Парогазовая ТЭЦ Siemens - для города Гетеборг (Швеция)
←
→
Транскрипция содержимого страницы
Если ваш браузер не отображает страницу правильно, пожалуйста, читайте содержимое страницы ниже
Передовые проекты
Парогазовая ТЭЦ Siemens
для города Гетеборг (Швеция)
А. В. Гущин, В. Е. Торжков – ООО «Сименс»
Реализация реформы электроэнергетики России уже привела к масштабному росту инвестиций в объекты новой
генерации. В то же время существенно изменившиеся условия хозяйствования генерирующих компаний обусло1
вили повышение интереса к решениям «под ключ». Накопленный опыт Siemens Industrial Turbomachinery AB
(Швеция) в этой области представлен на примере электростанции Rya, которая является самым масштабным
проектом, реализованным на базе семейства парогазовых энергоблоков SCC1800. Ввод станции в эксплуатацию
повысил надежность энергоснабжения г. Гетеборга и значительно улучшил экологическую ситуацию в регионе.
декабре 2006 года первая, вновь построен Владельцем и оператором станции является
В ная в Швеции за последние 20 лет электро
станция начала энергоснабжение г. Гете
борга, расположенного на западном побережье
компания Goteborg Energi AB. Ввод ПГУТЭЦ в
коммерческую эксплуатацию обеспечил эффек
тивное производство электрической и тепловой
страны. Контракт на строительство станции был энергии для покрытия потребностей близлежа
подписан Siemens Industrial Turbomachinery AB щих жилых районов. При этом значительно со
с муниципальной энергетической компанией кратился объем закупаемой компанией электро
Goteborg Energi AB, которая обеспечивает энергии за рубежом, одновременно сокращен
Гетеборг электрической и тепловой энергией. выброс вредных веществ в атмосферу. Электро
В июне 2004 года начались работы на строи станция Rya построена в рамках программы
тельной площадке, и через два с половиной года Парламента Швеции и Европейского Сообщест
электростанция комбинированного цикла Rya ва по расширению применения электростанций
была передана заказчику для коммерческой экс комбинированного и когенерационного цикла.
плуатации. Новая ПГУТЭЦ сформирована на Площадка для станции выбрана очень удачно:
базе установки комбинированного цикла SCC она построена вблизи не только от центра горо
800 3x1 DH (SCC – Siemens Combined Cycle), в да, но и рядом с существующим газопроводом,
состав которой входят три газовые турбины инфраструктурой центрального отопления Гете
SGT800 (Siemens), три котлаутилизатора с до борга и высоковольтными линиями электро
жиганием и одна паровая турбина SST900 DH передачи. Выгодное расположение площадки
производства Siemens (рис. 1). определяется также близостью к реке Гота.
16 www.turbine diesel.ru Турбины и дизели /сентябрь–октябрь 2007
Электростанция вырабатывает 1250 ГВт.ч ками для дополнительного сжигания топлива в
электрической и 1450 ГВт.ч тепловой энергии в среде уходящих газов ГТУ. Таким образом, до
год, обеспечивая при этом 30 % потребностей жигание природного газа при полном использо
города в электроэнергии и 35 % – в тепле. Элек вании кислорода, содержащегося в выхлопных
трическая мощность станции составляет газах (15%), позволяет повысить температуру
265 МВт, а тепловая – 296 МВт, полный КПД – газов до 1000 °С и тем самым значительно уве
92,5 %. Проектная годовая наработка станции личить объемы производства электрической и
составляет 6500 часов, включая 1500 часов ра тепловой энергии. В КУ вследствие глубокой
боты при неполной нагрузке весной и осенью утилизации температура газов снижается до
(рис. 2). При этом часть тепловой энергии в 70 °С. Используя в качестве топлива чистый
теплое время года используется для системы природный газ, можно избежать различных по
централизованного кондиционирования Гете бочных эффектов (коррозии и т.д.), возникаю
борга. В дальнейшем планируется увеличить го щих при низкой температуре уходящих газов
довую наработку станции, особенно в периоды котла. Возможность для глубокой утилизации
частичной нагрузки. обеспечивается, в том числе, установкой в хвос
Электростанция Rya может работать в различ товой части КУ газовых подогревателей сетевой
ных режимах – в зависимости от изменения по воды (ГПСВ).
