Системы золошлакоудаления ТЭС

При сгорании пылевидного топлива происходит выделение золошлаковых остатков, наиболее крупная часть которых - шлак, оседает в топке котла и удаляется через шлаковые бункеры, а наиболее мелкие частицы золы выносятся дымовыми газами и в основном улавливаются золоулавителями и скапливаются в золовых бункерах. По способу шлакоудаления топки котлов бывают с твердым или гранулированным, с жидким или расплавленным шлакоудалением.

Зола и шлак транспортируются обычно на золоотвал гидравлическим способом с использованием багер­ных насосов (рис. 7.3) и эрлифтов (рис. 7.4) - пневмогидравлический способ или сухогрузным транспортом.

Рис. 7.3. Удаление шлака и золы багерными насосами (БН):

1 - шандора, 2 - канал, 3 - шлакодробилка, 4 - решетка, 5 - БН, 6 - емкость, 7,7А - металлоуловитель, ШБ - шлаковый бункер

Располагать БН целесообразно в котельной (внутренняя насосная) или вблизи от нее (внешняя насосная). Шлаковые каналы перед БН расходятся на несколько пульпопроводов, число которых соответствует количеству работающих насосов + резерв. Перед БН золошлаковая пульпа поступает к перекачивающему шиберу, направляющему поток к рабочему блоку. Для окончательного отключения потока на пути следования его имеется отключающий шибер - шандора, который используется также при аварийных отключениях. Выбор места для БН зависит от габаритов и компоновки оборудования котельной и компоновки оборудования станции.

Достоинства внутренней компоновки:

- небольшое заглубление;

- меньшая стоимость.

Недостатки внутренней компоновки:

- затруднена установка шлакодробилок;

- невозможна установка бака для дыхательной емкости на всасе БН;

- трудно разместить 3 БН, из-за малых расстояний между котлами;

- ухудшение условий обслуживания.

Недостатки внешней компоновки:

- большие капитальные вложения;

- большие эксплуатационные расходы смывной воды.

Рис. 7.4. Удаление шлака и золы системами с эрлифтами (пневмогидравлический способ):

1 - воздухоотделитель, 2 - прием шлакозоловой пульпы, 3 - подъемная труба эрлифта, 4 - опускная труба, 5 - насадка для подачи воздуха, 6 - подвод воздуха, 7 - побудительные сопла.

Зола транспортируется пневматически в сухом виде, а в конце системы зола смачивается и дальнейшая ее транспортировка производится гидравлическим способом.

При определенной скорости движения воды в левой трубе (рис. 7.4) обеспечивается подъем шлака вместе с водой. Подъем шлака из топок с жидким шлакоудалением (тяжелый шлак) обеспечивается на высоту h₂=8 м при подаче 150-200 м³/ч воды и подаче 300-400 м³/ч воздуха нормального давления. Чем ниже опускная труба от канала, тем больше h₁, тем меньше требуется воздуха для подъема пульпы, и тем экономичнее работа эрлифта.

Преимущества перед БН:

- большая эксплуатационная надежность;

- отсутствие вращающихся деталей, подверженных износу;

- нет необходимости в дополнительном дроблении шлака;

- малые габаритные размеры по площади.

Недостатки перед БН:

- недостаточно высокий КПД (20 - 40%);

- необходимость большого заглубления (до 10 м);

затруднение с профилем пульпопроводов, прокладываемых на отвале, т.к. за эрлифтом необходимо обеспечивать самотечное движение пульпы.
Выбор площадки и генеральный план электростанции

Выбор площадки

Районы сооружения тепловых электростан­ций определяются народнохозяйственными планами, схемами развития энергосистем и теплоснабжения.

Площадку для тепловой электростанции выбирают по возможности ближе к потреби­телям электрической и тепловой энергии, к месту добычи топлива и источнику водо­снабжения.

Топливная база, предназначенная для дан­ной электростанции, может находиться на значительном расстоянии от электрических потребителей. В этом случае район сооруже­ния электростанции выбирают или вблизи топливной базы с транспортом электроэнергии к потребителям по линиям электропередачи высокого напряжения («электронный» транс­порт), или вблизи потребителей с транспортом топлива по железной дороге («колесный» транспорт), или по трубопроводам (газ, ма­зут, редко — уголь). Возможны и промежуточ­ные решения, когда электростанцию сооружа­ют в районе между топливной базой и цент­ром электрического потребления.

