С повышением давления эффективность сжигания топлива в кипящем слое возрастает. Эксперименты показывают, что можно получить КПД сжигания ~99 % без применения камеры дожигания. Однако технология сжигания топлива в кипящем слое при повышенном давлении пока не готова к промышленному внедрению. На данном этапе освоение технологии сжигания топлив в кипящем слое при повышенном давлении (РРВС) направлено на лабораторные и стендовые исследования процесса и отдельных узлов оборудования, исследование высокотемпературной очистки газов, создание крупномасштабного модуля для мощного энергоблока с РРВС.
Использование кипящего слоя при атмосферном и повышенном давлении наиболее эффективно в сочетании с газовой турбиной (ГТУ) или парогазовым комбинированным циклом (ПГУ). До сих пор ни одному из этих направлений не отдано предпочтение. По общему мнению, атмосферный кипящий слой не может конкурировать с кипящим слоем под давлением для крупных установок из-за высоких капиталовложений. Однако специалисты США (в отличие от английских) уверены в перспективности кипящего слоя при атмосферном давлении.
В таблице представлены разработки технологии сжигания топлива в кипящем слое в цикле с ГТУ и ПГУ, проводимые в США. Для создания демонстрационного модуля крупной ПГУ выбирается оптимальный профиль и схема установки. Учитывая сложность и большие объемы предстоящих работ по этой теме, общими усилиями организаций США, Великобритании и ФРГ осуществляется семилетняя программа по разработке, строительству и испытанию энергоблока мощностью 85 МВт в Граймторне (Великобритания). Эта демонстрационная установка предназначена для изучения процесса горения, теплопередачи, очистки топочных газов, проблем коррозии и т д. Полученные данные послужат основой для создания крупномасштабных блоков.
В настоящее время ряд фирма изучает влияние нагретого газового потока на лопатки турбин. Установлено, что эрозия лопаток газовой турбины, работающей в цикле с топкой кипящего слоя под давлением, значительно меньше, чем при факельном сжигании
Фирмой С — № завершены 1000-часовые испытания газовой турбины мощностью 66 МВт с кипящим слоем под давлением, в котором сжигался уголь с 3%ным содержанием серы. Температура на входе в турбину составляла 870 °С. Лопатки турбины были покрыты полосками различных покрытий для сравнения. Циклоны для очистки горячих газов были настроены на допустимое содержание частиц, равное 0,05 г/м3 при среднем размере частиц 3 мкм н максимальном — 10 мкм. Наблюдались минимальные эрозия и коррозия компонентов турбины и воздухоподогревателя, аналогичные следам при работе газовой турбины на легком топливе. Наиболее пригодными материалами для труб, погруженных в кипящий слой, оказались кобальтовые сплавы. Никелевые сплавы признаны непригодными, возможность использования труб из карбида кремния исследуется.
С учетом полученных данных ведется строительство комбинированного блока мощностью 13 МВт с газовой турбиной мощностью 7 МВт н паровой турбиной мощностью 6 МВт. Размеры кипящего слоя вдвое меньше, чем размеры будущего промышленного блока. В 1985 г. планируется ввод в эксплуатацию модуля промышленного блока мощностью 165 МВт с двумя газовыми турбинами мощностью по 50 МВт каждая, имеющими по две топки кипящего слоя под давлением, и одной паровой турбиной мощностью 65 МВт. Комбинация трех таких модулей с паровой турбиной мощностью 200 МВт составит энергоблок мощностью 500 МВт.
Одной из проблем (общей для атмосферного и кипящего слоя под давлением, в цикле с ГТУ) является нагрев воздуха в трубах, помещенных в кипящий слой. Эти трубы находятся при температуре до 900 °С в сильно эродирующей среде. Существуют различные
пути решения данной проблемы. Фирма Р1ш<1упе предлагает ограничить температуру кипящего слоя и увеличить температуру воздуха на входе газовой турбины до 900 °С за счет камеры сгорания, работающей на газе и расположенной между погруженным в слой теплообменником и турбиной. Такая конструкция способствует повышению КПД турбины и увеличивает срок службы труб, погруженных в кипящий слой.
Фирма предложила использовать керамические материалы на основе карбида кремния. Это позволит двум последовательно соединенным топкам работать одновременно. Один кипящий слой может работать при температуре около 900 °С, достаточно низкой для эффективного улавливания серы известняком слоя, другой — при температуре до 1100°С, что позволит поддерживать температуру на входе в турбину на достаточно высоком уровне (955 °С).
Анализ зарубежных источников информации показывает, что иностранные фирмы ведут активную работу по использованию кипящего слоя в энергетике. Готовы к промышленному внедрению установки с кипящим слоем при атмосферном давлении. Сроки и направления освоения технологии изготовления этнх установок всеми фирмами примерно одинаковы: создание демонстрационных установок промышленного типа—в ближайшие 2 ... 3 года, энергетического типа—к 1985 г., начало коммерческого внедрения крупных энергоблоков — к 1990 г.