Устройство тепловой конденсационной электростанции

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Понятие энергетики в экономике

2. Общее описание ГРЭС

3. Описание НчГРЭС

4. Краткое описание котельного агрегата «Прямоточный котел типа ТПП-210»

5. Технические решения для безопасной эксплуатации объекта

6. Проектные разработки по внедрению новых технологий сжигания твёрдого топлива в топках паровых котлов

Список литературы



1. Понятие энергетики в экономике

электростанция котел технология

Энергетика - сектор экономики, охватывающий сложную совокупность процессов преобразования и передачи энергии от источников природных энергетических ресурсов до приемников энергии включительно и представляет собой сложный развивающийся объект, исследование которого возможно только на основе системного подхода.

Энергетика сегодня занимает в жизни общества такое место, что невозможно оценить отказ от его благ. Основным назначением электрических станций является выработка электрической энергии для снабжения ею промышленного и сельскохозяйственного производства, коммунального хозяйства и транспорта. Часто электростанции обеспечивают также предприятия паром и горячей водой.

Вместе с тем и очень высока цена энергии: ее производство и транспорт. Повышение технического уровня тепловых электростанций на основе применения энергетического оборудования с высокими технико-экономическими показателями, комплексной автоматизации технологических процессов, совершенствования проектных решений, направленных на снижение стоимости сооружения и экологической безопасности, - основная задача повышения эффективности отечественной теплоэнергетики, эта проблема останется актуальной и в перспективе, так как тепловым электростанциям, составляющим в настоящее время основу электроэнергетики России, ещё длительное время будет принадлежать ведущая роль в производстве тепла и электроэнергии.

2. Общее описание ГРЭС

ГРЭС - государственная районная электростанция, тепловая конденсационная, термин «ГРЭС» по существу почти потерял свой первоначальный смысл («районная») и в современном понимании означает конденсационную электростанцию (КЭС) весьма большой мощности (тысячи Мвт), работающую в объединённой энергосистеме наряду с др. крупными электростанциями.

Станция включает: энергоблоки электрической мощностью МВт и тепловой - Гкал/ч. Топливо станции: природный газ, уголь, мазут.

Установленная электрическая мощность станции - 2 400 МВт, тепловая мощность - 145 Гкал/час.

Принцип работы ГРЭС заключается в следующем. В большой котел подводится вода под огромным давлением. Вода подводиться с помощью специального насоса. В этот же котел подается углеводородное топливо (обычно это природный газ или мазут), а также подается чистый воздух. Воздух подается для того, чтобы топливо хорошо горело. В результате в котле начинается процесс горения. В процессе горения энергия углеводородного топлива (природного газа или мазута) превращается в тепловую энергию. Углеводородное топливо (газ и мазут) - сильнейший источник теплоты. Возникающая в результате сгорания топлива теплота передается воде. А вода, в свою очередь, сильно нагревается до кипения. Кипящая вода тут же испаряется и превращается в пар. Пар, получаемый в результате этого процесса, нагревается еще сильнее (до температуры 540 градусов) и под очень высоким давлением (от 13 до 25 МПа) поступает в паровую турбину. Пар поступает в турбину по специальным трубопроводам. Пар, поступивший в паровую турбину, сильно расширяется, давление в нем сильно уменьшается. В результате потенциальная энергия пара, сильно нагретого и сжатого, превращается в энергию вращения (в кинетическую энергию) турбины. А паровая турбина, в свою очередь, приводит в движение электрический генератор, точнее ротор электрогенератора. А кинетическая энергия вращения электрического генератора превращается, в свою очередь, в электрический ток. Сам же электрический генератор состоит из ротора и статора. Ротор - это движущаяся часть электрогенератора, это электромагнит, который вращается вокруг себя. Статор - это часть электрогенератора, где вырабатывается (генерируется) электрическая энергия, электрический ток. Питание электромагнита идет от возбудителя.

Электрическая часть КЭС предназначена для производства электрической энергии и её распределения потребителям. В генераторах КЭС создается трехфазный электрический ток напряжением обычно 6-24 кВ. Так как с повышением напряжения потери энергии в сетях существенно уменьшаются, то сразу после генераторов устанавливаются трансформаторы, повышающие напряжение до 35, 110, 220, 500 и более кВ. Трансформаторы устанавливаются на открытом воздухе. Часть электрической энергии расходуется на собственные нужды электростанции.

Генеральный план электростанции (генплан) представляет собой план размещения на основной производственной площадке электростанции её основных и вспомогательных сооружений. Генплан Ї это важнейшая составная часть ситуационного плана электростанции, включающего кроме производственной площадки источник и систему водоснабжения, жилой посёлок, золошлакоотвалы, примыкающие железнодорожные пути и автодороги, выводы линии электропередачи, электрических кабелей и теплопроводов, топливный склад (если он размещён вне ограды основной производственной площадки), шлакозолопроводы. Генеральный план электростанции включает следующие производственные и подсобные здания, сооружения и устройства: главный корпус с размещаемыми на открытом воздухе золоуловителями, дымососами, дымовыми трубами, повышающими трансформаторами; электрический щит управления, электрические распределительные устройства закрытые и открытые; устройства водоснабжения, топливного хозяйства, и золоудаления; химическую очистку добавочной воды; масляное хозяйство; лаборатории и мастерские; склады оборудования и материалов; служебные помещения и другие.

В генплане электростанции рядом с основной территорией предусматривают место для строительно-монтажного полигона, на котором выполняют сборку железобетонных и стальных конструкций зданий. Целесообразно иметь свободное место для расширения главного корпуса в случае увеличения мощности электростанции сверх проектной ввиду постоянного роста электрической и тепловой нагрузок района электростанции.

Между зданиями, сооружениями и установками в генплане предусматривают необходимые пожарные разрывы и проезды.

Главным корпусом тепловой электростанции называют главное ее здание, внутри которого размещается основное и связанное с ним вспомогательное энергетическое оборудование, осуществляющее главный технологический процесс преобразования теплоты сгорания топлива в электрическую энергию.

В главный корпус подается топливо, подлежащее использованию, вода для охлаждения отработавшего пара турбин и для других целей и т. д. Из главного корпуса отводятся охлаждающая вода после конденсаторов, дымовые газы парогенераторов, шлак и зола при использовании твердых топлив и т. Из главного корпуса выводится конечная продукция электростанции - электрическая энергия.

