Опытный образец энергоэффективной секции воздушного конденсатора

В 2011 году научные идеи, данные экспериментов и технические решения нашли своё воплощение при разработке энергоэффективной секции воздушного конденсатора (ЭСВК) в рамках государственного контракта № 16.526.12.6013, заключенного с Министерством образования и науки Российской Федерации, по теме «Разработка технологии отвода тепла от паротурбинных установок энергоэффективными воздушными конденсаторами с изготовлением и испытанием опытного образца».

Целью исследований и разработки было создание ЭСВК для паротурбинных установок единичной мощностью от 0,5 до 150 МВт, обеспечивающей уменьшение капитальных вложений, эксплуатационных расходов и шумности по сравнению с существующими в мире для замещения импорта и обеспечения экспортного потенциала.

На начальном этапе работ были проведены экспериментальные исследования на разработанных и изготовленных макетах воздушных конденсаторов, и испытания на действующих электрогенерирующих комплексах с воздушными конденсаторами. Результаты исследований по определению теплогидравлических, аэродинамических и виброшумовых характеристик были использованы для выбора оптимальной конструкции и позволили обосновать и разработать технологию отвода тепла от паротурбинных установок с использованием аппаратов воздушного охлаждения. Исследования проводились на базе программного комплекса численного моделирования АВС GI, разработанного в 2011г. совместно с Московским энергетическим институтом в рамках госконтракта № 02.524.12.4005 c Минобрнауки РФ. 3D-моделирование теплогидравлических процессов и напряженно-деформированного состояния ЭСВК с учетом экспериментальных исследований, полученных на макетах воздушных конденсаторов, подтвердило выбранные конструктивные решения и предварительные расчёты тепловых характеристик. Моделирование потоков охлаждающего воздуха внутри секции подтвердило правильность выбора расходных характеристик вентилятора. Расчёт напряженно-деформированного состояния обосновал прочность конструкции ЭСВК.

Для работы над проектом была создана кооперация научных организаций и предприятий.

Результатом проекта стало создание на производственной площадке ОАО «Всероссийский теплотехнический институт» (г. Москва) опытного образца энергоэффективной секции воздушного конденсатора, предназначенного для отвода избыточного тепла от паротурбинных установок и стенда для его испытаний (рис. 3).

Опытный образец энергоэффективной секции воздушного конденсатора во время приемочных испытаний, на производственной площадке ОАО «ВТИ», г. Москва.

В ходе приемочных испытаний были подтверждены технические характеристики опытного образца ЭСВК, определенные требованиями технического задания:

– значение среднего коэффициента теплопередачи к оребренной поверхности превысило 40 Вт/(м²·К);

– обеспечено достижение абсолютного давления в конденсаторе 10 кПа при температуре воздуха 15°С и тепловой мощности 5,5 МВт;

– уровень звука на площадке обслуживания на расстоянии одного метра от воздушного конденсатора не превышает 80 дБ(А);

– определены расходно-напорные характеристики вентилятора в составе опытного образца ЭСВК;

– скорость пара в элементах секции не превышает 70 м/с.

Научная новизна созданной энергоэффективной секции воздушного конденсатора связана с созданием многоходового (по парогазовой смеси) воздушного конденсатора. Технические решения защищены патентами (6 патентов на полезные модели).

Сравнение разработанной ЗАО НПВП «Турбокон» технологии отвода тепла от паротурбинных установок энергоэффективными воздушными конденсаторами с технологиями ведущих мировых производителей показало ряд ее преимуществ:

– стоимость примерно в 2 раза ниже;

– площадь земельных участков под установленными ВК ~ в 1,2 раза меньше;

– расходы на энергопотребление на собственные нужды в 1,5 раза ниже;

– индекс рентабельности проекта более 30%.

Теплообменная поверхность энергоэффективной секции воздушного конденсатора за счет применения конструкции многоходового воздушного конденсатора позволяет повысить коэффициент теплопередачи на 15÷25% выше мировых аналогов.

При этом снижается возможность аварийных ситуаций из-за разрушения теплообменных труб, связанного с замерзанием конденсата, и разрушения лопастей вентилятора за счет выбора новой конструкции ВК, применения системы прогрева теплообменной поверхности перед пуском, регулирования частоты вращения вентилятора и другими инновациями.

При внедрении технологии отвода тепла от паротурбинных установок энергоэффективными воздушными конденсаторами планируется использовать комплектующие только отечественного производства, что также является преимуществом, особенно в сложившейся ситуации, когда импортозамещение является стратегическим направлением развития РФ.

К новой технологии проявлен интерес крупнейшими компаниями, такими как ОАО «РусГидро», ОАО «Газпром», ОАО «Мосэнерго», ОАО «Силовые машины». Потребителями воздушно-конденсационных установок, созданных с использованием экспериментальной секции воздушного конденсатора могут быть газо- и нефтетранспортные компании, энергомашиностроительные заводы, судостроительные заводы, жилищно-коммунальное хозяйство России, атомная и водородная энергетика, тепловые и геотермические станции. Важной областью применения аппаратов воздушного охлаждения секционного типа являются теплоутилизационные электрогенерирующие установки с воздушными конденсаторами на магистральных газопроводах ОАО «Газпром».

Внедрение технологии отвода тепла, разработанной ЗАО НПВП «Турбокон», создает возможность строительства электростанций в районах с отсутствием воды для промышленных нужд, а также мегаполисах, где использование воды на технические нужды ограничено. Уменьшаются техногенные выбросы в окружающую среду – водяной пар, и, как следствие, будет способствовать повышению конкурентных преимуществ продукции российских предприятий энергомашиностроительной отрасли на мировом рынке.

Значение новой технологии будет только увеличиваться с годами, поскольку плата за техническую воду постоянно возрастает и по оценке экспертов, после 2050 года стоимость воды может превысить стоимость нефти. По этой причине, а также из-за растущих отчислений на экологические мероприятия, в США, например, ежегодно отмечается рост внедрения систем охлаждения с применением ВКУ.

С конца 2014 года ЗАО НПВП «Турбокон» в кооперации с индустриальным партнером – ООО "НПП "35 Механический завод" (г. Калуга, mz35.ru) – известным крупным поставщиком конденсаторов для нужд нефтегазовых корпораций – приступили к коммерциализации проекта. Рассматриваются возможности внедрения воздушных конденсаторов на объектах ОАО «Мосэнерго», вновь создаваемых и реконструируемых теплоэлектростанциях в г. Грозном, на Сахалине, в Крыму, в г. Актобе (Республика Казахстан).

Наверх

ЗАО НПВП "Турбокон"
Россия, 248010, г.Калуга, ул.Комсомольская роща, д.43, E-mail: turbocon@kaluga.ru
© 2015-2024г. Все права защищены