Ультрасверхкритические параметры пара в теплоэнергетике

И СУПЕРСВЕРХКРИТИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ПАРА

Объект исследования: этапы развития на сверхкритические и суперсверхкритические параметры пара на входе в турбину.

Результаты полученные лично авторами: Описана опытно-промышленная эксплуатация паровой турбины СКР-100-300. Приведена оценка эффективности перехода к суперсверхкритическим параметрам по ряду факторов.

В настоящее время промышленная теплоэнергетика уже сделала реальные шаги к последовательному переходу к энергоблокам на суперсвсрхкритнческие параметры. Для стран, таких как Россия, где климатические условия позволяют иметь глубокий вакуум в конденсаторе, главными мерами для увеличения КПД являются повышение параметров пара (наиболее простой и действенный способ вовлечения в энергетику твердого топлива, запасов которого хватит на сотни лет) и введение второго промперегрева, благодаря которому достигается экономия топлива до 4–7% и уменьшается конечная влажность пара в последних ступенях турбины. Следует отметить, что повышение параметров дает эффект независимо от типа используемого топлива.

«Критическое состояние (точка)» – состояние, в котором при определенных условиях стирается фазовая граница между газом и жидкостью. Любое вещество при температуре и давлении выше своей критической точки будет находиться в сверхкритическом состоянии, когда уже не существует ни жидкой, ни газообразной фазы. При сверхкритических параметрах теплота парообразования обращается в ноль. Типичный диапазон сверхкритических параметров – от 245 до 285 бар при температуре от 540 до 580 °С; а суперсверхкритических под давлением 280 бар при температуре 600 °С.

История освоения ССКП насчитывает более 50 лет.Она берет начало с создания в США энергоблока Эддистоун-1 мощностью 325 МВт на параметры пара 35,9 МПа, 648°С/565°С/565°С. В 1966 г. на Каширской гидроэлектростанции (ГРЭС) началась первая опытно-промышленная эксплуатация паровой турбины СКР-100-300. построенной Харьковским турбинным заводом (ХТЗ) на начальные параметры 29,4 МПа, 650°С с противодавлением 3,03 МПа. Первым энергоблоком ССКП нового поколения стал энергоблок Кавагое-1 на параметры 30,5 МПа, 566°С/566°С/566°С.

Увеличение температуры свежего пара и пара после промперегрева на каждые 10°С позволяет выиграть в экономичности 0,5%, а при повышении давления пара на 1,0 МПа экономичность увеличивается на 0,2%.

Решающей задачей для создания энергоблока на ССКП является освоение линейки материалов с необходимыми характеристиками длительной прочности и малоцикловой усталости.

Эффективность перехода к ССКП необходимо оценивать по многим факторам: технико-экономическим показателям, инвестированию на начальной стадии, эксплуатационным затратам, экологичности, возможности работы на частичных нагрузках. Важно, что все оценки необходимо делать в сравнении с альтернативными установками, такими как: ПГУ с внутрицикловой газификацией, ПГУ с циркулирующим кипящим слоем, с утилизационными ПГУ.

Повышение параметров на входе оказывает существенное влияние на конструкцию проточной части турбин. Для того чтобы сработать больший перепад энтальпий в цилиндре, не меняя количества ступеней, приходится модернизировать их, а иногда и полностью менять конструкцию.

Гарантией успешного внедрения турбинных ступеней являются методы оптимального проектирования и профилирования.На базе этих методов созданы программные комплексы одно- и многорежимной оптимизации турбин нового класса, в том числе и на заданные графики нагрузок. Экспериментально (на натурных и модельных стендах) доказана возможность срабатывания ступенями конструкции ЛПИ осевого и радиального типов больших перепадов энтальпии при сохранении высокой экономичности за счет снижения потерь при сверх- и трансзвуковых скоростях потока, а также потерь на выходе

Возможно не только разрабатывать новые турбоустановки на суперсверхкритические параметры с РС, но и модернизировать существующие серийные паровые турбины, что становится актуальным в период стагнации производства.

