10. КОМПОНОВКА ГЛАВНОГО ЗДАНИЯ ТЭС
10.1. Состав главного корпуса и основные
требования к его компоновке
В состав главного здания входят котельное и турбинное отделения
с обслуживающим парогенераторы и турбины вспомогательным оборудованием. Это оборудование располагается в промежуточном помещении, которое по виду вспомогательного оборудования, расположенного в нём,
называется деаэраторным, насосным, дымососным и т.д. Вспомогательное оборудование может размещаться на нескольких этажах, такой вариант установки называется
"этажеркой". В главном корпусе располагается основное оборудование
для осуществления технологического процесса преобразования тепловой
энергии в электрическую.
Поэтому в главном корпусе соединяются разнообразные технологические потоки, обеспечивающие выработку и отпуск
электрической и тепловой энергии: топливо, сетевая и циркуляционная вода, электроэнергия, зола, шлак и т.д.
В помещении парогенераторов помимо них размещаются
топливные бункеры с необходимым запасом топлива, топливные мельницы и другое оборудование. Если на ТЭС предусматривается центральный
пылезавод, то топливные бункеры и мельницы размещаются на ЦПЗ. Регенеративные воздухоподогреватели, золоуловители, дымососы обычно размещаются рядом с котельным помещением на открытом воздухе, что определяется климатическими условиями. Дымовые трубы устанавливаются вблизи главного корпуса со стороны
помещения парогенераторов.
Турбинное помещение
предназначено для турбин, электрогенераторов и обслуживающих их вспомогательных механизмов.
В южных районах с теплым климатом основное и вспомогательное
оборудование располагается на открытом воздухе. Основное оборудование имеет специальное исполнение с лёгкими защитными укрытиями. Конденсационное помещение выполняется закрытым.
Компоновка главного корпуса ТЭС (взаимное размещение
его помещений, оборудования и строительных конструкций) имеет большое техническое и экономическое значение. Принцип компоновки основывается на последовательности технологического процесса. К компоновке главного корпуса ТЭС предъявляются следующие основные технико-экономические требования.
1. Надёжная, бесперебойная работа оборудования и удобство его обслуживания. Эти требования обеспечиваются рядом мероприятий (уклон стенок бункеров, размещением баков питательной воды на требуемой высоте, установкой запасных баков питательной воды, выносом взрывоопасного оборудования за пределы главного корпуса, предотвращением вибрации строительных конструкций за счёт установки вращающихся механизмов на специальные опоры, отделением электрических устройств от трубопроводов и баков питательной водой, выполнением требований охраны труда и противопожарной безопасности и др.).
2. Экономичность сооружения и эксплуатации главного корпуса и
оборудования (минимальная стоимость сооружения и минимальный расход
материалов на главный корпус и технологические линии, снижение в них энергетических потерь, уменьшение габаритов главного здания, размещение тяжёлого, громоздкого оборудования, вращающихся механизмов на нулевой отметке, механизация строительных и монтажных работ).
3. Удобство сооружения, монтажа и эксплуатации оборудования главного корпуса (централизованное автоматическое управление агрегатами и блоками, удобное размещение щитов и пультов, удобный доступ к оборудованию, наличие ремонтных и монтажных площадок, грузоподъёмных механизмов, высота помещения должна быть достаточна для выемки узлов, наличие грузовых и пассажирских лифтов, железнодорожный въезд со стороны постоянного и временного торца здания, въезд автомобильным транспортом, боковые въезды через
4. Обеспечение санитарно-гигиенических условий труда, жизнедеятельности населения в районе ТЭС (естественное освещение и вентиляция
рабочих мест, применение электроламп дневного света, необходимая искусственная вентиляция, очистка дымовых газов перед выбросом в атмосферу, снижение выбросов серы и азота, удобство монтажа и ремонта
и др.).
5. Возможность удобного расширения ТЭС.
6. Удобная технологическая связь различных производственных сооружений и установок (технического водоснабжения, топливного хозяйства, систем золоудаления и очистки дымовых газов, электрических распределительные устройств, ремонтных мастерских.
7. Удобный вывод теплофикационных трубопроводов пара и горячей
воды.
Часть требований находится в противоречии: снижение стоимости, удобство эксплуатации, санитарно-гигиенические требования, что требует необходимости проведения технико-экономических
решений.
