Progresivní technologie a systémy pro energetiku. Výzkumná centra - 1M Cíl projektu. Doba řešení

Transkript

1

2 Progresivní technologie a systémy pro energetiku Výzkumná centra - 1M MŠMT Cíl projektu Cílem projektu je soustředit špičková vědecká a výzkumná pracoviště z ČR do výzkumného týmu, který bude řešit aktuální otázky rozvoje energetiky v ČR s využitím nejnovějších poznatků světové i tuzemské vědy a zajistit propojení na uživatelskou sféru. Doba řešení

3 Řešitelský tým České vysoké učení technické v Praze Fakulta strojní Ústav mechaniky tekutin a energetiky Nožička Jiří Prof. Ing. CSc. řešitel Ústav jaderného výzkumu Řež a.s. divize Energoprojekt Vlček Zdeněk Ing. spoluřešitel Technická univerzita v Liberci Fakulta mechatroniky a mezioborových inženýrských studií Tůma Libor Ing. CSc. - spoluřešitel Západočeská univerzita v Plzni Vostracký Zdeněk Prof., Ing. DrSc., DrEng. h. c., Sen.Mem. IEEE - spoluřešitel Vysoká škola báňská-technická univerzita Ostrava Výzkumné energetické centrum Noskievič Pavel Prof. Ing. CSc. - spoluřešitel Ochodek Tadeáš Doc. Dr. Ing. spoluřešitel

4 Anotace projektu Spojením výzkumných týmů předních universit a výzkumných pracovišť z ČR byl vytvořen tým, schopný na špičkové úrovni řešit problémy související s plánovanou obnovou energetiky v ČR. Pozornost je věnována zvýšení účinnosti a potlačení negativních ekologických dopadů uhelných energetických bloků pracujících s přehřátou vodní parou a návrhu bloku s parou nadkritickou. Centrum se věnuje i výzkumu v oblasti perspektivních, netradičních a alternativních zdrojů s praktickým významem pro oblast energetiky. Propojením výzkumných týmů s předními průmyslovými podniky je zajištěno praktické využití poznatků získaných při činnosti centra. Nedílnou součástí činnosti centra je i výchova nové generace odborníků pro celou oblast energetiky.

5 Priority v oblasti energetiky v ČR Modernizace fosilních elektráren Řídící systémy v energetice Řízení rizik a management spolehlivosti Příprava vodíkové energetiky Využití biomasy Využití energie větrné, sluneční a geotermální Obnova distribučních sítí Účast při výzkumu jaderné fúze Příprava výstavby nových JE Prodloužení životnosti provozovaných JE

6 Hlavní zákazníci Škoda Power ZVVZ Milevsko Alstom Sigma Group FANS Vítkovice

7

8

9 1. Teoretické rozbory a analýzy Analýza rozhodujících uzlů oběhů parních elektráren, porovnání různých typů parních oběhů a formulace jasných kritérií nutných pro dosažení co nejvyšší účinnosti elektrárny. 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. Vyhodnocení kritického tlakového poměru v nadkritické oblasti ve vodní páře.

10 2. Kotelna Souhrn kvalitativních parametrů uhlí pro nové bloky.

11 Zpracování matematického modelu ohniště uhelného bloku. Optimalizace teploty napájecí vody pro dané parametry páry. Vliv volby teploty napájecí vody na velikost výhřevných ploch kotle. Vliv volby koncové teploty spalin na účinnost kotle resp. cyklu a na velikost výhřevných ploch kotle. Integrace nových metod sušení uhlí. Možnosti využití odpadního tepla spalin.

12 3. Strojovna Výzkum prouděním vybuzených vibrací elementů energetických zařízení. Optimalizace zařízení s cílem eliminovat tyto nežádoucí vibrace. Výzkum problematiky vibrací lopatek rotačního zařízení.

13 Analýza vstupní a výstupní části turbíny, průtočné části turbíny.

14 Aerodynamický tunel pro výzkum proudění v přímých lopatkových mřížích.

15 Měření a zpracování výsledků. Vyhodnocení dat pomocí Adaptiv a Cross-korelací s různou velikostí výpočtové oblasti a překrýváním. Vliv použitého zpracování na velikost jednotlivých veličin.

16 Přímá lopatková mříž. Rozložení rychlosti a tlakové ztráty pro 40. Vířivost a změna výstupního úhlu proudu za lopatkou pro 40.