Материал поступил в редколлегию 04.04.2017

УДК 621.438.001.63: 378.244

В.В. Горбачев, В. И. Тихоновский

Научный руководитель: доцент кафедры «Тепловые двигатели», к.т.н.

Источник

На всех парах

Спустя 200 лет с начала систематических исследований свойств водяного пара он продолжает оставаться предметом научного интереса. Теплоэнергетика уже научилась использовать его на сверхкритических параметрах. На очереди – ультра сверхкритические.

file 4581

Хотя о применении водяного пара задумывался ещё Герон Александрийский в I веке до н. э., его первое промышленное использование отмечено историками в конце XVII века. Паровые машины, работавшие за счёт эффекта сжатия газа при охлаждении и конденсации, приводили в движение насос для выкачивания воды на угольных шахтах, за что и были прозваны «друзьями рудокопов».

Во второй половине XVIII века Джеймс Уатт на основе отдельных изобретений предшественников превратил поступательное движение в поршневой паровой машине во вращательное. Технология паровых машин Уатта стала предвестником индустриальной революции в Европе. Инженеры усовершенствовали изобретение, использовав способность пара расширяться. Паровая машина стала символом XIX века и двигателем его прогресса. Уже в 1825 году только в Англии на фабриках и заводах было установлено более 15 тысяч паровых машин.

От потенциальной энергии к кинетической

Столько же, сколько существовало оборудование на водяном паре, инженеры бились над созданием паровой турбины на основе пара высокого давления. В одной только Англии за сто лет выдали 200 патентов на паровую турбину, но ни один не нашёл практического применения: не хватало технических и научных возможностей.

Только ближе к концу XIX столетия два конструктора почти одновременно сумели использовать кинетическую энергию пара. Чарлз Алджернон Парсонс и Карл Густав де Лаваль создали первую турбину, в которой использовалась не тепловая энергия пара, а энергия движения парового потока. Ведь важнейшей особенностью водяного пара является высокая скорость истечения его из одного объёма в другой даже при небольшом перепаде давления.

В изобретении инженеров поток водяного пара через направляющие сопла поступает на криволинейные лопатки, закреплённые по окружности ротора, и воздействием на них вращает ротор. Особенность изобретения в том, что турбины превращают энергию пара непосредственно во вращение. В такой конструкции не требуются дополнительные механизмы преобразования, как ранее в возвратно-поступательных устройствах.

Практически сразу же паровые турбины вытеснили гидрогенераторы за счёт экономической целесообразности. Уже к 1910 году в тепловой энергетике не использовались никакие иные паровые машины, кроме турбин. На сегодняшний день именно паровые турбины – основное оборудование для производства электроэнергии.

Борьба за экономию энергоресурсов обуславливает постоянную мировую тенденцию к улучшению тепловой экономичности (коэффициента полезного действия) энергоустановок. Согласно физическим законам КПД при увеличении параметров пара повышается, так что современная инженерная мысль работает над созданием агрегатов со значительными параметрами давления и температуры.

Около половины мировых энергоблоков обладает стандартными сверхкритическими параметрами пара – 24 МПа, 540 °С. Их средний КПД – около 35%. Существуют и энергоблоки с ультрасверхкритическими параметрами пара, так называемые USC-блоки – 30 МПа и больше, 600 °С и выше. Их КПД составляет более 45%.

Первыми создание USC-блоков начали США и СССР. В 1949 году ультрасверхкритический энергоблок появился на ТЭЦ ВТИ. Ещё один наработал десятки тысяч часов на Каширской ГРЭС. Сейчас энергоблоки с ультрасверхкритическими параметрами работают в Дании, Германии, Японии.

Россия, увы, немного отстаёт в этом направлении. Только к 2016 году будет спроектирован, построен и сдан в эксплуатацию опытный энергоблок на сверхкритических параметрах пара с мощностью 600–800 МВт при давлении пара до 30 МПа и температуре 600–620 °С. КПД опытного энергоблока составит около 45%, удельное потребление топлива (угля) – около 270 граммов на кВт*ч. Основные преимущества разработки – тепловая экономичность, уменьшение численности обслуживающего персонала и, что особенно важно, снижение негативного воздействия на окружающую среду.

