Регистрация / Вход
Прислать материал

Создание научно-технического задела для разработки угольных энергоблоков с ультрасверхкритическими параметрами пара.

Номер контракта: 14.574.21.0098

Руководитель: Рогалев Николай Дмитриевич

Должность руководителя: исполняющий обязанности ректора

Докладчик: Рогалев Андрей Николаевич, Старший преподаватель, к.т.н., ответственный исполнитель

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
энергоблок, паровая турбина, тепловая схема, ультрасверхкритические параметры, паровой котел, паропроводы, питательный насос, вспомогательное оборудование.

Цель проекта:
Проблема, решаемая в рамках настоящего проекта, состоит в повышении эффективности и экологичности российской энергетики путём перехода к ультрасверхкритическим параметрам пара (УСКП). Целью проекта является создание научно-технического задела для достижения нового технологического уровня в области тепловой энергетики, характеризующегося ультрасверхкритическими начальными параметрами пара – 710 0С; 35 МПа. Переход к ультрасверхкритическим параметрам пара требует совершенствования или значительного пересмотра множества аспектов проектирования основного оборудования и электростанции в целом, что осуществляется в рамках настоящего проекта.

Основные планируемые результаты проекта:
По результатам проекта должно быть полностью сформировано техническое видение энергоблока с ультрасверхкритическими параметрами пара. Отдельное внимание уделяется вопросам принципиальной тепловой схемы, конструкционных материалов, паровой турбины, котельного агрегата, компоновки электростанции в целом и водно-химических режимов. Технические решения, разработанные в ходе выполнения работ, будут проверены опытным путём на специально создаваемых экспериментальных стендах. В частности, планируются экспериментальные исследования блока стопорно-регулирующих клапанов паровой турбины, аэродинамики топочной камеры котла, а также влияния различных водных режимов на коррозию при ультрасверхкритических параметрах рабочей среды.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
Настоящий проект охватывает широкий спектр разработок, так или иначе связанных с решением проблем, возникающих в связи с переходом на ультрасверхкритические параметры пара.
При повышении начального давления до ультрасверхкритических значений имеет место значительное ухудшение вибрационного состояния регулирующих клапанов паровой турбины. В связи с этим был разработан способ подгрузки стопорно-регулирующих клапанов, существенно повышающий их надёжность за счёт ограничения виброперемещений их частей.
По результатам проведённого анализа, одним из наиболее перспективных направлений снижения капитальных затрат на строительство энергоблока с УСКП оказалось сокращение протяжённости трубопроводов острого и вторичного пара, имеющих большой диаметр и выполняемых из крайне дорогостоящих жаропрочных сплавов. С целью реализации этого подхода было разработано новое компоновочное решение для энергоблока, предполагающее размещение горизонтально ориентированного котельного агрегата в непосредственной близости к паровой турбине. В результате удалось сократить протяжённость высокотемпературных трубопроводов в 3 раза, что соответствует уменьшению капитальных затрат приблизительно на 10%.
Разработанный в рамках этого подхода котельный агрегат имеет башенную компоновку и расположен горизонтально. Топочная камера и конвективная шахта расположены горизонтально и образуют единый газоход. Для того, чтобы для организации шлакоудаления не было необходимости в увеличении высоты расположения выходных коллекторов пароперегревателей, по всей длине единого газохода выполнено четыре равновеликих холодных воронки. За счёт особой конструкции части экранных панелей длина топочной камеры котельного агрегата составила 55 м, что делает возможным его расположение в турбинном цехе без значительного увеличения строительной площади.
На текущий момент, несмотря на повсеместно ведущиеся разработки, в эксплуатацию не введен ещё ни один энергоблок с УСКП. Соответственно, проводимые в рамках проекта научно-исследовательские работы отвечают мировым тенденциям развития тепловой энергетики и обладают высокой степенью научной новизны. Ряд разработанных в их рамках технических решений, в частности, для блока стопорно-регулирующих клапанов паровой турбины и котельного агрегата энергоблока с УСКП, не имеют близких аналогов.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
В настоящее время большинство ведущих стран мира финансирует научно-исследовательские работы, связанные с созданием энергоблоков с ультрасверхкритическими параметрами пара. Повышение начальных параметров пара является одним из наиболее очевидных способов увеличения КПД электростанции, улучшения его экологических характеристик и снижения общего потребления топлива. При достижении таких параметров КПД нетто энергоблока повышается до 47-52% (приблизительно на 11-16% по сравнению с современными российскими паротурбинными установками), что, влечёт за собой снижение удельного расхода топлива на выработку 1 кВт∙ч и уменьшение вредных выбросов. Кроме того, создание энергоблоков с УСКП является эффективным способом широкого вовлечения в энергетику угольного топлива, мировые запасы которого являются наименее ограниченными. Таким образом, переход к ультрасверхкритическим параметрами пара объективно является следующей ступенью развития отечественной и мировой энергетики.

Текущие результаты проекта:
• проведена разработка и оптимизация параметров принципиальной тепловой схемы с энергоблока с УСКП;
• разработан конструктивный профиль высокотемпературной паровой турбины;
• разработаны новые блоки стопорно-регулирующих клапанов паровой турбины, отличающиеся повышенной вибрационной надёжностью даже в условиях ультрасверхкритических параметров пара;
• исследованы различные компоновочные решения энергоблока с УСКП и выбран оптимальный вариант, обеспечивающий минимум капитальных затрат на строительство электростанции и наиболее целесообразный с инженерной точки зрения;
• разработан конструктивный профиль нового котельного агрегата для энергоблока с УСКП;
• разработан экспериментальный стенд для проведения опытных исследований блоков стопорно-регулирующих клапанов паровой турбины,
• разработан экспериментальный стенд для проведения опытных исследований аэродинамики топки парового котла;
• разработан экспериментальный стенд для проведения опытных исследований влияния различных водно-химических режимов на характеристики процессов коррозии при ультрасверхкритических параметрах рабочей среды.