ruen

Модернизация системы циркуляции охлаждающей воды Южной ТЭЦ

В Санкт-Петербурге одной из крупнейших ТЭЦ является Южная, расположенная на улице Софийской дом 96. Она обеспечивает электрической и тепловой энергией промышленные предприятия, жилые и общественные здания Московского, Фрунзенского и Невского районов города с населением миллион сто тридцать семь тысяч человек.

Проект строительства Южной ТЭЦ был утвержден Минэнерго СССР в 1975 году. Первое тепло станция дала в 1977 году сразу после ввода в эксплуатацию первого парового котла. В течение последующих восьми лет были введены в эксплуатацию три энергоблока (из четырех) с турбинами мощностью 250 МВт. Однако в 1987 году из-за недостатка финансирования дальнейшее строительство было заморожено. В конце 2007 года стартовал проект «Расширение Южной ТЭЦ путем установки ПГУ-450», в состав которого вошли: паровая турбина Т-125/150-7,4 , 2 газовые турбины ГТЭ-160, турбогенераторы ТЗФП-160-2М; ТЗФГ-160-2М, производства ОАО «Силовые машины», общей электрической мощностью 470 МВт в конденсационном режиме и тепловой мощностью 290 Гкал в теплофикационном. Объект был введен в эксплуатацию 01.04.2011 года, в результате чего Южная ТЭЦ стала самой мощной в Санкт-Петербурге с суммарной нагрузкой четырех энергоблоков - 1200 МВт, до этого нас опережала Северо-Западная ТЭЦ, на которой два блока по 450 МВт.

Основное топливо, применяемое на станции, газ, резервное — мазут. Выработка электроэнергии в 2011 году — 5848,209 млн кВтч. Отпуск тепловой энергии в 2010 г. — 4366,145 тыс. Гкал.

В основе принципа работы ТЭЦ лежат две основных составляющих: газ, как вид топлива, и вода, как теплообменник. Вода это не только исходный продукт наряду с электроэнергией, но и неотъемлемая составляющая технологического процесса. Она используется во многих своих агрегатных состояниях, зачастую в виде пара и конденсата в работе водоподготовительного, теплоэнергетического и теплосетевого оборудования станции.

Для работы теплового и паросилового оборудования блока без повреждений и снижения экономичности, вызываемых коррозией внутренних поверхностей нагрева оборудования и образованием отложений на теплопередающих поверхностях и в проточной части турбины необходимо обеспечить высокое качество питательной воды, пара и конденсата.

На теплоэлектроцентралях совокупность основных параметров, определяющих качество воды, принято называть водно-химическим режимом. Контроль водно-химического режима предполагает отбор проб с основного технологического оборудования для лабораторного и автоматизированного химического контроля.

Места отбора проб теплоносителя и перечень контролируемых показателей с использованием автоматических приборов химического контроля приведены в таблице 1.

 

Основными контролируемыми показателями являются:

• рН – водородный показатель кислотности среды;

• æн-электропроводность Н-катионированной пробы;

• æ-удельная электропроводность;

• Na-содержания натрия;

• О2-содержание кислорода.

Отбираемая проба может иметь высокую температуру и давление, но при производстве химических анализов температура пробы не должна превышать 40 0С, также запрещается отбор проб при парении и гидроударах в импульсных линиях.

Таким образом, требуется снижение параметров пробы до величин, безопасных для эксплуатации приборов. Для этого используются устройства подготовки проб, в которых они охлаждаются и снижается их давление.

Основным элементом устройства является теплообменник, где в качестве хладагента используется охлаждающая вода. Процесс теплообмена происходит через разделяющую теплоносители стенку между горячим теплоносителем (пробой) и холодным (охлаждающая вода). Охлаждающая вода подаётся насосом на устройство подготовки проб. Использованная вода сливается через дренажные приямки и локальные очистные сооружения в градирни для её охлаждения.

Принципиальная схема системы циркуляции охлаждающей воды устройства подготовки проб представлена на рис. 1.

Параметры циркуляционного насоса: тип 800ВQLV-936-19-LY-000, с рабочим колесом одностороннего входа – диагональные, вертикальные, одноступенчатые предназначены для перекачки воды с температурой 300С. Приводом является асинхронный двигатель вертикального исполнения типа HRX500LM10 производства «АВВ». Основные параметры насоса сведены в таблице 2.

Современное устройство подготовки проб позволяет подготовить пробу и наряду с этим регулировать расход полученного материала на приборы химического контроля, автоматически прекращать подачу при недостаточном охлаждении, а также передавать на верхний уровень АСУТП информацию о параметрах пробы.

