Разработка энергокомплексов с высокотемпературными паротурбинными установками с созданием и испытанием опытного образца

В 2007 г. ЗАО НПВП "Турбокон" в результате победы в конкурсе, объявленном Роснаукой в рамках Федеральной целевой программы "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 годы", заключило госконтракт № 02.526.11.6003 от 14.06.2007г. по теме "Разработка энергокомплексов с высокотемпературными паротурбинными установками с созданием и испытанием опытного образца".

Цель работы

Создание научно-технического задела по созданию высокоэффективной технологии производства электроэнергии с электрическим к.п.д. более 55 % для электростанций с паровыми турбинами и с к.п.д. для парогазового цикла более 65 %. Подтверждение результатов проекта испытаниями опытного образца малой мощности.

Наименование разрабатываемой научной (научно-технической, инновационной) продукции

1. Энергокомплексы с высокотемпературными паротурбинными установками с созданием и испытанием опытного образца мощностью 100 кВт.
2. Эскизный проект на энергоустановку с высокотемпературными паротурбинными установками мощностью 25 МВт.

Контрактом предусматривалась разработка в 2007-2009г. энергокомплексов с высокотемпературными паротурбинными установками мощностью в 100 кВт и 25 МВт. Для реализации проекта создан консорциум, состоящий из ЗАО НПВП "Турбокон", КФ МГТУ им. Н.Э. Баумана, Института теплофизики им.С.С.Кутателадзе СО РАН, Московского энергетического института (Технический университет) на базе которых велись фундаментальные исследования по отдельным направлениям использования водородной энергетики с участием пяти институтов РАН, семи ВУЗов, девяти отраслевых институтов, одиннадцати научно-производственных и производственных организаций.

В течение 2007-2009 годов выполнен полный комплекс научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, предусмотренных техническим заданием и календарным планом.

• Проведен анализ существующих и разрабатываемых в мире и России энергоком-плексов с газовыми, паровыми и парогазовыми установками. Выполнены патентные ис-следования по данной тематике. Полученный результат подтвердил актуальность тематики, связанной с созданием электростанций с высокотемпературными турбинами и использова-нием водородного топлива. Аналогичные разработки ведутся в США, Германии, Японии и других странах мира. Зафиксирована тенденция роста начальных температур (для газовых турбин – до 1500°С, паровых – до 720°С) с целью повышения электрического к.п.д. более 50%.
• Выполнен термодинамический анализ циклов с высокотемпературной (более 600°С) конденсационной турбиной и водородным пароперегревателем. Расчетными исследова-ниями установлена возможность достижения электрического к.п.д. более 55% в пересчете на углеводородное топливо для турбин единичной мощности более 250 МВт.
• Выполнен анализ направлений диагностирования, снижения шумов и вибраций энергоустановок.
• Приоритетным направлением определены активные системы гашения шумов и вибраций.
• Разработана техническая документация (технический и рабочий проект) на опытные образцы энергоблоков с воздушным тормозом и электрогенератором, на высокотемпературный электрический и водородный пароперегреватели.
• Разработана технологическая документация для производства уплотнений нового поколения для турбинных установок совместно с ЗАО «Унихимтек», МГУ им. М.В.Ломоносова, МГТУ им Н.Э.Баумана.
• Разработаны и изготовлены экспериментальные стенды для испытаний энергокомплексов с воздушным тормозом и электрогенератором, для установок генерации водорода и кислорода, для опытных образцов пароперегревателей, для пассивной и активной системы гашения воздушного шума совместно с ИТ им. С.С.Кутателадзе СО РАН, МГТУ им Н.Э.Баумана, МГУ им. М.В.Ломоносова, МЭИ (ТУ).

  

  Общий вид экспериментального стенда c высокотемпературной паротурбинной установкой ВПТУ-100 и электропароперегревателем ЭПП-60

  Макет активной системы гашения воздушного шума

  Экспериментальный стенд пассивной системы гашения воздушного шума

     

  Установка генерации водорода и кислорода

• Изготовлены опытные образцы высокотемпературных паровых турбин, конденсаторов, воздушных тормозов, электрогенераторов, электролизеров, парового котла, высокотемпературных пароперегревателей.

  Опытный образец высокотемпературной паровой турбины ВПТУ-100	Опытный образец высокоэффективного конденсатора
  Опытный образец воздушного тормоза	Опытный образец высокооборотного электрогенератора
  Опытный образец электролизера ГВ 2.0-3.5	Водогрейный котел в составе стенда получения водяного пара с температурой до 850°С и давлением до 3,5 МПа

  

  Высокотемпературный водородный пароперегреватель ВВПП-100

Проведены экспериментальные исследования вышеуказанных отдельных опытных образцов, а также опытного образца энергокомплекса в целом, подтвердившие работоспособность предложенной энергоэффективной технологии производства электроэнергии.

За время выполнения НИОКР выполнены следующие работы:

• Разработаны научные основы, технологии и принципы проектирования высоко-температурных паровых турбин, высокотемпературных водородных пароперегревателей, конденсаторов пара и электростанций в целом, включая физико-математические модели термодинамических, газодинамических моделей и прочностных расчетов, а также основы вибрационных и шумовых характеристик.
• Разработана техническая документация на 3 турбины с начальной температурой пара 850°С и 1500°С единичной мощностью 100 кВт (рабочий проект), 25000 кВт (эскизный проект), 250000 кВт (аванпроект).
• Изготовлен впервые в мире опытный образец энергокомплекса с паровой турбиной 100 кВт, включающий электрический и водородный пароперегреватель до 850°С, воздушный тормоз, электрогенератор, конденсатор и другое электрическое оборудование в соответствии с требованиями технического задания.

  

• Проведены предварительные испытания опытного образца энергокомплекса с электрогенератором с температурой пара до 850°С.
• Проведены предварительные испытания опытного модернизированного образца энергокомплекса с воздушным тормозом с температурой пара до 850°С.
• Проведены приемочные испытания опытного энергокомплекса. Проведенные испытания подтвердили работоспособность энергокомплекса.
• Выпушен бизнес-план внедрения новых технологий с высокотемпературными паровыми турбинами.

Разработаны две новых технологии:

• Технология изготовления высокотемпературных колес паровых турбин ТУБН.620458.00.211.
• Технология получения водяного пара с температурой (850-1500°С) с использованием водородного топлива. ТУБН.620458.00. 294.

Наверх

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