Производство электрической и тепловой энергии на энергетических установках различной мощности, работающих на органическом топливе.

3.  Состав КТ (тематические области, методы, технологические решения)

Данная технология охватывает следующие основные направления:

высокоэкономичные парогазовые установки (ПГУ) высокой мощности на природном газе;

высокоэкономичные ПГУ небольшой и средней мощности для электро- и теплоснабжения небольших городов и городских районов;

газотурбинные установки (ГТУ) высокой мощности и ПГУ с ГТУ на природном газе с КПД >55 %;

газотурбинные ТЭЦ и  ПГУ–ТЭЦ бинарного цикла;

модернизированные угольные энергоблоки на основе  ЦКС и VIR-технологий сжигания с обеспечением высоких экологических стандартов;

экологически чистые угольные электростанции с паротурбинными установками на суперсверхкритических параметрах пара мощностью 600-800 МВт;

парогазовые установки с внутрицикловой газификацией угля электрической мощностью более 100 МВт;

котельные агрегаты для эффективного сжигания низкокачественных углей для энергоблоков ТЭЦ;

гибридные энергоустановки электрической мощностью более 10 МВт с КПД выше 65-70% на базе высокотемпературных топливных элементов на природном газе и ГТУ;

экологически чистые ГТУ-ТЭЦ  и ПГУ ТЭЦ малой и средней мощности на природном газе;

тригенерационные установки на основе топливных элементов на природном газе и жидких топливах (с производством электроэнергии, тепла и холода) электрической мощностью до 10 МВт;

мини-ТЭЦ на местных твердых топливах с агрегатами единичной электрической мощностью до  5 МВт;

высокоэффективные котельные установки малой мощности (до 5 МВт) и индивидуальные теплогенераторы;

глубокая переработка нефтяного попутного и природного газа с производством жидких моторных топлив и сырья для нефтехимии;

энерготехнологическая переработка твердых топлив (угля, горючих сланцев, торфа) с производством газообразных и жидких топлив и утилизацией золы;

производство жидких моторных топлив из природного газа;

производство синтетических моторных топлив (СМТ) из органического сырья на базе перспективных катализаторов;

получение биогаза из органического сырья.

4. Области применения КТ

энергетика;

теплофикация;

промышленность;

транспорт;

сельское хозяйство;

жилищно-коммунальное хозяйство;

охрана окружающей среды.

5. Состояние исследований и разработок, ведущие исследовательские центры

Перспективные разработки в данной области, превышающие мировой уровень или соответствующие ему:

реализация парогазовых циклов с использованием высокотемпературной камеры сгорания водорода в кислороде с последующим смешением высокотемпературного пара с низкотемпературным.

 

Научные задачи, требующие первоочередного решения для успешного развития данной КТ:

отработка высокотемпературных камер сгорания водорода в кислороде, методов тепловой защиты лопаток высокотемпературных паровых турбин;

исследование методов интенсификации теплообмена для уменьшения поверхностей теплообменников-регенераторов.

 

Ведущие российские центры:

ИНЭИ РАН, Институт теплофизики СО РАН; ОАО «ВТИ», ОАО «ЭНИН»; МЭИ (ТУ); РНЦ «Курчатовский институт", Институт механики МГУ.

 

6. Характеристика технологических заделов и производственного потенциала, ведущие производственные центры

Перспективные разработки/опытные образцы:

создание энергоустановок на базе высокотемпературных паровых турбин.

 

Инженерные задачи, требующие первоочередного решения:

создание высокотемпературных водородо - кислородных камер сгорания, высокоэффективных регенераторов и систем охлаждения лопаток паровых турбин.

 

 Ведущие производственные центры:

ОАО «НПО «Сатурн», ОАО «ЭМАльянс»,  ОАО «Силовые машины», ЗАО НПВП «Турбокон», ОАО «Калужский турбинный завод».

