Размещено на http://www.allbest.ru/

ЗАО "Энерготех"

Реконструкция отопительной котельной в угольную мини-ТЭЦ

Б.Н. Агафонов, главный инженер

г. Санкт-Петербург

Состояние основного оборудования - действующих дизельных установок и водогрейных котлов, а также высокая стоимость дизельного топлива с учетом транспортировки потребовало от ОАО АК "Якутскэнерго" пересмотра стратегии развития региона особенно в части использования местных видов топлива, в частности, угля. С этой точки зрения было принято решение реконструировать действующую отопительную котельную пос. Депутатский в мини-ТЭЦ.

Замещающее оборудование, наряду с оставшимся в резерве оборудованием станции, предназначается для электро-, и теплоснабжения предприятий и жилищно-коммунальных потребителей поселка Депутатский, республики Саха-Якутия.

Проект реконструкции котельной был разработан:

- по строительной части - ОАО "Сибирский Сантехпроект", г. Новокузнецк,

- по котельной части - ООО "Петрокотёл-ВЦКС", г. Санкт-Петербург,

- по паротурбинной части - ЗАО "Невэнергопром-плюс", г. Санкт-Петербург. Поставку основного оборудования осуществили:

- ЗАО "ЭНЕРГОТЕХ", г. Санкт-Петербург - паротурбинное оборудование,

- ООО "Котлосервис", г. Кемерово - котельное оборудование.

Паровые котлы Е-35-2,4-350 Ф-ВЦКС, разработанные ООО "Петрокотёл-ВЦКС", г. Санкт-Петербург, предназначены для эффективного сжигания местного угля шахты "Джебарики-Хая" в высокотемпературном циркулирующем кипящем слое (ВЦКС).

Котел Е-35-2,4-350 Ф-ВЦКС - двухбарабанный, вертикально-водотрубный с естественной циркуляцией, рассчитан на выработку 35 т/ч перегретого пара с температурой 350 ^ОС при выходном давлении 2,4 МПа.

Принципиальными особенностями котельной установки Е-35-2,4-350 Ф-ВЦКС является применение специального топочного устройства - решетки ВЦКС с одиночным узлом пневмо-гравитационного заброса топлива, организация осадительной камеры перед конвективным пучком, оснащение котла двухступенчатой системой дутьевого воздуха и системой возврата уноса в топку.

Таблица 1. Техническая характеристика котла.

Рис. 1. Принципиальная схема газовоздушного тракта котлоагрегата

КЕ-35-2,4-350 Ф-ВЦКС (мини-ТЭЦ п. Депутатский), обозначения приведены в табл. 2.

Таблица 2. Состав оборудования газовоздушного тракта котла.

Обоснование выбора конструкции

Пароперегреватель

Насыщенный пар поступает по шести трубам (три с каждой стороны) из верхнего барабана в задние отсеки верхних камер пароперегревателя.

Из задних отсеков верхних камер пар поступает по 72 трубам 32 мм (36 с каждой стороны) в нижние камеры, откуда, по 84 трубам 32 мм (42 с каждой стороны) поступает в передние отсеки верхних камер.

При перемещении по трубам 32 мм происходит перегрев.

Из передних отсеков верхних камер перегретый пар поступает по шести трубам (три с каждой стороны) в сборную камеру пароперегревателя.

Рис. 2. Схема устройства пароперегревателя котла КЕ-35-2,4-350 Ф-ВЦКС

Дутьевые системы и рециркуляция дымовых газов

В соответствии со спецификой технологии, сжигание топлива в топке ВЦКС осуществляется в два этапа - непосредственно в кипящем слое, для формирования которого под решетку подается 50-65% дутьевого воздуха и в надслоевое пространство, где в струях вторичного дутья происходит эффективное дожигание пылевидных частиц топлива, уноса и горючих газов.

Двухступенчатое сжигание топлива в ВЦКС с недостатком воздуха в первой ступени (кипящем слое), а также применение рециркуляции дымовых газов, позволяют не только существенно повысить стабильность процесса горения, но и снизить концентрацию оксидов азота на 25-30%, не прибегая к дорогостоящим специальным средствам подавления вредных выбросов.

Дутьевые системы котла Е-35-2,4-350 Ф-ВЦКС включают в себя тракт первичного воздуха и тракт вторичного (острого) дутья, оборудованные для удобства регулирования режимов автономными вентиляторами.

