2. Перечень основных исходных документов для проектирования
Проектные работы по УТЭЦ НЛМК выполнены в рамках генерального Договора между ОАО
«НЛМК» и Энергостроительной корпорацией «СОЮЗ» (Генподрядчик) на выполнение проектных
работ, поставку оборудования и строительство на условиях "под ключ" объекта «УТЭЦ», 2008г.
В составе договорных документов была «Техническая часть Договора» с 12-ю
Приложениями, 8 из которых регламентировали направления проектных решений, а именно:
Приложение №1 «Общая пояснительная записка. Технические данные и состав
оборудования»
Приложение №3 «Технические условия на проектирование и строительство»
Приложение №4 «Техническая документация»
Приложение №5 «График реализации проекта»
Приложение №7 «Совместное проектирование и консультационные услуги персоналу
Заказчика»
Приложение №11 «Перечень фирм – производителей покупных изделий»
Приложение №12 «Чертежи, справочные материалы. Лицензии»
Приложение №1 было очень обстоятельным и основополагающим для выполнения
процесса проектирования УТЭЦ НЛМК и охватывало следующие основные аспекты:
■ Основные технические характеристики УТЭЦ, в том числе
установленная электрическая мощность – 150 МВт, тепловая мощность по отпуску тепла для
теплофикации – до 115 Гкал/ч и отпуску пара – до 120 т/час, располагаемый расход доменного газа – до
360тыс. нм3/час, располагаемый расход природного газа – до 66тыс. нм3/час
■ Принципиальная тепловая схема, в том числе организация поперечных связей между блоками
УТЭЦ
■ Компоновочные решения главного корпуса
■ Конструктивные характеристики основного оборудования (паровые котлы, паровые турбины,
генераторы), включая требования к вспомогательному оборудованию гарантийным показателям
■ Водоподготовительная установка (ВПУ)
■ Электрическая часть и АСУ ТП
4. Основные проектные характеристики УТЭЦ НЛМК
Наименование параметра Размерность Величина
Установленная электрическая мощность МВт 150
Режим работы УТЭЦ – базовый. Число часов работы в год час/год 8000
Годовая выработка электроэнергии млн. кВтч 1099,9
Годовая выработка тепла тыс. Гкал 1098,3
Тепловая мощность по отпуску горячей воды для отопления
То же по пару р=1,3 МПа и t=250 ºС на производственные нужды НЛМК
Гкал/час
тонн/час
115
120
Начальные параметры свежего пара за котлами: - давление,
- температура,
- паропроизводительность одного
котла
МПа
°С
тонн/час
9,8
540
220
Располагаемый расход утилизируемого доменного газа
Располагаемый расход природного газа с учетом возможной работы котлов только на
природном газе
Доля природного газа при сжигании смеси с доменным газом
тыс. нм3/час
тыс. нм3/час
-
360
66
не менее 0,4
Параметры питательных электронасосов: - напор,
(пять насосов типа ПЭ-270-150-3) - производительность
м. вод. ст.
м3/ч
1650
270
Характеристики доменного газа: - низшая теплота сгорания при стандартных
условиях,
- располагаемое давление на границе УТЭЦ
ккал/м3
мм вод. Ст.
765-815
600-1500
Расчетный расход оборотной системы технического водоснабжения для
охлаждения конденсаторов трѐх паровых турбин и вспомогательного
оборудования
Расчетный расход подпитки системы (речная вода из реки Воронеж плюс
повторно используемая техническая вода НЛМК)
м3/час
м3/час
27000
1100
12. Характеристики основного оборудования
Основные характеристики котла типа Е-220-9,8-540 ГД
(БКЗ ПК «Сибэнергомаш»):
Котѐл с естественной циркуляцией для совместного сжигания доменного и природного
газа (не менее 40 % по общему теплу в котле); номинальная производительность по свежему
пару – 220 т/час при температуре 540 С и давлении 9,8 Мпа; Номинальная температура питательной
воды 215С; КПДнетто 89,6%; выброс оксидов азота в дымовых газах не более 125 мг/нм3;
максимальный расход сжигаемого доменного газа 120000 нм3/час; расход потребления природного
газа - 7000 нм3/час в номинальном режиме котла и минимальной расчетной доле 40 % по теплу и
максимальный расход 8000 нм3/час при сжигании только природного газа.
