Резюме проекта, выполняемого в рамках ФЦП
«Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014 – 2020 годы» по этапу № 2

Номер Соглашения о предоставлении субсидии: 14.576.21.0049

Тема: «Прикладные научно-технические разработки в обеспечение создания энергоблока

мощностью 300 МВт с ультрасверхкритическими параметрами пара на базе угольных котлов с газовым перегревом пара и получением коэффициента полезного действия не менее 53%».

Приоритетное направление: Энергоэффективность, энергосбережение, ядерная техника.

Критическая технология: Технологии энергоэффективного производства и преобразования энергии на органическом топливе.

Период выполнения: 26.08.2014 г. – 31.12.2016 г.

Плановое финансирование проекта: 52 625 000 (пятьдесят два миллиона шестьсот двадцать пять тысяч) рублей.

Бюджетные средства: 41 800 000 (сорок один миллион восемьсот тысяч) рублей.

Внебюджетные средства: 10 825 000 (десять миллионов восемьсот двадцать пять тысяч) руб.

Получатель: Закрытое акционерное общество Научно-производственное внедренческое предприятие «Турбокон».

Индустриальный партнер: Открытое акционерное общество "Калужский турбинный завод".

Ключевые слова: турбина, конденсатор, неконденсирующиеся газы, абсорбция, макет, компримирование.

1. Цель проекта

Цели работы:

- Создание научно-технического задела в области разработки энергоблоков с ультрасверхкритическими параметрами пара, обеспечивающих КПД выработки электроэнергии не менее 53%.

- Создание научно-технического задела в области разработки высокотемпературных (1250/1450°С) охлаждаемых газопаровых турбин, работающих на смеси пара и продуктов сгорания газа в его среде для энергоблоков с котлами на угольном топливе.

Задача ПНИ состоит в исследовании наиболее значимых процессов и выработке оптимальных технических решений при создании экологически чистой высокотемпературной газопаротурбинной установки мощностью 300 МВт (ГПТУ-300) для энергоблоков с котлами на угольном топливе и газовым перегревом пара, а именно:

- оптимизация тепловой схемы и параметров установки

- исследование высокотемпературной паротурбинной установки на парогазовой смеси, содержащей до 15-20% неконденсирующихся газов;

- разработка новых принципов проектирования высокоэффективных конденсаторов пара с большим (до 15-20%) содержанием неконденсирующихся газов;

- исследование экспериментального образца камеры сгорания СН₄-О₂ в смеси с водяным паром;

- исследование экспериментального образца системы удаления и подготовки к утилизации неконденсирующихся газов.

2. Основные результаты проекта

На 2 этапе выполнены следующие работы:

– разработана эскизная конструкторская документация на экспериментальный образец высокотемпературной паротурбинной установки (ВПТУ) при работе на парогазовой смеси с большим (до 15-20%) содержанием неконденсирующихся газов;

– разработана эскизная конструкторская документация на экспериментальный образец высокоэффективного конденсатора пара с большим (до 15-20%) содержанием неконденсирующихся газов;

– разработана эскизная конструкторская документация на экспериментальный образец камеры сгорания СН₄-О₂в смеси с водяным паром;

– разработана эскизная конструкторская документация на экспериментальный образец системы удаления и подготовки к утилизации неконденсирующихся газов;

– разработана эскизная конструкторская документация на стенд ВПТУ для экспериментальных исследований работы турбины на парогазовой смеси, с большим (до 15-20%) содержанием неконденсирующихся газов;

– разработана эскизная конструкторская документация на стенд для экспериментальных исследований экспериментального образца высокоэффективного конденсатора пара с большим (до 15-20%) содержанием неконденсирующихся газов;

– разработана эскизная конструкторская документация на стенд для экспериментальных исследований экспериментального образца камеры сгорания СН₄-О₂ в смеси с водяным паром;

– разработана эскизная конструкторская документация на стенд для экспериментальных исследований экспериментального образца системы удаления и подготовки к утилизации неконденсирующихся газов;

– проведены дополнительные патентные исследования в соответствии с ГОСТ Р 15.011-96;

– разработаны, собраны и налажены системы регистрации параметров стенда для экспериментальных исследований экспериментального образца высокоэффективного конденсатора пара с большим (до 15-20%) содержанием неконденсирующихся газов;

– разработаны, собраны и налажены системы регистрации параметров стенда для экспериментальных исследований экспериментального образца системы удаления и подготовки к утилизации неконденсирующихся газов;

– подготовлена заявка на охранный документ.

По результатам исследований в редакцию международного журнала «Теплоэнергетика» подана статья Клименко А.В., д.т.н., профессор, член-корр. РАН; Мильман О.О., д.т.н., профессор; Шифрин Б.А. к.т.н. «Высокотемпературная газопаротурбинная установка на базе комбинированного топлива».

