Утилизация тепла в газовых электростанциях и система охлаждения

Устройство системы охлаждения

util-1

Система охлаждения предназначена для поддержания заданного теплового режима работающего агрегата. Система охлаждения агрегата жидкостная, закрытого типа, с принудительной циркуляцией охлаждающей жидкости, схемно-связанная с системой утилизации тепла.

Охлаждение масла осуществляется охлаждающей жидкостью двигателя, циркулирующей через водомасляный теплообменник пластинчатого типа.

В качестве охлаждающей жидкости применяются низкозамерзающие жидкости на основе этиленгликоля в соответствии с рекомендациями производителя двигателя.

В состав системы охлаждения, в соответствии с рисунком 3, входят: циркуляционный  насос двигателя 13, выносной радиаторный блок 1, поворотная заслонка с электроприводом 10, водо-водяной теплообменник 10 и трубопроводы. Циркуляционный насос является принадлежностью двигателя. Водо-водяной теплообменник относится к оборудованию системы утилизации тепла.

Радиаторный блок 4 РБ-400 системы охлаждения двигателя конструктивно выполнен выносным блоком и установлен консольно на стене здания или в отдельном помещении. Основанием радиаторного блока является рама, представляющая собой жесткую сварную конструкцию, на которой смонтирован радиатор контура охлаждения двигателя.

В комплект РБ-400 входит расширительный бак и электровентилятор. Радиатор двигателя включен в систему охлаждения агрегата посредством трубопроводов, проходящих через канал стены помещения.

Датчики уровня охлаждающей жидкостиДМу и ДМа, 13установлены в расширительном баке контура охлаждения двигателя, служат для контроля уровня охлаждающей жидкости в системе охлаждения. Контролируются два уровня – минимальный и аварийный. При достижения минимально допустимого или аварийного уровня охлаждающей жидкости в расширительном баке, датчик  выдает сигнал в систему автоматики агрегата, с выдачей световых и электрических сигналов типа «сухой контакт».    

Поворотная заслонка с электроприводом «BELIMO» 3 предназначена для регулирования температуры охлаждающей жидкости путем изменения расхода и представляет собой управляемую заслонку. Заслонка приводится в действие поворотным электроприводом. Имеется возможность ручного управления краномс помощью рычага, после выведения редуктора привода из зацепления нажатием кнопки  с фиксацией.

util-2

Рисунок 1 – Схема системы охлаждения и утилизации тепла

1- радиаторный блок; 2- преобразователь температуры ДТС; 3- поворотная заслонка; 4- водо-водяной теплообменник; 5- насос электрический; 6-предохранительный клапан; 7,8-шаровой кран; 9-утилизатор тепла выхлопных газов; 10-заслонка выхлопных газов с электроприводом; 11-термостат двигателя; 12—глушитель; 13-электроагрегат; 15-байпас выхлопных газов; 16-жиклер дренажного рубопровода; 17- газовый кран; 18-газовый фильтр; 19- газовый электромагнитный клапан; 20- термозапорный клапан; 21- преобразователь температуры выхлопных газов; 22- сильфонный компенсатор; 23- термостат контура ОНВ; 24- термометр; 25- манометр, 27- расширительный бак.

Работа системы охлаждения

При работе агрегата циркуляция охлаждающей жидкости осуществляется электрическим циркуляционным (водяным) насосом двигателя. Из водяного насоса охлаждающая жидкость поступает в нижнюю часть зарубашечного пространства блоков цилиндров. Если температура ОЖ ниже  80 °С, термостаты двигателя направляют поток жидкости через водомасляный теплообменник к водяному насосу двигателя. Происходит ускоренный прогрев двигателя. При температуре ОЖ выше 85 °С термостаты полностью открывают проход охлаждающей жидкости в водо-водяной теплообменник, где нагретая жидкость отдает тепло сетевой воде. При недостаточном сбросе тепла на водо-водяном теплообменнике, поворотная заслонка открывает дополнительный проход охлаждающей жидкости в водяной радиатор, если температура ОЖ, выходящая из водо-водяного теплообменника выше     80 °С (значение может изменяться). Управление поворотной заслонкой  осуществляется шкафом терморегулирования (ШТР) по сигналам датчиков-термопреобразователей температуры охлаждающей жидкости.

