2.12. Современное состояние и направления развития котлостроения

Котельная техника в мире постоянно совершенствуется и обновляется. Ее развитие идет по таким основным направлениям:

• применение новых, высокоэффективных, экологически чистых технологий сжигания топлива;
• увеличение единичной мощности агрегатов и повышение параметров пара;
• применение более качественных и новых материалов при изготовлении котлов, совершенствование и модульная унификация элементов котлов и вспомогательного оборудования;
• применение рациональных конструкций топочных устройств и процессов сжигания топлива, систем пылеприготовления и тягодутьевых установок;
• использование более совершенных систем золоуловителей и установок для очистки продуктов сгорания топлива;
• повышение тепловой экономичности котельных установок за счет использования скрытой теплоты парообразования при снижении температуры уходящих газов;
• дальнейшее развитие применения систем с ЭВМ для комплексной автоматизации работы котлов.

В настоящее время в котлостроительном производстве используются современные методы проектирования и технологии изготовления котельных агрегатов разной мощности и назначения. Котлы лучших мировых производителей для промышленной и коммунальной энергетики имеют весьма совершенные системы регулирования, в том числе с программным управлением. Так, например, системы «Bosch Thermotechnic» позволяют управлять котлами в зависимости от погодных условий и программировать температуру в помещении на несколько месяцев вперед. Только это позволяет экономить до 20% газа за отопительный сезон.

Котлостроение в мире

Среди производителей котлов для ТЭС есть как транснациональные корпорации, производство которых рассредоточено по всему миру, так и чисто национальные производители (табл. 2.5).

Следует отметить, что в последнее десятилетие котлостроительная отрасль характеризуется приходом мощных азиатских фирм. По состоянию на 2003 год распределение рынка котлов в мире показано на рис. 2.31.

Характерной чертой современной теплоэнергетики является строительство крупных пылеугольных ТЭС с высоким к.п.д (до 45% и более), с котлоагрегатами большой единичной мощности (800–1000 МВт) на сверхкритические (25,5 МПа, 560°С), а также суперсверхкритические (30 МПа и более, 700°С) параметры пара и с экологическими показателями, соответствующими лучшим мировым стандартам, которые обеспечиваются как за счет технологических приемов во внутритопочном пространстве котла, так и внедрением систем очистки уходящих газов от загрязнений оксидами серы, азота и частицами пыли.

Важной особенностью современного котлостроения следует назвать создание и широкое внедрение котлов с кипящим слоем при атмосферном и повышенном давлении и с циркулирующим кипящим слоем (ЦКС), основным достоинством которых является широкий диапазон используемых видов твердого топлива различной зольности (до 65%), возможности регулирования нагрузки в диапазоне 40–100% от номинальной без изменения эффективности процесса и высокая степень очистки продуктов сгорания от оксидов азота и серы за счет сравнительно низких температур горения в слое и добавления в него известняка. Лидирующую позицию в производстве таких котлов занимает транснациональная компания «Foster Wheeler», которая за период 1994–2003 гг. произвела и установила более 150 котлов с циркулирующим кипящим слоем, что составляет около 42% их мирового производства (рис. 2.32). А в сумме на основе 40-летнего опыта фирма «Foster Wheeler» построила 140 котлов с кипящим слоем и более двухсот ЦКС-котлов. Самые крупные котлы этой фирмы мощностью 260–285 МВт установлены на ТЭС «Туров» (Польша), ею же создается новый прямоточный ЦКС-котел для ТЭС «Лагиша» (Польша) для энергоблока мощностью 460 МВт.

Таблица 2.5. Список наиболее крупных котлостроительных компаний мира

Рис. 2.31. Мировое производство котлов (1994–2003 гг.)

В России машиностроительный завод ОАО «ЗИО-Подольск» в настоящее время производит факельные котельные агрегаты к энергоблокам мощностью от 50 до 800 МВт на разных видах топлива для тепловых электростанций; котлы-утилизаторы за газовыми турбинами для парогазовых установок мощностью от 6 до 500 МВт; отопительные водогрейные котлы «Стазан» мощностью от 6 до 500 МВт; парогенераторы; сепараторы-пароперегреватели; теплообменное оборудование; технологические конденсаторы; различные элементы для модернизации котельных агрегатов и другое оборудование.

ОАО ТКЗ «Красный котельщик» выпускает паровые котлы производительностью до 920 т/ч пара (барабанные) и 3950 т/ч пара (прямоточные), подогреватели пароводяные и мазута, теплообменники, испарительные установки, деаэраторы технические атмосферного давления и другое оборудование.

