Навигация
1. Предыстория
Строительство и пуск ТЭЦ-1 дали тогда мощный импульс развитию промышленности Казани и ее окрестностей. Первый промышленный ток дал турбогенератор мощностью 10 тысяч киловатт, а в июне 1933 года, когда станция была принята в эксплуатацию, на ней работали уже два турбоагрегата, каждый такой же мощности, и пять котлоагрегатов. В последующие годы станция неоднократно расширялась, модернизировалась и реконструировалась и до сих пор является одной из наиболее экономичных станций по удельному расходу топлива. В последние годы значение первой электроцентрали как производителя электрической энергии заметно снизилось. Казань опять испытывает дефицит энергомощности.
К настоящему времени установленная электрическая мощность энергосистемы Татарстана составляет 6986 МВт, тепловая мощность - 15233 Гкал/ч. Последний турбогенератор ТГВ-200 был введен в работу на Набережночелнинской ТЭЦ в 1988 году, что определяет явно выраженный процесс старения генерирующего оборудования.
В то же время подъем экономики Республики Татарстан, интенсивная реконструкция центра Казани вызывают рост потребления электрической и тепловой энергии. Увеличивается электродефицитность Казанского энергорайона. Ситуация усугубляется ростом тарифов на энергетическое топливо, на тепловую и электрическую энергию, вырабатываемую на старом неэффективном оборудовании, что стимулирует потребителей искать альтернативные источники энергии.
Уже на протяжении нескольких лет ОАО «Татэнерго» ведет целенаправленную работу по снижению затрат на производство тепловой и электрической энергии, с целью обеспечения финансовой устойчивости и прибыльности компании в условиях политики сдерживания тарифов, проводимой правительством Российской Федерации. В настоящее время, в структуре затрат энергосистемы основную долю имеет топливная составляющая. Принимая во внимания данный факт, а так же учитывая моральный и физический износ существующего оборудования электростанций и сетей, ОАО «Татэнерго» взяло курс на его коренную модернизацию. В рамках принятой руководством компании в 2003 году программы перспективного развития и технического перевооружения, на Казанской ТЭЦ-1 завершено строительство первого в Татарстане комплекса ГТУ-ТЭЦ мощностью 50 МВт на базе современных газотурбинных технологий.
Начало данному проекту было положено в феврале 2004 года. Тогда в ОАО «Татэнерго» был проведен тендер на поставку газотурбинных установок для КТЭЦ-1. В нем приняло участие 13 известных российских и зарубежных фирм. Среди них такие известные производители газотурбинной техники, как ГПНПКГ «Зоря-Машпроект», ЗАО «Энергоавиа», «Авиадвигатель» (г. Пермь) и другие.
Победителем тендера было признано ОАО «Моторостроитель» (г. Самара) предложившее наиболее оптимальное решение на базе конвертированного авиационного двигателя типа НК-37. В реализации этого проекта осуществляемого в непростых условиях действующего предприятия также участвуют и другие российские предприятия:
- ОАО «СНТК им. Н.Д. Кузнецова (г. Самара)
- ОАО «Казанькомпрессормаш"
- ОАО «Привод» (г. Лысьва)
- Генеральным проектировщиком является РУП «БелНИПИЭнергопром» (г. Минск).
В 2006 году за счет средств «Нижнекамскнефтехима» предполагается пуск ГТУ-75 МВт на Нижнекамской ТЭЦ. На днях состоялась торжественная выемка первого ковша с котлована будущего комплекса ГТУ-75 на территории станции.
В разворачиваемой на перспективу программе Республики Татарстан по оснащению ГТУ и ГПА котельных городов, а также надстройке ими объектов Татэнерго суммарная мощность вновь вводимых мощностей в Татарстане составит порядка 800 и более МВт. В том числе, в Казани ввод генерирующих мощностей на базе ГТУ составит порядка 200 МВт (из них 100 МВт - за счет средств ОАО «Татэнерго»), что позволит снизить дефицит энергомощности в городе с сегодняшних 450 МВт до 250 МВт. Реализация этих проектов позволит снизить примерно на 11 грамм удельный расход условного топлива на выработку 1 кВт-ч электроэнергии по всей энергосистеме республики (по итогам 2004 года расход составлял 332 г/кВт-ч).
По своей эффективности и экологичности ГТУ должны послужить образцом для строительства новых и модернизации устаревших электростанций республики. Реализация проекта «Казань-50» позволит энергетикам Татарстана поставить на рынок для потребителей центра Казани дешевую энергию, повысить надежность энергоснабжения исторического центра города, снимет с повестки дня возможность конкуренции собственных альтернативных источников предприятий. Введение в эксплуатацию такого важного объекта в год 1000-летия столицы Республики Татарстан явится также важным социальным фактором. Внедрение новых технологий начинается там же, где начиналась большая энергетика Татарстана. ТЭЦ-1, как и 72 года назад, выступает в авангарде прорыва энергодефецитности Казанского энергоузла.
