30 мая 2011 года состоялось заседание НТС ОАО «ВТИ» по Аудиту энергоблока СКР-100 на суперсверхкритические параметры пара, установленного на Каширской ГРЭС

30.05.2011


30 мая 2011 года состоялось заседание НТС ОАО «ВТИ» по Аудиту энергоблока СКР-100 на суперсверхкритические параметры пара, установленного на Каширской ГРЭС

 На заседании были обсуждены следующие вопросы:

  1. Проектные решения по основному оборудованию блока СКР-100
  2. Итоги освоения котла ПК-37 блока СКР-100
  3. Опыт работы турбины Р-100-300 в составе энергоблока СКР-100;
  4. Результаты исследования и эксплуатации материалов блока СКР-100 на параметры пара 620-650 оС, 28-30 МПа.

При выполнении аудита блока СКР-100 были использованы материалы отчётов и статей, а также опросы исследователей и наладчиков блока.

Целью аудита являлось обобщение работ по основному оборудованию блока СКР-100 для их использования при создании отечественных угольных энергоблоков большой мощности на суперкритические параметры пара: 30 МПа, 600-620 оС.

Созданию блока СКР-100 предшествовал пуск на ТЭЦ ВТИ в ноябре 1949 года первого в мире опытного котла 60-ОП на параметры пара 30 МПа, 600 оС, а затем после реконструкции 30 МПа, 650 оС. На основе этого была создана экспериментальная база с крупномасштабными стендами для исследования теплогидравлических процессов, а также металла и арматуры для указанных параметров пара.

Создание надстроечного блока СКР-100 осуществлено по решению Совета Министров и Министерства энергетики страны в 1956 году на Каширской ГРЭС.

Надстроечный блок мощностью 100 МВт на параметры пара 30 МПа, 650 оС с промперегревом при 10 МПа, 565 оС подавал пар на работающие турбины станции мощностью до 30 МВт в количестве трёх штук.

Пусковые работы 1967-1968 гг. обеспечили взятие первой нагрузки в сентябре 1968 года.

Впервые в отечественной энергетике был создан котёл ПК-37 (производство ЗиО) инвертной компоновки, особенности конструкции которого обеспечили минимальную длину паропроводов из дорогих аустенитных сталей, что резко сократило затраты на производство, а также уменьшило их сопротивление.

На котле ПК-37 были применены различные типы экранных поверхностей нагрева, для которых на опытной установке и котле были разработаны критерии надёжности их работы в пусковых, частичных и номинальных режимах эксплуатации, что сыграло неоценимое значение при освоении котлов блоков 300, 500, 800 и 1200 МВт на стандартные сверхкритические параметры, а также позволило осуществить выбор оптимального экранирования топочной камеры новых котлов блоков на суперкритические параметры пара (СКП).

Опыт эксплуатации котла ПК-37 позволил определить необходимые марки стали для парогенерирующих и пароперегревательных поверхностей нагрева котлов новых блоков на СКП.

В составе блока СКР-100 была применена турбина с противодавлением Р-100-300 (производство ХТГЗ). Отличительной особенностью данной турбины является то, что впервые в отечественной практике турбостроения было принято решение по охлаждению проточной части и паровпуска ЦСВД.

Преимущество охлаждаемого ЦСВД заключается в отсутствии трудностей, связанных с получением крупных и весьма дорогих поковок для ротора и внутреннего корпуса из аустенитных сталей, так как перлитные стали имеют меньший коэффициент линейного расширения и более высокую теплопроводность.

Опыт эксплуатации цилиндра СВД показал, что особых проблем с внутренним корпусом не было.

Из опыта по турбине Р-100-300 следует, что применение аустенитных сталей в новых турбинах и арматуре (кроме рабочих и направляющих лопаток первых ступеней) должно быть исключено.

Время пуска из холодного состояния при наличии аустенитных деталей турбины достигало 20 часов, что существенно ухудшает маневренные характеристики блока.

Тем не менее ряд конструктивных решений турбины Р-100-300 могут быть использованы при создании турбин мощных блоков СКП.

На блоке СКР-100 были испытаны три сложнолегированные аустенитные стали ЭП184, ЭП17 и ЭИ695Р. Наработка на блоке составила 17 тыс. часов. Однако на установке ТЭЦ ВТИ паропроводы из стали ЭП184 находились в эксплуатации 120 тыс. часов, из стали ЭП17 и ЭИ695Р 54 тыс. и 52 тыс. часов соответственно, а длительность работы пароперегревателей из стали ЭП184 на опытном котле ТЭЦ ВТИ составила 130 тыс. часов.

За всё время эксплуатации не было ни одного случая разрушения изготовленных из указанных марок сталей деталей в обеих энергоустановках.

Пароперегревательные поверхности котлов новых блоков СКП могут быть выполнены из стали ЭП184.

Для основных деталей турбины Р-100-300 нашла применение кованая аустенитная сталь ЭИ612.

Что касается применения аустенитных сталей для турбинной установки перспективных энергоблоков, то их применение, как показал опыт эксплуатации блока СКР-100, нежелательно.

Охлаждаемый ротор турбины, успешно отработавший весь срок эксплуатации блока СКР-100 был изготовлен из стали ЭИ415.

Для перспективных энергоблоков СКП могут быть рекомендованы следующие марки сталей:

  • для цельнокованых роторов высокого и среднего давлений: 12Х10М1В1ФБРА;
  • для литых корпусных деталей: 15Х11МФБП, Х11ЛБ (15Х12ВНМФЛ);
  • для крепежа – ЭИ993 (12Х12ВМБФ), ЭИ752 (15Х12ВМБФ);
  • для лопаток – ЭП291.

 Решение:

  1. Научным отделениям ОАО «ВТИ» при разработке угольных блоков нового поколения на суперкритические параметры пара учесть положительный опыт, полученный при создании и освоении в эксплуатации блока СКР-100.
  2. Совместно с ЛМЗ, ЦКТИ и ЦНИИТМАШ рассмотреть конструктивные возможности выполнения охлаждаемого ротора турбины блока 660 Мвт и выбора необходимых сталей.
  3. Подготовить публикацию по результатам проделанной работы.