вид  
4 Августа 2020г, Вторник€ — 87.2253,  $ — 74.1586загрузить приложение Armtorg.News для Андроидзагрузить приложение Armtorg.News для iphone

Опыт разработки и внедрения на территории Российской Федерации современных паровых турбин для парогазовых установок

28 Марта 2016

А.Е. Валамин, А.Ю. Култышев, Ю.А. Сахнин, М.Ю. Степанов.
Уральский турбинный завод (ЗАО «УТЗ») – Уральский Федеральный университет имени Б.Н. Ельцина (УрФУ).

В статье представлены реализованные проекты паровых турбин для применения в парогазовом комбинированном цикле производства электроэнергии; отмечены наиболее интересные и оригинальные решения, которые нашли применение в конструкциях и схемных решениях; показано развитие ряда идей и элементов при последовательном выполнении от первых проектов к последующим.

На сегодняшний день в мире введено и эксплуатируется большое количество парогазовых установок (ПГУ) с высокими технико-экономическими показателями производства электроэнергии. Развитие данного направления связано в первую очередь с относительно невысокой стоимостью природного газа и газотурбинных установок (ГТУ), возможностью использования выхлопных газов в котле-утилизаторе (КУ) для создания пара для паровой турбины, что обеспечивает высокую экологическую чистоту и экономичность цикла. Начав с 2005 года масштабную модернизацию теплоэнергетики в России с переходом на парогазовые технологии, в России ввели ряд блоков ПГУ, в том числе и с паровыми турбинами производства ЗАО «УТЗ».

Авторы статьи уже неоднократно представляли технические характеристики и особенности паровых турбин для применения в проектах ПГУ [1-7]. Так, первым проектом в данном направлении является разработанная теплофикационная паровая турбина Т-53/67-8,0 [1] для ПГУ-230, эксплуатируемая в составе ПГУ-230 Минской ТЭЦ-3 с 2008 года. В состав ПГУ также входит первая ГТУ GT13E2 производства Alstom номинальной мощностью 160 МВт и КУ производства SES-Energy (Словакия).

Конструкция турбины выполнена в двух цилиндрах и разработана на базе решений, применяемых в серийных турбинах ЗАО «УТЗ». Также в конструкции реализован ряд новых решений, обусловленных эксплуатацией в парогазовом цикле.

В турбине применено дроссельное парораспределение с разработкой выносного блока клапанов с обеспечением равномерного подвода пара на входе в первую ступень проточной части турбины, как при номинальной мощности, так и на частичных нагрузках, путем подачи пара через регулирующие клапана в диаметрально противоположные патрубки цилиндра. При выбранном парораспределении турбины отсутствует регулирующая ступень и, соответственно, ее массивный диск, что обеспечивает повышенную надежность и маневренность турбины.

Пар контура низкого давления (НД) подводится в кольцевую камеру с разделительной криволинейной перегородкой в цилиндре низкого давления через два блока стопорно-регулирующих клапанов НД [8]. Данное решение позволило обеспечить перемешивание основного потока пара проточной части с паром контура НД от КУ.

С 2010 года в составе блока ПГУ-410 Краснодарской ТЭЦ эксплуатируется теплофикационная паровая турбина Т-113/145-12,4 [2] с промежуточным перегревом пара (рис. 1). В состав ПГУ также входит ГТУ M701 F4 производства Mitsubishi Heavy Ind. номинальной мощностью 303 МВт и КУ производства ОАО “ЭМАльянс”.


Рисунок 1 – Теплофикационная паровая турбина Т-113/145-12,4


Конструкция турбины выполнена в трех цилиндрах. Цилиндр высокого давления (ЦВД) – двухкорпусный с прямоточной схемой движения пара и выделением первых двух ступеней во внутренний корпус для обеспечения гарантированной прочности и плотности при высоких параметрах пара на входе в турбину, а также для сохранения высоких маневренных характеристик турбины в целом. Цилиндр среднего давления (ЦСД) – двухкорпусный с петлевой схемой движения пара в цилиндре для отдаления от среднего подшипника зоны повышенных температур (зоны паровпуска в цилиндр после промежуточного перегрева пара). Цилиндр низкого давления (ЦНД) – однокорпусный с двумя потоками движения пара. Для возможности достижения значительной конденсационной мощности турбины, а также с учетом трех контуров подвода пара от КУ и увеличением при этом расхода пара через часть низкого давления приблизительно на 30% по отношению к расходу на входе в ЦВД, в последней ступени турбины применены рабочие лопатки высотой 940 мм.

С учетом наличия промежуточного перегрева пара в КУ в данном проекте, в конструкции турбины отсутствует необходимость организации камеры подвода пара контура СД от КУ, так как пар контура СД подается в трубопровод линии холодного промперегрева и поступает в ЦСД совместно с общим потоком пара.