Развитие и внедрение USC-блоков должно принести пользу не только энергетике, но и экологии. Чем выше КПД энергоблока, тем меньше расход топлива. В условиях растущей цены на газ спрос на уголь растёт быстрее, чем на какой-либо другой вид топлива. По ориентировочным прогнозам МЭА, доля ископаемого топлива в мировом производстве будет только увеличиваться. Если сейчас она составляет около 25%, то к 2030 году источником 45% электроэнергии на Земле будет угольное топливо. При этом в данный момент на угольную электрогенерацию в мире приходится почти 30% всех выбросов двуокиси углерода.

Технология улавливания и хранения углерода (CCS – Carbon Capture and Storage) пока развита слабо. Во-первых, она слишком дорога, во-вторых, на процессы CCS может тратиться до четверти выработанной электроэнергии. Тем самым снижается эффективность ТЭС и. увеличивается объём потребляемого ископаемого сырья: чтобы возместить потери в электроэнергии, приходится сжигать больше угля.

Так что для борьбы с глобальным потеплением необходимо сокращать расход топлива любыми доступными методами. В том числе – повышать эффективность ТЭС. Заставлять пар работать ещё эффективнее.

Группа «Интер РАО ЕЭС» первой на рынке занялась прикладными научными исследованиями по разработке принципиально нового энергетического оборудования. Специально для этой цели был сформирован фонд научной, научно-технической и инновационной деятельности «Энергия без границ». Его основные цели – определять перспективные направления развития и финансировать проведение прикладных исследований, научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ (НИОКР). Фонд ставит перед собой задачу профинансировать разработку научно-конструкторскими институтами отечественного энергоблока на ультракритических параметрах пара с увеличенными параметрами термодинамического цикла до уровня 700–720 °С, давлением 35 МПа и КПД на уровне 48–50%. Первая и основная проблема, которую предстоит решить для постройки USC-блока, – производство материала, способного выдерживать высокие температуры и давление, длительное время сохраняя прочность. Поэтому фонд стимулирует научные исследования в области получения конструкционных сталей.

Срок завершения научно-исследовательских работ и подготовки к созданию опытного образца обозначен 2016 годом.

Источник

Водно-химические режимы прямоточных котлов сверхкритического давления

Сверхкритические параметры пара соответствуют давлению выше 22,1 МПа.

Задача ВХР блоков СКД – организация такого водного режима эксплуатации парогенераторов, чтобы максимальная температура металла была бы ниже температуры окалинообразования на наружной поверхности трубы и температуры изменения структуры металла.

Факторы, влияющие на надежность парогенерирующих элементов котла, условно можно разделить на две группы:

Все эти факторы влияют на температуру стенки металла трубы. Ее повышение до 600 °С приводит к изменению структуры металла и разрыву экранных труб.

В настоящее время прямоточные котлы СКД являются основой развития мировой теплоэнергетики. Но при этом необходимо учитывать то, что прямоточность системы котла делает отложения практически неизбежными, что приводит к необходимости обеспечения исключительно жестких требований к качеству питательной воды. Данная проблема была успешно решена за счет глубокого трехступенчатого обессоливания подпиточной воды и установки после конденсатора блочной обессоливающей установки (БОУ) для тщательной очистки турбинного конденсата от продуктов коррозии и растворенных солей. Гораздо сложнее решался вопрос о коррекционной обработке питательной воды для защиты конструкционных материалов пароводяного тракта энергоблоков от коррозионных разрушений, в результате которых основными примесями в теплоносителе являются уже не соли, а продукты коррозии (в основном оксиды железа и меди). Даже при их малом содержании в питательной воде блоков СКД (10-12 мкг/кг) происходит постепенное накопление оксидов, особенно в нижней радиационной части котла, которая несет наибольшие тепловые нагрузки, часть этих примесей с паром поступает в проточную часть турбин.

