Реферат: Внедрение парогазовых турбин в энергосистему (ТЭЦ 21 и 27)

ОАО "Мосэнерго" успешно провело синхронизацию и включение в сеть двух газовых и паровой турбины энергоблока № 3 ПГУ-450Т на ТЭЦ-27 в рамках плановых испытаний.

В настоящий момент на энергоблоке № 3 ПГУ-450Т ТЭЦ-27 идет подготовка к 72-часовым ходовым испытаниям, предусматривающим синхронизацию и включение в сеть двух газовых и паровой турбины. ПГУ-450Т на ТЭЦ-27 установленной электрической мощностью 450 МВт станет первой парогазовой энергетической установкой и наиболее мощным энергоблоком в Московской энергосистеме, способным дать свет более чем в 400 тысяч квартир.

В состав энергоблока № 3 ПГУ-450Т на ТЭЦ-27 входят две газовые турбины единичной электрической мощностью 160 МВт и паровая турбина установленной электрической мощностью 130 МВт.

21 октября 2007 года прошли испытания первой газовой турбины энергоблока с включением в сеть.

29 октября 2007 года прошли испытания второй газовой турбины на холостом ходе с частотой 3000 оборотов в минуту.

1 ноября 2007 года проведены испытания паровой турбины на холостом ходе.

2 ноября 2007 года в рамках пусковых испытаний первая газовая и паровая турбины синхронизированы с энергосистемой и включены в сеть в течение двух часов.

5 ноября 2007 года прошли испытания второй газовой турбины энергоблока с включением в сеть.

Строительство энергоблока № 3 ПГУ-450Т ТЭЦ-27 началось 22 декабря 2005 года. Ввод запланирован в ноябре 2007 года. В настоящее время на энергоблоке завершаются пуско-наладочные работы. Срок строительства энергоблока - 22 месяца - является рекордным в российской энергетике.

Проектировщиком энергоблока № 3 ПГУ-450Т ТЭЦ-27 является институт "Мосэнергопроект" - филиал ОАО "Мосэнерго". Генеральный подрядчик - "Мосэнергоспецремонт" - филиал ОАО "Мосэнерго".

В настоящее время ОАО "Мосэнерго" ведет строительство современных парогазовых энергоблоков общей электрической мощностью более 2000 МВт на системообразующих электростанциях, расположенных в кольце 220 кВ (ТЭЦ-21, ТЭЦ-26 и ТЭЦ-27), а также на электростанциях, обеспечивающих энергоснабжение центра Москвы (ТЭЦ-9. ТЭЦ-12).

2. Электрическая часть и эл. схема парогазовых турбин

Парогазовая установка - электрогенерирующая станция, служащая для производства тепло - и электроэнергии. Отличается от паросиловых и газотурбинных установок повышенным КПД[5] .

Парогазовая установка состоит из двух отдельных установок: паросиловой и газотурбинной. В газотурбинной установке турбину вращают газообразные продукты сгорания топлива. Топливом может служить как природный газ, так и продукты нефтяной промышленности (мазут, солярка). На одном валу с турбиной находится первый генератор, который за счет вращения ротора вырабатывает электрический ток. Проходя через газотурбину, продукты сгорания отдают ей лишь часть своей энергии и на выходе из газотурбины все ещё имеют высокую температуру. С выхода из газотурбины продукты сгорания попадают в паросиловую установку, в котел-утилизатор, где нагревают воду и образующийся водяной пар. Температура продуктов сгорания достаточна для того, чтобы довести пар до состояния, необходимого для использования в паровой турбине (температура дымовых газов около 500 градусов по Цельсию позволяет получать перегретый пар при давлении около 100 атмосфер) [6] . Паровая турбина приводит в действие второй электрогенератор. Существуют парогазовые установки, у которых паровая и газовая турбины находятся на одном валу, в этом случае устанавливается только один генератор.

