• Скачать в формате PDF

А. Л. Сидоров – ЗАО «Фирма «ТЭПинжениринг»
А. С. Земцов – ОАО «Электрозавод»
М. Т. Магомедбеков, В. Е. Торжков – ООО «Сименс»

В апреле текущего года на районной тепловой станции «Строгино» в Москве завершено комплексное опробование первого энергоблока ПГУ-ТЭС. В состав ПГУ-ТЭС РТС «Строгино» суммарной установленной мощностью 260 МВт входят два энергоблока, каждый из которых включает две газовые турбины SGT-800 и одну паровую турбину SST-400 (компании Siemens), два паровых котла-утилизатора.
Проект реконструкции РТС «Строгино» по своим технико-экономическим показателям и уровню защиты окружающей среды можно назвать образцовым для строительства новых и модернизации устаревших энергообъектов.

Строительство ПГУ-ТЭС в составе существующей РТС «Строгино» ведется с целью обеспечения растущей потребности в электроэнергии жилых районов Покровское-Стрешнево, Щукино, Хорошево-Мневники, Серебряный бор, Строгино, а также Митинско-Строгинской линии метрополитена. Выдача электрической мощности в энергосистему будет осуществляться по двум кабельным линиям 220 кВ, в сети МОЭСК – через кабельные линии 10/20 кВ вновь построенной ПС «Лыково». Функции госзаказчика строительства (Департамент топливно-энергетического хозяйства Москвы) выполняет предприятие «Московская энергетическая дирекция» (КП «МЭД»), Проект реконструкции РТС с установкой ПГУ разработан на основании постановления Правительства Москвы от 13.01.2004 г.
Промплощадка ПГУ-ТЭС расположена в Северо-Западном административном округе Москвы, в непосредственной близости от РТС «Строгино».
В апреле текущего года успешно проведено 72-часовое комплексное опробование энергоблока № 1 ПГУ-ТЭС и подписан акт рабочей комиссии в составе представителей заказчика (КП «МЭД»), эксплуатирующей организации (ОАО «МОЭК»), генпроектировщика (ЗАО «ТЭПинжениринг»), генподрядчика (ОАО «Главмосстрой»), генпоставщика оборудования (ОАО «Электрозавод»), головной пусконаладочной компании (ИК «Кварц»),
В целом, реализация проекта реконструкции РТС предусматривает 6 пусковых комплексов:
•    подготовительные работы по площадке ПГУ и строительство комплектного распреде¬лительного устройства с элегазовым оборудованием (КРУЭ) закрытого типа (ПС «Лыково»);
•    строительство главного корпуса ПГУ и монтаж 1-го энергоблока (2 газовые турбины и паровая), монтаж градирен «сухого» типа, цир¬куляционной насосной станции, вспомогатель¬ных зданий и сооружений;
•    монтаж 2-го энергоблока;
•    устройство высоковольтных сетей внешнего электроснабжения;
•    реконструкция существующей РТС с заменой шести котлов ПТВМ-100 пятью котлами ПТВМ-120; реконструкция химводоподготовки, газораспределительного пункта, АСУ ТП, электротехнических устройств, а также благоустройство территории;
•    реконструкция ВЛ-220 на территориях поселка Ново-Лохино, Международного уни¬верситета менеджмента, совхоза «Заречье».