2. Оборудование КГТУ
Упрощенная структурная схема газотурбинного энергоблока Казанской ТЭЦ-1 представлена на рис. 1.
Проект ГТУ-ТЭЦ Казанской ТЭЦ-1 предусматривает установку двух газотурбинных двигателей НК-37 авиационного типа мощностью по 25МВт каждый, с утилизацией тепла уходящих газов в котлах-утилизаторах. Двигатель НК-37 разработан базе серийного двигателя НК 321 для стратегического бомбардировщика ТУ-160. Выбор конкурсной комиссии остановился на этом двигателе благодаря сочетанию в нем высоких термодинамических и газодинамических параметров с большим ресурсом, изначально заложенным в него конструкцию. Двигатели и генераторы будут смонтированы в контейнерах. Использование подобных двигателей на электростанциях обусловлено целым рядом достоинств:
- Высокий уровень термодинамических и газодинамических параметров, базирующийся на теории и практике создания авиадвигателей;
- Высокий технический уровень конструирования, обеспечивающий создание ГТД большой мощности высокой надежности и долговечности при малой массе и габаритах узлов;
- Возможность использования в качестве газогенераторов ГТУ авиационных двигателей, прошедших доводку в стендовых условиях и на крыле.
- Простота эксплуатации, возможность управления и обслуживания минимальным количеством персонала.
- Короткое время запуска, останова, выхода на номинальную нагрузку.
ГТУ-ТЭЦ «Казань-50» также предусматривает два газодожимных компрессора «ТАКАТ» производства ОАО «Казанькомпрессормаш», располагающихся в отдельно стоящем модуле. Газотурбинные двигатели с генераторами будут смонтированы в контейнерах с высокой степенью заводской готовности на площадке перед котельным отделением первой очереди Казанской ТЭЦ-1, в котором будут установлены два котла-утилизатора ТКУ-13 Таганрогского котельного завода «Красный котельщик». Пар 30ата и горячая вода будут подключены к существующим схемам отпуска пара и горячего водоснабжения. Проект предусматривает возможность использования в тепловой схеме существующей паровой турбины 30ата, что позволит еще более экономично использовать генерирующее оборудование в различных режимах с увеличением электрической мощности еще на 10...15 МВт. На ГТУ-ТЭЦ будет использоваться система водоподготовки Казанской ТЭЦ-1. Минимальных затрат потребует и реализация схемы выдачи электрической мощности блоков ГТУ. Так, например, расчеты показали допустимость подключения новых генераторов производства Лысьвинского завода мощностью 25МВт к существующему генераторному распределительному устройству (ГРУ) напряжением 6 кВ, имеющему связь с закрытым распределительным устройством (ЗРУ) 110 кВ. Подключение генераторов будет осуществлено кабельными линиями.
Возможность работы в автоматическом режиме позволяют использовать энергетические установки с двигателем НК-37 как в обычном режиме, так и при пиковых режимах выработки электроэнергии, а модульная конструкция газотурбинных электростанций облегчает их транспортировку и монтажные работы.
Экономический эффект от оснащения Казанской ТЭЦ-1 современными более экономичными и экологически безопасными установками будет измеряться сотнями тонн сэкономленного топлива, расход которого на производство электроэнергии снизится более, чем в полтора раза. Так, за счет экономии, которую предполагается достичь после внедрения ГТУ в структуру станции, можно выработать столько энергии, сколько необходимо для круглогодичного снабжения трехсот 180-квартирных домов. Недоиспользованная тепловая энергия после газовой турбины утилизируется в котле и отпускается потребителям в виде пара и горячей воды. Преимущества новой технологии показывают целесообразность работы ГТУ-ТЭЦ «Казань-50» в базовом режиме с разгрузкой в летний период существующих паровых турбин Казанской ТЭЦ-1 с их потерями в конденсаторе. При этом расчетный удельный расход топлива на выработку электроэнергии и тепла составляет соответственно 220...240 г/кВт-ч и 145 кг/Гкал. Результатом оснащения станции ГТУ станет экономия около 60 тыс. т условного топлива в год.
3. Типовая конструкция ГТУ (ГТД)
С типовой конструкцией ГТУ можно ознакомиться на примере газотурбинного двигателя НК-16СТ.
Двигатели НК-16-18СТ работают и находятся в серийном производстве с 1996г.