В соответствии с установкой в главном корпусе основных энергетических агрегатов парогенераторов и турбоагрегатов в состав главного корпуса входят два основных помещения (отделения): парогенераторное и турбинное (машинный зал) и, кроме того, так называемое промежуточное помещение между парогенераторным и турбинным помещениями для различного вспомогательного оборудования турбоагрегатов и парогенераторов. Промежуточное помещение выполняют многоэтажным (в виде «этажерки»); наличие его способствует устойчивости строительных конструкций главного корпуса, включающих, в частности, колонны наружных (фасадных) стен машинного зала и отделения парогенераторов.

В промежуточном помещении находятся деаэраторы с баками, иногда бункеры топлива и оборудование пылеприготовления. Оно выполняется или однопролетным в виде совмещенного бункерно-деаэраторного помещения. Кроме того, в нем размещают РОУ и БРОУ, трубопроводы, электрическое распределительное устройство собственного расхода и тепловые щиты, в том числе блочные щиты управления. Эти щиты размещают на основном уровне обслуживания. Компоновка должна соответствовать наиболее простой технологической схеме производства. Опасное в отношении взрывов и пожаров оборудование не должно располагаться внутри здания электростанции или должно быть выполнено в пожарозащищённой и взрывозащищённой оболочке. Расположение в здании оборудования должно быть таково, чтобы все коммуникации между его элементами (паропроводы, питательные и другие трубопроводы, газоводы и воздуховоды) имели простые и наглядные схемы и конфигурацию и возможно меньшую длину. Как основное, так и вспомогательное оборудование должно быть доступно для удобного и правильного обслуживания как при нормальной работе, так и в аварийных условиях. Расположение оборудования должно давать возможность удобного и быстрого производства ремонтов и ревизий оборудования (например, возможность замены труб парогенераторов, замены электродвигателей и т.д.). Водяные баки не следует без принятия специальных мер предосторожности (например, двойные перекрытия, гидроизоляция) размещать в следующем по высоте этаже над электротехническими сооружениями. Паропроводы и водопроводы не должны располагаться вблизи электротехнических сооружений и электрические кабели вблизи от горячих трубопроводов.

Необходимо обеспечить возможность создания хороших санитарно-гигиенических условий для обслуживающего персонала и выполнения требований техники безопасности. Желательно, чтобы всё оборудование, и особенно рабочие места и площадки, имело хорошее естественное освещение. Полное отсутствие естественного освещения допускается в электрических распределительных устройствах и сооружениях, не имеющих постоянного обслуживания. Должна иметься возможность устройства хорошей вентиляции и аэрации помещений. Устройства топливоподачи, водоснабжения конденсаторов и золоудаления не должны препятствовать расширению станции. Ввод топливоподачи в здание станции должен быть со стороны её постоянного торца, но не со стороны расширения. Расположение оборудования в цехах и взаимное расположение их должны давать возможность увеличения мощности станции без нарушения её эксплуатации в период строительных работ и установки добавочных агрегатов. Распределительное устройство собственных нужд должно быть расположено вблизи центра электрической нагрузки и иметь возможность расширения при увеличении мощности станции.

Перечисленные выше требования, предъявляемые к компоновке электростанции, в известной мере противоречат одно другому. Поэтому очень часто не удаётся удовлетворить всем этим требованиям, взятым вместе, и станцию приходится компоновать, ориентируясь на те из этих условий, которые в данном конкретном случае представляются наиболее важными.

3. Описание НчГРЭС

Технологическая характеристика НчГРЭС

По окончании строительства в 1972 году технологическая характеристика НчГРЭС была следующей:

Тип	Конденсационная блочная
Количество и мощность энергоблоков МВт (проектная)	8х300
Среднегодовая выработка млн. кВт час (проектная)	14400
Число часов использования установленной мощности	6000
Расход эл. энергии на собственные нужды %	5,3
Топливо (основное):
Донецкий уголь марки АШ Q	4900-5300 ккал/кг
Растопочное топливо	мазут, газ
Удельный расход топлива на отп. электроэнергию г/кВт час	366
Стоимость 1 кВт установленной мощности	122 руб.
Себестоимость отпущенной электроэнергии коп/кВт час	0,7

Основные сооружения электростанции

Основными сооружениями ГРЭС является: главный корпус, объединенный вспомогательный корпус (ОВК), объекты технического водоснабжения, топливо-транспортного, масломазутного хозяйства, механизмы золоулавливания и гидрозолоудаления, а также сооружения электрической части станции.

Главный корпус электростанции построен по типовому проекту ГРЭС-2400 в полуоткрытом исполнении, с шагом колонн 12 м из сборных ж/б конструкций. Колоннами ряда Г котельной служат металлические колонны котла с шагом между ними 6 м. Фермы перекрытия котельной, машинного зала, каркас башни узла пересыпки выполнены в металле.

Пролеты: котельной - 34 м, машзала - 45 м, бункерной и деаэраторного помещения - 12 метров.

Вспомогательные сооружения и оборудование ГРЭС

Для каждого энергоблока установлены: турбонасос типа ОСПТ-1150 и электронасос типа ПЭ-600-300. На отметке 0,0 м бункерного отделения установлены шаровые мельницы угля типа ШБМ-50 по 3 шт. на котел и мельничные вентиляторы типа ВМ-100/1200.

В машзале установлены блочные обессоливающие установки на 900 тонн в час и также восемь испарительных установок на 20 тонн в час каждая.

Машзал оборудован тремя мостовыми кранами грузоподъемностью 75/20 тонн. Для подъема генератора имеется козловой кран грузоподъемностью 260 тонн. Над котлами установлены два десятитонных мостовых крана. Для обслуживания регенеративных воздухоподогревателей, дымососов, вентиляторов и электрофильтров установлено два козловых крана грузоподъемностью 30 тонн.

На кровле бункерного помещения для обслуживания циклонов и сепараторов пылесистем расположен передвижной 5 тонный башенный кран. На станции установлены 3 дымовых железобетонных трубы высотой 250 метров и одна - 180 метров.

