Электростанция «Датан Синьян»

Обзор электростанции со стальными конструкциями

«Электростанция со стальными конструкциями», чаще называемая электростанцией со стальной конструкцией, — это промышленный объект, где основная несущая конструкция выполнена из конструкционной стали. Сталь является основным материалом для этих масштабных и сложных проектов благодаря уникальному сочетанию прочности, скорости строительства и гибкости проектирования.

Местоположение проекта: район Пинцяо, город Синьян

Назначение здания: здание главного генератора, угольный склад и система транспортировки угля

Площадь: 9700 м²

Расход стали: 3500 т

Дата начала: 08.2007

Дата завершения: 01.2009

Конструкция завода и особенности проекта:

Основные колонны здания завода представляют собой бетонные конструкции со стальными подкрановыми балками и стальными опорными системами, стальными стропильными фермами и металлическими ограждающими конструкциями. Стальные элементы конструкции включают стальные угольные бункеры общим весом около 4500 тонн.

Проблемы проекта и пути их решения:

Большепролетные фермы угольного конвейера и стальные угольные бункеры были изготовлены на месте из-за трудностей с транспортировкой. Несмотря на преодоление таких трудностей, как редкие за столетие дожди и снегопады (предварительное планирование, перекрестная работа и увеличение количества ночных смен), ограниченная строительная площадка, недостаточное количество оборудования (использование козлового крана, увеличение штата и обучение для повышения производственных навыков), плохие условия монтажа на месте (подъем с помощью башенного крана и лебедочной цепи) и сварка облицовки угольного бункера нержавеющей сталью, проект был сдан в срок.

Почему сталь — предпочтительный материал для электростанций

Электростанции не похожи на обычные здания. Они вмещают гигантское, тяжелое и вибрирующее оборудование, работают в условиях экстремальных температур и являются критически важной инфраструктурой, которая должна быть надежной в течение десятилетий. Сталь уникально подходит для удовлетворения этих требований.

Высокое соотношение прочности к массе: сталь обладает невероятной прочностью при своем весе. Это позволяет возводить массивные здания с большими открытыми пролетами, необходимыми для размещения турбин и котлов, минимизируя при этом нагрузку на фундамент.

Скорость строительства: стальные компоненты изготавливаются заранее вне строительной площадки в контролируемых заводских условиях. Это позволяет вести параллельное строительство (фундамент заливается одновременно с возведением конструкции) и быстро собирать конструкцию на месте, значительно сокращая сроки проекта и снижая затраты.

Гибкость проектирования и большие пролеты: стальные балки и фермы могут перекрывать большие расстояния без необходимости использования промежуточных опорных колонн. Это необходимо для создания больших, свободных «залов», необходимых для турбинного или котельного зала, что упрощает монтаж и обслуживание массивного оборудования.

Прочность и устойчивость: Стальные конструкции рассчитаны на значительные динамические нагрузки (например, вибрацию от турбин), термические напряжения и воздействие окружающей среды (ветер, сейсмическая активность). Они пластичны, то есть могут деформироваться под экстремальными нагрузками без внезапного разрушения, что является критически важным фактором безопасности.

Возможность модификации: Электростанции часто подвергаются модернизации и переоборудованию в течение всего срока службы. Стальные конструкции относительно легко модифицировать, усиливать или расширять по сравнению с железобетоном.

Возможность вторичной переработки: Сталь — один из наиболее перерабатываемых материалов в мире, что делает её более экологичным выбором по сравнению с другими материалами.

Ключевые структурные элементы электростанции

Электростанция представляет собой совокупность нескольких специализированных зданий и сооружений, каждое из которых предъявляет уникальные требования.

A. Главный энергоблок

Котельная (для тепловых электростанций):

Назначение: Ограждает и поддерживает массивный котел, высота которого может превышать 10 этажей, а вес — тысячи тонн.

Стальная конструкция: Сложная многоуровневая рама с распорками, состоящая из прочных колонн и балок. Она должна поддерживать котел, подвешенный сверху, выдерживать экстремальные температуры и обеспечивать площадки для обслуживания. Часто это самое высокое сооружение на станции.

Машинный зал / Генераторный зал:

Назначение: Вмещает паровую/газовую турбину и электрогенератор. Это сердце процесса выработки электроэнергии.

Стальная конструкция: Обычно представляет собой большую портальную раму или ферменную конструкцию, рассчитанную на очень большой пролет. Ключевой особенностью является встроенная балка мостового крана. Эти балки проходят по всей длине цеха и служат опорой для кранов большой грузоподъемности (например, 100–400 тонн), используемых для монтажа и обслуживания тяжёлых компонентов турбины. Конструкция должна обладать невероятной жёсткостью, чтобы выдерживать динамические нагрузки крана.

B. Опорная инфраструктура

Трубные эстакады:

Назначение: Это артерии станции, по которым пар, вода, топливо и другие жидкости под высоким давлением перемещаются между различными компонентами (например, от котла к турбине).

Стальные конструкции: Длинные, высокие стальные рамы (изгибы), поддерживающие многочисленные трубы различных размеров и веса. Они должны быть спроектированы с учётом теплового расширения труб.

Конвейерные системы (для установок на твёрдом топливе):

Назначение: Транспортировка топлива, например, угля или биомассы, из хранилищ к котлу.

Стальные конструкции: Большепролётные стальные фермы, охватывающие конвейерные ленты, часто расположенные высоко над землёй.

Дымовые трубы и воздуховоды:

Назначение: Отвод отработавших газов от котла.

Стальная конструкция: Сама дымовая труба может быть бетонной, но ведущая к ней обширная система воздуховодов изготовлена из стальных листов и поддерживается стальной рамой.

Конструкции градирен:

Назначение: Поддержка компонентов системы охлаждения.

Стальная конструкция: Внутренняя опорная конструкция больших градирен с принудительной тягой часто изготавливается из оцинкованной или нержавеющей стали для защиты от коррозии.

Применение на электростанциях различных типов

Каркасы зданий: Стальные балки, колонны и фермы образуют основную несущую конструкцию зданий, таких как турбинные залы, котельные и диспетчерские. Они идеально подходят для создания больших открытых пространств с минимальным количеством внутренних колонн, что крайне важно для размещения крупногабаритного и сложного оборудования, такого как турбины и генераторы.

Опоры оборудования: Стальные рамы и опоры специально спроектированы для выдерживания огромного веса и нагрузок, создаваемых тяжелым оборудованием, включая котлы, турбины, генераторы и трансформаторы. Это обеспечивает устойчивость оборудования и его безопасную работу.

Трубопроводы и воздуховоды: Разветвленная сеть стальных труб и воздуховодов транспортирует пар, газы и другие жидкости высокого давления по всей электростанции. Сталь выбрана благодаря своей способности выдерживать экстремальные давления и температуры.

Конструкции для доступа и обслуживания: Сталь используется для платформ, переходов, лестниц и крановых путей, обеспечивая безопасный и надежный доступ для персонала электростанции для проведения технического обслуживания, осмотров и ремонта.