Технологии
01.07.2008 Перспективные паровые турбины Уральского турбинного завода для ПГУ
Перспективные паровые турбины Уральского турбинного завода для ПГУ
Одним из путей повышения эффективности ТЭЦ и КЭС, как строящихся, так и реконструируемых, является установка на них паровых турбин, работающих в составе ПГУ. Классическая ПГУ состоит из одной-двух газовых турбин (ГТ), одного-двух котлов-утилизаторов (КУ), паровой турбины (ПТ) и соответствующего количества генераторов. В настоящей статье рассматриваются конструктивные особенности, принципиальные тепловые схемы и эффективность паровых турбин, работающих в составе ПГУ.
Представленные турбины рассчитаны и спроектированы по данным параметров пара ВД и НД для двухконтурной схемы и параметров пара ВД, СД и НД для трехконтурной схемы тендерных материалов.
Паровая турбина Т-56/70-6,8
Турбина предназначена для работы в составе двухконтурной ПГУ-230. В состав ПГУ входят две ГТ и два КУ типа П-88 производства ОАО ИК «ЗИОМАР» (г. Подольск). Предполагается установка этой ПГУ на Ново-Свердловской ТЭЦ.
Турбина (рис. 1) одноцилиндровая, с двухступенчатым подогревом сетевой воды, разработана на базе ЧВД выпускаемой заводом турбины ПТ-30/35-90/10-5 и ЦНД серийной турбины Тп-115/125-130-1 [1]. Цилиндр литосварной. Проточная часть состоит из 23 ступеней. Парораспределение ЧВД дроссельного типа, регулирующей ступени нет. Отбор пара на ПСГ-2 производится из камеры после 19-й ступени и на ПСГ-1 – из камеры после 21-й ступени. Регулирование давления в камере отбора пара на ПСГ-2 при двухступенчатом подогреве сетевой воды и в камере отбора пара на ПСГ-1 при одноступенчатом подогреве сетевой воды осуществляется регулирующей диафрагмой 22-й ступени. Регулирующая диафрагма выполнена плотной [3], в результате чего при работе турбины по тепловому графику расход пара в ЧНД и конденсатор не превышает 4 т/ч. Высота рабочих лопаток последней ступени составляет 550 мм.
Принципиальная тепловая схема турбоустановки представлена на рис. 2, а основные характеристики турбины – в табл. 1.
Таблица 1
Характеристики турбин для ПГУ-230
Тип турбины
Т-56/70-6,8
ПТ-57/69-8,8
Режим работы
среднезимний
летний
среднезимний
летний
Параметры пара ВД:
давление, МПа
температура, °С
расход, т/ч
6,77
506
224,9
6,77
506
224,9
8,8
535,5
215,2
8,8
535,9
223,0
Параметры пара НД:
давление, МПа
температура, °С
расход, т/ч
0,618
206
56,9
0,618
206
56,9
1,08
292,6
37,2
1,08
292,6
33,0
Параметры пара в производственном отборе:
давление, МПа
расход, т/ч
–
–
–
–
1,08
–
1,08
30,0
Давление в верхнем отопительном отборе, МПа:
номинальное
диапазон
0,098
0,059–0,245
–
–
–
–
–
–
Давление в нижнем отопительном отборе, МПа:
номинальное
диапазон
–
0,049–0,196
–
–
–
–
0,147
0,069–0,245
Тепловая нагрузка:
т/ч
ГДж/ч
–
607
–
–
–
–
70
–
Температура охлаждающей воды, °С
20
20
15
25
Электрическая мощность, МВт
56,7
70,3
69,0
56,8
С турбиной комплектуются конденсатор К-3100 с поверхностью теплообмена 3 100 м2 и с расходом охлаждающей воды 8 000 м3/ч и два ПСГ-1300 поверхностью теплообмена 1 300 м2 и с расходом сетевой воды до 3 000 м3/ч. Конденсатор имеет встроенный пучок для пропуска циркуляционной, подпиточной или сетевой воды [4]. Турбина может быть сопряжена с генератором любого завода, в том числе с генератором с воздушным охлаждением ОАО «ЭЛСИБ» ТФ-80-2.
Предварительные габариты компоновки турбоустановки с генератором ТФ-80-2 (при условии, что оба ПСГ удастся разместить в пределах габаритов фундамента) следующие: длина – 28 м, ширина – 17 м, отметка обслуживания от пола машзала +8 м, приямок под конденсатные насосы ПСГ и конденсатора глубиной 2,5–3,0 м.
