Диссертация (781919), страница 48
Текст из файла (страница 48)
на основе стоимости ближайшего аналога – ТВВ-800-2ЕКУЗ [316].На основе полученных оценок стоимости изготовления цилиндров высокого, среднего инизкого давления общая стоимость паровой турбины может быть определена как сумма стоимостей отдельных узлов и агрегатов.5.2.3 Разработка модели оценки стоимости паропроводовДля определения целесообразности применения технических решений, направленных насокращение длины главных паропроводов, была исследована зависимость стоимости их создания от начальных параметров пара для двух вариантов компоновок котельного агрегата: Побразной и горизонтальной.
Для этого была разработана модель оценки стоимости главных паропроводов, учитывающая влияние параметров пара.Перечень исходных данных для разработки модели оценки стоимости паропроводов представлен в таблице 5.12.302Таблица 5.12 – Перечень исходных данных для разработки моделей оценки стоимости металлозатрат№п/п12345678910НаименованиеРасход пара, кг/сТемпература свежего пара, °CДавление свежего пара, МПаТемпература промежуточного перегрева, °CКоличество ниток паропароводов свежего параКоличество ниток паропароводов пара после промежуточного перегреваДлина паропровода свежего пара для П-образной компоновки котельного агрегата, мДлина паропровода пара после вторичного перегревадля П-образной компоновки котельного агрегата, мДлина паропровода свежего пара для горизонтальнойкомпоновки котельного агрегата, мДлина паропровода пара после вторичного перегревадля горизонтальной компоновки котельного агрегата, мЗначениепараметра692,5540-72024-35540-202Вид параметраcons’tvarvarvarcons’t1cons’t99,2cons’t90,2cons’t31,6cons’t35,6cons’tПри определении зависимости массы паропроводов от начальных параметров пара необходимо задать граничные условия.
В данном случае граничным условием является неизменностьскорости движения пара v. Отправной точкой в формировании зависимости будет служить выражение (5.88).пп∙пп∙ υпп ,(5.88)где Fпп – площадь проходного сечения паропровода, м2;v – скорость пара, м/с;Gпп – расход свежего пара через участок паропровода, кг/с;υпп – удельный объем перегретого пара при параметрах расчетных давлении и температурепара, м3/кг.Площадь проходного сечения паропровода, определяемая по формуле (5.89), должна обеспечивать постоянную скорость движения теплоносителя при различных параметрах свежегопара.пппп∙ υпп.v(5.89)Таким образом, внутренний диаметр паропровода dпп рассчитывается по формуле (5.90).3034 ∙ пп.πпп(5.90)Масса стали, необходимая для изготовления поверхности нагрева, Mпп.пн рассчитывается поформуле (5.91).пп.пнπ ∙ ρстпппппп ,(5.91)где ρст – плотность материала, из которого изготовлен паропровод, кг/м3;lпп – длина паропровода, м;Dпп – внешний диаметр паропровода, м.В соответствии с формулами (5.88)-(5.91) масса паропровода зависит от внутреннего ивнешнего диаметров паропровода, расхода пара, плотности стали, удельного объема пара идлины паропровода.Другим значимым фактором, определяющим стоимость паропровода, является давлениесвежего пара p0, повышение которого создает необходимость увеличения толщины стенок трубдля выполнения условия прочности.
