Принципові рішення з модернізації енергоблоку 300 МВт при його переведенні на супернадкритичні параметри пари

image_print
DOI https://doi.org/10.15407/pmach2021.04.038
Журнал Проблеми машинобудування
Видавець Інститут проблем машинобудування ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України
ISSN 2709-2984 (print), 2709-2992 (online)
Випуск Том 24, № 4, 2021 (грудень)
Сторінки 38–49

 

Автори

А. О. Костіков, Інститут проблем машинобудування ім. А. М. Підгорного НАН України (61046, Україна, м. Харків, вул. Пожарського, 2/10), e-mail: kostikov@ipmach.kharkov.ua, ORCID: 0000-0001-6076-1942

О. Л. Шубенко, Інститут проблем машинобудування ім. А. М. Підгорного НАН України (61046, Україна, м. Харків, вул. Пожарського, 2/10), e-mail: shuben@ipmach.kharkov.ua, ORCID: 0000-0001-9014-1357

В. Г. Суботін, Акціонерне товариство «Українські енергетичні машини» (61037, Україна, м. Харків, пр. Московський, 199), e-mail: office@ukrenergymachines.com, ORCID: 0000-0002-2489-5836

О. В. Сенецький, Інститут проблем машинобудування ім. А. М. Підгорного НАН України (61046, Україна, м. Харків, вул. Пожарського, 2/10), Харківський національний університет міського господарства імені О. М. Бекетова (61002, Україна, м. Харків, вул. Маршала Бажанова, 17), e-mail: Oleksandr.Senetskyi@kname.edu.ua, ORCID: 0000-0001-8146-2562

В. О. Тарасова, Інститут проблем машинобудування ім. А. М. Підгорного НАН України (61046, Україна, м. Харків, вул. Пожарського, 2/10), e-mail: vat523710@gmail.com, ORCID: 0000-0003-3252-7619

В. М. Голощапов, Інститут проблем машинобудування ім. А. М. Підгорного НАН України (61046, Україна, м. Харків, вул. Пожарського, 2/10), e-mail: goloshchapov36@gmail.com

М. Ю. Бабак, Інститут проблем машинобудування ім. А. М. Підгорного НАН України (61046, Україна, м. Харків, вул. Пожарського, 2/10)

 

Анотація

Проаналізовано стан енергетики України та основні тенденції розвитку світового ринку в області переведення потужних енергоблоків ТЕС на супернадкритичні параметри пари. Показано, що енергетика України потребує особливої уваги та впровадження нових сучасних технічних рішень. Світові тенденції говорять про те, що на цей час акценти робляться у напряму підвищення параметрів пари перед турбіною до супернадкритичних. Це дозволяє як підвищити ефективність энергоблоків, так і зменшити теплові викиди, тим самим вирішуючи глобальну екологічну проблему потепління клімату. Реалізація цього підходу пропонується з урахуванням реалій економіки України та наявних технічних можливостей енергомашинобудівної галузі. В роботі наведені результати варіаційних розрахункових досліджень теплової схеми енергоблоку потужністю 300 МВт при переведенні турбіни К-300-23,5 на супернадкритичні параметри пари. Завдання вирішувалося за умови максимального збереження теплової схеми, підвищення ефективності енергоблоку та мінімізації капітальних вкладень при модернізації турбіни. Вибір зупинено на збереженні системи регенерації, циліндрів середнього та низького тиску. Проаналізовано варіанти з доповненням існуючої турбіни циліндром на супернадкритичних параметрах пари та створенням нового циліндра високого тиску за незначних змін його габаритних характеристик. Результати досліджень показали, що найбільш раціональним варіантом модернізації турбоустановки електричною потужністю 300 МВт є створення нового циліндра високого тиску, який розраховано на роботу за супернадкритичних параметрів пари, а також доповнення циліндра середнього тиску новим циліндром з метою збільшення параметрів промперегріву пари при збереженні системи регенерації.

 

Ключові слова: паротурбінний цикл, супернадкритичні параметри пари, теплова схема, енергоблок, моделювання, ефективність, математична модель, програмний комплекс, тиск, температура, модернізація, генерація.

 