10.2. Типы компоновок главного
корпуса ТЭС
На компоновку главного корпуса ТЭС влияют экономические,
технические и социальные факторы.
1. Вид топлива, способ его доставки на ТЭС, подготовки и сжигания.
2. Тип станции (КЭС, ТЭЦ), тип и число турбо- и парогенераторов,
технологическая структура ТЭС (блочная, не блочная), агрегатная мощность
развитие энергомашиностроения.
3. Экономичность сооружения, удобство эксплуатации,
санитарно-гигиенические требования, применение типового оборудования.
4. Климатические и метеорологические условия.
Компоновку главного корпуса характеризует взаимное расположение турбинного
и котельного помещений и размещение основных агрегатов – на открытом воздухе
или в цехе.
Различают четыре типа компоновок
ТЭС:
1. Закрытая компоновка
– турбины и парогенераторы находятся внутри
помещения; это основной тип компоновки,
применяемый в энергетики РФ.
2. Полузакрытая компоновка
– турбины находятся в закрытом помещении, задняя стенка конвективной шахты заменяет часть стены помещения
парогенераторов. Каркас парогенераторов выполняется усиленным и на
него опирается перекрытие. Полузакрытая компоновка не применяется
из-за сложности монтажа и строительства ТЭС, необходимости выполнения конвективной шахты
специальной конструкции.
3. Полуоткрытая компоновка
– турбинное помещение закрыто, котельное - открыто и имеет навес для защиты от атмосферных осадков, галереи на отметках обслуживания
парогенераторов закрыты (встречаются редко, например,
ТЭЦ г. Сумгаит).
4. Открытая компоновка
– открыты верхняя часть турбинного отделения и помещение парогенераторов, конденсационное помещение закрыто. Турбогенераторы защищены лёгкими укрытиями, где находится персонал для обслуживания и мелкого ремонта турбин, имеется небольшой передвижной кран. Применяются в южных районах (Средняя Азия, Кавказ). Открытая компоновка даёт некоторую экономию капиталовложений, но требует специального выполнения оборудования, создаёт неудобства в работе обслуживающего персонала при не благоприятных атмосферных условиях.
В зависимости от
расположения помещений по отношению друг к другу закрытую компоновку
подразделяют на сомкнутую и разомкнутую.
Сомкнутая компоновка главного корпуса (рис. 10.1)
характеризуется тем, что турбинное и парогенераторное помещения
примыкают друг к другу или деаэраторному помещению.
На практике применяется несколько видов сомкнутой компоновки.
1. Перпендикулярная компоновка
– продольные оси турбин перпендикулярны осям парогенераторов, которые размещаются в 2÷3 помещениях (рис. 10.1 а). Применялись на первых ТЭС, работающих на низкосортных топливах. В эксплуатации дороги, неудобны. Сейчас не применяются.
2. Параллельная компоновка – помещения турбин и парогенераторов
имеют параллельные продольные оси (рис. 10.1 б). Это основной
вид сомкнутой компоновки. В этом варианте
длина машинного зала и помещения парогенераторов должны совпадать
или незначительно отличаться. На первых ТЭС парогенераторы располагались в два ряда.
3.
Другие виды сомкнутой компоновки - один машинный зал и два параллельных и
примыкающих с разных сторон помещения парогенераторов; одно помещение парогенераторов
с башенной компоновкой и два примыкающих турбинных помещения.
Сомкнутая компоновка может выполняться с внешним
и внутренним бункерным отделением (рис. 10.2). При
наличии внешнего бункерного отделения обеспечивается естественное освещени и
вентиляция основных площадок обслуживания парогенераторов, снижается длина
паропроводов, но увеличивается протяженность газоходов и усложняется отвод
дымовых газов.
При имеющемся внутреннем бункерном отделении снижается
удельная кубатура здания, упрощается отвод дымовых газов, но у фронта парогенераторов нет естественного освещения и вентиляции.
Технико-экономическое сравнение сомкнутой и разомкнутой компоновок
со встроенным и вынесенным бункерным отделением при одинаковой мощности ТЭС, одинаковом основном
и вспомогательном оборудовании, однотипных строительных конструкциях,
одинаковых схемах паропроводов и питательных трубопроводов и гидравлических сопротивлениях
при условии, что газовоздуховоды работают при одинаковых скоростях, а
габаритные размеры строительных конструкций унифицированы, показывает, что
сомкнутая компоновка помещений главного корпуса более эффективна.