 

7. Рынки инновационных продуктов и услуг, создаваемых (оказываемых) с использованием данной КТ

Важнейшие инновационные продукты, создаваемые с использованием данной технологии:

ПГУ на газо-мазутных электростанциях, ввод в действие ПГУ с ГТУ мощностью 250–290 МВт и КПД >55 %;

угольные энергоблоки на параметры пара 28–30 МПа, 580–600 °С;

ПГУ с газификацией угля;

ГТУ мощностью ~350 МВт и ПГУ с ГТУ на природном газе с КПД >60 % ;

котлы-утилизаторы с прямоточной частью ВД, повышение маневренности ПГУ на природном газе;

маневренные ГТУ мощностью >100 МВт для покрытия пиков электрической нагрузки;

стандартизованные энергоблоки на суперсверх­критические параметры (ССКП);

процессы и технологиы разделения воздуха и очистки синтетических газов, обеспечивающих необходимые надежность и экономичность ПГУ с газификацией угля;

установки по выводу СО2 из цикла энергоблоков;

усовершенствованные ГТУ и ПГУ на природном газе с повышением их КПД до 63–65 %;

гибридная установка с ГТУ и высокотемпературными топливными элементами с КПД при работе на природном газе 65–70 %;

энергоблоки на параметры пара 35 МПа, 700 – 720 °С;

установки с выводом из цикла и захоронением СО2, в том числе с газификацией угля и комбинированным производством электроэнергии и водорода;

ПГУ с комбинированным производством электроэнергии и водорода из угля;

гибридные установки с ГТУ и высокотемпературными топливными элементами с КПД при работе на природном газе 70–75 % и на угле (после газификации) 60–65 %;

энергетические установки, реализующих различные технологии вывода из их циклов СО2;

энерготехнологические установки с получением искусственного жидкого топлива;

паровые турбины, работающие на сверхкритическом паре;

экологически чистые высокоэффективные парогазовые и газотурбинные установки на природном газе и продуктах газификации твердых топлив и нефтяных остатков;

энергосберегающие высокоэффективные гибридные энергоустановки на базе высокотемпературных топливных элементов, работающие на природном газе и предназначенные для децентрализованного энергоснабжения электроэнергией и теплом распределённых потребителей с нагрузкой 10–1000 кВт;

электрохимические генераторы на природном газе для транспорта, автономных потребителей, специальной энергетики;

энергокомплексы с газорасширительными турбодетандерами для выработки электроэнергии за счет использования перепада давления природного газа;

высокоэффективное и экологически чистое котельное и трубопроводное оборудование для сжигания твердых топлив по технологии ЦКС и с использованием сверхкритических параметров;

газовые турбины мощностью 110, 160 и 250 МВт;

угольные электростанции, соответствующие современным экологическим требованиям;

парогазовые энергоблоки с КПД выше 60%;

автономные малые ТЭЦ мощностью 1-10 МВт на попутном газе для энергоснабжения нефтепромыслов Севера;

газотурбинные мини-ТЭЦ на различных видах топлива различной мощности;

мощные газотурбинные установки с начальной температурой газа 1350-1700 °С;

мощные энергоблоки с суперсверхкритическими параметрами пара (давление – 30-32 МПа, температура - 580-650 °С);

энергетические котлы энергоблоков для сжигания низкокалорийных углей на основе технологий циркулирующего кипящего слоя;

парогазовые установки для сжигания низкосортного твердого топлива в кипящем слое под давлением.

 

Эффекты от внедрения данной технологии:

повышение промышленного  потенциала страны;

развитие инновационной экономики;

обеспечение высоких стандартов жизни;

формирования комфортной трудовой, социальной и бытовой среды.

 

8. Специальные меры поддержки данного направления

федеральные целевые и ведомственные программы;

формирование государственного заказа;

совершенствование нормативно-правовой и нормативно-технической базы;

стимулирование внутреннего спроса;

разработка единой технической политики, ориентированной на развитие указанных КТ, поддержку цепочки создания российских разработок от НИОКР до серийного производства с перспективой импортозамещения и обеспечения высоких технико-экономических характеристик выпускаемого отечественного оборудования и разрабатываемых технологий

 

Меры необходимой поддержки исследований и разработок в России:

меры государственной поддержки;

развитие государственно-частного партнерства;

поддержка предпринимательства;

развитие материально-технической базы и инфраструктуры науки и промышленности;

развитие инжиниринговых центров;

подготовка высококвалифицированных инженерных и научных кадров.

 

Меры поддержки для обеспечения высокой конкурентоспособности и выхода на внутренний и внешний рынки:

меры по снижению издержек и повышению производительности труда;

повышение качества продукции;

патентозащищенность разработок;

переориентирование экономики на инновационный путь;

улучшение условий для организации бизнеса.