Техника - молодёжи 1988-12, страница 24

служит парогенератором для второго контура, в котором циркулирует вода. Другими словами, калий, имеющий в конденсаторе очень высокую температуру, отдает свою энергию воде, превращает ее в пар, который идет в обычную паровую турбину.

За исходную приняли ТЭС общей мощностью 1200 МВт (с блоками по 300 МВт, давлением пара 24 МПа и его температурой 838 К). Рабочее тело верхнего цикла — калий, с начальной температурой 1143 К и давлением 0,26 МПа. Хвостовую часть парового котла реконструировали, а верхнюю заменили на калиевый котел. Для полного использования тепла образующихся газов увеличили поверхность водяного экономайзера. Для изготовления оборудования калиевого контура предложили нержавеющую хромо-никелевую сталь. (Принципиальная схема станции приведена на рисунке.) В результате расчетов общий КПД станции получился около 50% (мощность калиевой турбины 110 МВт, всего блока — 360, расход калия 940 т/ч, поверхность парогенератора 2100 м⁵).

При цене 35 руб. за 1 т. у. т. годовой экономический эффект (разность приведенных затрат на базовой и предлагаемой станциях) составил порядка 20 млн. руб., экономия топлива — 600 тыс. т. у. т. При этом удельные капвложения не выше, чем в базовую станцию.

Затем концептуальное рассмотрение электростанции подобного типа было выполнено у нас в МВТУ, а также в США, ФРГ и Японии. Результаты получили схожие. И выводы практически совпадали: на гибридных ТЭС сокращается расход топлива, выбросы окислов азота, серы, золы, тепла, в 1,6 раза уменьшается потребность в охлаждающей воде. Насколько это весомо? Для сравнения, за всю 11-ю пятилетку на электростанциях Минэнерго расход топлива уменьшился на 0,5%.

ПРОБЛЕМЫ И НАДЕЖДЫ

Экономика гибридной ТЭС, согласитесь, впечатляем. Но это не значит, что на этом пути все ясно и гладко. Есть серьезные инженерные проблемы. Среди них две, пожалуй, наиболее трудные.

Первая — обеспечение безопасной работы станции. Наибольшую тревогу вызывает ава

рийное проникновение воды в калий в парогенераторе-конденсаторе, где, напомним, конденсируются пары калия и генерируется водяной пар. Калий, как и другие щелочные материалы, очень активно реагирует с водой. Но наш более чем 40-летний опыт лабораторной работы с ним позволяет привести известную поговорку: «Не так страшен черт...» Скажем, в экспериментальных установках у нас бывали случаи проникновения воды в калий, и мы обнаруживали это лишь после прекращения циркуляции калия — когда канал забивался оксидами калия, имеющими более высокую температуру плавления. Дело в том, что для опасного поворота события необходимы довольно жесткие условия. От их возникновения на станции вполне можно застраховаться. Словом, нисколько не умаляя серьезности и ответственности проблемы безопасности на гибридной ТЭС, можно с уверенностью сказать, что она вполне и надежно решаема.

Вторая проблема —конструкционные материалы, к которым контакт с расплавленным калием предъявляет особые требования, прежде всего, коррозионной стойкости. И здесь были получены обнадеживающие результаты. Выяснилось, например, что коррозионная активность калия сильно зависит от содержания в нем оксидов, и агрессивность калия с массовым содержанием кислорода 3- 10 ⁴ % уже вполне нейтрализуема (полупромышленное производство уже существует). Правда, такие сплавы не стойки в окислительной атмосфере. Решение находится и в этом случае — использование соответствующих защитных покрытий.

Особенно много сомнений было относительно материалов для лопаток калиевой турбины. Некоторые эксперты говорили даже: условия их работы настолько сложны, что в природе вообще нет материалов, способных их длительно выдерживать. Но это не так. В разных

опытных калиевых установках турбины работали от 3 до 15 тыс. ч. В одной из турбин лопатки были из титановых сплавов. Перспективны и сплавы ниобия. Задания по разработке новых более жаростойких материалов содержатся в государственном плане на 12-ю пятилетку.

Бинарные ТЭС разрабатывают и за рубежом. Идет работа фирм Австрии, ФРГ и Голландии по созданию и тринарной ТЭС — «калий-дифенил-вода». Температура и давление калия здесь те же (1143 К, 0,26 МПа), а мощность станции электрическая — 624 МВт, КПД преобразования — 52% (прирост дает введение «дифенильного» контура), топливо — угольная пыль, конструкционным материалом для наиболее напряженного калиевого контура выбран «николой 800Н» (хромо-никелевый сплав). Уже разработаны и конструктивные решения для всего оборудования станции — камеры сгорания, калиевого котла, парогенераторов для дифе-нила и воды, воздухоподогревателя, турбины... На осуществление этой программы в 1983— 1990 годах выделено 72 млн. марок ФРГ.

Итак, есть несколько вариантов более чистой электростанции: МГД-станция, газотурбинная, бинарная, тринарная, различные варианты синтеза бинарных станций с МГД-преобра-зователями. Ни одному из них нельзя заранее отдать предпочтение. Что делать в таких случаях? Создавать и испытывать для каждой из технологий демонстрационную установку. Их мощность и стоимость должны быть минимальными, но представительными, позволяющими экстраполировать полученные данные, по крайней мере, на промышленную установку минимальной мощности. Так поступают за рубежом, так следует поступать и нам.

Нельзя научиться плавать, сидя на берегу. Наконец пора понимать и истинную цену отставания в технологии.

22