В одноэтажной части ОВК размещены химводоочистка производительностью 145 т/час химочищенной воды и центральная обессоливающая установка производительностью 100 т/час. Водоподготовка имеет предварительную коагуляцию добавочной воды в осветлителях, очистку в механических фильтрах и последовательное АШ-катионирование и двухступенчатое натрий-катионирование. Обессоливание трехступенчатое. Кроме этого в ОВК размещены центральные ремонтные мастерские, склад запчастей и компрессорная.

Топливное хозяйство состоит из угольного склада на 580 тыс. тонн. Разгрузка топлива ведется боковыми вагоноопрокидывателями №№ 1, 2 производительностью на 1200 тонн/час. Кроме этого имеются роторные вогоноопрокидыватели №№ 3, 4, угольный портальный перегружатель производительностью 700 тонн/час.

Расчетная производительность топливоподачи 1100 тонн/час. ГРЭС связана со ст. Хотунок СКЖД электрифицированной ж/д веткой широкой колеи, протяженностью 14 км.

Техническое водоснабжение - прямоточное. Вода по открытому самотечному каналу из р. Дон подается к двум насосным станциям, в которых установлены 16 циркуляционных насосов производительностью по 18 тыс. куб. м/час каждый. Для более активного направления воды из р. Дон в подводящий канал установлены 2 струенаправляющие дамбы.

Система золоулавливания - на энергоблоках №№ 5, 6, 7 и 8 одноступенчатая с четырехпольными электрофильтрами. На первых четырех энергоблоках комбинированная двухступенчатая: одно поле электрофильтров и мокрое золоулавливание с трубами Вентури.

Система золошлакоудаления - совмещенная, гидравлическая. Шлак и зола подается багерными насосами по трубопроводам на шлаковое поле.

Сооружения электрической части. Распределение и передача мощности осуществляется через открытое распределительное устройство - ОРУ с напряжением 220 и 330 кВ. Выдача мощности ведется через блочные трансформаторы мощностью по 400 тыс. кВА и автотрансформаторы мощностью по 240 тыс. кВА.

Собственные нужды станции питаются через восемь трансформаторов 32 тыс. кВА каждый, включенных отпайкой от генераторных шин 20 кВ. Кроме того, имеются 2 резервных трансформатора собственных нужд 220/6 кВ, мощностью 29 тыс. кВА каждый, подключенные со стороны высокого напряжения к ячейкам ОРУ 220 кВ.

Схема электрических соединений. Открытое распредустройство ОРУ-220 кВ - выполнено с двойной системой сборных шин и одной обходной системой шин, оборудованных воздушными выключателями. Распредустройство 330 кВ выполнено по схеме треугольника.

Управление и автоматика. С блочных щитов управления осуществляется управление и контроль за работой котлоагрегатов, турбин, генераторов, трансформаторов, питательных насосов и другого вспомогательного оборудования.

С центрального щита управления координируется работа энергоблоков, общестанционных устройств, топливоснабжение, водоснабжение, открытое распредустройство и т. д., а также осуществляется связь с «Ростовэнерго», с Ростовским РДУ, с ОДУ Юга.

Структура предприятия

В состав НчГРЭС входят следующие структурные подразделения:

- Управление с бухгалтерией и отделами

- Служба охраны труда и промышленной безопасности

- Служба телекоммуникаций

- Цех топливоподачи

- Котлотурбинный цех.№1

- Котлотурбинный цех.№2

- Электрический цех (ЭЦ)

- Цех тепловой автоматики и измерений (ЦТАИ).

- Химический цех (ХЦ)

- Цех наладки (ЦНИО).

- Цех ремонтного обслуживания

- Ремонтно-строительный цех

- Участок промышленных газоочистных установок (УПГОУ)

- Цех гидротехнических сооружений, тепловых и подземных коммуникаций (ЦГТПК).

- Лаборатория металлов и сварки (ЛМИС)

Основные технико-экономические показатели

Расход топлива на Новочеркасской ГРЭС в среднем за год составил примерно 375-380 г/кВт. ч (условного топлива).

Численность персонала станции около 1500 человек (не считая персонала подрядных организаций).

Сведения о производстве продукции и выполнении работ

Общая установленная проектная мощность НчГРЭС первоначально составляла 2400МВт, а проектная годовая выработка - 14400 млн. КВт.ч.

Проектная выработка электроэнергии достигалась в 1975-1981гг.

В дальнейшем выработка снижалась из-за износа оборудования, неоправданной экономии затрат на ремонт и техперевооружение оборудования, ухудшения качества сжигаемого топлива, а также, начиная с 90-х годов, из-за снижения потребности в электроэнергии.

Решением Минэнерго СССР от 28.11.90г. и приказом РАО ЕЭС России от 23.11.99г. №467 были произведены перемаркировки установленной мощности энергоблоков (соответственно котло и турбоагрегатов в связи с ограничением мощности котлоагрегатов по тяге и износам оборудования) со снижением установленной мощности ГРЭС соответственно:

- с 1.01.1991г. - на 155МВт

- с 1.01.2000г. - на 133МВт.

В настоящее время общая установленная мощность НчГРЭС составляет 2112МВт. среднегодовая рабочая мощность 1322,2 МВт, число часов использования среднегодовой электрической мощности 3555час.

4. Краткое описание котельного агрегата «Прямоточный котел типа ТПП-210»