Также предусматривается система рециркуляции дымовых газов предназначена для отбора из газового тракта и транспортировку под решетку 15-30% дымовых газов с целью замещения части первичного воздуха более инертной средой.

Установленная электрическая мощность 7,5 МВт выполняется на основе 2-х паровых конденсационных турбоустановок с теплофикационным отбором пара типа Т-2,5-2,4/0,12 и 1-го противодавленческого турбоагрегата типа Р-2,5-2,4/0,12 производства ЗАО "ЭНЕРГОТЕХ" (С-Петербург).

Пар на выходе из противодавленческой турбины и из отборов теплофикационных турбин направляется в общий коллектор с давлением 0,12 МПа абс. Потребителями пара из коллектора являются: системы отопления, вентиляции поселка расчетной тепловой мощностью 28 Гкал/ч; система ГВС поселка средней тепловой мощностью 4 Гкал/ч; деаэраторы котельной, подогреватели исходной воды перед ХВО, калориферные установки котлов.

Принципиальной особенностью паровых турбоустановок производства ЗАО "ЭНЕРГОТЕХ" г. Санкт-Петербург является способность работы в широком диапазоне режимов работы, а современная электронно-электрическая система автоматического регулирования позволяет обеспечивать существенные колебания нагрузки, что особенно важно при эксплуатации станции на "островную" нагрузку, при этом обеспечивается качество вырабатываемой энергии в соответствии с ГОСТ 13822-82. Например, в случае останова одной из турбин оставшиеся в работе турбоустановки способны подхватить нагрузку без аварийного изменения частоты сети.

Все паротурбинные установки позволяют работать с расходом пара от 8% от номинального без ограничения по времени работы. Отбор пара из теплофикационных турбин осуществляется в диапазоне 0-91% от расхода острого пара.

Работа всех паротурбинных установок в длительной эксплуатации допускается при значительных отклонениях параметров от номинальных: при одновременном изменении начальных параметров свежего пара по давлению в пределах от 2,4 до 2,6 МПа (от 24,4 до 25,5 ата), по температуре в пределах от 320 до 370С.

Малые массогабаритные показатели (см. табл. 3), относительно установок аналогичной мощности, упрощают пусковые операции, связанные с прогревом турбины и, следовательно, необходимым временем для выхода на номинальные обороты. Предпусковой прогрев ротора осуществляется с помощью валоповоротного устройства с электрическим приводом, что особенно важно в условиях эксплуатации при низких температурах.

Таблица 3. Массовые показатели паротурбинных установок.

Теплофикационная турбоустановка производства ЗАО "ЭНЕРГОТЕХ"

Рис. 3. Принципиальная тепловая схема ПТУ Т-2,5-2,4/0,12

Таблица 4. Технические характеристики паротурбинной установки Т-2.5-2.4/0.12.

Фото 1. Сборка в цеховых условиях паровой турбины Т-2,5-2,4/0,12.

Рис. 4. Габаритный чертеж ПТГУ-2500 с паровой турбиной Т-2,5-2,4/0,12.

Противодавленческая турбоустановка производства ЗАО "ЭНЕРГОТЕХ"

Рис. 5. Принципиальная тепловая схема ПТУ Р-2,5-2,4/0,12.

Таблица 5. Технические характеристики паротурбинной установки Р-2,5-2,4/0,12.

Фото 2. Сборка в цеховых условиях паровой турбины Р-2,5-2,4/0,12

Рис. 6. Габаритный чертеж ПТГУ -2500 с паровой турбиной Р-2,5-2,4/0,12.

АСУТП станции

АСУТП станции условно можно разбить на три подсистемы: АСУТП котельного зала, АСУТП машзала и АСУЭ - АСУ энергоснабжением. АСУТП машзала в свою очередь тоже состоит из подсистем АСУТП: АСУТП общемашзального оборудования, которая является верхним уровнем для АСУТП каждой турбоустановки.

Кроме того на станции установлена система видеонаблюдения с системой видеорегистрации интегрированная в общую систему АСУТП.

Все системы имеют шлюз для удаленного наблюдения за работой оборудования через VPN канал.

АСУТП станции реализовано на программно-аппаратной платформе OMRON, а АСУТП турбоустановок реализовано на более быстродействующей специализированной программно-аппаратной платформе.

Каждая подсистема осуществляет обеспечение электроэнергией, защиту, контроль и взаимосвязанное автоматизированное управление агрегатами соответствующего технологического комплекса с соблюдением технологического регламента пуска/останова и аварийных блокировок.