Основные характеристики паровой турбины типа ПТ– 40/50-8,8/1,3
(ОАО «Калужский турбинный завод»):
Номинальные параметры свежего пара – температура 535 С и давление 8,8 МПА; номинальная
электрическая мощность в теплофикационном режиме 40 МВт при расходе потребляемого свежего пара
220 т/час; максимальная электрическая мощность в конденсационном режиме 50 МВт при расходе
отребляемого свежего пара 198 т/час; номинальный удельный расход тепла на выработку
электроэнергии в конденсационном режиме 2404 ккал/кВтч; номинальный расход пара из
регулируемого производственного отбора 40 т/час при давлении до 1,3 МПа и температуре 293 С;
номинальная мощность регулируемого теплофикационного отбора 76 Гкал/час.
Основные характеристики электрического генератора типа ТТК-50-2У3-П
(ОАО «Привод», г. Лысьва):
Генератор электрический с воздушным охлаждением и бесщеточным возбуждением для работы в
режиме S1 по ГОСТ 26772-85; номинальную мощность – 50 МВт; номинальное напряжение – 10,5 кВ,
полная мощность – 62500 кВА; КПД – 98,3%; напряжение статора 10,5 кВ; ток статора 3440 А;
коэффициент мощности 0,8; температура охлаждающего воздуха в генераторе - в пределах 19-40 С.
13. Перечень проектных решений по важным аспектам основных схем
Основная особенность это поперечные связи между основным и вспомогательным оборудованием
Три котла и три турбины УТЭЦ связаны между собой через два коллектора острого пара
Ø 325х26 мм. Такая схема позволяет паровым турбинам получать острый пар от любого котла и
обеспечивает надежность работы УТЭЦ с учетом возможности вывода разных котлов и турбин в ремонт,
включая и указанные коллекторы.
Острый пар от каждого котла может подаваться в любой из коллекторов, в зависимости от того, какой
коллектор является рабочим. Переключение подачи пара между коллекторами осуществляется при
помощи задвижек, установленных на каждом трубопроводе острого пара от котлов перед врезкой в
коллекторы. Из коллекторов острый пар через блоки стопорно-регулирующих клапанов, установленных
перед каждой турбиной, поступает на турбины. Пар на турбину может подаваться от одного из двух
коллекторов либо от обоих.
Для растопки котлов предусматривается растопочный паропровод Ø 219х18 мм на давление
9,8 МПа с выхлопом в атмосферу через шумоглушитель.
14. Перечень проектных решений по важным аспектам основных схем (продолжение)
Аналогичные двухколлекторные поперечные связи предусмотрены для систем питательной воды и
основного конденсата паровых турбин.
Поскольку для УТЭЦ НЛМК четыре деаэратора питательной воды на давление 0,6 МПа и пять
питательных электронасосов типа ПЭ-270-150-3 (производительностью по 270 м3/час и напором 1650 м ст. ж.)
предусмотрены общими для всех котлов и турбин, коллекторные поперечные связи содержат три пары
коллекторов системы питательной воды:
- Ø325х8 мм на всасе питательных насосов (после деаэраторов),
- Ø219х16 мм на напоре питательных насосов перед тремя группами регенеративных подогревателей
питательной воды высокого давления (ПВД), входящих в состав паротурбинных установок,
- Ø219х16 мм после ПВД (перед узлами регулирования расхода питательной воды и водяными экономайзерами
котлов).
Также предусмотрены одинарные коллекторы: Ø76х9 мм рециркуляции питательных насосов в
деаэраторы (для пусковых режимов) и Ø76х9 мм после промежуточных ступеней питательных насосов
(давление 6,3 МПа) для подачи охлаждающей воды на впрыск в пароохладители редукционно-охладительных
установок (РОУ) УТЭЦ.
Предусмотрены два общих коллектора Ø219х6 мм основного конденсата паровых турбин (после трех
групп регенеративных подогревателей питательной воды низкого давления - ПНД, входящих в состав
паротурбинных установок) с последующей подачей основного конденсата в деаэраторы питательной воды.
Данное решение позволяет не предусматривать резервное оборудование системы питательной воды на
каждом блоке «котѐл-турбина».
Предусмотрены два общих коллектора Ø530х8 мм производственного пара из регулируемых отборов
паровых турбин (давление 1,2 МПа и температура 293 ºС), из которых осуществляется питание потребителей
собственных нужд УТЭЦ и подача производственного пара на нужды НЛМК (через охладительное устройство
293/250 ºС).
Предусмотрен один общий коллектор Ø1420х14 мм подачи греющего пара из регулируемых
теплофикационных отборов паровых турбин (давление 0,25- 0,08 МПа и температура 160-93 ºС) в четыре
подогревателя сетевой воды (ПСВ, в том числе 1 резервный) для нагрева сетевой воды системы теплофикации
НЛМК до температуры 105-86 °С и с тепловой мощностью 133-10 Гкал/час в зависимости от времени года. Эти
четыре ПСВ расположены у постоянного торца машинного отделения УТЭЦ.
