Размещено на http://www.allbest.ru/

Теплофикационные паровые турбины Т-130/130-12, 8 с промежуточным перегревом пара

Баринберг Г.Д.

Валамин А.Е.

Одним из важнейших путей повышения эффективности теплофикационных паровых турбин является повышение параметров свежего пара, введение промежуточного перегрева пара и укрупнение единичной мощности [1]. В настоящее время на ТЭЦ России и ближнего зарубежья находятся в эксплуатации турбины типа Т-250/300-240 пяти модификаций номинальной мощностью 250МВт на параметры пара 23, 5 МПа, 540/540°С производства ЗАО «УТЗ» [2, c.33] и турбины типа Т-180/210-130 двух модификаций номинальной мощностью 180 МВт на параметры пара 12, 8 МПа, 540/540°С производства ЛМЗ [2, c.41]. Большинство теплофикационных турбин на параметры свежего пара 12, 8 МПа, 555°С номинальной мощностью 60-120 МВт, которые находятся в эксплуатации и продолжают дальше выпускаться заводами, в первую очередь ЗАО «УТЗ», не имеют промежуточного перегрева пара. В связи с этим назрела необходимость в создании турбин с меньшей мощностью. Проблеме создания турбин номинальной мощностью 130МВт на параметры пара 12, 8 МПа, 540/540°С и посвящена данная статья.

Необходимо отметить, что для создания этих турбин существует проверенное в длительной эксплуатации котельное оборудование, а именно: котел для работы на каменных углях типа Еп-270-140-545/545 (ПК-38) с параметрами пара на выходе из котла 13, 8 МПа, 545°С и промперегревателя 3, 1 МПа, 545°С. Производительность котла 270 т/ч. Последней модификацией является котел ПК-38-2М. Прямоточный паровой котел ПК-38-2М предназначен для работы в составе дубль-блока (два котла на одну турбину). Котел выполнен по П-образной компоновке поверхностей нагрева, опирается на собственный каркас и устанавливается в собственном здании.

За счет потерь в тракте подвода пара параметры ВД перед стопорным клапаном турбины составляют 12, 8 МПа, 540°С с температурой пара после промперегрева 540°С.

Рассмотрены два варианта турбин: двухцилиндровая турбина типа Т-130/130-12, 8-1 и трехцилиндровая турбина типа Т-130/130-12, 8-2. Номинальный расход свежего пара на теплофикационном режиме составляет около 470 т/ч, а максимальный - около 485 т/ч.

Конструкция двухцилиндровой турбины помещена на рис.1. ЦВД одностенный, литой. Пар к цилиндру подводится от отдельно расположенного стопорного клапана к четырем регулирующим клапанам неразгруженного типа, установленным на корпусе цилиндра. Стопорный и регулирующий клапаны полностью унифицированы с аналогичными клапанами турбины Т-110/120-130-5М.

Рис.1. Турбина паровая Т-130/130-12, 8-1.

тепловой конденсационный электростанция экономический

В ЦВД размещены одновенечная регулирующая ступень со средним диаметром 1100 мм и 9 ступеней давления с диаметром корня рабочих лопаток 800 мм. Регулирующая ступень полностью унифицирована с регулирующей ступенью ЦВД турбины Т-250/300-240. Ступени давления 3-10 практически полностью унифицированы по геометрии облопачивания со ступенями 2-9 турбины Т-110/120-130-5М. Ступень давления №2 новая. Рабочие лопатки ступеней ЦВД снабжены высокоэкономичными осерадиальными бандажными уплотнениями [3]. ЦНД литоварной. Литая паровпускная часть практически полностью унифицирована с ЦСД-1 турбины Т-250/300-240.

Выхлопная часть и ступени ЧНД (ступени 26-27) полностью унифицированы с турбиной ПТ-90/125-130/10-2. Высота рабочих лопаток последней ступени составляет 660 мм.

