Перша в світі ультра-надкритична парова турбіна 630°C введена в експлуатацію, порушуючи іноземну технологічну монополію

А парова турбіна є основним енергетичним обладнанням, яке перетворює теплову енергію високотемпературної пари в механічну. Він є найважливішим компонентом у таких галузях, як виробництво теплової енергії, атомна енергетика та нафтохімія.

У березні 2026 року перша в світі надкритична парова турбіна потужністю 1000 МВт з температурою 630°C, розроблена Dongfang Electric для енергетичного проекту Datang Yuncheng, завершила введення в експлуатацію та була офіційно введена в експлуатацію.

Пристрій встановлює новий світовий рекорд параметрів пари на вугільних електростанціях, демонструючи високу ефективність, менше споживання вугілля та потужну можливість регулювання навантаження. Його введення в експлуатацію знаменує собою значний стрибок у високотехнологічних турбінних технологіях Китаю — від слідування за світовими лідерами до лідерства — фактично порушуючи давню технологічну монополію іноземних виробників у турбінних системах з високими параметрами.

Після введення в експлуатацію установка досягла теплової ефективності, що перевищує 50%, заощаджуючи приблизно 208 000 тонн умовного вугілля на рік і скорочуючи викиди вуглекислого газу більш ніж на 540 000 тонн на рік, забезпечуючи значні екологічні та економічні переваги.

Основні параметри ультра-надкритичної парової турбіни 630°C Специфікація

параметрів	/ продуктивність
Ємність одиниці	1000 МВт
Температура пари	630°C-клас
Тип електростанції	Ультранадкритичний вугільний енергоблок
Демонструвати	Datang Yuncheng Power Project
Розробник турбіни	Dongfang Electric
Теплова ефективність	більше 50%
Річна стандартна економія вугілля	прибл. 208 тис. тонн
Річне скорочення CO₂	Понад 540 тис. тонн
Основні технічні характеристики	Висока ефективність, низьке споживання вугілля, сильна можливість регулювання навантаження

Основні технічні проблеми

Розробка та виробництво ультранадкритичної парової турбіни 630°C поставила перед собою три інженерні завдання світового класу, що зробило її набагато складнішою, ніж звичайні ультранадкритичні установки.

1. Високотемпературні матеріали основних компонентів і кування

Традиційні ротори турбін високого тиску не витримують тривалої роботи при 630°C. За таких екстремальних температур матеріали схильні до деформації повзучості, втомного пошкодження та погіршення міцності, що може значно вплинути на термін служби турбіни та безпеку експлуатації.

Раніше виробництво жаростійких сплавів, необхідних для роторних валів парових турбін і роторних вузлів HP/IP, освоїли лише деякі країни, що створювало технологічні бар'єри для самостійного розвитку. Китай зіткнувся з серйозними проблемами в розробці складу сплаву, процесах кування та надійності матеріалів для ключових компонентів, таких як ротор турбіни, корпус HP і вал турбіни.

2. Розробка та виробництво наддовгих лез останнього ступеня

Турбоагрегат оснащений лопатками останнього ступеня діаметром 1450 мм, які під час тривалої роботи повинні витримувати величезні відцентрові сили, мокру парову ерозію та високочастотну вібрацію.

Традиційним виробничим процесам часто бракує достатньої точності та стабільності, що призводить до відхилень профілю леза та нестабільних динамічних характеристик. Ці проблеми не тільки знижують ефективність турбіни, але також можуть призвести до серйозних ризиків для безпеки, таких як перелом лопаті.

Крім того, звичайні конструкції лопатей важко підтримувати стабільність при роботі з низьким навантаженням, що ускладнює виконання вимог сучасної електромережі щодо глибокого регулювання пікового навантаження.

3. Термічні втрати та стабільність за умов надвисоких параметрів

За умов експлуатації надвисокого тиску 630°C необоротна теплопередача всередині турбіни значно збільшується, що призводить до більших теплових втрат.

