Метеорологические условия строительства

 

Площадки проектируемых ГТЭС располагаются на объектах нефтедобычи (Конитлорском и Тянском месторождениях).

Учитывая местоположение проектируемых ГТЭС, приняты следующие климатические данные:

- скоростной напор ветра по 11 району (СНиП 2.01.07-85*)                      30 кг/м²;

- вес снегового покрова по 1У району (СНиП 2.01.07-85*)                       150 кг/м;

- расчетная зимняя температура для ограждающих конструкций               - 43 ⁰С;

- сейсмичность района строительства                                                ниже 9 баллов;

- среднегодовая температура                                                                             -3.1 ⁰С

 

ТОПЛИВО

 

В качестве основного топлива используется попутный нефтяной газ с рабочим давлением 0.3 – О.б5 МПа и температурой 5 - 20' С.

Объемный состав попутного газа в процентах (%).

	Конитлорское месторождение	Тянское месторождение
Метан (CH4)	88,41	92,42
Этан (C2H6)	2,22	1,45
Пропан (C3H8)	3,21	0,90
i Бутан (C4H10)	0,74	0,60
n Бутан (C4H10)	1,35	0,89
i Пентан (C5H12)	0,30	0,38
n Пентан (nC5H12)	0,31	0,41
Гексан + высшие	0,60	0,75
СО2	0,57	0,55
Азот (N2)	1,76	1,62
Молекулярный вес, кг/моль*10^3	19,73	18,52
Плотность (в стандартных условиях), кг/м^3	0,820	0,770

 

Теплотворная способность – 8546 – 9163 ккал/м³.

Содержание капельной жидкости – не более 100 г/м³.

Содержание механических примесей – не более 50 мг/м³.

Максимальный размер частиц механических примесей – не более 1000мк.

 

Для обеспечения требуемого качества (топливный газ не должен содержать серы, загрязняющих веществ, воды и жидких углеводородов) и необходимого давления топлива (Р_min^изб=1.5 МПа и Р_max^изб=2,1 МПа) на входе в газовую турбину на территории станции предусматривается установка подготовки газа включающая в себя: удаление большого объема жидких фракций, повышение давления топливного газа, фильтрацию и учет газа, поставки фирмы Solar Turbines.

Установка состоит из:

- модуля сепарации и учета топливного газа;

- здания компрессорной топливного газа.

 

Модуль сепарации и учета топливного газа.

 

На вход модуля подается топливный газ низкого давления. Жидкие фракции углеводорода и воды, содержащие в газе, удаляются в двухфазном сепараторе, который может содержать да 1.6 м³ жидкости. Далее газ направляется в здание компрессорной топливного газа.

Жидкость, удаленная из газа, собирается в нижней части сосуда и насосом перекачивается в автоцистерну или дренажную систему.

 

Здание компрессорной топливного газа.

 

В здании размещаются три компрессора. Два рабочих и один резервный. Компрессор топливного газа – ротационный, винтового типа. В компрессор впрыскивается смазочное масло, которое предохраняет лопасти от изнашивания и является уплотнителем. Приводом компрессора является электромотор, сидящий на одном валу с компрессором.

 

Газ, поступающий в здание, направляется в скруббер газа на всасе компрессора, являющейся двухфазным сепаратором, в котором удаляются оставшиеся после сепарации в модуле топливного газа частицы жидкости.

Газ, выходящий из компрессора, захватывает с собой смазочное масло, которое удаляется в масляной ловушке. Ловушка представляет собой двухфазный коалесцентный фильтр с высокой эффективностью удаления частичек масла.

После масляной ловушки газ направляется в охладитель газа, располагаемый возле здания компрессорной.

Смазочное масло, отделенное от газа в ловушке, подается в охладитель масла, который является составной часть охладителя газа. Далее охлажденное масло, пройдя фильтры, где удаляются твердые частицы величиной 10 микрон и более, подается в боковое входное отверстие компрессора топливного газа.

