http://www.eprussia.ru/epr/98/7283.htm
Газета "Энергетика и промышленность России" | № 06 (98) март 2008 года

Как снизить себестоимость энергоблока

Энергетика Феликс ШАМРАЙ

Применение современных инструментов конструирования (CAD и CAE) позволяет шире применять новые литейные технологии, позволяет оптимизировать металлоемкие сварные узлы турбины, увеличить ее КПД.



Совершенствование турбин

Перевод производства отливок (для клапанов высокого давления, для цилиндров высокого и среднего давления) на технологию по газифицируемым моделям (coast foam) позволяет:
•уйти от брака;
•уменьшить вес литья в два раза;
•уменьшить припуски на обработку (до 5 миллиметров) и сократить ее время;
•сократить цикл чертеж детали – поставка отливки до трех месяцев;
•отказаться от сварно-литой конструкции цилиндров среднего давления, что существенно уменьшает объем сварочных работ.

Сегодня лечение одной некачественной отливки длится до одного года. Стоит этот процесс около 150 рублей на килограмм отливки. Срываются графики производства, конструкторы вынуждены подстраиваться под имеющиеся на складах предприятия отливки.

Сегодня роторы турбин делаются либо составными, что усложняет конструкцию, повышает трудоемкость и удлиняет цикл изготовления, либо из цельнокованной заготовки, получение которой является проблемой и по цене, и по качеству, и по срокам поставки. Такая заготовка требует большого объема механической обработки и отличается малым коэффициентом использования металла. Получение роторов методом центробежного литья позволит получать тонкостенную заготовку ротора с припусками на обработку до 5 миллиметров. Такой ротор при той же жесткости легче роторов, получаемых по традиционным технологиям, и потребует намного меньше времени на обработку. Так же он потребует меньше времени на прогрев, что увеличивает КПД турбины.

Следующий шаг – оптимизация сварных конструкций: уменьшение толщин листов и веса до полутора раз и уменьшение объема сварочных швов до четырех раз. Существующие конструкции паровых турбоустановок имеют корни 20‑50-летней давности. В них применяется большой объем сварных конструкций. Они избыточны по весу, по толщинам применяемого проката, по катетам сварных швов. Проблема не только в неоправданной материалоемкости и трудоемкости, но и в крайней дефицитности специалистов – сварщиков‑котельщиков.

Необходима автоматизация сварки диафрагм на 5-координатных сварочных роботах с ЧПУ. Сварка диафрагм не только очень ответственный процесс, но и весьма трудоемкий. Он ставит производство в большую зависимость от квалифицированных сварщиков. Автоматизация этого процесса увеличивает его производительность до четырех раз, устраняет брак при сварке, позволяет перейти на круглосуточный безостановочный режим работы.

Переход на современный твердосплавный инструмент и оптимизационный расчет режима резания позволит до двух раз уменьшить время механической обработки.

Целесообразна и модернизация крупных станков для работы «с одной установки». Крупногабаритные детали (роторы, цилиндры и т. п.) должны проходить всю необходимую обработку на одном месте, с одной установки. Это до двух раз сокращает производственный цикл.

Дальнейшие меры – оптимизация топологии турбоустановки по паропроводам и оптимизация сечений трубопроводов турбоустановки. Уменьшение протяженности паропроводов турбоустановки при сохранении самокомпенсации, ресурсных и прочностных параметров дает существенное снижение затрат на трубопроводную часть.

Чем больше диаметр труб, тем меньше их сопротивление потоку, но выше себестоимость. Уход от избыточных сечений снижает затраты на трубопроводную часть.

Реализация всех перечисленных научно-исследовательских и конструкторских разработок снижает себестоимость турбоустановок минимум в два раза. Примерно так же сокращается длительность производственной части цикла выпуска турбоустановки.



КПД турбоустановки

КПД самой турбоустановки тоже может и должно быть увеличено. Чем больше энергия пара и чем эффективнее мы преобразуем ее в полезную работу в части высокого давления, тем меньше потерь мы получим в частях среднего и нижнего давления. Кроме того, части среднего и нижнего давления потребуются меньших размеров и материалоемкости. Создание оптимизационного расчетного комплекса позволяет:
•автоматизировать оптимизационные тепловые расчеты;
•автоматизировать оптимизационные расчеты ступени: получаем максимальный КПД на первой ступени, определяем термодинамические параметры пара после нее, делаем расчет второй и т. д., таким образом, получаем автоматизированный расчет проточной части;
•автоматизировать оптимизационные расчеты турбоустановки по топологии, по диаметрам, по термодинамике.

Необходимо вести аэродинамическое совершенствование турбин. Это может быть достигнуто такими мерами, как применение прогрессивных конструкций уплотнений и переменной реактивностью по проточной части. Свою роль может сыграть и совершенствование контура и профилей лопаток, приводящее к уменьшению потерь (отсутствие вихрей, отсутствие отрыва потока и т. д.). Совокупный результат может дать рост КПД турбоустановки не менее чем на 8 процентов.
Увеличение маневренности турбины в связи с уменьшением толщин стенок и веса цилиндра высокого давления, клапанов высокого давления, роторов может дать прирост КПД не менее 1 процента. Этот эффект – побочный результат вышеописанных усовершенствований.