Література

  1. Халатов А. А., Ющенко К. А. Современное состояние и перспективы использования газотурбинных технологий в тепловой и ядерной энергетике, металлургии и ЖКХ Украины. Пром. теплотехника. 2012. Т. 34. № 6. С. 30–45.
  2. Lukowicz H., Dykas S., Stepczynska K., Rulik S. The effect of the internal reheat application on the efficiency of the 900 MW ultra-supercritical coal-fired power unit. Archives Thermodynamics. 2011. Vol. 32. Iss. 3. Р. 127–144. https://doi.org/10.2478/v10173-011-0018-0.
  3. Technology roadmap: High-efficiency, low-emissions, coal-fired power generation. Paris: International Energy Agency, 2012. 48 p. https://www.iea.org/reports/technology-roadmap-high-efficiency-low-emissions-coal-fired-power-generation. Дата доступа: 10.11.2020.
  4. Liu X. J., Kong X. B., Hou G. L., Wang J. H. Modeling of a 1000 MW power plant ultra super-critical boiler system using fuzzy-neural network methods. Energy Convers. Manag. 2013. Vol. 65. P. 518–527. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2012.07.028.
  5. Mohamed O., Khalil A., Wang J. Modeling and control of supercritical and ultra-supercritical power plants: A review. Energies. 2020. Vol. 13. Iss. 11. Р. 2935–2958. https://doi.org/10.3390/en13112935.
  6. Рогалев Н. Д., Голодницкий А. Э., Тумановский А. Г. Состояние разработок в области создания угольных паротурбинных электростанций с параметрами пара, превышающими 30,5 МПа и 700 °С. Электр. станции. 2013. № 3(980). С. 12–21.
  7. АО «Турбоатом». Официальный сайт производителя [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.turboatom.com.ua/map. Дата доступа: 10.10.2020.
  8. Шубенко-Шубин Л. А. Особенности конструкций новейших паровых турбин большой мощности. М.; Л.: Госэнергоиздат, 1962. 136 с.
  9. Кондратьев А. А., Рассохин В. А., Олейников С. Ю., Кондратьева Е. А., Осипов А. В. Развитие паровых турбин на сверхкритические и суперсверхкритические параметры пара. Вестн. БГТУ. 2017. № 1 (54). С. 72–82. https://doi.org/10.12737/24895.
  10. Saito E., Nishimoto S., Endo H., Yamamoto R., Kawasaki K., Sato J. Development of 700 ºC class steam turbine technology. Mitsubishi Heavy Industries Technical Review. 2002. Vol. 54. No. 3. P. 10–15.
  11. Михайлов В. Е., Хоменюк Л. А., Пичугин И. И., Ковалев И. А., Божко В. В., Владимирский О. А., Зайцев И. В., Качуринер Ю. Я., Носовицкий И. А., Оолик В. Г. Концепция турбин на суперсверхкритические, сверхкритические и докритические параметры пара. Теплоэнергетика. 2007. № 11. С. 5–12.
  12. Wang Ch., Liu M., Li B., Liu Yi., Yan J. Thermodynamic analysis on the transient cycling of coal-fired power plants: Simulation study of a 660 MW supercritical unit. Energy. 2017. Vol. 122. Р. 505–527. https://doi.org/10.1016/j.energy.2017.01.123.
  13. Łukowicz H., Dykas S., Rulik S., Stępczyńska K. Thermodynamic and economic analysis of a 900 MW ultra-supercritical power unit. Archives Thermodynamics. 2011. Vol. 32. Iss. 3. Р. 231–244. https://doi.org/10.2478/v10173-011-0025-1.
  14. Wang Y., Cao L., Hu P., Li B., Li Y. Model establishment and performance evaluation of a modified regenerative system for a 660 MW supercritical unit running at the IPT-setting mode. Energy. 2019. Vol. 179. Р. 908–915. https://doi.org/10.1016/j.energy.2019.05.026.
  15. Li D., Wang J. Study of supercritical power plant integration with high temperature thermal energy storage for flexible operation. J. Energy Storage. 2018. Vol. 20. Р. 140–152. https://doi.org/10.1016/j.est.2018.09.008.
  16. Yang Y., Guo X., Wang N. Power generation from pulverized coal in China. Energy. 2010. Vol. 35. Iss. 11. Р. 4336–4348. https://doi.org/10.1016/j.energy.2009.05.006.
  17. Бабенко И. А., Шульгин В. Л. Технологии суперсверхкритических параметров пара в современной энергетике. Тр. третьей науч.-техн. конф. молодых ученых Урал. энерг. ин-та. Екатеринбург: Урал. физ. ун-т. 2018. С. 69–71.
  18. Лыхвар Н. В., Говорущенко Ю. Н., Яковлев В. А. Моделирование теплоэнергетических установок с использованием интерактивной схемной графики. Пробл. машиностроения. 2003. Т. 6. № 1. С. 30–41.
  19. Бабенко О. А. Гибкие математические модели для совершенствования режимов отпуска теплоты теплофикационными блоками ТЭЦ. Энергосбережение. Энергетика. Энергоаудит. 2011. № 10. С. 36–40.
  20. Rusanov A. V., Shubenko A. L., Senetskyi O. V., Babenko O. A., Rusanov R. A. Heating modes and design optimization of cogeneration steam turbines of powerful units of combined heat and power plant. Energetika. 2019. No. 65 (1). Р. 39–50. https://doi.org/10.6001/energetika.v65i1.3974.
  21. Горпинко Ю. И., Сенецкий А. В., Сарапин В. П., Шубенко А. Л., Маляренко В. А. Двухконтурный термодинамический цикл с однонаправленным теплообменом между холодильным и энергетическим циклами. Пробл. регион. энергетики. 2019. № 3 (44). С. 51–64.

 

Надійшла до редакції 29.10.2021