На главную

Статьи, публикации, архив номеров  

«     2017     2016  |   2015  |   2014  |   2013  |   2012  |   2011  |   2010  |   2009  |   2008  |
«     Январь  |   Февраль  |   Март  |   Апрель  |   Май  |   Июнь  |   Июль  |   Август  |   Сентябрь  |   Октябрь  |   Ноябрь  |   Декабрь     »

Проблемы и решения

01.10.2008 Как повысить эффективность оборудования?

 

Как повысить эффективность оборудования?

 

Поводом к написанию данной статьи стало желание ознакомить читателей с основными исследованиями, проводившимися белорусскими учеными в области энергетики, и показать необходимость сохранения приоритетности в исследованиях по данной тематике за белорусской школой.

Приводимые ниже технические предложения довольно сложно выстроить по значимости. Поэтому мы решили расположить их в статье по принципу глубины проработки.

 

Расширение регулировочного диапазона электростанций. Сегодня энергетика выдвигает ряд новых требований к оборудованию ТЭС, работающих на органическом топливе. Одним из них является повышение маневренности, в частности, речь идет о надежной разгрузке в период ночного провала графика электронагрузки энергосистем. Пускоостановочные режимы (ПУР) неприемлемы, прежде всего, из-за снижения надежности и экономичности турбоустановок. Специалисты считают, что ПУР в 4 раза увеличивают повреждаемость оборудования. А на пуск энергоблока мощностью 300 МВт из горячего состояния (простой 6–8 часов) расходуется около 70 т у.т.

В то же время в Беларуси имеются все возможности, позволяющие исключить необходимость использования ПУР. Добиться этого можно путем применения схем глубокой разгрузки генерирующего оборудования ТЭС. В качестве примера можно привести Светлогорскую ТЭЦ, где уже более 15 лет успешно применяется новая технология пуска турбин [1].

Накопленный положительный опыт позволяет использовать эту технологию для разработки схем глубокой разгрузки (ГР) турбин [2]. Эти решения когда-то были одобрены НТС Минэнерго СССР и применены в проекте 2-го энергоблока Гомельской ТЭЦ-2 [3]. Перевод белорусских ТЭС в маневренный режим обеспечит экономию топлива, сопоставимую в денежном выражении с бюджетом страны.

Повышение надежности и экономичности работы котельных. Существующие сегодня схемные решения отпуска тепловой энергии от промышленно-отопительных и отопительных котельных разрабатывались в Советском Союзе в первые послевоенные годы. В свое время они не имели аналогов, позволяя успешно функционировать всем отраслям хозяйства, но к настоящему времени – морально устарели. Сегодня требуется кардинальное усовершенствование концепции по созданию новейшего поколения оборудования для котельных.

Решить задачу позволит применение комплексных дроссельно-энергетических установок (КДУ). Техническая суть КДУ – в применении прямоточного котлоагрегата высокого давления (порядка 200 атм.). Это позволит нагревать котловую воду с учетом ее недогрева до температуры насыщения (порядка до 230–240 °С). Затем перегретая вода подается в расширитель с более низким давлением (например, 13 атм.), в котором генерируется пар. Полученный таким образом пар может использоваться для выработки дешевой электрической (механической) энергии. Отработавший в противодавленческой турбине пар (1–2 атм.) и пар с промотборов турбины (6 атм.) направляются на отопление и производственные нужды. Исключение ненадежных элементов, таких как барабан и пароперегреватель, повысит надежность работы котлоагрегата. Выработка электроэнергии (механической энергии) для собственных нужд котельной в свою очередь повысит экономичность ее работы.

Дальнейшее совершенствование котельных и ТЭЦ может осуществляться на основе применения турбогидроприводных систем (ТГПС). Применение ТГПС в котельной эффективнее электропривода в 2,6 раза, а на ТЭЦ – в 2,4 раза [4, 5].

Применение энергоустановок нового поколения. В основе таких энергоустановок – применение нового расщепленного термодинамического цикла, позволяющего реализовать комбинированное производство ряда технически ценных продуктов. Этот цикл позволяет объединить в одной энергоустановке тепловую и холодильную машины (газовую турбину и турбодетандер). Простейший вариант такой энергоустановки исследован в работах Н. Пантелей и назван автором ЭТУ-1 [6, 7]. Применение ЭТУ-1 позволяет производить электрическую и тепловую энергию, холод, воду, диоксид углерода (углекислоту) и азот.

Не стоит забывать и об экологическом факторе. Трудно представить электростанцию без дымовой трубы, однако на базе применения ЭТУ-1 это возможно. ЭТУ-1 и другие, более сложные установки такого класса могут существенно продвинуть вопрос комбинированного производства указанных выше продуктов, и не только. Существующие в настоящее время технологии их получения будут постепенно уходить в прошлое из-за своего несовершенства и прежде всего дороговизны.

Необходимость создания расширительных машин нового поколения. Основы применяемой сегодня техники были заложены трудами великих Лаваля (1883 г.) и Парсонса (1884 г.). Речь идет об активной и реактивной паровых турбинах. Пути увеличения КПД расширительной машины общеизвестны. Основной из них – повышение начальной температуры применяемого термодинамического цикла. Реализация этого принципа в газовой турбине сопряжена с рядом трудностей в обеспечении надежного охлаждения ее головной части. Соответственно, необходим новый подход к решению данного вопроса, а проще говоря – тепловая машина нового поколения.

