Диссертация (781919), страница 49
Текст из файла (страница 49)
Расчетная температура для корпуса – температура пара на входе в камеру сгорания. Исходя из данного условия, Жаровая труба и корпус изготавливаются из разных металлов.Стоимость металла для изготовления камеры сгорания Иматкс рассчитывается по формуле(5.107).Иматксзагжтуд∙ Сматжтзагкорпуд∙ Сматкорп ,(5.107)где Сматжтуд, Сматкорпуд – удельная стоимость материала, необходимого для изготовления жаровойтрубы и корпуса камеры сгорания соответственно, руб./кг.309Затраты на оплату труда, связанные с изготовлением камеры сгорания Из/плкс, определяютсяпо формуле (5.108).з/плзагжтИксзагкорп∙∙ Сз/пл ,(5.108)где KТ – коэффициент трудоемкости, ч/кг;Сз/пл – удельная стоимость работ, руб./ч.Стоимость производства камеры сгорания рассчитывается по формуле (5.109).СксИматксз/пл(5.109)Икс .Общая стоимость изготовления камер сгорания (острого пара и вторичного перегрева)определяется исходя из их количества.На основе разработанной модели были проведены расчеты стоимости камер сгорания дляразличных значений перегрева и расхода пара.
Результаты расчетов представлены на рисунке5.9. Анализ результатов свидетельствует о том, что при увеличении расхода перегретого парастоимость изготовления камер сгорания возрастает линейно. При этом увеличение температурыперегрева пара оказывает несколько большее влияние на стоимость. При этом для большихрасходов перегретого пара увеличение температуры ведет к большему приросту стоимости.Стоимость создания водородныхкамер сгорания, млн руб.16141210864700750800tпп, °C:850640900Gпп, кг/с720950100010501100800Рисунок 5.9 – Стоимость водородных камер сгорания в зависимости от расхода и температурыперегретого параПри расходе перегретого пара Gпп = 700 кг/с увеличение температуры перегрева с 640 до800 °С приводит к увеличению стоимости на 5,5 млн руб., соответственно для расхода перегре-310того пара, равного 1100 кг/с, при аналогичном увеличении температуры прирост стоимости составляет уже 7,6 млн руб.5.3 Оценка стоимостных эффектов от применения научно-обоснованных технических решенийВ данном разделе диссертации приведена оценка стоимости создания высокотемпературных энергетических комплексов, базирующихся на классической паротурбинной и гибриднойтехнологиях производства электрической энергии с реализованными решениями по снижениюстоимости энергетического оборудования на параметры пара 26-35 МПа/580-720 °С (24 МПа /640-1100 °С для гибридных энергоблоков).
Приведенная оценка позволяет определить влияниена размер затрат, связанных с изготовлением энергоагрегатов и строительством энергоблока,ключевых параметров тепловой схемы – давления и температуры свежего пара и пара промежуточного перегрева, а также новых конструктивных решений, направленных на снижениерасхода высоколегированной жаропрочной стали на изготовление отдельных частей энергетического оборудования станции.
Для перехода к оценке стоимости непосредственно высокотемпературных энергоблоков, прежде всего, необходимо рассмотреть характер изменения стоимости основного энергетического оборудования – статьи капитальных затрат, которая наиболеечувствительна к изменению начальных параметров и внедрению новых научно-обоснованныхтехнических решений.1) Оценка стоимости создания котельных установок на повышенные параметры параНа основе математического моделирования с применением разработанных прогнозных моделей оценки стоимости котельных установок были получены данные по изменению стоимостикотельной установки в зависимости от начальных температуры и давления пара Результаты моделирования представлены в таблице 5.15.Таблица 5.15 – Оценка изменения стоимости создания котельной установки при изменениитемпературы свежего пара для различных значений начального давленияp0, МПа23,52628303235t0 = 540 °С4,8334,9705,0565,1435,2295,377Стоимость создания котельной установки, млрд руб.t0 = 580 °Сt0 = 620 °Сt0 = 660 °Сt0 = 700 °С5,1335,4368,4008,6055,2465,5847,9469,1185,3565,7227,6659,5655,4655,867,38610,0155,5755,997,10910,4675,7596,2286,79811,188t0 = 720 °С8,8499,3209,79210,26410,73611,544311Зависимости изменения стоимости создания котельной установки от начальной температуры пара и уровня давлений приведены на рисунках 5.10 и 5.11.