Краткое описание котельного агрегата Прямоточный котел типа ТПП-210 (п/п 950-235 ГОСТ 3619-59 модель ТКЗ ТПП-210) паропроизводительностью 950 тонн в час на закритические параметры пара спроектирован и изготовлен Таганрогским заводом «Красный котельщик». Котельный агрегат предназначен для работы в блоке с конденсационной турбиной К-300-240 мощностью 300 мВт, изготовленной ХТГЗ. Котел рассчитан на сжигание антрацитового штыба при жидком шлакоудалении и природного газа Шебелинского месторождения. Котельный агрегат выполнен двухкорпусным с П-образной компоновкой каждого корпуса и вынесенными из-под котла регенеративными воздухоподогревателями, размещенными вне здания котельной. Корпусы котла одинаковой конструкции производительностью по 475 т/час пара каждый. Корпуса могут работать независимо друг от друга. Общие данные по котлу: Производительность 475 т/час Температура перегретого пара: первичного 565 °C Вторичного 565 °C Расход вторичного пара 400 т/час Давление первичного пара за котлом 255 кг/смІ Давление вторичного пара на входе в котел 39,5 кг/смІ Давление вторичного пара на выходе из котла 37 кг/смІ Температура вторичного пара на входе 307 °C Температура питательной воды 260 °C Температура горячего воздуха 364 °C Общий вес металла котла 3438 т Ширина котла по осям колонн 12 м Глубина котла по осям колонн 19 м Высота котла 47 м Водяной объем котлоагрегата в холодном состоянии 243 мі Размеры топки в плане (по осям труб): В районе НРЧ 10800х7550 В районе ВРЧ 10725х7592,5 (В соответствии с указаниями эксплуатационного циркуляра №Т-4/71, температура перегретого первичного и вторичного пара на выходе снижена до 545 °C) Котел обслуживается двумя осевыми дымососами, двумя дутьевыми вентиляторами с двухскоростными двигателями и двумя вентиляторами горячего дутья. Схема пылеприготовления с промбункером и транспортировкой пыли к горелкам горячим воздухом. Котел оборудован тремя барабанными шаровыми мельницами ШБМ-50 производительностью по 50 т пыли в час. Поверхности нагрева: Топочные экраны 1317 мІ В том числе: НРЧ 737 мІ ВРЧ 747 мІ Экраны поворотной камеры и потолок 1674 мІ Пароперегреватель СВД: а) ширмы 1 ст 510 мІ б) ширмы 2 ст 594 мІ Конвективный пароперегреватель 1674 мІ Пароперегреватель СВД, в том числе: Паровой теплообменник 800 мІ Промежуточный конвективный пакет 1994 мІ Воздухоподогреватель 78730 мІ Выходной конвективный пакет 1205 мІ Конвективный экономайзер 1994 мІ Схема пароводяного тракта Пароводяной тракт сверхвысокого давления (СВД) котла выполнен двухпоточным с самостоятельным регулированием питания и температуры по каждому потоку.

В каждом корпусе котла расположено два потока (в описании котла и в инструкции поток именуется ниткой). Так как по конструкции корпуса аналогичны, то в дальнейшем будет описываться схема и конструкция одного корпуса. Питательная вода с температурой 260 °C проходит узел питания и поступает во входные камеры водяного экономайзера Ш325*50, которые одновременно являются крайними опорными балками пакета. Пройдя через змеевики водяного экономайзера, вода с температурой 302 °C поступает в выходные камеры Ш235*50, которые являются средними опорными балками этой поверхности. После водяного экономайзера вода перепускными трубами Ш159*16 направляется в средние опорные балки этой поверхности по трубам Ш133*15 направляется в нижнюю часть (НРЧ). Экраны НРЧ состоят из отдельных панелей, причем, подовые поверхности нагрева составляют с фронтовым и задним цельные многоходовые ленты. Подвод воды к панелям осуществляется через нижнюю камеру, а отвод из верхней. Такое расположение входной и выходной камеры улучшает гидравлическую характеристику панели. Схема движения среды по экранам НРЧ следующая: Сначала среда поступает в панели заднего экрана и задние панели бокового экрана, затем перепускными трубами Ш 135*15 направляется во фронтовой экран и передние панели боковых экранов. На перепускных трубах установлены шайбы Ш30 мм для улучшения гидродинамики. После НРЧ среда с температурой 393 °C трубами Ш133*15 направляется в вертикальный коллектор Ш273*45, а оттуда перепускными трубами Ш133*15 поступает в боковой и фронтовые экраны верхней радиационной части (ВРЧ). У панелей ВРЧ взаимное расположение входных и выходных камер аналогично панелям НРЧ. Пройдя многоходовые панели фронтового и бокового экранов ВРЧ, пар перепускными трубами Ш133*15 направляется в вертикальный смесительный коллектор Ш325*45, а оттуда трубами Ш159*16 поступает в N - образные панели заднего экрана ВРЧ.

Пройдя многоходовые панели фронтового и бокового экранов ВРЧ, пар перепускными трубами Ш133*15 направляется в вертикальный смесительный коллектор Ш325*45, а после подогрева до 440 °C в радиационных поверхностях топки пар перепускными трубами Ш149*16 направляется в панели экранирующих боковых и задних стен поворотной камеры. Пройдя экраны поворотной камеры, пар трубками поступает в 1 впрыскивающий пароохладитель Ш279*36. В 1 впрыскивающем пароохладителе осуществляется переброс потоков по ширине газохода. После пароохладителя пар трубами Ш159*16 подводится к потолочному перегревателю. В потолочном перегревателе пар движется от задней стенки газохода к фронту котла и с температурой 463 °C поступает в выходные камеры потолка Ш273*45. На паропроводах Ш273*39, которые являются продолжением выходных камер потолочного перегревателя, установлены встроенные в тракт задвижки (ВЗ) ДУ-225. После потолочного перегревателя производится переброс потоков по ширине газохода, и пар трубами Ш159*18 направляется во входные ширмы первой ступени ширмового перегревателя, расположенные в средней части газохода. Пройдя входные ширмы, пар с температурой 502 °C поступает во второй впрыскивающий пароохладитель Ш325*50, после этого направляется в выходные ширмы первой ступени, расположенные по краям газохода. Пароприемной камерой входных ширм и паропроводом второго пароохладителя осуществляется переброс потоков по ширине газохода. Перед вторым впрыском имеется паропровод Ш194*30 отвода части пара СВД на газопаровой теплообменник, а за впрыском - паропровод возврата этого пара. Во втором впрыскивающем пароохладителе имеется подпорная шайба. За выходными ширмами первой ступени расположены третий впрыскивающий пароохладитель Ш325*50, паропроводом которого осуществляется переброс потоков по ширине газохода. Пар затем направляется в средние части газохода и пройдя их, паропроводом Ш325*60 температурой 514 °C перебрасывается по ширине газохода в выходные ширмы второй ступени, расположенные по краям газохода. После выходных ширм второй ступени пар с температурой 523 °C поступает в четвертый впрыскивающий пароохладитель Ш325*60. Как входные так и выходные ширмы обеих ступеней ширмового перегревателя имеют схему прямотока взаимного движения среды пара и газов. После пароохладителя пар с температурой 537 °C по паропроводу Ш237*50 поступает в конвективный пакет, который выполнен по схеме прямотока, проходит его с температурой 545 °C подается к турбине. Начиная с входных камер водяного экономайзера, все перепускные трубы и камеры тракта СВД выполнены из стали 12Х1МФ. После ЦВД турбины пар с давлением 39,5 атм. Температурой 307 °C двумя потоками направляется в промежуточный перегреватель. К корпусу подходит по одной «холодной» нитке пара низкого давления, перед промперегревателем они раздваиваются. В промперегревателе каждого корпуса имеется два потока пара низкого давления с независимым регулированием температуры по ниткам. Конструкция котла Стены топочной камеры полностью экранированы трубами радиационных поверхностей нагрева. Топочная камера каждого корпуса разделена пережимами, образованными выступами фронтового и заднего экранов на камеру горения (предтопок) и камеры дожигания. Экраны в районе предтопка до отм. 15.00 полностью ошипованы и покрыты хромитовой массой. Утепление камеры горения и пережим в топке уменьшает теплоотдачу излучения от ядра факела, что повышает температурный уровень в предтопке и, следовательно, улучшает условия воспламенения и горения топлива, а также способствует лучшему образованию жидкого шлака. Процесс сжигания АШ происходит в основном в предтопке, однако горение продолжается и в камере дожигания, где механический недожог с 7,5- 10% снижается до 2,5%. Там же температура газов снижается до 1210 °C, что обеспечивает работу поверхностей нагрева, перегревателя СВД без шлакования. Тепловое напряжение всего топочного объема составляет Vт=142*103 ккал м 3 /час, а предтопка Vтп=491*103 ккал мі /час.