С 2014 года на Новокуйбышевской ТЭЦ-1 эксплуатируется теплофикационная паровая турбина Тп-35/40-8,8 (рис. 2) [3]. Особенность схемы данной ТЭЦ заключается в том, что турбина питается паром от общестанционного коллектора свежего пара, в который он поступает от КУ и паровых котлов. Кроме того, в турбину подается пар НД от трех КУ.


Рисунок 2 – Теплофикационная турбина Тп-35/40-8,8


Одной из особенностей конструкции турбины является использование оригинального устройства подвода пара контура НД от КУ. В отсеке цилиндра турбины организована камера с патрубками подвода пара. Данная камера образована стенкой корпуса цилиндра, обоймой с размещенной в ней ступенью давления перед камерой, и обоймой с размещенной в ней ступенью давления за камерой. В камере в интервале между обоймами находится камера смешения, образованная двумя обечайками и несколькими пустотелыми профильными элементами, закрепленными в обечайках и установленными радиально. На боковых стенках пустотелых профильных элементов выполнены отверстия для выхода пара контура НД в зону камеры смешения с основным потоком и поступлением в ступень давления, размещенную за камерой. Таким образом, данное устройство обеспечивает равномерное перемешивание основного потока пара и пара контура НД от КУ. При этом не требуется значительного осевого расстояния для организации дополнительного подвода пара, а траектория основного потока пара без отсутствия различных принудительных поворотов не создает увеличенного сопротивления и, соответственно, дополнительных потерь давления, не снижая экономичность проточной части. Принятое решение является развитием идеи подвода пара контура НД, примененного в турбине Т-53/67-8,0, и обусловлено необходимостью организации камеры в условиях лимитирующего осевого расстояния между подшипниками турбины и возможностью использования применяемой конструкции корпуса цилиндра в серийных турбинах.

С 2014 года в составе блоков ПГУ-230 Ижевской ТЭЦ-1, Владимирской ТЭЦ-2 и Кировской ТЭЦ-3 эксплуатируется теплофикационная паровая турбина Т-63/76-8,8 (рис. 3) [4]. В состав ПГУ также входит ГТУ ГТЭ-160-4(7) производства ОАО «ЛМЗ» и КУ производства ОАО «ЭМАльянс». Также с 2015 года планируется эксплуатация турбин аналогичной конструкции с маркировкой КТ-63-7,7 в составе ПГУ-220 с ГТУ GT13E2 производства Alstom и КУ производства ОАО «ЭМАльянс» на Академической ТЭЦ и двух блоках Нижнетуринской ГРЭС-2.


Рисунок 3 – Теплофикационная паровая турбина Т-63/76-8,8


Конструкция турбины выполнена в одном цилиндре с двухкорпусной конструкцией с петлевой схемой движения пара в цилиндре. В турбине организовано два регулируемых отопительных отбора пара для нужд теплофикации, а также нерегулируемый отбор пара на производство из межкорпусного пространства цилиндра. Одной из отличительных особенностей данной турбины и блока ПГУ в целом является использование повышенного номинального давления пара контура НД КУ – 1,4 МПа. Данное решение позволяет решить задачу по организации в одноцилиндровой турбине более двух отборов пара, между патрубками которых обеспечивается достаточное для их организации расстояние. Подвод пара контура НД от КУ выполняется в межкорпусное пространство цилиндра через один стопорно-регулирующий клапан и не требует организации дополнительной камеры в проточной части турбины для приема данного пара.

Реализован проект теплофикационной паровой турбины Т-40/50-8,8 [5] для работы в составе блока ПГУ-115 совместно с ГТУ типа PG 6111 FA фирмы General Electric и котлом-утилизатором фирмы ОАО «ЭМАльянс».

Турбина выполнена в одном цилиндре с двухкорпусной конструкцией, с петлевой схемой движения пара в цилиндре. Внутренний корпус цилиндра унифицирован с корпусом турбины Т-63/76-8,8, выхлопная часть турбины унифицирована с турбиной Т-50/60-8,8, применяемой для паросиловых установок. Такой подход модульного проектирования [9] позволил сократить издержки и сроки при разработке и производстве данной турбины, уменьшая объем конструкторской и технологической подготовки производства, сокращая номенклатуру выпускаемых деталей и узлов, а также производимой оснастки и приспособлений. При этом применение унифицированных узлов позволяет повысить качество продукции в связи с тем, что предоставляется возможность более глубокой проработки проектируемых узлов, сокращается время на отработку серийных технологических операций и используются типовые технологические процессы производства и сборки с возможностью их дальнейшей автоматизации.

