Артём Зверев: Реновация паровых турбин – эффективное решение проблемы износа энергетического оборудования

Программа Договоров о предоставлении мощности, ДПМ-2, – аналог программы ДПМ-1. Но если целью последней было строительство новых генерирующих мощностей, то программа ДПМ-2 направлена на модернизацию уже имеющихся старых мощностей. В результате проектов, которые наш завод проводит на электростанциях старше 45 лет, операционные затраты снижаются, топливная эффективность повышается, а срок службы объектов удлиняется на 15–20 лет. В общей сложности мы участвуем в реализации 22 проектов мощностью 3ГВт.

Охладитель эжектора отсоса из уплотнений ХЭ-70-550 является одним из элементов системы регенерации паротурбинной установки Т100/110-130. Он представляет собой U-образный теплообменный аппарат поверхностного типа для использования в качестве охладителя паровоздушной смеси, поступающей из уплотнений турбины и эжекторной группы. Его цилиндрический корпус разделен вертикальной перегородкой на две части, паровоздушная смесь из уплотнений турбины поступает в одну часть, проходя в межтрубном пространстве пар конденсируется, остатки паровоздушной смеси поступают на всас одноступенчатого пароструйного эжектора, установленного на корпусе. Выхлоп эжектора заведен во вторую половину корпуса теплообменника. Паровоздушная смесь, к которой добавился рабочий пар эжектора, подается во вторую половину аппарата, где пар конденсируется, и остатки смеси через сепаратор удаляются в атмосферу. Опыт эксплуатации показал, что из-за высоких скоростей пара в месте подвода его от уплотнений наблюдается эрозионный износ теплообменных трубок и нарушение их герметичности.

Для повышения надежности трубной системы ХЭ-70-550 я предложил использовать теплообменные трубки из нержавеющей стали материала 08Х18Н10Т. Это приведет к понижению коэффициента теплопроводности трубок, поэтому для поддержания уровня теплопередачи и повышения тепловой эффективности теплообменника, а также уменьшения выпара в помещение цеха в охладителе применен метод профилирования теплообменных трубок путем проведения витой накатки вдоль трубы. Создание такого сложного профиля трубы увеличивает площадь поверхности теплообмена и, соответственно, общую тепловую эффективность аппарата. Этот проект был выполнен Уральским турбинным заводом для ПАО «Энел Россия», и сегодня разработанная нами трубная система успешно используется на Среднеуральской ГРЭС – электростанции федерального значения, которая снабжает тепловой энергией Екатеринбург и его города-спутники.

Проект модернизации Ириклинской ГРЭС, выполненный нами для компании «ИНТЕР РАО Электрогенерация», был призван решить ту же проблему, о которой я только что рассказал. Я разработал проект сальникового подогревателя типа ПС-115 – это U-образный сальниковый подогреватель турбины К-300-240, в котором также были применены конструкторские решения для внедрения новой трубной системы с профильными витыми трубками. 

Выполненный нами проект для АО «Татэнерго» на Казанской ТЭЦ-1 – еще один пример модернизации подобного типа теплообменников. В ходе работ мы усовершенствовали конструкцию сальникового подогревателя ПС-50-1, служащего для утилизации пара из концевых уплотнений на турбине Р-20-130. К слову, эта турбина работала с 1972 года. В подогревателе использовалась серийная U-образная трубная система, что делало ее очистку невозможной. В связи с сокращением отпуска пара потребителям снижаются потери пара и конденсата и, соответственно, подготовка обессоленной воды. В результате корпус подогревателя подвергается избыточному давлению, что приводит к выбросу пара в помещение цеха, пропуску пара из уплотнений турбины, а также попаданию пара в масло. Для решения этой проблемы руководством станции было предложено прокачивать через подогреватель волжскую воду. Но при охлаждении подогревателя сырой водой с течением времени происходит неизбежное загрязнение трубок. Новая конструкция ПС-50-1, которую мы предложили, позволяет проводить очистку. В результате нашей работы модернизированный аппарат получил трубный пучок с прямыми трубками вместо U-образных и съемную поворотную камеру, которая в случае необходимости позволит провести очистку аппарата. Также в данном аппарате, как и в предыдущих, применено сложное профилирование трубок для повышения его тепловой эффективности.

Действительно, один из новых проектов, которыми я сейчас занимаюсь, – подогреватели сетевой воды для Владивостокской ТЭЦ-2. Ввиду окончания срока службы и частичного выхода из строя теплообменных трубок в пучке руководством станции было принято решение о замене. Старый корпус будет сохранен, но трубный пучок подвергнется модернизации, что позволит сделать его более надежным и эффективным и избежать затрат, которых потребовало бы обслуживание серийного аппарата.

Подогреватели сетевой воды – это теплообменные аппараты, которые служат для подогрева питательной воды перед подачей ее в котел. Подогрев питательной воды осуществляется паром, отбираемым из отборов турбины. Так как это один из важнейших элементов системы регенерации турбины, он должен оставаться максимально надежным на протяжении всего срока эксплуатации, поэтому очень важно вовремя проводить модернизацию. Сейчас я занимаюсь моделированием трубного пучка и подбором оптимального количества перегородок. Далее последуют расчеты на прочность, утверждение заказчика и производство аппарата. В общей сложности масштабная модернизация Владивостокской ТЭЦ-2, которую сейчас проводит УТЗ и частью которой является мой проект, будет продолжаться до 2028 года. Планируется, что установленная мощность электростанции в итоге вырастет с 497 МВт до 574 МВт, а тепловая мощность – с 1051 Гкал/ч до 1115 Гкал/ч.