Учебная работа. Проектирование тепловой электростанции

Учебная работа. Проектирование тепловой электростанции

Инструкция

Посреди прошедшего века в промышленно продвинутых странах начались разработки энергоблоков, рассчитанных на сверхкритические характеристики пара, что было вызвано необходимостью понижения удельных расходов горючего. Вослед за русскими инженерами, которые в 1949 г. ввели в эксплуатацию 1-ый в мире котел на давление 30 МПа, южноамериканские спецы приступили к созданию и широкому распространению больших энергетических котлов сверхкритического давления (СКД).

Сначала 80-х годов энтузиазм к энергоблокам на сверхкритическое давление в США (Соединённые Штаты Америки — государство в Северной Америке) приметно снизился. Это разъясняется тем что, во-1-х, опыт исходного периода эксплуатации энергоблоков СКД с прямоточными котлами показал, что их коэффициент готовности несколько ниже, чем у энергоблоков рассчитанных на докритические характеристики пара, и с барабанными котлами. Во-2-х, улучшение технологии добычи угля позволило понизить цены на горючее. Конкурентоспособность энергоблоков уменьшилась, потому что при их сооружении употребляются очень дорогие аустенитные стали. Все это привело к тому, что в 90-е годы США (Соединённые Штаты Америки — страны и Япония. Для их свойственны высочайший технологический уровень в энергомашиностроении и драгоценное импортируемое горючее.

Ситуация в США (Соединённые Штаты Америки — стала изменяется лишь в крайние годы. Посреди обстоятельств, заставивших Американских энергетиков поменять свое отношение к разработке энергоблоков СКД, можно отметить последующие:

анализ работы 162 американских энергоблоков СКД, выполненный спецами ЕPRI, показал что опосля исходного периода эксплуатации они по показателям надежности и готовности достигнули энергоблоки докритических характеристик пара; их экономичность в среднем оказалась на 3% выше по сопоставлению с энергоблоками на докритическое давление (16,5 МПа, 538/538°С); отсутствие барабана и остальных толстостенных частей у прямоточных котлов СКД привело к понижению на 15…20% времени, нужного для растопки из прохладного состояния;

Ситуация с ценами на уголь оказалась не таковой подходящей как ожидалось:

Стоимость углей восточных угольных бассейнов начала приметно возрастать; за маленький период цены выросли на 25% и к началу 2004 г. Достигнули абсолютного максимума за крайние 25 лет.

Возникли новейшие марки сталей с содержанием хрома 9 и 12%, что решило вопросец надежной работы высокотемпературных частей котлов, рассчитанных на температуру пара до 649°С; к концу десятилетия в Европе предполагалось сделать материалы, способные обеспечить работу котла при температуре пара 705°С.

Беря во внимание все это, Department of Energy US, EPRI, Ohaio coal development and National laboratory of Oak Ridge вместе с производителями котлов приступили к разработке новейших высокотемпературных материалов для котлов суперсверхкритических характеристик (ССКД) с температурой перегретого пара до 760°С. Но основным стимулом для перехода

К сверхкритическим характеристикам пара явились новейшие требование к понижению выбросов ядовитых (NOx и SO2) и парниковых (СО2) газов в атмосферу. Увеличение КПД энергоблоков понижает расход горючего при выработке такого же количества электроэнергии, а как следует, уменьшает количество выкидываемых в атмосферу товаров сгорания.

Ратификация Киотского протокола странами Евро союза и Японией поставила их перед необходимостью понизить к 2008 и к 2012 г. Выбросы СО2 на 8 и 6%. В истинное время более освоенным способом понижения выбросов парниковых газов в атмосферу является увеличение КПД использования органического горючего. Спецы EPRI подсчитали что повышение КПД энергоблока всего на 1% уменьшает выбросы СО2 в атмосферу на 1 млн. т за весь период работы.

В США (Соединённые Штаты Америки — государство в Северной Америке), невзирая на отказ ратифицировать Киотский протокол, проводится политика понижения выбросов парниковых газов, при этом не абсолютных, а удельных (на 1 выработанной электроэнергии). С учетом этого спецы EPRI продолжают исследования по выбору более пригодных характеристик пара и схем для энергоблоков СКД новейшего поколения. Ими рекомендованы рациональные характеристики для новейшего энергоблока мощностью 700 МВт: давление — 31,0 МПа; температура-593°С и двойной промежный перегрев до той же температуры. При всем этом следует увидеть, что энергоблок №1 ТЭС Эддистоун, проработавший наиболее 35 лет, эксплуатировался в главном при наиболее больших давлении (32,2 МПа) и температуре (610°С).

Для обоснований собственных советов EPRI выполнили экономический анализ необходимости увеличения характеристик пара за котлом до 35 МПа и 732°С. По расчетам, эти характеристики обеспечивают КПД, равный 46 при однократном и 48% при двукратном перегреве пара. Для надежной работы котла с таковыми параметрами потребуются очень дорогие материалы. Безизбежно встает вопросец:

Сумеет ли понижение издержек на горючее окупить доп расходы, обусловленные внедрением дорогих жаропрочных сталей?

Были изготовлены расчеты для 3-х энергоблоков мощностью 500 МВт. Предполагалось, что они все будут работать на схожем качественном угле стоимостью 41,67 дол/т.у.т. Коэффициент использования установленной мощности для всех энергоблоков принят равным 80%, а срок амортизации серьезных издержек -20 лет.

Чем выше стоимость горючего, тем больше предельное значение удельных издержек, при которых переход от докритических к сверхкритическим характеристикам еще обеспечивает конкурентоспособность энергоблоков СКД. к примеру, при стоимости горючего 41,67 дол /т.у.т. энергоблок СКД с КПД=40,1% можно предпочесть энергоблоку на докритические характеристики лишь при условии, что его удельные финансовложения будут выше не наиболее 6%(1080 дол/кВт). Если при той же стоимости горючего перейти к суперсверхкритическим характеристикам с КПД=42,7%, то предельные серьезные Издержки составят уже 1120 дол/кВт. Если экономичность энергоблока будет увеличена до 45%, то при стоимости 41,67 дол/т.у.т. он будет конкурентоспособен даже в случае роста удельных серьезных издержек до 1174 дол/кВт. При наиболее низкой цены горючего (к примеру 13,9 дол/т.у.т) повышение удельных серьезных издержек даже на 2,5% ставит под колебание необходимость перехода от докритического давления к сверкритическому.

Следует, но, увидеть, что приведенные числа не учитывают вероятных в будущих платежей за выбросы парниковых газов. Для котла докритического давления

Выбросы СО2 составляют 0,85 т/(МВт*Ч), а для котла на суперсверхкритические характеристики составляют всего 0,65 т/(МВт*Ч), т.е. меньше на 23%. Введение платы за выбросы парниковых газов приведет к большей необходимости сооружения энергоблоков СКД и ССКД в область наиболее дешевеньких углей.

В истинное время более целесообразным является введение новейших мощностей.

1. Выбор типа и количества турбин, энергетических котлов