Топка каждого из двух корпусов оборудована 12-ю пылегазовыми турбулентными горелками, расположенными в два яруса (по три горелки в каждом ярусе фронтовой и задней стенах предтопка). Подвод газа к горелкам периферийный, производительность горелки на пыли 0,5 т/час. В каждую турбулентную горелку встроена мазутная форсунка механического распыливания с охлаждением и организованным подводом воздуха. Для вывода жидкого шлака в предтопке имеется две охлаждаемые летки, под предтопка выполнен с уклоном 80 к леткам и закрыт шамотным кирпичом. Каждая топка оснащена двумя (по числу леток) установками механизированного шлакоудаления. Жидкий шлак гранулируется в водяных ваннах и удаляется в шлакосмывные каналы. Сброс сушильного агента осуществляется через горелки прямоугольной формы, которые размещены на боковых стенах предтопка в два яруса: в нижнем ярусе 4 горелки, в верхнем 2. Для ремонтных работ в топке имеются лазы. Топка экранирована выполнена в нижней части до отм.23,00 м трубами нижней радиационной части (НРЧ), а в верхней - трубами верхней радиационной части (ВРЧ) с потолка. Трубы заднего и фронтового экранов НРЧ имеют гибы, которые и образуют топочный пережим. Задний экран ВРЧ в верхней части имеет выступ, улучшает аэродинамику газового потока на выходе из топки и частично защищает ширмовые поверхности от прямого излучения из топки. Фронтовой и задний экран НРЧ конструктивно выполнены одинаково, каждый экран состоит из шести одинаковых лент, с параллельно включенными трубами Ш42*6 материал 12Х1МФ. Трубы ленты вначале экранируют под и нижнюю часть предтопка, а затем переходят на вертикальную панель НРЧ, где делают пять подъемно-опускных ходов и выходят в верхнюю камеру. Трубы НРЧ имеют разводку под амбразуры горелок, лазов, гляделок. Боковые экраны НРЧ состоят из четырех панелей, которые выполнены следующим образом.

Выйдя из нижней камеры, лента, состоящая из 17 параллельно включенных змеевиков Ш42*5, материал 12Х1МФ, сначала экранирует нижнюю часть боковой стенки, затем переходят на вертикальную часть, где также делает пять подъемно-опускных ходов, и затем выходят в верхнюю камеру. Фронтовой и задний экраны НРЧ имеют два яруса неподвижных креплений на отметке 22,00 и отметке 14,5 м. Компенсация от температурных расширений происходит за счет гиба труб на пережиме. Боковые экраны подвешены неподвижными креплениями на отметке 21,9 м и могут свободно опускаться вниз. Для предотвращения выхода отдельных труб в топку экраны имеют пять поясов подвижных креплений. Фронтовой и задний экраны ВРЧ также состоят из многоходовых панелей с подъемно-опускными движениями пара. Пар подводится в нижнюю камеру панелей, отводится из верхних. Средние панели фронтового и все панели боковых экранов состоят из восьми, а крайние панели фронтового экрана из девяти параллельно включенных труб, образующих ленту. N - образную панель заднего экрана ВРЧ состоит из двадцати параллельно включенных труб. Все поверхности нагрева ВРЧ выполнены из труб Ш42*5, материал 12Х1МФ. Фронтовой и боковые экраны ВРЧ неподвижными креплениями подвешены на отметке 39,975 м свободно расширяются вниз. Задний экран ВРЧ имеет два неподвижных крепления на отметках 8,2 и 32,6. Компенсация от температурных расширений труб происходит за счет гиба труб в верхней части заднего экрана ВРЧ. Фронтовой и боковые экраны имеют семь рядов подвижных креплений, задний - три. Все экраны НРЧ и ВРЧ имеют шаг между трубами 45 мм. Потолок топки и верх горизонтального газохода экранированы трубами потолочного перегревателя. Всего параллельно включенных труб 304 (154 на нитку) Ш32*4, материал 12Х1МФ. По длине труб потолочного перегревателя имеется 8 рядов креплений, которые тягами крепятся к каркасу.

