Диссертация (781919), страница 25
Текст из файла (страница 25)
Ширина топки рассматриваемого пароперегревателя составляет 22 м, а ее глубина – 12 м. Увеличение габаритов топки позволяет разместить на ее стенах большее количество экранных труб, что позволяет снизить скорости рабочей среды в них, уменьшив тем самым потери давления в экранных поверхностях, расположенных в топочной камере, которые снижаются с 3 до 2 бар. Несмотря на снижение скоростей в экранных трубах, их металл по-прежнему хорошо охлаждается, что обеспечивает надежную работу пароперегревателя. Высота топочной камеры составляет 49,5 м.
При этом общаявысота котла равна 58,5 м. КПД огневого пароперегревателя находится на высоком уровне исоставляет 95,4 % [261, 262, 263].150Таблица 2.15 – Характеристики поверхностей нагрева котла-пароперегревателя для гибридной АЭС с перегревом пара после парогенератораЯППУ до 600 °С и промежуточным перегревом пара до 620 °СКонвективный пароперегревательпервой ступениНижняя радиационная частьСредняя радиационная частьВерхняя радиационная частьГоризонтальныйгазоход и поворотная камераШирмыКонвективный пароперегревательвторой ступениВторая ступеньпромежуточногоперегревателяПервая ступеньпромежуточногоперегревателяРегенеративныйвоздухоподогревательподогреврабочейсреды, °Ссредняямассоваяскорость,кг/(м2·c)средняяскорость,м/ссреднийтемпературныйнапор, градплощадьповерхности, м2тепловаямощность,МВтрасходрабочейсреды, кг/с320,0042,00407,8813,8698,1928804,74235,231434,84320,00419,7099,70773,9232,75–1168,40401,691434,840,10419,70501,2581,55773,9240,23–1168,40286,471434,845,880,13501,25543,4242,17773,9245,22–1168,40143,171434,845,885,820,06543,42585,3841,96458,0129,06–1168,4082,81831,565,825,660,16537,85575,5037,65650,0043,35705,911447,25140,711571,805,665,620,03562,90600,0037,10463,5031,04524,112159,48135,781630,501,381,360,02512,68612,68100,00163,5650,48347,538981,81327,591477,081,411,380,03423,65560,40136,75136,4635,48159,1820119,59287,58960,10–––30,00270,00240,00––––180,62–давлениена входе,МПадавлениена выходе,МПапотеридавления,МПатемперату- температура на вхо- ра на выде, °Сходе, °С6,306,210,09278,006,216,110,106,116,016,011512000Температура рабочей среды/дымовых газов, °С1800160014001200100080060040020000250500750100012501500175020002250Теплота, переданная рабочему телу, МВтРисунок 2.66 – T-Q диаграмма котла-пароперегревателя для гибридной АЭС с перегревом пара после парогенератора ЯППУ до 600 °С ис промежуточным перегревом до 620 °С152Таблица 2.16 – Характеристики котла-пароперегревателя для гибридной АЭС с перегревом парапосле парогенератора ЯППУ до 600 °С и промежуточным перегревом пара до 620 °СПараметрРасход пара, кг/сДавление первичного пара на выходе КПП, МПаДавление первичного пара на входе КПП, МПаПотери давления первичного пара, МПаДавление вторичного пара на выходе из промежуточного пароперегревателя, МПаДавление вторичного пара на входе в промежуточный пароперегреватель,МПаПотери давления вторичного пара, МПаТемпература пара на входе КПП, °СТемпература пара на выходе КПП, °СПодоргрев пара в КПП, °СТемпература вторичного пара на выходе из промежуточного пароперегревателя, °СТемпература вторичного пара на входе в промежуточный пароперегреватель, °СПодогрев вторичного пара в перегревателе, °СТемпература уходящих газов, °СКПД бруттоРасход газа, м3/сРасход газа, кг/сРасход условного топлива, кг/сТепловая мощность КПП, МВтОбъем топки, м3Ширина топки, мГлубина топки, мВысота топки, мВысота котла, мЗначение1630,505,626,300,681,361,410,05600,00278,00322,00612,68423,65189,03120,000,9559,4444,4073,622059,1211473,7622,0012,0049,4558,45Как показали проведенные исследования, для выполнения одного из главных требований,определяющего целесообразность применения внешнего огневого перегрева пара на АЭС –обеспечения минимального сопротивления котла-пароперегревателя – приходится отказыватьсяот традиционной для котельной техники многоходовой схемы движения теплоносителя внаиболее теплонапряженных поверхностях нагрева, используемой для обеспечения надежнойработы металла указанных поверхностей.
В рассматриваемом случае снижение надежности,связанное с падением скоростей рабочей среды, может быть решено путем применения болеежаропрочного набора материалов, по сравнению набором, традиционно используемым в котельной технике.153Не менее важной задачей при реализации перегрева пара на АЭС во внешнем перегревателедо 600 °С является разработка турбины, мощность которой возрастает, по сравнению традиционной турбиной К-1000-5,9/50, в два раза. Двукратное увеличение мощности происходит какиз-за роста располагаемого теплоперепада, обусловленного повышением начальной температуры, так и из-за увеличения массового расхода пара через проточную часть турбины.
