Сверхкритических параметров

18.1. Можно ли создать барабанный котел с естественной циркуляцией для работы на сверхкритических параметрах?

* Поляев В.М., Бочарова И.Н. Исследование пористого испарительного охлаждения при докритических, критических и сверхкритических параметрах охладителя // ТВТ, 1978, т. 16, № 2. С. 425-428.

Среди действующих ТЭС уже в 1978 г. более 50 % суммарной мощности составили электростанции единичной мощностью не менее 1000 МВт. На закри-тических параметрах пара (23,5 МП а, 813/813 К) работает около 30% ТЭС. Успешно эксплуатируются блоки единичной мощностью 500, 800 МВт. В десятой пятилетке введен в эксплуатацию на Костромской ГРЭС первый (головной) блок мощностью 1200 МВт на сверхкритических параметрах пара. Комбинированное производство на ТЭЦ электроэнергии и теплоты приводит к значительной экономии топлива, поскольку на ТЭЦ полезно используется около 80% теплоты сгорания топлива, тогда как на КЭС вдвое меньше.

Усилия конструкторских, научных организаций, изготовителей энергетического оборудования и эксплуатационного персонала направлены на существенное сокращение удельных расходов условного топлива на 1 кВт-ч отпущенной энергии. Главными факторами, обеспечивающими рост КПД электростанций, являются повышение параметров пара и рост единичной мощности агрегатов при оптимальных термодинамических и экономических показателях оборудования. На КЭС переход от параметров пара 8,8 МПа, 773 — 808 К при мощности агрегатов 50—100 МВт к параметрам пара 12,7 МПа, 838/838 К при мощности агрегатов 150 — 200 МВт привел к снижению удельного расхода условного топлива с 420 до 350-345 гДкВт • ч). Блоки на сверхкритических параметрах 23,5 МПа, 838/838 К

Развитие турбостроения в СССР шло небывало быстрыми темпами. В 1924г. на Ленинградском металлическом заводе (ЛМЗ) была построена первая советская паровая турбина мощностью 2 Мет, а в девятом пятилетии сооружается блок 1200 Afar, который будет работать на сверхкритических параметрах пара. В настоящее время отечественное турбостроение стоит на высоком техническом уровне. На Ленинградском металлическом заводе (ЛМЗ) и Харьковском турбинном заводе (ХТЗ) сооружают блоки по 300, 500 и 800 Мет, работающие на сверхкритических параметрах пара.

Корпусы паровых турбин представляют собой сложную конструкцию, диаметр которой изменяется по их длине и которая характеризуется наличием ряда приливов, например в виде впускных и выпускных патрубков, камеры для отбора пара из промежуточных ступеней, кронштейнов для установки вспомогательных устройств, лап для опор и т. д. Конструкция корпуса и материал, из которого он изготовляется, определяются параметрами пара, поступающего в корпус турбин. При температуре пара свыше 450° С цилиндр высокого давления (ЦВД) и цилиндр среднего давления (ЦСД) отливают из легированной стали; при сверхкритических параметрах ЦВД выполняют двухстеночным с заполнением пространства между ними паром под некоторым давлением для того, чтобы каждая из стенок подвергалась воздействию меньшего по величине перепада давления; при температуре пара 400—450° С ЦВД и ЦСД отливают из углеродистой стали; при температуре не выше 250° С ЦСД и ЦНД отливают из чугуна.

Этот метод находит наибольшее распространение при сравнительных массовых испытаниях различных материалов. В частности, его применяют в исследовании коррозионного растрескивания аустенитных сталей при сверхкритических параметрах среды (давление 300 кгс/см2, температура 380 и 550 'С). Пластинка размером 6 х 50 х 2 мм выгибалась при комнатной температуре до диаметра DBH, связанного с заданной остаточной деформацией е, % и толщиной образца б, мм, соотношением

Последующие проектно-конструкторские проработки показали, что экономически более выгодно развивать теплоэнергетику на основе нового энергетического оборудования на сверхкритических параметрах пара.

На современной Рязанской ГРЭС с энергетическим оборудованием на сверхкритических параметрах пара предусматривается многоступенчатая химическая очистка воды. Производительность указанной химводоочистки для полной мощности ГРЭС равняется 500 м3/ч и состоит из следующих ступеней;

Большим достижением в развитии теплофикации является создание теплофикационного энергоблока мощностью 250/300 МВт на сверхкритических параметрах пара. Целесообразность создания теплофикационной турбины типа Т-250/300 на сверхкритические параметры пара 240 кгс/см2 и 560/565° С обусловлена следующими факторами:

В работе [Л. 34] рассматривается возможность применения в качестве рабочих тел энергетических установок малой мощности пер-фторбензола, дихлортетрафторбензола, перфтордекалияа. Анализ показал, что термический к. п. д. установки мощностью 10 кет, работающей по циклу Ренкина, при использовании вышеуказанных веществ составляет 20—25%. Для достижения такого к. п. д. термодинамический цикл должен осуществляться при сверхкритических параметрах [Л. 34].

