Содержание материала

ГЛАВА ДЕСЯТАЯ
ГЛАВНЫЕ КОРПУСА ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

1. СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОМПОНОВКИ ГЛАВНЫХ КОРПУСОВ ТЭС
Компоновочные решения главных корпусов электростанций в основном определяются видом топлива и способом его сжигания, типом устанавливаемых котельных и турбинных агрегатов, тепловой и электрической схемой и системой технического водоснабжения.
На рис. 10-1 приведены некоторые схемы компоновок главных корпусов, сооружаемых в СССР р послевоенный период.
Характерной особенностью большинства тепловых электростанций на твердом топливе является размещение пылеприготовительного оборудования, а также угольных и пылевых бункеров в главном корпусе. Это обстоятельство определило компоновку главного корпуса с наличием в его составе бункерного отделения для размещения бункеров сырого угля и пыли, а также оборудования системы пылеприготовления. Для электростанций, работающих на газообразном или жидком топливе, необходимость в бункерном отделении отпадает.
Рис. 10-1. Схемы компоновок главных корпусов.

а — с раздельными бункерным и деаэраторным отделениями; б — со сдвоенным бункерно-деаэраторным отделением; в — с совмещенным бункерно-деаэраторным отделением; г — без бункерного отделения (при центральном пылезаводе или при газомазутном топливе). Отделения главного корпуса: 1—машинное; — котельное; 3 — деаэраторное; 4 — бункерное; 5 — центральный пылезавод.


Рис. 10-2. Главный корпус по проекту 1949 г. Разрез.
1— турбогенератор; 2 — питательный насос; 3 — помещение трубопроводов; 4 — распределительное устройство собственного расхода; 5 — деаэратор; 6 — конвейеры топливоподачи; 7 — шаровая мельница; 8 — угольный бункер; 9 — котлоагрегат; 10 —электрофильтры; 11 — дымосос; 12 — распределительное устройство электрофильтров; 13 — газоходы; 14 — дымовая труба.

До недавнего времени все электростанции в СССР проектировались и строились с поперечными связями по пару и воде, что обуславливало большое количество соединительных трубопроводов между агрегатами электростанции. Необходимость трассировки большого количества трубопроводов вдоль главного корпуса и отсутствие мест для них в бункерном отделении, а также в машинном и котельном залах привели к созданию в составе главного корпуса специального отделения, предназначенного для трассировки трубопроводов. На высоких отметках этого отделения размещались деаэраторы, вследствие чего это отделение получило название деаэраторного. При переходе на современных конденсационных электростанциях к блочным схемам, для которых характерно отсутствие поперечных связей между блоками по воде и пару, от сооружения специального деаэраторного отделения удалось отказаться; в этом случае деаэраторы устанавливаются обычно в бункерном отделении между бункерами.
На рис. 10-2 представлен поперечный разрез главного корпуса по проекту 1949 г. По этому проекту в период 1950—1959 гг. построены такие электростанции, как Мироновская, Славянская, Луганская, Серовская, Верхне-Тагильская и многие другие.
Главный корпус имеет параллельное расположение помещений в такой последовательности: машинное отделение, деаэраторное отделение, бункерное отделение и котельное отделение. Характерной особенностью этой компоновки является продольное расположение турбогенераторов в машинном отделении, а также размещение тяжелого вспомогательного оборудования (мельницы, дымососы, вентиляторы, питательные насосы, золоуловители) и дымовых труб на нулевой отметке. Такое расположение оборудования облегчает строительные конструкции здания.
Все служебные помещения, кроме цеховых ремонтных мастерских, располагаются в особом здании со стороны постоянного торца главного корпуса и соединяются с главным корпусом переходным мостом.
Электрический щит управления размещен в отдельном здании со стороны фасада машинного зала и также соединен с главным корпусом переходным мостом.
Каркас главного корпуса выполнен металлическим, шаг колонн принят 6,5 м (исходя из габаритов котельной ячейки 19,5 м), стеновое заполнение — кирпич с переходом в последующие годы на стеновые армопенобетонные или трехслойные панели. Существенным недостатком компоновки главного корпуса этого типа, как и других проектов с продольным расположением турбогенераторов, является большая длина машинного зала по сравнению с длиной котельного отделения. Такое несовпадение протяженностей машинного зала и котельного отделения вызвано различными по размерам ячейками, необходимыми для размещения турбин и котлов.

