Угольные блоки на суперкритические параметры пара (СКП) единичной мощностью 330, 660, 800 МВт с КПД 44-46 %, перспективные технологии на ультрасверхкритические параметры пара (35 МПа, 700/720 С), обеспечивающие КПД 51-53%
Предлагаемая технология состоит из реализации следующих проектов:
- Создание угольного блока мощностью 600¸800 МВт на суперкритические параметры пара
- Разработка и освоение в эксплуатации ТЭЦ нового поколения
- Техническое обоснование профиля угольного энергоблока на ультракритические параметры пара (УКП)
«Создание угольного блока мощностью 600¸800 МВт на суперкритические параметры пара»
Актуальность
Ускорение темпов экономического развития страны повышает спрос на электроэнергию. Необходимое в этих условиях увеличение объемов производства электроэнергии и расширение производственных мощностей должны сопровождаться повышением экономичности и снижением эксплуатационных затрат.
При этом повышение технической эффективности отечественной электроэнергетики остро необходимо. Предпосылки для него создают как успехи в создании новых материалов и совершенствовании энергооборудования, так и рост цен на органическое топливо, стремление сократить негативное воздействие на окружающую среду, в т.ч. выбросы СО2.
В сложившихся условиях целесообразно масштабное развитие угольной генерации. Основой его должен стать современный экономичный, удовлетворяющий всем экологическим требованиям отечественный пылеугольный энергоблок на суперкритические параметры пара.
Государственная поддержка дает возможность спроектировать не только самое современное оборудование, но и унифицировать его. Это приведет в масштабах страны к существенному сокращению затрат. Как показывают расчеты, разработка и доводка унифицированного энергоблока позволяет при тиражировании его на других вновь вводимых объектах снизить затраты на 40 процентов.
Учитывая масштабность проблемы целесообразно ее решение на основе программно-целевого метода, направленного на сбалансированное выполнение всего комплекса технологических мероприятий и обеспечение эффективного взаимодействия участников работ.
В СССР было выпущено около половины мирового парка энергоблоков на стандартные сверхкритические параметры пара, созданы и длительно эксплуатировались уникальные опытно-промышленные установки на суперкритические параметры пара: первый в мире котел на ТЭЦ ВТИ на 30 МПа, 650 °С и блок СКР-100 на Каширской ЕРЭС на те же параметры.
Полученные при этом знания и опыт создают возможность реализации угольных энергоблоков на суперкритические параметры пара. Работы по созданию такого энергоблока в России проводятся уже несколько лет.
Цели и задачи
Основными целями создания и освоения перспективного угольного энергоблока нового поколения являются:
- снижение издержек производства электроэнергии на угольных ТЭС путем повышения тепловой экономичности (уменьшения удельного расхода топлива), уменьшения численности обслуживающего и ремонтного персонала и затрат на обслуживание и ремонты;
- предотвращение негативного воздействия угольных ТЭС на окружающую среду путем резкого уменьшения выбросов золы, оксидов серы и азота, сокращения на ~20 % выбросов СО2;
- укрепление производственного и научно-технического потенциала электроэнергетики и энергомашиностроения, создание предпосылок для дальнейшего развития;
- создание условий для экспорта российских знаний и оборудования.
Для достижения этих целей необходимо решить следующие технические задачи:
- Выбор площадки строительства;
- Проведение научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ для обоснования принимаемых технических решений;
- Разработка проекта унифицированного угольного энергоблока мощностью 600-800 МВт на суперкритические параметры пара на выбранной площадке;
- Разработка и изготовление основного оборудования угольного энергоблока 600-800 МВт на суперкритические параметры пара;
- Строительство головного угольного энергоблока мощностью 600-800МВт на суперкритические параметры пара;
- Освоение головного блока в эксплуатации;
- Уточнение конструктивных и проектных решений;
- - Расширение и техперевооружение угольных электростанций на базе освоенных экономичных и надежных энергоблоков СКП.