Основные технические решения

На территории РТС предусматривается строительство ПГУ-ТЭС с установкой двух парогазовых энергоблоков. В состав каждого энергоблока входят две газотурбинные установки SGT-800 номинальной мощностью по 45 МВт (ISO) производства Siemens Industrial Turbomachinery АВ (Швеция), два котла-утилизатора П-108 вертикальной конструкции (ОАО «ЗИОМАР») и одна паровая конденсационная турбина типа SST РАС-400 двух давлений номинальной электрической мощностью 40 МВт (Siemens Industrial Turbomachinery s.г.о.,Чехия). Основное и резервное топливо для ПГУ-ТЭС – природный газ, аварийное топливо не предусматривается. Схема газоснабжения обеспечивает «закольцовку», реализуя требование к топливоснабжению от двух независимых газовых вводов.
Система охлаждения оборудования ПГУ реализована с применением воздушных вентиляторных «сухих» градирен. Для подпитки пароводяного контура станции используется исходная вода от существующей водоподготовительной установки РТС, с доведением ее до требуемого качества в установке обратного осмоса и получением 12 м³/ч глубоко обессоленной воды.
Проектом предусмотрено компактное размещение оборудования, применение новых строительных материалов, изделий, конструкций, современных строительных технологий.
Воздушные «сухие» градирни (ВСГ) производства фирмы EGI-GEA (Венгрия) размещаются на свободной территории, вдоль подъездной автодороги с Лыковского проезда.
Общестанционный пункт подготовки газа (ППГ) включает в себя узел очистки и коммерческого учета газового топлива и четыре газокомпрессорных модуля (производства фирмы Eltacon, Нидерланды). Узел очистки газа рассчитан на подготовку топлива для четырех ГТУ SGT-800. Он представляет собой погодозащитный контейнер, включающий в себя три (две рабочие и одна резервная) линии фильтрации и учета газа с соответствующей арматурой, средствами измерения и панелью управления.
Каждый газокомпрессорный модуль будет снабжать топливом одну ГТУ при давлении топливного газа на входе в компрессор 0,9...1,2МПа (изб.) и давлении нагнетания 2,9 МПа. Газокомпрессорный модуль ELT 255/800 контейнерного исполнения включает в себя винтовой компрессор; электродвигатель мощностью 800 кВт, рассчитанный на источник питания 6 кВ/50 Гц; маслосистему; систему охлаждения масла и газа; систему регулирования и контроля и другие вспомогательные системы и узлы.
Резервное электроснабжение механизмов собственных нужд обеспечивает энергокомплекс на базе трех дизель-генераторов C2500D5 контейнерного типа мощностью по 2 МВт с двигателями Cummins QSK60G8.

Газотурбинная установка SGT-800

Газовая турбина SGT-800 стационарного типа выполнена по одновальной схеме и имеет минимальное количество деталей. Ротор компрессора и соединенный с ним стяжными болтами ротор трехступенчатой турбины образуют единый вал ГТУ, опирающийся на два самоустанавливающихся гидродинамических подшипника. Привод генератора осуществляется со стороны 15-ступенчатого компрессора. Для повышения КПД используются профили лопаток компрессора с рассчитанной диффузорностью межлопаточного пространства (CDA-профили). Направляющие аппараты первых трех ступеней компрессора – регулируемые. Рабочие лопатки и сопловые аппараты первой и второй ступеней турбины выполнены охлаждаемыми. Для повышения КПД статорные кольца над рабочими лопатками оборудованы системой активного управления радиальными зазорами. Передача вращения осуществляется через двухвальный понижающий редуктор с параллельными валами (6600/1500 об/мин). Для запуска SGT-800 используется пусковой электродвигатель с переменной частотой вращения, соединенный с редуктором.
Для подготовки циклового воздуха перед входом в газовую турбину установлено КВОУ. За ним расположен глушитель шума, исходящего от воздухозабора ГТУ.
Все вспомогательные системы объединены в один автономный модуль, расположенный сбоку от рамы агрегата. Газовая турбина, вспомогательные системы и редуктор находятся в звукотеплоизолирующем контейнере.
SGT-800 номинальной мощностью 45 МВт и КПД 37% (в настоящее время компания Siemens предлагает модернизированный вариант – мощностью 47 МВт и КПД 37,5%) оптимизирована для использования ее в парогазовом цикле. Привод генератора со стороны компрессора упрощает компоновку выхлопного тракта. Особое внимание было уделено разработке соединения диффузора с котлом-утилизатором с целью уменьшения потерь при работе по циклу ПГУ. Высокая температура и большой массовый расход выхлопных газов турбины позволяют производить в котле-утилизаторе значительное количество высокопотенциального пара. Это дает возможность увеличить КПД при выработке электроэнергии в паровом цикле, что повышает эффективность всего парогазового блока.
Газотурбинный агрегат отличается низким уровнем выбросов вредных веществ в атмосферу в широком диапазоне нагрузок. Это достигается за счет применения кольцевой камеры сгорания с системой сухого подавления выбросов (DLE – Dry Low Emission) 3-го поколения. Камера сгорания имеет 30 малотоксичных горелок DLE. Установка соответствует стандартам по уровню шума, что также немаловажно при возведении электростанций в черте города.
Благодаря модульной конструкции, малому количеству деталей и их большому ресурсу, удобству проведения осмотров обеспечивается длительная межремонтная наработка и низкие затраты на техническое обслуживание.
Стационарная конструкция SGT-800 удовлетворяет самым высоким требованиям по ремонтопригодности, обеспечивая удобство проведения осмотров. При этом все необходимые ремонты и инспекции (включая капремонт) осуществляются на месте эксплуатации ГТУ.
Генератор переменного тока AMS 1250А LF (производства компании ABB, Швеция), входящий в состав ГТУ SGT-800, – четырехполюсный, бесщеточный, синхронный, с явно-полюсным ротором. Генератор имеет закрытую водовоздушную систему охлаждения. Маслосистема генератора объединена с маслосистемой газовой турбины.

