1. Общие сведения об оборудованииВТГРЭС.
Верхнетагильскаягосударственная районная электростанция (ГРЭС) пущена в эксплуатацию в 1956году в составе районного энергетического управления (РЭУ) Свердовэнерго.Мощность первого агрегата составляла 100 МВт. В дальнейшем, в связи с ростомпотребления электроэнергии мощность станции быстро увеличивалась. С пускомновых агрегатов и в 1963 году станция достигла проектной мощности, котораясоставляет 1521 МВт.
В 1992 году РЭУ Свердловэнергопреобразовано в АО открытого типа Свердловэнерго, в составе которого ГРЭСработала до 2005 года, 01 апреля 2005 г станция передана в ТерриториальноГенерирующую Компанию №9 (ТГК-9).
Электростанция предназначена дляснабжения электроэнергией промышленности и других потребителей Свердовскойобласти, кроме этого электростанция снабжает тепловой энергией производствоВерхнетагильского комбината строительных конструкций, а также снабжает тепломжилье и учреждения города Верхнего Тагила и промплощадку ГРЭС.
Первоначально на I-III и IV очередиГРЭС в качестве топлива использовался челябинский и богословский уголь, в 1971году, в связи с изменением топливного баланса, I-III и IV очереди переведены насжигание экибастузского угля с соответствующей реконструкцией оборудования — котлоагрегатов, их пылесистем, золоуловителей, транспортеров топливоподачи,систем аспирации и др.
В 1967 году смонтировано газовоеоборудование на котлах IV очереди, а в 1986 году — на котлах I-III очереди,произведены работы по реконструкции, что позволило наряду со сжиганиемэкибастузского угля использовать природный газ.
V очередь в качестве основноготоплива использует природный газ, в качестве резервного топлива — мазут.
Выработкаэлектроэнергии и тепла на электростанции осуществляется с использованиемследующего основного оборудования.
I-III очереди:
— 5 котловПК-14 и 8 котлов ПК-14Р производительностью каждый 230 тонн в час, параметрыпара 100 ата, 510 С работают на 4 турбоагрегата К-100-90 и 3-2 турбоагрегатаТ-88/100-90/2.5 общей мощностью 576 МВт, выработанная электроэнергия по линиям110 Кв. отпускается в объединенную энергосистему, выработанное теплоотпускается в виде пара давлением 6 г/кв.см и в виде горячей воды. В качестветоплива используется экибастузский каменный уголь (основное топливо) илиприродный газ (при наличии лимита).
IV очередь:
— 2 котлаПК-33-83 СП производительностью каждый 495 тонн в час, параметры пара 130 ата,545 С работают каждый в блоке с турбо агрегатом К-165-130 общей мощностью 330МВт, выработанная электроэнергия по линиям 220 Кв отпускается в энергосистему,выработанное тепло отпускается в виде горячей воды. В качестве топлива такжеиспользуется экибастузский каменный уголь (основное топливо) и природный газ(при наличии лимита).
V очередь:
— 3двухкорпусных котла ПК-47 производительностью 640 тонн в час, параметры пара130 ата, 545 С работают каждый в блоке с турбоагрегатом К-205-130 общеймощностью 615 МВт, очередь вырабатывает только электроэнергию, отпускаемую полиниям 220 кВ. В качестве топлива используется природный газ и как резервноетопливо — топочный мазут.
2. Составоборудования бл.200МВт с котлом ПК-47 и турбиной К-200-130-1
КОТЛОАГРЕГАТ ПК – 47
Прямоточный котёл типа ПК – 47 Подольского машиностроительного заводаим. Орджоникидзе имеет следующие основные расчетные характеристики:
1.
2.
3. 0С……...…...…....545
4.
5.
6. 0С………………………………………………138
7. 0С………………220
8. 0С ……………………………………………240
9. 0С…………...………………300
10. 0С ………….......…………………..355
11. 0С ………………...…………………360
12. I, 0С……………………………………………….....430
13. II, 0С…………………………………………………480
14. I, 0С……………………………………………….....500
15. I, 0С……………………………………………...….550
16. 0С ………...…………………………460
17. II, 0С…………………………………………...……530
18. II, 0С…………………...…………………………...545
19.