Компрессор оснащен панелью управления и аварийной сигнализацией.

 

Газ высокого давления из здания компрессорной направляется обратно в модуль сепарации и учета газа, где поступает в скруббер топливного газа, являющийся коалесцирующим фильтром. В скруббере удаляются мелкие частицы, находящиеся в газе. Топливный газ после скруббера направляется к турбине.

Учет топливного газа производится измерительным устройством, меряющим перепад давления на измерительной диафрагме, установленной после скруббера топливного газа. По перепаду давления вычисляется расход топливного газа. Замерное устройство позволяет менять диафрагму во время работы.

 

ОСНОВНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

 

Газотурбинный энергоблок «Таурус-60» представляет собой комплектный силовой модуль, оснащенный дополнительными и вспомогательными системами, необходимыми для нормальной эксплуатации при подсоединении к соответствующим системам электростанции.

Газотурбинный энергоблок рассчитан на промышленные условия эксплуатации и представляет собой малогабаритный облегченный модуль, занимающий минимальную площадь при монтаже. Блочный принцип позволяет существенно снизить затраты времени, материалов и стоимость монтажа.

 

В комплект газотурбинного энергоблока входят:

- газовая турбина «Таурус-603-7001», выполненная по одновальной схеме;

- воздухозаборный и выхлопной коллекторы турбины;

- основной понижающий редуктор планетарного типа; генератор;

- щит управления турбины/генератора; пусковая система;

- топливная система; система смазки;

- монтажная рама с поддоном для сбора утечек;

- электрическая разводка на монтажной раме.

 

Двигатель, редуктор и генератор смонтированы на стальной единой несущей раме. Механические соединения для подключения агрегата к системам станции размещены по внешнему контуру рамы. Редуктор присоединяется непосредственно к турбине; валы соединяются закрытой зубчатой муфтой, исключая необходимость в регулировке соосности на месте монтажа. Редуктор и генератор соединены сухой дисковой муфтой, закрытой кожухом. Выставление соосности генератора по редуктору обеспечивается регулировочными болтами.

 

Газовая турбина

 

Номинальная мощность турбины (по ISO) – 5,2 МВт.

 

Расчетные характеристики газовой турбины

 

Высота ГТУ над уровнем моря	- 77 м.
Полное сопротивление входного тракта	- 76,2 мм в. ст.
Полное сопротивление выходного тракта	- 76,2 мм в. ст.

 

Наименование	Размер	Температура воздуха, ^0С
		- 40	- 15	0	15
Мощность на клеммах генератора	КВт	6887	6081	5592	5050
Расход выхлопных газов	кг/ч	89665	82773	80969	77007
Температура выхлопных газов	^0С	463	475	484	488
Расход топлива**	м^3/ч	2085	1858	1756	1632
КПД	%	31,98	30,68	30,81	29,94
Содержание NOx^*	мг/нм^3	не выше 82	не выше 50	не выше 50	не выше 50
Содержание CO*	мг/нм^3	не выше 144	не выше 60	не выше 60	не выше 60

 

* при стабильном режиме работы ГТУ в диапазоне нагрузок 50%... 100% от полной, на срезе выхлопного коллектора турбины, при сухом выхлопе, приведено к 15% O₂.

** расчет выполнен для топливного газа с низшей теплотворной способностью Q_P^H=37824.4 кДж/м³, g=0.6388 кг/м³, следующего состава: СН₄=90,72%, С₂Н₄=3,05%, С₃Н₈=3,68%, С₄Н₁₀=1,49%, С₅Н₁₂=0,25%, СО₂=0,81%, N₂=1,72%.

 

Газовая турбина «SoloNOx Таурус-60S» фирмы Solar Turbines представляет собой автономную осевую одновальную турбину с сухим методом подавления NO_x. Основной редуктор, включающий также коробку приводов вспомогательных систем, является отдельным узлом с закрытой муфтой, находящийся на переднем (всасывающем) конце турбины.

