Принципиальные решения модернизации энергоблока 300 МВт при его переводе на суперсверхкритические параметры пара

image_print
DOI https://doi.org/10.15407/pmach2021.04.038
Журнал Проблемы машиностроения
Издатель Институт проблем машиностроения им. А.Н. Подгорного Национальной академии наук Украины
ISSN 2709-2984 (print), 2709-2992 (online)
Выпуск Том 24, № 4, 2021 (декабрь)
Страницы 38–49

 

Авторы

А. О. Костиков, Институт проблем машиностроения им. А. Н. Подгорного НАН Украины (61046, Украина, г. Харьков, ул. Пожарского, 2/10), e-mail: kostikov@ipmach.kharkov.ua, ORCID: 0000-0001-6076-1942

А. Л. Шубенко, Институт проблем машиностроения им. А. Н. Подгорного НАН Украины (61046, Украина, г. Харьков, ул. Пожарского, 2/10), e-mail: shuben@ipmach.kharkov.ua, ORCID: 0000-0001-9014-1357

В. Г. Субботин, Акционерное общество «Украинские энергетические машины» (61037, Украина, г. Харьков, пр. Московский, 199), e-mail: office@ukrenergymachines.com, ORCID: 0000-0002-2489-5836

А. В. Сенецкий, Институт проблем машиностроения им. А. Н. Подгорного НАН Украины (61046, Украина, г. Харьков, ул. Пожарского, 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. А. Тарасова, Институт проблем машиностроения им. А. Н. Подгорного НАН Украины (61046, Украина, г. Харьков, ул. Пожарского, 2/10), e-mail: vat523710@gmail.com, ORCID: 0000-0003-3252-7619

В. Н. Голощапов, Институт проблем машиностроения им. А. Н. Подгорного НАН Украины (61046, Украина, г. Харьков, ул. Пожарского, 2/10), e-mail: goloshchapov36@gmail.com

Н. Ю. Бабак, Институт проблем машиностроения им. А. Н. Подгорного НАН Украины (61046, Украина, г. Харьков, ул. Пожарского, 2/10)

 

Аннотация

Проанализировано состояние энергетики Украины и основные тенденции развития мирового рынка в области перевода мощных энергоблоков ТЭС на суперсверхкритические параметры пара. Показано, что энергетика Украины требует особого внимания и внедрения новых современных технических решений. Мировые тенденции говорят о том, что в настоящее время акценты делаются в направлении повышения параметров пара перед турбиной до суперсверхкритических. Это позволяет как повысить эффективность энергоблоков, так и снизить тепловые выбросы, тем самым решая глобальную экологическую проблему потепления климата. Реализация данного подхода предлагается с учетом реалий экономики Украины и имеющихся технических возможностей энергомашиностроительной отрасли. В работе представлены результаты вариационных расчетных исследований тепловой схемы энергоблока мощностью 300 МВт при переводе турбины К-300-23,5 на суперсверхкритические параметры пара. Задача решалась при условии максимального сохранения тепловой схемы, повышения эффективности энергоблока и минимизации капитальных вложении при модернизации турбины. Выбор был остановлен на сохранении системы регенерации, цилиндров среднего и низкого давления. Проанализированы варианты с дополнением существующей турбины цилиндром на суперсверхкритических параметрах пара и созданием нового цилиндра высокого давления при незначительных изменениях его габаритных характеристик. Результаты исследований показали, что наиболее рациональным вариантом модернизации турбоустановки электрической мощностью 300 МВт является создание нового цилиндра высокого давления, рассчитанного на работу при суперсверхкритических параметрах пара, а также дополнение цилиндра среднего давления новым цилиндром с целью повышения параметров промперегрева пара при сохранении системы регенерации.

 

Ключевые слова: паротурбинный цикл, суперсверхкритические параметры пара, тепловая схема, энергоблок, моделирование, эффективность, математическая модель, программный комплекс, давление, температура, модернизация, генерация.

 

Полный текст: загрузить PDF

 

Литература

  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.

 

Поступила в редакцию 29.10.2021