Технико-экономическое исследование энергоблоков с суперкритическими параметрами и установками серо- и азотоочистки

• Автор: Шепель, Виталий Сергеевич
• Шифр специальности: 05.14.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 114 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ПРОБЛЕМЫ И ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ЭКОЛОГИЧНЫХ УГОЛЬНЫХ ЭНЕРГОБЛОКОВ НА СУПЕРКРИТИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ПАРА
1.1. Технологическая готовность энергоблоков СКП
1.2. Обеспечение экологических параметров энергоблоков СКП..
1.3. Выводы и задачи исследования
ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Методика математического моделирования пылеугольных конденсационных энергоблоков СКП с системами серо- и азотоочистки
2.2. Особенности расчета тепловой схемы энергоблоков СКП
2.3. Методика оптимизации расходно-термодинамических и техникоэкономических параметров
2.4. Расчет показателей технико-экономической эффективности проекта строительства энергоблока СКП
2.5. Выводы
ГЛАВА 3. СХЕМНО-ПАРАМЕТРИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ ДЛЯ ЭНЕРГОБЛОКА СКП И УСТАНОВОК ОЧИСТКИ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ
3.1. Объект исследования
3.2. Система СКВ
3.3. Система сероочистки
3.4. Параметры энергоблоков СКП и систем очистки дымовых газов
3.5. Оценка потенциала для дальнейшего повышения эффективности энергоблока СКП при организации сброса дымовых газов через градирню
3.6. Выводы
ГЛАВА 4. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ЭНЕРГОБЛОКА СКП С СИСТЕМАМИ ОЧИСТКИ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ
4.1. Комплексная технико-экономическая оптимизация энергоблоков СКП
4.2. Экономическая эффективность энергоблоков СКП
4.3. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы. Стратегиями развития энергетики России предусмотрено повышение доли угольной генерации на тепловых электростанциях [1, 2, 3, 4]. Важность этой задачи продиктована необходимостью диверсификации топливного баланса с целью обеспечения надежности и безопасности энергоснабжения страны.
Огромные запасы угля в Сибири как базового стратегического топлива предопределяют формирование долговременной концепции развития энергетики страны (и в первую очередь - Сибири) как угольной энергетики. Для обеспечения конкурентоспособности твердого топлива необходимо повысить КПД работающих установок и решить ряд проблем в области чистых угольных технологий. Актуальность этой задачи подчеркивается всеобщей направленностью на повышение энергоэффективности и ресурсосбережения.
Одним из приоритетных направлений развития электроэнергетики России считается переход на суперкритические параметры пара для пылеугольных конденсационных энергоблоков большой мощности [1, 2, 4-20]. Создание таких энергоблоков отразится не только в повышении эффективности использования твердого топлива, но также определит развитие энергомашиностроительного комплекса страны, освоение новых технологий, позволит получить новые материалы и т.д. Кроме того, введение высокоэффективных технологий является естественным способом снижения техногенного воздействия электрических станций на окружающую среду.
Технологическая готовность к созданию энергоблоков суперкритических параметров (СКП) в России подтверждается предпроектными и проектными проработками ведущих отечественных энергомашиностроительных заводов и институтов [7-9], а также имеющимся многолетним опытом эксплуатации в 60-70-х гг. прошлого века на Каширской ГРЭС [21] установки СКР-100 с параметрами острого пара до 30 МПа и 650°С. Кроме того, о возможности и целесообразности перехода на новую ступень параметров свидетельствуют реализован-

ные проекты блоков СКП за рубежом, создание которых стало возможным с разработкой и освоением в промышленном производстве изделий из новых ау-стенитных сталей ТР347НРС, БСРЕЮСИН, НЯЗС [22-31], обладающих повышенными характеристиками жаропрочности.
Кроме повышенной эффективности другим неотъемлемым требованием, предъявляемым к пылеугольным энергоблокам нового поколения, является обеспечение минимально возможной экологической нагрузки на окружающую среду [8, 9, 19, 20, 32]. В последние десятилетия наблюдается тенденция к ужесточению экологических требований к электростанциям во всем мире, в том числе и в России. Одними из основных токсичных веществ, образующихся при сжигании твердого топлива, являются оксиды серы и азота. В большинстве развитых стран для снижения этих выбросов используются системы очистки дымовых газов, однако российские заводы не обладают отработанными технологиями таких систем.
В России согласно [1] в период до 2020 г. предусматривается ввод около 50 угольных энергоблоков СКП с начальным давлением пара 30...32 МПа и температурой пара 600...620°С, коэффициентом полезного действия 44...46%. В связи с этим возникает необходимость проведения схемно-параметрической оптимизации и технико-экономического исследования перспективных энергоблоков СКП с системами глубокой очистки дымовых газов от оксидов серы и азота.
Вопросам создания в России энергоблоков СКП, материалов и оборудования для них посвящены работы А. Г. Тумановского, Л. А. Хоменок, А. Г. Костюка, А. Д. Трухния, А. Л. Шварца, В. И. Гладштейна В. Н. Скоробогатых, Р. О. Кайбышева и др. [8, 9, 21, 33-44]. Авторами рассматриваются повышенные значения давления и температуры свежего пара на уровне 30 МПа и
600...610°С для перспективных блоков, однако не приводится техникоэкономического обоснования выбора данной ступени параметров. Выбор значений температур и давления для паросилового цикла в данных работах определяется характеристиками жаропрочности новых аустенитных и мартенсит-
и характеризует относительную эффективность эксплуатации инвестиций, а 5 и 3 определяются как среднегодовые значения составляющих интегрального эффекта за весь срок жизни тр.
Для того чтобы исследуемый энергоблок был рентабельным, критерий эффективности должен быть больше единицы
Чг >1 (2-16)
и чем он выше, тем эффективнее рассматриваемый вариант энергоблока СКП.
Критерий технико-экономической эффективности т]г полностью определяется значениями термодинамических, расходных и конструктивных параметров, параметров вида технологической схемы энергоблока, а также значениями внешних влияющих факторов. В условиях неопределенной исходной информации применяется подход, основанный на том, что вся исходная информация представлена в виде случайных величин [50, 89] с диапазоном их изменения и законом их распределения.
Тогда критерий технико-экономической эффективности примет вероятностный вид:
Чг =мвг.г~ &чг> (2-17)
где Лг|2 = улЩдг1; Ма, - математическое ожидание и дисперсия случайной функции; б - множество внешних связей и исходных данных с известными законами распределения случайных компонент; V - коэффициент, характеризующий расчетный уровень достоверности определения Чг -
Знак «минус» в (2.17) означает пессимистический уровень оценки критерия, то есть Чг учитывает только перерасход затрат, что, как правило, и отражает практика строительства новых энергетических объектов [89].