Рис. 10-3. Главный корпус типа 1952 г. Разрез.
1 — турбогенератор; 2— питательный насос; 3 — помещение трубопроводов; 4 — распредели тельное устройство собственного расхода; 5 — деаэратор; 6 — конвейеры топливоподачи; 7 — шаровая мельница; 8 — угольный бункер; 9 — котлоагрегат; 10 — золоуловители (батарейный циклон); 11 — дымосос; 12 - дымососное отделение.

Так, например, при установке 6 турбогенераторов типа ВК-50 и 6 котлоагрегатов паропроизводительностью по 230 т/ч длина машинного зала составляет 208 м, а длина котельного отделения — 123,5 м; этот разрыв в длине котельного отделения и машинного зала приводил к неоправданно большому перерасходу трубопроводов.
Другим недостатком проекта 1949 г., сказавшимся при замене монолитных перекрытий, мелких кровельных плит и кирпичных стен крупнопанельными сборными конструкциями, явилась необходимость разработки проектов и изготовления индивидуальных сборных изделий длиной 6,5 м.
Примером компоновки главного корпуса с раздельными бункерной и деаэраторной этажерками может служить главный корпус по типовому проекту 1952—1953 гг. (рис. 10-3).
В главном корпусе этого типа, как и в главном корпусе по проекту 1949 г., предусматривалась продольная установка в машинном зале турбогенераторов мощностью до 100 тыс. квт.
Дальнейший технический прогресс в энергетическом строительстве, увеличение единичной мощности агрегатов до 150, 200 и 300 тыс. квт, применение блочных схем повлекли за собой создание новых компоновок главных корпусов современных тепловых электростанций.
Эти компоновки, наиболее полно отвечая технологическим требованиям, вместе с тем выполнены в архитектурно-строительной части (планировочные решения, размеры пролетов, привязки колонн у торцов и у температурных швов, отметки этажей) в соответствии с основными положениями по унификации объемно-планировочных и конструктивных решений промышленных зданий. Примером такой компоновки может служить разработанный в 1958—1959 гг. проект главного корпуса ГРЭС-1200, предназначенный для установки шести турбогенераторов мощностью 200 тыс. квт и шести котлов паропроизводительностью 640 т/ч (рис. 10-4).
Компоновка оборудования здесь принята блочная, по схеме котел—турбина, с поперечной установкой турбогенераторов в машинном зале.
В главном корпусе устанавливается оборудование для индивидуального пылеприготовления: шаровые мельницы, пылевые циклоны, сепараторы пыли, мельничные вентиляторы и т. д.
В строительной части компоновка главного корпуса ГРЭС-1200 существенно отличается от ранее описанных.
Благодаря применению блочной технологической схемы, для которой характерно отсутствие поперечных связей между блоками по воде и пару, от сооружения специального деаэраторного отделения удалось отказаться.
Вместо двух этажерок, деаэраторной и бункерной, проектом ГРЭС-1200 предусмотрено совмещенное бункерно-деаэраторное отделение пролетом 15 м. В соответствии с принятым поперечным расположением турбогенераторов пролет машинного зала установлен 45 м. В машинном зале вдоль фасадной стены размещено двухэтажное помещение распределительного устройства собственного расхода, ранее располагаемое в деаэраторном отделении. Котельное отделение принято пролетом 36 м.
Управление блоками производится с блочного щита, размещенного на отметке 9,0 м. бункерного отделения.
Главный корпус имеет шаг колонн, равный 6,0 м, и четкое деление на температурные отсеки длиной по 72,0 м, в пределах которых размещаются по два технологических блока.

