Выбор оборудования тепловой электростанции

В статье показано, как подбирается оборудование для тепловой электростанции на стадии проекта. 

Описание принципиальной схемы для этой станции читайте тут.

Выбор вспомогательного оборудования произведен в соответствии с действующими нормами, правилами, на основании балансов пара, тепла и воды. Окончательный выбор вспомогательного оборудования будет проведен на стадии разработки рабочей документации. В данном проекте есть одна особенность, схема - бездеаэратораная, о том как выбирается деаэратор можно узнасть в статье уравнение материального баланса и выбор деаэратора.

Выбор конденсатного насоса 1го подъема

Расход конденсата на блок с учетом 5% запаса по п. 6.9 ВНТП-81 составляет:

D_конд.н. =D_к.×D_з., где:

• D_к. – максимальный расход конденсата;
• D_з. – 5% запас.
• D_конд.н. = 965×1,05=1013 м³/ч.

Для обеспечения требуемой производительности устанавливаются три насоса КсВ-500-85-1 (2 работают, один в резерве):

• производительность 500 м³/ч;
• напор 85 м. вод. ст.;
• частота 985 об/мин;
• мощность двигателя 200 кВт;
• производитель ОАО «Насосэнергомаш», г.Сумы, Украина.

Выбор конденсатного насоса 2го подъема

Расход конденсата на блок с учетом 5% запаса по п. 6.9 ВНТП-81 составляет:

D_конд.н. =D_к.×D_з., где:

• D_к. – максимальный расход конденсата;
• D_з. – 5% запас.

D_конд.н. = 965×1,05=1013 м³/ч.

Для обеспечения требуемой производительности устанавливаются три насоса КсВ-500-220-1 (2 работают, один в резерве):

• производительность 500 м³/ч;
• напор 220 м. вод. ст.;
• частота 1480 об/мин;
• мощность двигателя 500 кВт;
• производитель ОАО «Насосэнергомаш», г.Сумы, Украина.

Выбор насоса сливного

Устанавливается 2 насоса КсВ-90-220 с увеличенной подачей (один в резерве).

• производительность 125 м³/ч;
• напор 220 м. вод. ст.;
• частота 2970 об/мин;
• мощность двигателя 132 кВт;
• производитель ОАО «Насосэнергомаш», г.Сумы, Украина.

Выбор насоса конденсатного бойлеров

Устанавливается два насоса (один в резерве) типа ЦМЛ-65/180-7,5/2:

• производительностью 26 м³/ч;
• напор 40 м. вод. ст.;
• частота вращения 3000 об/мин;
• номинальная мощность 7,5 кВт;
• производитель ООО «Насосный завод «Взлет».

Выбор питательного насоса

Расход воды на контур высокого давления с учетом величины впрыска в БРОУ и РОУ, а также запаса по расходу 5% в соответствии с п. 6.9 ВНТП-81 равен:

D_пн. =(D_к. + D_роу. + D_пром.)×D_з., где:

• D_к. – номинальный расход питательной воды;
• D_роу. – расход воды на впрыск в РОУ;
• D_пром. – номинальная производительность промотбора на впрыски (25 т/ч);
• D_з. – 5% запас.

D_в.д. =(1000+2,5+25)×1,05=1079 т/ч

Предлагаются к установке два питательных насоса типа HPT 300-400-D+5s  по 100 % производительности (1 в резерв) с электроприводом и гидромуфтой фирмы Voith со встроенным мультипликатором.

Производство фирмы Sulzer.

Выбор бака слива из котлов

В соответствии с п. 6.14 ВНТП-81 на электростанциях устанавливается на каждые четыре-шесть котлов один общий бак слива емкостью 40-60 м³. На основании изложенного, на ГРЭС устанавливается один бак слива от котлов емкостью 40 м³.

Выбор насоса бака слива из котлов

К баку слива от котлов, в соответствии с п.6.14 ВНТП-81, устанавливается по одному насосу, производительность которого должна обеспечить откачку сливаемой воды в течение 1-1,5 часов. Таким образом, устанавливается один насос типа ЦМЛ-50/200-11/2:

• производительность 40 м³/ч;
• напор 44 м. вод. ст.;
• частота вращения 3000 об/мин;
• номинальная мощность 11 кВт;
• производитель ООО «Насосный завод «Взлет».

Выбор дренажного бака

В соответствии с п. 6.13 ВНТП-81 на каждый блок предусматривается установка одного дренажного бака емкостью 15 м³.

Выбор насоса дренажного бака

В соответствии с п. 6.13 ВНТП-81 насосы дренажного бака устанавливаются в количестве двух штук. Предлагаются к установке насосы типа ЦМЛ-50/200-7,5/2. Все насосы рабочие.

