Отзыв ведущей организации (Разработка научно-методологических основ создания перспективных высокотемпературных энергетических комплексов), страница 2

В результате проведенных исследований разработаны математические модели и установлены зависимости изменения стоимости котельной установки, главных паропроводов, паровой турбины и водородно-кислородной камеры сгорания от начальных параметров цикла паротурбинной установки, а также от расхода свежего пара. На основе разработанных моделей определено влияние разработанных новых научно-технических решений на финансово-экономических показатели высокотемпературных энергетических комплексов.

Показано, что применение разработанных решений обеспечивает снижение стоимости более чем на 10,5 млрд руб., сокращая тем самым срок окупаемости более чем в два раза. Соответствие паспорту научных специальностей Представленная диссертационная работа соответствует паспорту специальности научных работников 05.14.01 «Энергетические системы и комплексы» в части формулы специальности: «...прорабатываются перспективные структуры энергетических систем и комплексов, разрабатываются новые методы исследования и оценки качества энергетических систем и комплексов с целью повышения их экономичности, надежности, безопасности... »; в части области исследования — п. 1 «Разработка научных основ исследования общих свойств, создания и принципов функционирования энергетических систем и комплексов»; и.

3 «Использование на этапе проектирования и в период эксплуатации методов математического моделирования с целью исследования и оптимизации структуры и параметров энергетических систем и комплексов и происходящих в системах энергетических процессов»; п. 5 «Разработка и исследование в области энергосбережения и ресурсосбережения при производстве тепловой и электрической энергии...»; п. б «Исследование влияния технических решений, принимаемых при создании н эксплуатации энергетических систем и комплексов, на их финансово-экономические и инвестиционные показатели...».

Работа соответствует пасгюрту специальности научных работников 05.04.12 «Гурбомашины и комбинированные турбоустановки» в части формулы специальности: «...исследуются закономерности механических, теплофизическнх, гидродинамических„ информационных, экономических и других связей с целью совершенствования существующих и создания новых энергетических, а также транспортных турбомашин и комбинированных турбоустановок, обладающих высокими показателями экономичности, надежности, технологичности, безопасности в эксплуатации и низкой себестоимостью»; в части области исследования — и. 1 «Разработка научных основ изучения физико-химических, гидрогазодинамических, тепло- и массообменных процессов, общих свойств и принципов функционирования отдельных узлов и механизмов, а также основного и вспомогательного оборудования турбомашин и комбинированных турбоустановок»; п. 4 «Математическое моделирование и исследование динамики и прочности элементов и деталей турбомашин и комбинированных турбоустановок».

Степень обоснованности и достоверности научных положений, выводов и рекомендаций В работе исследованы технологии производства электрической энергии на высокотемпературных паротурбинных установках, в том числе гибридного принципа действия. Разработаны новые научно-технические решения, обеспечивающие возможность практической реализации предлагаемых технологий. Разработаны методы и модели оценки стоимости нового оборудования и высокотемпературных энергетических комплексов. Разработанные научно-технические решения могут быть рекомендованы к использованию научно-техническими организациями и научно-производственными предприятиями при разработке новых видов энергооборудования и модернизации существующего. Достоверность и обоснованность полученных результатов обусловлена применением современных методов решения теплотехнических задач, методов математического моделирования и оптимизации с использованием хорошо зарекомендовавших себя в мировой практике проведения исследований программных комплексов.

Результаты математического моделирования подтверждены физическим экспериментом. Работа имеет достаточную степень апробации. По теме диссертации опубликовано 58 научных работ, в том числе 16 статей в периодических изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России для опубликования основных результатов диссертационных исследований на соискание ученых степеней доктора и кандидата наук, 13 статей — в журналах„входящих в международные базы цитирования Ясорпз и ЖеЬ оГ Бс1епсе, 16 докладов в сборниках трудов международных конференций, 6 патентов, Научная новизна диссертационного исследования заключается в следующем: 1. Разработана совокупность научно-технических решений, обеспечивающих техническую возможность и экономическую целесообразность создания мощных высокотемпературных энергетических комплексов нового поколения на основе паротурбинных технологий. 2. Разработана усовершенствованная методика проектирования теплонапряженных охлаждаемьгх деталей высокотемпературных турбин на основе опережающей верификации математических моделей.

