Котлотурбинная установка: «Пароходы» XXI столетия | Кронштадт

Судовые энергетические установки. Часть II. Котлотурбинные энергетические установки Болдырев О.Н.

Каталог▲▼

Учебное пособие представляет собой развернутый конспект лекций по курсу «Судовые энергетические установки» для студентов неэнергетических специальностей. В соответствии с программой курса рассмотрены различные типы энергетических установок, а также вспомогательные и электроэнергетические установки.
Пособие можно рекомендовать студентам энергетических специальностей с целью систематизации знаний и расширения кругозора в области энергетических установок.
См. также Судовые энергетические установки. Часть I. Дизельные и газотурбинные установки
Судовые энергетические установки. Часть III. Комбинированные и ядерные энергетические установки

Оглавление
Предисловие
Принятые сокращения
Глава 3. Котлотурбинные энергетические установки. Судовые паровые котлы
3.1 Назначение и классификация судовых паровых котлов
3. 2 Характеристики паровых котлов
3.3 Конструктивные особенности и принцип действия различных типов паровых котлов:
— огнетрубные котлы
— водотрубные котлы с естественной циркуляцией
— прямоточные паровые котлы
— котлы с принудительной циркуляцией малой кратности
— котлы с многократной принудительной циркуляцией
— особенности высоконапорных котлов
— двухконтурные паровые котлы
— вспомогательные и утилизационные паровые котлы
3.4 Топочные процессы. Топки паровых котлов. Топлива, применяемые в судовых паровых котлах
3.5 Конструкция основных элементов паровых котлов
— топочные устройства
— парообразующие поверхности нагрева
— коллекторы паровых котлов
— пароперегреватели
— хвостовые поверхности нагрева
— арматура паровых котлов
— футеровка и изоляция паровых котлов
— каркас, обшивка, фундаменты и опоры паровых котлов
3.6 Тепловой баланс и КПД парового котла. Потери теплоты в паровом котле
3.7 Принципы регулирования основных параметров работы паровых котлов. Системы, обслуживающие работу паровых котлов
— принципы регулирования уровня воды в котле. Питательные системы паровых котлов
— принципы регулирования давления пара в котлах. Топливные системы паровых котлов
— регулирование подачи воздуха в паровых котлах. Воздушные системы паровых котлов
— система защиты паровых котлов
— система теплотехнического контроля паровых котлов
— вспомогательные системы паровых котлов
3.8 Расчеты паровых котлов
Судовые паровые турбины
3.9 Классификация и особенности паровых турбин
3.10 Принцип действия активной и реактивной ступеней турбины. Преобразование энергии пара
— активная турбинная ступень
— реактивная турбинная ступень
3.11 Многоступенчатые паровые турбины
— двухвенечная турбинная ступень
— многоступенчатые турбины
3.12 Радиальные и радиально-осевые турбины
3.13 Разделение потоков пара. Многокорпусные турбины
3.14 Ступени полного и экономического хода. Обводы пара
3.15 Конструкция основных элементов паровых турбин
— проточные части паровых турбин
— роторы паровых турбин
— корпус паровой турбины
— уплотнения паровых турбин
— подшипники паровых турбин
— валоповоротные устройства
3. 16 Потери энергии в паровых турбинах
3.17 Особенности расширения пара в многоступенчатых турбинах. Мощность и КПД паровой турбины
3.18 Способы регулирования мощности паровых турбин
3.19 Системы паротурбинных установок
— система смазки ГТЗА
— конденсационная установка
— конденсатно-питательная система
— система поддержания вакуума в главном конденсаторе
— система уплотнений турбин и отсоса пара из уплотнений
— паровые системы паротурбинной установки
— система регулирования, управления и защиты ГТЗА
Тепловые схемы КТЭУ
3.20 Нерегенеративные тепловые схемы КТЭУ
— тепловые схемы простейших КТЭУ
— тепловая схема КТЭУ со вспомогательными механизмами, работающими на вакуум (схема «К»)
— тепловая схема КТЭУ со вспомогательными механизмами, работающими на противодавление (схема «П»)
3.21 Регенеративные тепловые схемы 2-го рода
— тепловая схема КТЭУ с водоподогревателем поверхностного типа (схема «ВПП»)
— тепловая схема КТЭУ с водоподогревателем смесительного типа (схема «ВПС»)
— регенеративная тепловая схема 2-го рода для реальной КТЭУ
3. 22 Регенеративные тепловые схемы 1-го рода
3.23 Тепловые схемы с промежуточным перегревом пара
3.24 Способы повышения экономичности КТЭУ. Области применения различных тепловых схем
3.25 Размещение КТЭУ на судне
Список литературы

Здесь Вы можете оставить свой отзыв

Чтобы оставить отзыв на товар Вам необходимо войти или зарегистрироваться

О двигателях кораблей ВМФ СССР и РФ

В журнале «Экспертный союз 11» опубликована весьма интересная статья В.С. Казеннова, к-т техн. наук, нач. группы отдела Управления кораблестроения ВМФ, посвященная проблемам тех или иных корабельных двигателей.
Журнал издает Санкт-Петербургское региональное отделение ООО «Союз машиностроителей России»

Поводом к написанию статьи стали некоторые замечания обозре­вателя А. Мозгового в его материале «Болезни роста и курс на Цусиму» в газете «Независимое военное обо­зрение». Цитирую:

«Три эсминца проекта 956 — «Адмирал Ушаков» Северного флота, «Быстрый» Тихоокеанского флота и «Настойчивый» Балтийского флота — командование ВМФ не реша­ется отправлять в дальние походы, поскольку не без оснований опасается, что их капризные котлотурбинные установки (близкие родственники тех, что полетели в прошлом году на испытаниях модернизированного для ВМС Индии авианосца «Викрама-дитья») в любой момент могут выйти из строя».