• Производительность 8 м³/ч;
• Напор 49 м. вод. ст.;
• Частота вращения 3000  об/мин;
• Номинальная мощность 7,5  кВт;
• Производитель ООО «Насосный завод «Взлет».

Выбор бака химобессоленной воды

В соответствии с п. 6.12 ВНТП-81 создается дополнительный запас обессоленной воды в баках без давления, устанавливаемых вне зданий. На блочных электростанциях емкость баков принимается на 30 минут работы электростанции с максимальной нагрузкой, но не менее 4000 м³.

Устанавливаются два бака, емкостью по 2000 м³.

Выбор насосов химобессоленной воды

В соответствии с п. 6.12 ВНТП-81 производительность и количество насосов, откачивающих воду из баков химобессоленной воды, обеспечивает одновременно нормальную подпитку цикла и 30% расхода питательной воды в наибольшей турбоустановке. Насосы устанавливаются в количестве не менее двух без резерва.

Номинальный расход через насосы химобессоленной воды составляют:

• 20+30%*965=310т/ч.

Согласно ВНТП-81, устанавливаются 2 насоса типа Х150-125-315, все насосы рабочие.

• Производительность 150 м³/ч;
• Напор 35 м. вод. ст.;
• Частота вращения 1450  об/мин;
• Номинальная мощность 20  кВт;
• Производитель ЗАО «Катайский насосный завод».

Большую часть времени эти насосы не будут работать при своей номинальной производительности, поскольку резерв 30% питательной воды требуется в аварийных ситуациях.  Таким образом, целесообразно поставить дополнительно два насоса малого расхода (на три блока), для обеспечения только нормальной подпитки цикла. Предлагается насос типа Х65-50-160.

• Производительность 30 м³/ч;
• Напор 31 м. вод. ст.;
• Частота вращения 2900  об/мин;
• Номинальная мощность 3,5  кВт;
• Производитель ЗАО «Катайский насосный завод».

Выбор РОУ собственных нужд

Для обеспечения блока паром для собственных нужд, устанавливается редукционно-охладительная установка производительностью 40т/ч, на параметры пара 44/11 бар, 309/210˚С.

К установке предлагается РОУ, включающая в себя интегрированный паропреобразовательный клапан типа 1611-09 и регулирующий клапан охлаждающей воды типа 1313-05 в количестве одной штуки.

Производство фирмы «HORA» с электроприводом фирмы «Siemens».

Выбор БРОУ

Предусматривается двухбайпасная пусковая схема с БРОУ высокого и низкого давления.

БРОУ ВД представляет собой интегрированный быстродействующий паропреобразовательный клапан типа 1633-84 и регулирующий клапан охлаждающей воды типа 1313-05 в количестве одной штуки.

Производство фирмы «HORA» с электроприводом фирмы «Siemens».

БРОУ НД представляет собой интегрированный быстродействующий паропреобразовательный клапан типа 1611-91 и регулирующий клапан охлаждающей воды типа 1313-01 в количестве двух штук.

Производство фирмы «HORA» с электроприводом фирмы «Siemens».

Выбор расширителей дренажей

Для утилизации дренажей низкого давления устанавливается один расширитель дренажей низкого давления типа Сп-5,5У на параметры Р_р=0,15МПа, V=5,5 м³.

Для утилизации дренажей высокого давления устанавливается один расширитель дренажей высокого давления типа Сп-1,5У на параметры Р_р=0,8МПа, V=1,5 м³.

Выбор насосов технической воды

Для подачи воды на охлаждение вспомогательного оборудования блока установлены насосы типа Д-2000-21 (напор 21 м. вод. ст., подача 2000 м³/ч). Количество насосов 2 шт. (1 в  работе, 1 в резерве).

Также устанавливаются следующие насосы для подачи технической воды к вспомогательному оборудованию котла:

• К шлаковым дробилкам котла по условиям Завода-изготовителя должна подаваться вода с давлением 5,9-7,9 кгс/см² в количестве 19 м³/ч. Для этих целей устанавливаются насосы типа CR 20-5 A-F-A-E HQQE (напор 58 м. вод. ст., подача 21 м³/ч). Количество насосов 2 шт. (1 в работе, 1 в резерве).
• К аппаратам обмывки экранов котла по условиям Завода-изготовителя должна подаваться вода с давлением 15 кгс/см² в количестве 42 м³/ч. Для этих целей устанавливаются насосы типа CR 45-7-2 A-F-A-E HQQE, (напор 142 м. вод. ст., подача 42 м³/ч). Количество насосов 2 шт. (1 в работе, 1 в резерве).
• Для подачи воды на обмывку РВП котла устанавливаются насосы типа ЦМК1-250/400-55/4 (напор 42 м. вод. ст., подача 280 м³/ч). Количество насосов 2 шт. (1 в работе, 1 в резерве). Загрязненная обмывочная вода после РВП поступает в бак, откуда откачивается насосами в бак-нейтрализатор. Тип насосов ХП-280/42а-2,0-Е-Щ (напор 42 м. вод. ст., подача 280 м³/ч). Количество насосов 2 шт. (1 в  работе, 1 в резерве).

