Progresivní technologie a systémy pro energetiku
V002
Optimalizace zařízení strojovny energetického bloku - turbína, kondenzátor, chladicí věže, olejové hospodářství, napáječka - s cílem dosažení maximální účinnosti a minimalizaci vlastní spotřeby zařízení i negativních dopadů na ekologii.

Hlavní řešitel: ČVUT, ZČU

Etapa 1 – Aerodynamika průtočných částí

Řešení průtočných částí parních turbín představuje významnou etapu stavby moderních strojů. Je prokazatelné, že tvarování průtočných částí rozhoduje o úrovni energetických přeměn ve stroji. Stavba parních turbín s vysokou účinností nutně musí zahrnovat moderní přístupy aerodynamického návrhu, který v období posledních 25 let dosáhl značných zdokonalení a zlepšení. Současný stav ukazuje, že pokroky v technologii a vyvinutých ocelích snižují omezení pro uplatnění aerodynamických požadavků při návrhu stroje. Proudové výpočty vedou k základním koncepcím stroje, k řešení meridiálních tvarů lopatkování. Následná řešení vedou k aerodynamickým návrhům profilových mříží a k sestavení lopatek stupňů parní turbíny. Zvláštní pozornost musí být věnována lopatkování, v němž pracovní médium dosáhne transsonických nebo supersonických rychlostí. Za těchto podmínek vlivy stlačitelnosti v kombinaci s vlivy vazkosti mohou v průtočné části vytvořit proudové jevy, které ve značné míře disipují kinetickou energii proudícího média nebo dokonce mohou vyvolat nestabilitu proudových podmínek. Zvláštní problematikou je nenávrhový provoz strojů, kde proudové procesy navíc obsahují rozsáhlá odtržení a vírové struktury. Informace a základní materiály o výzkumech těchto jevů prakticky v současné době nejsou dostupné. Pracoviště navrhující tento projekt má v oboru aerodynamiky tým, který v dílčích projektech dokázal získat zkušenosti a poznatky o proudění v lopatkových mřížích, o chování a parametrech proudícího média v modelech průtočných částí strojů a o dominantních jevech, které rozhodují o dosažení návrhových parametrů a o úrovni ztráty kinetické energie. Součástí této etapy bude i experimentální a souběžně numerický výzkum vstupních a výstupních částí turbiny, tj. stanovení podmínek pro maximální rozevření difuzoru bez odtržení proudění od stěny při uvažování umělé drsnosti stěn, vefukování do mezní vrstvy, syntetického paprsku apod. a aplikace na výstupní hrdla turbostrojů. Pozornost bude věnována i numerické a experimentální simulaci proudění v průtočné části turbíny se zaměřením na stupně, regulační ventily, výstupní skříně, ucpávky. Získané poznatky bude možné experimentálně ověřit na pokusné vzduchové turbině (ZČU), parní turbině (ŠKODA POWER s.r.o.) a dalších experimentálních tunelech (ZČU, ŠKODA POWER s.r.o.)

Etapa 2 Optimalizace chladicího okruhu

Z pohledu účinnosti oběhu parní elektrárny má určující význam i oblast kondenzátoru a na něj navazujících aparátů - chladicí okruh, chladicí věž atd. Teoretickým podkladem budou závěry první - teoretické etapy, která poskytne základní okrajové podmínky problému. Na jejich základě budou stanoveny požadavky na parametry kondenzátoru a navazující chladicí soustavy. Zde bude pozornost věnována především studiu možných provedení chladicích věží a jejich aero, hydro a termodynamická optimalizace, jejímž cílem bude především pronikavé snížení vlastní spotřeby zařízení. Významným problémem v této oblasti je také otázka úletu kapalné fáze do okolí, což vede jednak ke snížení účinnosti chladicí soustavy, jednak významné ovlivnění ekologičnosti provozu zařízení (zvýšení spotřeba vody, ovlivnění mikroklimatu atd.) Bude proto provedeno porovnání různých typů vestaveb chladících věží a jejich optimalizace. V případě provedení s nuceným tahem média hraje významnou roli provedení pohonného ventilátoru. Jeho aerodynamická optimalizace i lepší přizpůsobení provozním požadavkům (regulace výkonu, možnost reverzního chodu atd.)opět přispějí ke snížení vlastní spotřeby ale i ke zlepšení ekologických parametrů (hlučnost). Pozornost bude věnována i možnosti kombinace systému chladicí věže s nuceným tahem se systémem odvodu spalin z kotelny (mokrý komín) a možnosti minimalizace tepelných ztrát systému.

Etapa 3 Optimalizace vodní části okruhu a olejového hospodářství

Do této oblasti patří i další součásti strojovny, jako např. řešení problému napáječky elektrárenského okruhu, vytváření a uchování vakua v nízkotlaké části, optimalizace olejového hospodářství atd. V rámci etapy bude provedena i optimalizace systému a procesu úpravy vody pro energetické účely, výzkum a aplikace membránových procesů (reverzní osmóza).


Valid HTML 4.01 Transitional