Диссертация (Разработка методических основ и моделей оценки влияния уровня развития паротурбинных технологий на технико-экономические показатели эксплуатации высокотемпературных угольных энергоблоков)

ОГЛАВЛЕНИЕВВЕДЕНИЕ ..............................................................................................................................................3ГЛАВА1.АНАЛИЗВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХТЕХНОЛОГИЙПРОИЗВОДСТВАЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ НА ПАРОТУРБИННЫХ ЭНЕРГОБЛОКАХ ................................................101.1 Анализ состояния теплоэнергетики.

Цели развития и возможные пути достижения..............101.2Анализперспективиспользованиявысокоэффективныхтехнологийвыработкиэлектроэнергии за счет использования угольного топлива ..............................................................191.3 Анализ сталей и сплавов, используемых для создания высокотемпературного ......................36энергетического оборудования ............................................................................................................361.4 Анализ методов оценки стоимости энергетического оборудования .........................................50ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ И СТРУКТУРЫТЕПЛОВЫХ СХЕМ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ПАРОТУРБИННЫХ ЭНЕРГОБЛОКОВ ...602.1 Выбор профиля тепловой схемы энергоблока с высокотемпературной паровой турбиной ...602.2 Методика выполнения исследования влияния параметров тепловых схем на эффективностьвысокотемпературных энергоблоков ..................................................................................................762.3 Исследование влияния температуры питательной воды на КПД высокотемпературногоэнергоблока ............................................................................................................................................772.4 Оптимизация температуры питательной воды и давления промежуточного перегрева пара втепловых схемах высокотемпературных энергоблоков ....................................................................812.5ИсследованиевлиянияначальныхпараметровпаранаКПДэнергоблокасвысокотемпературной паротурбинной установкой .........................................................................104ГЛАВА 3.

РАЗРАБОТКА МОДЕЛЕЙ ОЦЕНКИ СТОИМОСТИ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ ......................................................................................1063.1 Исследование факторов, определяющих металлозатраты на создание котельных агрегатов наповышенные параметры пара ............................................................................................................1073.2 Разработка модели оценки металлозатрат на изготовление котельного агрегата наповышенные параметры пара ............................................................................................................1273.3 Разработка модели оценки стоимости котельной установки на повышенные параметрыпара .......................................................................................................................................................1343.4 Исследование факторов, определяющих металлозатраты на создание высокотемпературнойпаровой турбины .................................................................................................................................1413.5 Разработка модели оценки металлозатрат на изготовление высокотемпературной паровойтурбины ................................................................................................................................................1563.6 Разработка модели оценки стоимости высокотемпературной паровой турбины ...................1732ГЛАВА4.ИССЛЕДОВАНИЕВЛИЯНИЯУРОВНЯРАЗВИТИЯПАРОТУРБИННОЙТЕХНОЛОГИИ НА ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ЭКСПЛУАТАЦИИЭНЕРГОБЛОКОВ ...............................................................................................................................1804.1 Оценка стоимости создания котельного агрегата на повышенные параметры пара .............1804.2 Оценка стоимости создания высокотемпературной паровой турбины ...................................1844.3 Оценка стоимости создания высокотемпературного энергоблока ..........................................1874.4 Оценка себестоимости производства электрической энергии на высокотемпературныхэнергоблоках ........................................................................................................................................191ЗАКЛЮЧЕНИЕ ...................................................................................................................................199СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ ......................................................201СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ...................................................................................................................206ПРИЛОЖЕНИЕ А ...............................................................................................................................2143ВВЕДЕНИЕАктуальность темы исследования.

Рост мировой экономики неразрывно связан с увеличением потребления электрической энергии, что в свою очередь приводит к возрастанию объемовдобычи природного газа и угля - углеводородов, являющихся топливом для тепловых электрических станций. Постепенное истощение природных запасов топливно-энергетических ресурсовобуславливает рост цен на первичные энергоносители.