1. Для
сомкнутой компоновки с
внутренним бункерным отделением удельные капиталовложения в
строительство (руб./кВт) и удельный строительный объём главного корпуса (м3/кВт),
полный расход металла и расход легированных сталей минимальны по сравнению с
разомкнутой компоновкой.
2. Для обоих типов сомкнутых компоновок (см. рис. 10.1) расходуется
одинаковый объём железобетона меньший, чем для разомкнутой компоновки.
Сомкнутая компоновка со встроенным (с внешним) бункерным отделением (см. рис. 10.2 в) имеет
более низкие эксплуатационные расходы за счёт меньших потерь энергии в трубопроводах, газоходах и кабелях.
3. При использовании сомкнутой компоновки территория ТЭС уменьшается за счёт сокращения протяжённости
внешних коммуникаций. Оборудование системы пылеприготовления располагается более свободно, за счёт отсутствия в зольном помещении газоходов,
улучшаются условия работы.
4.
Для сомкнутой компоновки за
счет уменьшения периметра наружных стен и числа колонн здания значительно
снижается объем главного корпуса. Целесообразно проводить расширение станции за счет установки агрегатов большой мощности путем сохранения общей линии транспортёров бункерного отделения при увеличении пролётов машинного отделения и котельной.
Технико-экономический показатель
сомкнутой компоновки помещений главного корпуса
– удельный строительный объём на установленный киловатт мощности: для ГРЭС – 0,6÷0,7 м3/кВт; для ТЭЦ
– около 1,5 м3/кВт.
10.3. Компоновка оборудования в
помещении парогенераторов
Компоновка оборудования в помещении парогенераторов зависит от
типа, компоновки и размещения парогенераторов, вида топлива и метода
его подготовки, размещения бункеров и оборудования пылеприготовления, золоуловителей и тягодутьевых установок. На современных ТЭС принято
однорядное расположение парогенераторов.
По числу парогенераторов котельное отделение делится на ряд
ячеек. Их ширина по фронту определяется мощностью и габаритами парогенераторов: 19,5÷48 м и при блочной компоновке ширина ячейки равна
шагу блока. Колонны здания расположены симметрично относительно осей парогенераторов. В поперечном направлении, начиная от турбинного отделения, принято буквенное обозначение
ячеек (пролетов), в продольном
- цифровое, начиная от постоянного торца здания. По высоте котельное помещение на основной отметке обслуживания
–
Бункеры в основном размещаются со стороны турбинного отделения, реже со стороны наружной стены или между парогенераторами (при Т-образной компоновке) по обе его стороны.
Промежуточные бункеры пыли должны обеспечивать расход пыли на 2÷2,5 часа работы парогенератора на номинальном режиме сверх "несрабатываемой" ёмкости (необходимой для
надежной работы пылепитателей), а при установке одной мельницы на парогенератор промбункер имеет запас пыли на 4 часа работы парогенератора.
В нижней части бункерного отделения на нулевой отметке устанавливаются вращающиеся механизмы, ШБМ, быстроходные мельницы у фронта
парогенератора.
На основной отметке под бункерами установлены питатели угля и
пыли. Над бункерами вдоль котельного отделения размещается галерея
раздающих транспортёров. Пылевые сепараторы и циклоны размещены на открытом воздухе на
крыше бункерной этажерки.
Пол зольного помещения имеет каналы гидрозолоудаления, закрытые стальным съемным листом. Багерные насосы и гидроаппараты расположены
в зольном помещении между парогенераторами в приямках глубиною до
Тягодутьевые установки при работе на газе, жидком и твёрдом топливе при температуре воздуха (наружной расчётной) до -28 °С размещаются на открытом воздухе. Открытая установка оборудования упрощает компоновку помещения котельной,
снижает капитальные затраты, но усложняет обслуживание оборудования и предъявляет к нему ряд
дополнительных требований.
В помещении котельной для монтажа и ремонта устанавливается кран, предусматриваются монтажные проёмы в основной площадке обслуживания. На современных ТЭС парогенераторы фронтом обслуживания обращены
к турбинному отделению.