Для уменьшения скорости коррозии на конденсатнопитательном тракте и поверхностях нагрева котла кроме тщательной очистки воды необходимо и ее кондиционирование тем или иным реагентом, т.е. создание оптимального ВХР. Функция кондиционирующего реагента сводится обычно к пассивации поверхности металла, т.е. к созданию защитных оксидных пленок. Задача эта относительно проста при наличии в контуре только одного металла, например, стали и значительно осложняется, если в тракте имеется второй металл с иными электрохимическими характеристиками.

При наличии в тракте энергоблока двух конструкционных материалов – стали и латуни – необходимо было реализовать такой ВХР, который благоприятно действовал на латунь и сочетался бы со свойствами стали, не принося ей вреда.

Первоначально на советских энергоблоках СКД был принят слабоаммиачный режим. Опыт эксплуатации показал, что данный режим не является оптимальным не только для меди, но и для стали, которая для надежной защиты требует работы при потенциалах, отвечающих более щелочной среде, т.е. при более высоких значениях рН ≥ 9,5.

Во второй половине 60-х годов в результате испытаний, проведенных непосредственно на действующих блоках СКД, рядом авторов была установлена взаимосвязь концентрации железа в питательной воде со значением ее рН при дозировании в питательный тракт аммиака. По мере повышения рН от 9,0 до 9,6 концентрация железа в питательной воде снижалась от 10 до 1-2 мкг/кг. Этот результат в сочетании с применением гидразина в качестве поглотителя растворенного в воде кислорода был подтвержден последующей эксплуатацией на гидразионно-аммиачных водных режимах (ГАВР) многочисленных блоков СКД на ТЭС различных стран.

Гидразин выполняет функцию связывания кислорода, концентрация которого строго лимитируется наличием меди в тракте; аммиак, являющийся слабым летучим основанием, вводился для поднятия рН среды, так как в щелочной среде растворимость оксидов металлов снижается. Вводить для подщелачивания сильную щелочь в конденсатно-питательный тракт прямоточных котлов, естественно, было нельзя.

Однако опыт эксплуатации показал, что гидразинно-аммиачный водный режим и при более высоком значении показателя рН не является оптимальным ни для железных, ни тем более для медных частей тракта. Причиной является исчезновение оксидных пленок меди на ее поверхности, вследствие образования медно-аммиачных комплексов — аммиакатов, с довольно высокой растворимостью в воде. Растворимые аммиакаты меди различного состава становятся преобладающими формами существования меди уже начиная с рН>6, и, следовательно, аммиак не является защитным реагентом для меди в присутствии даже очень небольших концентраций кислорода. Недостаточно пригоден для медных сплавов и чисто гидразинный режим, так как гидразин при повышенных температурах нестоек и подвергается термолизу с образованием того же аммиака. Сам гидразин также является комплексообразователем для меди, хотя эти комплексы являются менее прочными, чем аммиакаты. Осложнялась работа проточной части турбин в связи с усиленным выносом с паром коррозионно-агрессивных анионов, в первую очередь хлоридов. Кроме того высокоаммиачный режим требовал, естественно, полного отказа от сплавов на основе меди и работы конденсатоочистки в менее эффективном режиме “аммонекс-процесса”.

Гидразин, наконец, мало пригоден с экологической точки зрения, а это становится все более важным. Он обладает токсичностью, в частности, канцерогенностью, и потому всё больше теряет свое, когда-то уникальное для защиты металлов значение. Подавляющее большинство разработанных западными фирмами заменителей гидразина также содержат функциональные группы с азотом и, следовательно, в процессе термолиза также выделяют опасный для медных сплавов аммиак.

Кроме режима повышенного аминирования были попытки эксплуатации энергоблоков СКД на восстановительном водном режиме. При данном режиме коррекцию питательной воды вели только гидразином, который является достаточно надежным ингибитором коррозии для латуни и аустенитной стали, а также сталей, используемых для трубных системы ПНД. Показатель рН для питательной воды необходимо было поддерживать в пределах 7,7±0,2.