«Большой проблемой остаются корабельные энергетические уста­новки. Котлотурбинные — уже реликт прошлого, отечественные дизели не отвечают требованиям вре­мени и нередко просто ломаются даже на новых кораблях, а газотурбинные ГЭУ вообще не производятся в нашей стране или собираются в опытных единичных экземплярах. С этим надо что-то делать. Первой ласточкой, вселяющей надежду, может стать пуск в Пензе совместного предприятия известной финской фирмы «Вяртсиля» и ЗАО «Трансмашхолдинг» с годовым выпуском 200-300 дизельных двига­телей, в том числе и корабельных».

Комментарий начну с преды­стории. Эсминцы проекта 956 про­ектировались и строились для ВМФ СССР как корабли противодействия американским ЭМ типа «Rymond D. Spruance» — (головной был заложен в 1972 г.).

В качестве главной энергетической установки (ГЭУ) для кораблей про­екта 956 сначала рассматривалась газо­турбинная, но Главнокомандующий ВМФ Адмирал Флота Советского Союза С. Г. Горшков после совещания с Министром судостроительной про­мышленности Б. Е. Бутомой принял решение о выборе котлотурбинной энергетической установки (КТЭУ). Обоснования сводились к следую­щему: «ЮТЗ» (г. Николаев) — основной поставщик ГТЭУ для — не сможет обеспечить турбинами всю про­грамму строительства новых кораблей, а терять паротурбинное производство на «Кировском заводе» (г. Ленинград) крайне неразумно. Кроме того, в случае затруднений с дизельным топливом, на флоте всегда будут корабли, исполь­зующие мазут или даже сырую нефть. Решение, как видим, было вполне обо­снованным, но реализовывалось оно без учёта многих особенностей эксплу­атации КТЭУ.

До 1991 года было построено и сдано флоту 14 кораблей пр. 956. Строительство продолжалось и после 1991 года, серия была ограничена 19-ю единицами. До 1995 года удалось сдать ещё четыре ЭМ, два последних достра­ивались по проекту 956 Э для ВМС КНР. Эсминец пр. 956 является един­ственным в мире кораблём 3-го поко­ления, на котором применена в каче­стве главной — КТЭУ

В качестве главных котлоагрегатов на кораблях пр. 956 применены высоко­напорные котлы КВГ-3 с гидравличе­ской системой РГ-1134, а на последних кораблях проекта 956 Э и 956 ЭМ котлы КВГ-3 с электрогидравличе­ской системой управления РГ-1134 (ОАО «СКБК» г. Санкт-Петербург). В качестве паротурбинной установки использован двухкорпусный ГТЗА-674 (ОАО «Кировский завод» г. Санкт-Петербург) мощностью 36,7 мВт (50 тыс. л. с.)

Для обеспечения стояночного режима и приготовления энергоу­становки к действию имеется вспо­могательная энергетическая уста­новка (ВЭУ), включающая один вспомогательный котёл КВВА-12/28 (ОАО «СКБК» г. Санкт-Петербург).

Оценивая корабль пр. 956 в срав­нении с американским ЭМ типа «Spruance», можно заключить, что наш эсминец превосходит «американца», как по решению задач ПВО, так и по ударной мощи, уступая при этом в возможностях противолодочной обороны (ПЛО).

Сравнивать же наш корабль с английскими, французскими и итальянскими ЭМ постройки 1970-1990 гг. бесполезно, так как боевые возможности ЭМ пр. 956 здесь вне конкуренции. Конечно, по ряду боевых возможностей ЭМ пр. 956 усту­пает последним американским ЭМ типа «Arleigh Burk», но некритично.

Многолетний опыт эксплуатации КТЭУ на кораблях ВМФ поставил ряд вопросов, вызванных недостатками установок данного типа:

1) Весьма значительные масса и габариты КТЭУ по сравнению,например, с газотурбинными установками (правда, это не всегда недостаток).

2) Невысокая экономичность КТЭУ по сравнению с дизельными ЭУ. Но едва ли такое сравнение корректно,учитывая весь мировой опыт создания крупных водоизмещающих кораблей.

3) Структурная сложность кора­бельных КТЭУ (обилие вспомога­тельных механизмов, необходимых для обеспечения работы главных) затрудняет автоматизацию основных рабочих процессов и техническое обслуживание установки, требует привлечения значительного коли­чества обслуживающего персонала. Ответ есть — это новые автоматизи­рованные системы управления КТЭУ от ОАО «СКБК» и ОАО «Кировский завод», примененные на кораблях про­екта 956 Э и 956 ЭМ.

4)Использование КТЭУ с высо­кими параметрами пара требует высококвалифицированного специально обученного личного состава. Это так, но опыт показывает, что чёткое выполнение инструкций по эксплуа­тации и хранению КТЭУ полностью опровергают тезис об ускоренном исчерпании ресурса.