Во всех случаях площадку для конденса­ционной электростанции выбирают возможно ближе к источнику водоснабжения, а тепло­электроцентрали сооружают в непосредствен­ной близости к тепловым потребителям. ТЭЦ промышленного типа располагают на участке, входящем в общую территорию обслуживае­мого ею промышленного предприятия, отопи­тельную ТЭЦ — в районе обслуживаемых ею тепловых потребителей. В отдельных случаях, при невозможности подобрать подходящую площадку для отопительной ТЭЦ близко от потребителей, приходится сооружать ее на расстоянии 10—20 км и даже более от райо­на теплового потребления с подачей теплоты с горячей водой по транзитной тепловой маги­страли в распределительную тепловую сеть. На ТЭЦ преимущественно применяют оборот­ную систему водоснабжения, обычно — с гра­дирнями (см. гл. 6); добавочную воду в та­кую систему водоснабжения подают из нахо­дящегося в данном районе источника водо­снабжения, обычно из реки с небольшим рас­ходом воды.

Электростанции на твердом топливе (пылеугольные) должны иметь вблизи от основ­ной площадки места для золошлакоотвалов в виде, например, оврагов, поймы или старого русла реки, выработанных карьеров угля при открытой его добыче и т. п. вместимостью на расчетный срок работы электростанции (25 и более лет).

Площадку электростанции располагают на землях, не содержащих ценных ископаемых, малопригодных для сельского хозяйства, не затапливаемых паводковыми водами реки, ис­пользуемой для водоснабжения электростан­ции. При размещении у крупного водного источника площадка электростанции должна быть не менее чем на 0,5 м выше максималь­ного горизонта высоких вод, имеющего повто­ряемость 1 раз в сто лет.

Площадка электростанции должна иметь достаточные размеры для размещения всех необходимых ее сооружений и устройств. В за­висимости от мощности электростанции, ее агрегатов и энергоблоков требуемая площадь составляет 25—50 га. Рельеф площадки (тер­ритории) электростанции должен быть по воз­можности ровным; разность высот в отдель­ных ее местах не должна превышать 2—4 м. Для конденсационной электростанции пло­щадка обычно прилегает к берегу реки или пруда-охладителя, вытянута вдоль него и по­вышается с удалением от берега. При соору­жении электростанции ее территорию плани­руют (выравнивают); объем земляных работ при этом должен быть по возможности не­велик. При уклоне естественного рельефа более 0,03 выполняют, как правило, «террас­ную»— ступенчатую планировку с двумя раз­личными уровнями в обеих частях площадки. При этом, однако, затрудняется прокладка железных, автомобильных и прочих дорог и каналов для воды на территории электро­станции, а также выполнение подземных ком­муникаций (трубопроводы, электрические ка­бели и т. п.).

Территория электростанции должна иметь надежный прочный грунт, допускающий дав­ление на него от строительных сооружений примерно не менее 0,2—0,25 МПа. Грунт, как правило, не должен состоять из твердых скальных пород и из плывунов. В последнем случае для сооружений электростанции при­ходится применять свайные основания. Пло­щадку электростанции нельзя выбирать в рай­оне оползней, карстовых образований (пустот в известковых породах) и т. п.

При выборе площадки и производстве строительных работ учитывают наличие осо­бых условий: вечной мерзлоты почвы, воз­можной сейсмичности района и др.

Уровень грунтовых вод площадки электро­станции должен быть на 3—4 м ниже уровня планировки местности, т. е. не выше обычного уровня залегания фундаментов зданий и обо­рудования и низа подвалов. В противном слу­чае приходится осуществлять гидроизоляцию подземных частей зданий и сооружений.

Грунтовые воды по химическому составу не должны быть агрессивны и не должны вы­зывать коррозии подземных частей зданий и сооружений.