Охлаждение жидкости в радиаторе обеспечивается потоком воздуха, создаваемого электровентилятором, который включается ШТР по сигналам датчика-термопреобразователя температуры охлаждающей жидкости на выходе из водо-водяного теплообменника. При этом включение вентилятора происходит при температуре охлаждающей жидкости 80 оС, отключение – при температуре 75 оС.

Устройство блока утилизации тепла

Утилизационное оборудование предназначено для нагрева сетевой воды охлаждающей жидкостью и выхлопными газами двигателя и включает в себя водо-водяной  теплообменник пластинчатого типа (Альфа Лаваль), два теплообменника выхлопных газов, регулирующая заслонка с электроприводом,сетевой водяной насос и запорную арматуру, размещенные на общей раме.

Схема утилизации тепла приведена на рисунке 1.  

Теплообменники выхлопных газов представляют собой теплообменники трубчатого типа цилиндрической формы с фланцевыми патрубками подвода и отвода сетевой воды. Корпус теплообменника выполнен из составной стальной трубы с вваренным сильфонным компенсатором из нержавеющей стали, который компенсирует тепловые деформации, возникающие в процессе работы утилизатора. Внутри теплообменника расположен  пакет стальных трубок, по внутренним полостям которых проходят выхлопные газы двигателя, сетевая вода циркулирует в межтрубном пространстве. Снизу и сверху к теплообменнику прикреплены с помощью болтов цилиндрические крышки с приваренными патрубками подвода и отвода  выхлопных газов.

Паровой конденсат, образующийся в нижней крышке утилизатора при работе, через отверстие в крышке отводится (выбрасывается) по трубе за пределы помещения.

Водо-водяной теплообменник установлен на раме блока утилизации и включен трубопроводами в систему охлаждения двигателя и в контур сетевой воды. Теплообменник представляет собой набор тонкостенных гофрированных пластин  образующих две изолированные друг от друга полости (охлаждающей жидкости и сетевой воды). Пакет пластин стянут между станиной и нажимной плитой  шпильками. Подробное описание водо-водяного теплообменника приведено в его паспорте, входящем в комплект эксплуатационной  документации.

Работа системы утилизации тепла

Работа системы утилизации тепла обеспечивается при подключении к тепловым сетям (контуру сетевой воды) потребителя, после заполнения теплоутилизационного оборудования агрегата сетевой водой и при открытых кранах на входе и выходе сетевой воды.

Циркуляция сетевой воды в системе осуществляется электрическим водяным насосом типа WILO-TOP-S.

Система работает следующим образом: сетевая вода подводится к водяному насосу через открытый запорный на входе сетевой воды, затем по трубопроводам поступает в водо-водяной теплообменник и далее, параллельным потоком - в утилизаторы выхлопных газов. После чего сетевая вода по объединительному трубопроводу направляется потребителю.

Нагрев сетевой воды обеспечивается работающим двигателем за счет тепла охлаждающей жидкости внутреннего контура, циркулирующей через водо-водяной теплообменник и энергии выхлопных газов, проходящих через котлы-утилизаторы.

Кроме того, для обеспечения необходимой скорости циркуляции воды во внешних сетях теплофикации должен быть предусмотрен дополнительный насос.

Когда нет необходимости в нагреве сетевой воды (в летнее время), поворотные заслонки в выхлопной системе агрегата необходимо установить в положение «на глушитель», циркуляция сетевой воды осуществляется сетевым насосом ко короткому контуру, без сброса тепла в систему теплофикации. Охлаждение двигателя полностью происходит при помощи воздухо-водяного радиатора.  Допускается работа в летнее время с отключенным насосом сетевой воды, сетевая вода при этом должна быть слита.

Включение / выключение сетевого водяного насоса, производится автоматически при готовности электроагрегата к приему нагрузки с индикацией состояния работы насоса на панели шкафа управления или вручную с панели ШТР.

Температура сетевой воды на выходе из утилизационного оборудования индицируется на контроллере IG-NT ComAp, расположенном в шкафу управления ШАЭ.