Стоимость создания котельнойустановки в диапазоне температур от 540 до 620 °С увеличивается практически линейно приизменении температуры t0. При давлении 23,5 МПа прирост затрат на создание котла составляет 12,4 %, а при давлении 35 МПа – 15,8 %. Более высокий темп роста стоимости котла можнообъяснить нелинейным характером зависимости толщины стенок поверхностей нагрева от давления. При этом стоит отметить, что рост температуры пара приводит к снижению предела длительной прочности стали, и нелинейный характер зависимости становится все более очевидным, о чем свидетельствует расхождение кривых изменения стоимости для различных уровнейдавления.После превышения значения начальной температуры в 620 °С наблюдается интенсивныйрост стоимости создания котла, вплоть до температуры 700 °С, после прохождения которойугол наклона кривой изменения стоимости снова становится небольшим.
При давлении свежегопара, равного 35 МПа, имеет место увеличение стоимости создания агрегата с 5,38 до11,54 млрд руб., что в относительном выражении составляет 214 %. Для сверхкритическогоСтоимость создания котельнойустановки, млрд руб.уровня давлений рост стоимости составляет 83 %.121110987654540p0, МПа:57060023,526630t0, °C66028306903272035Рисунок 5.10 – Изменение стоимости создания котельной установки в зависимости от температуры свежего параСтоимость создания котельнойустановки, млрд руб.3121211109876542325t0, °C:5402758029p0, МПа620660313370035720Рисунок 5.11 – Изменение стоимости создания котельной установки в зависимости от давлениясвежего параУвеличение угла наклона кривой изменения стоимости создания котельной установки врассматриваемом диапазоне температур обусловлен изменением структуры металлозатрат иувеличением в ней доли дорогостоящих аустенитных сталей с большим содержанием никеля(рисунок 5.12).
При температуре пара до 620 °С высокотемпературные поверхности нагрева могут быть изготовлены из сталей мартенситного класса. Повышение температуры с 620 до 700720 °С меняет структуру металлозатрат: доля аустенитных сталей, в том числе и никелевыхсплавов с содержанием никеля до 40-45 %, достигает 39 %, при этом доля использования мартенситных сталей снижается до 12 %.
Наряду с высокой стоимостью указанные жаропрочныхматериалы имеют более высокую плотность: 8600 против 7800 кг/м3.41%39%61%26%p0/t0,МПа/°C:12%19%39%33%30%26/58030/62035/720углеродистая стальперлитный классмартенситный классаустенитный классРисунок 5.12 – Изменение структуры металлозатрат при переходе от сверхкритических к ультрасверхкритическим параметрам пара313На рисунке 5.13 показано изменение стоимости котельной установки при увеличении паропроизводительности G для различных параметров пара. Приведенные зависимости позволяютне только оценить стоимость котла на повышенные параметры пара практически c любой паропроизводительностью, но и обеспечить сопоставимые условия для сравнения экономическойэффективности равномощных высокотемпературных энергоблоков с монотопливной и гибрид-Стоимость создания котельнойустановки, млрд руб.ной технологией выработки электроэнергии.22201816141210864650p0/t0, МПа/°C:75085023,5/54095026/5801050G, кг/с30/6201150125032/ 660135035/720Рисунок 5.13 – Изменение стоимости создания котельной установки в зависимости от папропроизводительностиИзменение паропроизводительности линейно влияет на стоимость котельного агрегата.
