Полные тепловые схемы электростанций

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Полные тепловые схемы электростанций

1. Состав и назначение полной тепловой схемы

тепловой схема насос турбина

Полной или развернутой тепловой схемой (ПТС) электростанции называют такую схему, на которой показаны все теплосиловое оборудование (основное, вспомогательное и резервное) и все трубопроводы с арматурой и устройствами, обеспечивающими протекание процесса превращения тепловой энергии в электрическую по принятому циклу. Наряду с основными связями в соответствии с технологической последовательностью этого процесса на схеме изображаются все байпасы и вспомогательные продольные связи, вследствие чего ПТС отражает возможные пути движения теплоносителя и рабочей среды, а также все возможности подключения и переключения однородного (основного, вспомогательного и резервного) оборудования. Полная тепловая схема определяет количество основного и вспомогательного оборудования, арматуры, их типоразмеры. По ней составляется спецификация оборудования. При разработке ПТС предусматривается возможность работы электростанции на всех режимах, определенных техническими условиями, а также защита оборудования при отклонении от этих режимов. По ПТС можно судить об объеме операций при пуске, останове, переходе от одного режима к другому. Она включает в себя все оборудование и коммуникации, необходимые для пуска и останова паротурбинных установок, которые объединяются обычно пусковыми схемами.

Основными составляющими ПТС ТЭС являются: паровой котел; паропроводы свежего пара с редукционными и пускосбросными устройствами; турбина с генератором; паропроводы промежуточного перегрева; конденсатор турбины; конденсатные насосы; тракт основного конденсата; деаэратор; питательные насосы с приводными механизмами; тракт питательной воды; вспомогательные устройства и линии, используемые при пуске, останове и изменениях режима паротурбинной установки; трубопроводы пара собственных нужд; трубопроводы и установки, служащие для отпуска теплоты от электростанции прилегающему к ней поселку (на КЭС), а также тепловому потребителю (на ТЭЦ); аппараты и устройства, предназначенные для термической обработки добавочной воды, химической очистки конденсата и питательной воды; баковое хозяйство и др.

2. Полные тепловые схемы ТЭС

Одной из основных задач, которая решается при составлении ПТС, является выбор схемы главных трубопроводов. К главным относят трубопроводы свежего пара, пара промежуточного (вторичного) перегрева и питательные (от деаэратора до парового котла).

В настоящее время применяются в основном блочные и секционные схемы главных трубопроводов. Блочная схема используется на всех крупных конденсационных установках ТЭС с начальным давлением пара 12,7 МПа и более, секционная - на крупных ТЭЦ с давлением пара до 12,7 МПа и на конденсационных установках с начальным давлением пара 8,8 МПа. На теплофикационных паротурбинных установках, работающих с начальным давлением пара 23,5 МПа, применяется блочная схема. На блочных ТЭС каждая турбина получает пар от одного или двух котлов.

Схема главных паропроводов блока КЭС с одним паровым котлом (моноблок) показана на рис. 1.1.

К главным паропроводам блочных установок относятся трубопроводы свежего пара и пара промежуточного перегрева. На схеме свежий пар направляется в турбину по двум линиям (ниткам): по двум паропроводам пар поступает на промежуточный перегрев (холодные нитки промежуточного перегрева), а по четырем паропроводам он возвращается в турбину (горячие нитки промежуточного перегрева). Число линий главных паропроводов стремятся обычно уменьшить, чтобы упростить схему и сократить число используемой арматуры. Однако иногда (на крупных блоках) даже паропроводы свежего пара являются четырехниточными.

Чтобы выровнять давление в паропроводах, линии свежего пара и пара промежуточного перегрева (холодные и горячие нитки) соединены перемычками. На приведенной схеме (рис. 1.1) на каждом идущем от парового котла 1 паропроводе свежего пара перед стопорным клапаном турбины 6 установлена главная паровая задвижка 4 с байпасной линией, на которой имеются регулирующий клапан и запорная задвижка. Байпас используется при пуске блока и для регулирования подачи пара в турбину при небольших расходах.

К паропроводам свежего пара присоединена быстродействующая редукционноохладительная установка 3. При сбросе электрической нагрузки для того, чтобы частота вращения турбогенератора не превысила допустимых значений, стопорный клапан прикрывается и пар перепускается в конденсатор турбины. При этом пар предварительно дросселируется и охлаждается конденсатом, впрыскиваемым в поток. В режимах холостого хода в проточную часть турбины поступает лишь такое количество пара, которое необходимо для выработки электроэнергии, расходуемой на собственные нужды блока. Используется БРОУ также для сброса пара в конденсатор при пуске блока на скользящих параметрах. Прогрев трубопроводов пара вторичного перегрева при пуске блока проводится свежим паром, перепускаемым через редукционно-охладительное устройство 2.