Опыт эксплуатации показал ряд преимуществ данного режима для оборудования конденсатно-питательного тракта, БОУ, но, за счет снижения показателя рН, в проточной части турбин столкнулись с развитием активной коррозии металла лопаток, особенно в ЧНД.

Были попытки использования для энергоблоков СКД комплексонного режима, но и он широкого применения не получил.

Группа компаний U2B занимается изготовлением и продажей упаковки, пищевых контейнеров, пленки и других сопутствующих товаров. U2B имеет широкую известность на рынке оборудования и материалов для упаковки.

Источник

Ультрасверхкритические параметры пара в теплоэнергетике

Войти

Авторизуясь в LiveJournal с помощью стороннего сервиса вы принимаете условия Пользовательского соглашения LiveJournal

Хорошая статья про суперсверхкритику (ультрасуперкритику USC) и перспективные газовые турбины

Originally published at Профессионально об энергетике. Please leave any comments there.

О технологических и ресурсных тупиках мы поговорили с очень авторитетным человеком в тепловой энергетике —Юрием Петреней. Он долгие годы проработал генеральным директором легендарного в отрасли Центрального котлотурбинного института, а теперь занимает должность технического директора в ведущей энергомашиностроительной компании страны «Силовые машины».

… вырезана часть пустой болтовни…
— Не секрет, что речь следует о повышении параметров блоков до суперсверхкритических.
— Да, на станциях с ультрасуперкритическим паровым циклом (USC — такой термин принят на Западе). Принято считать, что это параметры свыше 300 атмосфер при температуре около 600 градусов по Цельсию и выше (с К.П.Д. до 45–47 процентов). Сейчас занимаются разработкой технологий и так называемой продвинутой суперсверхкритики (Аdvanced — A-USC) с параметрами свыше 350 атмосфер и 700 градусов и К.П.Д. свыше 50 %. Но производители стараются называть суперсверхкритическим любое оборудование, которое работает при параметрах более 566 градусов. Я считаю, что привязывать параметры ССКП надо к 593 градусам. Дело в том, что 566 — это уже пройденный этап, то, что было нами освоено уже в шестидесятые-семидесятые годы, а начато и того раньше. Тогда уже ЛМЗ изготавливал турбины, а машиностроительный завод «ЗиО-Подольск» — котлы, работающие с такими параметрами. В 1969-м на Каширской ГРЭС была даже установлена экспериментальная стомегаваттная турбина с параметрами пара 300 атмосфер и 650 градусов.
— Мы говорим о ССКП как о перспективной технологии, а вы заявляете, что в шестидесятые годы уже выпускалось оборудование под такие параметры работы…
— Так и есть. Эта история напрямую выводит на проблемы, связанные с перспективными разработками в этой области. В шестидесятые годы были спроектированы серийные блоки на 580 градусов. Заметьте, серийные. Более того, эти блоки были построены. Правда, затем из-за проблем с трубами поверхностей нагрева и паропроводов температуру снизили сначала до 565 градусов, а потом и вовсе ушли на 545.
— Считается, что главная проблема создания угольных блоков ССКП — материаловедческая, между тем многие сплавы разработаны уже пятьдесят лет назад.
— Действительно, что касается ССКП, то многие металлы на эти параметры разработаны давно, их можно выпускать промышленно. Конечно, ряд материалов разрабатывался и позже. Шла работа над теплоустойчивыми сталями мартенситного класса взамен ранее применявшихся сталей аустенитного класса, которые повышали металлоемкость и цена оборудования и в придачу не могли обеспечить надежную работу оборудования при переменных режимах эксплуатации. На первое место здесь уже выходят соображения технико-экономического порядка. Как в нашей истории: сделали трубы толще из-за перегрева паропроводов — и получили в масштабах энергоблока, а уж тем более в рамках всей энергетики, существенное повышение себестоимости. Именно поэтому, когда мы говорим, в частности, о суперсверхкритических параметрах в угольных блоках, то, казалось бы, логика развития понятна: было оборудование на 560 градусов, а через двадцать лет будет на 750. Но на деле никто не может сегодня сообщить с полной уверенностью, будет ли такое оборудование основным через двадцать или через сорок лет и будет ли оно вообще сколько-нибудь распространенной технологией.
