Оборудование ТЭЦ МК «УралМЕТПРОМ»

Министерство науки и высшего образования 
Российской Федерации
Уральский федеральный университет
имени первого Президента России Б. Н. Ельцина

А. П. Лумми, Ю. А. Сможевских, В. В. Тюльпа

ОБОРУДОВАНИЕ ТЭЦ 
МК «УралМЕТПРОМ»

Учебное пособие

Рекомендовано методическим советом
Уральского федерального университета
для студентов вуза, обучающихся
по направлению подготовки
13.04.01 — Теплоэнергетика и теплотехника

Екатеринбург
Издательство Уральского университета
2019

УДК 621.311.22:621.181(075.8)
ББК 31.37-5я73
          Л82
Рецензенты:
завлабораторией защитных сред ОАО ВНИИМТ, канд. техн. наук  
Б. Г. Кукуй;
завкафедрой энергетики Уральского государственного лесотехнического университета, проф., д-р техн. наук С. М. Шанчуров

Научный редактор — проф., д-р техн. наук А. М. Дубинин

На обложке изображение с сайта https://photos.wikimapia.org/p/00/02/54/80/76_
full.jpg

 
Лумми, А. П.
Л82    Оборудование ТЭЦ МК «УралМЕТПРОМ» : учебное пособие / А. П. Лумми, 
Ю. А. Сможевских, В. В. Тюльпа ; Мин-во науки и высшего образования РФ ; 
Урал. федерал. ун-т им. первого Президента России Б. Н. Ельцина. — Екатеринбург : Изд-во Урал. ун-та, 2019. — 132 с.

ISBN 978-5-7996-2777-5

Учебное пособие составлено в соответствии с учебными планами направления 
13.04.01 — Теплоэнергетика и теплотехника. Дается описание топливо снабжения; тепловой схемы, основного оборудования котельного и турбинного отделений, пиковой котельной, отделений подготовки химически очищенной и сетевой воды, турбогенераторов, 
электродвигателей, схемы и основного оборудования электроподстанций; представлены 
чертежи и схемы оборудования.

Библиогр.: 4 назв. Рис. 32. Табл. 13. Прил. 2.

УДК 621.311.22:621.181(075.8)
ББК 31.37-5я73

Учебное издание

Лумми Адольф Павлович, Сможевских Юрий Анатольевич, Тюльпа Валентина Владимировна

Оборудование ТЭЦ МК «УралМЕТПРОМ»

Редактор Н. П. Кубыщенко
Верстка О. П. Игнатьевой

Подписано в печать 20.09.2019. Формат 70×100/16.
Бумага офсетная. Цифровая печать. Усл. печ. л. 10,6.
Уч.-изд. л. 7,0. Тираж 40 экз. Заказ 270.

Издательство Уральского университета
Редакционно-издательский отдел ИПЦ УрФУ
620049, Екатеринбург, ул. С. Ковалевской, 5. Тел.: +7 (343) 375-48-25, 375-46-85, 374-19-41
E-mail: rio@urfu.ru

Отпечатано в Издательско-полиграфическом центре УрФУ
620083, Екатеринбург, ул. Тургенева, 4. Тел.: +7 (343) 358-93-06, 350-58-20, 350-90-13
Факс: +7 (343) 358-93-06. http://print.urfu.ru

ISBN 978-5-7996-2777-5 
© Уральский федеральный
 
     университет, 2019

Оглавление

Список сокращений ............................................................................... 5

Введение ................................................................................................ 7

1. Тепловая схема ТЭЦ ........................................................................ 8

1.1. Основное оборудование: паровые котлы, турбины, 
        пиковые водогрейные котлы .................................................... 8
1.2. Установки сетевого и горячего водоснабжения ....................... 9
1.3. Конструкции и работа деаэраторов, насосов, 
        теплообменников .................................................................... 15

2. Топливо ........................................................................................... 19