Ширмовые пароперегреватели на выходе из топки расположен ширмовый перегреватель, который состоит из двух рядов ширм. В ряду по 16 ширм с шагом 630 мм, подвешенных вертикально. По ходу пара ширмы каждой ступени делятся на входные и выходные, которые расположены ближе к боковым стенкам газохода. Конструктивно входные и выходные ширмы первой ступени выполнены одинаково (кроме расположения штуцеров и перепускных труб на камерах). Ширмы первой ступени котла 20 состоит из 42 змеевиков Ш32*6, материал труб в основном 12Х1МФ, но у 11 крайних змеевиков выходной участок выполнен трубами Ш32*6, материал 1Х18Н12Т. На котле 19 ширм первой ступени состоит из 37 змеевиков, материал 1Х18Н12Т. Для придания жесткости конструкции ширма связана 5 своими змеевиками, которые имеют крепежные планки из стали Х20Н14С2. Ширмы второй ступени состоят из 45 змеевиков Ш32*6. Материал входных ширм 12Х1МФ, а остальная часть змеевиков выполнена из стали 1Х18Н12Т. Ширма связана шестью своими змеевиками. Входные и выходные камеры, кроме камер выходных ширм второй ступени, состыкованы в единые коллектора, разделенные перегородкой. Камеры на тягах подвешены к балкам каркасов. Стены поворотной камеры экранированы четырьмя блоками. Блоки выполнены в виде двухпетельных лент. В каждом блоке 38 параллельно включенных змеевиков Ш32*6 материал 12Х1МФ, которые расположены горизонтально. Блоки имеют пояса жесткости. Подвеска блоков осуществляется посредством трех рядов (на блок) креплений. В опускном газоходе расположены следующие поверхности нагрева: конвективный пакет СВД, пароперегреватель НД с газопаровым теплообменником и водяной экономайзер. Для всех конвективных поверхностей принято шахматное расположение змеевиков. Все поверхности выполнены из змеевиков, параллельных фронту котла.

Конвективный пароперегреватель СВД

Пакет конвективного перегревателя СВД каждой нитки состоит из 129 змеевиков Ш32*6, материал 1Х18Н12Т, которые опираются на стойки из материала Х23Н13, а те на опорные балки, охлаждаемые питательной водой. Для выдержки шагов и придания жесткости конструкции имеется три ряда дистанционных полос из стали 1Х18Н12Т, пакет имеет высоту 557 мм. Пароперегреватель низкого давления За конвективным пакетом СВД располагается перегреватель НД. Пакеты каждого потока располагаются в соответствующих половинах спускного газохода, переброска потоков по ширине газохода не осуществляется. Перегреватель НД состоит из выходного пакета, промежуточного пакета и регулирующей ступени. Выходная часть перегревателя НД состоит из 108 подвесных змеевиков Ш42*3,5, материал комбинированной стали: Х2МФСР и 12Х1МФ. Змеевики набраны в пакеты со стойками, материал Х17Н2, которые подвешены к опорным коллекторам пакета высокого давления. Высота пакета 880 мм. Промежуточный пакет также состоит из 108 сдвоенных змеевиков Ш42*3,5 сдвоенных змеевиков Ш42*3,5 материал 12Х1МФ. Высота пакета 1560 мм. Змеевики опираются на стойки, материал Х17Н2, а те на входные камеры промежуточного пакета Ш325*50, материал 12Х1МФ. Таким образом, входные камеры промпакета являются и опорными балками для этой поверхности нагрева. Камеры, кроме изоляции, имеют дополнительное воздушное охлаждение, необходимое при пусковых режимах и при режимах отключенной турбины. За промпакетом по ходу газов на обоих корпусах котлов ТПП-210 вместо ГПП ТО установлена регулирующая ступень, которая является первой по ходу пара ступенью промперегревателя, выполнена из перлитной стали и по условиям надежной работы труб при значительном их обеспаривании размещается в зоне, где температура газов на входе не должна превышать 600°C. Ее работа полностью основана на изменении тепловосприятия вторичного пара за счет изменения его развода через байпасные паропроводы. По расчетам при номинальной нагрузке блока через регулирующую ступень проходит 20% общего расхода пара. При снижении нагрузки блока до 70% расход пара составляет 88% Повышение экономичности энергоблока достигается за счет расширения диапазона нагрузок, при которых обеспечивается расчетная температура вторичного перегрева при оптимальных избытках воздуха. Регулирующая поверхность устанавливается в габаритах демонтированного ГПП ТО, входные коллектора опускаются на 300 мм ниже. Регулирующая поверхность состоит из левой и правой частей с общей поверхностью нагрева 2020 мІ на один корпус. Обе части собираются из пакетов сдвоенных змеевиков и имеют 4 петли по ходу газов при противоточной схеме движения пара. Змеевики изготовлены из труб Ш32*4, сталь 12Х1МФ и располагаются в шахматном порядке с шагами 110 и 30 мм. Змеевики собраны в пакеты с помощью штампованных стоек, изготовленных из стали 12Х13. По длине каждого пакета установлено 5 стоек. Две из них устанавливаются на расположенные в газоходе охлаждаемые водой коллектора, которые во время ремонта опущены на 290 мм ниже. Пар из ЦВД поступает во входные камеры регулирующей поверхности Ш425*20 сталь 20. Пройдя змеевики, пар поступает в выходные камеры диаметром 426*20 сталь 12Х1МФ, где смешивается с паром, поступающим из байпасного паропровода. Старые клапана РКТ вырезаны по ниткам «Б» и «В» из старых РКТ вынуты внутренние части и корпуса РКТ обварены и использованы в качестве тройников. На байпасной линии между входными и выходными коллекторами установлены новые клапана РКТ шиберного типа. При открытии клапана на 100% пар в количестве 80% идет мимо регулирующей поверхности и п/п понижается. При закрытом клапане пар проходит регулирующую поверхность и температура промперегрева возрастает. КДУ и ключи управления новыми РКТ остались прежними. Произведена замена (100%) змеевиков водяного экономайзера на обеих корпусах. На коллекторах второго впрыска демонтированы подпорные шайбы и отглушены отводы на ГПП ТО. Конвективный экономайзер является последней по ходу газов поверхностью нагрева, расположенной в спускном газоходе. Он состоит из труб Ш32*6, материал ст20. Выходные и входные камеры экономайзера одновременно являются и опорными балками - на них через стойки передается вес этой поверхности нагрева. Каркас котла выполнен в виде одинаковых каркасов обоих корпусов, связанных между собой межкорпусными связями и переходными подмостями. Вес поверхности нагрева, обмуровки и изоляции передается с помощью горизонтальных балок и ферм на три ряда вертикальных колонн один ряд по фронту котла, другой - между топкой и спускными газоходами и третий - сзади котла. Для ужесточения каркаса имеется ряд наклонно расположенных балок. Обмуровка топки, газоходов котла выполнена в виде отдельных щитов. Топка и газоходы обшиты листами толщиной 3 мм, что обеспечивает высокую плотность топки и газоходов.