требностей. В случае необходимости ПГУТЭЦ В котлахутилизаторах генерируется перегре
может работать в течение всего года, и даже при тый пар одного давления с параметрами
полном отсутствии потребности в тепле в летний 10 МПа/540 °С. Питательная вода проходит по
период станция сможет вырабатывать электро следовательно две ступени противоточного эко
энергию с нагрузкой 85 % от номинальной мощ номайзера, далее попадает в испарительный
ности. Для работы в таком режиме избыточное контур. После барабана КУ пар проходит после
тепло посредством сбросного конденсатора отво
дится в реку Гота (на что имеется разрешение со Рис. 1. Принципиальная схема электростанции Rya
ответствующих контролирующих органов, допу 1 – котлы'утилизаторы с дожиганием;
скающее повышение температуры охлаждающей 2 – система централизованного кондиционирования;
3 – сбросной конденсатор (для отвода избыточного тепла)
воды максимум на 10 °С).
Основным топливом для электростанции
Rya является природный газ с давлением
2,6…2,8 МПа, который поставляется по газопро
воду из Дании. Наличие газа высокого давле
ния, достаточного для нормальной работы ГТУ,
позволило отказаться от использования дожим
ных компрессоров. Дизельное топливо является Рис. 2
резервным. В дальнейшем, наряду с природным Годовой график
газом, возможно частичное использование био 2 потребления
газа и синтетического газа, что, однако, потре тепловой энергии
бует определенной модернизации установлен 1 3 в Гетеборге
ного оборудования.
Тепловая схема ПГУ1ТЭЦ Rya
Газ высокого давления подается в камеру
Центральное отопление, МВт
сгорания ГТУ SGT800, куда также поступает 1200
жидкое топливо
цикловой воздух после компрессора (предвари природный газ
тельно забираемый КВОУ, расположенным на 1000 тепловые насосы
крыше здания станции). С целью повышения об биотопливо
щей тепловой экономичности станции, в систе 800 когенерация на природном газе
ме антиобледенения КВОУ используется тепло,
получаемое при охлаждении системы смазочно 600
го масла. Горячие газы после камеры сгорания ПГУ'ТЭЦ Rya
расширяются в газовой турбине, приводя во 400
вращение вал компрессора ГТУ и вал электро утилизация
генератора (через понижающий редуктор). 200 технологического тепла
Отработавшие газы трех газовых турбин утилизация мусора
SGT800 с температурой 538 °С и массовой 0
янв. фев. март апр. май июнь июль авг. сент. окт. нояб. дек.
долей кислорода 15% направляются в три кот
лаутилизатора (КУ), которые оснащены горел
сентябрь–октябрь 2007/ Турбины и дизели www.turbine diesel.ru 17Передовые проекты
довательно три ступени пароперегревателя и В случае отключения от основной энергосети
подается в паровую турбину (ПТ). В теплофика в результате сбоев по напряжению или частоте,
ционной паровой турбине SST900 DH электри станция может работать для обеспечения собст
ческой мощностью 137 МВт помимо противодав венных нужд в автономном режиме при соответ
ления осуществляется дополнительный отбор ствующем снижении нагрузки. Сразу после уст
пара на теплофикацию. Таким образом, исполь ранения сбоя она может подключаться обратно
зуется двухступенчатая схема подогрева воды в к основной сети. При сбое в основной энергосе
двух сетевых подогревателях ПТ: сначала отра ти остановленная станция (например, в летний
ботавшим паром из противодавления турбины, период) может быть запущена с помощью ава
затем – паром из теплофикационного отбора. рийного дизельгенератора и переведена в ре
Следует отметить, что сетевая вода в ГПСВ кот жим работы для собственных нужд. После чего
лаутилизатора и в теплофикационной установке путем ступенчатого подключения нагрузки
паровой турбины подогревается параллельными близлежащих потребителей она переходит в ос
потоками, которые затем смешиваются. Темпе тровной режим работы.
ратура обратной сетевой воды изменяется в диа Система управления станции позволяет дис
пазоне 40…60 °С, прямой – 75…110 °С. танционно осуществлять контроль и монито
Электроэнергия от генераторов через транс ринг эксплуатационных параметров, что само по
форматоры подается на распределительное уст себе уникально, учитывая мощность ПГУТЭЦ.