Проведенные научные исследования базируются на новаторских разработках, защищенных патентами на объекты интеллектуальной собственности.

В процессе работы использованы современные методы исследований: математическое 3D-моделирование, компьютерные системы сбора и обработки информации.

Научные результаты, полученные на разработанных экспериментальных образцах высокотемпературной паротурбинной установки (ВПТУ) при работе на парогазовой смеси с большим (до 15-20%) содержанием неконденсирующихся газов, высокоэффективного конденсатора пара с большим (до 15-20%) содержанием неконденсирующихся газов, камеры сгорания СН₄-О₂ в смеси с водяным паром, системы удаления и подготовки к утилизации неконденсирующихся газов, будут вполне оригинальными в научном плане.

Прикладная направленность исследований позволит использовать их результаты для проектирования натурных элементов энергоблока мощностью 300 МВт с ультрасверхкритическими параметрами пара на базе угольных котлов с газовым перегревом пара.

Экспериментальные образцы высокотемпературной паротурбинной, высокоэффективного конденсатора пара с большим (до 15-20%) содержанием неконденсирующихся газов и камеры сгорания СН₄-О₂ в смеси с водяным паром созданы впервые и не имеют мировых аналогов.

Финансирование работ производилось за счет средств субсидий – 4,725 млн. руб., а также за счет привлеченных собственных средств предприятия – 4,002816 млн. руб.

Объем выполненных работ соответствует техническому заданию и второму этапу Плана-графика Соглашения о предоставлении субсидий № 14.576.21.0049 от 26.08.2014 г.

3. Охраноспособные результаты интеллектуальной деятельности (РИД), полученные в рамках прикладного научного исследования и экспериментальной разработки

Полезная модель, заявка № 2015119614 от 26.05.2015 г. «Высокотемпературная паротурбинная установка», РФ.

4. Назначение и область применения результатов проекта

Технические решения предназначены для дальнейшего продвижения в промышленности перспективных высокотемпературных газопаротурбинных установок с прямым сжиганием смеси топливо - кислород в среде водяного пара. Потребителями научно-технических результатов проекта являются энергомашиностроительные предприятия, а их продукции – территориальные электрогенерирующие компании, как в России, так и за рубежом.

5. Эффекты от внедрения результатов проекта

Разрабатываемые установки с КПД не менее 53% составят конкуренцию парогазовым установкам (ПГУ) по двум принципиально важным показателям: более низкой стоимости и существенно лучшим экологическим показателям за счет системы утилизации неконденсирующихся газов, прежде всего СО₂.

Стоимость снижается за счет сокращения числа агрегатов с двух?трех для парогазовых установок до одного в предложенном проекте. Выбросы уменьшаются за счет утилизации СО₂в количестве 15?20% от расхода пара. Кроме того, вдвое уменьшается тепловое загрязнение окружающей среды.

Высокий коэффициент полезного действия в сочетании с меньшими капиталовложениями, лучшими экологическими характеристиками – главные аргументы в пользу широкого внедрения установок в энергетику, масштабы которой практически безграничны. Кроме того, предлагаемый новый тип энергоустановок перспективен для внедрения в воздухонезависимых подводных аппаратах и неатомных подводных лодках. По уровню решаемых технических задач проект относится к созданию принципиально новой продукции.

6. Формы и объемы коммерциализации результатов проекта

Результаты ПНИ планируется использовать на опытно-промышленном образце высокотемпературной (1000/1250^оС) газопаротурбинной установке мощностью 25 МВт, на которой будет исследована и отлажена совместная работа всех систем применительно к созданию ГПТУ-300 МВт.

Внедрение угольных энергоблоков мощностью 300 МВт с ультрасверхкритическими параметрами пара с газовым перегревом пара и промперегревом (1250/1450°С) с высокотемпературной охлаждаемой турбиной, обеспечивающих КПД выработки электроэнергии не менее 53% и утилизацию не менее 98% СО₂обоснован тем, что эта технология имеет лучшие в мире технико - экономические характеристики по использованию газообразного или жидкого топлива.

Коммерциализация проекта будет осуществляться индустриальным партнером ОАО «Калужский турбинный завод» - один из основных производителей паровых турбин в России.

7. Наличие соисполнителей

На втором этапе в 2015 году к работам над проектом привлекались следующие соисполнители:

– Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственной внедренческое предприятие «Турбокон-н».

– Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Калужский государственный университет им. К.Э. Циолковского».

Комиссия Минобрнауки России признала обязательства по Соглашению на отчетном этапе исполненными надлежащим образом.

Наверх

ЗАО НПВП "Турбокон"
Россия, 248010, г.Калуга, ул.Комсомольская роща, д.43, E-mail: turbocon@kaluga.ru
© 2015-2023г. Все права защищены