Паровая турбина ПТ-57/69-8,8
Турбина входит в состав двухконтурной ПГУ-230, состоящей из двух газовых турбин типа PG 6111 фирмы GE и двух КУ ОАО ИК «ЗИОМАР». Предполагается установка данной ПГУ на Кировской ТЭЦ-3.
Турбина (рис. 3) с регулируемыми производственным и отопительным отборами пара разработана на базе ЧВД турбины ПТ-30/35-90/10-5 и ЦНД выпускаемой заводом турбины ПТ-90/120-130/10-1.
Основные характеристики турбины приведены в табл. 1. Как видно из табл. 1, имеются индивидуальные особенности эксплуатации данной турбины в условиях Кировской ТЭЦ-3: в зимний период нет нагрузки ни производственного, ни отопительного отбора пара, а в летний период они имеются.
Принципиальная тепловая схема турбоустановки ПТ-57/69-8,8 аналогична схеме с турбиной Т-56/70-6,8 и отличается только наличием одного отопительного отбора вместо двух, а также наличием производственного отбора пара, поэтому она не приводится.
С турбиной комплектуется конденсатор К-3100 поверхностью теплообмена 3 100 м2 с расходом охлаждающей воды 8 000 м3/ч и один ПСГ-1300 поверхностью теплообмена 1 300 м2 с расходом сетевой воды до 3 000 м3/ч.
Турбина может быть сопряжена с соответствующим генератором, в том числе с генератором с воздушным охлаждением типа ТФ-63-2 ОАО «ЭЛСИБ».
Предварительные габариты компоновки турбоустановки с генератором ТФ-63-2: длина – 25 м, ширина – 16 м, отметка обслуживания турбины от пола машзала +8 м, приямок под конденсатные насосы глубиной 2,5 м.
Паровая турбина К-107-6,8
Турбина входит в состав двухконтурной ПГУ-325, состоящей из двух газовых турбин ГТЭ-110 НПО «Сатурн», двух КУ ОАО ИК «ЗИОМАР». Предполагается установка данной ПГУ на Ивановской ГРЭС.
Турбина (рис. 4) двухцилиндровая. ЦВД разработан на базе ЧВД турбины ПТ-30/35-90/10-5 и ЧСД турбины Тп-115/125-130-1 [1]. ЦНД разработан на базе турбины Т-185/215-130-2, в котором регулирующие диафрагмы заменены на обычные, а в качестве последней ступени установлена ступень ЦНД турбины Т-250/300-240 с высотой рабочих лопаток 940 мм (вместо 830 мм в турбине Т-185).
Принципиальная тепловая схема показана на рис. 5. Пар ВД от КУ подводится к БК и от него к турбине. Пар НД подводится к СРК и далее в камеру проточной части после 13-й ступени. Отработавший в ЦНД пар поступает в конденсаторы, соединенные последовательно по охлаждающей воде.
Основные характеристики турбины представлены в табл. 2.
Таблица 2
Характеристики турбин для ПГУ
Тип турбины
К-107-6,8
Т-104/140-12,6
Мощность ПГУ, МВт
325
410
Режим работы
конденс.
среднезимний теплоф.
конденс.
Параметры пара ВД:
давление, МПа
температура, °С
расход, т/ч
6,79
499,9
309,8
12,6
550,3
305
12,6
550,3
305
Параметры пара СД:
давление, МПа
температура, °С
расход после ПП (ВД+СД), т/ч
–
–
–
2,72
552,4
305+32
2,72
552,4
305+32
Параметры пара НД:
давление, МПа
температура, °С
расход, т/ч
0,655
230,7
70,3
0,4
316,7
33,0
0,4
316,7
33,0
Давление в верхнем отопительном отборе, МПа:
номинальное
диапазон
–
–
0,098
0,059–0,245
–
–
Диапазон давлений в нижнем отопительном отборе при одноступенчатом подогреве сетевой воды, МПа
–
0,059–0,196
–
Температура охлаждающей воды, °С
20
12
24,4
Тепловая нагрузка, ГДж/ч
–
820
–
Электрическая мощность, МВт
107,0
104,6
140,0
С турбиной комплектуется конденсатор К-12000 поверхностью теплообмена 12 000 м2 и расходом охлаждающей воды 27 000 м3/ч. Разрешена эксплуатация турбины с расходом охлаждающей воды 22 000 м3/ч. Целесообразно применить для данной турбины генератор с воздушным охлаждением ОАО «ЭЛСИБ» ТФ-110-2.