НК-16СТ является прототипом разрабатываемого двигателя НК-18СТЭ (ГТУ-18СТЭ) для ГТЭ-18.
Конструктивно этот двигатель является одноконтурным, двухвальным со свободной турбиной, которая обеспечивает работу электрогенератора. В качестве основного топлива для НК-16 используется природный газ.
К основным элементам конструкции относятся:
- воздухозаборное устройство. Оно предназначено для всасывания атмосферного воздуха, его очистки и предварительного сжатия перед входом в компрессор;
- входной направляющий аппарат (1) - это кольцо с 12-ю радиальными лопатками, к которым крепится передняя опора (14) ротора четырехступенчатого компрессора низкого давления (КНД) (2);
- средняя опора (15), имеющая воздушный канал для охлаждения. В ней совмещены: задняя опора ротора КНД, передняя опора компрессора высокого давления (КВД), корпус центрального привода агрегатов.
Воздушный поток, сжатый в КНД, поступает на шестиступенчатый КВД (5). Устойчивость и оптимальный режим работы КВД поддерживается регулируемым направляющим аппаратом (НА) (4). Сжатый до расчетного давления воздух поступает в камеру сгорания (КС) (6) кольцевого типа. В ее состав входят 32 газовые форсунки с завихрителями и 2 воспламенителя факельного типа.
Из КС газовоздушная смесь, приобретя максимальную энергию в результате сжигания топлива, устремляется на двухступенчатую турбину турбокомпрессора.
1-ая ступень - турбина высокого давления (7) (ТВД), она является силовым приводом КВД.
2-ая ступень - турбина низкого давления (8) (ТНД), она вращает КНД;
- задняя опора (16) заключает в себе опору турбины низкого давления и опору турбины высокого давления. Проставка (9) входит в состав заднего силового пояса крепления двигателя.
По каналу из переходных оболочек (10) газовоздушная смесь, отдав часть энергии, запасенной в КС, компрессору посредством ТВД и ТНД, устремляется к свободной, силовой турбине (11). На ней срабатывается от 40% до 50% оставшегося запаса энергии газовоздушного потока.
Преобразуя потенциальную и кинетическую энергию потока в механическую работу, СТ обеспечивает работу электрогенератора, передавая ему вращение через фланец (13) и муфту.
Вал СТ опирается на переднюю, охлаждаемую опору (17) и заднюю опору (18). Газовоздушный поток, выйдя из СТ, попадает в газосборное устройство (улитку), где он разворачивается и направляется в систему утилизации тепла.
Кроме перечисленных основных элементов конструкции, работу газотурбинного двигателя обеспечивают системы:
- топливопитания и регулирования;
- автоматического контроля и управления;
- маслосистема;
- система запуска;
- система пожаротушения.
4. Схемы и чертежи
Похожие работы
... и малогабаритным). Такому требованию наиболее полно отвечает ГТУ, которая к тому же относительно проста в обслуживании. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Из рассмотренных выше материалов видно, что судовые газотурбинные установки, обладая определенными преимуществами перед другими типами, в тоже время обладают очень существенным недостатком-низкой экономичностью. В сочетании с малыми массогабаритными показателями, ...
... 1- компрессор 2- камера сгорания ; З-турбина высокого давления; 4- турбина низкого давления; 5-регенератор; 6-редуктор ; 7-генератор 4 Общий вид газотурбинной установки типа ТА фирмы «Рустом и Хорнсби» мощностью 1000кВт Общий вид газотурбинной установки 1- входной патрубок; 2-компрессор; 3-отвод воздуха в камеру сгорания ; 4 турбина высокого давления; 5-турбина низкого давления ; 6 ...
... нагнетателя состоит из гидроцилиндра, подвижной кулачковой муфты с пружинным механизмом, помещенном на валу червячной колеса. 4. НАЗНАЧЕНИЕ ЗАДАННОГО ОБОРУДОВАНИЯ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ ПРОЦЕССЕ Газотурбинная установка типа ГТТ-3 предназначена для воздухоснабжения цеха по производству слабой азотной кислоты с одновременной выработкой некоторого количества электроэнергии и использования тепла ...
... величины Обозначение Размерность Значение Плотность 20 кг/м3 0,677 Теплота сгорания ккал/кг 11610 Стехиометрический коэффициент L0 кг/кг 16,82 АЛГОРИТМ ОБРАБОТКИ РЕЗУЛЬТАТОВ ТЕПЛОВОГО ИСПЫТАНИЯ ГТУ Исходные данные приведены в таблице 3. Таблица 3 Наименование параметра Обозначение Размерность Значение Барометрическое давление мм рт. ст. ...
0 комментариев