Разработка проекта по внедрению на Уфимскую ТЭЦ-2 ООО «БГК» турбины типа ПТ-80-130 для теплоснабжения нового района «Заречье» г. Уфы

Маслостанции котлов, насосы, расширители непрерывной продувки расположены на отметке 0 м под соответствующими котлами. Согласно действующей схеме Уфимской ТЭЦ-2, принимаем тепловую схему  с параллельными связями.

Основным видом топлива является газ с теплотворной способностью 8000±100 ккал/нм3. Газ доставляется до Уфимской ТЭЦ-2 по газопроводу от Западно-Сибирского месторождения.

Аварийным топливом является топочный мазут марки М-100 с содержанием серы до 3,5%, теплотворной способностью 9600 ккал/кг. Зольность мазута 0,3%, влажность 1%, поставляется с Ново-Уфимского НПЗ по мазутопроводу.

Чтобы обеспечить возможность скоростного и качественного ремонта основного и вспомогательного оборудования предусматриваются подъемно-транспортное оборудование, соответствующие устройства и механизмы, монтажно-ремонтные площадки и проемы.

На ремонтную площадку во временном торце предусматривается подъезд автомобильного и железнодорожного транспорта.

Принята действующая тепловая схема Уфимской ТЭЦ - 2 с параллельными связями. Увеличение установленной мощности произвели турбиной ПТ-80-130 и котлом ТГМЕ-464, включенных аналогично, что позволяет обеспечить надежное снабжение потребителей тепловой и электрической энергией.

Исходя из вышесказанного рассмотрим теплоснабжение нового района.

Новый район «Заречье» построен по причине увеличения численности населения в г.Уфа. Данный район будет содержать лишь здания жилого характера, детские сады и школы.

Расположен новый район «Заречье» за рекой Уфимка на противоположенном берегу от уже существующего района Инорс.

Количество людей проживающих в «Заречье» – 93500 человек.

Подсчитаем количество отпускаемой тепловой энергии турбоустановкой ПТ – 80 – 130 в год:

 МВт,

где =75 МВт=75 Дж/с - отпускаемая тепловая нагрузка с турбоустановки, МВт,

8760 – количество часов в году,

3600 – количество секунд в  часе.

Количество тепла с учетом горячего водоснабжения и отопления во время осенне – зимнего периода на одного человека – 6 Гкал/чел.*год [ 12 ].

Таким образом, обоснуем целесообразность установки турбоустановки

ПТ-80 -130 на ТЭЦ -2 для покрытия пиковых нагрузок в связи с постройкой нового района «Заречье».

 Количество отпуска тепла  на одного человека турбоустановкой  ПТ-80-130:

 Гкал/год.чел.

Где, 4190 Дж/кг*К – теплоемкость воды.

Из расчета видно, что установки одной турбоустановки ПТ-80-130 для отопления района будет достаточно на протяжение всего года, а также с учетом увеличения количества жителей.

Подвод тепла к району будет осуществляться трубопроводами диаметром Dy 500 мм а распределение между жилыми домами - Dy 150 мм.

 

2.2 Расчет необходимых  ресурсов для реализации проекта  на предприятии

 

Использование турбины с двумя регулируемыми отборами пара объясняется тем, что ТЭЦ должна давать пар двух различных давлений для промышленных целей. Турбины типа ПТ получили широкое распространение и позволяют покрыть потребности окружающих районов в паре и горячей воде.

При производственном отборе Dп=185т/ч, сумме отопительных отборов Dт=132т/ч, расходе пара на турбину 470т/ч, при номинальных параметрах свежего пара и номинальных давлениях в отборах, при расчетной температуре охлаждающей воды и расходе ее 8000 т/ч турбина развивает номинальную мощность 80МВт.

При Dпо=300т/ч и Рп=1,3МПа, при отсутствии отопительных  отборов Nэ=70МВт. При номинальной мощности Nэ=80МВт без отопительных  отборов Dп=245т/ч. При åDт=200т/ч и отключенном производственном отборе Nэ=76МВт. Максимальная мощность 100МВт достигается при максимальном расходе пара Dmax=470т/ч и пониженных отборах пара.