5. Технические решения для безопасной эксплуатации объекта

Котел стационарный установлен в помещении котельного цеха, отвечающем требованиям. Котел с его вспомогательным оборудованием представляет собой огромный комплекс разнообразного оборудования, которое необходимо обслуживать, т.е. к которому необходимо иметь доступ. При этом персоналу необходимо обеспечить наиболее удобный и “полный” доступ к этому оборудованию, подвести лестницы, соорудить площадки. Все проемы в площадках должны быть закрыты либо ограждены и хорошо освещаться, наверху котла (на головке) должны быть также установлены ограждения. Проходы в котельной имеют свободную высоту не меньше 2 м. Для удобства и безопасного обслуживания котла установлены постоянные площадки и лестницы с перилами высотой не менее 0,9 м со сплошной обшивкой по низу не менее 100 мм. Переходные площадки и лестницы имеют перила с обеих сторон. Площадки длиной более 5 м имеют не меньше двух лестниц, расположенных в противоположных концах. 

Для того чтобы эксплуатация объекта выполнялась безопасно необходимо помнить и выполнять указания которые представлены ниже. Растопку котла на газе производить только в исключительных случаях по команде начальника КТЦ, при невозможности произвести растопку на мазуте.

Перед началом растопки НСЦ должен провести инструктаж и проверку знаний персонала, участвующего в растопке с записью в оперативном журнале НСЦ с росписью персонала, у которого проверялись знания. Розжиг первых двух горелок производить под непосредственным наблюдением НСЦ. Перед розжигом котла на газе или мазуте (если на газопроводе устанавливалась глушка) брать анализ на отсутствие метана в конвективной шахте котла, о чем оперативный персонал химцеха делает запись в оперативном журнале КТЦ.

Если на газовом кольце была установлена глушка, снятие ее производится только по наряду, а фланец установки глушки опрессовать сжатым воздухом. Результат опрессовки записывать в оперативный журнал. При неудовлетворительной опрессовке розжиг котла запрещается. Если газовое кольцо находилось в ремонте, то поставку его под давление газа производить только после опрессовки сжатым воздухом на давление меньшее на 0,5 кгс/мІ, чем давление газа в магистральном газопроводе. Результат опрессовки записывать в оперативный журнал. При неудовлетворительной опрессовке розжиг котла запрещается.

Розжиг котла вести только по бланку переключений. Время хранения бланков переключений - 1 месяц. Разряжение вверху топки поддерживать 2-3 кгс/мІ. Установить перепад давления «топка-шатер» 15?20 кгс/мІ. Розжиг горелок с использованием ЗЗУ и общего факела контролируется визуально. Установить минимальное (порядка 30 кгс/мІ) давление воздуха перед горелками. Исключить выбивание или сильное разряжение.

На котле таких размеров приборы и арматуру необходимо выполнить дистанционными. Горячие поверхности котла изолировать от персонала. В течении смены дежурный персонал обязан поддерживать надежный и наиболее экономичный режим работы котла и вспомогательного оборудования в соответствии с инструкциями, режимными картами и оперативными требованиями. Установленное на станции оборудование и трубопроводы выбраны из условий обеспечения прочностных характеристик как при эксплуатационных режимах работы (номинальные параметры) так и при аварийных (отклонение от номинальных параметров).

Для обеспечения безопасной эксплуатации оборудования котельного отделения проектом предусмотрены решения (общие требования регламентируются). В деаэраторном отделении для обслуживания оборудования предусмотрена установка лестниц высотой не более 1,5 м и углом наклона к горизонтали не более 75°.

Каждый КА снабжен 4-мя импульсными предохранительными клапанами на трубопроводах острого пара суммарной пропускной способностью, равной максимальной производительности котла. Выхлоп из клапанов выведен на крышу котельного отделения и места недоступные для персонала. Давление начала открытия клапана Рн.о=1,1Рраб. Для определения давления пара установлен регистрирующий манометр (класс точности 0,1) за пароперегревателем, кроме того показывающие манометры установлены в следующих местах: - на питательной линии перед органом регулирующим питание котла водой; - на всасывающей и напорной линии циркуляционных насосов.

Термопары установлены на каждом паропроводе до ГПЗ, на входной части змеевиков каждой секции пароперегревателя, до и после пароохладителя; каждая термопара подключена к регистрирующему прибору.

На питательном трубопроводе установлена запорная задвижка и обратный клапан, предотвращающий выход воды в питательный трубопровод.

Питательный трубопровод имеет воздушники для выпуска воздуха из верхних точек и дренажи для выпуска воды из нижних точек. Непрерывная продувка котла совершается из выносных циклонов. Периодическая продувка совершается из нижних камер топочных люков через приваренные дренажные линии.

Вся регулирующая и запорная арматура имеет дистанционный привод. Ручная арматура, при открытии которой необходимо прилагать большие усилия, имеет обводные линии или редуктора.

КА оснащен водоуказательными устройствами. Для регулирования давления мазута перед горелками установлен мазутный клапан. Все рабочие и резервные форсунки должны быть протарироваными. Элементы КА, трубопроводов с температурой наружной поверхности стенки выше 15°С, в местах доступных для персонала, покрыты теплоизоляцией. В конструкции КА предусмотрена возможность термического расширения его элементов - экранных труб, пароперегревателей и т.п., за счет крепления их к потолку и к стенкам котла с помощью пружинных крепежных деталей, а также роликовых опор для перемещения в горизонтальной плоскости.

КА снабжен автоматическими регуляторами. КА также снабжен взрывными клапанами расположенными в его хвостовой части. Конструкцией КА предусмотрена автоматическая система защит и блокировок срабатывающих на останов КА. Предусмотрена установка автоматической звуковой сигнализации.

Для очистки поверхностей нагрева от отложений предусмотрена дробеструйная чистка пароперегревателя и воздухоподогревателя и паровая обдувка водяного экономайзера. Эксплуатация КА ведется по режимным картам, которые составляются специализированными организациями. Для механизации ремонтных работ предусмотрены грузоподъемные механизмы и напольный транспорт; для обслуживания оборудования расположенного вне зоны действия мостовых кранов используются механические и ручные механизмы.

Для транспортировки оборудования, грузов, обслуживающего персонала к зонам производства работ, расположенных на различных отметках котельного отделения, предусмотрена установка лифтов (пассажирских и грузопассажирских) и подъемников, при этом обеспечивается возможность подъезда напольного транспорта с грузом к входам в лифты, а также въезд в кабины лифтов ручных тележек и электрокар.