В ЦНД размещены 17 ступеней. Ступени 11-19 имеют диаметр корня рабочих лопаток 1077 мм, диски ступеней откованы заодно с валом. Надбандажные уплотнения этих ступеней осерадиального типа. Рабочие лопатки по профилю аналогичны рабочим лопаткам ступеней 15-22 ЦСД-1 турбины Т-250. Ступени 19-25 по геометрии полностью унифицированы со ступенями 16-22 турбины Т-185/220-130-2. Принципиальная тепловая схема турбоустановки Т-130/130-12, 8-1 помещена на рис.2. Система регенерации состоит из четырех ПНД, деаэратора и трех ПВД. Основное ее достоинство состоит в том, что конденсат греющего пара П2 сливается в конденсатосборник ПСГ2, конденсат греющего пара П1 - в конденсатосборник ПСГ1 без наличия регуляторов уровня в указанных ПНД. Это техническое решение позволяет не устанавливать на трубопроводах подвода пара к П1 и П2 обратных клапанов. Благодаря наличию воронок на сливе конденсата греющего пара ПСГ1 и ПСГ2 в их конденсатосборники на трубопроводах подвода пара к ним также нет обратных клапанов [4]. Конденсатор имеет встроенный пучок для пропуска циркуляционной или подпиточной воды. Работа на встроенном пучке с пропуском сетевой воды из-за рабочих лопаток последней ступени не предусмотрена.

Рис. 2. Принципиальная тепловая схема турбоустановки Т-130/130-12, 8-1.

Турбина укомплектована двумя ПСГ-2300 поверхностью теплообмена 2300 м² и расходом сетевой воды 4500 м³/ч и конденсатором типа К-6000 поверхностью теплообмена 6000 м² и расходом охлаждающей воды 13500м³/ч.

Конструкция турбины Т-130/130-12, 8-2 помещена на рис.3. Турбина трехцилиндровая. ЦВД унифицирован с ЦВД турбины Т-130/130-12, 8-1. ЦСД по паровпускной части и ступеням 11-25 полностью унифицированы с турбиной Т-130/130-12, 8-1. ЦНД полностью унифицирован с ЦНД турбины Т-110/120-130-5М. Высота рабочих лопаток последней ступени составляет 550 мм. Выполнение турбины в трех цилиндрах позволило сократить габариты второго цилиндра. В первом варианте осевое расстояние между опорами ЦНД составляет 7000 мм, а во втором варианте осевое расстояние между опорами ЦСД составляет 6510 мм. Принципиальная тепловая схема практически совпадает с тепловой схемой турбоустановки Т-130/130-12, 8-1.

Рис. 3. Турбина паровая Т-130/130-12, 8-2.

Турбина комплектуется с двумя ПСГ-2300 и конденсаторной группой К-12000 поверхностью теплообмена 12000 м² и расходом охлаждающей воды 16000 м³/ч. Конденсаторная группа имеет встроенные пучки для пропуска циркуляционной, подпиточной или сетевой воды.

Экономическая эффективность новых турбин с промежуточным перегревом пара оценивалась по сравнению с серийно выпускаемой турбиной Т-110/120-130-5М и помещена в табл.1.

Таблица 1

Экономическая эффективность на теплофикационных режимах рассчитана для двухступенчатого подогрева сетевой воды при давлении в верхнем отопительном отборе 0, 098 МПа и температуре обратной сетевой воды 50°С, что близко для среднезимнего режима европейской части России.

Представленные в табл.1 данные по электрической мощности, тепловой нагрузке, удельному расходу тепла на конденсационных режимах, расходу пара в конденсатор на теплофикационных режимах получены в результате расчета тепловых балансов, в которых учтено влияние конструкции каждой турбины: КПД отсеков проточной части, утечки пара через концевые уплотнения и штоки клапанов, потери механические и в генераторе, потери давления в органах паровпуска ЦВД и промперегрева, а также влияние конденсатора. В расчете потери давления в тракте промперегрева приняты равными 9%, в органах паровпуска ЦВД 3, 5%, промперегрева 3, 0%, нагрев в питательном насосе 7°С.

В связи с этим полученные данные по эффективности введения промперегрева пара являются объективными.

Относительная экономия топлива на конденсационных режимах по сравнению с турбиной Т-110/120-130-5М рассчитывалась по формуле:

(1)

где - удельный расход тепла турбины Т-110/120-130-5М;

- удельный расход тепла соответствующей турбины с промежуточным перегревом пара.