лавный корпус ГРЭС

Рис. 10-5. Главный корпус ГРЭС-2400.
1 — турбогенератор; 2 — котлоагрегат; 3 — распределительное устройство собственного расхода; 4— помещение ленточных конвейеров; 5 — угольный бункер; 6 — бункер пыли; 7 — подвесной кабельный туннель; 8 — шатер над котлом.

Для монтажа и ремонта оборудования в главном корпусе установлено: в машинном отделении — два крана грузоподъемностью по 125/20 Т; в котельном отделении — два крана грузоподъемностью по 50/10 Т (один кран после окончания монтажа котлоагрегатов демонтируется, а один остается для проведения ремонтных работ).
Еще одним существенным отличием компоновки главного корпуса ГРЭС-1200 от предыдущих является наличие подвала глубиной 3,5 м в машинном отделении.
В пределах подвала проложены трубопроводы различного назначения и кабельные трассы. Большинство фундаментов под вспомогательное оборудование расположено на перекрытии над подвалом.
Стремление к сокращению сроков строительства, облегчению веса строительных конструкций и снижению стоимости строительства нашло свое выражение в создании компоновок с открытой либо полуоткрытой установкой оборудования.
Примером компоновки главного корпуса с полуоткрытой котельной может служить один из вариантов проекта ГРЭС-2400 (рис. 10-5). Проектом предусматривается установка восьми блоков с турбогенераторами мощностью по 300 тыс. квт и котлами паропроизводительностью 950 т/ч. Главный корпус запроектирован в виде двух параллельно расположенных закрытых помещений машинного зала и бункерного отделения. Котельное отделение образуется за счет создания кровельного покрытия и стенового ограждения в промежутках между котлоагрегатами, при этом строительные конструкции опираются на каркасы котлов и на бункерную этажерку.
В целях облегчения строительных конструкций каркаса здания проектом предусматривается ряд мероприятий:
а)   за счет применения бескранового метода монтажа статора генератора мостовые краны машзала грузоподъемностью по 125 Т заменены кранами грузоподъемностью 75 Т.
б) запас топлива в бункерах уменьшен с 15 до 6 ч, что позволило снизить высоту бункерного отделения;
в)  принятый в проекте шаг колонн, равный 12 м, и уменьшение емкости бункеров позволили сократить пролет бункерного отделения до 12 м (по сравнению с 15 м в проекте ГРЭС-1200).
Другим вариантом проекта ГРЭС-2400 предусматривалось применение так называемой разомкнутой схемы пылеприготовления.
По этому варианту шаровые мельницы, бункера сырого угля, пылевые циклоны и другое оборудование пылеприготовления располагаются не в главном корпусе, а в специальном здании — центральном пылезаводе (рис. 10-6), откуда готовая угольная пыль по пылепроводам поступает в бункера пыли, сохраняющиеся в главном корпусе. Такое решение позволяет улучшить компоновку И ЭКОНОМИЧНОСТЬ работы оборудования в главном корпусе, а также создает условия для унификации строительных конструкций пылеугольных и газомазутных тепловых электростанций.
Оборудование центрального пылезавода крупной электростанции размещается в трехпролетном многоэтажном здании рамной конструкции с железобетонным каркасом, с пролетами 12 + 15 + 12 м.
Продольный шаг колонн принят 12 м, общая длина здания 228 м, высота 39 м.
На первом этаже здания размещаются шаровые мельницы, компрессоры, ремонтные площадки и железнодорожный путь, проходящий вдоль всего здания. Обслуживание ремонтной площадки производится мостовым электрическим краном грузоподъемностью 20/5 Т.
На отметках 14,40; 20,40 и 21,80 м размещаются паровые сушилки, питатели сырого угля, вентиляторы и другое оборудование. На этих же отметках и на отметке 0,00 м расположены электрические щиты управления и бытовые помещения.
На отметке 29,40 м расположены ленточные конвейеры топливоподачи, а под перекрытием размещены бункера сырого угля.
При наличии ряда эксплуатационных преимуществ схема с центральным пылезаводом не лишена и недостатков. К ним, в частности, относится необходимость установки дополнительного оборудования и прокладки пылепроводов большой протяженности. Сооружение центрального пылезавода приводит к некоторому увеличению общего объема и стоимости строительно-монтажных работ на тепловой электростанции. Поэтому окончательный вывод о целесообразности сооружения центральных пылезаводов можно будет сделать лишь после накопления достаточного опыта их эксплуатации и выявления сроков окупаемости на ряде сооружаемых в настоящее время крупных электростанциях.
Примером компоновки главного корпуса с открытой установкой основного оборудования может служить проект ГРЭС-600 (рис. 10-7). В главном корпусе размещены четыре блока с турбогенераторами мощностью по 150 тыс. квт и котлами паропроизводительностью 500 т/ч, сжигающими газомазутное топливо.
Машинное отделение ГРЭС-600 имеет ширину 36 м и выполняется закрытым в пределах конденсационного помещения до перекрытия на отметке 9,00 м, являющегося основной отметкой обслуживания турбогенератора и одновременно кровлей здания.