На линиях пара промежуточного перегрева задвижки не устанавливаются. К перемычке холодных ниток промежуточного перегревателя подсоединено РОУ 5 для отвода пара на собственные нужды электростанции, а к горячим ниткам перед ЧСД турбины - пароперепускное устройство 7, с помощью которого при прогреве трубопроводов и сбросе электрической нагрузки пар охлаждается и перепускается в конденсатор турбины. На линиях свежего пара, пара промежуточного перегрева, а также на сбросных линиях после РОУ 2, 5 и БРОУ 3 устанавливаются предохранительные клапаны.

Секционная схема главных паропроводов приведена на рис. 1.2. При такой схеме, когда паровой котел 1 отключен, турбина 7 может оставаться в работе, получая пар из переключательной магистрали 4, к которой присоединены также другие паровые котлы и турбины электростанции. К магистрали может быть подключен также резервный паровой котел. При необходимости паротурбинная установка отключается от переключательной магистрали и эксплуатируется по блочной схеме, однако обычно в нормальных условиях магистраль используется как уравнительная, перепускающая часть пара из одного паропровода, идущего от котла к турбине, в другой. Пар на собственные нужды подается через РОУ 5, которая обычно подключается к магистрали.

На электростанциях низкого давления применяются схемы главных паропроводов, по которым пар от всех паровых котлов (рабочих и резервных) подводится к общей магистрали, а оттуда - к турбинам. Такие схемы называют г^нтрализованными. При централизованной схеме на линиях от котлов до магистрали и от магистрали до турбин устанавливают задвижки, позволяющие отключить любой котел или остановить любую турбину. При относительно невысокой надежности основного оборудования и низких давлениях (когда арматура работает более надежно, а стоимость линий по отношению к стоимости оборудования невелика) применение таких схем оправдано. Однако при повышенных давлениях главные паропроводы, работающие по централизованным схемам, недостаточно надежны, дорогостоящи (из-за возрастания длины паропроводов, стоимость которых сильно увеличивается с ростом давления пара, и большого числа запорной арматуры).

Блочная схема питательных трубопроводов приведена на рис. 1.3. В этой схеме применен турбинный привод главного питательного насоса. Такой привод в нашей стране устанавливают на блоках ТЭС сверхкритических параметров. При наличии одного насоса с турбинным приводом, рассчитанного на номинальный расход питательной воды блока, дополнительно следует устанавливать насос с электроприводом и гидромуфтой, имеющий подачу, равную 30-50% номинальной.

Перед питательным насосом устанавливаются бустерные насосы (два рабочих и один резервный). После него вода поступает в ПВД 7, а затем через главные задвижки питательных трубопроводов по двум линиям 11 - в котел. Непосредственно за питательным насосом устанавливается обратный клапан с присоединенным к нему разгрузочным клапаном. При пуске насоса и небольших расходах разгрузочный клапан бывает открыт и часть питательной воды перепускается в бак - аккумулятор. Бустерные насосы не устанавливаются, когда привод питательных насосов электрический.

Подогреватели высокого давления имеют обводное устройство. При появлении в ПВД неисправностей защитный клапан на входе в первый подогреватель перепускает воду в обводную линию и клапан на выходе из последнего ПВД закрывается. При выводе подогревателей или защитного обводного устройства в ремонт необходимо закрыть также задвижки 5 и 8 и пустить воду в котел по линии 6, которую принято называть линией холодного питания. Линия 10 используется при заполнении и промывке котла.

При наличии двух насосов с турбинными приводами, когда подача каждого составляет 50% номинальной, насос с электроприводом не требуется, однако наряду с подводом пара к приводной турбине питательного насоса от отборов основной турбины или из линий промежуточного перегрева необходимо предусмотреть

Турбина К-800-240 блока работает при начальных параметрах пара, равных 23,5 МПа и 540°С. Прямоточный паровой котел производительностью 2650 т/ч генерирует пар давлением 25 МПа с температурой 545°С. Промежуточный перегрев проводится до той же температуры. Давление пара на выходе из турбины и после промежуточного перегрева (перед ЧСД турбины) составляет соответственно 3,65 и 3,25 МПа. Блок имеет два последовательно включенных по направлению движения воды корпуса конденсатора, в которых давление при расчетном режиме и температуре охлаждающей воды 12°С составляет 0,00345 и 0,0046 МПа.

Подвод пара от котла к турбине осуществляется по двум трубопроводам диаметром 465 мм с толщиной стенки 5_СТ = 75 мм; паропроводов промежуточного перегрева также два. При этом диаметр холодной линии составляет 820 мм, 8_СТ = 22 мм, диаметр горячей линии равен 920 мм, а 8_СТ = 32 мм. К главному паропроводу свежего пара подключены БРОУ 6, пускосбросное устройство 5 и РОУ 4, служащее для подачи пара на обдувку поверхностей регенеративного воздухоподогревателя и пароперегревателя. От холодной линии промежуточного пароперегревателя через редукционное устройство 7 пар отводится на собственные нужды электростанции и блока, к обеим горячим линиям перед стопорными клапанами ЧСД турбин подсоединены перепускные линии с дроссельными и охладительными устройствами, по которым пар может быть сброшен в конденсатор. Вакуум в конденсаторе создается и поддерживается водоструйными эжекторами.