17 Experimentální studie tvaru lopatek. Five hole probe

18 MM5 Měření turbínových lopatkových mříží při vysokých rychlostech. Schéma měření Lopatková mříž

19 Snímek 18 MM5 Milan Matějka;

20 MM4 Vizualizace Šlírovou metodou Pohyb kapiček vody Rychlostní pole, c max =200m/s Rychlostní pole, c max =300m/s Rychlostní pole, c max =440m/s

21 Snímek 19 MM4 High camber of the blade creates an extensive change of flow direction and hence a separation of bigger droplets from the blade surface, that is caused by their high kinetic energy. Big droplets cannot follow the mean flow, hit the pressure side of blade, where they create a thin film. Shear stress moves it downstream to leading edge, where it separates in the form of droplets again, as seen on Fig. 6. Impact of shock wave to size and number of droplets is displayed on Figs. 3 to 6. We can see that droplets behind the shock wave on lover blade are destroyed. It is caused by shock wave and consequent separated flow region, where high shear forces occur. Lowering the velocity in the channel, the size of particles is approaching slowly to their inlet size of 6 mm and droplets are gradually filling the whole space between the blades, except for the wake region on lower blade. Shock wave on suction side of the blade has not significant effect on the flow field. Milan Matějka;

22 4. Elektrovýzbroj Výzkum a optimalizace parametrů elektrické části energobloku s cílem zvýšit efektivnost a spolehlivost provozu.

23 5. Pomocné systémy Analýza systémů ventilace a odvodu spalin, výzkum a optimalizace ventilátorů pro provoz v energetice a systému čištění spalin. Optimalizace elektrostatických odlučovačů

24 Měření charakteristik výplní do chladicích věží. Měření průtočných a rozstřikových charakteristik trysek. Návrh rovnoměrného zavodnění chladicí věže. Zobrazení rozstřiku v 1/20 chladicí věže Itterson 120 m.

25 Vývoj optické metody měření velikosti částic (kapiček vody).

26 Komplexní zajištění spolehlivosti. 6. Řídící a zabezpečovací systémy Pokročilé algoritmy řízení pro zvýšení efektivity provozu elektrárenského bloku a minimalizaci ekologických dopadů. Studium spolehlivosti elektrických sítí. Analýza vlastní spotřeby elektrické části energobloku analýza možných úspor při regulaci průtoku frekvenčního měniče místo dnešní regulace škrcení. Příprava metody pro zvýšení vypovídací schopnosti diagnostických metod - pro poskytování věrohodných podkladů pro systémy, které pak numericky nebo experimentálním měřením dokáží stanovit zbytkovou životnost elektrických strojů a přístrojů.

27 Analýza vhodné metodiky pro měření částečných výbojů u přístrojových transformátorů. Ochrana zabezpečovacích systémů elektrárenských bloků. Management spolehlivosti. Metody hodnocení spolehlivosti a její predikce, specifikace požadavků. Udržovatelnost a životnost analýza nákladů životního cyklu. Zvýšení kvality řízení teploty páry. Koordinace řízení kotle a turbíny. Regulace najíždění bloku.

28 7. Netradiční zdroje energie Soustředění poznatků o netradičních, alternativních a perspektivních zdrojích energií, jejich ekologickém využívání a dopadech energetiky na životní prostředí, vytvoření informačního centra pro nejširší okruh uživatelů. Připojení generátorů obnovitelných zdrojů energie. Vlivy provozu generátorů obnovitelných zdrojů energie na kvalitu elektrické energie provozem generátorů těchto zdrojů. Sledování zpětných vlivů alternativních zdrojů elektrické energie na elektrizační soustavu, ostrovní provozy, mikrosítě a inteligentní nasazování těchto zdrojů v závislosti na stavu soustavy a okamžitých možnostech dodávky z netradičných zdrojů.

29 Optimalizace velikosti nutné zálohy z klasických zdrojů. Počítačové simulace pro řešení stavů elektrizační soustavy s připojenými generátory obnovitelných zdrojů energie v programu Neplan. Studium a návrh koncepčního řešení bez emisního parního cyklu. Bezemisní parní cyklus

30 Děkuji za pozornost Prof. Ing. Jiří Nožička, CSc. květen 2007 ptse.fs.cvut.cz