У той же час пристрої, що працюють в умовах змінного навантаження, часто стикаються з повільним часом відгуку та нестабільною продуктивністю. Досягнення як високої ефективності, так і стабільної роботи в умовах повного навантаження — при збереженні надійної роботи критичних компонентів, таких як ротори парових турбін, підшипники ковзання турбін, упорні підшипники та системи ущільнень валів — було одним із найважливіших завдань під час розробки.

Рішення та технологічні прориви

Для вирішення цих проблем команда дослідників співпрацювала з вітчизняними університетами та дослідницькими установами, щоб подолати численні технічні бар’єри та створити повністю незалежне рішення із запатентованою інтелектуальною власністю, ефективно подолаючи іноземне технологічне домінування.

1. Розчин для високотемпературного основного компонента

Інженери самостійно розробили новий високотемпературний сплав C630R разом зі спеціальним процесом кування.

Завдяки оптимізації складу сплаву новий матеріал значно покращує високотемпературну міцність, стійкість до повзучості та довговічність, досягаючи передових міжнародних стандартів. За допомогою інноваційних методів кування було успішно вирішено ключові проблеми, такі як формування товстостінних високотемпературних компонентів і зварювання різнорідних сталей.

У результаті критичні компоненти, включаючи вал ротора парової турбіни, вузли ротора турбіни та корпуси турбін (корпус високого тиску, корпус IP і корпус низького тиску) тепер можна повністю виробляти всередині країни, що покладає край залежності Китаю від імпортних високотемпературних сплавів.

2. Наддовге лезо останнього ступеня

Турбіна використовує розширену тривимірну обчислювальну гідродинаміку (CFD) для оптимізації в поєднанні з високоточною технологією виробництва з ЧПК.

Такий підхід забезпечує точну точність профілю лопатей і зменшує втрати потоку пари в турбіні. Крім того, були представлені інноваційні амортизаційні структури та стійкі до ерозії покриття для підвищення стійкості леза до вібрації та ерозії вологою парою.

Ці вдосконалення значно підвищують динамічні характеристики лопаті, дозволяючи турбіні ефективно працювати в умовах глибокого регулювання пікового навантаження та умов низького навантаження, тим самим підвищуючи як ефективність, так і безпеку експлуатації.

3. Рішення для зменшення теплових втрат і контролю стабільності

В установці використовується система регенеративного нагріву з подвійною машиною зі збалансованою потужністю в поєднанні з оптимізованими структурами каналів внутрішнього потоку, що ефективно зменшує незворотні втрати тепла.

Незалежно розроблена пароелектрична логіка керування подвійним приводом, інтегрована з інтелектуальною системою керування, дозволяє швидко й точно регулювати швидкість і навантаження турбіни. Це значно покращує стабільність під час змінних умов експлуатації.

Крім того, повна система онлайн-моніторингу безперервно відстежує ключові параметри, включаючи вібрацію, температуру та тиск, щоб забезпечити раннє попередження про аномальні умови. Ця система забезпечує надійну роботу критичних обертових компонентів, таких як ротор парової турбіни, підшипник ковзання турбіни, упорний підшипник і лабіринтове ущільнення валу, гарантуючи безпечну та стабільну тривалу роботу.

Висновок

Успішне введення в експлуатацію першої в світі надкритичної парової турбіни з температурою 630 °C являє собою великий технологічний прорив для турбінної промисловості Китаю та важливу віху в локалізації енергетичного обладнання високого класу.

Застосування цієї технології значно покращує ефективність виробництва електроенергії на вугіллі, одночасно зменшуючи викиди забруднюючих речовин, закладаючи міцну основу для широкомасштабного розгортання надкритичних технологій парових турбін у Китаї.

Заглядаючи вперед, продовження технологічної оптимізації сприятиме підвищенню енергоефективності та скороченню викидів в енергетичному секторі, посилюючи глобальний вплив Китаю у сфері виробництва енергетичного обладнання та забезпечуючи потужну підтримку для досягнення вуглецевої нейтральності та цілей енергетичної безпеки країни.