Описание газовой турбины GT13E2

Описание тепловой схемы блока ПГУ

Энергоблок представляет собой парогазовую электростанцию, которая вырабатывает электроэнергию на тепловом потреблении за счёт утилизации тепла уходящих газов в котле-утилизаторе и паровой турбине.

Принципиальная тепловая схема определяет основное содержание технологического процесса выработки тепловой и электрической энергии на электростанции.

Принципиальная тепловая схема теплофикационной ПГУ 230 МВт следующая:

– газовая турбина GT13E2;

– двухконтурный котёл-утилизатор;

– паровая теплофикационная турбина Т-53/67-8,0.

Газотурбинная установка GT13E2 является одновальным турбоагрегатом, работающим по простому термодинамическому циклу. Забираемый воздух, в зависимости от температуры окружающей среды подогревается и, проходя систему фильтров комплексной воздухоочистительной установки, поступает в компрессор. С помощью входного направляющего аппарата, установленного перед компрессором, регулируется массовый поток воздуха. Сжатый в компрессоре воздух подаётся в камеру сгорания. Часть воздушного потока, смешиваясь с газом, образует газовоздушную смесь, оставшаяся часть воздуха разгорается за счёт сгорания газовоздушной смеси. Продукты сгорания, имеющие температуру 1095 °С, направляются в газовую турбину, где происходит преобразование части тепловой энергии потока во вращательное движение вала ГТУ. Отработанные газы, имеющие температуру 550 °С (средняя по 12 точкам) направляются в котёл-утилизатор (КУ), который подсоединён к выхлопу газовой турбины переходным диффузором. На входе в КУ производится контроль температуры по 15 точкам (температура не более 550 °С) и давление газов (1,043 кгс/см²).

Пароводяной тракт КУ состоит из контуров низкого и высокого давлений. Образующийся при работе паровой турбины (ПТУ) конденсат попадает в газовый подогреватель конденсата (ГПК) котла-утилизатора. Необходимая температура конденсата для обеспечения запаса от вскипания его в контуре обеспечивается контуром рециркуляции с насосами рециркуляции ГПК. Рециркуляция поддерживает температуру на входе в ГПК для предотвращения низкотемпературной коррозии. Байпас ГПК держит нагрев питательной воды на входе в деаэратор.

Из деаэратора питательная вода питательными электронасосами низкого давления (ПЭН НД) подаётся в экономайзер низкого давления (ЭНД) и далее в барабан низкого давления (БНД). БНД и испаритель низкого давления (ИНД) соединены между собой и образуют контур естественной циркуляции. Образовавшаяся в ИНД пароводяная смесь поступает в БНД, где отсепарированная влага смешивается с питательной водой и за счёт естественной циркуляции поступает в ИНД. Образовавшийся в БНД пар поступает в пароперегреватель низкого давления (ППНД) и далее перегретый пар подаётся в цилиндр низкого давления (ЦНД) паровой турбины.

Пар высокого давления поступает в ЦВД через блок стопорно-регулирующих клапанов (СРК). С выхлопа ЦВД пар направляется на паровпуск ЦНД. Пар низкого давления через блоки СРК поступает в ЦНД в камеру между 15 и 16 ступенями, а также часть пара поступает в коллектор 0,6 МПа СН блока.

Отработанный в ЦНД пар, в зависимости от режима работы паровой турбины, поступает в конденсатор ПТУ либо в подогреватели сетевой воды (после 21 и 23 ступеней) и конденсатор ПТУ. В конденсатор подводится химобессоленная вода (нормальный и аварийный добавок). Отсос воздуха из конденсатора паровой турбины осуществляется одним основным пароструйным эжектором, второй находится в резерве. При работе в конденсационном режиме, образующийся в конденсаторе конденсат, откачивается конденсационными электронасосами, при работе в теплофикационном режиме образующийся в ПСГ конденсат откачивается сливными насосами ПСГ и одним конденсационным электронасосом из конденсатора паровой турбины. Конденсат проходит систему очистки конденсата блочной обессоливающей установки и поступает в деаэратор. Из деаэратора питательная вода ПЭН НД и ПЭН ВД подаётся в пароводяной тракт котла-утилизатора.

Описание газовой турбины GT13E2

GT13E2 – первая газовая турбина с гибким переключением эксплуатационных режимов. Возможность переключения между двумя режимами работы, один из которых позволяет оптимизировать эксплуатационные характеристики, а второй – значительно увеличить стандартные интервалы технического обслуживания, обеспечивает баланс между потреблением и стоимостью электроэнергии. Кроме того, турбины GT13E2 обладают повышенной гибкостью в плане используемого топлива, что позволяет применять в них практически любые типы природного газа, а также переключаться на дистиллятное топливо без снижения объемов выработки электроэнергии.

Газовая турбина GT13E2 (рисунок 1) представляет собой одновальный агрегат с номинальной мощностью 168 МВт. На одном валу расположены турбина, воздушный компрессор и турбогенератор с воздушным охлаждением. Газовая турбина оборудована кольцевой камерой с EV-горелками. Компрессор имеет 21 ступень, со стороны входа – вращающийся направляющий аппарат (Начальная температура газов перед турбиной 1100 °С в диапазоне нагрузки 70–100%. В этом диапазоне нагрузка регулируется изменением положения направляющего аппарата и регулирующим клапаном подачи топлива.

Рисунок 2 – Продольный разрез паровой турбины Т-53/67-8,0

При снижении нагрузки ниже 70 % турбина регулируется уменьшением расхода топлива при полностью прикрытом направляющем аппарате на воздухе. Это обстоятельство вызывает снижение начальной температуры и, как следствие, экономичности турбины.

На входе в компрессор установлены фильтры для очистки воздуха. С целью устранения обледенения входных частей компрессора, которое воз­можно при определённых температурах и влажности воздуха, предусмотрена рециркуляция нагреваемого в компрессоре воздуха с его подачей на вход по команде машиниста энергоблока.

При температуре наружного воздуха ниже 15 °С газовая турбина по условиям её безопасной работы автоматически останавливается, поэтому предусмотрен подогреватель для нагрева воздуха перед компрессором при низких температурах.

Для создания требуемого давления топливного газа перед турбиной используется дожимной компрессор. Для обеспечения допустимой температуры топливного газа перед камерой сгорания турбины (60 °С) применяется охлаждающий теплообменник, устанавливаемый за дожимным компрессором.

Для нормальной работы дожимного компрессора топливный газ подогревается перед ним до температуры не ниже 20 °С в газовом подогревателе.

На одном валу с турбиной установлен генератор 50WY21Z-095 с воздушным охлаждением.

Зажигание происходит при частоте вращения 600 об/мин, после продувки 10 минут. Происходит подача пропана и воздуха от пускового стационарного компрессора в 2 пусковые горелки. Воспламенение происходи от электрических запальников, имеется контроль воспламенения по внутренним термопарам. При подтверждении воспламенения хотя бы от одной горелки пусковая программа продолжается, открывается подача топливного газа.

Повторный пуск при выбеге ротора разрешен при частоте меньшей 180 об/мин, чтобы не произошло самовоспламенение газа в горячей топке.

При аварийном отключении генератора от сети допустим рост оборотов до частоты 3188 об/мин, через 28 секунд восстановление номинальных оборотов.

В таблице 4.1 представлены технические характеристики газовой турбины.

Таблица 4.1 – Технические характеристики турбины GT13E2