Проектирование тепловой электростанции на сверхкритические параметры пара, с предполагаемым КПД приблизительно 50 %, страница 8

Важно отметить, что значительную часть расходов на разработки новых сталей, освоение технологии получения из них заготовок и изделий и их опробование в промышленных условиях несли не изготовители и тем более не потребители энергетического оборудования, а консолидированные фонды, ассоциативные или просто государственные. Многие работы выполнялись по международным программам.

Точно так же разрабатывались и научные основы совершенствования оборудования энергоблоков.

В итоге, удельная стоимость высокоэкономичных энергоблоков на суперкритические параметры пара при одинаковом числе промперегревов оказалась близкой или несколько (менее чем на 4...5 %) выше ранее выпускавшихся, при этом эксплуатационные качества и показатели освоенных энергоблоков сохранялись.

Прорабатываются возможности дальнейшего развития термодинамического цикла и оборудования паровых энергоблоков. По программе «Терми», осуществляемой в рамках Евросоюза, ведется разработка энергоблока 2010 г. на давление 37,5 МПа и температуры перегретого пара 700...720 °С. Его КПД в зависимости от места расположения и вида топлива должен составить 52. ..55 %. Технической основой этого проекта является применение для наиболее высокотемпературных деталей сплавов на основе никеля. Разумеется, параллельно будет изучена возможность дальнейшего совершенствования жаропрочных сталей и уточнены пределы их использования. В проекте, рассчитанном на 17 лет, участвуют 36 организаций, в числе которых 26 коммерческих промышленных компаний. Общая стоимость проекта составляет 20 млн экю, 40 % из них вносит Евросоюз.

Принципиальная схема намеченной для этой разработки турбоустановки приведена на рис. 8. Температура регенеративного подогрева питательной воды составляет 350 °С, параметры свежего пара — 37,5 МПа, 700 °С, давление за ЦВД — 12,5 МПа, параметры перед первым ЦСД — 12 МПа, 720 °С, давление за ним — 2,5 МПа, параметры перед вторым ЦСД — 2,35 МПа, 720 °С; при температуре циркуляционной воды 5...10°С давление в конденсаторе равно 1,5...2,1 кПа.

Рисунок 8. Принципиальная схема турбоустановки энергоблока 2010 г.

1 — экономайзер; 2 — котел; 5 — ЦВД турбины; 4 — первый промперегрев пара; 5 — ЦСД; 6 — второй промперегрев пара; 7 — ЦСД-2; 8 — ЦНД; 9 — конденсатор; 10 — электрический генератор; А1—А8 — отборы пара в систему регенерации

Газификация угля с последующей очисткой полученного газа до кондиций, близких к природному газу, позволяет использовать для работы на угле высокоэкономичные установки, разработанные для чистых топлив, такие как ГТУ, ПГУ и топливные элементы.

Газификация, особенно если она производится на кислородном дутье, и очистные системы существенно усложняют электростанцию и вносят в нее элементы химических производств. Связанные с ними тепловые и термодинамические потери снижают КПД преобразования топлива в электрическую энергию. Вследствие этого удельная стоимость построенных в настоящее время мощных демонстрационных ПГУ с газификацией угля высока (1800...2000 долл/кВт), а их КПД не превышает 40...44 % [7]. В новых проработках, учитывающих опыт проектирования и освоения первых ПГУ при реальном в ближайшем будущем оборудовании, выявлена возможность снижения удельной стоимости до примерно 1100 долл/кВт и повышения КПД до 50... 53 %.

Другая возможность использования ПГУ на угольных ТЭС состоит в прямом сжигании угля в кипящем слое под давлением (КСД). В уже построенных ПГУ мощностью около 80 МВт и строящихся мощностью до 350 МВт воздух после компрессора ГТУ поступает в кипящий слой, в котором расположены котельные поверхности нагрева. Содержащаяся в угле сера связывается в слое добавляемым в него известняком. Продукты сгорания с характерной для кипящего слоя температурой около 850°С очищаются от частиц в циклонах или керамических фильтрах и расширяются в газовой турбине. Схема и оборудование таких ПГУ существенно проще. Поскольку, однако, доля паротурбинной мощности в них составляет около 80 %, их КПД оказывается лишь на 2...3 % выше, чем парового энергоблока на те же параметры пара.