 Подогрев сетевой воды - двухступенчатый. Может быть использован теплофикационный  пучок конденсатора для подогрева  первой ступени обратной сетевой  воды или химически очищенной воды, утилизирующий теплоту вентиляционного пропуска пара при работе турбины в режиме с противодавлением. Развитая регенеративная система подогрева питательной воды обеспечивает на выходе ее температуру 249°С.

 Регулирование давления пара  теплофикационных отборов осуществляется поворотной диафрагмой, установленной в камере нижнего теплофикационного отбора, производственного – регулирующим клапаном.

 Основные характеристики турбины  представлены в таблице 20.

Основные характеристики турбины:

- максимальный расход пара – 470 т/ч (подвод свежего пара к турбине осуществляется однониточным трубопроводом Æ377х50);

- номинальный производственный отбор – 185т/ч при давлении производственного отбора 13ата;

- номинальный суммарный теплофикационный отбор – 285 ГДж/ч (68 Гкал/ч) при давлении в верхнем отборе 0,088 МПа (0,9 кгс/см2) и нижнем отборе 0,034МПа (0,35 кгс/см2).

Таблица 20 - Основные параметры и характеристики турбины  ПТ-80-130

№ п/п	Показатель	Значение
1	2	3
1	Завод-изготовитель	ПОТ ЛМЗ
2	Мощность, МВт: - номинальная - максимальная	80 100
3	Частота вращения, 1/с	50±0,1
4	Начальные параметры пара: - давление, Мпа - температура, °С.	12,75 555
5	Пределы изменения давления пара в регулируемом отборе, кПа: - верхнего - нижнего	49 – 245 29 – 98
6	Тепловая нагрузка, ГДж/час	284
7	Номинальный расход отбираемого пара, кг/с: - производственного отбора - теплофикационного отбора	51,4 –
8	Число отборов пара на регенерацию	7
9	Температура питательной воды, оС	249
10	Давление пара за турбиной, кПа	3,5
11	Расход охлаждающей воды через конденсатор, т/ч	8000
12	Расчетная температура охлаждающей воды, оС	20
13	Максимальный расход свежего пара, т/ч	470
14	Число ступеней	30
15	Число выхлопов пара	1
16	Длина рабочей лопатки последней ступени, мм	665
17	Средний диаметр последней ступени турбины, мм	2000
18	Расчетный удельный расход теплоты, кДж/кВтч	9585
19	Длина турбины, м	14,845

 

Турбина ПТ-80-130 ПОТ «Ленинградский металлический завод» конденсационная с регулируемым отбором пара (производственным и двухступенчатым  теплофикационным) номинальной мощностью 80МВт при 3000об/мин предназначена для непосредственного привода генератора переменного тока ТВФ-110.

Турбина ПТ-80-130 является турбиной нового поколения, имеет современные показатели надежности: коэффициент готовности - не менее 0,995; среднюю наработку на отказ единичного изделия - не менее 6000 часов; ресурс деталей и сборочных единиц из жаропрочных материалов - не менее 170000 часов; срок службы между ремонтами со вскрытием цилиндров - не менее 6 лет; полный срок службы турбины - не менее 30 лет.

ТЭЦ имеет тепловую схему с параллельными связями. Турбина типа           ПТ-80- 130 подключается к существующим паровым и тепловым магистралям ТЭЦ.

Питательные трубопроводы запроектированы по схеме ПЭН–ПВД– общестанционная магистраль «горячая»–котел, с возможностью переключения ПЭН на общестанционную магистраль «холодную».

Для откачки конденсата из конденсатора и подачи его в деаэратор через систему  регенерации  турбины  предусмотрено  три  конденсатных  насоса

КС-80-155. Охлаждающая вода для конденсатора турбоустановки и на встроенные пучки конденсатора подается от общестанционных магистралей двумя циркуляционными насосами. Для подачи охлаждающей воды к газоохладителям генератора установлены два насоса.

