Модернізація турбін ТЕС України для роботи на супер- та ультракритичних початкових параметрах пари

Ціль

Проведення модернізації парових турбін енергоблоків потужністю 300 МВт ТЕС України для роботи на супер- та ультрасупер-критичних початкових параметрах пари для суттєвого підвищенння їхнього ККД. В новій турбіні передбачається підвищення ККД до значення 48–53% за належного рівня надійності та розміщення в габаритах існуючих машинних залів і фундаментів енергоблоків ТЕС (теплових електростанцій) для турбін серії К-300.

Завдання

• розроблення конструктивної схеми парової турбіни для роботи на супер- та ультрасуперкритичних парметрах пари;
• тривимірна форма високотемпературних проточних частин циліндру високого і середнього тиску високої ефективності;
• проєктування проточної частини високоефективної парової турбіни для роботи з супер та ультра-суперкритичними параметрами пари з підвищеним ККД за належного рівня надійності, а також габаритами, що дають можливість її розташування в існуючих машинних залах і на фундаментах енергоблоків ТЕС турбін серії К-300.

Опис проєкту

Сьогодні в Україні значна частина обладнання з генерації електричної і теплової енергії зношена та малоефективна та потребує або повної заміни, або серйозної модернізації. Вочевидь, в обох випадках оновлення обладнання слід проводити таким чином, щоб поліпшити його енергоефективність і екологічність.
Як показує і вітчизняний, і світовий досвід, найперспективнішим напрямом розвитку теплоенергетики є переведення енегоблоків на роботу з підвищеними параметрами пари. За рахунок збільшення тиску і температури пари, що генерується в котлі, збільшується його внутрішня енергія, яка в турбіні перетворюється в кінетичну енергію обертання вала електрогенератора. Доведено, що при цьому збільшується не тільки кількість отриманої електроенергії, але й ККД енергоблока, тобто підвищення параметрів пари дозволяє отримати більшу кількість електроенергії у порівнянні з енергоблоком з нижчими параметрами пари при одній і тій же кількості спаленого палива. Звісно, не можна на вхід в існуючу турбіну, яка розроблена для роботи з одними параметрами пари, просто подати пару з підвищеними параметрами. Це призведе до того, що внутрішня енергія пари спрацюється в ній не в повній мірі, а окремі елементи турбіни з часом не витримають підвищені тиски і температури.
Тому переведення роботи енергоблоків на підвищені параметри пари потребує суттєвого оновлення обладнання енергоблока, що не можна здійснити без залучення інноваційних підходів. Науковцями Інституту проблем машинобудування ім. А. М. Підгорного НАН України створено концептуальний підхід до вирішення задачі переведення потужних енергоблоків ТЕС на роботу з так званими супернадкритичним початковими параметрами пари – тиск і температура більше ніж 24,5 МПа і 565 С відповідно. Було застосовано підхід, при якому нова турбіна і допоміжне обладнання розробляються не «з нуля», а з використанням тих елементів турбін, що вже довели свою ефективну роботу на більш низьких параметрах пари. Це можна зробити за рахунок того, що при проходженні через ступені турбіни температура і тиск пари поступово знижуються і, врешті решт, досягають тих значень, на які були спроєктовані ці існуючі турбіни.
Тобто суттєвої модернізації потребує лише частина високого тиску турбіни. Запропонований концептуальний підхід апробовано на турбінах серії 300 МВт виробництва АТ «Українські енергетичні машини» при переведенні їх на супернадкритичні параметри. На підставі результатів проведених багатоваріантних техніко-економічних розрахунків з використанням сучасних методів термодинамічного і ексергетичного аналізу, а також з урахуванням реальних технічних можливостей вітчизняного машинобудування, доведено, що оптимальними параметри пари на вході в нову турбіну є 30 МПа і 650 °С. На їх основі запропонована і детально пророблена теплова схема, яка може бути використана при модернізації турбіни.

При цьому максимально зберігаються частини середнього і низького тиску, а також система регенеративного підігріву живильної води існуючої турбіни, що дозволить істотно заощадити витрати на розробку і переоснащення обладнання заводу-виробника при впровадженні запропонованого концептуального підходу у виробництво. Запропонована модернізація турбін серії 300 МВт при терміні окупності близько 4,5 років дозволяє досягти зростання електричного ККД енергоблока майже на 5,5%, а також знизити питомі викиди СО2 майже на 13% у порівнянні з вихідною енергоустановкою.

Галузі перспективного використання

Енергомашинобудування

Потенційні стейкхолдери

АТ "Українські енергетичні машини"

Бюджет

Необхідний обсяг інвестицій: потребує уточнення

Сума залучених інвестицій: 0M ₴

Можливість утворення нових робочих місць: потребує уточнення

Можливі джерела фінансування

Міжнародні фонди, кошти зацікавлених підприємств ( АТ "Енергетичні машини", комунальні підприємства)

Вебсайт

www.ipmach.kharkov.ua