 

В состав турбины входит:

- узел редуктора с приводами вспомогательных систем; коллектор воздухозабора с компенсатором;

- 12-ступенчатый осевой компрессор с изменяемой геометрией входных направляющих лопаток и первых трех ступеней лопаток статора компрессора;

- кольцевая камера сгорания «SoloNOx» с 12 топливными форсунками;

- трехступенчатая турбина;

- выхлопной коллектор турбины.

 

Основной редуктор с коробкой приводов вспомогательных систем приводится в движение валом турбины. На этом узле установлены приводимые им главный масляный насос, устройство запуска турбины и другие механизмы.

Воздух поступает в воздухозаборник газовой турбины и сжимается осевым компрессором. Сжатый воздух подается в камеру сгорания постоянным потоком. Топливо впрыскивается в сжатый воздух в кольцевой камере сгорания. Горячие газы под давлением выходят из камеры сгорания и проходят через турбину, преобразуя энергию сгорания топлива в механическую энергию вращения выходного вала турбины.

Система сжигания предварительно обедненной горючей смеси «SoloNOx» уменьшает загрязнение окружающей среды за счет ограничения образования окислов азота (NO_x) и окиси углерода (СО). Кроме того, параметры теплового цикла и аэродинамическая конструкция турбины подобраны таким образом, чтобы обеспечить ее максимальные характеристики в сочетании с надежностью в эксплуатации и большим сроком службы.

Выходной вал силовой турбины механически соединен с турбокомпрессором и турбиной, формируя «жесткую» и «одновальную» конфигурацию.

 

Типовые характеристики одновальной газовой турбины «SoloNOx Таурус-60 S».

 

Компрессор

Тип	Осевой
Число ступеней	12
Степень сжатия	11.7:1
Расход (номинальный)	21.1 кг/с
Скорость вращения	14944 об/мин

Камера сгорания

Тип	Кольцевая с предварительным смешиванием обедненной смеси
Воспламенение	Горелка
Количество топливных форсунок	12

Турбина

Тип	Осевая
Количество ступеней	3
Скорость вращения: 50 Гц	14944 об/мин

Подшипники

Радиальные, скольжения	С плавающими колодками
Упорный	С постоянной конической шейкой

 

Редуктор

 

Понижающий редуктор спроектирован и изготовлен фирмой «Solar» на принципе планетарной эпициклической конструкции.

Редуктор снижает выходную скорость турбины с 14944 об/мин до требуемой рабочей скорости генератора и рассчитана на длинный режим работы при выходной скорости 1500 об/мин.

Основные характеристики редуктора:

- расчетная долговечность 100 000 часов с осмотрами через каждые 30 000 часов;

- объединенная конструкция с турбиной;

- непосредственное болтовое соединение с турбинной и общая с ней рама основания;

- датчик вибрации;

- коробка приводов вспомогательных систем для:

- масляного насоса;

- пускового устройства;

- топливного насоса высокого давления (для двухтопливных агрегатов).

 

Турбогенератор

 

Турбогенератор синхронный, самообдуваемый, открытого типа и бесщеточной системой возбуждения фирмы «Ideal».

Мощность ~ 4,8 МВт, напряжение – 6,3 кВ, СОS j = 0,8, скорость вращения ротора – 1500 об/мин, честота тока – 50 Гц, КПД – 97%.

К особенностям генератора относятся следующие:

- подшипники скольжения;

- соединение типа «звезда»;

- клеммная коробка;

- формованная обмотка статора;

- демпферная обмотка;

- успокоительная обмотка;

- балансировка ротора до скорости 125% от минимальной;

- нагреватели против конденсации;

- устойчивость к короткому замыканию в течение 10 сек;

- возможность перезагрузки по нормативу NEMA:

- ток 150% от номинальной в течение 1 мин;

- 110% в течение 2 часов.

Система смазки общая с турбиной.