Подогрев сетевой воды турбоустановки осуществляется в двух горизонтальных подогревателях ПСГ-1300-3-8-1, подключенных параллельно, паром из нижнего и верхнего отопительных отборов.

Пар на производство подается от производственного отбора турбины в две существующие общестанционных магистрали пара 1,3 МПа на производство.

Турбина ПТ-80-130, а также все предусмотренные проектом оборудование пригодно к ремонту и размещается в зоне действия существующего мостового крана грузоподъемностью 50/10 т.

Организационная структура ТЭЦ – цеховая.

 

2.3 Совершенствование организации  производства по выпуску продукции  в условиях реализации проекта

 

Рассмотрим возможность  установки  котельной для отопления района «Заречье».

Как видно из рисунка 8, максимальная тепловая нагрузка 127,6 Гкал/час. Предположим, что в состав котельной должны войти два котла ПТВМ – 100 производительностью 100 Гкал/час и один котел ТВГМ – 30 производительностью 30 Гкал/час.

Принимаем, что один котел находится в  резерве или ремонте. При минимальной нагрузке возможна работа одного котла ПТВМ – 100, при максимальной нагрузке - ПТВМ – 100 и ТВГМ – 30, совместная работа которых предполагает наиболее экономичное распределение нагрузок.

На рис. 8,98 представлены КПД брутто котла ПТВМ – 100 в зависимости от нагрузок с поправками на температуру наружного воздуха. Данные энергетические характеристики взяты на одной из котельных г. Уфы, имеющей в своем составе котлы ПТВМ-100 и ТВГМ-30, в свою очередь энергетические характеристики составлены на основании «Положения о пересмотре (разработке) энергетических характеристик оборудования и порядке определения нормативных удельных расходов топлива.» П-34-70-012-87.

Рисунок 8 - Изменение КПД брутто ПТВМ - 100

Рисунок 9 - Поправки на температуру наружного воздуха

 

На рисунке 10, 11 представлены КПД брутто котла ТВГМ – 30 в зависимости от нагрузок с поправками на температуру наружного воздуха.

Рисунок 10 -  Изменение КПД брутто ТВГМ – 30

Рисунок 11 - Поправки на температуру наружного воздуха

Чтобы сравнить затраты на производство тепловой энергии с помощью котельной и паровой турбины ПТ-80-130  составим таблицу годовых нагрузок и изменения КПД котельной и КПД ТУ по выработке тепла.

Коэффициент полезного действия котельной вычислим по формуле:

,

Для января месяца:

.

где , - КПД котлов ТВГМ – 30 и ПТВМ – 100 соответственно, значения который можно определить по рис.  8 – 11.

, - отпуск тепла котлами ТВГМ-30 и ПТВМ -100

Подсчитаем расход условного топлива и затраты.

Расход условного топлива котельной вычислим по формуле:

.

 т.у.т./Гкал.

Расход условного топлива на выработку тепла ТУ ПТ – 80 – 130 вычислим по формуле:

.

 т.у.т./Гкал.

Затраты на отпуск тепла при установке ПТ – 80 – 130:

,

тыс.руб.

Затраты на отпуск тепла при установке котельной:

,

тыс.руб.

где 8000 ккал/м3 и 7000 ккал/м3 – низшие теплотворные способности газа и условного топлива соответственно.

 Ц = 2940 руб./1000 м3– цена на газ для предприятий на 2011г. на основании Приказа ФСТ России от 10.12.10 г. №412Э/2.