Паротурбинная установка SST-PAC400

В составе энергоблока применена конденсационная паротурбинная установка SST-PAC400, рассчитанная на работу по системе двух давлений. Мощность турбоустановки составляет 39,9 МВт при параметрах пара 6,87/0,62 МПа и 514/206 °С (при среднегодовой температуре воздуха +4,1 °С). Паровая турбина является одноцилиндровой, однопоточной и имеет облопачивание реактивного типа. Поскольку SST-400 – высокооборотная турбина, привод генератора (1500 об/мин) осуществляется через понижающий редуктор.
В состав турбоустановки входят:
•    паровая турбина;
•    редуктор со встроенной системой смазки турбоагрегата;
•    генератор AMS 1250ALF;
•    маслосистема для САУ;
•    конденсационная система;
•    редукционно-охладительные установки для пара высокого и низкого давлений;
•    система управления TURLOOP S7 (на базе процессора SIMATIC S7-400).
Следует отметить, что аббревиатура SST-РАС400 не является обозначением конкретного турбоагрегата. Это маркировка использованной при создании турбины серии (платформы), включающей набор предварительно спроектированных различных узлов турбоагрегата. Их комбинация позволяет создавать турбины на различные параметры в диапазоне мощности до 65 МВт. При этом достигается высокая надежность и гибкость установки.
Несмотря на то что в конструкции ПТ использовано большое количество унифицированных элементов, проточная часть турбины имеет индивидуальное исполнение, т.е. изготовлена под конкретные параметры пара.
Рабочие лопатки регулирующей и последующих реактивных ступеней выполнены цельно-фрезерованными – заодно с хвостовиками и бандажными полками. Лопатки последних ступеней конденсационной турбины выбраны из типового ряда и не имеют периферийного бандажа. Конструкция лопаток последних ступеней обеспечивает большие объемные расходы отработанного пара и, соответственно, высокий термодинамический КПД.
Верхняя и нижняя половина корпуса турбины почти симметричны, за исключением области подвода свежего пара и опор. При этом все тепловые нагрузки, возникающие при изменении мощности или температурных отклонениях свежего пара, сводятся к минимуму, что обеспечивает быстрый запуск турбины и переход на другие режимы работы.
В состав турбоустановки входит современная цифровая многоканальная микропроцессорная система управления TURLOOP S7, специально разработанная для паровых турбин.
Особенностью системы для данного проекта является то, что она обеспечивает автоматическое управление не только паровой турбиной, но и редукционно-охладительными установками.

Котел-утилизатор П-108

Котел-утилизатор (КУ) производства ПК «ЗИОМАР» предназначен для получения пара двух давлений за счет утилизации тепла выхлопных газов ГТУ. Пар контура высокого давления имеет параметры 7,5 МПа/516,8 °С и расход 59,4 т/ч; контуры низкого давления – 0,68 МПа/207,8 °С и 13,5 т/ч (параметры и расход даны при среднегодовой температуре воздуха +4,1°С).
Котел – барабанного типа, с принудительной циркуляцией среды в испарительных контурах, подвесной конструкции. Поверхности нагрева котла, выполненные из оребренных труб, поставляются в виде блоков, в которых горизонтально расположенные трубы свободно опираются на трубные доски с возможностью тепловых расширений.
Конструкция котла и его поставка в виде готовых блоков обеспечивают ускоренное проведение монтажа. Для удобства обслуживания КУ оборудованы лестницами и площадками.
Вертикальные котлы-утилизаторы смонтированы в здании каркасной конструкции в комплекте с дымовой трубой D=3,2 м, устанавливаемой над котлом. Отметка среза дымовой трубы – 70 м, уровень шума на расстоянии 1 м от дымовой трубы не более 80 дБ (А).
КУ оснащены системой автоматического регулирования, технологическими защитами и блокировками, дистанционным управлением, системой автоматического контроля технологических параметров. Автоматизированная система управления и контроля котла являются подсистемой АСУ ТП электростанции.