По информации, которой обладает разработчик главных котлов КВГ-3 (ОАО «СКБК») на ЭМ «Hangzhou» и «Fuzhot» (пр. 956 Э, ВМС Китая) постройки 1999-2001 гг. за период их эксплуатации не производился ремонт трубных систем главных и вспомога­тельных котлов.

В последние годы, имеются при­меры применения КТЭУ на кораблях и судах флотов мира. Это строитель­ство для ВМС Индии серии фре­гатов пр. 16 (типа «Godavari») и пр. 16 А (типа «Brahmaputra»), а также серии УДК типа «Уосп» для ВМС США. Это, вызвано наличием явных и серьёзных преимуществ КТЭУ по отношению к другим типам энерге­тических установок:

1.В отличие от ДЭУ и ГТЭУ, весьма подверженных влиянию качества топлива, КТЭУ «всеядна», что осо­бенно важно при выполнении задач в сложной обстановке. Необходимо учитывать и стоимость различных типов топлив — дистиллятного (дизельное топливо марки Л-02-62) и остаточного (флотский мазут марки Ф-5). В настоящее время, стоимость закупки мазута в 1,5-2 раза дешевле закупки дизельного топлива, причём такая тенденция будет сохраняться.

2.Высокая агрегатная мощность корабельных КТЭУ, позволяет исполь­зовать их на любых крупных водоиз-мещающих кораблях.

3.Малая зависимость КТЭУ от климатических условий, в отличие от ГТЭУ. В марте-апреле 1986 года ЭМ «Отличный» пр. 956 (1983 г.) имел реальную возможность про­верить качество и надёжность своей КТЭУ в очном споре с кораблями ВМС США: КР УРО CG48 «Yorktown» (1984 г. , ГТЭУ 2х (2×21500, ГТД LM 2500) и ЭМ DD970 «Сагоп» (1979 г., ГТЭУ 2х (2×21500, ГТД LM 2500). Тем­пература воды — 34 °С, температура наружного воздуха — 38 °С. Район — Средиземное море. Корабли шли параллельными курсами со скоростью не менее 28 уз. Первым через 20 минут потерял ход КР «Yorktown», за ним ещё через пять минут ЭМ «Сагоп», который старался всячески прикрыть флагманский корабль.После чего ЭМ «Отличный» продолжил выполнение поставленных задач, а корабли ВМС США в течение не менее 20 минут находились без хода.

4. Требования к ремонту кора­бельных КТЭУ являются минималь­ными, т. к. не требуется базовый комплект запасных двигателей с доро­гостоящей оснасткой. Ремонты КТЭУ могут выполняться в любой точке света на предприятиях с обычными техническими возможностями

5. Англо-Аргентинский конфликт, а также другие локальные конфликты конца ХХ-начала XXI века, подтвер-
дили высокую способность кораблей с КТЭУ противостоять боевым повреждениям (возможность управляться в поврежденном состоянии,проведение восстановительного ремонта без вывода из действия уста­новки и корабля в целом).

Итоги участия кораблей ВМС Великобритании и США в боевых действиях наглядно подтвердили этот тезис:

— ЭМ «Antrin» и «Glamorgan» (тип «County» ЭУ комбинированная паро-газотурбинная, две паровые турбины Admiraity Standand Rangeпо 15000 л. с., два паровых котла Babcock &Wilcox, четыре газовые турбины G.6 по 7500 л.с),, оба имели тяжёлые боевые повреждения, но своим ходом дошли до базы в Портсмуте.

— ЭМ типа 42 (ЭУ комбиниро­ванная газотурбинная, две форсажные газовые турбины Rolls-Royce Olympus TM3 B по 28000 л. с., две маршевые
газовые турбины Rolls-Royce Tyne RM1 A по 4250 л. с.). «Glasgow» после повреждения одной неразорвавшейся авиабомбой пришлось отправить на ремонт в Англию. «Coventry» после попадания трёх авиабомб затонул.«Sheffield» затонул после попадания ракеты «Ехосеt».

— ФР типа 21 (ЭУ комбиниро­ванная газотурбинная, две фор­сажные газовые турбины Rolls-Royce Olympus ТМ3 В по 28000 л. с., две мар­шевые газовые турбины Rolls-Royce Tyne RM1 А по 4250 л. с.).«Antelope» при попытке разминирования двух попавших в корабль авиабомб одна из них взорвалась, что привело к гибели корабля. «Агсепг» после попадания двух авиабомб загорелся и затонул.

— ФР типа «Leander» (ЭУ котло-турбинная типа Y-136; две паровых турбины Whie-English Electricпо 15000 л. с.; два котла Babcock & Wilcox). «Argonaut» после попадания двух авиабомб (одна попала в котельное отделение) получил повреждения, но остался в строю.

—17 мая 1987 г. в районе севернее Ормузского пролива американский фрегат УРО FFG-31 «Stark» (ГТЭУ 1x2x20500 ГТД LM 2500) был атакован истребителем ВВС Ирака «Мirage» F.1 и получил попадания обеими выпущенными истребителем ПКР «Ехосеtt» АМ.39. Погибли 37 человек, 21 получил ранения (более 30% эки­пажа). Зона разрушения достигла ходовой рубки. От большого коли­чества воды, принятой в верхние помещения для тушения пожара, остойчивость корабля приблизилась к критической величине, появился сильный крен на левый борт. При разборе происшествия американские специалисты по живучести отметили, что, случись подобное в Атлантике, фрегат неизбежно бы опрокинулся. Однако корабль остался на плаву, был спрямлен и вернулся в базу для ремонта.