Рис. 10-6. Центральный пылезавод.
1— трубчатая паровая сушилка; 2 — шаровая мельница; 3 — электрофильтр; 4 — элеватор; 5 — угольный бункер; 6 — бункер пыли; 7 — мостовой кран; 8 — сепаратор пыли; 9—помещение ленточных конвейеров.

Обслуживание оборудования машинного отделения осуществляется портальным краном грузоподъемностью 75 Т, подкрановые балки которого установлены на отметке 9,00 м. Обслуживание оборудования в закрытой части машзала осуществляется этим же краном через проемы в перекрытии, закрывающиеся съемными щитами.
Проектом предусмотрена поперечная установка турбогенераторов в машинном отделении. Колонны каркаса конденсационного помещения установлены по сетке 6X6 м, температурные швы устраиваются через 78 м.
Помещения распределительных устройств собственного расхода расположены в машинном отделении на отметках 0,00 и 5,40 м. между турбогенераторами. Для защиты турбогенераторов от атмосферных воздействий выше отметки 9,00 м предусмотрены местные укрытия в виде колпаков.
Котлоагрегаты со всем котельно-вспомогательным оборудованием устанавливаются открыто, с отдельными местными укрытиями над горелками и коллекторами пароперегревателей. Над потолочным перекрытием котла выполняется шатер, состоящий из стального каркаса, обшитого асбестоцементными волнистыми листами.


Рис. 10-7. Главный корпус открытой электростанции.
а — поперечный разрез; б— план; 1 — котлоагрегат; 2 — турбогенератор; 3 —деаэратор; 4 — дымосос; 5 — шатер над котлом 6 — помещения блочных щитов управления; 7 — распределительное устройство собственного расхода.

