75 группа 2 вариант / ГТ и ПГУ / Книги / Общая энергетика. Часть 2

216

II - Выход I - Вход газов из КУ газов из

ГТУ

Рис. 8.14. Конструкция и схема поверхностей нагрева горизонтального трехконтурного котла-утилизатора

216

На рис. 8.15 представлен внешний вид котла-утилизатора П-116, который предназначен для получения перегретого пара высокого и низкого давлений и подогрева конденсата паровой турбины за счет использования тепла горячих выхлопных газов ГТЭ-160. КУ предназначен для работы в составе ПГУ-447.

Рис. 8.15. Внешний вид котла-утилизатора П-116

217

Котел-утилизатор П-116 является барабанным котлом с принудительной циркуляцией в испарительных контурах высокого и низкого давления, однокорпусный, вертикального профиля, подвешивается к собственному каркасу через промежуточные металлоконструкции. Поверхности нагрева КУ выполнены из труб с наружным просечным спирально-ленточным оребрением. Поверхность нагрева пароперегревателя НД выполнена из гладких труб. Расположение труб поверхностей нагрева КУ горизонтальное. По ходу газов последовательно расположены: пароперегреватель, испаритель и водяной экономайзер высокого давления, пароперегреватель и испаритель низкого давления, а также газовый подогреватель конденсата.

Отработавшие в котле-утилизаторе продукты сгорания ГТЭ-160 отводятся в атмосферу через дымовую трубу высотой 120 м (на 2 котла-утилизатора предусмотрена одна общая дымовая труба).

Максимальная температура газов на входе в КУ – 580 °С, паропроизводительность контура высокого давления – 230 т/ч.

Технические характеристики котла-утилизатора П-116 представлены в табл. 8.1.

Таблица 8.1. Технические характеристики котла-утилизатора П-116

	№	Характеристика	Величина
	п/п
	1	Номинальный расход газов на входе КУ, кг/с	509
	2	Температура газов на входе КУ, °С	536
	3	Температура уходящих из КУ газов, °С	104
	4	Контур высокого давления:
	4.1	- паропроизводительность, т/ч	230
	4.2	- давление пара на выходе из котла, МПа	7,73
	4.3	- температура пара на выходе из котла, °С	502,6
	5	Контур низкого давления:
	5.1	- паропроизводительность, т/ч	55,5
	5.2	- давление пара на выходе из котла, МПа	0,54
	5.3	- температура пара на выходе из котла, "С	204,3
	6	Диапазон регулирования нагрузок, %	100...50

218

8.6. Паровые турбины для ПГУ

8.6.1.Особенности паровых турбин для утилизационных ПГУ

Паровые турбины для утилизационных ПГУ обладают рядом особенностей, отличающих их от паровых турбин традиционных паротурбинных блоков.

Вутилизационных ПГУ нет необходимости в системе регенеративного подогрева питательной воды выше 60-65 оС (при работе на природном газе), так как ее повышение приводит к увеличению температуры уходящих газов котла-утилизатора, снижению его КПД и, следовательно, КПД всей ПГУ. Поэтому ПТУ утилизационных ПГУ не имеет системы регенерации, т.е. нерегулируемых отборов пара из турбины. Это, конечно, снижает КПД ПТУ, но выигрыш от использования комбинированного цикла перекрывает это снижение.

Вутилизационных ПГУ котел-утилизатор представляет собой парогенератор, снабжающий паровую турбину несколькими потоками пара разного давления (обычно двумя или тремя). Эти потоки сливаются перед цилиндром низкого давления паровой турбины, и в результате через последние ступени турбины, например, в трехконтурной утилизационной ПГУ проходит пара примерно в 1,5 раза больше, чем поступает в цилиндр высокого давления. Это требует развитой площади выхода пара из турбины.

Наконец, изменение мощности утилизационных ПГУ осуществляется с помощью изменения расхода топлива и воздуха в камеру сгорания ГТУ, вслед за которыми изменяются параметры газов за ГТУ. При этом при полностью открытых регулирующих клапанах паровой турбины перед проточной частью автоматически устанавливаются такие параметры пара (расход, температура и давление), при которых пропускная способность проточной части паровой турбины и парогенерирующая способность котлаутилизатора совпадают.

Иными словами, в нормальных условиях паровая турбина всегда работает в условиях скользящих параметров с полностью открытыми клапанами. Поэтому она не имеет регулирующей ступени, а регулирующие клапаны используются только при пусках, остановках и аварийных режимах.

219

8.6.2. Турбина Т-125/150-7,4 ЛМЗ для ПГУ-450

Паротурбинная установка Т-125/150-7,4 спроектирована специально для работы в составе бинарной парогазовой установки ПГУ-450. Паротурбинная установка (ПТУ) состоит из собственно теплофикационной турбины Т-125/150-7,4 и из двух последовательно соединенных по сетевой воде бойлеров (ПСГ-1 и ПСГ-2).