— Странное заявление. Мы же имеем дело с оборудованием с длинными производственными циклами — от его разработки до снятия с эксплуатации проходят десятилетия. Если мы сейчас работаем и вколачиваем миллионы, миллиарды в разработку этих новых станций, неужели мы не можем предсказать, что будет с ними через сорок лет?
— Знаете, есть некие тенденции: вот прошлое, по которому мы можем сообщить, что происходило. По этому прошлому мы видим, например, как повышались параметры последние пятьдесят-шестьдесят лет. Оборудование с параметрами 510–540 градусов составляло основную долю энергооборудования с пятидесятых до начала семидесятых годов, а затем, с семидесятых до настоящего времени, было построено большое количество блоков с параметрами 560–580 градусов, с середины девяностых началось строительство блоков класса параметров 600 градусов. Можно было бы, используя ту же самую лесенку роста параметров, продолжать экстраполировать это знание на будущее. Сейчас мы наблюдаем рост числа блоков на USC-параметры, и если вышеупомянутые тенденции сохранятся, то это оборудование может стать основным в ближайшие двадцать-тридцать лет. Следующая ступенька — это уже advanced-технологии на 700–750 градусов, от которых ожидают К.П.Д. свыше 50 %, но станут ли они сколько-нибудь массовыми, можно будет сообщить в лучшем случае лет через двадцать.
Поясните, такой пессимизм обусловлен материаловедческими проблемами?
— Повторю: не столько материаловедческими, сколько технико-экономическими. Смотрите, для распространенных сейчас сверхкритических блоков используется большое количество достаточно простых с точки зрения металлургии классических теплоустойчивых сталей, которые можно выплавлять в больших объемах, их обработка несложна и технологична. В результате вся эта производственная цепочка, в том числе за счет серийности, массовости, по стоимости является приемлемой.
Но блоки ССКП — это уже другой уровень по внутренней себестоимости: теплоустойчивые стали мартенситного класса пришли взамен аустенитным сталям, из-за этого на всех этапах производства существенно возрастают требования к технологии, к качеству, поэтому в части металлургического производства трудно производить большие объемы, а в части машиностроения трудно эти металлы обрабатывать. Как раз из-за отсутствия соответствующих марок сталей и технологий их получения и обработки развитие очень долго задерживалось (почти на пятьдесят лет!), и только в последние несколько лет строительство суперсверхкритических блоков активизировалось.
— Пять лет назад мне говорили, что в Дании, Японии и Германии действует 16 угольных энергоблоков ССКП мощностью 380–1050 МегаВт.
— За последние годы построено станций ССКП общей установленной мощностью около 70 тысяч МегаВт. В Дании три блока по 440 МегаВт, на 600 градусов. Вводит суперсверхкритику Япония. Там в 2008 г. принята национальная программа «Холодная земля», ее цель — разработка оборудования на 700–720 градусов. Несколько блоков японцы строят сейчас в Европе. Hitachi в 2010–2011 годах введет два блока в Германии — Boxberg R и Datteln 4 — и два в Голландии вблизи Северного моря — Walsum10 and Convoy мощностью от 670 до 1100 МегаВт и с К.П.Д. около 45 %. Сейчас и в Евросоюзе в рамках программы Termiproject следует разработка (предполагается завершить ее к 2015 году) угольного энергоблока с температурой пара выше 700 градусов и давлением 375 атмосфер. К.П.Д. энергоблока по плану должен составить свыше 50 % и может достичь 53–54 %, а еще через пятнадцать лет и вовсе 55 % при температурах пара до 800 градусов. В Америке департамент энергетики поддерживает несколько программ по развитию USC, в том числе на параметры 760 градусов, выделяя на это приличные деньги.