Поскольку в структуре затрат на производство электроэнергии на ТЭС топливные издержки составляют до 60-70%, то в целях недопущения чрезмерного роста себестоимости отпуска электрической энергии и, как следствие, еёцены, необходимо повышать эффективность функционирования объектов тепловой генерации.Повышение тепловой экономичности энергетических комплексов одновременно с сокращениемзатрат топлива уменьшает величину удельных выбросов в расчете на 1 кВт∙ч произведеннойэлектрической энергии, что обеспечивает снижение вредного воздействия на окружающуюсреду.Как уже было отмечено в тепловой энергетике используется преимущественно два вида топлива – природный газ и уголь. Развитие генерирующих мощностей, использующих в качестветоплива природный газ, последние 30-35 лет характеризуется активным строительством и эксплуатацией парогазовых установок. Использование комбинированного цикла позволяет добиться значений КПД по выработке электроэнергии на уровне 55-58%.

Лучшие образцы обеспечивают эффективность 60-62%. Значительное превосходство по уровню КПД парогазовых установках над классическими паротурбинными электростанциями, работающими на природномгазе, сделал нецелесообразным дальнейшее развитие последних. В случае с угольными ТЭС применение комбинированного цикла весьма ограниченно в силу большого количества нерешенныхтехнических задач, связанных с внутрицикловой газификацией угля, и высокой стоимостью ПГУс газификацией. По существующим оценкам удельные капиталовложения в ПГУ с газификациейсоставляют 3700-4400$/кВт.

Отсутствие практической возможности использования в газовомцикле угольного топлива обуславливает то, что единственным путем развития угольных ТЭС вобозримой перспективе является совершенствование технологии производства электроэнергиина паротурбинных энергоблоках посредством повышения начальных параметров пара.

По этомупути идет большинство промышленно-развитых стран. На сегодняшний день лидерами в областиэнергомашиностроения, в число которых входит США, КНР, Япония, Германия и ряд других,уже освоены суперсверхкритические параметры пара (P0 = 28-30 МПа, t0 = 600-620оС) и ведутсянаучно-исследовательские и опытно-конструкторские работы по созданию паротурбинных энер-4гоблоков на ультрасверхкритические параметры пара (P0 = 35 МПа, t0 = 720оС). Согласно оценкам специалистов, переход на параметры пара P0 = 35 МПа, t0 = 720оС обеспечит повышение КПДбрутто угольных энергоблоков до 48-51%.Стоит отметить, что не только КПД определяет экономическую целесообразность применения энергоустановки, функционирующей по той или иной технологии. Значительную роль играетстоимость ее создания, которая наряду с тепловой экономичностью, определяющей топливнуюсоставляющую издержек, напрямую влияет на величину себестоимости отпуска электрическойэнергии, являющейся одним из основных критериев эффективности эксплуатации энергообъекта.

Переход на повышенные параметры пара влечет за собой существенное увеличение стоимости сооружения высокотемпературных энергоблоков, что обусловлено ростом доли аустенитных сталей и никелевых сплавов в структуре металлозатрат нового энергетического оборудования. Причем на себестоимость оказывают существенное влияние не только факторы, определяемые применяемой технологией – расход топлива и структура металлозатрат, которые можно считать внутренними, но и внешние, среди которых стоит особо выделить цену топлива и конструкционных материалов. Таким образом, для выбора направлений развития энергетической системынеобходимо применение разработанных на основе системного подхода новых методов и моделейоценки технико-экономических характеристик объектов генерации, в том числе функционирующих на основе паротурбинных технологий.

Для определения оптимальных по критерию минимума себестоимости отпуска электрической энергии параметров свежего пара при каждом значении цены на уголь требуются как данные по удельному расходу топлива на ТЭС, так и достоверные оценки стоимости энергоблоков с заданными параметрами пара. Определение размеракапитальных затрат на возведение новых энергоблоков требует разработки многофакторных стоимостных моделей основного энергетического оборудования, учитывающих изменение основных конструктивных и массогабаритных характеристик их деталей и узлов при соответствующемизменении начального давления и температуры пара.Степень разработанность темы.