Увеличение массового расхода обусловлено исключением из схемы сепаратора-пароперегревателя,установленного между цилиндрами высокого и низкого давления турбины традиционной АЭС.Массовый расход пара через цилиндр высокого давления увеличивается на 150 кг/с, т.е. чутьболее чем на 10 %, и на 300 кг/с через цилиндры низкого давления, что составляет около 2025 % от прежнего расхода. При этом стоит отметить, что объемный расход пара через выхлопные отсеки турбины увеличивается на 40-50 % в результате смещения процесса расширениявправо и снижения конечной влажности, что вызывает рост удельного объема.
Таким образом,основной задачей, требующей решения для создания быстроходной паровой турбины для гибридной АЭС мощностью 2000 МВт, является обеспечение пропуска в конденсатор увеличенного расхода пара через выхлопные отсеки цилиндра низкого давления. Одним из возможныхрешений обозначенной проблемы является увеличение пропускной способности ЦНД за счетприменения двухъярусных проточных частей. Продольный разрез турбины для гибридной АЭСмощностью 2000 МВт с цилиндрами низкого давления повышенной пропускной способностипредставлен на рисунке 2.67. Подробное исследование и разработка решений, обеспечивающихсоздание двухъярусной проточной части повышенной пропускной способности, приведено вглаве 3 настоящей работы.Рисунок 2.67 – Продольный разрез перспективной высокотемпературной паровой турбины длягибридной АЭС (по левой половине)154ГЛАВА 3 НОВЫЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ ДЛЯВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ И МЕТОДЫ ИХПРОЕКТИРОВАНИЯ3.1 Методология проектирования научно-обоснованных технических решений на основерасчетно-экспериментального подходаТребования потребителей к технико-экономическим и экологическим характеристикамэнергетических установок постоянно возрастают по всему миру, что обусловлено двумя основным факторами: растущей потребностью человечества в высокоэффективных системах преобразования энергии в условиях постоянно сокращающихся запасов углеводородов и связаннымис их использованием экологическими проблемами, заключающимися в загрязнении окружающей среды и выбросах парниковых газов, приводящих к глобальным изменениям климата.
Последнее обстоятельство вынуждает законодательным образом устанавливать целый ряд характеристик оборудования, определяющих воздействие на окружающую среду как в процессе эксплуатации, так и при их производстве, что также существенным образом сказывается на конкурентоспособности продукции предприятий энергетического машиностроения.Таким образом, конкурентоспособность предприятий энергетического машиностроения прибыстро изменяющихся требованиях к характеристикам производимой продукции может бытьобеспечена только за счет повышения скорости реагирования на происходящие изменениявнешней среды, что может быть обеспечено за счет организации эффективного процесса управления жизненным циклом уже выпускаемых и планируемых к производству новых изделий, последовательность стадий которого представлена на рисунке 3.1 [264].Зачастую именно быстрое выведение на рынок новой продукции с конкурентоспособнымихарактеристиками обеспечивает долгосрочное лидерство.Скорость создания новой продукции и вывода ее на рынок определяется первыми тремястадиями жизненного цикла изделия, включающими проведение научных исследований, конструирование и технологическую подготовку производства, которая в свою очередь определяетпродолжительность производственного цикла и его экономическую эффективность.
Сокращение длительности указанных стадий при условии сохранения высокого качества выполненияработ должно обеспечить повышение конкурентоспособности предприятий промышленности.Особую роль в повышении эффективности работ на рассматриваемых стадиях жизненного цикла изделий играет автоматизация процессов разработки продукции и технологической подготовки производства, основанных на моделировании как математическом, так и физическом.155Рисунок 3.1 – Последовательность стадий жизненного цикла продукцииВ последние десятилетия сложилась устойчивая тенденция перехода от физического моделирования, которое долгое время применялось при создании новой техники наряду с инженерными методиками расчетов, разработанными на основе эмпирических данных, к численномумоделированию методом конечных элементов, что было обусловлено уверенностью в адекватности, высокой точности и универсальности заложенных в программные комплексы инженерного анализа моделей, а также стремлением к сокращению стоимости и сроков разработки, чтопланировалось достичь за счет минимизации экспериментальной составляющей проектирования.
В связи с этим экспериментальная проверка эффективности и работоспособности новыхузлов и изделий осуществлялась на поздних стадиях, при проведении предварительных испытаний. Опыт применения подобного подхода продемонстрировал его слабые стороны в частирешения целого ряда задач, что особенно сильно проявляется при создании новых образцовтехники. К задачам, где невозможно полностью положиться на методы конечно-элементногоанализа, относятся задачи аэродинамики, теплообмена, горения и сопряженные задачи. Указанные обстоятельства определили необходимость применения при конструировании интегрированного расчетно-экспериментального подхода, основанного на использовании экспериментальных методов исследований в сочетании с современными методами математического моделирования и обеспечивающего взаимозависимость между информационным и материальным156слоями. Взаимосвязь пространств, слоев и методов моделирования на различных стадиях жизненного цикла наукоемких изделий представлена на рисунке 3.2 [264-267].Рисунок 3.2 – Взаимосвязь пространств и методов моделирования жизненного цикла изделийПри моделировании различных объектов в процессе разработки выделяются модели: изделий, технологических систем, технологических процессов, процессов в системах проектирования и информационной поддержки.Развитие автоматизированных систем и комплексов позволило осуществить переход кпрактическому внедрению концепции цифрового производства, применение которой позволяетсущественным образом сократить разрыв между творческим замыслом конструктора и его физическим воплощением посредством использования цифровых данных (электронных моделейизделий) непосредственно в процессе изготовления.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