После конденсатора 9 весь поток основного конденсата подается конденсатными насосами первой ступени 11 на очистку от оксидов железа и других взвешенных частиц, а также от катионов и анионов. На новых электростанциях, работающих на бурых углях, предусмотрено проводить очистку воды от продуктов коррозии в электромагнитных фильтрах, устанавливаемых непосредственно после конденсатных насосов первой ступени и после деаэраторов, а обессоливание (как и на других электростанциях) - в фильтрах смешанного действия БОУ 12. Между конденсатными насосами первой 11 и второй 13 ступеней установлены охладитель конденсата контура генератора и подогреватель, к которому подводится пар из уплотнений турбины. После насосов 13 поток конденсата проходит через четыре ПНД и ПУ-2, размещенные после ПНД-1, затем поступает в деаэратор. Дренаж из ПНД-4 переливается в ПНД-3, а из последнего - в ПНД-2, откуда подается дренажными насосами в линию основного конденсата. При пуске блока, а также при неисправности насосов дренаж можно сбрасывать в конденсатор.

К деаэраторам пар подводится от коллектора питания деаэраторов, который в нормальных условиях получает пар от четвертого отбора турбины (по ходу пара). При пуске и низких нагрузках блока пар подводится к коллектору питания деаэраторов от коллектора собственных нужд.

На блоке установлены два деаэратора 20 с колонками производительностью до 1600 т/ч и баками вместимостью по 120 м³. Давление в деаэраторах составляет 0,685 МПа.

Питательные насосы 19 имеют турбинный привод. К приводной турбине, имеющей собственный конденсатор 75, пар подводится от третьего отбора, а при пуске блока - от коллектора собственных нужд электростанции. На линиях питательной воды непосредственно перед питательными насосами установлены бустерные насосы 18. Номинальная подача питательного насоса составляет 1400 м³/ч, однако кратковременно подачу можно поднимать до 1900 м³/ч. Таким образом, при неисправности одного насоса можно обеспечить работу парового котла при нагрузках до 70% номинальной. После первой ступени питательного насоса при давлении около 6,6 МПа вода отбирается на впрыск в промежуточный перегреватель. Расход воды может достигать 100 м³/ч.

Питательный насос развивает давление около 33,5 МПа при частоте вращения 4650 мин^-1. Давление за бустерным насосом составляет 1,85 МПа при частоте вращения 1895 мин^-1. При этом потребляемая мощность питательного насоса равна 14,8, бустерного - 0,908 МВт.

Питательная вода после насосов подогревается в шести ПВД, установленных на двух параллельных линиях (по три ПВД в каждой). Температура питательной воды составляет 271-274°С.

Остальные элементы схемы не требуют дополнительных объяснений. На первых нескольких блоках электростанции устанавливаются обычно сетевые подогревательные установки (СПУ). Пар к основному подогревателю СПУ подводится от седьмого отбора турбины, к пиковому - от пятого. Имеется также возможность подводить пар к обоим подогревателям от общестанционного теплофикационного коллектора. Кроме общестанционных коллекторов собственных нужд и теплофикационного коллектора на электростанции имеются общие коллекторы обессоленной воды, сетевой воды, кислотной промывки паровых котлов, слива из деаэраторов, заполнения и опрессования котлов, а также магистрали, из которых вода поступает на смыв золы и шлака (ка электростанциях, работающих на бурых углях).

На рис. 1.8 приводится полная тепловая схема промышленно-отопительной ТЭЦ с турбинами ИТ-135/165-12,8/1,5; Т-175/210-12,8 и Р-100-12,8/1,5. Параметры пара на входе в турбину составляют 12,75 МПа и 555°С. Расход пара на каждую турбину равен до 211,1 кг/с.

Одинаковые параметры и расходы пара турбин позволили применить один тип парового котла. На ТЭЦ установлено шесть барабанных котлов производительностью 111,11 кг/с (400 т/ч) с параметрами пара за котлом, составляющими 13,7 МПа и 560°С. Котлы работают на газе или мазуте.

Схема главных паропроводов секционная. От турбин типов Р и ПТ пар с давлением 1,47 МПа отводится через общую магистраль промышленным потребителям.

Сетевая вода насосами первой ступени прокачивается через теплофикационный пучок конденсатора, нижний и верхний сетевые подогреватели, после чего (при необходимости) насосами второй ступени прокачивается через пиковый водогрейный котел и направляется к потребителям.

Химически очищенная вода для подпитки теплосети поступает в вакуумный деаэратор, в котором греющим рабочим телом является прямая сетевая вода.

На ТЭЦ имеется БРОУ (13,7/1,47 МПа) для обеспечения отпуска пара промышленным потребителям при вынужденном останове турбин типов ПТ и Р.

Для пуска и останова котлов и турбин в ПТС предусмотрена растопочная РОУ, а также расширители дренажей высокого и низкого давлений, баки запаса конденсата и другое необходимое оборудование.

Размещено на Allbest.ru