Тепловая схема энергоблока

Первый и второй блоки ПГУ-ТЭС выполнены по схеме дубль-блочной ПГУ утилизационного типа.
Для обеспечения требуемого уровня давления газа перед камерами сгорания ГТУ предусмотрена установка дожимных компрессоров в составе пункта подготовки газа. После ППГ природный газ из подводящей магистрали подается в камеры сгорания, где смешивается с воздухом из компрессора. После КС продукты горения подаются в турбину, где расширяются и совершают работу, после чего сбрасываются в газоплотный котел-утилизатор, проходят через его поверхности нагрева и за счет собственной тяги уходят через дымовую трубу.
Автономная работа ГТУ без котла-утилизатора не предусматривается. В тепловой схеме отсутствует регенерация высокого и низкого давления (подогрев конденсата осуществляется в КУ), чтобы повысить эффективность использования теплоты продуктов сгорания. Схема подачи конденсата – одноступенчатая.
Пароводяной тракт установки выполнен по схеме двух давлений. Из конденсатора вода тремя конденсатными насосами подается двумя потоками в газовые подогреватели конденсата каждого КУ. Для предотвращения в них низкотемпературной коррозии организована схема рециркуляции среды с помощью насосов. С целью дополнительного использования теплоты продуктов сгорания в схему обвязки подогревателя включен водоводяной теплообменник, через который часть тепла передается сетевой воде. После подогревателя вода подается в барабан низкого давления, на выходе которого установлена группа питательных насосов. Далее она проходит через экономайзер высокого давления в барабан высокого давления. К обоим барабанам присоединены испарители, циркуляция в обоих случаях принудительная, что обеспечивается циркуляционными насосами низкого и высокого давлений. Из барабанов пар направляется в перегреватели низкого и высокого давлений.
В схеме энергоблока не предусмотрен отдельно стоящий деаэратор. Деаэрационная колонка установлена в барабане низкого давления котла, из которого осуществляется питание испарительных трактов низкого и высокого давлений. При пусках блока подвод пара к деаэрационной колонке резервируется от общестанционного коллектора пара с давлением 0,54 МПа. Паропроводы контура высокого и низкого давления от КУ до паровой турбины выполнены однониточными. На паропроводах установлена быстродействующая редукционно-охладительная установка для сброса пара в конденсатор турбины.
На ПГУ-ТЭС используются баки запаса химически обессоленной воды и бак сбора «грязного» конденсата. Для перекачки конденсата установлены насосы. На станции предусмотрены магистрали обессоленной воды и «грязного» конденсата, магистраль пара собственных нужд, прямой и обратный сетевые трубопроводы, обеспечивающие технологические связи.

Система охлаждения

Проектом предусмотрена оборотная система охлаждения конденсаторов паровых турбин, с применением воздушных «сухих» градирен. Это позволяет рационально использовать водные ресурсы. Для охлаждения вспомогательного оборудования главного корпуса используются ВСГ, а также вентиляторные испарительные градирни.
Система охлаждения состоит из трех ВСГ и 16 вентиляторных испарительных градирен типа «Росинка». При температуре наружного воздуха до 20 °С для охлаждения основного и вспомогательного оборудования используются ВСГ. При более высокой температуре охлаждение вспомогательного оборудования осуществляется по более сложной схеме, с использованием ВСГ и вентиляторных градирен.

Система водоподготовки

На станции применена усовершенствованная схема водоподготовки. В состав системы подготовки добавочной воды входят осветлительные фильтры, установки ультрафиолетовой обработки воды (УФО) и обратного осмоса (УОО), а также ионообменная установка.
Водопроводная вода последовательно проходит через фильтры, УФО и УОО, и получившийся пермеат накапливается в баках. Для обеспечения постоянного расхода используются насосы осветленной воды. Пермеат насосами подается в ионообменную установку, где последовательно установлены два фильтра – Н-катионитный и анионитный, после каждого из них предусмотрена ловушка ионитов. Обессоленная вода накапливается в запасных баках. Кроме того, имеется автономная обессоливающая установка, предназначенная для очистки загрязненного в цикле конденсата. Конденсат сливается в бак, откуда насосами направляется в обессоливающую установку, состоящую из последовательно установленных Н-катионитного, катионитного и анионитного фильтров (АФ) и ловушек ионитов.
В качестве корректирующей добавки на станции используется препарат хеламин (ингибитор коррозии и отложений) швейцарской фирмы Faborga SA. Дозированная подача хеламина осуществляется в тракт блока (на входе конденсатных насосов, в барабан высокого давления и на всасывающей стороне насосов рециркуляции), производится также и коррекционная обработка хеламином добавочной воды. Использование хеламина на входе насосов обеспечивает защиту металлических поверхностей нагрева до барабана низкого давления.
Установка по обессоливанию предназначена для подготовки воды на восполнение потерь пара и конденсата в цикле блоков ПГУ. Вода обрабатывается бисульфитом натрия, осуществляется обратноосмотическое обессоливание на мембранных установках в две ступени. Исходной водой для установки является умягченная вода после установки подпитки теплосети существующей РТС.