20. 0С …………...………………………468
21. 0С …..………….……545
Котлоагрегат ПК – 47 состоит из двух самостоятельных корпусов,объединённых в тепловой схеме блока одном потребителем. Каждый корпус имеетобычную П – образную компоновку в виде двух вертикальных шахт, объединённыхвверху горизонтальной перемычкой.
Пароводяная схема котла состоит из двух самостоятельных контуров,объединённых перемычками 200мм после ГПЗ и ø200ммпосле стопорных клапанов турбины.
В соответствии с тепловой схемой питательная вода после ПВД поступает вобщую перемычку, от которой распределяется по самостоятельным контурам обоихкорпусов котла.
На каждом корпусе вода направляется к водяному экономайзеру и послеподогрева в нём, через тройник с двумя отводами поступает к внутренним торцамфронтовой и задней входных камер НРЧ.
В НРЧ на экономайзерном участке происходит подогрев воды до кипения иначинается парообразование.
После НРЧ пароводяная смесь поступает в две выходные камеры (с фронта исзади топки). От внутренних торцов этих камер отходят трубопроводы,соединяющиеся в тройник, от которого пар поступает в вертикальный раздатчикпереходной зоны (ПЗ). Раздатчик ПЗ соединён 10-ю трубами с двумя входнымикамерами ПЗ.
В ПЗ происходит полное испарение оставшейся влаги и небольшой перегревпара. При этом часть труднорастворимых солей выпадает на внутренней поверхностинагрева ПЗ. Это явление наиболее интенсивно происходит в момент наибольшейконцентрации их в воде, т.е. перед превращением последних 5-10% воды в пар.
Размещение переходной зоны отдельным “вынесенным” пакетом в областьотносительно низких температур, т.е. в конвективную шахту, имеет цель облегчитьусловия работы труб при осаждении на внутренней их поверхности солей в виденакипи.
Освобождённый от солей и осушенный пар направляется к наружным торцамвходных камер СРЧ-I,расположенных с фронта и сзади топки.
Пройдя СРЧ-I,пар поступает в СРЧ‑II,после в СРЧ-II, отзадних торцов выходных камер, пар двумя трубопроводами подводится к торцамвыходной камеры ВРЧ-I,расположенный с фронта корпуса. Здесь пар распределяется по трубам верхнейрадиационной части, экранирующей полностью по всей ширине корпуса фронтовуюстену топки и переднюю часть потолка горизонтального газохода и выходит черезобмуровку потолка в выходную камеру ВРЧ-I, расположенную поперёк потолочного перекрытия.
От внутреннего торца выходной камеры ВРЧ-I пар поступает по трубопроводу кпереднему торцу входной камеры КПП-I. На верхнем горизонтальном участке этого трубопроводаустановлена встроенная задвижка. Перед задвижкой установлены отводя сдроссельным клапаном Д-3А, Б к растопочному сепаратору. Наличие этих элементовпозволяет в процессе растопки обеспечить в испарительной части котларастопочную нагрузку и давление, близкое к рабочему, т.е. условия, необходимыедля устойчивой гидродинамики испарительной части котла.
Пройдя конвективный пароперегреватель I ступени, пар направляется к раздающейкамере паро-парового теплообменника (ППТО). Его назначение состоит впредварительном подогреве вторичного пара, что позволило уменьшить поверхностьнагрева промпароперегревателя и снизить высоту конвективной шахты.
Пройдя ППТО, первичный пар поступает в собирающую камеру греющего пара.Из этой камеры пар двумя трубопроводами поступает в передние торцы входныхкамер ВРЧ-II,расположенных по бокам корпуса котла.
Трубы от входных камер ВРЧ-II экранируют боковые стены, выходят к задней стенегоризонтального газохода, экранируют её полностью, переходя по всей ширинегазохода на потолок, и экранируют заднюю половину потолка, после чего проходятчерез потолок и присоединяются к выходной камере ВРЧ-II, расположенной на потолочномперекрытии.