Номинальная толщина стенки паропровода должна бытьне менее определяемой по формуле (5.92).δномппδппЭ,(5.92)где Э – эксплуатационная прибавка, принятая 3 мм (для котлов с рабочим давлением более20 МПа);δпп – расчетная толщина стенки паропровода, мм.При известном внутреннем диаметре паропровода толщина стенки определяется по формуле (5.93). Расчетной температурой для определения толщины стенки паропровода принимаетсятемпература перегретого пара на входе в паропровод. Расчетное давление принимается равнымдавлению рабочей среды на входе в рассчитываемый трубопровод.δпп∙ пп ∙ Кз.пр,2∙σ∙φ(5.93)где σ –допустимое напряжение, МПа;φ – коэффициент прочности сварных соединений при расчете на внутреннее давление, равный 1;p0 – расчетное давление перегретого пара, МПа;304Kз.пр – коэффициент запаса прочности, равный 1,5.При известных толщине и диаметре трубопровода масса паропровода рассчитывается поформуле (5.94).ппπ ∙ ρст ∙ δномпппп∙ δномпп ст ∙пп .(5.94)Стоимость металла паропровода Иматпп определяется исходя из массы Mпп и удельной стоимости Смат паропровода по формуле (5.95).Иматпппп∙ Смат .(5.95)Стоимость работ, связанных с монтажом паропровода, рассчитывается из соотношения(5.96).Имонтажппмонтажпп∙пп∙ Сз/пл ,(5.96)где Tмонтажпп – трудоемкость работ, связанных с монтажом паропровода, чел.-ч;Сз/пл – часовая ставка, руб./чел.-ч.Тогда общую стоимость участка паропровода можно определить по формуле (5.97).СппИматппИмонтаж.пп(5.97)Цены сталей, используемых для изготовления паропровода в зависимости от параметровсвежего пара, приведены в таблице 5.13.Таблица 5.13 – Марки сталей, используемых для изготовления паропровода в зависимости отпараметров свежего параТемпературасвежего пара,°C500 ≤ t0 ≤ 600600 < t0 ≤ 700700 < t0 ≤ 800Марка стали12Х11В2МФОписаниеСталь коррозионно-стойкая жаропрочная.
Для изготовления труб, предназначенных для паровых котлов и трубопроводов установок с высокими и сверхкритическимипараметрами пара.09Х14Н19В2БР Сталь жаропрочная высоколегированная. Для изготовления паропроводов и труб пароперегревателей установоксверхвысокого давления.05ХН46МВБ4Жаропрочный и жаростойкий сплав. Предназначен дляизготовления трубных систем парогенераторов энергетических установок, работающих при температурах до800 °С.Цена,руб./кг4008001400305В соответствии с описанной моделью были проведены расчеты стоимости паропроводовострого пара в зависимости от температуры и давления пара.
Результаты расчетов графическиСтоимость паропроводов, млн руб.представлены на рисунке 5.8.600500разность в стоимостипаропроводов П-образной игоризонтальной компоновкикотельной установки400300200100540590640690740790tпп, °С24 МПа, П-образная компоновка30 МПа, П-образная компоновка35 МПа, П-образная компоновка24 МПа горизонтальная компоновка30 МПа, горизонтальная компоновка35 МПа, горизонтальная компоновкаРисунок 5.8 – Стоимость паропроводов острого пара в зависимости от температуры и давленияперегретого пара5.2.4 Разработка модели оценки стоимости водородно-кислородной камеры сгоранияУвеличение начальной температуры пара перед турбиной неизбежно приводит к необходимости использования жаропрочных сталей и сплавов для изготовления высокотемпературныхповерхностей нагрева.
При переходе на уровень начальных температур до 720 °C для обеспечения надежной работы пароперегревателя и паропроводов необходимо применять сплавы на никелевой основе, которые в несколько десятков раз дороже применяемых в настоящий моментматериалов.Введение дополнительного перегрева непосредственно перед паровой турбиной в специальных водородно-кислородных камерах сгорания позволит увеличить начальную температуруострого пара сверх предельных 760 °C, сократив при этом расход жаропрочной высоколегированной стали за счет понижения температуры пара в паропроводах и пароперегревателях котладо 540 °C.306Для определения экономической целесообразности применения перегрева пара в водородных камерах сгорания необходимо оценить стоимость их создания. Для этого была разработанасоответствующая модель оценки стоимости.