Технология реализуется в течение шести лет в два этапа:
I этап - 2011-2015годы - проектно-изыскательские работы, изготовление, строительство и монтаж головного угольного энергоблока мощностью 660 МВт:
II этап - 2015-2016 годы - освоение и эксплуатация угольного энергоблока 660 МВт:
«Разработка и освоение в эксплуатации ТЭЦ нового поколения»
Актуальность
В настоящее время на угольных ТЭЦ даже при значительной доле природного газа в топливном балансе и коээфициентах использования тепла топлива около 70 %, отношение выработки электроэнергии и тепла не превышает 0,7, а электрический КПД по полному расходу топлива не превышает 25 %. Нагрузка на окружающую среду от действующих угольных ТЭЦ существенно превышает разумные нормы. Производственные процессы слабо автоматизированы, а численность персонала велика.
Инновационные пути совершенствования угольных ТЭЦ не разработаны.
В результате при реализации данной технологии будут разработаны угольные энергоблоки для комбинированного производства электроэнергии и тепла; обоснованы экономические и экологические требования к ним, определены технологии, с помощью которых могут быть выполнены эти требования, разработаны алгоритмы и математические модели и с их использованием, оптимизированы циклы, схемы и параметры энергоблоков и технические требования к их оборудованию.
При этом будут обеспечены повышение КПД угольных ТЭЦ на конденсационном режиме до 35 %, сокращение их выбросов в атмосферу до уровней перспективных европейских норм, полная автоматизация и сокращение потребной численности персонала. Снижение выбросов обеспечит необходимый комфорт для населения, а повышение экономичности приведет к снижению издержек производства на 20-30 % и увеличению выработки электроэнергии на тепловом потреблении, повышению конкурентоспособности и финансовой привлекательности комбинированного производства электроэнергии и тепла
После проведения исследований и конструктивных проработок, обеспечивающих принятие решения по созданию угольных ТЭЦ нового поколения, будут реализованы следующие этапы:
- разработка унифицированных проектов угольных ТЭЦ с разными технологиями сжигания и газификацией углей;
- выбор и согласование площадок для отработки головных образцов ТЭЦ;
- разработка рабочих проектов угольных блоков ТЭЦ;
- производство и изготовление оборудования, строительные работы и монтаж;
- освоение и эксплуатация угольных блоков для ТЭЦ с разными технологиям.
«Техническое обоснование профиля угольного энергоблока на ультракритические параметры пара (УКП)»
Актуальность работы
Развитие угольных ТЭС с учетом ожидаемого увеличения доли угля в отечественной электроэнергетике и необходимости сокращения выбросов CO2, требует дальнейшего повышения КПД паросиловых энергоблоков и, соответственно, параметров пара до, например, ультракритических 35 МПа и 700 °С.
В этой связи необходимы проработки отечественного блока на ультракритические параметры пара.
Необходимо рассмотреть возможные диапазоны температур и давлений перегретого пара, циклы и схемы паровых энергоустановок с такими параметрами и оптимизировать их, сформулировать требования к основному оборудованию и проанализировать возможности удовлетворить эти требования.
Планируемая детальная разработка тепловой схемы блока, котельной и турбинной установок позволит определить профиль основного оборудования, разработать программы и провести исследования необходимые для конкретного проектирования головного энергоблока на ультракритические параметры пара.
Цель работы и этапы
Разработка проекта для экологически чистого угольного блока (котел, турбина, паропроводы, газоочистное оборудование), работающего на ультракритических параметрах пара (УКП) 35МПа, 700/720 °С с КПД ~51–53%.
- На основе теплогидравлических и расчетно-аналитических исследований тепловой и гидравлической схемы котла разрабатывается профиль котельной установки на 35 МПа, 700/720°С, не имеющей за рубежом действующих аналогов, а также технические требования и техническое задание к котельной установке.
- На основе проведения газодинамических исследований и новых материалов разрабатывается профиль турбины и турбинной установки на УКП, технические требования и задания для проекта блока, турбины и турбоустановки.
- Исследования эксплуатационной надежности новых марок сталей и сплавов и разработка требований к технологии производства элементов оборудования: высокотемпературных элементов котла, паропроводов и турбины.
- Исследование процессов улавливания загрязняющих веществ в комбинированных аппаратах для разработки профиля аппаратов, обеспечивающих «нулевой» уровень вредных выбросов.
- Проверка основных технологических решений на стендах и пилотных установках, разработка технических заданий на оборудование.