Расположение площадки электростанции должно быть по возможности близким к же­лезнодорожным магистралям, а также к обо­рудованию, строительным конструкциям и ма­териалам. При выборе района сооружения электростанции учитывают также наличие местных строительных материалов (лес, пе­сок, кирпич и др.). Должны быть также обес­печены удобное примыкание железнодорож­ных путей электростанции к магистральным, удобный вывод линий электропередачи высо­кого напряжения и электрических кабелей, трубопроводов пара, горячей воды (теплопро­водов), шлакозоловой пульпы, технической, санитарной и ливневой канализации и т. д., отсутствие близко расположенных аэродромов и трассы низко летящих самолетов, возмож­ность сооружения дымовых труб необходимой высоты — до 300 м и выше.

Воздушный бассейн в районе сооружения электростанции должен быть чистым, не дол­жен иметь ощутимого «фона», налагающегося на выбросы из дымовых труб электростанции, загрязняющие атмосферу. Источник водоснаб­жения должен обладать достаточно чистой водой.

К электростанции, естественно, в свою очередь предъявляют требования сохранения чистоты воздушного и водного бассейна; должна обеспечиваться охрана окружающей природы в целом.

Из указанного перечня требований к пло­щадке вытекает, что сооружению электро­станции должны предшествовать разнообраз­ные изыскания: топографические — со съемкой необходимых карт различных вариантов пло­щадок, с нанесением на карты горизонталей, т. е. линий постоянного уровня; геологиче­ские — с определением качества грунтов; гид­рологические— для определения характерис­тик источников водоснабжения; гидрогеологи­ческие, исследующие свойства грунтовых вод; климатологические, служащие для определе­ния температур воздуха; метеорологические, устанавливающие преобладающие направле­ния и силу ветра в районе электростанции, влажность воздуха и др.

При выборе места и подготовке к соору­жению электростанции собирают и изучают указанные данные за многолетние периоды (десятки лет), выполняют необходимые до­полнительные изыскания и исследования.

Для конденсационной электростанции предусматривают территорию жилого поселка с наветренной стороны по отношению к основ­ной производственной площадке. Персонал ТЭЦ обеспечивается удобным жильем.

Место и площадку для сооружения элек­тростанции выбирают на основании технико-экономического сравнения ряда вариантов.

Генеральный план электростанции

Генеральный план (генплан) электростан­ции представляет собой план размещения на основной производственной площадке элект­ростанции ее основных и вспомогательных сооружений. Генплан — важнейшая составная часть ситуационного плана электростанции, включающего кроме производственной пло­щадки источник и систему водоснабжения, жилой поселок, золошлакоотвалы, примыкаю­щие железнодорожные пути и автодороги, вы­воды линий электропередачи, электрических кабелей и теплопроводов, топливный склад (если он размещен вне ограды основной про­изводственной площадки), шлакозолопроводы. Генплан электростанции включает следую­щие производственные и подсобные здания, сооружения и устройства: главный корпус с размещаемыми на открытом воздухе золо­уловителями, дымососами, дымовыми труба­ми, повышающими трансформаторами; элект­рический щит управления, электрические рас­пределительные устройства закрытые и от­крытые; устройства водоснабжения, топлив­ного хозяйства и золоудаления; химическую очистку добавочной воды; масляное хозяйст­во; лаборатории и мастерские; склады обору­дования и материалов; служебные помещения и др.

В генплане электростанции рядом с основ­ной территорией предусматривают место для строительно-монтажного полигона, на котором выполняют сборку железобетонных и сталь­ных конструкций зданий. Целесообразно иметь свободное место для достройки (рас­ширения) главного корпуса в случае увеличе­ния мощности электростанции сверх проект­ной ввиду постоянного роста электрической и тепловой нагрузок района электростанции. Между зданиями, сооружениями и установка­ми в генплане предусматривают необходимые пожарные разрывы и проезды.

К помещениям машинного зала и котель­ной, к открытому распределительному устрой­ству и повышающим трансформаторам, к приемно-разгрузочному устройству топливоподачи и складу топлива, к сливному устройству мазутного хозяйства, к складам масла и дру­гих материалов и оборудования должен быть обеспечен подвод железнодорожных путей и автомобильных дорог.