10.4. Компоновка оборудования в
турбинном помещении
По высоте турбинное отделение делится на два помещения: верхнее - турбинное и нижнее - конденсационное. Сплошного перекрытия между ними не выполняют. Это даёт возможность обслуживать мостовым краном турбинное и конденсационное отделения. Площадки вокруг турбин имеют переходы с галереями. Между площадками и галереями оставляют проёмы для обслуживания краном вспомогательного оборудования. Такое "островное" размещение оборудования улучшает освещение конденсатного помещения и снижает стоимость здания.
Турбинное отделение имеет монтажно-ремонтные площадки с железнодорожными подъездами. Железнодорожный подъезд предусматривается и в зольном помещении перед фронтом парогенераторов.
В конденсатном помещении устанавливают конденсаторы, фундамент турбогенератора, вспомогательное оборудование, регенеративные и сетевые подогреватели, питательные, конденсатные, дренажные и другие насосы. При небольших колебаниях уровня воды в водоисточнике здесь могут устанавливаться циркуляционные насосы, в противном случае насосы циркуляционные требуют при установке в турбинном отделении большого заглубления.
Ниже конденсационного отделения может размещаться подвал
глубиною 3÷4 м, где располагаются конденсатные насосы, циркуляционные трубопроводы, кабели и др.
Основная площадка обслуживания,
разделяющая конденсатное и турбинное помещения,
расположена на отметке
Существует два варианта размещения турбоагрегатов: продольное и
поперечное.
Продольное размещение турбогенераторов может быть последовательным
или встроенным. При последовательном размещении все турбины направлены в одну
сторону, а генераторы в другую (“цугом” или “гуськом”). Оно удобно при строительстве, монтаже и эксплуатации, т.к. всё оборудование располагается одинаково. При
встречной компоновке турбины располагаются попарно,
друг против друга
(применяется относительно редко). Продольное размещение турбин встречается на
неблочных ТЭС.
Наибольшее распространение получило поперечное размещение турбоагрегатов. В этом случае в продольных размерах здания (ячейки) помещения парогенераторов и турбин совпадают. Турбогенераторы устанавливают поперёк машинного зала турбиной в сторону котлов, что сокращает протяжённость паропроводов
и выводов от генератора к трансформаторам,
потери теплоносителя. Пролёт машинного зала в этом случае увеличивается и для турбин мощностью 300, 500 и 800 МВт
соответственно составляет
10.5. Особенности компоновок главного корпуса современных КЭС
Индустриализация
промышленности сопровождается интенсивным развитием энергетики, которое обусловливает сокращение типоразмеров строительных железобетонных конструкций, универсализацию типовых проектов строительной части. Универсальные проекты ТЭЦ и КЭС разработаны Теплоэлектропроектом (ТЭП).
Компоновка современных ТЭС
– сомкнутая со встроенным бункерным
отделением, поперечным размещением турбогенераторов, бункерное и деаэраторное отделения совмещены в одном промежуточном помещении.
Регенеративные воздухоподогреватели, золоуловители, дымососы устанавливаются открытыми.
Блочные щиты для управления двумя смежными блоками располагаются между этими блоками в бункерно-деаэраторном отделении в специальном помещения на основной отметке обслуживания. Эти помещения имеют лампы дневного света и кондиционирование воздуха.
Компоновка главного помещения газомазутной ТЭС упрощается и выполняется без специального промежуточного помещения. Деаэраторы устанавливают в помещении парогенераторов со стороны фронта на
специальных площадках.
ТЭП разработаны компоновки главного корпуса и для ТЭС мощностью
блоков 500 МВт и выше.
Блоки 500 МВт работающие на экибастузских углях выполнены с парогенераторами Т- и Г-образной компоновкой. Турбины расположены поперёк машинного зала. Т-образный парогенератор опирается на самостоятельный фундамент. Бункеры, молотковые мельницы расположены между
парогенераторами. Регенеративные подогреватели, конвейеры топливоподачи размещаются в пристройке к котельному помещению. Ячейка блока –
Блоки мощностью 800 и 1200
МВт в основном функционируют на газомазутном топливе.
Парогенераторы работают с наддувом. Для блоков 800 МВт главный корпус в плане имеет зубчатую компоновку.
