Техническое описание проекта и основного оборудования

Схема энергоблока ПГУ410Т (SCC54000F MS)

Новый энергоблок установленной электрической мощностью 410 МВт, предназначенный для комбиниро­ванной выработки электрической и тепловой энергии, сооружен по схеме парогазового блока с одной газовой турбиной, одним паровым котлом-утилизатором трех давлений и одной паровой турбиной с теплофикацион­ными регулируемыми отборами пара (конфигурация 1ГТ+1КУ+1ПТ).

В составе основного оборудования энергоблока:

современная высокоэффективная газотурбинная установка SGT5-4000F мощностью 290 МВт с турбогене­ратором TLRI SGen5-1000A (Siemens);

паровой котел-утилизатор Еп-264/297/43-13.0/ 3.0/0.47-558/558/237-11.бвв (Таганрогский котлострои­тельный завод «Красный котельщик»);

теплофикационная паровая турбина SST5-5000 мощностью 130 МВт с турбогенератором TLRI SGen5- 100А-2Р (Siemens)

Технологические системы энергоблока

В состав энергоблока, кроме главного корпуса с ос­новным и вспомогательным оборудованием, входят: пункт подготовки газа, дожимная компрессорная стан­ция, хозяйство дизельного топлива, система оборотного водоснабжения с башенной испарительнрй градирней, противопожарная насосная станция, очистные соору­жения нефтесодержащих сточных вод, канализацион­ная насосная станция, компрессорная сжатого воздуха, комплектное распределительное устройство с элегазо- вой изоляцией, открытая установка трансформаторов. Для обеспечения блока газовым топливом смонтиро­вана система подачи газа высокого давления от магист­ральных газопроводов до ПГУ-410Т. Для хранения ава­рийного топлива построен резервуарный парк объемом 10 000 куб. м.

Газотурбинная установка SGT54000F (V94.3A)

ГТУ номинальной электрической мощностью 307 МВт и КПД 38,5 % отличается простотой и надеж­ностью. 15-ступенчатый осевой компрессор имеет регу­лируемый входной направляющий аппарат. После пятой ступени на корпусе компрессора имеется кольцевая по­лость, через которую осуществляется антипомпажный сброс и отбор воздуха на охлаждение. Разъем корпуса компрессора — горизонтальный.

Турбина ГТД — четырехступенчатая. Все сопловые лопатки и рабочие лопатки первых трех ступеней с внут­ренним воздушным охлаждением, первые три ступени с термозащитным покрытием. Корпус турбины, защи­щенный комбинированной звукотеплоизоляцией, имеет горизонтальный разъем. Ротор турбогруппы состоит из отдельных дисков с торцевыми шлицами типа Hirth, со­единенных центральной стяжкой, и опирается на два подшипника. Упорный подшипник расположен на входе в компрессор. Съем мощности происходит с холодного конца ротора, скорость вращения которого 3000 об/мин. Конструкция ротора обеспечивает улучшенную эксплуа­тационную гибкость:

• ровный ход и низкое тепловое напряжение при любых условиях эксплуатации;
• один стяжной болт ротора с хиртовыми соедине­ниями, разработанными компанией Siemens, обеспечи­вают наиболее высокую механическую устойчивость и самоцентровку с тепловой гибкостью;
• высокотехнологичный процесс внутреннего от­бора обеспечивает охлаждение ротора на наиболее на­груженных участках.

В SGT5-4000F применена кольцевая камера сгорания с использованием керамических облицовочных плиток, что позволило увеличить температуру газов перед тур­биной. В камере сгорания использована технология су­хого подавления вредных выбросов (DLE) при работе как на газе, так и на жидком топливе.

Кольцевая камера сгорания содержит 24 гибридные горелки, каждая из которых имеет по два концентрических завихрителя (осевой и диагональный) и одну пилотную горелку. В гибридной горелке объединены режимы диффузион­ного горения и предварительного смешивания, позво­ляющие снизить выбросы при работе на природном газе NO_x до 25 ppm, С0₂ до 12 ppm и твердых частиц до 5 ppm. Гибридные горелки сочетают в себе все возмож­ные преимущества: устойчивость процесса горения с низким уровнем вредных выбросов, малые потери дав­ления, компактность в сочетании с удобством техниче­ского обслуживания. Горелки могут быть сняты без раз­борки других узлов газотурбинной установки.

В ГТД SGT5-4000F применяется оригинальная си­стема активного регулирования зазоров Siemens (НСО) для снижения концевых потерь в проточной части тур­бины и тем самым увеличения эффективности: ротор смещается в сторону компрессора гидравлически, умень­шая зазоры турбины. В результате внедрения системы достигается увеличение мощности до 2 МВт в простом цикле и до S МВт в комбинированном, увеличение КПД- до 0,3 % и до 0,2 % соответственно.