ройство 130 кВ для передачи в городскую сеть. Управление станцией осуществляется из дис
Всего предусматривается три трансформатора: петчерского пункта в г. Савенас. АСУ основана
один принимает электроэнергию от двух газо на стандартной системе, включающей три дис
вых турбин SGT800, второй – от третьей петчерских пункта. Она интегрирована в общую
газовой турбины с возможностью подключения систему, которая отслеживает параметры рабо
дополнительного турбогенератора SGT800, ты всех установок теплоснабжения Гетеборга.
третий – от паровой турбины. Компактное Эксплуатационные данные по установкам пере
распределительное устройство выполнено с даются в диспетчерский пункт в режиме online,
элегазовой изоляцией, что повышает его обрабатываются и архивируются с целью про
эксплуатационную надежность в условиях мор гнозирования и проведения расчетов. В общую
ского климата Гетеборга. систему также входит независимая подсистема
безопасности, которая обеспечивает принятие
оперативных решений в аварийных ситуациях.
Кроме того, ежедневный обход станции и про
Фото 1. верка ее эксплуатационных параметров осуще
Газотурбинный ствляется обслуживающим персоналом станции
двигатель на раме на месте.
в сборочном
цехе завода Газовая турбина
(г. Финспонг) Газовая турбина SGT800 (прежнее название
GTX 100) была разработана для удовлетворения
Фото 2. возрастающих потребностей заказчиков в высо
SGT&800 в укрытии конадежном, экологически чистом и эффектив
ном оборудовании (фото 1). Были учтены и
другие требования, например низкая стоимость
эксплуатации, компактность энергоустановки,
сжатые сроки поставки. Надежность является
важнейшим требованием заказчиков в этом сег
менте рынка, как и возможность постоянной и
бесперебойной поставки электроэнергии и теп
ла своим потребителям.
Надежность турбины SGT800 обеспечивают
простота конструкции, долговечность элементов,
использование проверенных технологий при ее
создании. Одновальный агрегат SGT800 смонти
рован на раме. Привод генератора осуществляет
ся со стороны компрессора ГТУ, что позволяет
получить простую и эффективную осевую систе
му отвода выхлопных газов. Модульная конст
рукция, малое число узлов и длительный срок их
18 www.turbine diesel.ru Турбины и дизели /сентябрь–октябрь 20071 2 3 4 5 6 7 8
службы, доступность для проведения осмотров –
все это обеспечивает большие интервалы между
инспекциями и капитальными ремонтами, а так отвод
выхлопных
же низкую стоимость эксплуатации (фото 2). газов
Паровая турбина
Паровая турбина SST900 DH (District
Heating – теплофикация) с противодавлением
имеет модульную конструкцию и разработана
специально для ТЭЦ, которые кроме электро
обратная сетевая вода
энергии вырабатывают тепло для системы прямая сетевая вода
питательная вода
централизованного теплоснабжения (фото 3).
перегретый пар
SST900 является одним из самых компактных на паровую
турбину
агрегатов в своем сегменте мощности.
Корпус турбины имеет симметричную форму,
горизонтальный разъем и сконструирован так, выхлопные
газы от газовой
чтобы обеспечивать максимальную гибкость к турбины
изменениям термического состояния. Сравни
тельно малые размеры компонентов горячей ча Рис. 3. Котел&утилизатор
сти обеспечивают быстрый запуск турбины и 1 – распределительная панель; 5 – барабан и испаритель;
2 – горелки дожигания; 6 – система каталитического подавления выбросов;
возможность эффективной и надежной работы
3 – мембранные экраны; 7 – экономайзер;
при быстрой смене нагрузок. 4 – пароперегреватель; 8 – газовый подогреватель сетевой воды (ГПСВ)
Проточная часть турбины состоит из 21
последовательной ступени активного типа. хода на входе в агрегат установлена распредели
Отбор пара на теплофикацию осуществляется тельная (перфорированная) панель. Котлы изго
как из противодавления, так и из промежуточ товлены в г. Брно, на предприятии (бывшее
ного отбора. Таким образом, используется Alstom Brno), входящем в состав компании
эффективная двухступенчатая схема подогрева Austrian Energy.