Между машинным отделением и котлами на специальных опорах устанавливаются деаэраторы. Дутьевые вентиляторы, дымососы и золоуловители устанавливаются на открытом воздухе между котлами и дымовой трубой и обслуживаются полукозловым краном грузоподъемностью 20 Т.
Отечественный опыт строительства и эксплуатации тепловых электростанций с открытой установкой основного оборудования является еще недостаточным для окончательных выводов, однако уже теперь можно отметить следующие положения:
а)  внедрение открытых электростанций делает возможным сократить сроки строительства на 6—8 мес., что является основным и главным их преимуществом;
б)  несмотря на значительное сокращение объемов строительных работ (затраты на сооружение главного корпуса уменьшаются на 35—40%), общее сокращение капиталовложений при переходе к строительству открытых электростанций не превышает 1,5—3%, что объясняется как сравнительно небольшим удельным весом стоимости строительной части главного корпуса в общей стоимости электростанции, так и удорожанием оборудования в связи с необходимостью его приспособления к условиям работы на открытом воздухе;
в)  при большом числе агрегатов на электростанции и последовательном проведении ремонтов блоков может возникнуть необходимость производить эти работы при отрицательных температурах наружного воздуха, что сопряжено с рядом неудобств и затруднений. В связи с этим до накопления опыта эксплуатации открытых установок желательно сооружать открытые электростанции только в южных районах СССР, имеющих короткий период отрицательных температур. По мере накопления отечественного опыта строительства и эксплуатации открытых электростанций будет решаться вопрос о целесообразности строительства таких электростанций в более северных районах.
Разнообразие технологических и строительных компоновок главных корпусов тепловых электростанций и связанное с этим значительное количество типоразмеров сборных железобетонных изделий, подлежащих изготовлению на заводах строительной индустрии, по мере увеличения объема энергетического строительства требует проведения повседневной работы по унификации конструктивных схем и компоновок главных корпусов.
Задачу создания унифицированных габаритных схем главных корпусов для любых технологических компоновок при различном оборудовании и видах топлива и создания на этой основе ограниченного сортамента унифицированных сборных железобетонных конструкций был призван разрешить универсальный проект тепловой электростанции.
Универсальный проект главного корпуса тепловой электростанции, разработанный в 1962 г., предусматривает возможность его применения для конденсационных электростанций (ГРЭС) с турбогенераторами мощностью от 100 до 300 тыс. квт, для теплофикационных электростанций (ТЭЦ) с турбогенераторами в 50 и 100 тыс. квт и котлами паропроизводительностью от 420 до 950 т/ч для различных видов топлива.
В главном корпусе принято обычное последовательное расположение машинного, бункерно-деаэраторного и котельного отделений (рис. 10-8). При этом в ГРЭС при любом виде топлива и в ТЭЦ при газомазутном топливе предусматривается однопролетная бункерно-деаэраторная этажерка. В ТЭЦ, работающей на пылеугольном топливе, вследствие большого числа коммуникаций бункерно- деаэраторное отделение размещается в двухпролетной этажерке.
При назначении унифицированных габаритов главного корпуса высота машинного отделения во всех случаях принимается единой, равной 25,80 м, отметка подкрановых путей 20,02 м, отметка обслуживания основного оборудования — 9,60 м, а отметка перекрытия ленточных конвейеров топливоподачи — 29,40 м.
Пролеты бункерно-деаэраторной этажерки приняты равными 12 м.
Пролет машинного отделения, существенно зависящий от типа оборудования, принят в двух модификациях: 45 м для ГРЭС с турбоагрегатами в 150, 200 и 300 тыс. квт и 39 м для ТЭЦ с турбоагрегатами в 50 и 100 тыс. квт, а также для ГРЭС с турбоагрегатами в 100 тыс. квт.
Для максимальной унификации строительных конструкций здания независимо от типа котлов котельные отделения приняты закрытыми, без опирания конструкций здания на каркас котла. Такое решение позволяет создать опережающий задел по возведению главного корпуса и применить поточный метод монтажа котельных агрегатов. Пролеты и высоты котельного отделения в зависимости от типа котла и его производительности приняты в трех модификациях: пролеты 39; 33 и 30 м, а высоты — 56,7; 49,5 и 42,3 м.
Главный корпус ГРЭС с установкой в нем восьми блоков по 300 тыс. квт имеет при шаге колонн 12 м 36 пролетов общей длиной 432 м.


Рис. 10-8. Универсальный главный корпус.
а — пылеугольная ГРЭС; б — пылеугольная ТЭЦ; 1— машинное отделение; 2 — деаэраторное отделение; 3 — бункерное отделение; 4 — котельное отделение; 5— помещение распредустройства собственного расхода; 6 — помещение ленточных конвейеров; 7 — угольный бункер.


Рис. 10-9. Перспектива и план главного корпуса.