Газотурбинный двигатель с момента выхода на ры­нок в 1996 году продолжает совершенствоваться, пройдя четыре цикла модернизации, коснувшихся в основном компрессорной части. За счет модернизации были по­вышены мощность и КПД с 240 МВт и 37 % до 307 МВт и 40 % соответственно. В последнюю версию турбины были внедрены стандартные разработки для обеспече­ния маневренности и эксплуатационной гибкости газо­турбинной установки:

• при работе на частичных нагрузках сокращено до минимума количество вредных выбросов путем опреде­ления нового закрытого положения ВНА;
• повышена устойчивость процесса горения по­средством акустического контроля горения и контроля стабильности процесса горения, анализа режима горе­ния с помощью системы Argus, что позволяет приспо­сабливаться к изменению качества газа, условий окру­жающей среды и нагрузки;
• при работе на пиковых нагрузках увеличена мак­симально допустимая мощность газовой турбины путем определения нового открытого положения ВНА, где на­грузка газовой турбины составляет около 101,5 %, при этом увеличивается массовый расход воздуха компрес­сора до 2,7 %.

Следует отметить, что все разработанные решения по модернизации ГТД могут быть внедрены на действую­щих установках во время плановых инспекций горячей части или ревизий.

Турбогенератор газовой турбины SGen5-1000A

Турбогенератор номинальной активной мощностью 300 МВт воздушного охлаждения с охлаждением воздуха во встроенных воздухоохладителях. На воздухоохлади­тели подается химобессоленная вода, циркулирующая в замкнутом контуре. Применяется также для двухваль- ной и трехвальной компоновки ПГУ с нагрузкой на тур­богенератор до 350 MBA, имеет следующие отличитель­ные особенности:

• КПД на уровне мировых стандартов с конструк­цией, требующей малого объема технического обслужи­вания;
• многоступенчатые обмотки статора с косвенным охлаждением;
• сердечник статора на двух осевых рессорах, с ра­диальной вентиляцией, подсоединенный к фундамент­ной плите;
• обмотка ротора с осевой вентиляцией и охлажде­нием;
• два вентилятора прокачки воздуха, установлен­ные на обоих концах ротора;
• всепогодный шумозащитный внешний кожух тур­богенератора;
• охладители, установленные на фундаменте, распо­ложенном рядом с фундаментной плитой и внутри внешнего кожуха для обеспечения работы турбогенера­тора с полностью закрытым корпусом с охлаждением вода-воздух (TEWAC).

Паровая турбина SST5-5000

Серия SST-5000 имеет следующие основные харак­теристики:

• двухцилиндровая модель с высоким расположе­нием и с выхлопом вниз;
• модульная конструкция с различными сторонами НД и зонами выхлопа;
• усовершенствованная технология облопачивания и уплотнения и оптимизированный паровой тракт;
• серия спроектирована на короткое время запуска и гибкость в работе;
• стандартные вспомогательные системы на рамах;
• интервалы между проведением больших инспек­ций 10-12 лет;
• отработанная модель с одновальной и многоваль- ной конфигурацией.

Паровая турбина имеет один совмещенный корпус ЦВД/ЦСД и один двухпоточный корпус ЦНД. Все ком­поненты представляют собой стандартные модули. Тур­бины (цилиндры) имеют тандемное расположение. Все отдельные валы цилиндров и вал ротора генератора же­стко соединены. Вал в сборе и корпусы расширяются от общей фиксированной осевой точки, которая пред­ставляет собой стойку подшипника перед турбиной ВД/СД. Расширение внешнего корпуса турбины ВД/СД передается внутреннему корпусу турбины НД за счет толкателя. Данная компоновка дает в результате мини­мальное относительное расширение между вращаю­щейся и стационарной частями турбины, что важно для получения высокого КПД.

Турбина ВД/СД отгружается в предварительно со­бранном виде, что позволяет монтировать ее в короткие сроки и поддерживать высокое качество работы. Ци­линдр ВД/СД имеет однопоточную конструкцию и ха­рактеризуется горизонтально разделенным двойным корпусом. Пар, который подается в средней части кор­пуса, направляется к переднему подшипнику через си­стему лопаток ВД и к генератору через систему лопаток СД. Уплотнение вала разделяет две зоны расширения. На стороне выхлопа ВД ротор поддерживается комби­нированным упорным/опорным подшипником. На сто­роне выхлопа СД ротор поддерживается передним опор­ным подшипником цилиндра НД.

ЦВД/ЦСД, используемый для комбинированной вы­работки тепла и энергии, оснащен отбором пара из вы­хлопа СД. Для регулирования расхода пара установлена дроссельная заслонка в перепускной трубе после вы­хлопа ЦСД. Для защиты турбины от обратного потока пара установлен обратный клапан в трубопроводе от­борного пара.