Указанные паровые коллекторы регулируемых производственных и теплофикационных отборов
паровых турбин позволяют повысить надежность работы УТЭЦ с учетом
отключений одной турбины.
15. Основные характеристики оборотной системы техводоснабжения
№№
п/п
Наименование Размерность Величина
1 Общий расчетный расход воды в системе м3/час 27 000
2 Максимальная температура охлажденной воды (при метеоусловиях наиболее
теплого месяца и отключении одной из секций градирен для ремонта) при
допускаемой температуре 33 ºС по условиям работы охлаждаемого
оборудования
ºС 32,3
3 Количество вентиляторных градирен / число секций в одной градирне - 3/4
4 Частота вращения электродвигателя секции градирни (с частотным
регулированием оборотов)
об/мин 180/90
5 То же, мощность электродвигателя / напряжение электропитания кВт/В 75-9,4/400
6 Плотность орошения в градирнях м3/м2∙час до 12,0
7 Наличие систем антиобледенения / число их видов - Есть / 3
8 Количество циркуляционных насосов типа Д6300-27-3 в насосной станции
(производительностью по 5000-6000 м3/час и напором 30-27 м.в. ст.) /
nраб+nрез+nрем
- 7 / 5 раб. +
1рез.+1рем.
9 Число подземных водоводов Ø1800 мм с кольцевыми ребрами жесткости из
швеллера №12
- напорных 2
сливных 2
10 Максимальный расчетный расход подпиточной воды для компенсации
безвозвратных потерь (испарение и капельный унос) и постоянной продувки
системы
м3/час 630
11 Среднее качество подпиточной воды (речная вода из реки Воронеж
и повторно используемая техническая вода от НЛМК):
- щелочность
- общая жесткость
мг-экв/дм3
мг-экв/дм3
мг/дм3
5,05
5,25
400
12 Коэффициент упаривания воды в системе / необходимость химической обработки
подпиточной воды
- 2,0/
необходима*)
*) Для стабилизационной обработки подпиточной воды системы оборотного водоснабжения предусмотрено
применение ингибитора накипеобразования и коррозии типа «Puro Tech-110», это реагент на основе калиевой
соли цинкового комплекса оксиэтилидендифосфоновой кислоты, который предотвращает процессы накипеобразования
и коррозии в трубопроводах и теплообменном оборудовании системы оборотного водоснабжения.
16. Основные характеристики водоподготовительной установки
Учитывая высокую минерализацию исходной воды для ВПУ (общая жесткость до 6,0 мг-экв/л, общая
щелочность до 5,7 мг мг-экв/л, хлориды до 30 мг/л, сульфаты до 82 мг/л, сухой остаток до 480 мг/л,
окисляемость бихроматная до 43 мг-экв/л по О2) и жесткие требования поставщика котлов для УТЭЦ
(жесткость общая не более 0,5 мг-экв/л, кремниевая кислота не более 20 мкг /л, удельная электрическая
проводимость Н-катионированой пробы при 25 °С не более 0,5 мкСм/см), в Проекте принята ВПУ с
глубоким обессоливанием исходной воды прозводительностью 150 м3/час (без учета собственных нужд) на
базе прогрессивной мембранной технологии с применением установки обратного осмоса (УОО).
Основные системы, установки и узлы ВПУ УТЭЦ (кроме установки подогрева исходной воды до
требуемой температуры для оптимального процесса работы ВПУ):
■ Блок механической фильтрации. В нем установлены автоматические самопромывные фильтры (для
удаления частиц более 200 микрон). Сетчатый фильтр предназначен для предотвращения попадания
возможных крупных частиц на установку, что может привести к разрыву капилляров, из которых состоит
ультрафильтрационная мембрана.
■ Станция дозирования коагулянта. В качестве коагулянта используется водный раствор на основе
оксихлорида алюминия «Purotech RO510», который поставляется в готовом для применения виде. Дозирование
коагулянта необходимо для эффективной фильтрации. Дозировка коагулянта способствует более эффективной
работе мембран, увеличивает продолжительность фильтроцикла.
■ Станции дозирования гипохлорита натрия. Эти станции необходимы для бактерицидной обработки
исходной воды и мембран ультрафильтрации при их промывках. Процесс дозирования контролируется
датчиком активного хлора для поддержания остаточного содержания активного хлора в пределах 0,3-0,5 мг/л.