Отдельные здания, сооружения и установ­ки размещают по возможности в соответст­вии с основным технологическим процессом преобразования энергии на электростанции. Так, целесообразно топливное хозяйство рас­полагать со стороны помещения котельной, а устройства водоснабжения — со стороны ма­шинного зала; повышающие трансформаторы устанавливают обычно у фасадной стены ма­шинного зала, дымовые трубы сооружают близ помещения котельной.

Указанное требование не всегда удается выполнить; так, при размещении открытого распределительного устройства (ОРУ) со сто­роны фасадной стены машинного зала прихо­дится удалять главный корпус от источника водоснабжения (реки или пруда-охладителя), из-за чего удорожается система водоснабже­ния электростанции. Поэтому применяют и

другие варианты расположения ОРУ в ген­плане.

Важными факторами правильного разме­щения сооружений электростанции на ген­плане являются господствующее направление и сила ветра, характеризуемые «розой вет­ров». Под розой ветров в метеорологии пони­мают графическое изображение относительно­го распределения повторяемости или значений средних (или максимальных) скоростей ветра за многолетний период наблюдений по восьми направлениям. Розу ветров изображают в ви­де восьми вектор-радиусов, направленных к одной общей центральной точке по странам света: с севера на юг, с запада на восток, с юга на север, с востока на запад, с северо-востока на юго-запад и т. д. На чертежах ген­плана изображение розы ветров является обя­зательным.

Рис. 8.1. Генеральный план типовой пылеугольной электростанции 2400 МВт с размещением открытого распреде­лительного устройства (ОРУ) перед фронтом машинного зала:

1 — главный корпус; 2 — дымовые трубы; 3 — вспомогательный корпус; 4 — водородные ресиверы; 5 — сооружения топливоподачи и топливного хозяйства; 6 — мазутное и масляное хозяйство; 7 — ацетиленокислородная установка; 8—открытое распредели­тельное устройство 110, 220 и 500 кВ; 9-повышающие трансформаторы; 10- насосные станции технического водоснабжения

Рис. 8.2. Генеральный план электростанции мощностью 4000 МВт с двумя угольными складами радиального типа и размещением ОРУ со стороны торца главного корпуса:

1 — главный корпус; 2—багерная насосная; 3 — инженерный корпус и проходная; 4— столовая; 5— бытовые помещения главного корпуса; 6— ОРУ 220 и 500 кВ; 7— объединен­ный вспомогательный корпус; 8 — наружные сооружения химводоочистки; 9 — открытый склад тяжелого оборудования; 10 — ресиверы водорода и кислорода; 11— компрес­сорная; 12 — азотно-кислородная станция; 13 — пусковая котельная с мастерскими; 14 — проходная; 15 — ацетилено-генераторная станция; 16 — склад радиоактивных изотопов;17 — пропан-бутановая установка; 18 — бетонорастворный узел; 19 — баки конденсата; 20 — дробильный корпус; 21 — роторный вагоноопрокидыватель; 22 — пассажирская плат­форма; 23 — служебное здание железнодорожного транспорта; 24 — вагонные весы; 25 — склад мазута и масла; 26— склад дизельного топлива и бензина; 27 — топливные склады; 28 — расходные склады; 29 — роторная погрузочная машина — штабелер (РПМ); 30 — гараж и мастерская для бульдозеров; 31 — бытовые помещения топливоподачи; 32 — бассейн нейтрализации и насосная; 33 — размораживающее устройство; 34 — пешеходный туннель; 35 — стоянка для автомашин

Рис. 8.3. Генплан пылеугольной электростанции 2400 МВт с размещением ОРУ за угольным складом:

а — генплан: 1 — главный корпус; 2 — дымовые трубы; 3 — вспомогательный корпус; 4 — водородные ресиверы; 5 — со­оружения топливоподачи и топливного хозяйства; 6 — мазутное и масляное хозяйство; 7 — ацетиленокислородная установ­ка; 8 — открытое распределительное устройство 110, 220 и 500 кВ; 9 — повышающие трансформаторы; 10 — насосные стан­ции технического водоснабжения; б —переход электрическими линиями через главный корпус: 1 — главный корпус; 2 —- дымовая труба; 3 — угольный склад; 4 — повышающие трансформаторы; 5 — опора; 6 — опора у открытого распре­делительною устройства