Схема технической воды на охлаждение вспомогательного оборудования и контура обмывки РВП разрабатывается на последующей стадии проектирования.

Выбор оборудования замкнутой системы охлаждения генератора

Для охлаждения воздухоохладителей генератора и теплообменников замкнутой системы охлаждения статора генератора организован замкнутый контур с насосами Д-1250-63б (напор 44 м. вод. ст., подача 1050 м³/ч). Количество насосов 2 шт. (1 в  работе, 1 в резерве)

Рабочей средой в контуре является конденсат. Контур также включает в себя бак и теплообменники для охлаждения конденсата, охлаждаемые технической водой. Схема контура разрабатывается на последующей стадии проектирования.

Для охлаждения статора генератора используется дистиллят, подаваемый по отдельному замкнутому контуру. Оборудование контура охлаждения статора и схема его включения входят в границы проектирования Завода-изготовителя генератора.

Выбор оборудования сетевой и деаэрационно-подпиточной установки

При отпуске потребителю 15 Гкал/ч, согласно СНиП 41-02-2003 «Тепловые сети», потери сетевой воды складываются из расхода воды на ГВС и утечек теплосети.

Нагрузка ГВС составляет 15-20% от суммарной тепловой нагрузки, т.е. Qгвс=3Гкал/ч. Таким образом, расход сетевой воды на горячее водоснабжение составляет:

• Gсв=Qгвс/(Cp(Tгвс-Тхол))=3*1,163/(4,19*(70-5))=12,8 кг/с=46,1 т/ч

Согласно правилам технической эксплуатации тепловых энергоустановок, при эксплуатации тепловых сетей утечка теплоносителя не должна превышать норму, которая составляет 0,25% среднегодового объема воды в тепловой сети. По СНиП 41-02-2003 объем воды в системах теплоснабжения при отсутствии данных по фактическим объемам воды допускается принимать равным 70 м³ на 1 МВт расчетной тепловой нагрузки при открытой системе теплоснабжения.

Таким образом, утечки теплосети составляют:

• Gут=0,0025*Qт*70=0,0025*15*1,163*70=3,1 т/ч
• Суммарная подпитка теплосети составляет 49,2 т/ч.

Производительность деаэрационно-подпиточной установки определяется на три блока, суммарной тепловой мощностью 45 Гкал/ч. Согласно СНиП 41‑02‑2003 расчетный часовой расход воды для определения производительности водоподготовки и соответствующего оборудования для подпитки открытой системы теплоснабжения следует принимать равным расчетному среднему расходу воды на горячее водоснабжение с коэффициентом 1,2 плюс 0,75 % фактического объема воды в трубопроводах тепловых сетей. Таким образом расчетный часовой расход воды составляет 64,7 т/ч. Максимальный расход подпитки теплосети на три блока равен D_подп = 194 т/ч.

Выбор насоса подпитки теплосети

• Максимальный расход подпитки теплосети – D_подп = 194 т/ч.
• Расход греющей воды ДВ-200: D_г.в. = 96 т/ч.

Требуемая производительность подпиточных насосов:

• D_п.н.  = D_подп. +D_г.в = 194+96 = 290 т/ч.

Устанавливаются 3 насоса (1 в резерв) ЦМЛ-125/360-30/4: (СНиП 41-02-2003. п.8,16)

• производительность 145 м³/ч;
• напор 38 м. вод. ст.;
• частота вращения 1450 об/мин;
• максимальная потребляемая мощность 30 кВт;
• производитель ООО «Насосный завод «Взлет».

Выбор сетевых подогревателей

Суммарная тепловая нагрузка ГРЭС после введения в строй трех блоков 4, 5 и 6 будет распределена между ними. В настоящее время тепловая нагрузка ГРЭС составляет 39 Гкал/ч. Резервироваться тепловая нагрузка на ГРЭС будет за счет существующих основных и аварийных бойлеров.

Производительности существующих насосов водопроводной воды (1Д-315х50) достаточно для обеспечения подпитки теплосети.

Из-за невозможности применения каскадного слива и ненадежной эксплуатации сварных пластинчатых подогревателей предлагаются к установке горизонтальные кожухотрубные подогреватели, разработанные ОАО «НПО ЦКТИ».