сетевой воды. В случае необходимости пар по
сле противодавления полностью или частично Повышение надежности, КПД
может отводиться в сбросной конденсатор, и эксплуатационной гибкости станции
охлаждаемый речной водой. Вал турбины соеди Максимальная эксплуатационная гибкость
нен с двухполюсным генератором, вырабатыва станции достигается за счет использования трех
ющим 137 МВт электроэнергии. блоков меньшей мощности вместо одного боль
шого, а также применения дополнительных го
Котел1утилизатор релок в котлахутилизаторах. Три газотурбин
В состав электростанции входят три котла ных блока обеспечивают возможность работы в Фото 3.
утилизатора горизонтального типа с естествен широком диапазоне нагрузок, а также высокий Теплофикационная
ной циркуляцией (рис. 3). Таким образом, по КПД при частичной нагрузке. Использование установка паровой
ток газов горизонтально проходит через подвес дополнительного сжигания топлива в котлах турбины
ные модули, состоящие из вертикальных труб. утилизаторах повышает мощность и полный SST&900 DH
Каждый котел состоит из 5 модулей полной за
водской готовности, что значительно упрощает
его монтаж на месте эксплуатации.
В котлеутилизаторе генерируется пар с пара
метрами 10 МПа/540 °С (рис. 4). Каждый агре
гат рассчитан на сжигание природного газа в
среде уходящих газов ГТУ с повышением их
температуры до 1000 °С. Учитывая высокую сте
пень дожигания, трубные поверхности котла
возле камеры дожигания выполнены в виде
мембранных экранов с внешней изоляцией.
Результатом высокого уровня дожигания
является значительное увеличение расхода
генерируемого пара и, соответственно, произ
водства энергии. Чтобы обеспечить высокую
степень равномерности распределения потока
газов по сечению КУ, в диффузорной части газо
сентябрь–октябрь 2007/ Турбины и дизели www.turbine diesel.ru 19Передовые проекты
каталитическо'
шумоглушения
го подавления
перегреватель
экономайзер
мембранные
испаритель
выхлопных
выбросов
входной
система
газоход
экраны
отвод
паро'
газов
ГПСВ
блок
барабан
горелки
дожигания
Охлажденные выхлопные
распределительная панель
для потока газов
газы в трубу
Горячие выхлопные газы
от газовой турбины
997
Температура, °С
1000 927
температура выхлопных газов 839
температура пара/воды 800
770
испаритель
испаритель
668
экономайзер
600 542
ГПСВ
421 420
400 321 321
401
350 321
274
200
паропере' 85 90
70
греватель 61,6 55
0
Рис. 4. Диаграмма тепловых потоков 20 40 60 80 100 120 140
котла&утилизатора Передача тепла, МВт
КПД станции. Таким образом, обеспечивается максимальная гибкость ПГУТЭЦ в отношении
производство максимального количества элект изменения требуемой тепловой нагрузки при
роэнергии при выработке требуемого количест условии сохранения высокого полного КПД
ва тепла и высокий коэффициент использования стала приоритетным критерием оптимизации
топлива (рис. 5). тепловой схемы. Оптимизация проводилась,
Кроме того, весной и осенью, при работе на базируясь на коэффициенте α, который равен
частичных нагрузках, существует возможность отношению производимой на ПГУТЭЦ электри
Рис. 5. оптимизировать соотношение выработки элект ческой и тепловой энергии.
Энергетический рической и тепловой энергии. Так как станция На электростанциях, где приоритетным явля
баланс электро& ориентирована прежде всего на производство ется производство электроэнергии, значение
станции Rya тепла комбинированным способом, то именно коэффициента составляет 1,2 и полный КПД
равен 88%. ПГУТЭЦ Rya оптимизирована на
достижение максимально возможного полного
КПД станции (92,5%), при этом значение ко
92,5 % – электрическая и тепловая эффициента составляет 0,8. Таким образом,
Выработка электроэнергии
энергия; удалось достигнуть максимальной выработки
(265 МВт) – 43,5 %
5 % – потери с уходящими газами; электроэнергии при любом заданном уровне
0,7 % – потери генераторов;
производства тепла.