От наружного торца выходной камеры ВРЧ-II пар поступает в конвективныйпервичный пароперегреватель IIступени.
Пройдя конвективный первичный пароперегреватель II ступени, пар поступает в выходнуюкамеру и из неё в главный паропровод.
Пройдя ЦВД пар давлением 26 ати и температурой 3450С,возвращается по двум параллельным паропроводам к корпусу котла. На каждой “холоднойнитке” вторичного пара установлены отключающие запорные задвижки – ППХ-1А, Б.
Перед корпусами котла холодная нитка каждого контура разделяется на двапаропровода, по которым вторичный пар поступает в торцы входной камеры ППТО.
Вторичный пар проходит 24 секции ППТО, подогревается до 4680Си поступает в выходную камеру, из которой по двум паропроводам, идущим с обеихсторон корпуса, направляется в промпароперегреватель.
Пройдя трубный пакет вторичного перегревателя, пар с температурой 5450Си давлением 25 ати, от передних торцов выходных камер выходит в два паропроводакаждого корпуса и по ним направляется в ЦСД.
Регулирование температуры первичного пара осуществляется:
— впрыском №3 за ВРЧ-I,обеспечивающим поддержание температур за КПП-Iи ВРЧ-II;
— впрыском №4 за ВРЧ-II,обеспечивающим стабильность температуры первичного пара на выходе из котла.
Примечание: от впрыска №3 имеется отвод с запорным органом за СРЧ-I, который необходим дляподдержания температур за СРЧ-II,ВРЧ-Iприпусках из неостывшего и горячего состояний.
Регулирование температуры вторичного пара осуществляется с помощьюпаро-паровых байпасов ППТО, изменения тепловыделения в топке (снижения илиувеличения температуры за КПП-I).
Расход мазута при номинальной нагрузке – 50 т/час.
Расход газа – 55 тыс.н.м3.
ТУРБИНАК-200-130-1
Ротор высокогодавления цельнокованый из стали Р-2 (25ХIМIФ),РВД имеет одновенечную регулирующую ступень и II ступеней давления.
Дискивсех ступеней РВД откованы заодно с ротором.
Полнаядлина РВД 4180 мм.
Критическоечисло оборотов РВД 1750 об/мин. Ротор гибкий, его рабочее число оборотов вышекритического.
Примечание:критическое число оборотов зависит от длины и диаметра вала — прямо пропорциональнодиаметру и обратно пропорционально длине ротора.
Весротора 7,1т.
Ротор среднегодавления цельнокованый из стали Р-2 (25ХIМIФ),семь дисков из II ступенейоткованы заодно с валом, четыре последующих — насадные.
Полнаядлина РСД 6076 мм.
Критическоечисло оборотов РСД 1780 об/мин.
Весротора 16,2т.
Ротор низкогодавления из стали Р-2 (25ХIМIФ), имеет 8 насадных дисков- 4 прямого и 4 обратного потока.
Полнаядлина РНД 7175 мм.
Критическоечисло оборотов РНД 1610 об/мин.
Весротора 36т.
Роторытурбины имеют центральное отверстие Д90+10мм для снятия концентрации напряжений,отверстия по торцам роторов закрыты специальными пробками — заглушками.
Осевыеусилия роторов сведены до минимума противоположно направленными потоками пара вЦВД-ЦСД и в двух потоках ЦНД.
Лопаточныйаппарат высокого давления и обратного потока низкого давления выполнены левоговращения.
Лопаткипервых 19 ступеней (цельнокованых) имеют Т-образные хвостики, все последующие(насадные) — вильчатые.
Перваяступень РВД – регулирующий (для срабатывания высокого давления), активная.
Лопаткирегулирующей ступени из аустенитной и перлитной стали и чередуются между собой.Выполнено это в экспериментальных целях.
Высоталопаток регулирующей ступени 32 мм, при среднем диаметре 1100 мм.
Высоталопаток двенадцатой ступени 117 мм, при среднем диаметре 926 мм Высота лопаток тринадцатой ступени 97мм, при среднем диаметре 1154 мм, степень реакции лопаток 20,3%, у корня 7,2%.