— При проведении операций ВМС США «Decert Shield» и «Decert Storm» в Персидском заливе в феврале 1991 года на иракских минах подорва­лись два боевых корабля. Десантный вертолётоносец LPh20 «Tripoli» (1966 г., КТЭУ, (ПТ «Westingh.» 16910 л. с.,2 ПК «Babcock & Wicox») получил незначительные повреждения, а крейсер УРО CG59 «Princeton» получил незначительные повреж­дения, а крейсер УРО СG59 «Ргiпсеtоп» (1989 г., ГТЭУ 2х (2×21500, ГТД LM 2500), получив повреждения гребного вала и винта, потерял ход. На нём были ранены три члена экипажа, вышли из строя кормовая 127-мм артиллерийская башня и установки вертикального пуска КР«Tomahawk» и ЗУР «Standart-2». В дальнейшем он был отбуксирован из зоны боевых действий и поставлен на две недели на ремонт в док.

Теперь рассмотрим отечественный опыт создания боевых кораблей с газо­турбинной (дизель-газотурбинной) энергетической установкой.

Тактико-техническое задание на разработку нового большого про­тиволодочного корабля (БПК) проекта1155 было выдано в 1972 году Северному ПКБ. Проект 1155 перво­начально разрабатывался как улуч­шение сторожевого корабля (СКР) пр.1135.

Для облегчения корабля, водоиз­мещение которого неуклонно росло, было решено изготовить надстройки из алюминиевого сплава Два верто­лёта Ка-27 размещались в двух полу­утопленных ангарах в корме. Бази­рование двух машин потребовало изменения теоретического чертежа корпуса корабля. Предназначав­шиеся для кораблей пр.1155 перспек­тивные газотурбинные двигатели так и не были освоены промышленно­стью. Поэтому двухвальная главная газо-газотурбинная энергетическая установка М9 была практически пол­ностью идентична газотурбинной установке М7, применённой на СКР проекта 1135, и включала маршевый (ДО63) и форсажный (ДТ59) газо­турбинные двигатели на каждом валу (суммарной мощностью 62 тыс. л. с.).

Кроме того, ГЭУ (производства НПКГ «Зоря-Mашпроект» г. Николаев, Украина) стала менее шумной благодаря комплексу внедрённых противошумовых мероприятий.

Электроэнергетическая установка была значительно усилена и вклю­чала четыре газотурбогенератора по 1250 кВт каждый (производства ОАО «Пролетарский завод» г. Санкт-Петербург).

В итоге корабль проекта 1155 по своим основным ТТХ стал пре­емником больших противолодочных кораблей проекта 1134 А и 1134 Б, но на новом качественном уровне.

Обновленный вариант корабля (проект 1155.1) был разработан в середине 1980-х гг. На нём усилено воору­жение: место двух 100-мм АК-100 уста­новили одну 130-мм артиллерийскую установку АК-130, вместо комплекса ПЛУР «Метель» был размещён ПКРК «Москит», а вместо 533-мм тор­педных аппаратов — универсальный ракето-торпедный комплекс ПЛУР «Водопад-НК». Средства ПВО были усилены путём замены 30-мм авто­матов на два ЗРАК «Кортик».

Двухвальная главная газо-газо-турбинная энергетическая установка М9 Б включает маршевый (ДО90) и форсажный (ДТ59) газотурбинные двигатели на каждом валу (суммарной мощностью 74 тыс. л. с.).

Планировалось начать серийное строительство кораблей пр.1155.1 на Прибалтийском судо­строительном заводе «Янтарь» в Кали­нинграде, но до распада СССР удалось заложить только два корабля, а ввести в строй только головной — «Адмирал Чабаненко».

Подчеркнём, все ГТУ, которые нашли своё применение в составе энергетических установок кораблей и судов ВМФ СССР и России раз­работаны и произведены на «ЮТЗ», ныне ГП «Научно-производственный комплекс газотурбостроения «Зоря-Машпроект» (г. Николаев).

На базе этих же ГТУ создана и дизель-газотурбинная энергети­ческая установки (ДГТУ) кораблей проекта 1166.1, «Гепард 3.1». Уста­новка имеет в своём составе два газо­турбинных двигателя ДО90 (общей мощностью 29 тыс. л. с.) и дизель 85 Б (мощностью 8 тыс. л. с.), разработки и производства ЗАО «Русский дизель» г. Санкт-Петербург.

Для перспективных фрегатов про­екта 22350 совместно НПКГ «Зоря-Машпроект» и ОАО «НПО «Сатурн» (г. Рыбинск) разработана и создана новая ГЭУ. Выбрана и применена дизель-газотурбинная энергетиче­ская установка которая, обеспечивает совместную работу дизелей и газо­турбинных двигателей в агрегате М55 . Это решение позволит полу­чить большую суммарную мощность и экономичность на малых ходах под дизелями.