Расположение турбин продольное. Воздуходувки размещены в пристройке к помещению парогенераторов. Калориферы и регенеративные воздухоподогреватели расположены на открытом воздухе. Пролет машинного зала –
Для блока 1200 МВт предусматривается двухпролётный машинный
зал.
10.6. Особенности компоновки главного корпуса ТЭЦ
Для современных ТЭЦ с турбинами мощностью 50÷135 МВт и парогенераторами производительностью 320 и 420 т/ч ТЭП разработано несколько
видов компоновок главного здания.
Для пылеугольных ТЭЦ промежуточное помещение выполняется однопролётным: бункерный и деаэраторный залы совмещены, в этом помещении располагаются бункеры сырого угля,
ленточные транспортёры, ШБМ и др. В центральном пролёте помещения парогенераторов (размер
На этой отметке в парогенераторном отделении установлены узлы питания парогенераторов и впрыска, РОУ, местные щиты управления.
На отметке
При использовании топлив с повышенным выходом летучих применяются молотковые мельницы, расположенные в пролёте парогенератора перед его фронтом.
На газомазутных ТЭЦ пролёт отделения парогенераторов снижается до
Для турбин Р-50, ПТ-60 и Т-100 "Промэнергопроектом" разработана серийная компоновка главного корпуса заводского изготовления (ЗИГМ) из типовых строительно-технологических секций повышенной заводской готовности. Со стороны постоянного торца размешены главный электрощит, БРОУ, растопочное РОУ, вакуумные деаэраторы, цеховые мастерские, ремонтные площадки.
Главный корпус газомазутной ТЭЦ состоит из турбинного и парогенераторного помещения со встроенной
этажеркой. Пролёты: турбинного отделения –
Строительный объём главного корпуса 0,815 м3/кВт, площадь застройки 0,0230 м2/кВт.
10.7. Компоновка
главного корпуса КЭС открытого типа
Компоновка открытого типа применяется в южных районах при благоприятных климатических и метеорологических условиях, позволяет снизить расход строительных материалов, ускорить сооружение ТЭС. Однако, требуется выполнение специальных мероприятий по обеспечению надёжной работы оборудования и созданию нормальных условий работы для эксплуатационного персонала. Работают такие ТЭС на мазуте и газе. Стоимость
строительной части снижается для главного корпуса на 20÷30 %, а с учётом стоимости оборудования - на 3÷5 %. Время ввода оборудования сокращается на 6÷8 месяцев. Объем строительной части главного корпуса 0,1÷0,15 м3/кВт. Вес оборудования возрастает, возрастает на 2÷4 % и его стоимость.
ТЭП разработал несколько
вариантов компоновки оборудования для ТЭС открытого типа,
например ГРЭС 600 МВт на газовом топливе с турбинами
К-150-130. Размещение турбин поперечное. Конденсационное помещение с вспомогательным оборудованием турбин до отметки
Парогенераторы хвостовыми поверхностями повёрнуты в сторону
машинного отделения. Это снижает протяжённость пароводоводов, но увеличивает длину газоходов. Газоходы от парогенераторов до дымососов
выполнятся наземными и для их пропуска под парогенераторами последние несколько подняты. Над парогенераторами устанавливается двухскатный навес с боковыми стенками,
закрытые галереи для обслуживания
горелок, водоуказательных колонок, узлов питания, РОУ. На верхнем перекрытии устанавливается электротельфер грузоподъёмностью 3 т.
Щиты управления блоками расположены в машинном помещении между
смежными турбогенераторами в закрытом помещении на отметке
Деаэраторы устанавливают на отметке 17÷20 м на площадках, опорных конструкциях вблизи хвостовых поверхностей парогенераторов.
Отвод дымовых газов
производится через регенеративные воздухоподогреватели
и дымососы на дымовые трубы, устанавливается одна труба на 2÷4 блока. Для ремонта тягодутьевых установок предусматривается полукозловой кран грузоподъемностью 10 т.
Пролёт машинного зала -
Применяются компоновки и с продольным размещением турбин, что сокращает пролёт крана,
обслуживающего турбинное отделение.
Разработана компоновка и с закрытым промежуточным помещением
между турбинами и парогенераторами. В этом помещении находятся щиты управления, распредустройства собственных нужд, трубопроводы, РОУ, помещения для обслуживающего персонала, а на его перекрытии устанавливают деаэраторы с баками
питательной воды.