Все сосуды, работающие под давлением, имеют предохранительные клапана, срабатывающие при повышении давления в корпусе сосуда, их выхлоп выведен на крышу.

Ряд ответственных сосудов работающих под давлением имеют также защитные линии по воде - слив избытка конденсата в безнапорный циркуляционный водовод.

Электробезопасность

Проектирование электроустановок выполнено в соответствии с, строительство и монтаж с соблюдением требований, эксплуатация согласно. Выдача электрической мощности в энергосистему осуществляется по линиям 110 и 330 кВ с открытого распределительного устройства. Блочные трансформаторы и трансформаторы собственных нужд расположены вдоль фасадной стены машинного зала. В пусковой котельной размещено такое оборудование:

- электропотребители на напряжение 380х220В питающиеся от сети с глухозаземленной нейтралью (двигатели задвижек и т.д.);

- электродвигатели на напряжение 6,ЗкВ с изолированной нейтралью (сетевой электронасос).

По опасности электротравматизма котельное отделение относится к 3ей категории помещений («особо опасные»), т.к. присутствуют два фактора опасности; токопроводящий пол и возможность одновременного прикосновения к корпусу электропотребителей и металлоконструкции имеющей контакт с землей.

Принятое в проекте электротехническое оборудование, аппаратура, кабели и провода, распределительные устройства всех видов и напряжений по своим номинальным параметрам удовлетворяют условиям работы как при нормальных режимах, так и при коротких замыканиях, перенапряжениях, перегрузках.

Технические решения по предотвращению электротравм от контакта с нормально токоведущими элементами электроустановок:

- изоляция нормально токоведущих элементов в соответствии с, сопротивление изоляции не меньше 1кОм на 1В напряжения;

- обеспечение недоступности неизолированных токоведущих элементов (размещены в недоступных местах в металлических шкафах, ограждение - металлическая сетка);

- использование обозначений в электрооборудовании во избежание ошибочных действий при обслуживании и эксплуатации электрооборудования (надписи, таблички, педупредительные знаки, сигнализация);

- использование пониженного напряжения (12В в стационарной сети розеток для переносного электроосвещения в котельных и 42В в системе местного осветления и ручного электроинструмента в соответствии;

- подвод кабеля к потребителям в трубах, в закрытых конструкциях пола, разводка электросети в помещении в каналах стен, пола, потолка;

- электродвигатели технологических механизмов управляются дистанционно с БЩУ;

- применены блокировки безопасности (не позволяют открыть коммутационную аппаратуру без отключения источника питания - реле);

- источники освещения расположены на высоте 2,5м. над рабочим местом;

- пусковая аппаратура электродвигателей установлена вне помещения котельной;

- напряжение осветительной сети в котельной принято 220В.

Технические решения по предотвращения электротравматизма при переходе напряжения на нормально нетоковедущие элементы электрооборудования.

Для устранения опасности при замыкании на корпус, путем снижения до безопасных значений тока, проходящего через человека, применено защитное заземление. Заземлены электроустановки напряжением 6,3 кВ. В котельном отделении для заземления использован искусственный контур заземления. В качестве заземляющих устройств применены металлические колонны, фундаменты и фундаментные балки.

Применено зануление в трехфазных четырехпроводных сетях, электропотребители на напряжение 380х220В питающиеся от сети с глухо-заземленной нейтралью. Зануление превращает пробой на корпус в короткое замыкание фазы, в результате чего срабатывает защита и установка отключается от сети. В качестве зануляющих проводников использованы нулевые рабочие проводники, металлические трубы электропроводки, металлические конструкции для прокладки кабеля.

Предусмотрена защита всех зданий и сооружений с помощью молниеприемных сеток, уложенных на покрытии зданий, сетки надежно присоединены не менее, чем двумя спусками к наружному контуру заземления.

6. Проектные разработки по внедрению новых технологий сжигания твёрдого топлива в топках паровых котлов

В последние десятилетия отечественная энергетика была ориентирована в значительной степени на газомазутное топливо. При наличии в стране огромных месторождений твердого топлива такое состояние дел вряд ли может быть оправданным на длительный период.

В этой связи следует признать закономерным, что «газовая пауза» заканчивается и наметилась переориентация на решительное расширение масштабов использования каменных, бурых углей и торфа.

Этому способствует ряд факторов, в том числе:

* социально оправданная перспектива оживления угледобывающей отрасли;

* снижение темпов разработки газовых месторождений и объемов добычи природного газа;

* рост его экспортных потребностей.

Комплекс финансовых и транспортных проблем на внутреннем и внешнем рынках энергетического сырья усложняет принятие долговременной и устойчивой стратегии по топливной политике.

В этих условиях ОАО ТКЗ все годы не ослаблял внимания к твердотопливной тематике, продолжал заниматься модернизацией своих пылеугольных котлов, привлекая к этому наиболее авторитетные силы науки (НПО ЦКТИ, ВТИ, ОРГРЭС и др.).

Разработками были охвачены все типы котлов, выпущенные заводом за последние 20-30 лет. Основной целью таких разработок по модернизации является повышение эколого-экономических показателей котельных установок с максимальным их приближением к мировому уровню. Это позволило иметь достаточный объем подготовленных к внедрению технических разработок.

В этих работах можно выделить следующие основные направления, охватывающие широкий спектр технологий переработки и сжигания топлива:

1. Различные модификации ступенчатого сжигания твердого топлива;

2. Создание высокоэкономичных и экологически «чистых» установок.

В указанных направлениях охвачено все многообразие топлива России: каменные и бурые угли Кузнецкого, Канско-Ачинского и Дальневосточного бассейнов, антрацит и его отходы, торф, водоугольное топливо.

Ступенчатое сжигание твердых топлив

В настоящее время вредные выбросы в дымовых газах электростанций регламентируются двумя государственными стандартами ГОСТ 28269-89 - за котлами и ГОСТ 50831-95 - за котельными установками.

Самые жесткие требования предъявляются к выбросам за котельными установками, сжигающими пылеугольное топливо. Для удовлетворения этих норм при сжигании кузнецких углей с твердым шлакоудалением требуется или установка очистки газов или реализация всех известных средств подавления NОX.

...