2.1. Состав и свойства природного газа ........................................ 19
2.2. Схема газорегуляторного пункта. Разводка 
        трубопровода газа по горелкам котла ..................................... 20
2.3. Состав и свойства мазута. Мазутное хозяйство ..................... 20

3. Котельное отделение. Устройство и работа котла ТГМ–151Б ...... 28

3.1. Комбинированные горелочные устройства ........................... 29
3.2. Схема циркуляции котла ........................................................ 31
3.3. Барабан и паросепарационные устройства, 
        внутрибарабанные и выносные циклоны .............................. 33
3.4. Пароперегреватель. Пароохладители для регулирования 
        температуры перегретого пара. Конденсатный  
        теплообменник ....................................................................... 37
3.5. Водяной экономайзер ............................................................. 42
3.6. Регенеративный воздухоподогреватель .................................. 43
3.7. Конструкции и работа тягодутьевых устройств ..................... 46
3.8. Каркас и обмуровка котла ...................................................... 50
3.9. Аварийные ситуации. Контроль за работой котла ................. 51

4. Турбинное отделение ...................................................................... 55

5. Оборудование и работа цеха химической обработки воды .............. 71

6. Контрольно-измерительные приборы и автоматика ....................... 74

Оглавление

7. Электроцех ..................................................................................... 81

7.1. Производство и снабжение электроэнергией ........................ 81

7.1.1. Электробезопасность ..................................................... 81
7.1.2. Описание производства электроэнергии 
            и электроснабжения ...................................................... 84
7.1.3. Электрогенераторы ........................................................ 85
7.1.4. Электрические двигатели .............................................. 96
7.1.5. Оборудование подстанций ...........................................104
7.2. Передача электроэнергии от генератора в ЛЭП ...................115

8. Защита экологии ............................................................................118

9. Техника безопасности ....................................................................120

9.1. Требование безопасности при обслуживании 
        турбогенераторов ...................................................................120

Библиографический список ................................................................122

Приложение 1 ....................................................................................123
Приложение 2 ....................................................................................125

Список сокращений

АЭС — атомная электрическая станция
ВДК — вакуумная дугогасительная камера
ГВС — горячее водоснабжение
Д — деаэратор высокого давления
ДГ — дугогасительное устройство
ДГР — дугогасящий реактор
ЗАК — задатчик автоматической коррекции
К — конденсатор турбины
КА — котельный агрегат
КИП и А — контрольно-измерительные приборы и автоматика
КН — конденсатный насос
КНБ — конденсатный насос-бойлер
КПД — коэффициент полезного действия
ЛЭП — линия электропередач
Н — насос перекачки конденсата
НСВ — насос сырой воды
НХП — насос химический полупогружной
ОП — основной подогреватель сетевой воды
ОПВ — охладитель подпиточной воды
ПВД — подогреватель высокого давления
ПВК — пиковый водогрейный котел
ПВС — паровоздушная смесь
ПП — промежуточный пароперегреватель
ПКН — подпиточный конденсатный насос
ПН — питательный насос
ПНД — подогреватель низкого давления
ПСВ — подогреватель сетевой воды вертикальный
ПСГ — подогреватель сетевой воды горизонтальный
ПТУ — паротурбинная установка

Список сокращений

ПТЭ — правила технической эксплуатации
ПХВ — подогреватель химочищенной воды
РВВ — регенеративный воздухоподогреватель
РОУ — редукционно-охладительная установка
СН — сетевой насос
ТКЗ — Таганрогский котельный завод «Красный котельщик»
ТМЗ — Турбомоторный завод (г. Екатеринбург)
ТП — трансформаторная подстанция
ТЭС — тепловая электрическая станция
ТЭЦ — теплоэлектроцентраль
ЧВД — часть высокого давления
ЧНД — часть низкого давления
ЧСД — часть среднего давления
ЭОУ — эжектор отсоса пара из последних камер концевых 
                уплотнений
c0 — абсолютная скорость пара, м/с;
p — давление в конденсаторе, МПа;
N — мощность, Вт;
n — частота вращения вала, об/мин;
H — напор, мм вод. ст.
Q — количество теплоты, Вт; объемный расход, м 3/ч.