Обратим внимание на удачное решение вопросов охлаждения в двигателях внутреннего сгорания (ДВС). В их камере сгорания температура рабочего тела (РТ) составляет 2 200–2 300 °С. При этом поршни из алюминиевых сплавов не плавятся, что объясняется чередованием холодных и горячих циклов. Оказывается, можно использовать этот принцип в машине без чередования циклов. Он заложен в основу турбин ТРБ. Но и они имеют присущие турбинам недостатки: потери, связанные с утечками РТ через зазоры между соплами и рабочим колесом. Напрашивается вопрос: а нельзя ли создать расширительную машину без соплового аппарата? Мы отвечаем на него утвердительно. Отличительной особенностью такой машины станет ротор с плоскими подвижными поршнями. Произведенные нами расчеты говорят о приемлемых массогабаритных размерах такой машины. Это будет самоохлаждаемая безсопловая турбина нового типа простой конструкции и большей экономичности, чем у турбин равного с ней класса. Новую турбину можно будет использовать при замене приводных паровых турбин малой мощности, замене гидравлических турбин в ТГПС, при создании на их основе миниэлектростанций (МТЭС) и др. МТЭС будет включать в себя паровой котел и расширительный двигатель с электрогенератором 100–200 кВт. Паровой выхлоп двигателя может использоваться для приготовления пищи, обогрева палатки и т. д. Геологам не придется носить тяжелые аккумуляторы для питания рации. Автотуристам не нужно будет искать тягач, чтобы завести мотор их автомобиля при «севшем» аккумуляторе, и т. п.

Применение технологии использования перегретой воды для повышения надежности, экономичности и маневренности АЭС. На современных АЭС используется преимущественно двухконтурная схема. В первом контуре применяется перегретая вода с давлением 160–180 атм. Во втором контуре – порядка 60 атм. При пуске и останове энергоблока огромные потоки тепловой энергии сбрасываются в холодный источник. Использование этой энергии возможно на основе применения технологии, предлагаемой в ТГПС и в схемах ГР.

Практический интерес представляет свежий пар, сбрасываемый в конденсатор при останове энергоблока АЭС. Он может использоваться для работы в паровой турбине ТГПС. Энергии пара более чем достаточно для привода в действие собственных механизмов АЭС. Выполнение ТГПС на АЭС сохранит работоспособность оборудования даже при полной потере собственных (электрических) нужд.

Наращивание генерирующих мощностей на северо-западе постсоветского пространства за счет АЭС неизбежно приведет к пересмотру технической политики по их использованию. К Игналинской АЭС добавляются Калининградская и Белорусская. Неизбежность их ночной разгрузки не имеет альтернативы. Вероятно, что запрет на такую разгрузку, введенный после Чернобыльской аварии, будет снят. Уже сегодня необходимо начинать работы по обеспечению надежности и экономичности таких режимов для атомных электростанций. Одним из решений проблемы может стать перевод ЦВД турбин в моторный режим с противоточным охлаждением его проточной части, успешно используемым на трех типах турбин Светлогорской ТЭЦ [1]. Возможно также применение электрокотлов для покрытия тепловых нагрузок АЭС [2, 3].

 

Всеволод БАЛАБАНОВИЧ, доктор технических наук, профессор,
Владимир СЕДНИН, кандидат технических наук, доцент,
Алексей СЕДНИН, кандидат технических наук, доцент,
Наталья ПАНТЕЛЕЙ, инженер

 

Литература

 

1. Балабанович В. К. Совершенствование схем и режимов работы теплофикационных паротурбинных установок. – Минск: Полибиг, 2000. – 188 с.

2. Шкода Н. И., Радин Ю. А., Кузьмич В. В. – Минск: БЕЛНИИНТИ, 1989. – 39 с.

3. О выполнении работ по использованию теплоэлектроцентралей в маневренном режиме. – Указание МЭЭ СССР от 17.07.1987 г. – 2 с.

4. Балабанович В. К. и др. – Турбогидроприводные системы как инструмент совершенствования энергопроизводства // Энергетика и ТЭК. – 2007. – № 4. – С. 36–37.

5. Способ работы турбомашины Балабановича малой мощности и устройство для его реализации. Евразийский патент. – № 007359. – Авторы: Балабанович В. К. и др.

6. Пантелей Н. В. Комбинированная энерготехнологическая установка ЭТУ-1 и ее основные характеристики / Тез. докл. науч.-техн. конф. студ. и асп. БНТУ // Минск: БНТУ, 2003. – С. 67–68.

7. Пантелей Н. В. Характеристики энерготехнологической установки ЭТУ-1. – Изв. ВУЗов и ЭО СНГ. – № 3. – С. 82–93.

 

Контакты

Беларусь: 220121, г. Минск
а/я 72
Тел.: +375 (17) 385-94-44,
385-96-66

Факс: +375 (17) 392-33-33
Gsm: +375 (29) 385-96-66 (Vel)

Е-mail: energopress@energetika.by
E-mail отдела рекламы:
reklama@energetika.by

© ОДО Энергопресс, 2003—2009. Все права защищены.
Мониторинг состояния сайта
Создание сайта Атлант Телеком