В качестве маршевой установки будут установлены два новых дизеля 10 Д49, разработки и производства ОАО «Коломенский завод» (мощно­стью 5200 л. с.) с автоматизированным управлением. Каждый имеет двухскоростную редукторную передачу РО55, разработки и производства с ГП НПКГ «Зоря-Машпроект», обеспечивающую совместную и раздельную работу дизелей со звукоизолирующей компо­зитной муфтой, и локальную систему управления.

Форсажная (ускорительная) уста­новка будет представлена двумя ГТД М90 ФР совместной разработки ОАО «НПО «Сатурн» с ГП НПКГ «Зоря-Машпроект» мощностью 27500 л. с. каждый. Таким образом на двух маршевых дизелях корабль будет иметь мощность 10400 л. с., что будет соот­ветствовать 15-16 уз. экономичного хода. А на полном ходу при совместной работе дизелей и турбин — 64800 л. с. что вполне должно хватить на 29-30 уз. полного хода для корабля такого водо­измещения.

Это наиболее оптимальное решение для корабля класса «фрегат». В настоящее время, российским предприятиям НПО «Сатурн», предпри­нята довольно успешная попытка создать фактически новую россий­скую базу корабельного (судового) газотурбостроения. Предприятием проведены опытно-конструкторские работы и созданы ГТД 4-го поколения:

М75 РУ мощностью 6000-7000 л. с.,М70 ФРУ мощностью 1200-14000 л. с. и, как указывалось выше, совместно с НПКГ «Зоря-Машпроект» М90 ФР мощностью 27500 л. с.

Необходимо отметить, что и НПКГ «Зоря-Машпроект» не стоит на месте. Украинским предприятием «доведён до ума» ГТД 4-го поколения М80 (ДА80), проектирование и разработка кото­рого была начата в интересах ВМФ СССР. Особенностью данного ГТД явля­ется его высокая мощность 40000 л. с. (27800 кВт). По этому параметру он усту­пает только ГТУ МТ30 фирмы «Rolls-Royce» (Великобритания). С 36 МВт — это самая мощная в мире морская газовая турбина, которая имеет самую высокую удельную мощность — клю­чевой фактор в военно-морских двига­телях. МТ30 была отобрана для эсминцев класса DDG-1000 для ВМС США по про­грамме «Zumwalt», а также для новых авианосцев класса «Queen Elizabeth» для Королевских ВМС Великобритании.

В настоящее время, лицензия на производство украинских ГТД М80 передана Китаю, так как ВМФ России не имел в ней потребности. ДА80 применяется в составе энер­гетической установки эсминца про­екта 052 С ВМС Китая. Всего были построены два таких корабля: 170 Lanzhou («Ланьчжоу») и 171 Haikou («Хайкоу»). Корабли водоизмещением 6600 т и скоростью 29 уз. оснащены боевой информационно-управля­ющей системой Н/ZB1-1 — китайским аналогом американской Аеgis. Энергетическая установка — двухвальная, 2 ГТУ DА80/DN80 (Украина, 48600 л. с.), 2 дизеля Shaanxi (копия MTU-20 V956 TB92, 8840 л. с.).

Жаль, что ВМС Украины при про­ектировании и строительстве своих перспективных корветов проекта 58250 на ГАХК «Черноморский судо­строительный завод» (г. Николаев) не используют реальную возможность создания энергетической установки с использованием российского опыта.

На корабле планируется приме­нение дизель-газотурбинной уста­новка на базе ГТД украинского произ­водства и дизеля фирмы «Сатегрllaг» (США). Несмотря на то, что украинская сторона получила прекрасный опыт при разработке и создании дизель-газо­турбинного агрегата М55 P , в составе которого нашли своё применение серийный дизель марки 10 Д49 (в даль­нейшем и 16 Д49), разработки и произ­водства ОАО «Коломенский завод».

Очевидно, что у российского кора­блестроения имеются все возмож­ности по созданию отечественных (перспективных) энергетических уста­новок различного типа. При этом соз­дание отечественных энергетических установок позволит нам не зависеть от прихоти наших «друзей — доброжелателей», как уже, к сожалению, происходит, в двигателестроении для перспективной вертолётной техники.

Это особенно важно сейчас, когда некоторые крупные компании, такие как ЗАО «Трансмашхолдинг» и др. пытаются идти по проторенному пути продвижения и создания ино­странных, а не совместных, энергети­ческих предприятий на территории РФ. Этот путь труден, тернист и уже привёл к серьёзным проблемам для отечественного дизелестроения.

Так, например, предприятием «Рус­ский дизель» (г. Санкт-Петербург) были последовательно закуплены лицензии на производство среднеобо­ротных двигателей «РС-2» француз­ской компании «SEMT-Pielstick»; «Vasa 22» и «Vasa 32» финской компании «Wartsila». Производство лицензи­онных двигателей на наладить так и не удалось, что в сочетании с рядом объективных причин, в конечном результате, привело к банкротству предприятия, его фактическому унич­тожению и безвозвратной потере высококвалифицированных научных, инженерных и рабочих кадров.

Компанией «Дизельпром» (г. Чебок­сары) была закуплена лицензия на про­изводство транспортного двигателя германской фирмы «МТU», который было решено модернизировать для установки в составе энергетических установок перспективных проектов кораблей ВМФ РФ. Получив такую информацию, фирма «МТU» при­ложила все усилия по недопущению создания перспективного дизеля. В результате предприятие перестало существовать.

