Основные типы компоновки турбинного и котельного оборудования
Машинный зал разделяют по высоте на две части: верхнюю, в которой находится турбоагрегат, и нижнюю, в которой размещают вспомогательное оборудование — конденсатор турбины (между колоннами фундамента турбоагрегата), регенеративные подогреватели, конденсатные и питательные насосы, иногда циркуляционные насосы, трубопроводы охлаждающей воды и др.
Нижнюю часть машинного зала называют конденсационным помещением. Вверху машинного зала устанавливают мостовой электрический край с основным крюком грузоподъемностью до 125 т и малым крюком грузоподъемностью до 20 т. Грузоподъемность основного крюка мостового крана выбирают по массе наиболее тяжелой части турбоагрегата (статора электрического генератора или др.).
В перекрытии над конденсационным помещением устраивают проемы (люки) для обслуживания краном вспомогательного оборудования.
Вокруг турбоагрегата и вдоль стен устраивают галереи и переходы. Такое размещение турбоагрегата называют островным.
Существуют два типа размещения турбоагрегатов в машинном зале: продольное, при котором продольные оси турбоагрегата и машинного зала параллельны (или совпадают), и поперечное, при котором эти оси взаимно перпендикулярны.
При продольном размещении турбоагрегатов пролеты машинного зала и мостового крана относительно невелики. При этом удобно размещается вспомогательное оборудование, просты подвод и отвод охлаждающей воды конденсаторов турбин, помещение имеет хорошее естественное освещение. Однако в этом случае длина машинного зала обычно больше длины котельной, удлиняются главные трубопроводы. Продольное размещение турбоагрегатов широко применяли ранее.
На электростанциях с блочной структурой, при которой главный корпус составляется из одинаковых секций, включающих отдельные блоки, для гармоничного сочетания котельной и машинного зала принято, как правило, поперечное размещение турбоагрегатов. Турбоагрегаты размещают турбинами со стороны котельной, а электрическими генераторами со стороны наружной стены машинного зала. При этом улучшается подвод паропроводов к турбинам и отвод электрического тока из генераторов, сокращаются длины паропроводов и выводов электрического тока. Пролеты машинного зала и мостового крана при такой компоновке возрастают приблизительно на 30%, однако общая длина машинного зала сокращается.
На отечественных блочных электростанциях продольное размещение применено лишь для турбоагрегатов 800 МВт.
У торцевых стен машинного зала, а также между отдельными группами турбоагрегатов электростанции предусматривают монтажные площадки на уровне пола конденсационного этажа. На этом же уровне по всей длине машинного зала, близ наружной (фасадной) стены машинного зала, прокладывают железнодорожный путь широкой колеи.
Компоновка оборудования машинного зала должна предусматривать свободные места для выемки ротора электрогенератора, а также трубок конденсаторов турбин.
Для прокладки трубопроводов охлаждающей воды, размещения конденсатных насосов турбин и т. д. на многих электростанциях выполнены подвальные помещения глубиной около 2,5 м.
В компоновках новых ТЭЦ подвальное помещение главного корпуса не применяется ввиду частого его затопления при разрыве трубопроводов сетевой воды или грунтовыми водами. На КЭС отказ от подвального помещения привел бы к необходимости повысить давление, развиваемое циркуляционными насосами для подачи охлаждающей воды в конденсаторы турбины.
Каркас здания машинного зала и всего главного корпуса в целом образуется металлическими (стальными) или железобетонными колоннами, связанными между собой горизонтальными балками (ригелями).
Продольный шаг колонн современных электростанций достигает 12 м. Эта величина кратна модулю (длина элемента 3 м) сборного железобетона, как и строительные размеры различных других частей здания. Например, проемы машинного зала равны 39, 45, 51, 54 м и т. д.
Тип компоновки котельной зависит от вида топлива, способа его подготовки, типа парового котла. При использовании газа и мазута отпадают бункерное отделение, оборудование пылеприготовления, золоуловители, багерные насосные. Для различных углей типа АШ применяют систему пылеприготовления с промежуточным бункером угольной пыли, шаровые барабанные тихоходные мельницы, размещаемые на первом этаже бункерного отделения. Тощие и каменные угли размалывают в среднеходных или молотковых мельницах, бурые угли — в молотковых или мельницах-вентиляторах. Мельницы этих типов устанавливают близ топочной камеры, в помещении котельной, применяя систему пылеприготовления с непосредственным вдуванием пыли.
Ранее применяли преимущественно паровые котлы с П-образной компоновкой. Для крупных энергоблоков 500 и 800 МВт на экибастузских и канско-ачинских углях применяют Т-образные котлы с двумя конвективными шахтами и одной топочной камерой. Такие котлы применяли и ранее на отдельных установках, использующих АШ и в особенности экибастузские угли, характеризующиеся твердой абразивной золой, вызывающей сильный износ металла трубок котла.
В газомазутных энергоблоках широко применяют регенеративные воздухоподогреватели (РВП), в пылеугольных энергоблоках 500 и 800 МВт — трубчатые воздухоподогреватели.
Колонны каркаса котельного помещения выполняют также с продольным шагом 12 м. Вместе с колоннами машинного зала они образуют единый каркас здания главного корпуса.
Внутренние колонны машинного зала и котельной соединяются между собой в пределах промежуточного помещения поперечными горизонтальными балками (ригелями). Это обеспечивает устойчивость главного корпуса против ветровой нагрузки.
Паровые котлы выполняли ранее с корпусом, опирающимся на собственный фундамент. В настоящее время каркас парового котла подвешивают к мощной «хребтовой» балке, через которую нагрузка от веса котла передается на основные колонны и фундамент здания котельной.
Над котлами может передвигаться мостовой электрический кран грузоподъемностью главного крюка до 60 т и вспомогательного до 10 т.
В условиях умеренного и теплого климата воздухоподогреватели, а также золоуловители (электрофильтры) и дымососы устанавливают на открытом воздухе близ наружной стены котельной. Над этими устройствамиразмещают грузоподъемные механизмы (мостовые электрические краны и т. п.). При суровом холодном климате на востоке нашей страны на электростанциях Экибастузского и Канско-Ачинского комплексов трубчатые воздухоподогреватели устанавливают в пристройке к котельному помещению.
Часть помещений котельной и машинного зала, в которых находится оборудование одного энергоблока, называют ячейкой главного корпуса. При установке на электростанции, как обычно, шести — восьми энергоблоков главный корпус составляется из соответствующего числа одинаковых ячеек. Характерным размером ячейки является ее ширина. В зависимости от мощности энергоблока, вида топлива, типа размещения турбоагрегатов в машинном зале (продольного или поперечного) ширина ячейки, кратная 12 м, изменяется в широких пределах – от 36 до 96 м (в машинном зале).