Какова структура главного здания ТЭС и АЭС? Каковы основные принципы компоновки главного здания электростанции, какие количественные показатели характеризуют совершенство компоновки? Какие особенности имеют компоновки главных зданий ТЭЦ, АЭС?
Главное здание пылеугольной ТЭС включает в себя:
- котельное отделение (котельный цех);
- турбинное отделение (другие названия - машинный зал, машинное отделение, турбинный цех); котельное и турбинное отделение могут быть объединены в один цех – котлотурбинный (КТЦ);
- бункерное отделение, которое может находиться между котельным и турбинным отделениями;
- деаэраторное отделение, обычно располагающееся над бункерным отделением.
Котельное и турбинное отделения относят к основным, а бункерное и деаэраторное – к вспомогательным помещениям главного здания ТЭС.
Компоновка главного здания электростанции – это совокупность технических решений по взаимному размещению в нем основного и вспомогательного оборудования.
Компоновка главного здания ТЭС и АЭС основана на принципах обеспечения надежности, безопасности и экономичности. Это означает осуществление таких компоновочных решений, которые:
- позволяют ограничить возможные последствия незначительных отказов оборудования, проводить ремонтные и профилактические работы и тем самым повысить надежность энергоблока;
- локализовать серьезные аварии, минимизировать время пребывания персонала в наиболее опасных зонах в целях обеспечения безопасной эксплуатации электростанций;
- дают возможность достичь минимальной удельной кубатуры главного здания (т.е. объема помещения в расчете на 1 кВт установленной электрической мощности) и минимальной суммарной длины трубопроводов; эти количественные показатели характеризуют совершенство компоновки главного здания ТЭС и АЭС.
Отметим особенности компоновок главных зданий ТЭЦ и АЭС.
Для ТЭЦ характерно большее разнообразие типоразмеров котлов и турбин по сравнению с КЭС, так как они вырабатывают и электрическую, и тепловую энергию для внешних потребителей. Следовательно, компоновочные решения также могут быть весьма различными.
Для экономии затрат при строительстве и монтаже оборудования разработаны проекты ТЭЦ заводского изготовления:
- ТЭЦ-ЗИТТ (ТЭЦ заводского изготовления на твердом топливе);
- ТЭЦ-ЗИГМ (на газомазутном топливе).
В главном здании двухконтурной АЭС вместо котельного отделения имеется реакторно-парогенераторное отделение (другие названия – реакторно-парогенераторный цех, аппаратный цех, аппаратное отделение).
Основной особенностью компоновки главного здания АЭС является расположение реакторно-парогенераторного отделения под специальной защитной оболочкой. Она выполнена из предварительно напряженного железобетона, т.е. в случае повышения давления внутри оболочки сначала происходит компенсация ее предварительного сжатия, а только после этого работа на растяжение.
Оболочка рассчитана на локализацию последствий так называемой максимальной проектной аварии (МПА) – мгновенного, полного, местного разрыва главного циркуляционного трубопровода между реактором и парогенератором (специалисты по надежности ядерных энергоустановок считают такую аварию весьма маловероятной, скорее гипотетической). При защите от внешних воздействий оболочка может выдержать, например, падение самолета.
В главном здании АЭС предусматриваются две зоны – зона строгого режима и чистая (с точки зрения радиоактивности). В связи с этим все помещения подразделяются на три категории:
- необслуживаемые, в которых пребывание персонала не допускается;
- полуобслуживаемые, где время пребывания людей строго ограничено;
- обслуживаемые (с неограниченным временем пребывания персонала).
Как решается вопрос о продольном или поперечном расположении турбин в машинном зале? Каковы достоинства и недостатки бокового и подвального расположения конденсаторов турбин?
Рассмотрим два наиболее характерных примера компоновочных решений по размещению основного и вспомогательного оборудования в главном здании электростанции.
При компоновке турбинного отделения должно быть принято решение о продольном или поперечном расположении турбин.
От этого прежде всего зависит длина пролета машзала. С точки зрения обеспечения наибольшей грузоподъемности мостовых кранов желательно уменьшить пролет, что достигается продольным расположением турбин. Но при поперечном расположении уменьшается длина наиболее ответственных паропроводов острого пара от котлов к турбинам.
Отсюда следует, что при решении вопроса о выборе того или иного варианта расположения турбин в машинном зале необходимо принимать во внимание такие факторы как длина турбогенератора, количество котлов на одну турбину и их размеры, удобство размещения вспомогательного оборудования турбоустановки, эксплуатационные требования и др. Окончательное решение принимается на основе технико-экономического анализа.
Таким же методом решается вопрос о боковом или подвальном расположении конденсаторов турбин, поскольку оба варианта имеют свои преимущества.
При боковом расположении конденсаторов улучшаются условия работы конденсатных насосов за счет увеличения подпора, зависящего от разности высот этих агрегатов.
С другой стороны, желательно располагать оборудование главного здания по высоте - для уменьшения его общей площади. С этой точки зрения предпочтительнее подвальное расположение конденсаторов турбин.
ТЕПЛОВЫЕ СХЕМЫ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ
Чем отличаются принципиальные и развернутые тепловые схемы, что на них показывается? Какова цель расчета принципиальной тепловой схемы турбоустановки?
Тепловая схема электростанции представляет собой совокупность технологических схем установок, входящих в состав тепломеханического оборудования ТЭС и АЭС.
Различают принципиальную (ПТС) и развернутую (РТС) тепловые схемы. РТС можно называть также полной тепловой схемой.
ПТС включает в себя основные установки ТЭС и АЭС – реакторную, парогенераторную, паротурбинную.
Все однотипное оборудование на ПТС показывается однократно, независимо от количества одинаковых агрегатов, арматура наносится лишь важнейшая, например, некоторые обратные клапаны, главные запорные задвижки (ГЗЗ) на трубопроводах, соединяющих реактор и парогенераторы двухконтурной АЭС.
Трубопроводы на ПТС показываются одной линией - даже в тех случаях, когда имеется несколько дублирующих (параллельных) потоков.
РТС включает в себя не только основные, но и вспомогательные установки, в том числе систему техводоснабжения, при этом наносится все оборудование, арматура и трубопроводы. Исключение могут составлять только небольшие отдельные узлы (например, подача циркуляционной воды на маслоохладители), выносимые на специальные установочные чертежи.
Существует два вида расчетов принципиальных тепловых схем турбоустановок. Первый из них предусматривает определение электрической мощности турбоагрегата при известном расходе свежего пара в голову турбины – по аналогии с расчетами теплообменников такой расчет можно считать поверочным. Второй вид расчета ПТС предполагает решение противоположной (можно сказать, конструкторской) задачи – нахождение расхода начального пара для обеспечения требуемой мощности турбоустановки.