Производители данных устройств рекомендует использовать в качестве хладагента очищенную воду, а на Южной ТЭЦ используется техническая вода ненадлежащего качества. Отсутствие очистки приводит к тому, что механические примеси оседают на стенках теплообменников и трубопроводов. В связи с этим растет температура пробы в устройстве, что ведет к его отключению. Необходимо производить очистку теплообменников от скопившегося осадка, которая осуществляется несколькими способами в зависимости от степени загрязнения, вплоть до разбора. Помимо этого, из-за коррозии может быть нарушена целостность трубок, что приводит к необходимости их замены. Также механические примеси могут накапливаться в запорной арматуре, препятствуя подаче охлаждающей воды на теплообменник.

Решить проблему фильтрации воды на Южной ТЭЦ возможно внедрением автоматизированной системы очистки. Вода, подаваемая на устройство подготовки проб, будет очищаться от механических примесей фильтрами. Современные технологии позволяют проводить в процессе эксплуатации очистку без непосредственного участия человека. Очистка фильтра осуществляется подачей сжатого воздуха либо воды (очищающий агент) в направлении, противоположном рабочему. При этом также возможна замена фильтрующего элемента при чрезмерном загрязнении.

Принцип работы системы фильтрации: через входной патрубок вода поступает в корпус, проходит через отверстия фильтрующего элемента, очищается от механических примесей размером более 100 мкм, после чего выходит через патрубок отвода воды. Механические примеси оседают на дно фильтра, откуда удаляются при очистке. Схема системы циркуляции охлаждающей воды, дополненная фильтром представлена на рис.2[7]

Исходя из опытных данных, на охлаждение проб четырёх блоков Южной ТЭЦ потребуется не менее 50,4 м3/ч охлаждающей воды. В качестве фильтров можно использовать ФЛ-100 отечественного производства (ПК «ЭнергоПитер») производительностью до 100 м3/ч.

Принцип автоматизации процесса очистки представлен на рис. 3[7]

Фильтры должны быть снабжены датчиками перепада давления, показания которых используются контроллером для управления вентилями. Один фильтр находится в работе, второй – в резерве.

Принцип работы: повышение перепада давления рабочего фильтра (например, Ф1) выше определённого значения означает необходимость его очистки. Осуществляется открытие вентилей на линии подачи (В3) и отвода (В4) воды фильтра Ф2, после чего прекращается подача воды на Ф1 перекрытием соответствующих вентилей (В1, В2). Затем открываются вентили В5 и В6 на подаче очищающего агента к фильтру Ф1, и производится очистка фильтрующего элемента. При достижении регламентированного значения перепада, очистка завершается. После очистки фильтр становится резервным. Если в течение регламентированного промежутка времени очистку завершить не удаётся, то контроллер передаёт сигнал персоналу технологического цеха о необходимости замены фильтрующего элемента. При возникновении нештатной ситуации, требующей остановки работы обоих фильтров, в схеме предусмотрена байпасная линия.

Автоматизация процесса очистки охлаждающей воды позволит более экономично использовать ресурс фильтров, снизить трудозатраты на техническое обслуживание, а также уменьшит вероятность длительного простоя системы фильтрации на время замены фильтрующих элементов.

Предлагается техническое решение, включающее в себя следующий комплекс оборудования: фильтр стоимостью 172 т. рублей в количестве двух штук, контроллер 1 шт. 400 т. рублей, датчик перепада давления стоимостью 35 т. рублей в количестве двух штук, вентиль запорный стоимостью 30 т. рублей в количестве 9 штук. Так же необходимо учесть расходы на рабочую документацию, монтаж, наладку и обслуживание. Общие затраты на внедрение и эксплуатацию такой системы на Южной ТЭЦ составят порядка 1.4 млн. рублей (в соответствии с расценками ПК «ЭнергоПитер»).[6]

Благодаря внедрению автоматизированной системы очистки охлаждающей воды удастся добиться увеличения срока службы и надёжности оборудования устройств подготовки проб, а так же увеличения стабильности работы автоматического химического контроля, иными словами, увеличение ресурса основного технологического оборудования. Снизятся трудозатраты на обслуживание оборудования устройств подготовки проб, увеличится срок службы чувствительных элементов приборов автоматического химического контроля.

Также стоит учесть, что подобная система очистки может использоваться и другими цехами, где используется техническая вода, а наличие механических примесей отрицательно сказывается на работе их оборудования.

Автор: Иван Гусев