Введение

Т

ЭЦ ОАО Межотраслевого концерна «Уралметпром» имеет установленную мощность 72 МВт и предназначена для 
снабжения паром, теплом и электроэнергией цехов завода 
ВИЗ и прилегающих жилых микрорайонов. На ТЭЦ установлено три 
паровых котла типа ТГМ‑151 (А и Б) с паропроизводительностью 
220 т/ч (tп = 535 °C, рп = 10 МПа), две турбины ПР-25–90, одна турбина ПТ–25–90 и одна турбина К-25–2,5/1,5 (не работает), разработанная ПО ЛМЗ (г. Санкт-Петербург). Покрытие пиковой теплофикационной нагрузки осуществляется за счет водогрейных котлов ПТВМ‑50 
и ПТВМ‑100, установленных в отдельно стоящем здании котельной. 
Товарной продукцией ТЭЦ является электрическая энергия, тепловая энергия, химобессоленная и химочищенная вода.
Станция расположена на бывшей территории Верх-Исетского металлургического завода. Промзона ТЭЦ находится в северо-восточной части промплощадки ВИЗ. Главный корпус ТЭЦ и мазутохранилище построены в 70-е годы XX в.
Установленная тепловая мощность ТЭЦ — 592 МВт (509 Гкал/ч).
Виды отпускаемых теплоносителей:
· пар производственный 8÷12 атм, t = 300 °C;
· отопительная нагрузка t1 = 120 °C и t2 = 70 °C;
· тепло на горячее водоснабжение с расходом 300 т/ч при t = 70 °C;
· химически очищенная вода.
В качестве основного топлива используется природный газ, а в качестве резервного топлива — мазут марок 40 или 100. Имеется мазутное хозяйство. Фактический годовой расход газа — примерно 150000 тыс. нм 3.

1. Тепловая схема ТЭЦ

Т

епловая схема (см. рис. 1.1) устанавливает взаимосвязь всего оборудования, участвующего в выработке электроэнергии 
и тепла, отпускаемого внешним потребителям в виде сетевой 
и горячей воды. Компоновка основного оборудования ТЭЦ такая, 
что любая турбина или котел подсоединяются к общему паропроводу в зависимости от паровых нагрузок. Котлы вырабатывают перегретый (острый) пар для работы турбин. На ТЭЦ осуществляется регенеративный подогрев питательной воды, который повышает КПД. 
Для этого у турбин имеются нерегулируемые и регулируемые отборы.
Конденсат турбины, подаваемый насосом через ПНД в деаэратор, 
направляется в охладитель эжектора, отсасывающего воздух из конденсатора, а затем в охладитель выпаров из сальниковых уплотнений турбины. Суммарный подогрев конденсата в этих подогревателях 
у конденсационных турбин составляет несколько градусов, у теплофикационных он выше.

1.1. Основное оборудование:  
паровые котлы, турбины, пиковые водогрейные котлы

Марка котла ТГМ‑151 (А или Б) расшифровывается так: Таганрогский газомазутный, модель 151, А — однорядное расположение горелок, Б — боковое расположение горелок. Котлы ТГМ–151 — это паровые котлы с выносными циклонами и естественной циркуляцией.
Конденсационная турбина ПТ–25–90 — это турбина с производственным и теплофикационным отборами с электрической мощностью 
25 МВт и давлением перегретого (острого) пара 90 атм (с конденсатором и градирнями для охлаждения воды). Для работы конденсатора турбины применяется циркулирующая вода, которая охлаждается 
в градирнях. Таких турбин две.