Блочная ТЭС на паре сверхкритических параметров дешевле, упрощается ее управление и автоматизация.

Пароводяная смесь, поступающая в опытную трубу, получается дросселированием пара сверхкритических параметров, охлажденного предварительно до определенной температуры. Тонкостенные опытные трубки разгружаются от высокого давления 'внутри них за счет создания такого же давления с внешней стороны. С этой целью опытные трубки помещаются в толстостенный кожух 5, который заполняется азотом при необходимом давлении из специальной 'буферной системы.

Показатель степени окисления аустенитной стали 12Х18Н12Т в сравнении с остальными несколько выше и составляет 0,40. Это, по-видимому, связано с тем, что время испытаний (2300 ч) недостаточно для образования на поверхности стабильной оксидной пленки либо оксидная пленка из-за высокого содержания в аустенитной стали легирующих компонентов имеет заниженные защитные свойства в сравнении с другими испытанными сталями в паре сверхкритических параметров.

Результаты исследования трещинообразования на поверхности экранных труб из сталей 12Х1МФ и 12Х2МФСР в котле сверхкритических параметров пара при применении циклической водной очистки рассматриваются в [195].

185. Тепловая эффективность топки парового котла сверхкритических параметров в условиях водяной очистки экранов СРЧ при сжигании назаровского-угля/ А. А. Отс, Т. Н. Сууркууск, К. И. Ингерманн и др.// Теплоэнергетика: 1981. № 5. С. 34—36.

Контроль за протеканием коррозии металла трубной системы конденсаторов турбин несомненно следует предусматривать на стадии проектирования этих агрегатов. Эта рекомендация в первую очередь касается блоков сверхкритических параметров, для которых совершенно необходимо руководствоваться правилом выбора конструкционных материалов трубок конденсаторов с учетом коррозионно-агрессивных свойств охлаждающей воды [2].

Интересный эксперимент, связанный с отработкой водного режима на энергоблоках сверхкритических параметров пара мощностью 300 МВт, проводился ЭНИН на Конаковской ГРЭС. Суть этого эксперимента заключается в том, что при условии полного обессоливания конденсата турбины и выполнения подогревателей низкого давления из нержавеющей стали добавка кислорода в питательный тракт котла приводит к образованию на внутренних поверхностях нагрева оксидной (защитной) пленки и тем самым уменьшается вынос продуктов коррозии. Реализация этого метода позволит упростить тепловую схему блока за счет отказа от деаэрации питательной воды, облегчить условия эксплуатации оборудования, так как отпадет необходимость дозировать в питательную воду гидразин и аммиак, увеличить фильтроциклы на конденсатоочистке, что приведет к уменьшению расхода химреагентов, упростить режим пуска энергоблока.

В табл. 9.4 приведены нормы качества питательной воды прямоточных котлов сверхкритических параметров. Для этих котлов

сверхкритических параметров (СКП)

Конденсаторы энергоблоков сверхкритических параметров в СССР оснащены в основном трубками из медно-никелевого сплава МНЖ5-1. Трубные системы регенеративных подогревателей низкого давления для энергоблоков 500 и 800 МВт изготавливают из нержавеющей стали 12Х18Н10Т. Металл трубных элементов охладителей в конденсатном тракте, т. е. охладителей контура газоохладителей генератора, выносного охладителя конденсата греющего пара, вакуумного охладителя пара из крайних камер уплотнений, должен соответствовать марке металла подогревателей низкого давления. Трубные элементы охладителей эжекторов блочных ТЭС необходимо изготавливать из сплава МНЖ5-1 или стали 12Х18Н10Т.

Для фторсодержащих углеводородов, как и для других многоатомных веществ, характерен положительный наклон верхней пограничной кривой. При адиабатическом расширении пара сверхкритических параметров он в конце расширения является перегретым, что приводит к значительным потерям тепла в конденсаторе. Поэтому в схеме установки, предлагаемой в работе ([Л. 34], предусматривается использование тепла перегрева для регенерации. Существенным недостатком такой установки является сильно развитая система регенеративного подогрева. Размеры и стоимость регенеративных теплообменников ограничивают возможность практического применения описанной установки,