Дляустановок с различным сочетанием параметров пара (23,5-35 МПа /540-720 °С) изменение паропроизводительности на 1 % приводит к изменению стоимости создания котла в среднем на0,8 %. Таким образом, для котельной установки на УСКП при увеличении паропроизводительности в 2 раза (с 692,5 до 1385 кг/с) стоимость создания установки возрастает на 83 % – с 11,54до 21,17 млрд руб.На основе анализа результатов моделирования можно сказать, что температура оказываетболее существенное влияние на изменение стоимости котла по сравнению с давлением, чтообусловлено влиянием температуры на выбор материалов для изготовления поверхностейнагрева, определяя тем самым плотность, пределы длительной прочности и цены на конструкционные материалы.
Структурные изменения в составе используемых материалов начинаютпроисходить при повышении температуры генерируемого пара свыше 620 °С. Стоит также от-314метить, что давление свежего пара оказывает большее влияние на стоимость котельной установки при более высоком уровне начальной температуры.2) Оценка стоимости создания высокотемпературной паровой турбиныДля высокотемпературной паротурбинной установки так же, как и для котельной, на основеразработанных математических моделей были получены оценки стоимости для различных комбинаций начального давления и температуры пара. Результаты моделирования приведены втаблице 5.16.Таблица 5.16 – Стоимость создания паротурбинной установки при различных сочетаниях давления и температуры свежего параp0, МПа23,52628303235Стоимость создания паротурбинной установки, млрд руб.t0 = 540 °Сt0 = 580 °Сt0 = 620 °Сt0 = 660 °Сt0 = 700 °Сt0 = 720 °С4,3354,3824,7844,8805,3505,4804,3474,4234,8174,9045,4105,5444,3664,4344,8374,9285,4675,6124,3804,4464,8554,9645,5445,6444,3964,4594,8804,995,5905,6984,4174,4784,9005,0225,6485,750Кривые изменения стоимости паротурбинной установки в зависимости от давления и температуры свежего пара представлены на рисунках 5.14 и 5.15.Как и в случае с котельной установкой, температура свежего пара оказывает существеннобольшее влияние на стоимость турбины, чем давление.
Переход от параметров пара35 МПа/540 °С к параметрам 35 МПа/720 °С приводит к росту стоимости создания паротурбинной установки на 30,3 % – с 4,42 до 5,75 млрд руб. При этом повышение начального давления с23,5 до 35 МПа увеличивает стоимость ПТУ на 1,9 % при температуре свежего пара 540 °С, ина 4,9 % – при температуре 720 °С. Давление пара оказывает меньшее влияние на стоимостьпаротурбинной установки по сравнению с котлом, что может объясняться тем, что деталями,масса которых сильно зависит от давления и при этом работающими в зоне высоких температур, являются внутренний и внешний корпусы ЦВД, доля которых в общей массе ЦВД составляет порядка 25-30 %.
В котле масса всех элементов, эксплуатируемых в условиях высокихтемператур, имеет нелинейную зависимость от давления [317, 318, 319].315Стоимость создания паротурбиннойустановки, млрд руб.5,85,65,45,2никелевые сплавы –11,9 %никелевые сплавы –12,1 %никелевые сплавы –20,5 %5,04,8никелевые сплавы –6%4,64,44,2540570600630660690720t0, °Сp0, МПа:23,52628303235Рисунок 5.14 – Изменение стоимости создания паротурбинной установки в зависимости от температуры свежего параСтоимость создания паротурбиннойустановки, млрд руб.65,554,542325p0, МПа:2754029t0, °C580620316603370035720Рисунок 5.15 – Изменение стоимости создания паротурбинной установки в зависимости от давления свежего параНаличие двух участков интенсивного увеличения стоимости создания паротурбинной установки с ростом температуры пара (в диапазонах температур 580-620 °С и 660-720 °С) обуслов-316лено изменением структуры металлозатрат.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