 

Воздухозаборная система

 

В воздухозаборную систему входят компоненты, предназначенные для обеспечения чистого и равномерного потока воздуха, поступающего в турбину. Глушитель, воздуховоды и вохдухозаборной фильтр спроектированы таким образом, чтобы свести потери давления на входе к минимуму. Как правило, такие потери при частом воздухозаборном фильтре не будут превышать 102 мм в. ст.

 

Выхлопная система

 

Выхлопная система турбины состоит из компенсатора, выхлопного газохода, глушителя и выхлопной трубы.

Снижение уровня шума выхлопа обеспечивается выхлопным шумоглушителем. Ниже приведены расчетные характеристики:

 

Частотный диапазон (Гц)	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Вносимое дин. затухание	7	15	24	30	32	29	23	15

 

Пусковая система

В пусковую систему входят стартер и соответствующие приборы системы контроля для создания крутящего момента, необходимого для начала вращения и разгона турбины до достижения установившегося режима. При отключении стартера работает его обгонная муфта, и турбина разгоняется самостоятельно до полной нагрузки.

Электрическая пусковая система прямого действия состоит из двух основных компонентов: электродвигателя переменного тока и частотно- регулируемого привода.

Двигатель поставляется смонтированным непосредственно на редукторе вспомогательного оборудования или на газогенераторе турбины.

Электрический стартер имеет преимущество перед газовым турбодетандером, так как является экологически чистым и более компактным элементом.

 

Топливная система

 

Топливная система способна работать на природном газе или жидком топливе и включает компоненты, необходимые для управления подачей топлива согласно требуемым нагрузкам, а также все необходимые элементы управления для перехода с одного вида топлива на другое в процессе работы.

В топливную систему для газа входит следующее: главный запорный топливный клапан;

- дополнительный запорный топливный клапан с управляющим приводом;

- управляющий топливный клапан для газа; узел дроссельного клапана;

- электрогидравлический привод топливной системы;

- 10-мкм газовый фильтр для системы импульсного газа; манометр топливного газа;

- 12 узлов топливных форсунок;

- реле давления предохранительного клапана;

- отключающее реле высокого давления топливного газа;

- фильтр-сепаратор топливного газа.

Топливный газ должен удовлетворять требованиям Технических условий ЕS 9-98 компании Solar.

 

Система смазки

 

В агрегате используется комплексная система смазки. Масло из системы смазки подается под давлением к различным рабочим узлам турбины и приводимого оборудования. Масло в систему поступает из масляного бака, установленного на стальной монтажной раме турбины. Необходимая температура масла обеспечивается маслоохладителем.

 

В систему смазки входят:

- масляный бак;

- главный масляный насос с электродвигателем;

- вспомогательные насосы с электродвигателями;

- двойные масляные фильтры со сменными 10 мкм элементами;

- маслоохладители;

- приборы контроля уровня, давления и температуры масла;

- датчики давления масла;

- сетчатые фильтры.

 

В систему входят все трубки и коллекторы, установленные внутри монтажной рамы.

Система пред/послеэксплуатационной смазки обеспечивает подачу масла к подшипникам турбины до пуска турбины, а также для дополнительной смазки после ее останова. Система состоит из установленного на монтажной раме масляного насоса с приводом от электродвигателя.

Нагреватель масляного бака обеспечивает предпусковую температуру смазочного масла не ниже 10⁰ С.

Система охлаждения масла состоит из воздушного маслоохладителя с приводом вентилятора от электродвигателя переменного тока и предназначена для поддержания температуры масла в системе смазки турбины и генератора в допустимом интервале температур. Маслоохладитель предназначен для работы при окружающей температуре воздуха от –55⁰ С до 37⁰ С.

 

В технических условиях ES 9-224 фирмы «Солар» указывается вид смазочного масла, предназначенного для использования в газовых турбинах «Солар», редукторах и приводимом оборудовании при нормальной эксплуатации. Разрешено использование турбинного смазочного масла российского производства марки ТП-22С.