Перспективные угольные энергоблоки конденсационных электростанций

Сегодня первоочередной задачей электроэнергетики России является оптимизация структуры генерирующих мощностей с увеличением доли угольной генерации. При этом существует ряд проблем, препятствующих активному расширению использования угля в энергетике страны; основные из них — низкая эффективность существующих угольных станций, высокие капиталовложения, необходимость снижения выбросов загрязняющих веществ, а также сохраняющееся искажение соотношения внутренних цен на первичные энергоресурсы.

Для повышения конкурентоспособности угольной генерации по сравнению с газовой необходимы разработка и совершенствование угольных технологий с повышением их КПД и минимизацией экологической нагрузки на окружающую среду. Одним из наиболее перспективных направлений развития электроэнергетики сегодня считается повышение начальных параметров пара для конденсационных энергоблоков большой мощности, работающих на твердом топливе. Предполагается, что активное внедрение и совершенствование таких энергоблоков позволит получить комплексный эффект, который будет характеризоваться:

• снижением удельных расходов топлива, а также удельных выбросов токсичных и парниковых газов на 1 кВт • ч произведенной электроэнергии;
• развитием угольных технологий по всей технологической цепочке;
• диверсификацией топливного баланса страны;
• сохранением (при учете ряда факторов) объемов экспортного газа и т.д.

В данной работе рассматриваются технико-экономические показатели перспективных энергоблоков тепловых электростанций суперкритических параметров (СКП) с системами серо- и азотоочистки на основе технологий мокрой известняковой очистки и селективного каталитического восстановления (СКВ) соответственно. Мировой опыт снижения выбросов от электростанций показал, что данные установки являются одними из самых эффективных систем очистки дымовых газов от окислов серы и азота. Кроме того, на сегодняшний день эти системы обладают наибольшей технологической готовностью, о чем говорит большой накопленный опыт их проектирования и эксплуатации.

Целью работы является анализ результатов многовариантных вычислительных экспериментов и разработка на этой основе рекомендаций по выбору рациональных схем, расходно- термодинамических и конструктивно-компоновочных параметров энергооборудования и оборудования систем очистки дымовых газов применительно к характерным мощностям отечественных энергоблоков, использующих кузнецкие и канско-ачинские угли.

Расчеты были выполнены с использованием лицензионного вычислительного комплекса Thermoflow 18 для энергоблоков мощностного ряда 330, 500, 660, 800 МВт с суперкритическими параметрами пара 28,4 МПа/600/600 °C, температурой питательной воды 305,5 °C, давлением в конденсаторе 3,4 кПа. Модель энергоблока составлена на основе разработок. В качестве парогенераторов используются котлы башенной компоновки, работающие на кузнецких углях марок Г и Д с содержанием серы, азота и зольности на рабочую массу соответственно 18 %; низшая теплота сгорания на рабочую массу составляет 5410 ккал/кг. Профиль системы регенерации по схеме Виолена: 5ПНД+Деаэратор+4ПВД.

На основе проработок было принято, что режимно-технологическими мероприятиями достигается уменьшение концентрации оксидов азота на выходе из топки до уровня 400 мг нм3. В качестве расчетных параметров для систем очистки были приняты следующие концентрации загрязняющих веществ на выходе из дымовой трубы: для оксидов серы и азота — не более 200 мг/нм3, для золы — не более 30 мг/нм3.

В результате расчетов были получены технико-экономические параметры энергоблоков СКП. Достижимый уровень КПД нетто для таких энергоблоков ~43 %, а коэффициент собственных нужд при этом составляет около 5,2 %. По полученным данным были построены зависимости КПД от установленной мощности энергоблоков. Характерные формы кривых во многом определяются эффективностью низкопотенциальной части турбин, технологический профиль которой зависит от установленной мощности энергоблока.

Повышение эффективности рассматриваемых энергоблоков сопровождается также снижением удельных расходов пара (на выработку 1 кВт • ч) в среднем на 10 % по сравнению с блоками на освоенных параметрах сверхкритического давления (СКД). Это приводит к соответствующему снижению производительности основных элементов пароводяного цикла, что в некоторой степени компенсирует удорожание энергоблоков от повышения параметров пара.

Были получены удельные капиталовложения для энергоблоков СКП. Кроме того, для сравнения были также произведены расчеты для энергоблоков СКД соответствующих мощностей. Удельная стоимость энергоблоков СКП на кВт установленной мощности колеблется в пределах 42…52 тыс. руб./кВт, что превышает удельные капиталовложения в соответствующие блоки СКД в среднем на 25 %. При этом наблюдается существенное снижение удельной стоимости энергоблоков СКП с увеличением установленной мощности. В то же время увеличение удельных капиталовложений только от повышения начальных параметров пара составляет около 16-17,5 % от стоимости блоков СКД. Оставшаяся доля прироста стоимости приходится на внедрение систем очистки дымовых газов.

Были рассчитаны расходные и конструктивно-компоновочные параметры систем очистки, определяющие их технологический профиль. Для мощностей энергоблоков 330.800 МВт количество абсорберов — 1, реакторов СКВ — 2.3 на энергоблок. При этом переход к трем реакторам СКВ для блоков 660 и 800 МВт вместо двух для блоков 330 и 500 МВт определяется ростом объемных и массовых расходов дымовых газов при увеличении единичной мощности энергоблока. Переход к трем реакторам влечет за собой разделение основного потока дымовых газов на три параллельных потока, на каждом из которых устанавливаются отдельные трубчатый воздухоподогреватель, электрофильтр и дымосос. С ростом мощности энергоблока увеличение количества параллельных потоков наравне с усложнением профиля турбины в конечном счете сказывается на характере построенных кривых удельных капиталовложений. Суммарная стоимость систем очистки достигает 7 % от капиталовложений в целом в энергоблок СКП, работающий на кузнецком угле марок Г, Д.

На основе проделанной работы можно сделать вывод, что эффективным технологическим профилем новых высокоэкономичных энергоблоков является схема с многоцилиндровой турбиной, девятью отборами пара на систему регенерации, 2.3 реакторами СКВ и одним абсорбером системы сероочистки.

Дата публикации: 11.12.2011

Похожие записи:

• Исследование четырехфазных линий электропередач
• Техноценозы в электротехнических системах
• Потенциал развития электроэнергетики и его освоение
• Методические и практические вопросы полуволновой технологии передачи электроэнергии
• Качественная кабельная продукция от лучших производителей России от компании «РОСКАБ»
• Как выбрать установить дизель-генератор в доме