Высоталопаток двадцать третьей ступени 500 мм, при среднем диаметре 1554 мм, степеньреакции лопаток 57,5%, у корня 15,6%.
Ступенинизкого давления имеют порядковые номера с 24 по 27 прямой поток и с 28 по 31 обратныйпоток.
КПД25 и 29 ступеней В6,7%.
Высоталопаток 26,27,30 и 31 ступеней 765 мм, на ТГ 7,8,10,11 и 960 мм на ТГ9, присреднем диаметре 2100мм. Эти лопатки имеют наплавку стеллитовых пластин длязащиты выходных кромок от эрозионного износа.
26и 30 ступени — ступени Баумана. На ТГ-9 при модернизации, ступень Бауманаликвидирована.
Уверхнего яруса ступени Баумана срабатывается теплоперепад 66,15 ккал/кг, унижнего — 25,4 ккал/кг при расходе 140 т/час пара.
КПДверхнего яруса 71,5%, нижнего 78,5%.
Концевыеуплотнения ротора состоят из кольцевых канавок, проточенных непосредственно повалу со стороны цельнокованых дисков, и на насадных втулках со стороны насадныхдисков.
РВД и РСДсоединены жесткой муфтой и имеют один общий подшипник, причем муфта находитсяна стороне высокого давления, а подшипник на стороне среднего давления.
РСДи РНД соединены полугибкой муфтой с двумя компенсаторами.
РНДи ротор генератора соединены полугибкой муфтой с одним компенсатором.
НаТГ-9 при модернизации установлены жесткие муфты между РСД и РНД и между РНД иротором генератора.
Намуфте между роторами низкого давления и генератора расположена шестерня для валоповоротногоустройства.
Цилиндрвысокого давления одностенной конструкции отлит из хромомолибденованадиевойстали перлитного класса (15ХIМIФ-Л).
ЦВДимеет 11 диафрагм с направляющими лопатками, диафрагмы размещены в трех обоймах(3-5-3 ступеней).
Весцилиндра без диафрагм 31т.
Цилиндрсреднего давления одностенной конструкции состоит из двух частей:
— передняя часть отлита изхромомолибденовой стали (15ХIМIФ-Л) с приваренными к нейпаровыми коробками,
— выхлопная часть сварнойконструкции из листовой углеродистой стали.
ЦСДимеет 10 диафрагм с направляющими лопатками: 13ст. — сопловой аппарат,14,15ст.непосредственно в цилиндре, замет в трех обоймах 16-18, 19-21, 22-23 ступени.
ЦСДимеет горизонтальный разъем и вертикальный.
Весцилиндра без диафрагм: передняя литая часть 15920 кг,
выхлопная сварная часть 15485 кг
Цилиндрнизкого давления сварной конструкции, двухпоточный, состоит из трех частей:
— средняя — паровпуск, отлита изчугуна (Т.Г. 11 из стали);
— выхлопные — прямого и обратногопотока из углеродистой стали сварной конструкции.
ЦНДимеет два потока по четыре диафрагм с направляющими лопатками.
ЦНДимеет горизонтальный и два вертикальных разъема.
Весцилиндра без диафрагм 212т.
Цилиндры.
Цилиндрытурбин своими лапами установлены на консольные шпонки, которые совместно состулами подшипников представляют единую базовую жесткость, связывающую турбинус фундаментом.
Общаядлина турбины составляет 20552 мм.
Геометрическаяось цилиндров обеспечивается наличием направляющих шпонок, определяющих строгоопределенное направление перемещения цилиндров при их прогреве и остывании.
Турбинаимеет комплект поперечных, продольных и вертикальных шпонок.
Фикспункттурбины находится на пересечении диагоналей передней части ЦНД (обратногопотока).
Длявосприятия крутящего момента ЦВД и ЦСД имеют демпферные устройства, установленныес левой стороны турбины. Новые цилиндры, установленные при замене турбин,демпферных устройств не имеют.
Концевыеуплотнения цилиндров состоят из колец, набранные из сегментов, установленных вобоймах на плоских пружинах.
Концевые уплотнения ЦНД т.г. 10имеют внутренние стяжки.