Предварительные габариты компоновки турбоустановки с генератором ТФ-110-2: длина – 36 м, ширина – 27 м, отметка обслуживания турбины от пола машзала +12 м.
Паровая турбина Т-104/140-12,6
Турбина входит в состав трехконтурной ПГУ-410 с промежуточным перегревом пара, состоящей из одной газовой турбины типа PG 9351 FA мощностью 260–280 МВт и одного КУ. Предполагается установка данной ПГУ на Краснодарской ТЭЦ. Турбина может применяться и для ПГУ-410 с газовой турбиной Mitsubishi Heavy Ind. М701 F4.
Конструкция турбины представлена на рис. 6, а принципиальная тепловая схема турбоустановки – на рис. 7. ЦВД литой, по конструкции аналогичен ЦВД турбины Т-53/67-8,0 для ПГУ-230 Минской ТЭЦ-3.
По принципиальной тепловой схеме турбоустановки (рис. 7) необходимо отметить следующее. Отработавший пар ЦНД поступает в конденсаторную группу, состоящую из двух конденсаторов, соединенных параллельно по охлаждающей воде. В системе регенерации имеется подогреватель сальниковый (ПС), в который отводится пар из переднего и заднего концевых уплотнений ЦВД и переднего уплотнения ЦСД, благодаря чему ограничивается передача тепла по ротору ВД и СД к соответствующим подшипникам, что обеспечивает надежность их работы. ПС расположен на линии рециркуляции, что обеспечивает в нем давление пара ниже атмосферного на всех режимах работы турбины и вследствие этого отсос потоков пара из концевых уплотнений ЦВД и ЦСД. Перед ПСГ-1 установлен ОК греющего пара ПСГ, благодаря чему в охладитель выхлопных газов КУ (ОГ КУ) подается охлажденный конденсат, что позволяет снизить их температуру и улучшить экологию.
Турбина снабжена охлаждающим устройством (ОУ) [5]. Пар к ОУ подается из линии подвода его к ПСГ-1 и после специальной подготовки в камеру после регулирующей ступени ЦНД. Благодаря наличию ОУ вентиляционный расход пара удается снизить с 70–80 до 20 т/ч. Для уменьшения подвода перегретого пара в ЦНД регулирующие диафрагмы ЦНД выполняются плотными [3].
Турбина комплектуется двумя ПСГ-2300 поверхностью теплообмена 2 300 м2 каждый с расходом сетевой воды до 4 500 м3/ч и конденсатор К-1200 с расходом охлаждающей воды 27 000 м3/ч. Турбина может быть сопряжена с генератором с воздушным охлаждением фирмы «ЭЛСИБ» типа ТФ-125-2.
Предварительные габариты компоновки турбоустановки с генератором ТФ-125-2: длина – 39 м, ширина – 22 м, отметка обслуживания турбины от пола машзала +8 м, приямок под конденсатные насосы глубиной 3 м.
Григорий БАРИНБЕРГ, доктор технических наук, начальник отдела расчетов СКБт ЗАО «Уральский турбинный завод»,
Александр ВАЛАМИН, главный конструктор СКБт ЗАО «Уральский турбинный завод»,
Алексей КУЛТЫШЕВ, инженер-конструктор 1 категории СКБт ЗАО «Уральский турбинный завод» ЛИТЕРАТУРА
1. Баринберг Г. Д., Валамин А. Е. Эффективные паровые турбины ЗАО «Уральский турбинный завод» // Электрические станции. – 2004. – № 11. – С. 27–32.
2. Баринберг Г. Д. Осерадиальные бандажные уплотнения и их эффективность // ЦНИИТЭИТЯЖМАШ. – 1988. – Вып. 1. – С. 40–43.
3. А. с. № 1529524, СССР. Поворотная регулирующая диафрагма теплофикационной паровой турбины // С. Н. Иванов, А. В. Рабинович и др. // БИ. – 1989. – № 46. – С. 76.
4. А. с. № 200596, СССР. Конденсатор поверхностного типа для паровых турбин // Бузин Д. П., Бененсон Е. И. и др. // БИ. – 1967. – № 17. – С. 29.
5. А. с. № 465842, СССР. Паровая турбина с отбором // Бузин Д. П. // БИ. – 1975. – № 12. – С. 66.