Относительная экономия топлива на теплофикационном режиме рассчитывалась по формуле [1]:

(2)

где - удельная выработка электроэнергии на тепловом потреблении соответствующей турбины с промежуточным перегревом пара; - удельная выработка электроэнергии на тепловом потреблении турбины Т-110/120-130-5М; - удельный расход топлива замещающей КЭС; - удельный расход топлива теплофикационной турбины при работе по тепловому графику; - часовой расход топлива турбины Т-110/120-130-5М.

Величина рассчитывалась по формуле [1]:

(3)

где z - номер отсека, предшествующего отбору пара на ПСГ1; , - расход пара и использованный теплоперепад соответствующего отсека ступеней; - потери механические и в генераторе; - расход пара на ПСГ2; - теплосодержание пара в камере отбора на ПСГ2 и конденсата пара ПСГ2; - расход пара, предшествующего отбору на ПСГ1; - теплосодержание пара в камере отбора на ПСГ1 и конденсата пара ПСГ1.

При исследовании рассмотрены в качестве замещающей турбина К-300-240 при работе котла на газе, для которой по данным [5] =325г/(кВт•ч), и турбина Т-110/120-130-5М при работе на конденсационном режиме, для которой =380 г/(кВт•ч).

Величина =160 г/кВт•ч принята по данным [6] для турбин с параметрами свежего пара 12, 8 МПа, 555°С при работе по тепловому графику.

Величина принята равной 39700кг у.т./ч.

Как видно из табл.1, на теплофикационном режиме двухцилиндровая турбина более экономична трехцилиндровой и несколько уступает трехцилиндровой турбине на конденсационном режиме. Однако, учитывая, что турбина большую часть года работает на теплофикационных режимах, а также то, что трехцилиндровая турбина дороже двухцилиндровой и занимает большие габариты в машзале, следует отдать предпочтение двухцилиндровой турбине.

Выводы

1. Рассмотрены конструктивные особенности и принципиальные тепловые схемы теплофикационных турбин номинальной мощностью 130 МВт на параметры пара 12, 8 МПа, 540/540°С. Отмечена возможность создания их на базе отработанных узлов и облопачивания серийно выпускаемых турбин.

2. Показано, что введение промежуточного перегрева пара для двухцилиндровой турбины позволяет получить экономию топлива на теплофикационном режиме в диапазоне 1, 84-2, 45% и на конденсационном режиме 4, 54% и для трехцилиндровой турбины в диапазоне 1, 69-2, 26% и 4, 86% соответственно. Величина эффективности является объективной, так как учитывает реальную конструкцию сопоставляемых турбин. Обоснована целесообразность применения двухцилиндровой турбины.

Список литературы

1. Баринберг Г.Д, Влияние параметров свежего пара, промежуточного перегрева и единичной мощности на экономичность теплофикационной турбины /Г.Д. Баринберг, Е.И. Бененсон //Опыт создания турбин и дизелей: Сборник научных статей. Свердловск: Средне-Уральское кн. изд-во, 1969, с.97-102.

2. Г.Д. Баринберг. Паровые турбины и турбоустановки Уральского турбинного завода./ Г.Д. Баринберг, Ю.М. Бродов, А.А. Гольдберг, Л.С. Иоффе, В.В. Кортенко, В.Б. Новоселов, Ю.А. Сахнин. Екатеринбург: «Априо», 2007, 460 с.

3. Баринберг Г.Д. Осерадиальные бандажные уплотнения и их эффективность./ Г.Д. Баринберг, Сборник ЦНИИТЭИТЯЖМАШ. М, 1988. Вып. 1, с.40…43.

4. А.С. 128875 СССР Устройство для предотвращения резкого вскипания конденсата в теплообменнике./ А.В. Рабинович, Д.П. Бузин (СССР)// БИ. 1960. №11, с.19.

5. Прогрессивные технико-экономические показатели тепловых конденсационных электростанций (КЭС), теплоцентралей (ТЭЦ) и котельных для оценки технического уровня и качества проектной документации. Минэнерго СССР, М. 1990г.

6. Работа ТЭЦ в объединенных энергосистемах. Изд-во «Энергия», М. 1976, с.14.

Размещено на Allbest.ru