ОАО «РУМО» (г. Нижний Нов­город) подготовилось к проведению межведомственных испытаний дизеля ЧН32/40, производимого по лицензии фирмы «МАN» (Германия). В 2006 году фирма «МАN», получив информацию о готовности ОАО «РУМО» к про­ведению испытаний, отказалась продлить лицензионное соглашение по производству двигателей размер­ности 32/40 с ОАО «РУМО». Что есте­ственно вызывает вопросы и подо­зрения относительно корректности таких методов борьбы с российским партнером-конкурентом.

Создание совместного предпри­ятия с фирмой «Wartsila», возможно, принесёт принесет какие-то диви­денды «Трансмашхолдингу», но что от этого получит российское судо­строение? Отвёрточное производство и заполнение отечественного рынка дизелями фирмы «Wartsila».

Такая политика вступает в явное противоречие с требованиями поста­новления Правительства Россий­ской Федерации от 07.02.2011 г. № 56 «Об установлении запретов и огра­ничений на допуск товаров, происхо­дящих из иностранного государства или группы иностранных государств, работ (услуг), выполняемых (оказыва­емых) иностранными лицами, в рамках размещения заказов на поставки товаров, выполнение работ, оказание услуг для нужд обороны страны и без­опасности государства».

Тем более, что в соответствии с Распоряжением Правительства РФ от 21 апреля 2011 г. № 710-р утверждена Концепция подпрограммы «Создание и организация производства в Рос­сийской Федерации в 2011-2015 годах дизельных двигателей и их компо­нентов нового поколения». В рамках данной программы, предприятиями, входящими в ЗАО «ТМХ», ведётся разработка многоцелевого дизельного двигателя нового поколения размер­ности 26,5/31 (ЧН26,5/31) с цилин­дровой мощностью 500 л. с. при частоте вращения 1000 об/мин, пред­усматривается разработка и создание типоразмерного ряда дизелей с агре­гатными мощностями от 1000 л. с. (735 кВт) в рядном исполнении (ОАО «Пензадизельмаш») до 10000 л.с (7400 кВт) в У-образном исполнении (ОАО «Коломенский завод»), которые могут и должны быть использованы в качестве главных и вспомогательных энергетических установок кораблей и судов ВМФ, а также на предприятиях концерна «Росатом».

С целью решения накопившихся в двигателестроении проблем и про­тиворечий, по мнению автора, необхо­димо принятие следующих мер:

1. Обеспечить контроль неукос­нительного выполнения требований п. 1 постановления Правительства Российской Федерации от 07.02.2011 г. № 56, в части установлении запретов и ограничений на допуск товаров, происходящих из иностранного госу­дарства или группы иностранных

государств, работ (услуг), выполня­емых (оказываемых) иностранными лицами, в рамках размещения заказов на поставки товаров, выполнение работ, оказание услуг для нужд обо­роны страны.

2. Обеспечить внесение необходимой корректуры в разделы «Котлы паровые для судового оборудования»
и «Двигатели внутреннего сгорания (дизели или полудизели), судовые новые, для морских судов, буксиров
и военных кораблей» «Переченя технологического оборудования (в том числе комплектующих и запасных частей к нему), аналоги которого не производятся в Российской Федерации, ввоз которого на таможенную территорию Российской Федерации не подлежит
обложению налогом на добавленную стоимость» утверждённого постановлением Правительства Российской Федерации от 30. 04.2009 г. № 372.

3.Поддержать на всех уровнях при­оритетное развитие отечественных (инновационных) предприятий обе­спечивающих создание энергетических установок кораблей и судов, в рамках Федеральных целевых программ.

4.Предусмотреть разработку ФЦП по конкретным видам перспективных энергетических установок для кора­блей и судов, с учётом наработок ФЦП «По дизелестроению», где эти вопросы, к сожалению, находятся на втором плане;

5. Рассмотреть вопрос о возмож­ности создания на базе Минпромторга или ОАО «ОСК» интегрированной структуры, которая взяла бы на себя общее руководство разработкой и соз­данием отечественной корабельной и судовой энергетики (по типу ОАО «ОДК» в «Оборонпроме»).

6.Обеспечить государственное лицензирование видов деятельности, связанных с разработкой и созданием энергетических установок кораблей и судов.

7.Принять все возможные меры (включая законодательные) по предот­вращению проникновения на рынки России, стран ОДКБ и Таможенного союза корабельной и судовой энерге­тики предприятий-посредников, допу­скающих поставку контрафактной продукции.

8.Обеспечить неукоснительное выполнение требований отраслевых ГОСТов и других нормативных доку­ментов при создании судовых энер­гетических установок и оборудо­вания, особенно в интересах силовых ведомств.

9.При работе совместной рос­сийско-украинской комиссии про­думать возможность создания и раз­вития совместных предприятий и интегрированных структур с Укра­иной по совместной разработке и про­изводству газотурбинных энерге­тических установок и производству редукторов в обеспечение корабле­строительных программ.

10. Допуск иностранных производителей и поставщиков энергетического оборудования поставить в жёсткую зависимость от их вклада в экономику

РФ, что подразумевает инвестирование в создание на нашей территории баз по обслуживанию и ремонту оборудо­вания, подготовке обслуживающего персонала, передачи производства определённого количества комплекту­ющих изделий отечественным пред­приятиям, а в дальнейшем и конечное производство на территории России.