Рис. 8.4. Генеральный план газомазутной электростанции 4800 МВт с зубчатой компоновкой главного корпуса:

1 — главный корпус; 2 — открытая установка воздухоподогревателей; 3 — дымовая труба; 4— повышающие трансформаторы; 5—ОРУ 220 кВ; 6 — ОРУ 500 кВ; 7-циркуляционные водоводы; 8—насосные станции; 9—газораспределительный пункт; 10—баки запаса конденсата; //—столовая и бытовой корпус; 12—инженерно-быто­вой корпус; 13 — переходный мост; 14 — химводоочистка; 15 — бытовые помещения; 16 — центральные ремонтные мастерские; 17 — навесы; 18 — центральный мате­риальный склад; 19— склад теплоизоляционных материалов; 20 — склад ремстройцеха; 21 — мастерская теплоизоляционных изделий; 22— столярная мастер­ская; 23— наружная установка баков химводоочистки; 24— открытый склад тяжелого оборудования; 25 — мазутонасосная (пусковая) и маслоаппаратная; 26 — мазутослив; 27 — открытый склад масла и мазута; 28 — пусковая котельная; 29 — открытая установка ресиверов водорода; 30 — склад химреагентов; 31— азотно-кислородная станция и общестанционная компрессорная; 32 — склад цемента; 33 — бетонорастворный узел; 34 — ацетилено-генераторная станция; 35 — пропан-бутановая установка; 36 — склад радиоактивных изотопов; 37 — стоянка для автомашин; 38— павильон для ожидания автобусов; 39 — навес для мотоциклов и ве­лосипедов; 40 — столовая

С учетом розы ветров открытый угольный склад размещают с подветренной стороны по отношению к главному корпусу, открытому распределительному устройству, линиям элек­тропередачи, градирням и брызгальному уст­ройству (если таковые имеются). Аналогично градирни или брызгальные устройства также надо располагать с подветренной стороны по отношению к ОРУ и линиям электропередачи во избежание осаждения влаги на изоляторах и перекрытия их электрическим током.

Совокупность зданий и сооружений элек­тростанции на ее территории представляет собой сложный производственный и архитектурный комплекс, к которому предъявляют требования не только технологической целесо­образности и экономичности, но и санитарно-но-технические, а также эстетические.

Основной подход к главному корпусу элек­тростанции выполняют со стороны его посто­янной торцевой стены. С этой стороны устра­ивают вход через проходную и въезд на территорию электростанции. Со стороны по­стоянного торца главного корпуса размещают также объединенный вспомогательный и слу­жебный корпус, соединяемый с главным кор­пусом закрытой переходной галереей на уров­не основного обслуживания агрегате электростанции и тепловых щитов управления (8—12 м). Наружная стена машинного зала является фасадной стеной главного здания. Территорию электростанции озеленяют.

В создании генплана электростанции уча­ствуют совместно технологи-теплотехники и электротехники, строители, архитекторы, пу­тейцы-железнодорожники и автодорожники, сантехники и другие специалисты.

Различие в генпланах конденсационных электростанций заключается, прежде всего, в размещении ОРУ по отношению к главному корпусу и источнику водоснабжения. Встреча­ются следующие типы размещения ОРУ:

перед фасадом машинного зала (рис. 8.1); в этом случае удлиняются водо­воды охлаждающей воды, удорожается водо­снабжение, растет расход электроэнергии на подачу охлаждающей воды. Ранее такое раз­мещение ОРУ было типовым. Линии электро­передачи высокого напряжения при этом либо отводятся параллельно фасадной стене ма­шинного зала в сторону постоянного его тор­ца, либо перебрасывают через источник водо­снабжения; при необходимости устраиваются промежуточные опоры в пруду-охладителе;

со стороны постоянной торцевой стены главного корпуса электростанции (рис. 8.2); в этом случае машинный зал приближается к источнику водоснабжения, что удешевляет устройство водоснабжения и его эксплуата­цию. Такая компоновка принята для ряда конденсационных электростанций;

со стороны фасадной стены помещения ко­тельной, за дымовыми трубами (рис. 8.3). при этом линии высокого напряжения от по­вышающих трансформаторов, находящихся у фасадной стены машинного зала, к ОРУ проходят над главным корпусом. Промежу­точными опорами для этих линий могут слу­жить подвески гирлянд изоляторов. Такое размещение ОРУ, возможно, и на газомазут­ных КЭС, не имеющих открытых складов топлива, или на пылеугольных КЭС, имеющих склады угля или торфа за пределами терри­тории электростанции, на достаточном рас­стоянии от ОРУ.