Ротор состоит из моноблочной поковки с цельноко­ваными соединяемыми половинами и вставляемыми ло­патками. Тепловое осевое расширение всей линии валопровода идет от комбинированного упорного/ опорного подшипника.

Цилиндр НД имеет двухпоточную конструкцию с корпусом, состоящим из ряда оболочек, находящихся на одном уровне с конденсатором, расположенным под ЦНД. Внешний корпус цилиндра НД имеет сборную конструкцию с горизонтальным разъемом. Встроенная конструкция, придающая жесткость, состоит из сталь­ных трубок или ребер жесткости, которые повышают прочность внешнего корпуса. Внутренний корпус ци­линдра НД имеет горизонтальное разделение. Силы, образующиеся в результате разницы в давлении пара и тепловой нагрузки, компенсируются соединитель­ными болтами, установленными во фланцах оболочки корпуса и в стационарных лопаточных венцах.

Из ЦНД пар отбирается для сетевых подогревателей системы централизованного теплоснабжения. Для за­щиты турбины от обратного потока пара установлен об­ратный клапан в трубопровод отборного пара. Ротор ЦНД состоит из моноблочной поковки с цельнокова­ными соединяемыми половинами и вставляемыми ра­бочими лопатками. Балансировочные плоскости, до­ступные с внешней стороны турбины, позволяют производить балансировку ротора в полевых условиях без разбора турбины.

Кондесатор Scon 4000

Конденсатор — двухпоточный, камерного поверх­ностного типа, с неразделенными водяными камерами с каждого конца. Паровое пространство имеет прямо­угольное поперечное сечение с целью оптимального ис­пользования внутреннего объема для необходимой по­верхности конденсации. Конденсатор расположен под ЦНД и является его составной частью. Сухопарник, ко­жух, конденсатоотводчик и водяные камеры — стальные. Конденсатор закреплен на фундаменте. Тепловые рас­ширения компенсируются шарикоподшипниками или тефлоновыми прокладками.

Котел-утилизатор трех давлений

Котел-утилизатор с промперегревом ЭМА-028-КУ типа En-264/297/43-l 3.0/3.0/0.47-558/558/237-11,6вв теплопроизводительностью 355 МВт горизонтального профиля, трехбарабанный, с естественной циркуля­цией среды в контурах высокого (ВД) среднего (СД) и низкого давления (НД), с вертикальным расположе­нием труб поверхностей нагрева, с подвеской к собст­венному каркасу через промежуточные металлокон­струкции. Барабаны устанавливаются на каркас котла. Поверхности нагрева котла-утилизатора выполнены из труб с наружным спирально-ленточным оребрением. Поверхности нагрева выполнены в виде закон­ченных блок-модулей, полностью собранных на заводе- изготовителе. В состав блок-модулей входит пото­лочная обшивка с внутренней изоляцией и облицов­кой. Собственно, поверхности нагрева состоят из вер­тикально расположенных оребренных труб, объеди­ненных раздающими и собирающими коллекторами. В состав котла-утилизатора входят: газовый подогре­ватель конденсата, водяной экономайзер ВД и СД, ис­паритель ВД, СД и НД, пароперегреватель ВД, СД и НД, промежуточный пароперегреватель, барабан ВД, СД и НД с внутрибарабанными устройствами, тру­бопроводы с арматурой, каркас, площадки обслужива­ния, панели корпуса газоходов котла, дымовая труба (одна на два котла), газоход от котла до дымовой трубы, изоляция, декоративная обшивка, шумоглуши­тель, шибер — дождевая заслонка, водо-водяной тепло­обменник для подогрева сетевой воды. Испарительные
контуры ВД, СД и НД с естественной циркуляцией. Котел-утилизатор самоопорной конструкции изготав­ливается газоплотным и рассчитан на работу под над­дувом. Аналогичные котлы-утилизаторы были исполь­зованы на ТЭЦ-16 и ТЭЦ-20 ОАО «Мосэнерго».

Дожимная компрессорная станция топливного газа

ДКС состоит из двух центробежных компрессорных установок 2R2MSGPB-3ARC2G/30 производства Came­ron (с 2014 г. Ingersoll Rand), которые были поставлены компанией ООО «СФЕРА».

Центробежные компрессоры электроприводные с двигателями HKL156Z02 с воздушным охлаждением. Единичная мощность двигателя 2800 кВт, номинальное напряжение 6000 В.

Перспективы

Проект выполнен с учетом возможного дальнейшего расширения энергоблока и строительства второй очереди ПГУ (инженерные сети, здания циркуляцион­ной насосной станции, эстакады, электротехнические помещения в главном корпусе выполнены с учетом присоединения второй очереди), что в дальнейшем позволит значительно сэкономить на затратах при строительстве.