ПТУ представляет собой одновальный двухцилиндровый агрегат с двумя регулируемыми отборами пара. Цилиндр высокого давления (ЦВД) выполнен двухпоточным двухкорпусным и имеет 20 ступеней давления.

Максимальная тепловая нагрузка теплофикационной установки турбины составляет 308 Гкал/ч.

Электрическая мощность турбины зависит от режима работы: теплофикационный или конденсационный и, кроме того, от температуры наружного воздуха. Технические характеристики паровой турбины Т-125/150-7,4 приведены в табл. 8.2.

Пар контура высокого давления подводится из котловутилизаторов в ЦВД по двум трубопроводам через два блока стопорно-регулирующих клапанов. Внутренний корпус ЦВД левого потока объединяет 10 ступеней давления. Остальные 10 ступеней расположены в трех обоймах правого потока.

Пар контура НД подается из коллектора в проточную часть ЦВД между 16 и 17 ступенями одним трубопроводом. Подвод пара в коллектор осуществляется из котлов-утилизаторов по двум трубопроводам, на каждом из которых расположены стопорный и регулирующий клапаны. В камере между 16 и 17 ступенями пар контура НД смешивается с основным потоком пара и далее проходит через четыре ступени давления ЦВД. За ЦВД предусмотрен верхний отбор пара на теплофикацию.

После ЦВД пар по двум перепускным трубам поступает в двухпоточный ЦНД (по четыре ступени в каждом потоке). За второй ступенью каждого потока осуществляется нижний отбор пара на теплофикацию. Далее пар через выхлопные патрубки направляется в конденсатор.

Турбина имеет два теплофикационных отбора пара, предназначенных для ступенчатого подогрева сетевой воды. Регулирование давления в теплофикационных отборах в пределах от 0,12 до 0,22 МПа осуществляется поворотными диафрагмами. Сетевая вода при работающей турбине пропускается последовательно через ПСГ-1 и ПСГ-2.

Теплофикационная установка состоит из двух последова-

220

тельно включенных горизонтальных паровых подогревателей сетевой воды (ПСГ-1 и ПСГ-2), с подводом к ним пара из регулируемых отборов турбины с номинальным давлением соответственно 0,115 МПа и 0,17 МПа, с охладителем конденсата и конденсатными насосами. Конденсатор турбины включает встроенный пучок для подогрева подпиточной воды теплосети.

На рис. 8.16 показан продольный разрез турбины Т-125/150-7,4 ЛМЗ.

Таблица			8.2.	Основные	технические			характеристики
турбины Т-125/150-7,7
№				Характеристика				Величина
п/п
1	Температура наружного воздуха, °С					-26		-1,8	+15
2	Электрическая мощность турбины, МВт					97,0		125,0	154
									Конденса-
3	Тепловая нагрузка турбины, Гкал/ч					299,2		308,3	ционный
									режим
4	Конструктивная схема турбины						ЦВД + ЦНД
5	Количество ступеней ЦВД/ЦНД							20/4х2
6	Параметры пара контура высокого давле-
	ния:
6.1	-	расход пара, т/ч				448,3		468,0	456,7
6.2	-	давление пара перед турбиной, МПа				7,23		7,56	7,43
6.3	-	температура пара, °С				502,8		506,6	514,0
7	Параметры пара контура низкого давле-
	ния:
7.1	-	расход пара, т/ч				96,3		98,7	91,7
7.2	- давление пара перед турбиной, МПа					0,65		0,66	0,64
7.3	-	температура пара, оС				230,0		230,5	228,5
8	Диапазон регулирования электрической						100...25
	нагрузки, %
9	Длина турбины (без турбогенератора), м						16,70
10	Масса турбины/конденсатора, т						428/205

221

222

Рис. 8.16. Продольный разрез турбины Т-125/150-7,7

222

8.6.3. Турбина SST5-5000 фирмы «Сименс»

На рис. 8.17 показана паровая турбина SSТ5-5000 фирмы «Сименс» для двухконтурного парогазового энергоблока с промежуточным перегревом пара мощностью 450 МВт, включающего в себя две ГТУ V94.3А и одну паровую турбину мощностью 140 МВт. Турбина предназначена для работы в холодном климате, когда в конденсаторе целесообразно поддерживать давление 4,5 кПа.

Турбина состоит из двух цилиндров – цилиндра, совмещающего в себе часть высокого давления ЧВД и часть среднего давления ЧСД (ЦВСД), и цилиндра низкого давления (ЦНД).