ТЭЦ - вид электростанций предназначен для централизованного снабжения промышленных предприятий и городов электроэнергией и теплом. Являясь, как и КЭС, тепловыми электростанциями, они отличаются от последних использованием тепла "отработавшего" в турбинах пара для нужд промышленного производства, а также для отопления, кондиционирования воздуха и горячего водоснабжения[7] . При такой комбинированной выработке электроэнергии и тепла достигается значительная экономия топлива по сравнению с раздельным энергоснабжением, т.е. выработкой электроэнергии на КЭС и получением тепла от местных котельных. Поэтому ТЭЦ получили широкое распространение в районах (городах) с большим потреблением тепла и электроэнергии. В целом на ТЭЦ производится около 25% всей электроэнергии.

Особенности технологической схемы ТЭЦ показаны на рисунке 1.0 (приложение 1). Части схемы, которые по своей структуре подобны таковым для КЭС, здесь не указаны. Основное отличие заключается в специфике пароводяного контура и способе выдачи электроэнергии.

Рисунок 1. Схема ПГТ: ГТУ - газотурбинная установка; ЭГ - электрогенератор; КУ - котёл-утилизатор; ПЕ - пароперегреватель; ИС - испаритель; ЭК - экономайзер; ГПК - газовый подогреватель конденсата; ВД - высокое давление; СД - среднее давление; НД - низкое давление; ПН - питательный насос; РН - насос рециркуляции; Д - деаэратор; ПТУ - паротурбинная установка; ЦВД - цилиндр высокого давления; ЦСД - цилиндр среднего давления; ЦНД - цилиндр низкого давления; К - конденсатор; СП - сетевой подогреватель.

Специфика электрической части ТЭЦ определяется расположением электростанции вблизи центров электрических нагрузок. В этих условиях часть мощности может выдаваться в местную сеть непосредственно на генераторном напряжении. С этой целью на электростанции создается обычно генераторное распределительное устройство (ГРУ). Избыток мощности выдается, как и в случае КЭС, в энергосистему на повышенном напряжении[8] .

Существенной особенностью ТЭЦ является также повышенная мощность теплового оборудования по сравнению с электрической мощностью электростанции. Это обстоятельство предопределяет больший относительный расход электроэнергии на собственные нужды, чем на КЭС.

Размещение ТЭЦ преимущественно в крупных промышленных центрах, повышенная мощность теплового оборудования в сравнении с электрическим повышают требования к охране окружающей среды. Так, для уменьшения выбросов ТЭЦ целесообразно, где это возможно, использовать в первую очередь газообразное или жидкое топливо, а также высококачественные угли. Размещение основного оборудования станций данного типа, особенно для блочных ТЭЦ, соответствует таковому для КЭС. Особенности имеют лишь те станции, у которых предусматривается большая выдача электроэнергии с генераторного распределительного устройства местному потребителю. В этом случае для ГРУ предусматривается специальное здание, размещаемое вдоль стены машинного зала (рис.1.1) (приложение 2).

3. Расчеты по внедрению парогазовых турбин

Основным преимуществом новых технологий с использованием парогазовых турбин является то, что экономический эффект достигается без снижения надежности и маневренности турбоустановок. По техническим условиям завода-изготовителя допускается дополнительный отбор пара в количестве до 50 т/ч из пятого отбора на ПНД-3 сверх отбора на этот подогреватель без снижения надежности работы проточной части турбины.

Эффективным и наименее затратным способом, позволяющим обеспечить экономичный подогрев потоков подпиточной воды теплосети и добавочной питательной воды котлов, является непосредственное использование для этой цели регенеративных подогревателей низкого давления (ПНД) [9] .

Оценка тепловой экономичности разработанных технологий проведена по величине удельной выработки электроэнергии на тепловом потреблении , кВт×ч/м³ , получаемой за счет отборов пара на подогрев 1 м³ обрабатываемой воды:

, (1)

где - расход обрабатываемой воды, м³ /ч; - мощность, затрачиваемая на привод насосов, перекачивающих воду или конденсат в схемах ВПУ, кВт,

, (2)

где - давление, создаваемое насосом, МПа; - расход учитываемого потока, кг/с; - КПД насоса;

- сумма мощностей, развиваемых теплофикационной турбоустановкой на тепловом потреблении за счет отборов пара на подогрев теплоносителей, кВт,

, (3)