Совершенствование систем автоматического регулирования и процедур «Старт/стоп турбоустановки» имеет потенциал для роста КПД турбоустановки не менее чем в 3 процента.



Повышение КПД энергоблока

Сегодня до 10 процентов вырабатываемой электроэнергии тратится энергоблоком на собственные нужды (насосы, задвижки, вентиляторы). Применение систем частотного регулирования в составе АСУТП (автоматической системы управления технологическими процессами) энергоблока дает хорошие результаты.

Газоанализатор определяет содержание СО, СО2, О2 в дымовых газах. По этим показателям обеспечивается работа питательных насосов, воздуходувок, дымососов и подачи топлива (отсутствие СО, минимизация О2). При любых внешних обстоятельствах (параметры воздуха, топлива) и изменениях нагрузки котла обеспечивается оптимальный режим горения для данного котла. Топливо будет сгорать максимально – в дымовых газах не будет СО, но в них не будет и О2, т. е. мы не греем воздух впустую. Благодаря этому мы достигаем экономии топлива на 5‑15 процентов.

В случае с производительностью насоса, чтобы увеличить расход в два раза, необходимо увеличить напор в четыре раза, а энергопотребление возрастет при этом в восемь раз. Например: на ТЭЦ-21 Санкт-Петербурга для подачи воды в тепловую сеть используется насос на 6000 кубометров в час мощностью 1600 кВт. Пиковое потребление – 5500 кубометров в час – возникает крайне редко, практически всегда подача горячей воды осуществляется на уровне 3000 кубометров в час. Для этого задвижка на трубопроводе перекрывается на половину сечения. Тот же расход – 3000 кубометров в час – можно получить, вращая насос в два раза медленнее, и тогда потребление энергии снизится в восемь раз, составив не 1600, а 200 кВт в час. Лишь на одном тепловом насосе 1,6 МВт экономия электроэнергии достигнет более 10 миллионов кВт-ч в год! В денежном выражении это выгода в 240 долларов США в год на каждом киловатте, обеспечивающем собственные нужды.

Применение систем управления, основанных на частотном регулировании всех изменяемых параметров энергоблока, позволяет снизить расходы на собственные нужды не менее чем в два раза. То есть имеется возможность увеличить электрический КПД станции на 2‑6 процентов.

Таким образом, существуют достаточно широкие возможности эффективных компромиссов между «котельщиками», «турбинистами», «генераторщиками».

Отправить на Email

Также читайте в номере № 06 (98) март 2008 года:

  • РАО ЕЭС и Кузбасс пришли к соглашению

    ОАО РАО «ЕЭС России» и администрация Кемеровской области подписали соглашение по развитию энергосистемы региона и обеспечению надежного электроснабжения ее потребителей на период до 2013 года. Всего за 5 лет действия соглашения в развитие энергосистемы региона будет направлено более 127 миллиардов рублей. Из них более 95 миллиардов рублей будет направлено на развитие генерации, а 32,5 миллиарда рублей – на инвестиции в электросетевой ...

  • НОРЭМ: итоги и задачи

    2007 год завершен. Для энергетики он оказался довольно необычным: рынок в условиях НОРЭМ к 1 января 2007 года отработал всего 4 месяца. Аномально теплые осень 2006 и зима 2007 года, снижение выработки электроэнергии в третьем квартале гидроэлектростанциями, снижение потребления тепла потребителями вносили свои коррективы в прогнозы производства и потребления электроэнергии. В связи с этим, на первый взгляд, нелогично формировались уров...

  • Дума одобрила соглашение с Норвегией

    Государственная Дума одобрила закон «О ратификации соглашения между Российской Федерацией и Королевством Норвегия о разграничении морских пространств в районе Варангер-фьорда». Соглашение определяет линию государственной границы между Россией и Норвегией внутри района Варангер-фьорда по точкам, координаты которых содержатся в статье 2 соглашения в соответствии со Всемирной геодезической системой координат 1984 года. Ратифицированное Г...

  • Грузия: «КазМунайГаз» приобрела Батумский порт

    Норвежская компания Greenoak Group продала принадлежавший ей Батумский нефтяной терминал казахской государственной компании «КазМунайГаз». Greenoak Group приобрела терминал в 1999 году, когда он перерабатывал лишь 3‑3,5 миллиона тонн нефти в год. В 2006 году эта же компания получила право на управление 100-процентной долей государства в ООО «Батумский морской торговый порт» сроком на 49 лет. Казахская государственная компания «К...

  • Блиц

    ОАО «ТГК-8» планирует расширить Краснодарскую ТЭЦ в преддверии Олимпиады-2014. На станции предполагается установить парогазовую установку. По данным пресс‑службы, после расширения ТЭЦ ее электрическая мощность возрастет на 410 МВт. Тепловая мощность ТЭЦ увеличится настолько, что станция сможет обеспечить теплоснабжение около 200 тысяч квадратных метров жилья. Расширение Краснодарской ТЭЦ с сооружением ПГУ-410 призвано обеспечит...