■ Блок ультрафильтрации с номинальной производительностью Q=220 м3/ч состоит из семи параллельных
подблоков по 16 параллельных мембран имеющих срок службы около 6 лет. При использовании установки
состоящей из 7 подблоков производительностью 37м3/ч каждый и в сумме 259м3/ч, запас по необходимой
производительности установки составляет 17%.
Ультрафильтрационные модули способны задерживать бактерии и вирусы и являются идеальным средством
для очистки воды из поверхностных водоемов и колодцев от органики. Более того, ультрафильтрация является
самой эффективной при очистке от коллоидов. Это также наилучший способ предварительной очистки воды
перед обессоливанием на УОО.
■ Узел дозирования водного раствора метабисульфита натрия в фильтрат перед мембранами УОО для
удаления остаточных следов активного хлора. Процесс дозирования
контролируется датчиком активного хлора для ограничения остаточного
содержания активного хлора не более 0,05 мг/л.
17. Основные характеристики водоподготовительной установки (продолжение)
■ Узел дозирования водного раствора антискаланта в фильтрат перед мембранами УОО для предотвращения
отложений плохо растворимых неорганических солей на мембранах УОО. Процесс дозирования
контролируется по расходомеру. Доза антискаланта составляет 4,5 г на 1 м3 фильтрата.
■ Установка обратного осмоса УОО состоит из группы насосов фильтрата, блока картриджных фильтров,
группы насосов фильтрата высокого давления и блока мембран обратного осмоса. УОО предназначена для
обессоливания воды с использованием обратноосмотических мембран. Номинальная производительность
УОО по пермеату - 160 м3/час. Перед обратным осмосом фильтрат подается на картриджные фильтры 5 мкм
(три рабочих и один резервный). Данные фильтры предназначены для защиты обратноосмотических
мембран в аварийных ситуациях, а также для обеспечения эффективного перемешивания дозируемых в
фильтрат реагентов.
УОО представляет шесть параллельных подблоков по 6 корпусов в каждом. В каждом корпусе находится по
шесть обратноосмотических мембран «Hydranautics LFC3-LD», имеющих срок службы до 5 лет, так как
мембраны имеют свойство «старения». При использовании установки, состоящей из 6-ти блоков
производительностью 32м3/час каждый и в сумме 192м3/час, запас к номинальной производительности
составляет 20%, что обеспечивает возможность вывода одного подблока в ремонт (или для технического
обслуживания) без сокращения номинальной производительности ВПУ.
■ Установка фильтров смешанного действия с внутренней регенерацией (ФИСДВр) для доведения
качества обессоленной воды до требуемых показателей. Фильтрование осуществляется через слой
перемешанных зерен Н-катионита и ОН-анионита. Цикл работы состоит из следующих операций: ионный
обмен, взрыхление, регенерация и отмывка. Рабочий цикл заканчивается, когда солесодержание фильтрата
приближается к предельно допустимым значениям.
Установка ФИСДВр состоит из пяти фильтров: три рабочих (в том числе один в режиме регенерации) и два
резервных (в том числе один из них пустой и может использоваться для гидроперегрузки ионитов из рабочих
фильтров, а другой – может быть заполнен сухими ионитами как запасной загрузкой). Фильтроцикл одного
фильтра составляет 15750 м3 или 210 часов. Регенерация проводится рабочими 4% растворами серной
кислоты и гидроксида натрия.
■ В результате работы ВПУ образуются нейтрализованные засоленные стоки в количестве 86 м3/час.
Они отводятся в сети канализации бытовых стоков УТЭЦ и далее – в аналогичные сети НЛМК.
■ Оборудование подготовки сжатого воздуха для управления пневмоприводной арматурой.
■ Оборудование АСУ, комплектно поставляемое поставщиком ВПУ.
18. Основные компоновочные решения по главному корпусу УТЭЦ
Пристройка РУСН 6 кВ/400 В
Деаэраторное отделение
Котельное отделение
Трехствольная дымовая
труба h=100 м
Дымососное отделение
Коллектор Ø 3000 мм доменного газа
Турбинное отделение
22. Функциональные особенности АСУ ТП
● АСУ ТП предназначена для безопасной, надежной и эффективной работы УТЭЦ НЛМК.
● АСУ ТП выполнена как распределенная информационно-управляющая человеко-машинная
система, рассчитанная на длительное функционирование в реальном масштабе времени.