При моделировании были приняты некоторыеупрощения конструкции камеры сгорания.Перечень исходных данных для разработки модели оценки стоимости водородной камерысгорания представлены в таблице 5.14.Таблица 5.14 – Перечень исходных данных для разработки модели оценки стоимости водородной камеры сгорания№п/п123456789НаименованиеРасход свежего пара, кг/сДавление свежего пара, МПаТемпература пара на входе в камеру сгорания, °CТемпература пара после водородного перегрева, °CКоличество камер сгорания для перегрева свежего пара, шт.Количество водородных камер для вторичного перегрева пара, шт.Теплота сгорания водорода, кДж/кгТеплонапряженность объема камеры сгорания, кДж/(м3·ч·атм)Коэффициент полезного действия камеры сгорания, ηкс, %Значение параметра692,5-110024540640-8002Вид параметраvarcons’tcons’tvarcons’t1cons’t120133(125,6-188,4)·10698cons’tcons’tcons’tМасса материала, необходимого для изготовления жаровой трубы, Mжт может быть рассчитана по формуле (5.98).π ∙ ρстжтжтжтжт ,(5.98)где ρст – плотность материала, из которого изготовлена жаровая труба, кг/м3;Dжт – внешний диаметр жаровой трубы, м;dжт – внутренний диаметр жаровой трубы, м;lжт – длина жаровой трубы, м.Теплота, выделившаяся при сгорании водорода, должна обеспечивать перегрев пара до расчетной температуры.
Исходя из этого условия внутренний диаметр жаровой трубы камеры сгорания рассчитывается по формуле (5.99).жт2,4 ∙н∙∙ ηкскскс9∙∙ ηкс ∙кс∙πпп0,1,ксгде hкс′′ – энтальпия пара на выходе из камеры сгорания, кДж/кг;hкс′ – энтальпия пара на входе в камеру сгорания, кДж/кг;(5.99)307ηкс – КПД камеры сгорания;nкс – количество камер сгорания;Gпп – расход перегретого пара, кг/с;QнрН2 – теплота сгорания водорода, кДж/кг;νO2 – удельный объем кислорода при рабочем давлении, рассчитываемый по формуле(5.100).О∙О,кс(5.100)где RO2 – газовая постоянная кислорода, равная 259,825 Дж/(кг·К);tO2 – температура кислорода на входе в камеру сгорания, °C;pкс′ – давление на входе в камеру сгорания, МПа.Длина жаровой трубы определяется по выражению (5.101).жтжтжт,(5.101)где Fжт – площадь поперечного сечения жаровой трубы камеры сгорания, м2;Vжт – объем жаровой трубы, м3, определяемый по формуле (5.102).жткснкс∙ ηкс ∙∙ ηкс9∙ппкс∙ ηксн∙∙кс ∙,(5.101)ксгде Hкс – теплонапряженность камеры сгорания, кДж/(м3·ч·атм).Исходя из того, что жаровая труба камеры сгорания не испытывает нагрузок от перепададавления, принимаем толщину стенки δжт = 10 мм.Корпус камеры сгорания работает в условиях высоких статических нагрузок, обусловленных перепадом давления, равным 23 МПа.
Соответственно, толщина стенки δкорп может бытьрассчитана по формуле (5.102).δкорп∙ корп ∙2∙σ∙φксз.пркс,где σ –допустимое напряжение, МПа;φ – коэффициент ослабления стенки от сварного шва;Kз.пр – коэффициент запаса прочности, равный 1,5;(5.102)308dкорп – внутренний диаметр корпуса камеры сгорания, мм, рассчитываемый по формуле(5.103).корпжт2 ∙ ∆,(5.103)где Δ – разница между внутренними радиусами жаровой трубы и корпуса камеры сгорания, мм.Толщина паропровода корпуса с учетом эксплуатационных прибавок вычисляется по формуле (5.104).δномкорпδкорпЭ,(5.104)где Э – эксплуатационная прибавка, равная 3 мм.Длина корпуса камеры сгорания находится из выражения (5.105).корпжт∆,(5.105)где Δl – разница между длинами жаровой трубы и корпуса камеры сгорания, равная 243 мм.Масса корпуса камеры сгорания определяется в соответствии с формулой (5.106).π ∙ ρст ∙корпкорп∙ δкорп ∙корп ,(5.106)где ρст – плотность материала, из которого изготовлен корпус камеры сгорания, кг/м3.Масса заготовок, необходимых для изготовления камеры сгорания, MКСзаг может быть рассчитана с использованием формулы (5.2) при КПИМ = 0,7.Жаровая труба и корпус камеры сгорания работают в различных температурных условиях.Расчетной температурой для жаровой трубы принимается температура пара на выходе из камеры сгорания.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