Главная электрическая схема

Схема присоединения ПГУ-ТЭС РТС «Строгино» к электрическим сетям МЭС-Центра выполнена на напряжение 220 кВ. Распределительное устройство типа КРУЭ-220 кВ (включая два трансформатора мощностью по 125 МВА, а также резервный трансформатор на 63 МВА производства ОАО «Электрозавод») соединены по схеме двух систем шин с шиносоединительным выключателем. В КРУЭ-220 применено элегазовое оборудование производства Siemens.
Генерируемая мощность подается по четырем кабельным линиям ВЛ-220 кВ в направлении ПС «Очаково» – ПС «Красногорская».
Главная электрическая схема ПГУ-ТЭС обеспечивает выпуск генерируемой мощности с шин генераторного напряжения 10 кВ в сети ОАО «МОЭСК».

Автоматизация технологических процессов

На ПГУ-ТЭС создана единая многоуровневая автоматизированная система управления технологическими процессами (АСУ ТП) на базе микропроцессорной техники. Она объединена шинной системой с горизонтально-вертикальной структурой.
Архитектура АСУ ТП выполнена с использованием единых шин верхнего уровня для технологического и электротехнического оборудования. Локальные системы автоматического управления (САУ), поставляемые комплектно с основным оборудованием, интегрированы в АСУ ТП через серверы связи.
Газотурбинные агрегаты оборудованы локальными САУ, выполненными на базе аппаратуры Simatic S7. Шкафы САУ размещаются в модуле управления, установленном рядом с шумозащитным кожухом ГТУ. Там же находится операторская станция и кнопка аварийного отключения ГТУ.
Паровая турбина также оборудована локальной САУ на базе аппаратуры Simatic S7. Шкафы САУ размещены в помещении серверной главного корпуса на одной отметке с блоком щита управления (БЩУ). В машинном зале вблизи от турбины предусмотрена кнопка аварийного останова. САУ включает также управление пускосбросными устройствами высокого и низкого давлений.
АСУ ТП станции выполнена на базе системы Industrial^IT800 поставки фирмы «АББ Автоматизация». Предусмотренные на БЩУ операторские терминалы позволяют управлять оборудованием станции, включая газовые и паровые турбины. Пульт аварийного останова, расположенный на БЩУ, обеспечивает безопасный останов оборудования при полном отказе верхнего уровня ПТК. В случае необходимости система управления может быть модернизирована или расширена.
В настоящее время оборудование третьего пускового комплекса (второй парогазовый блок мощностью 130 МВт) смонтировано. Ввод его в эксплуатацию запланирован до конца 2009 года.
Проект реконструкции РТС «Строгино» по своим технико-экономическим показателям и уровню защиты окружающей среды можно назвать образцовым для строительства новых и модернизации устаревших энергообъектов.

РТС «Строгино» присвоено имя М.А. Лапира.

Михаил Альбертович Лапир прошел путь от слесаря трикотажной фабрики до руководителя Департамента топливно-энергетического хозяйства Москвы. Он внедрял новые технологии в энергетику города, которыми Москва пользуется и сегодня. Во многом благодаря именно его усилиям стало реальностью строительство ПГУ-ТЭС РТС «Строгино», а также других московских энергообъектов, реконструируемых и вводимых в строй в течение последних лет.
Заслуги Михаила Альбертовича были отмечены многочисленными правительственными и общественными наградами. Последнюю из них – Высшую российскую общественную награду «За труды и Отечество» – он получить не успел, не дожив до ее вручения. В честь этого выдающегося руководителя установлен камень с мемориальной доской на территории РТС «Строгино».