Еще один котельный завод России – Бийский – долгие годы являлся для Украины основным поставщиком паровых и водогрейных котлов малой мощности (котлы марки БиКЗ). Он традиционно известен как производитель котлов мощностью до 25 т/ч пара на всех видах топлива и котельно-вспомогательного оборудования. В настоящее время завод активно проектирует и выпускает паровые котлы на природном газе и мазуте производительностью от 25 до 50 т/ч с параметрами пара (на выходе): давлением – 0,4 МПа, температурой перегретого пара – 440°С. В последние годы разработаны и внедрены котлы, обеспечивающие сжигание нетрадиционных видов топлива (лузга подсолнечника и гречки, древесные отходы). Здесь производятся также унифицированные линейки водогрейных котлов единичной тепловой мощностью от 0,4 до 3,5 МВт (серия «Гефест» – на твердых видах топлива, серия «Прометей» – на газообразном и жидком) и от 4,65 до 35 МВт на всех видах топлива.

Рис. 2.32. Установки с ЦКС, поставки за последние 10 лет

Котлостроение в Украине

После распада СССР все котлостроительные заводы, производящие энергетические котлы и котлы средней мощности, остались в России. Котлы, установленные на украинских электростанциях, произведены на Таганрогском или Подольском котельных заводах. Среди наиболее крупных украинских производителей можно назвать лишь ОАО «ТЕКОМ» (г. Монастырище Черкасской обл.), производящий котлы малой мощности. В 1960 г. завод выпустил 195 паровых котлов серии ММЗ, а с 1969 г. полностью перешел на изготовление котлоагрегатов серии Е. С 1975 г. он становится в СССР главным предприятием по производству котлов малой мощности. С 1983 г. предприятие начало экспортные поставки в Среднюю Азию, на Дальний и Ближний Восток, Кубу, в Африку.

В настоящее время ОАО «ТЕКОМ» производит паровые котлы серий Е, МЕ, МЗК, водогрейные котлы КВ, КВГ, ТВГ, транспортабельные котельные установки (пар+горячая вода) ТКУ, ТкВУ, установки водоподготовки ВПУ, СВП, бытовые водогрейные котлы КС. ОАО «ТЕКОМ» производит также водогрейные котлы серий КВТМ, КСВА (ВК), КСВ «Генерация», КВ, ТВГ (ТВГ-4Р, ТВГ-8М, ТВГ-10). Ряд котлов этой серии производит и Монастырищенский котельный завод «Энергетик».

Ниже приведены характеристики основных котлов, выпускаемых заводом.

Котлы серии Е – паровые, вертикально водотрубные двухбарабанные котлы с естественной циркуляцией, предназначены для выработки насыщенного пара с температурой 175°С, рабочим давлением 0,8 МПа и паропроизводительностью 0,4–2,5 т/ч. На базе котлов серии Е паропроизводительностью от 1 до 7,5 т/ч Монастырищенский котельный завод производит блочно-модульные котельные установки серии УКМ для нефтяной промышленности и других отраслей народного хозяйства, где для технологических и отопительных нужд используется насыщенный пар рабочим давлением 0,8 МПа.

Котлы серии ДЕ – газомазутные котлы с естественной циркуляцией, используются для выработки насыщенного пара в промышленности, в системах отопления и горячего водоснабжения. Имеют к.п.д. 93%. Работают как в паровом, так и в водогрейном режиме. Их технические характеристики – давление пара 1,4 МВт, температура 194°С и паропроизводительность 4–25 т/ч.

Котлы серии МЕ (МЕ-4,0-1,4 ГМ, МЕ-6,5-1,4 ГМ, МЕ-10-1,4 ГМ) – паровые вертикально-водотрубные газоплотные котлы с естественной циркуляцией и паропроизводительностью 4–10 т/ч. Разработаны на базе котлов серии ДЕ, но имеют на 20% большую поверхность нагрева и больший к.п.д. (до 93,6%). Они предназначены для получения насыщенного пара с температурой 194°С и абсолютным давлением 1,4 МПа, используются для технологических и отопительных нужд.

Котлы серии ДКВР – газомазутные, двухбарабанные, вертикально-водотрубные котлы, предназначены для выработки насыщенного или перегретого пара. Паропрозводительность у них 3,7–27,5 т/ч, давление пара 1,3 МПа, температура 194°С. К.п.д. доходит до 92%. Имеют широкий диапазон регулирования производительности от 40 до 120% номинальной. Используются для технологических нужд промышленных предприятий, в системах отопления и горячего водоснабжения.

Паровые котлы серии МЗК (МЗК-7АЖ-2, МЗК-7АГС-2) предназначены для получения насыщенного пара с температурой 175°С и абсолютным давлением 0,9 МПа для технологических и отопительных нужд. Паропроизводительность котлов – 2 т/ч. Котел МЗК-7АЖ-2 использует дизельное топливо, а МЗК-7АГC-2 – природный газ.