Tags: ВМФ, Корабли, судоремонт, судостроение

Котел — Обучение энергетике

Обучение энергетике

Меню навигации

ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ

ИНДЕКС

Поиск

Рисунок 1. Подача тепловой энергии в котел топливом. ^[1]

Котлы используются на электростанциях для производства пара под высоким давлением, чтобы установка могла вырабатывать электроэнергию. Процесс, который делает это, известен как цикл Ренкина. Котел получает энергию от какого-либо вида топлива, такого как уголь, природный газ или ядерное топливо, для нагрева воды в пар. Вся первичная энергия в мире, за исключением небольшой доли, поступает из топлива, и около трех четвертей этого топлива в конечном итоге идет на котел (остальное идет на двигатели внутреннего сгорания, которые используют топливо по-другому). ^[2]

Конструкция котла является невероятно важным фактором эффективности электростанции. Три столетия развития привели к появлению сегодня паровых котлов, которые производят тысячи тонн пара в час и имеют эффективность преобразования топлива в пар до 90%. ^[3] Лучшая конструкция означает меньший расход топлива, меньшие затраты и меньшие выбросы загрязняющих веществ. ^[2] Изучение и усовершенствование котлов полезно, потому что, хотя они очень эффективны, их отходы создают одну из основных мировых проблем загрязнения, выделяя парниковые газы.

Конструктивные соображения

Основная цель при проектировании котла – извлечь как можно больше энергии из топлива. Для этого необходимо полностью сжечь как связанный углерод, так и летучие вещества. Поскольку одна часть твердая, а другая газообразная, эта задача не из легких. ^[2] Котел должен работать при очень высоких температурах, около 500 ^o C, и должен постоянно сжигать топливо с постоянной скоростью.

Другим фактором оптимизации конструкции является получение максимально возможной теплопередачи от топлива к воде и пару. Котлы часто имеют несколько отдельных теплообменников для этого.

Последним важным соображением при проектировании является минимизация нежелательных побочных продуктов в виде золы и дымовых газов, которые загрязняют окружающую среду.

Типы

Твердое топливо

• Колосниковый котел: Уголь или другое твердое топливо, такое как биомасса (диаметром около нескольких миллиметров), подается в котел из бункера или конвейерной ленты. Они движутся через решетку, через которую воздух поступает снизу в котел. Неподвижный углерод горит на решетке, а летучий газ горит в пространстве над ней. Эти типы чаще всего используются для биомассы и угля. ^[2]

• Пылеугольный котел: Уголь измельчается в мелкую пыль (размером около 0,1 мм) и подается в котел потоком воздуха. Они, безусловно, являются наиболее распространенными типами котлов для угля. Эти котлы могут достигать КПД более 90% при правильной эксплуатации. Их также можно топить дровами или другим подходящим топливом. Поскольку сжигаемое топливо представляет собой мелкую пыль, образующаяся зола также представляет собой мелкую пыль, которая, если ее не отфильтровать должным образом, может улетучиваться с дымовыми газами и загрязнять атмосферу. ^[2]

• Котел с кипящим слоем: Предлагаются решения некоторых проблем загрязнения окружающей среды при сжигании угля. На опорной плите лежит толстый слой материала — песка или гравия, через который продуваются потоки воздуха. По мере того, как воздух достигает более высоких скоростей, материал начинает вести себя как жидкость, и предметы будут плавать в нем или тонуть в нем. Частицы топлива подаются в этот «слой», в результате чего связанный углерод и летучий газ быстро сгорают и нагревают весь слой. Трубки, несущие воду и пар, находятся в слое, и поскольку слой движется как жидкость, это обеспечивает максимальный тепловой контакт с трубами и обеспечивает большую теплопередачу. Зола может вытекать из слоя отдельно от дымовых газов.

Ядерный

• Легкая вода: В большинстве ядерных реакторов в качестве замедлителя и теплоносителя используется обычная (легкая) вода или пар под высоким давлением. Существует два основных типа легководных реакторов: реакторы с водой под давлением (PWR) и реакторы с кипящей водой (BWR). ^[4]

• С газовым охлаждением: В таких реакторах, как реактор Magnox, в качестве замедлителя используется графит, а в качестве теплоносителя — диоксид углерода. Они используют природный уран, а это означает, что его не нужно обогащать. Усовершенствованные реакторы с газовым охлаждением (AGR) также используют графит и CO ₂ , но уран обогащен. ^[4]

• Тяжелая вода: Реакторы CANDU (канадско-дейтериево-урановые) являются единственным другим типом реактора, который в некоторой степени вытеснил легководные реакторы и использует природный уран, такой как Magnox. В мире работает 31 завод (18 из них в Канаде). ^[5] Тяжелая вода поглощает меньше нейтронов, чем легкая вода, что приводит к высокой экономии нейтронов. ^[4]

• РБМК: РБМК, разработанный в России, использует графит в качестве замедлителя и легкую воду в качестве теплоносителя. Они используют обогащенный уран, как и большинство других реакторов. [[Чернобыльская ядерная авария|Чернобыльские реакторы относились к этому типу, и после катастрофы 1986 года планы по созданию новых реакторов были отменены, и многие станции были выведены из эксплуатации. ^[4]

Рис. 2. Реактор с кипящей водой, котел (находящийся в корпусе реактора) производит пар для выработки электроэнергии. ^[6]