Рис. 1.1. Тепловая схема ТЭЦ:

1 — котел паровой; 2 — турбогенератор № 1; 3 — турбогенератор № 2, № 3; 4 — турбогенератор № 4; 5 — деаэратор 1,2 ата ГВС; 6 — деаэратор 1,2 ата; 7 — деаэратор 6 ата; 8–11 — РОУ; 12, 14 — бойлер основной; 13 — бойлер пиковый; 15–17 — ПВД; 18 — питательный насос; 
19 — перекачивающий насос; 20 — сетевой насос; 21, 22 — подпиточный насос; 23 — насос химочищенной воды; 24 — конденсатный насос; 25 — подогреватель химочищенной воды; 26 — охладитель подпиточной воды; 27 — подогреватель хим. обессоленной воды;  
28, 29 — конденсаторы ТГ № 1, № 4; 30 — ПНД; 31 — насос сетевой; 32 — пиковый водогрейный котел № 1; 33 — пиковый водогрейный котел № 2, № 3

 1
 1
 1

1,2 ата
6 ата

на РММ

на город

пар 10 ата на
производство

Бак ГВС

хим. очищенная
вода с ХВО

 2
 3
 3

 5
 5
 6
 6
 7
 7
 7
 7

 8

 9
 10

 11

 12
 12

 13

 13

 14

 13

 12

 14

 15

 15

 17

 18
 18
 18
 18

 19

 20
 20
 20
 20
 21  21
 21
 22
 22
 23  23

 24

 24

 24

 25

 25

 25

 26

 28

 31

 26

 26

 32
 33

Бак ГВС

 29

в Д 6 ата

В линию основного
конденсата перед
ПНД-3 ТГ-1

 16
 В Д 6 ата
 В Д 6 ата

 В Д 6 ата

 27

 30

 В Д 6 ата

 В Д 6 ата

 В Д 6 ата

1,2 ата
1,2 ата
1,2 ата
6 ата
6 ата
6 ата

 4

1.2. Установки сетевого и горячего водоснабжения

Установленная турбина К–25–2,5/1,5 с конденсатором практически не используется.
Пиковые водогрейные котлы типа ПТВМ‑50 и ПТВМ‑100 [2] и цех 
химводоподготовки находятся в отдельных зданиях.
Названия водогрейных котлов ПТВМ‑50 и ПТВМ‑100 расшифровываются как пиковые теплофикационные водогрейные газомазутные 
с тепловой мощностью 50 и 100 Гкал/ч.

1.2. Установки сетевого и горячего водоснабжения

Предназначены для обеспечения потребителей теплом, передаваемым сетевой водой.

Организация подпитки теплосети
Подпитка теплосети производится химочищенной деаэрированной водой. Сырая вода насосами сырой воды (НСВ) (либо № 1, 3 — 
Д1250–70 производительностью 1250 м 3/ч, H = 70 м вод. ст., либо 
№ 2–1 Д-315–70 Q  = 315 т/ч,  H = 70 м вод. ст., либо № 4–5 НДВ–60 
Q = 250 т/ч,  H = 70 м вод. ст.) перед тем как попасть на химводоочистку проходит систему подогревателей.
После НСВ вода разделяется на два потока: линию обессоливающей установки и линию подпитки теплосети — по этим двум трубопроводам она поступает в цех химводоочистки.
На выходе из ТЭЦ и на входе в цех ХВО имеются перемычки между трубопроводами, предназначенные для выравнивания температур 
и возможности работать по одному трубопроводу при выводе в ремонт другого.
В связи с уменьшением проходного сечения работа на одном трубопроводе возможна при пониженных расходах сырой воды.
Вода проходит к обессоливающей установке и теплосети СП, ЭОУ, 
ЭОСП ТГ–2,3, поступает в подогреватель сырой воды ПСВ–250 
(ПСВ–125–7–15) и по линии теплосети подается на ПСВТ (ПСВ–200).
Кроме этих подогревателей, сырая вода проходит через воздухоохладители двигателей ПЭНов, маслоохладители ПЭНов, газоохладители генератора, воздухоохладители возбудителей, откуда возвращается обратно на всас НСВ, маслоохладители ТГ‑1,2,3; насосами НМО