на входе в конденсатор равна 20⁰С.

Турбина имеет три нерегулируемых отбора пара, предназначенных для подогрева конденсата турбины в подогревателях низкого и высокого давления и два регулируемых отбора, из которых: один – давлением 8-13 ата предназначен для внешнего производственного потребления, а второй – давлением 1,2-2,5 ата предназначается для теплофикационного потребления и на регенеративный подогрев основного конденсата турбины.

Максимальная величина производственного отбора пара (при номинальной мощности турбины и теплофикационном отборе равном нулю) составляет 185 т/ч при давлении в камере отбора 9 кгс/см² и 170 т/ч при давлении 12 кгс/см².

Максимальная величина теплофикационного отбора пара (при номинальной мощности турбины и производственном отборе равном нулю) составляет 100т/ч при давлении в камере отбора 1,5 кгс/см².

Турбина может принимать  нагрузку до 35000 кВт, при этом: максимальный расход пара через часть высокого давления не должен превышать 250т/ч, а максимальное количество пара, проходящего через часть среднего давления 115-120 т/ч, в часть низкого давления – не более 90-100 т/ч при давлении в отборе 8-13ата равном 9 кгс/см².

Минимальный пропуск пара в часть низкого давления за 16-ю ступень составляет около 8 т/ч, если давление в камере регулирующей ступени равно р=0,2кгс/см². Этот минимальный пропуск пара соответственно повышается при увеличении давления в камере отбора.

Регенеративное устройство предназначается для подогрева конденсата турбины паром, отбираемым из промежуточных ступеней турбины, и состоит из трех поверхностных подогревателей: №1, 2 и 3 низкого давления, после которых конденсат турбины направляется в деаэраторы 6ата, и двух поверхностных подогревателей: №4 и 5 высокого давления.

 

 

 

 

 

В таблице 2.1 представлена краткая характеристика турбины ПТ-30-90/10.

Таблица 2.1 – Краткая характеристика турбины

Номинальная мощность турбины	30 МВт
Число оборотов	3000 об/мин
Давление свежего пара перед стопорным клапаном	90 ата
Температура свежего пара перед  стопорным клапаном	500 0С
Максимальный расход пара через  турбину	240 т/час
Максимальное количество пара, выходящего из ЧСД	120 т/час
Максимальный пропуск пара в  конденсатор	90 т/час
Давление пара регулируемого теплофикационного отбора	1,2-2,5 ата
Давление пара регулируемого промышленного  отбора	8-13 ата

Продольный разрез турбины  ПТ-30-90/10 представлен на рисунке 2.2.

Рисунок 2.2 – Продольный разрез турбины  ПТ-30-90/10:

1 – ротор турбины; 2 – корпус турбины; 3 – опорно-упорный подшипник; 4 – опорный подшипник; 5 – регулирующий клапан; 6 – сопловая коробка; 7 – кулачковый вал;

8 – валоповоротное устройство; 9 – насадные диски; 10 – рабочие  лопатки; 11 – диафрагмы; 

12 – обоймы диафрагм; 13 – перепускная труба (от стопорного к регулирующему клапану);

14 – фундаментная плита

 

 

Техническая характеристика и описание энергетического котла Е-220-100ГМ

Парогенератор Е-220-100ГМ – двухбарабанный котел с естественной циркуляцией номинальной паропроизводительности 220 т/ч, вырабатывает перегретый пар с давлением 100 ата и температурой 510 ^оС.

Котел состоит из следующих  основных узлов: каркас, топка, барабаны, испарительная поверхность нагрева, пароперегреватель, водяной экономайзер, воздухоподогреватель, газовоздуховоды и тягодутьевые установки.

Топочная камера. Котел снабжен экранной камерной топкой. Топочная камера представляет собой шахту с наклонным потолком в верхней части и холодной воронкой в нижней части.

Стены топочной камеры защищены водяными экранами, включенными в систему циркуляции воды котла. Обмуровка топочной камеры выполнена облегченного типа. На боковых стенах топки имеются 2 амбразуры для установки 2 газомазутных горелок по одной с каждой стороны на расход 10 т/ч по мазуту.