Для дальнейшего чтения

• Силовая установка
• Угольная электростанция
• Атомная электростанция

Ссылки

2. ↑ ^{2.0 2.1 2.2 2.3 2.4} Б. Эверетт, Г. Бойл, С. Пик и Дж. Рэймидж, «Уголь», в Energy Systems and0137 , 2-е изд., Оксфорд, Великобритания: Оксфорд, 2013 г., глава 5, стр. 166-169.
3. ↑ Б. Эверетт, Г. Бойл, С. Пик и Дж. Рэймидж, «От тепла к движущей силе», в Energy Systems and Sustainability , 2-е изд., Оксфорд, Великобритания: Оксфорд, 2013, глава 6, стр. .203
4. ↑ ^{4.0 4.1 4.2 4.3} Б. Эверетт, Г. Бойл, С. Пик и Дж. Рэмедж, «Ядерная энергия» в Energy Systems and Sustainability , 2-е изд. Оксфорд, Великобритания: Оксфорд, 2013, ч.10, стр.407-414.
5. ↑ «Технология CANDU — Канадская ядерная ассоциация», Канадская ядерная ассоциация, 2018 г. [Онлайн]. Доступно: https://cna.ca/technology/energy/candu-technology/. [Доступ: 12 июня 2018 г.].
6. ↑ http://www.nrc.gov/reading-rm/basic-ref/students/animated-bwr.html

Системы котлов для промышленных паровых электростанций

Сила Да

Может ли GE обеспечить эффективное сжигание для всех типов промышленных электростанций?

ДА. У нас самый широкий в отрасли портфель котлов, изготовленных по индивидуальному заказу, более 100 лет опыта в области сжигания и 30% мировой установленной базы паровых котлов. Мы первыми внедрили множество технических достижений, которые помогают достичь более высокой эффективности, гибкости и доступности электростанций, работающих на ископаемом топливе, биомассе и совместном сжигании, а наш высокоэффективный паровой котел имеет уровень надежности до 94%.

Самый высокий КПД котла в отрасли

Компания GE лидирует в разработке технологии сверхкритического пара и занимает хорошие позиции в области современных высокоэффективных ультрасверхкритических (USC) PC и технологий CFB. Наши котлы USC обеспечивают эффективность цикла на 44-48% ниже теплоты сгорания (LHV), что значительно снижает выбросы топлива и CO2 для наших клиентов.

На сегодняшний день мы поставили более 116 000 МВт сверхкритических пылеугольных котлов и котлов USC по всему миру, а также лицензировали и обучили другие компании для установки дополнительных 140 000 МВт. Угольная электростанция RDK8 в Германии достигла КПД 47,5% благодаря нашей технологии котлов.

Мы продолжаем лидировать в отрасли и инвестируем в исследования и разработки, направленные на улучшение нашего высокоэффективного оборудования для производства паровой энергии с целью достижения эффективности 50%.

Узнайте больше о наших возможностях USC и AUSC

Повышение мощности котла и эксплуатационной гибкости

Наш опыт в области измельчения угля, систем сжигания и размещения котлов для всех видов угля и других видов топлива помогает максимизировать выгорание углерода. Этот полевой опыт в сочетании с нашим обширным лабораторным опытом встроен в наши стандарты проектирования, чтобы гарантировать, что мы предлагаем высокопроизводительные и надежные котлы, предназначенные для промышленных электростанций. Мы также используем современное моделирование и аналитику для определения оптимальной компоновки печей. Во всем, что мы делаем, мы гарантируем, что наши котлы имеют правильный размер, оптимизированы для производительности, гибки и экономичны.

Ассортимент наших котлов для электростанций подходит для всех видов топлива с котлами PC, которые могут сжигать широкий спектр каменных углей, лигнита и нефти/газа, а также ЦКС как для традиционных, так и для трудносгораемых видов топлива.

Конструкция нашего парового котла, основанная на опыте, позволяет сжигать широкий диапазон видов топлива, снижая при этом воздействие шлакообразования, загрязнения, коррозии и эрозии в топке. Это приводит к повышению эксплуатационной готовности вашей электростанции с надежностью котла до 94 % и увеличению мощности, передаваемой в сеть.

Если вы используете импортный уголь или ищете диверсифицированные поставки угля, наши конструкции систем угольных котлов обеспечивают широкие возможности сжигания топлива, что позволяет клиентам безопасно и надежно сжигать самые разные виды угля.

Оперативная гибкость

С ростом распространения возобновляемой энергии котлы должны быть гибкими и способными быстро реагировать на изменяющиеся условия. Традиционные электростанции, работающие на ископаемом топливе, должны быть готовы безопасно работать в переходном режиме и обеспечивать дополнительный резерв для повышения стабильности сети.

Наши промышленные паровые котлы достигают этих целей благодаря особым гибким эксплуатационным характеристикам, таким как улучшенный контроль температуры, возможность плавного изменения давления и динамические классификаторы. Наши ультрасверхкритические пылеугольные котлы в настоящее время обеспечивают скорость линейного нагрева до 6 % в минуту и ​​до 20 % для каменного угля и 35 % для лигнита на основе BMCR. Узнайте больше о нашем наборе котлов и котельных технологий, предназначенных для адаптации к электростанциям по всему миру в различных отраслях промышленности.