Архитектурно-объемное решение главного корпуса подчинено технологической компоновке и выполнено в лаконичных, четких формах, придающих зданию должную монументальность (рис. 10-9,а).
Решение фасадов главного корпуса принято в унифицированном ритме горизонтальных и вертикальных швов стеновых панелей.
Продольное членение фасадов лентами остекления, увеличивающее впечатление большой протяженности, несколько смягчается ритмом отдельных оконных проемов по ряду Г котельного отделения.
Постоянный торец главного корпуса, состоящий из трех разномасштабных по силуэту объемов, связывается в единое целое асимметричным нарастанием объемов в сторону котельного отделения, подчеркнутых наклонной эстакадой 2-го подъема топливоподачи.
Оконные проемы в постоянном торце нарастают от горизонтального витража машзала до четкой вертикали проема окна в торце котельного отделения.
Здание в продольном направлении разделено температурными швами на секции, каждая из которых вмещает два технологических блока.
Блоки основного оборудования размещаются, начиная со 2-й секции. Первая секция— секция постоянного торца — предназначена для размещения вспомогательного оборудования и монтажных площадок машинного и котельного отделений, центрального щита управления и узла пересыпки топливоподачи,
Распределительное устройство собственного расхода — 0,38, 6 и 3 кВ — располагается в машинном отделении у фасадной стены.
Многоэтажное бункерно-деаэраторное отделение пролетом 12,0 м предназначается для размещения:
а)   центрального и блочных щитов управлении с кабельным хозяйством;
б)  технологических трубопроводов;
в)   деаэраторных баков;
г)   кабельных сборок задвижек котлов;
д)  питателей сырого угля;
е)   бункеров сырого угля и пыли;
ж)   конвейеров топливоподачи.

Лестничная клетка с шахтой лифта выполняется приставного типа и примыкает к постоянному торцу бункерного отделения.
В лестничной клетке располагается собственно лестница и лифт грузоподъемностью 2 Т, предназначенные для связи всех этажей по вертикали. Связь с объединенным вспомогательным корпусом осуществляется через переходный мост, примыкающий к лестнице на отметке 9,60 м.
В котельном отделении устанавливаются котлоагрегаты, дутьевые вентиляторы и другое оборудование.
Котлоагрегаты оборудуются лифтами грузоподъемностью 1 Т.
Наиболее сложная часть подземного хозяйства главного корпуса (кабельные трассы, водоводы технического водоснабжения и пр.) располагается в подвале машинного отделения.
Как сказано ранее, в универсальном проекте главного корпуса в целях унификации конструкций принята единая отметка обслуживания основного оборудования для ТЭЦ и ГРЭС — 9,6 м.
Технологическими компоновками турбоустановок предусматривается высота первого этажа для ГРЭС — 9 м, а для ТЭЦ — 8 м, в связи с чем отметка чистого пола конденсационного помещения для ГРЭС принята 0,6 м, а для ТЭЦ—1,6 м (вместо 0,0 м по прежним проектам). Такое решение позволило уменьшить глубину заложения фундаментов здания и элементов подземного хозяйства, а следовательно, сократить объем земляных работ. Конденсационный подвал ТЭЦ в этом случае обычно располагается выше уровня грунтовых вод, что позволяет отказаться от устройства сплошного железобетонного днища и гидроизоляции. Повышение отметки перекрытия бункерного отделения улучшает условия обслуживания оборудования в мельничном отделении. Такое решение стало возможным благодаря особенности технического водоснабжения ТЭЦ (применение оборотной схемы с градирнями), при котором повышение отметки пола (а следовательно, и конденсаторов турбин) не влечет за собой необходимости увеличения напора циркуляционных насосов.
Вспомогательное оборудование турбоагрегатов устанавливается на перекрытие подвала конденсационного помещения.
Бетонный пол подвала выполняется с уклоном в сторону дренажных каналов.
Подземное хозяйство бункерного и котельного отделений состоит из туннелей, каналов и фундаментов под оборудование. В бункерном отделении под помещениями РУСР 0,4 кВ имеются местные подвальные помещения, сообщающиеся с конденсационным подвалом.
Конструкции каркаса машинного отделения рассчитаны на установку двух мостовых кранов грузоподъемностью по 125/20 Т (из расчета подъема статора генератора), конструкции котельного отделения — на установку двух мостовых кранов грузоподъемностью по 50/10 Т.
На крыше бункерного отделения предусматривается установка полукозлового крана грузоподъемностью 30 Т для монтажа и ремонта циклонов и сепараторов.