Барабаны и сепарационные  устройства. Котел снабжен двумя барабанами, вынесенными за пределы обогреваемой зоны. Из этих барабанов, основной нижний барабан (большой) имеет внутренний диаметр 1300, толщину стенки 90 мм, а предвключенный или разделительный барабан (малый) имеет внутренний диаметр 900 мм и толщину стенки 70 мм. Длина барабанов 13300 мм.

Питательная вода из водяного экономайзера подводится к большому барабану, из него же отводится насыщенный пар в пароперегреватель. Котловая вода из большого барабана по водоопускным трубам поступает в нижние коллектора экранов.

Из экранов смесь  пара и воды (пароводяная эмульсия) поступает в малый барабан, где  происходит предварительное (грубое) разделение пара и воды. По пароперепускным  и водоперепускным трубам пар и вода поступают из малого в большой барабан.

Пароперегреватель. Пароперегреватель котла состоит из вертикально-подвешенных змеевиков и выполнен из двух ступеней.

Насыщенный пар из основного барабана котла по 105 трубам диаметром 42/32мм поступает в две камеры пароохладителя диаметром 325х35, которые являются входными коллекторами пароперегревателя 1-й ступени. Из камер пароохладителя пар поступает в змеевики первой ступени пароперегревателя и, пройдя их, попадает в два выходных коллектора 1-й ступени диаметром 273х35.

Из этих коллекторов  по 6 пароперепускным трубам диаметром 108/90мм пар поступает в 2 входных  промежуточных коллектора второй ступени  пароперегревателя.

1-я ступень пароперегревателя  по ходу дымовых газов расположена  за 2-й ступенью. Движение пара по змеевикам 1-й ступени по отношению движения газов - противоточное.

2-я ступень пароперегревателя  расположена в газоходе после  фестонного пучка. Движение пара  по змеевикам 2-й ступени по  отношению и движению газов  прямоточное. 

Регулирование температуры перегретого пара производится пароохладителем поверхностного типа или с помощью вентилятора рециркуляции дымовых газов (ВРГ).

Подвод воды в пароохладитель осуществляется из питательной линии  после регулирующих  вентилей, а  подогретая в пароохладителе вода отводится в питательную линию после запорных задвижек перед водяным экономайзером.

Водяной экономайзер.  Водяной экономайзер кипящего типа, гладкотрубный, змеевиковый выполнен из двух ступеней, состоит из двух половин (правой и левой). Первая ступень (по ходу воды) водяного экономайзера расположена в газоходе котла между первой и второй ступенями воздухоподогревателя. Вторая ступень установлена непосредственно после пароперегревателя.

Каждая половина первой ступени экономайзера состоит из нижнего коллектора, к которому по трем трубам подводится питательная вода из питательных магистралей, верхнего коллектора и 48 шт. змеевиков. Из верхнего коллектора первой ступени водяного экономайзера вода через 8 перепускных труб, подводится к нижним коллекторам 2-й ступени водяного экономайзера. Вторая ступень водяного экономайзера по конструкции одинакова с 1-й ступенью, но состоит из 54 змеевиков.

От верхнего коллектора 2-й ступени экономайзера питательная  вода по 4 отводящим трубам с каждой стороны поступает в большой барабан котла. Змеевики водяного экономайзера соединяются со штуцерами коллекторов при помощи сварки.

Воздухоподогреватель. Воздухоподогреватель трубчатого типа, двухступенчатый 4-х ходовой по воздуху.

Трубные решетки подогревателя  устанавливаются на балках каркаса котла так, чтобы трубы воздухоподогревателя имели возможность удлиняться вверх при температурных расширениях.

Тепловое расширение воздухоподогревателя воспринимается компенсаторами специальной конструкции. Между второй и первой ступенями воздухоподогревателя установлена в рассечку первая ступень водяного экономайзера. В котле применен высокий подогрев воздуха.

В связи с высокой  конечной температурой воздуха часть  воздухоподогревателя, т.е. вторая его  ступень, расположена в зоне высокой температуры газов после второй ступени водяного экономайзера, что дало возможность значительно сократить его поверхность при выбранной конечной температуре горячего воздуха.