Экспериментально обоснована возможность применения технологии селективного лазерного спекания (БЬМ-технологии) для изготовления прототипов охлаждаемых деталей. 3. Разработан комплекс математических моделей, позволяющий оценивать металлоемкость и стоимость изготовления нового оборудования перспективных высокотемпературных энергетических комплексов на ранних стадиях его создания, Установлены зависимости металлоемкости и стоимости оборудования от начальных параметров пара и его расхода. 4. Разработана математическая модель отсека паровой турбины с охлаждаемой проточной частью, позволяющая определять необходимое количество охлаждающего агента в зависимости от его параметров, параметров основного потока и рабочей температуры применяемых конструкционных материалов.

5. Разработана новая методология проектирования научно-обоснованных технических решений, базирующаяся на комплексном применении расчетных и экспериментальных методов исследований, использовании аддитивных технологий для изготовления физических моделей, обеспечивающая сокращение сроков создания нового оборудования. б. Разработаны алгоритмы и расчетные модели ключевых элементов проточной части, части низкого давления, выхлопного отсека, применимые для проектирования широкого класса турбомашин.

7. Получены новые результаты по влиянию параметров пара на технико-экономические показатели и структуру тепловых схем перспективных высокотемпературных энергетических комплексов, на основе которых разработаны предложения по формированию структуры и выбору рабочих параметров перспективных энергетических комплексов. 8. Расчетно-экспериментально обосновано применение профильных поверхностей меридиональных обводов для снижения концевых потерь энергии в турбинных решетках малой относительной высоты.

Теоретическая и практическая значимость полученных результатов 1. В результате расчетно-экспериментальных исследований на основе созданных математических и физических моделей определено влияние формы и взаимного расположения холодных воронок и горелочных устройств на аэродинамику горизонтально-ориентированных топочных камер. С использованием полученных результатов разработана конструктивная схема топки и предложена новая компоновка пылеугольного котельного агрегата, обеспечивающая сокращение длины паропроводов острого пара и пара промежуточного перегрева по сравнению с традиционной компоновкой в 3 раза.

2. Получены новые результаты по влиянию водородного перегрева на функционирование угольно-водородных энергетических комплексов, на основе которых определены требования к водородно-кислородным камерам сгорания, для которых на базе результатов математического моделирования разработана конструктивная схема. Основываясь на полученных результатах, предложен способ сокращения использования жаропрочных материалов в котельном агрегате за счет осуществления перегрева пара свыше 540-б00 'С не в поверхностях нагрева котла, а в водородно-кислородных пароперегревателях, установленных в непосредственной близости от паровой турбины, позволяющий снизить долю использования жаропрочных материалов и обеспечивающий уменьшение стоимости энергетического комплекса на 11,3 04. 3.

Установлены зависимости изменения расхода хладагента и мощности охлаждаемого отсека паровой турбины от температур основного потока и хладагента и рабочей температуры металла. С применением полученных результатов разработана схема перспективного высокотемпературного энергетического комплекса с охлаждаемой паровой турбиной, позволяющая сократить расход дорогостоящих жаропрочных материалов и, как следствие, уменьшить стоимость турбины на 28,5 ',4, обеспечив при этом КПД выработки электрической энергии в 48,1»4. 4. Проведены исследования возможных вариантов повышения пропускной способности цилиндров низкого давления, в ходе которых получены результаты по влиянию конструктивных схем на аэродинамическую эффективность проточных частей. На основе полученных результатов предложен способ, обеспечивающий снижение металлоемкости турбин мощностью 300-1200 МВт на 10-20 '?4, с 1,57-2,30 до 1,23-2,08 кг/кВт.

Вопросы и замечания по диссертационной работе По представленной работе имеются следующие замечания: 1. Автору стоило рассмотреть труды научной школы Щепетильнкова М.И. ИГЭУ по направлению «Совершенствование тепловых схем паротурбинных и парогазовых электростанций» (исследователи Щепетильников М.И., Девочкин М.Ю., Мошкарин А.В. и др.), где приводятся результаты исследований, оптимизационных расчетов по повышению начальных параметров в паротурбинных циклах до суперсверхкритических (30 МПа, 650 'С).

Указанные работы могли бы быть полезны в части сравнения и выбора давлений промежуточного перегрева, количества перегревов, схем установок. 2. В выводах оптимизационных исследований тепловых схем блока автором отмечена предпочтительность двухподьемной схемы питательной установки.