Таблица 21 - Расход условного топлива и затраты на отпуск тепловой энергии от турбоустановки и котельной

Месяц	Янв.	Фев.	Март	Апр.	Май	Июнь	Июль	Авг.	Сент.	Окт.	Нояб	Дек.
Нагрузка, Гкал/час	75	72	70	65	40	48	50	55	65	55	55	77
, %	92,4	92,4	92,4	92,4	92,4	92,4	92,4	92,4	92,4	92,4	92,4	92,4
, Гкал/час	60	60	50	65	40	48	50	55	65	55	55	60
, Гкал/час	15	12	20	0	0	0	0	0	0	0	0	17
, %	91,5	91,5	92	91,25	92,5	92	92	91,7	91,25	91,7	91,7	91,5
, %	92,7	92	91,6	0	0	0	0	0	0	0	0	92,6
, %	91,74	91,58	91,89	91,25	92,50	92,00	92,00	91,70	91,25	91,70	91,70	91,74
, т.у.т./Гкал	11,60	11,13	10,82	10,05	6,18	7,42	7,73	8,50	10,05	8,50	8,50	11,90
, т.у.т./Гкал	11,68	11,23	10,88	10,18	6,18	7,45	7,76	8,57	10,18	8,57	8,57	11,99
, тыс. руб.	29,841	28,632	27,834	25,854	15,898	19,088	19,885	21,866	25,854	21,866	21,866	30,613
, тыс. руб.	30,047	28,889	27,989	26,188	15,898	19,165	19,963	22,046	26,188	22,046	22,046	30,844

 

Нули в графе означают отключение котла ТВГМ – 30 по причине снижения нагрузки.

Учитывая максимальную нагрузку - 77 Гкал/час, соответствующую декабрю, можно было бы обойтись только установкой котла ПТВМ – 100, у которого нагрузка по паспортным данным может варьироваться от 30 до 100.

Отказ от установки котла ТВГМ – 30 может повлечь за собой неэкономичную работу котельной, так как для котла ПТВМ – 100 оптимальным считается выработка в 60 Гкал/час, что соответствует 10 горелкам и температуре уходящих газов 1300С, поэтому с увеличением нагрузок экономичность работы котла ПТВМ-100 падает и целесообразнее перераспределять нагрузку.

Построим график удельных расходов топлива

Рисунок 12 -  График удельных расходов топлива на отпуск тепловой энергии с ТУ ПТ-80-130 и котельной

Построим график затрат.

 

Рисунок 13- График затрат на отпуск тепловой энергии с ТУ ПТ – 80 – 130 и котельной

Из графика 13 следует, что производство тепловой энергии с помощью турбоустановки ПТ – 80 – 130 экономичнее по сравнению с котельной той же тепловой мощности.

Установка новой паровой турбины типа ПТ – 80 – 130   увеличивает электрическую мощность Уфимской ТЭЦ – 2 на 80 МВт. Тем самым, мы решаем сразу две проблемы – это обеспечение нового района «Заречье» тепловой и электрической энергией.

 

2.4 Разработка производственного  плана и расчет себестоимости  единицы продукции

 

1. Турбоагрегаты 2 ПТ-60-12,8/1,3 + 2 Т-110-128/13 + Т-100-128/13 +

+ПТ-80-130 с параллельными связями, работающая на природном газе.

2. Зарплата промышленно-производственного  персонала -17000 руб/мес, административно-управленческого  персонала-25000 руб/мес. по тарифной сетке.

3. Стоимость топлива (газ) -2940 руб/1000нм3. Согласно Приказа ФСТ России от 10.12.10г. №412Э/2.

Количество котлов выбирается с учетом требований обеспечения удобства технического обслуживания, надежности работы котельного отделения при выходе из строя одного из котлов. Все котлы должны работать на одинаковом топливе и вырабатывать пар одного давления.

, где

- максимальный расход пара на все установленные турбины, т/ч; - номинальная паропроизводительность котлов, т/ч;

1,03 - коэффициент, учитывающий запас по пару.

Капитальные вложения в строительство ТЭЦ с однотипным оборудованием составляют:

, где

 – капитальные затраты на  головной и последующий котлы,

 – капитальные затраты на  головную, максимальную по мощности, и последующую турбины типа  ПТ,

  - поправочный коэффициент на место расположения строительства станции.