Также в турбине организован подвод пара контура НД от КУ с установкой смешивающего устройства по аналогии с ранее описанным решением для турбины Тп-35/40-8,8.

Основные характеристики описанных турбин представлены в таблице и соответствуют номинальным режимам эксплуатации. При этом приведенные характеристики турбин обусловлены применением в блоках ПГУ с конкретным составом оборудования (ГТУ, КУ) и могут иметь отличные от представленных значения при изменении параметров на входе, что позволяет использовать их в широком диапазоне разрабатываемых блоков ПГУ с выполнением незначительной доработки под конкретные требования проекта.

Таблица основных характеристик турбины ЗАО «УТЗ» для ПГУ
*Т – теплофикационный режим работы, К – конденсационный режим работы



Литература:

1. Теплофикационная паровая турбина Т-53/67-8.0 для ПГУ-230 Минской ТЭЦ-3 / Г.Д. Баринберг, А.Е. Валамин, А.А. Гольдберг. и др. // Теплоэнергетика. 2008. № 8. С. 14-24.
2. Теплофикационная паровая турбина Т-113/145-12.4 для ПГУ-410 Краснодарской ТЭЦ / Г.Д. Баринберг, А.Е. Валамин, А.А. Гольдберг и др. // Теплоэнергетика. 2009. № 9. С. 15-23.
3. Теплофикационная паровая турбина Тп-35/40-8.8 / А.Е. Валамин, А.Ю. Култышев, А.А. Гольдберг и др. // Теплоэнергетика. 2012. №12. С. 20-27.
4. Теплофикационная паровая турбина Т-63/76-8.8 для серии ПГУ-230 / А.Е. Валамин, А.Ю. Култышев, В.Н. Билан и др. // Теплоэнергетика. 2012. № 12. С. 3-12.
5. Теплофикационная паровая турбина Т-40/50-8,8 для ПГУ-115 / А.Е. Валамин, А.Ю. Култышев, В.Н. Билан и др. // Теплоэнергетика. 2012. №12. С. 13-19.
6. Паровые турбины ЗАО УТЗ для парогазовых установок / А.Е. Валамин, А.Ю. Култышев, Т.Л. Шибаев и др. // Теплоэнергетика. 2013. №8. С. 6-13.
7. Особенности схемных решений паротурбинных установок ЗАО «УТЗ», входящих в состав ПГУ / А.А. Гольдберг, Т.Л. Шибаев, Панэке Агилера Х.К., М.Ю. Степанов // Теплоэнергетика. 2013. №8. С. 27-31.
8. Пат. 2386039 РФ МПК F01D 9/02. Кольцевая камера проточной части турбины для смешения потоков пара / Г.Д. Баринберг, Ю.А. Сахнин, А.А. Ивановский; заявитель и патентообладатель – ЗАО «Уральский турбинный завод». № 2008107392/06; заявл. 26.02.2008; опубл. 10.09.2009.
9. Опыт разработки проектов паровых турбин с использованием унифицируемых модулей / А.Е. Валамин, А.Ю. Култышев, Ю.А. Сахнин, М.Ю. Степанов // Теплоэнергетика. 2014. №12. С. 12-15.


← вернуться к списку

Как сюда попасть?

Если Вы хотите разместить свой обзор или интересную статью, Вы можете прислать её нам воспользовавщись формой обратной связи.

Обязательным условием размещения материала является соответствие тематики трубопроводной арматуры и инженерным системам.






Облако товаров
.Другое ....2037 Блоки предохранительных клапанов127 Вентили бронзовые122 Вентили стальные936 Вентили чугунные571 Вентили энергетические145 Задвижки нержавеющие368 Задвижки стальные2161 Задвижки стальные - ХЛ369 Задвижки чугунные1101 Задвижки энергетические89 Затворы стальные292 Затворы чугунные334 Испытательное оборудование для ТПА119 Клапана обратные954 Клапана отсечные60 Клапана предохранительные1108 Клапана регулирующие557 Клапана энергетические128 Компенсаторы сильфонные204 Конденсатоотводчики стальные55 Конденсатоотводчики чугунные67 Котельное оборудование220 Краны бронзовые149 Краны нержавеющие171 Краны стальные609 Краны стальные - ХЛ87 Краны чугунные149 Манометры88 Метизы433 Насосы247 Отводы1079 Отопительное оборудование96 Переключающие устройства46 Переходы461 Пожарная арматура48 Радиаторы33 Регулирующая арматура340 Ремонтное оборудование для ТПА53 Счетчики воды146 Термометры38 Тройники488 Трубы702 Указатели уровня71 Уплотнительные материалы67 Фильтры, грязевики390 Фитинги205 Фланцы2399 Шаровые краны1197 Электроприводы249