● АСУ ТП предназначена для автоматизированного и частично автоматического управления
технологическим оборудованием, согласно инструкциям заводов-изготовителей на технологическое
оборудование и «Правил технической эксплуатации электрических станций и сетей», и обеспечивает
выполнение следующих функций:
•информационно-вычислительных;
•авторегулирования параметров технологического процесса;
•технологических защит и блокировок;
•дистанционного управления оборудованием;
•предупредительной и аварийной сигнализации.
● Система позволяет вести регулирование нагрузки котлоагрегатов как по расходу пара, так и по
давлению пара.
23. Повышение уровня экономической эффективности эксплуатации
оборудования УТЭЦ достигается за счет:
•сокращения времени пуска отдельных агрегатов и всей УТЭЦ;
•сокращения издержек на ремонт основного оборудования УТЭЦ за счет оптимизации режима
его работы;
•сокращения издержек на планово-предупредительные ремонты и комплексные обследования за
счет внедрения средств мониторинга и диагностики оборудования и программно-технических
средств;
•сокращения времени простоя основного и вспомогательного оборудования УТЭЦ при
аварийных (нештатных) отключениях за счет повышения информативности и расширенных
диагностических функций о месте и характере дефекта;
•сокращения времени простоя оборудования при устранении отказов систем технологической
автоматики, защит, контроля состояния за счет блочно-модульного исполнения конструктивов
устройств соответствующих систем и отсутствия необходимости проведения дополнительных
наладочных работ после замены блока или модуля;
•сокращения количества ремонтного и обслуживающего персонала;
•улучшение условий труда эксплуатационного персонала;
•защита энергооборудования и персонала при угрозе аварии;
•своевременное представление оперативному персоналу достаточной и достоверной
информации о ходе технологического процесса, состоянии оборудования и технических средств
управления.
25. Основные решения по автоматизации
Для управления УТЭЦ предусматривается программно-технический комплекс (ПТК) системы
контроля и управления типа SPPA-T3000 с контроллерами Simatic S7-400 фирмы «Siemens»
Германия, реализованный на микропроцессорной технике с собственными интерфейсными
устройствами, программируемыми логическими контроллерами, а также интерфейсами
оператора.
АСУ ТП УТЭЦ предусматривает следующие виды контроля и управления:
● основной контроль и управление с Группового щита управления (ГрЩУ), расположенного в
главном корпусе, через ПТК;
● автономные системы контроля и управления, интегрируемые в единый ПТК АСУ ТП УТЭЦ;
● аварийное управление (останов) с ГрЩУ и по месту;
● контроль и управление с МЩУ;
● управление электротехническим оборудованием с Главного щита управления (ГЩУ).
38. ■ При сжигании доменного газа, как побочного продукта металлургического производства
НЛМК, в котлах УТЭЦ НЛМК отпадает необходимость его дожигания в большом количестве (360000
нм3/час) «на свече» с объѐмом выброса вредных веществ (NOх и СО) на порядок больше по
сравнению с выбросами этих веществ от УТЭЦ, поскольку технология сжигания газообразного
топлива в котлах Е-220-9,8-540 ГД обеспечивает ограничение содержания окислов азота в дымовых
газах не более 125 мг/нм3.
■ Сжигание доменного газа в котлах УТЭЦ НЛМК, вместо его бросового дожигания «на
свече», позволяет не усугублять напряженную экологическую обстановку в городе Липецке. Как
следует из информации Липецкого областного центра по гидрометеорологии и мониторингу
окружающей среды за 2007 год о загазованности и запыленности атмосферного воздуха селитебной
зоны города Липецка, значения приземных концентраций диоксида азота и окиси углерода на
расстоянии 1 км от НЛМК близки к их ПДК - на уровне соответственно 0,2 и 5 мг/м3. Такого рода
технические решения соответствуют мировой практике, например, разработкам фирмы Мицубиши
(Япония) и др.
■ Сжигание доменного газа в котлах УТЭЦ НЛМК, вместо его бросового дожигания «на
свече», обеспечивает экономию энергетических ресурсов в эквивалент
в объѐме 317 тыс. тонн условного топлива в год.
МЕРОПРИЯТИЯ ПО ОХРАНЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
■ Трѐхствольная дымовая труба высотой 100
м (по одному стволу на каждый котельный агрегат),
обеспечивает рассеивание
окислов азота, содержащихся в дымовых
газах, до значений приземных концентраций в
атмосферном воздухе в пересчете на диоксид азота
NO2 не более 0,012 мг/м3, что составляет 5,9 % от
предельно допустимой концентрации окислов азота
(ПДК)
0,2 мг/м3 по гигиеническим нормативам ГН
2.1.6.1338-03 «Предельно допустимые концентрации
(ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном
воздухе населенных мест».