ЦВДсо стороны паровпуска имеет 5 камер лабиринтовых уплотнений, со стороны выхлопа- 4 камеры.
ЦСДсо стороны паровпуска имеет 4 камеры, а со стороны выхлопа — 3 камерылабиринтовых уплотнений.
ЦНДимеет по 2 камеры лабиринтовых уплотнений.
Отборы.
Турбинаимеет 7 нерегулируемых отборов.
№
отб.
за ступ.
Ду
трубопр.
Р
кгс/см2
оС
расход на реген
расход сверх реген.
подогреватель
I
9
150
40
345
26
-
ПВД-7
II
12
200
17
345
25
30
ПВД-6
III
15
250
11,5
475
24
13
ПВД-5, ДБ
IV
18
300
6,06
378
24
13
ПНД-4,7,8 ПБ
V
21
300х2
2,64
290
13
20
ПНД-3,7,8 ОБ 8-10 ИСВ
VI
23
450х2
1,23
200
24
14,5
ПНД-2
VII
25 и 29
800-1000
0,25-0,27
77
21
-
ПНД-1
На первых(кроме второго) отборах установлены обратные клапана типа КОС.
На шестомотборе установлен обратный клапан типа «хлопушка».
На VII отборе арматуры нет.
ПОДОГРЕВАТЕЛЬВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ.
ПВ-480/230 М
Подогревателивысокого давления служат для подогрева питательной воды за счет использованиятепла отборов из промежуточных ступеней турбины. На ПВД поступает пар I,II,III отборов.
ВПВД-5,6 часть питательной воды после собственно подогревателя поступает в один(для каждого подогревателя) раздаточный коллектор пароохладителя.
Впароохладителе установлено 6 рядов спиралей, по две спирали каждого рядасоединены последовательно, через них питательная вода поступает в сборныйколлектор (один для каждого подогревателя) пароохладителя.
Отсборного коллектора питательная вода выведена через днище корпусе ПВД втрубопровод после ПВД-7 до обратного клапана.
Питательнаявода в ПВД-5 и 6 проходит последовательно собственно подогреватель, затемпароохладитель.
Расходпитательной воды через пароохладитель ПВД-5 и 6 обусловлен диаметром шайб иперепадом давлений на последующих ПВД.
Диаметршайб первоначально был определен в 18 и 28 мм соответственно для ПВД-5 и 6.
Впроцессе эксплуатации группой наладки уточнен диаметр шайб до 15 и 24 мм.
Шайбыустановлены на отводящих линиях перед врезкой их в основной трубопровод послеПВД-7, здесь же врезаны гильзы для термометров.
ВПВД-7 питательная вода после собственно подогревателя поступает в центральнуюотводящую трубу, проходя от каждого из двух сборных коллекторов (стояков) черезшайбы Д100мм.
Обасборных коллектора подогревателя, в зоне пароохладителя являются раздающими (питающими)коллекторами для его спиралей, подключение которых выполнено аналогично самомуподогревателю.
Передобщей отводящей трубой в обоих сборных коллекторах, после запитки спиралей пароохладителяустановлены шайбы Д100мм.
Питательнаявода из спиралей пароохладителя поступает в два своих сборных коллектора, откоторых по трубопроводам Д76х11 поступает в общую отводящую трубу.
Расходпитательной воды через пароохладитель ПВД-7 обусловлен перепадом давления нашайбах Д100мм.
Паротбора, поступая в камеры пароохладителей, проходит последовательно все четыресектора –
через окно в верхней стенкепоследнего сектора, выходит в корпус ПВД,
через зазор между камеройпароохладителя и корпусом ПВД поступает в подогреватель.
Вмодернизированных подогревателях по 68 рядов спиралей, из них по 6 рядов впароохладителях ПВД-5 и 6 и у ПВД-7, 4 ряда в целом в каждом из ПВД по 272спирали.
МодернизацияПВД была вызвана массовым повреждением гибов спиралей из-за эрозионного износа,обусловленного чрезмерными скоростями питательной воды.
Наблоке 9 в 97г. ПВД типа ПВ-480-230 заменена на ПВД-650-23.
