Резюме проекта, выполняемого в рамках ФЦП
«Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014 – 2020 годы» по этапу № 1

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 создания энергосберегающих систем транспортировки, распределения и использования энергии

Период выполнения: 26.08.2014> г. – 31.12.2016 г.

Плановое финансирование проекта: 54 125 000 (пятьдесят четыре миллиона сто двадцать пять тысяч) руб.

Бюджетные средства 43 300 000 (сорок три миллиона триста тысяч) рублей.

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

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

Индустриальный партнер: ОАО «КТЗ»

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

1. Цель прикладного научного исследования и экспериментальной разработки

- 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.

2. Основные результаты проекта

2.1 Выполнены промежуточные и заключительные отчеты о ПНИ:

– проведен аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему, исследуемую в рамках ПНИ, изучено 35 источников за период 2009 – 2014 гг.;

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

– разработаны и исследованы варианты возможных решений задачи;

– выбран оптимальный вариант решения задачи;

– выполнен анализ работы турбины на смеси водяного пара и неконденсирующихся газов (НКГ), в том числе с конденсацией пара и удалением НКГ на выходе;

– разработана концепция создания угольного энергоблока мощностью 300 МВт с ультрасверхкритическими параметрами пара, с газовым перегревом пара, обеспечивающего КПД выработки электроэнергии не менее 53%;

– проведены исследования условий конденсации движущегося пара из парогазовой смеси при низких давлениях;

– исследованы конструкции атмосферных и вакуумных конденсаторов с большим содержанием неконденсирующихся газов;

– проведены исследования условий и параметров, обеспечивающих высокую полноту сгорания CH₄-O₂;

– исследованы конструкции камер сгорания для CH₄-O₂ в смеси с водяным паром;

– проведены исследования условий и параметров, обеспечивающих высокую степень абсорбции углекислого газа;

– исследованы конструкции устройств, обеспечивающих высокую степень абсорбции углекислого газа;

– разработаны принципы проектирования высокоэффективных конденсаторов пара с большим (до 15-20%) содержанием неконденсирующихся газов;

– разработана 3D модель течения парогазовой смеси в проточной части высокотемпературной газопаротурбинной установки;

– разработана схема высокотемпературной (1000/1250°С) газопаротурбинной установки мощностью 25 МВт;

– оптимизированы параметры элементов схемы высокотемпературной (1000/1250°С) газопаротурбинной установки мощностью 25 МВт, обеспечивающей получение КПД не менее 51%;

– приобретены оборудование, измерительная аппаратура, материалы и комплектующие для изготовления стенда для исследований экспериментального образца высокоэффективного конденсатора пара с большим (до 15-20%) содержанием неконденсирующихся газов;

– приобретено оборудование, измерительная аппаратура, материалы и комплектующие для изготовления стенда для исследований экспериментального образца системы удаления и подготовки к утилизации неконденсирующихся газов;

– приобретены материалы и комплектующие на создание экспериментального образца высокоэффективного конденсатора пара с большим (до 15-20%) содержанием неконденсирующихся газов;

– приобретены материалы и комплектующие на создание экспериментального образца системы удаления и подготовки к утилизации неконденсирующихся газов.

По результатам исследований подготовлена к опубликованию статья Леонтьев А.И., академик РАН, Мильман О.О., д.т.н., профессор «Потери давления при течении и конденсации сред внутри труб и каналов» в журнале «Письма в Журнал технической физики» том 40, выпуск 24, 2014 г., стр. 69-77.

На этом этапе проводились подготовительные мероприятия по использованию уникальной научной установки – опытный образец ВПТУ-100. В целях популяризации результатов проекта в сентябре 2014 г. руководителем проекта д.т.н. профессором Мильманом О.О. был сделан доклад на семинаре в ОИВТ РАН на тему «Высокотемпературная паротурбинная установка на природном газе». В докладе изложены преимущества выбранной в ходе выполнения проекта схемы высокотемпературной газопаротурбинной установки с вакуумным конденсатором и устройством утилизации СО₂.

Финансирование работ производилось за счет средств субсидий – 13,3 млн. руб., за счет привлеченных средств – 3,325 млн.руб. Объем выполненных работ соответствует техническому заданию и первому 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

На данном этапе охраноспособных результатов интеллектуальной деятельности (РИД) не получено.

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 СО₂ в количестве 15÷20% от расхода пара. Кроме того, уменьшается тепловое загрязнение окружающей среды, поскольку удельный расход пара на 1 кВт установленной мощности в высокотемпературной газопаровой турбине в ≈ 2 раза меньше, чем у существующих установок.

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 испытать на опытно-промышленном образце высокотемпературной (1000/1250°С) газопаротурбинной установке мощностью 25 МВт, на которой будет исследована и отлажена совместная работа всех систем 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% СО₂ из отработавшей в турбине парогазовой смеси гарантирован тем, что эта технология имеет лучшие в мире технико - экономические характеристики по использованию газообразного или жидкого топлива. С учетом значительной изношенности основных средств электрогенерирующих компаний России ежегодно может внедряться 2-3 энергоблока мощностью 300 МВт, каждый из которых стоит свыше 20 млрд. руб. Коммерциализация проекта будет осуществляться индустриальным партнером ОАО «Калужский турбинный завод» - один из основных производителей паровых турбин в России.

7. Наличие соисполнителей

В 2014 году к работам над проектом привлекались следующие соисполнители:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана» (Калужский филиал);

– Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук;

- Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Национальный исследовательский университет «МЭИ»;

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

– Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П.А. Соловьева».

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