Этот вариант принят в проекте газомазут­ной КЭС с энергоблоками 800 МВт (рис. 8.4) при зубчатой компоновке главного корпуса, когда к общему машинному залу с продольно расположенными турбоагрегатами пристраи­вают помещения котельной, а между этими помещениями размещают повышающие транс­форматоры.

На рис. 8.5 и 8.6 даны перспективы двух крупнейших пылеугольных КЭС. В компонов­ке главного корпуса и составлении генплана этих КЭС нашли отражение новые технические решения АТЭП.

Рис. 8.5. Перспектива пылеугольной ГРЭС (восемь энергоблоков по 800 МВт):

Рис. 8.6. Перспектива пылеугольной ГРЭС (восемь энергоблоков по 500 МВт)

Генпланы ТЭЦ имеют обычно следующие отличительные особенности: наличие закры­того электрического распределительного уст­ройства генераторного напряжения; вывод электроэнергии не только воздушными линия­ми электропередачи высокого напряжения из ОРУ, но и подземными электрическими кабе­лями генераторного напряжения; применение оборотного водоснабжения с искусственными охладителями, обычно с градирнями; вывод теплопроводов к потребителям.

Градирни в количестве трех-четырех размещают обычно со стороны постоянной тор­цевой стены главного корпуса. Циркуляцион­ные насосы охлаждающей воды устанавлива­ют большей частью в машинном зале индивидуально по два насоса у каждого тур­боагрегата, иногда в центральной насосной, между градирнями и главным корпусом элек­тростанции.

На рис. 8.7 показан генплан газомазутной ТЭЦ.

Основные показатели застройки промпло-щадки конденсационной электростанции мож­но иллюстрировать на примере ГРЭС-1200 (с шестью энергоблоками по 200 МВт):

Площадь участка в ограде, га...................... ………………16,2

Площадь под зданиями и сооружениями, га………..………..11,3

То же под зданиями, га……………………………………….....4,8

Коэффициент использования территории, %......................... 69,5

Коэффициент застройки, %...................................................... 29,6

Площадь открытого распределительного устройства

(ОРУ), га........................................................ ……….……....11,6

Длина ограждения площадки ГРЭС, км……….………………1,21

По типовому проекту ГРЭС-2400 (восемь энергоблоков по 300 МВт) занимает террито­рию в ограде(без ОРУ) 21 га, что составляет 0,875 га/100 МВт; коэффициент использования территории равен 66%.

Для ГРЭС-4000(восемь энергоблоков по 500 МВт) площадь отводимой земли без во­дохранилища, золоотвала, стройбазы и подъ­ездных путей)— около 100 га, что соответст­вует 2,5 га/100 МВт; площадь промплощадки (без ОРУ и стройбазы) равна 26,0 га (0,65 га/100 МВт); площадь топливного скла­да 16,0 га (0,40 га/100 МВт).

Площадь участка в ограде действующей современной пылеугольной ТЭЦ мощностью первой очереди 250 МВт составляет 25,6 га.

Рис. 8.7. Генеральный план газомазутной ТЭЦ:

1 — главный корпус; 2 — служебный корпус; 3 — переходный мостик; 4 — главный щит управления; 5 — закрытое распреде­лительное устройство 110 кВ; 6 — закрытое распределительное устройство 35 кВ; 7 — градирни; 8 — химводоочистка; 9 — бак конденсата; 10 — дымовые трубы; 11— объединенный вспомога­тельный корпус; 12 — мазутное хозяйство; 13 — масляное хозяй­ство; 14 — ресиверы водорода; 15 — проходная