ЦВСД имеет двухстенную конструкцию. Внутренний корпус выполнен из единой отливки и состоит из внутренних корпусов ЧВД и ЧСД, разделенных промежуточным уплотнением. Внутри этого корпуса помещается цельнокованый ротор ЦВСД. Внешний корпус ЦВСД охватывает внутренний.

ЦНД – двухпоточный, симметричный, с пятью ступенями в потоке. Ротор ЦНД цельнокованый, выполнен из одной поковки.

Все опоры валопровода выносные. Между ЦВСД и ЦНД установлен только один опорный подшипник. Передний подшипник турбины комбинированный, опорно-упорный.

Пар высокого давления из котла-утилизатора через два сто- порно-регулирующих клапана, присоединенных к нижней половине ЦВСД, поступает в камеру, а из нее – в проточную часть ЧВД. Последняя не имеет регулирующей ступени и выполнена с реактивным облопачиванием. Пар, расширившийся в ЧВД, через один патрубок выводится на смешение с паром, идущим из контура среднего давления котла-утилизатора. Образовавшаяся смесь перегревается в промежуточном пароперегревателе и поступает к двум стопорно-регулирующим клапанам ЧСД, расположенным рядом с аналогичными клапанами ЧВД, и из них – в паровпускную камеру ЧСД.

Пройдя реактивную проточную часть ЧСД, пар направляется в пространство между внутренним и внешним корпусами ЦВСД,

аиз него – в единственную ресиверную трубу.

Вресивере к поступившему пару подмешивается пар из контура низкого давления котла-утилизатора, и эта смесь направляется в ЦНД.

Соседнее расположение паровпускных камер ЧСД и ЧВД неслучайно. Оно позволяет локализовать горячий пар высокого и среднего давления в середине ЦВСД, не допуская высоких тем-

223

пературных градиентов, и иметь низкую температуру пара у концевых уплотнений, соседствующих с корпусами холодных опор.

В перепускной трубе к поступившему из ЦВСД пару подмешивается пар из контура низкого давления котла-утилизатора, и эта смесь направляется в ЦНД. Отработавший в турбине пар из пространства между корпусами поступает в односторонний боковой конденсатор. Конденсатор располагают на нулевой отметке.

Рис. 8.17. Паровая турбина SSТ5-5000: 1 – верхняя половина внешнего корпуса ЦВД; 2 – ротор части высокого давления ЦВСД; 3 – ротор части среднего давления ЦВСД; 4 – перепускная труба между ЦВСД и ЦНД; 5 – ротор ЦНД с рабочими лопатками; 6 – выхлопной патрубок;

7 – подшипники; 8 – паровпускная камера ЧСД; 9 – паровпускная камера ЧВД

224

Контрольные вопросы

1.Что входит в состав основного оборудования ПГУ утилизационного типа и как осуществляется работа ПГУ?

2.Изобразите простейшую схему ПГУ утилизационного типа

иопишите ее работу.

3.Изобразите в T,s - диаграмме термодинамические циклы ГТУ и ПТУ. Как оценить термический КПД ПГУ?

4.Изобразите простейшую схему монарной ПГУ и объясните ее работу.

5.Назовите преимущества и недостатки монарных ПГУ.

6. Какие основные типы ПГУ в настоящее время существуют? 7. Какой тип ПГУ и при каких условиях может обеспечить

наивысшее значение КПД?

8. Изобразите простейшую схему сбросной ПГУ и объясните ее работу.

9. Почему ПГУ с котлом-утилизатором не имеют в паротурбиной части системы регенеративного подогрева воды или он производится только в одном подогревателе до невысокой темпе-

ратуры tп.в?

10. В чем преимущество ПГУ с двухконтурным котломутилизатором в сравнении с одноконтурной ПГУ?

11. Изобразите принципиальную схему ПГУ с двухконтурным котлом-утилизатором и опишите ее работу.

12. Какие типы котлов-утилизаторов вы знаете?

13. Опишите общую конструкцию одноконтурного котлаутилизатора.

14. В чем отличие котла-утилизатора от энергетического котла?

15. Какие основные отличия в тепловой схеме паротурбинных установок для утилизационных ПГУ в сравнении с традиционными ПТУ?

16. Какие основные конструкционные отличия имеют паровые турбины для утилизационных ПГУ в сравнении с паровыми турбинами традиционных ПТУ?

19.Почему экономичность паротурбинной установки ПГУ утилизационного типа меньше, чем экономичность традиционной ПТУ с энергетическим котлом?

20.Объясните механизм возникновения экономии топлива в утилизационной ПГУ.

21.Назовите преимущества и недостатки ПГУ со сбросом выходных газов ГТУ в энергетический котел.

225