Основной сетевой подогреватель

• Тип ПП1-54кп/15ок-16-II

Пиковый сетевой подогреватель

• Тип ППМР630х3-1,0-II

Выбор охадителя конденсата бойлеров

Максимальный расход подпиточной воды через все подогреватели 194 т/ч. Принимаем по одному ОКБ на блок. В качестве теплообменника используется разборный пластинчатый теплообменник типа M6-FG, производитель «Альфа Лаваль».

Выбор вакуумного деаэратора

Максимальный расход подпитки теплосети с трех блоков D_подп = 194 т/ч. Согласно Заданию на проектирование, вакуумный деаэратор, как элемент подпитки теплосети, должен быть общим на три новых блока. Ввиду разновременности строительства этих блоков, деаэратор должен работать в широком диапазоне нагрузок. Устанавливаются два вакуумных деаэратора типа ДВ-100/25 разработки ОАО «НПО ЦКТИ». Номинальная производительность деаэратора 100 т/ч. В соответствии с письмами ОАО «НПО ЦКТИ» исх.№3/765 от 17.02.09 (Приложение 6) и исх.№3/1043 от 03.03.09 (Приложение 7), вместе с деаэратором, устанавливается охладитель выпара ОВВ-8, водоструйный эжектор ЭВ‑60, а также деаэраторный бак, полезной вместимостью 25 м³. Диапазон регулирования вакуумных деаэраторов 20-100% производительности.

Выбор бака подъемных насосов эжекторов

Устанавливается 1 бак подъемных насосов эжекторов, объемом 30м³. Входит в объем поставки деаэратора.

Выбор насоса подъемных эжекторов вакуумных деаэраторов

• Расход воды на эжектор D_воды = 60 т/ч.
• Количество включенных эжекторов n = 2.
• Суммарный расход воды на эжектора D_общ = D_{воды *} n = 60 * 2 = 120 т/ч

Согласно письму НПО ЦКТИ исх.№3/1043 от 03.03.2009 напор насосов должен быть порядка 40м. Устанавливаются 2 насоса (1 в резерв) ЦМЛ-125/360-22/4:

• производительность 120 м³/ч;
• напор 40 м. вод. ст.;
• частота вращения 1450 об/мин;
• номинальная мощность 22 кВт;
• производитель ООО «Насосный завод «Взлет».

Выбор насосов сетевой воды

Без учета собственных нужд, максимальный расход сетевой воды с одного блока составляет 250 т/ч (750 т/ч на 3 блока).

Согласно п.11.8 ВНТП на все три новых блока устанавливаются 4 сетевых насоса (1 в резерв).

Принимаются к установке насосы Omega 100-310.

• Производительность 250 м³/ч; Напор – 105 м;
• Номинальная мощность – 90,4 кВт; Мощность двигателя – 110 кВт;
• Частота вращения – 2982 об/мин;
• Производитель: фирма «KSB», Германия.

На стадии разработки рабочей документации будет рассмотрена возможность применения марок насосов, предусмотренных в I очереди ГРЭС.

Выбор баков-аккумуляторов ГВС

В соответствии с п. 6.20 СНиП 41-02-2003 для выравнивания суточного графика расхода сетевой воды на горячее водоснабжение предусматривается установка баков – аккумуляторов емкостью, равной 10 кратной величине среднечасового расхода воды на ГВС за отопительный период.

Перспективная нагрузка ГВС составляет Q_гвс=9 Гкал/ч.

Десятикратный расход ГВС составляет:

• 10*Dсв=10*Qгвс/(Tгвс-Тхол)=10*9/(70-5)=1385 м3/ч

Таким образом, суммарный объем баков ГВС составляет 1412 м³. Устанавливаем два бака объемом по 1000 м³.

Выбор регулировочного насоса

Максимальный расход воды на горячее водоснабжение в 2,4 раза больше среднего расхода воды на ГВС. Для сглаживания суточных неравномерностей потребления горячей воды, устанавливаются регулировочные насосы на баках-аккумуляторах ГВС. Производительность насосов рассчитана как разность между максимальным расходом на ГВС (с коэффициентом 2,4) и расходом на подпитку теплосети. D_{max ГВС} -D_подп = 2,4*46,1*3 – 194 = 138 т/ч

Устанавливается 3 насоса (1 в резерве) ЦМЛ-100/335-15/4 (с учетом расширения блоками 5 и 6):

• производительностью 69 м³/ч;
• напор 34 м. вод. ст.;
• частота вращения 1450 об/мин;
• номинальная мощность 15 кВт;
• производитель ООО «Насосный завод «Взлет».