Производство тепловой энергии 0,5 % – потери с вентиляцией;
При проектировании станции был использо
(296 МВт) – 49 % 1,3 % – другие потери
(утечки, гор. вода и др.) ван ряд других разработок с целью повышения
Потери – 7,5 % общей эффективности станции (рис. 6). В част
ности, утилизация тепла от системы охлаждения
смазочного масла обеспечивает повышение
20 www.turbine diesel.ru Турбины и дизели /сентябрь–октябрь 2007полного КПД на 0,5 %, что выражается в 3 МВт отработавшие
воздух природный
тепловой энергии, которой достаточно для газы газ
отопления 200300 частных домов. Тепло, утили
зируемое от системы смазки, используется для
подогрева комплексных воздухоочистительных
устройств ГТУ. Это предотвращает образование
1
льда в зимний период без использования допол
нительного внешнего блока обогрева. 2
Снижение уровня эмиссии Электро'
энергия
3
Строительство новой станции комбинирован Теплофикация 4
ного цикла, безусловно, улучшило экологичес
кую ситуацию в регионе, поскольку из эксплуа Рис. 6. 3D&модель главного корпуса станции
тации было выведено старое, менее эффективное 1 – газовая турбина; 3 – паровая турбина;
энергетическое оборудование (рис. 7). 2 – котел'утилизатор; 4 – сетевые подогреватели
Уровень эмиссии NOx у газовых турбин
SGT800 при работе в комбинированном цикле рудования, проектные, монтажные и пуско
значительно ниже, чем у другого подобного наладочные работы, выполнила подготовку и
оборудования. В камере сгорания установки сертификацию персонала станции.
SGT800 расположено 30 горелок типа DLE 3го Кроме того, по условиям договора компания
поколения, разработанных компанией Siemens. будет осуществлять техническое обслуживание
Их технология обеспечивает выбросы NOx на основного (ГТУ, ПТ) и вспомогательного обору
уровне 15 ppm (15% O2) для природного газа и дования, а также АСУ станции в процессе
42 ppm (15% O2) для жидкого топлива без при эксплуатации в течение 7 лет.
менения дорогостоящего впрыска воды или пара. К настоящему времени компания Siemens
Камера сгорания может поставляться для имеет не только богатый опыт поставок турбин в
работы как на одном, так и на двух видах топли Россию, но также и комплексных решений. Так,
ва. SGT800 обеспечивает работу c низким уров для первого блока ПГУТЭС «МоскваСити» бы
нем эмиссии на двух видах топлива в диапазоне ла осуществлена полная комплектная поставка
50100% от базовой нагрузки. Система сухого оборудования ПГУ на базе двух газовых турбин
подавления вредных выбросов, которой оснаще SGT800. Уже введен в эксплуатацию аналогич
на турбина, имеет общую наработку более 3 млн ный второй блок ПГУТЭС, где объем решения
часов с 1988 года. был ограничен поставкой генерирующего обору
Дополнительно станция оснащена системой дования, выполнением проекта и разработкой Рис. 7.
каталитического подавления выбросов SCR и поставкой АСУ ТП блока. Снижение уровней
(Selective Catalytic Reduction), встроенной в ко Мы уверены, что опыт Siemens в области эмиссии вредных
телутилизатор. Благодаря этому достигается решений для электростанций будет способ веществ
дополнительное снижение уровня эмиссии NOx ствовать внедрению передовых технологий при с развитием
на 70 %. Электростанция обеспечивает также строительстве новых и реконструкции уже су энергосистемы
низкий уровень эмиссии СО2, который состав ществующих ТЭЦ Российской Федерации. г. Гетеборга
ляет, соответственно, 25% и 30% от выбросов
угольных электростанций эквивалентной
мощности и станций, работающих на мазуте. В
Объемы выбросов, тыс. т
Мощность, ГВт
5000 5000
результате объем выбросов СО2 сократился на
500 000 тонн в год.
4000 4000
Кроме того, на ПГУТЭЦ Rya полностью вы
полнено требование Департамента по экологии
3000 3000
по обеспечению уровня шума на расстоянии
100 м не более 50 дБA.
2000 2000
Заключение
1000 1000
Электростанция комбинированного цикла
Rya была построена под ключ компанией
Siemens Industrial Turbomachinery AB в консор 1973 1978 1984 1988 1992 1997 2001 2008
циуме с фирмой NCC (Швеция), которая возве
оксид серы централизованная поставка тепловой энергии
ла здания и выполнила общестроительные рабо NOx собственное производство тепловой энергии
ты. В рамках контракта Siemens осуществила CO2
комплектную поставку энергетического обо
сентябрь–октябрь 2007/ Турбины и дизели www.turbine diesel.ru 21Вы также можете почитать