Китайцы за десять лет сделали 22 блока. Шестнадцать из них, если не ошибаюсь, по 660 МегаВт, шесть — по 1000 МегаВт. Это уже серия. Более того, у них в пятилетнем плане строительство демонстрационного блока на 700–720 градусов, что с точки зрения экономики, казалось бы, не лезет ни в какие ворота, но они мне сообщили, что сделают. Мы участвуем с несколькими партнерами в проекте «Ультрасуперкритические параметры пара». Начался другой проект, его ведет «Роснано», — создание металлов со свойствами, необходимыми для блоков ССКП. И в этом проекте мы вместе с «Интер РАО», «ЭМ-Альянсом». Цель проекта — создание коммерческого блока мощностью 660 МегаВт класса параметров 600 градусов. Объем его применения будет, конечно, зависеть от ряда условий. Но понятно, что об отработке технологии массового производства таких блоков речи пока и близко не следует.
— Почему?
— Почему бы не снести все старое и не поставить везде суперсверхритику? Мы, конечно, получили бы при этом выигрыш в К.П.Д. в четыре % на блок и даже больше, что, конечно, очень существенно. Но с другой стороны, мы получим и прибавку себестоимости, потому что мы должны использовать другие материалы, другие технологии их изготовления, более широко применять сварку и так далее. При переходе от 560 к температурам выше 600 градусов и более высоким нужен новый класс материалов. При температурах 540 и даже 560 градусов мы можем использовать низко- и среднелегированные теплоустойчивые стали, в которых примерно один процент хрома и один процент молибдена. Если вы эти все % сложите, то выяснится, что там, условно говоря, 97 % железа и только три % других легирующих элементов. А для создания материалов после 600 градусов добавляется 11–12 % хрома и много других компонентов. Выплавка другая. И в результате у нас уже будет 15 % дорогостоящих компонентов и 85 % железа. Усложняется обработка такого металла. Мы переходим на качественный скачок и по трудоемкости, и по обеспеченности ресурсами. Представьте, что раньше вы складывали дом из песка, потом начали подмешивать цемент. А теперь вы должны пилить гранит и складывать сооружение уже из него. И сейчас все НИР в этой области посвящены поиску: можно ли из гранита сделать что-то более или менее массовое, есть ли хотя бы какой-то шанс на это? За счет чего? Например, попытаться уменьшить долю никеля в никелевых сплавах, применяя более дешевые составляющие. То есть следуют попытки добавить если не песок, то хотя бы цемент, чтобы как-то удешевить строительство. И тогда возникает другая проблема — надо научиться сцеплять гранит с цементом (например, получить технологии сварки композитных материалов наборных роторов паровых турбин), и неизвестно, будет ли вообще эта смесь держаться сколько-нибудь приемлемое время.
— А что вы имеете в виду, говоря о проблемах с ресурсным обеспечением?
— Переход на температуры выше 700 градусов невозможен без никелевых сплавов и специальных защитных покрытий, систем охлаждения (там кроме никеля другие сплавы не очень-то себя оправдали на таких температурах). Казалось бы, если лопатки газовой турбины делаются на температуры выше 1000 градусов, то материалы есть, а значит, сделать из них те же трубки на 800 — нечего делать. Но это не так: на угольных станциях на порядки большая металлоемкость. Блоки могут быть очень дорогими и не очень технологичными (кстати, некоторые компоненты в таком масштабе при имеющихся технологиях даже и не сделать из этих сплавов), так что надо подумать, при каких условиях ими вообще следует заниматься — я имею в виду промышленные технологии, конечно, а не исследовательские работы.
Есть и другая сторона, связанная с ресурсами. Надумай мы, не считаясь с расходами и решив все технологические проблемы, заменить старые станции на advanced, то и тогда бы не смогли. На это просто может не хватить всех мировых ресурсов никеля — если вместо «золотого миллиарда» будет «трехкратный золотой миллиард», то в Норильске будут вырыты все шахты до основания. По крайней мере, мне неизвестно, проводилась ли оценка необходимых объемов никелевых сплавов, никеля и других легирующих элементов, если покрыть перспективную потребность в угольной электрогенерации только блоками на advanced-параметры.

Источник

Моя дача
Adblock
detector