Реализованная система соответствует действующим нормам и правилам эксплуатации систем электроснабжения и автоматизированных систем. Принятые решения соответствуют нормам и правилам техники безопасности.

АСУТП мини-ТЭЦ также обеспечивает световую и звуковую сигнализацию состояния агрегатов, аварийных ситуаций, регистрацию технологических величин на пульте оператора и предпусковую сигнализацию по месту расположения оборудования в соответствии с требованиями, предусмотренными правилами безопасности.

Для контроля и управления технологическим оборудованием организован операторский пункт, включающий в себя: Пульт оператора и АРМ инженера.

Все подсистемы объединены в единую АСУТП станции. Информация по всем системам сведена в АРМ начальника ТЭЦ и АРМ инженера АСУ ТЭЦ.

В машзале ТЭЦ организовано РУ-6 кВ генераторного напряжения (ГРУ-6 кВ). ГРУ_6 кВ состоит из шкафов КРУ, образующих три секции с установкой секционных выключателей между секциями.

Для электроснабжения потребителей собственных нужд машзала имеется распределительное устройство собственных нужд РУСН-0,4 кВ, состоящее из двух рабочих секций (по количеству котлов).

Нагрузка машзала равномерно распределена между секциями. Нагрузка котлоагрегата № 1 подключена к секции 1, нагрузка котлоагрегата №2 - к секции 2.

Шкафы РУСН реализованы с выдвижными автоматическими выключателями, контакторами и вспомогательной аппаратурой на базе фирмы Schneider Electric.

Для питания цепей управления, сигнализации и релейной защиты установлены устройства питания постоянного тока 220 В со встроенной необслуживаемой аккумуляторной батареей и распределительным щитом. Питание УППТ подключено через устройство АВР от двух фидеров разных секций РУСН-0,4 кВ.

Автоматика котла

На котлах установлена система автоматизации, блокировок и оповещения в случае возникновения аварийной ситуации в разработанные в соответствие с требованиями ПБ 10-574-03, СНиП и др., обеспечивающие безопасную эксплуатацию и отключение котла в случае возникновения аварийной ситуации. Приборы устанавливаются на щите КИП в операторской, на щите местных приборов и блоке местных приборов.

По структуре система автоматизации представляет собой двухуровневую систему управления.

На нижнем уровне управления технические средства управления осуществляют:

- сбор и первичную обработку аналоговых и дискретных сигналов;

- формирование и передачу сигналов на верхний уровень;

- дистанционное управление;

- автоматическое логическое управление и автоматические блокировки;

- автоматическое регулирование параметров с целью стабилизации их на заданном уровне;

- технологические защиты и технологические блокировки.

Верхний уровень СА обеспечивает выполнение информационных и управляющих функций, позволяющих оператору-технологу наблюдать ход технологического процесса, принимать решения по его изменению и реализовывать управление с автоматизированного рабочего места оператора-технолога (АРМ-ОТ).

Информационные функции верхнего уровня:

- сбор технологической информации о состоянии параметров, работе оборудования, об отклонениях параметров и аварийных ситуациях;

- отображение информации на дисплее в виде мнемонических кадров, отражающих ситуацию по всему комплексу, а также фрагментами по отдельным участкам технологического процесса в виде текущих значений параметров и сигнализации.

Информация, предназначенная для регистрации, предварительно архивируется с последующим выводом на печатающее устройство.

Предусматривается архивирование информации:

- о событиях (изменения состояния работы оборудования и исполнительных механизмов, действий оператора и т.д.);

- об аварийных ситуациях (процесс возникновения и протекание аварийной ситуации);

- о работе защит;

- об изменении режима работы автоматических устройств с указанием источника команды.

На АРМ-ОТ осуществляется отображение состояния и работы технологического оборудования, текущих значений технологических параметров, сигнализация об отклонениях параметров и аварийных ситуациях, а также органы управления исполнительными механизмами и электродвигателями вспомогательного оборудования и котловых ячеек.

Структура технического обеспечения выполнена как распределенная система, обеспечивающая автономное функционирование отдельных групп оборудования.

Кроме того, в СА реализовано автоматическое включение резерва (АВР) питательных насосов. АВР выполняется по аварийному отключению пускателей насосов и при снижении давления в нагнетательных патрубках работающих насосов.

Система автоматизации каждой котловой ячейкой обеспечивает:

а) автоматический запуск и останов котла;

б) аварийную защиту при возникновении аварийных ситуаций.