ПВДукомплектованы отключающей арматурой по пару, дренажу греющего пара и по питательнойводе.
Дляотвода конденсата греющего пара установлены регуляторы уровня, для опорожнениядренажи по пару и по воде, воздушник.
Рабочие условия ПВД
№№
Наименование
Рабочие параметры
ПВД-5
ПВД-6
ПВД-7
1
2
3
4
5
6
1.
Рабочее
Давление
пара в корпусе
воды в труб.
11 ати
230 ати
27 ати
230 ати
40 ати
230 ати
2.
Температура
пара в камере съема перегр.
480оС
345оС
395оС
пара при выходе в подогрев.
215оС
250оС
270оС
воды в трубках
158-180оС
180-215оС
215-240оС
3.
Емкость
парового простран.
10,7 тн
10 тн
10,2 тн
водяного простран.
3,3 тн
3,3 тн
3,3 тн
4.
Давление
Гидроиспытаний
парового простран.
14 ати
34,1 ати
50 ати
водяного простран.
290 ати
290 ати
290 ати
Техническаяхарактеристика и параметры ПВД-650-23
№
Наименование
Обозн.
Рабочее пространство
корпус (пар)
трубная система
(вода)
1
2
3
4
5
1
Номинальный расход воды, т/к
Стн
-
+20
650 -100
2
Расчетное max (избыточное) давление, МПа
Рр max
3,5
23
3
Рабочее (избыточное) давление, МПа
Рр ном
2,5+0,3
19+4
4
Максимально допустимая температура пара на входе в ПВД, оС
Тmax
360
5
Рабочая температура на входе в ПВД при номинальном режиме, оС
Твх
340+20
180
6
Рабочая температура на выходе из ПВД при номинальном режиме, оС
Твых
-
215
7
Площадь поверхности
теплообмена,
м2
полная
зоны ОП
зоны ОК
Fп
Fоп
Fок
506,7
47,8
47,8
8
масса, т
аппарата сухого
аппарата заполненного водой
м
32,4
43,1
9
Число ходов по нагреваемой среде в зоне конденсации пара
-
1
10
Объем, мз
парового пространства
водяного пространства
Vпп
Vвп
8,5
2,2
11
Допустимая температура стенки, оС
Трасч.
243
298
12
Давление гидравлического испытания, МПа
Рпр
4,9
33
ДЕАЭРАТОРЫ.
ДеаэраторыДСП-400 повышенного давления, предназначены для удаления растворенных газов(кислорода, свободной углекислоты) из питательной воды, для временнойкомпенсации небаланса между расходами питательной воды и основного конденсата иявляются подогревателями смешивающего типа.
Производительность400 т/час, емкость одного бака 90 мз, рабочее давление 5 ати, температураводы 158 оС, количество тарелок в колонке 5 шт.
Деаэраторсостоит из аккумуляторного бака с приваренной к нему деаэрационной головкой,внутри которой расположены тарелки.
Котел типа ПК-47
Подольскогомашиностроительного
заводаим.Орджоникидзе
№
Наименование
Размер-ность
Величина
Завод №
Приме-чание
1
2
3
4
5
6
Котел ПК-47
Паропроизводительность
т/час
640
1
Давление первичного пара за котлом
кг/см2
140
Температура первичного пара за котлом
оС
540
Расход вторичного пара за котлом
т/час
544
Давление вторичного пара за котлом
кг/см2
25
Температура вторичного пара за котлом
оС
540
Температура питательной воды:
а/ при включённых ПВД
"
242
б/ при отключенных ПВД
"
158
Температура горячего воздуха
"
220
Температура уходящих газов
"
138
Гидравлическое сопротивление котла по первичному тракту (без РПК)
кг/см2
44
Гидравлическое сопротивление по вторичному тракту
"
2
Аэродинамическое сопротивление котла по газовому тракту
мм.в.ст
205
Аэродинамическое сопротивление котла по воздушному тракту
"
189
МПД брутто
%
92,78
Температура пароводяной смеси в водяном экономайзере:
а/ вход
оС
242
б/ выход
"
307
Температура пароводяной смеси в НРЧ: <