СА предусматривает два звуковых оповещателя: в ЦДП и в щитовой КИП пристраиваемого помещения, которые срабатывают при различного рода отклонениях хода технологического процесса. Звуковые сигналы по каждому котлу предусмотрены отдельно, причем примененные оповещатели имеют еще световой сигнал.

ПТУ снабжена электронно-электрической цифровой микропроцессорной системой регулирования. Перестановка регулирующих клапанов впуска свежего пара производится электрическими синхронными сервоприводами. Система защиты ПТУ снабжена электромагнитными муфтами, при обесточивании которых происходит размыкание кинематической связи, под действием пружины закрывается стопорный и регулирующие клапаны турбины.

Функционально система регулирования обеспечивает следующие режимы работы:

- регулирование скорости (как на режимах пуска, так и во всем диапазоне нагрузок);

- регулирование мощности (с поддержанием частоты);

- регулирование давления пара в отборе для Т-2,5-2,4/0,12 (с поддержанием частоты);

- регулирование противодавления для Р-2,5-2,4/0,12 (с поддержанием частоты).

Система контроля, управления и защиты ПТУ обеспечивает:

­ контроль параметров работы;

­ регистрацию всех параметров;

­ технологическую, предупредительную и аварийную сигнализацию;

­ ручное дистанционное и автоматизированное управление, включая блокировки, автоматическое введение резерва, а также автоматическую стабилизацию ряда параметров;

­ автоматическую защиту ПТУ.

По структуре система автоматического регулирования ПТУ представляет собой двухуровневую систему управления.

Нижний уровень представляет собой специализированный промышленный контроллер сбора данных, и автоматического регулирования, установленный в шкафу непосредственно возле ПТУ.

Верхний уровень - автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора-технолога и инженера АСУ - позволяет оператору вести дистанционное управление установкой на всех рабочих режимах пуска, работы под нагрузкой и останова, а также инженеру АСУ осуществлять настройки параметров, формировать графики как текущих, так и ретроспективных данных, выводить на печать суточные ведомости и т.д.

Для защиты от недопустимого превышения частоты вращения после сброса нагрузки, в случае неисправности органов регулирования, ПТУ снабжена независимым электронным автоматом безопасности, которой мгновенно срабатывает при достижении частоты вращения 8% сверх номинальной, что вызывает моментальное закрытие стопорного и регулирующих клапанов турбины.

ПТУ снабжены системой дистанционного мониторинга, позволяющую фирме ЗАО "ЭНЕРГОТЕХ" оказывать заказчику усовершенствованную удаленную поддержку, а некоторых случаях позволяющую удаленное изменение параметров системы регулирования заводом-изготовителем турбины. Информация, приобретенная при помощи этой системы, помогает заказчику добиться максимальной пользы от своего оборудования.

Выводы

котельная газовоздушный котлоагрегат реконструкция

1. Мини-ТЭЦ пос. Депутатский проектировалась как одна из первых современных автоматизированных теплоэлектростанций, работающая на "островную" электрическую сеть и с большой теплофикационной нагрузкой. Схема станции отличалась от классической, было выбрано 2 котла, работающих на общий коллектор, и три паровых турбины: одна противодавленческая и две конденсационных с регулируемым теплофикационным отбором - до 91 % от расхода пара.

2. Проектирование велось различными организациями, предшествующий опыт которых в области проектирования таких станций был различен. Следствием чего, было длительное согласование схем размещения оборудования и его выбор, а также стыковка различных групп оборудования по электрической части и по системам управления этого оборудования.

3. Нечеткость в постановке Заказчиком задания по управлению станцией в целом привело к необходимости введения в проект новых исполнителей. Потребовалось время на разъяснение принятых технических решений по системам управления и защит турбинного и котельного оборудования. В ряде случаев принимаемые новые технические решения не согласовывались с уже существующими решениями по основному оборудованию. Принимались эти решения новым исполнителем в одностороннем порядке, что привело к трудностям при выполнении проекта.

4. Тем не менее, реализация проекта показала, что, несмотря на наличие небольших ошибок в проекте и выявившихся в процессе пуско-наладки нестыковок по системам управления и защит основного и вспомогательного оборудования станции, в целом выбранная концепция мини-ТЭЦ и ее проект соответствуют задаче, поставленной ОАО АК "Якутскэнерго" перед проектантами.

Размещено на Allbest.ru