2.13. Состояние котельного хозяйства в Украине и направления его модернизации

Состояние котельного хозяйства Украины

В настоящее время все котельное хозяйство Украины можно разделить на три категории: котлы малой, средней мощности, котлы промышленных предприятий и энергетические котлоагрегаты (см. подраздел 2.1).

Чугунные и стальные секционные котлы малой мощности устанавливаются в основном в отопительных котельных для автономного обслуживания одного или нескольких небольших домов, а также школ, больниц, военных гарнизонов и т.п. В табл. 2.6 приведена номенклатура находящихся в эксплуатации котлов малой мощности. Из них более 70% морально и физически устарели и подлежат реконструкции.

Котлы средней мощности представляют собой в основном котлы типов ТВГ, КВГ, ДКВР и их модификации. В табл. 2.7 приведено состояние котельного парка Украины средней мощности. Они применяются как для производственных нужд, так и в коммунальном хозяйстве, в пищевой и строительной промышленности, на железнодорожном транспорте, при нефтеи газодобыче, в сельском хозяйстве и т.д.

В теплоэнергетике Украины в настоящее время насчитывается 104 энергоблока электрической мощностью более 100 МВт, из них 91 – на твердом топливе. Количество и тип котельных установок на электростанциях Украины приведены в табл. 2.8.

Как видно из табл. 2.8, основные мощности ТЭС Украины вводились в 60–80-х годах ХХ века с использованием технических решений того времени. Большинство энергетических котлов ТЭС давно морально и физически устарели. Поэтому актуальной является задача реконструкции исчерпавших ресурс котлоагрегатов с использованием современных высокоэффективных и экологически чистых технологий сжигания топлива, в частности низкореакционного антрацитового штыба, преобладающего среди энергетических углей Украины. Выбирая проект реконструкции, немаловажно учитывать возможность размещения нового оборудования в пределах существующих ячеек котлоагрегатов, минимизацию стоимости реконструкции с достижением максимального эффекта, возможность выполнения работ по реконструкции, дальнейшему обслуживанию и ремонту украинскими предприятиями.

Таблица 2.6. Номенклатура котлов малой мощности

Таблица 2.7. Номенклатура котлов средней мощности

Таблица 2.8 Техническая характеристика котлоагрегатов крупнейших ТЭС Украины

*А – антрацит; Г – газ; Т– тощий уголь; П/п – промпродукт.

Котлоагрегаты с параметрами пара < 10 МПа, 540°С с целью продления срока их работы реконструируются и модернизируются за счет проведения качественных ремонтов, замены и восстановления изношенных и отработавших ресурс наиболее ответственных узлов и деталей самих агрегатов и связанных с ними паротрубопроводов.

Учитывая топливный баланс Украины, при реконструкции и модернизации котлоагрегатов с параметрами пара 10 МПа, 540°С и больше прорабатывается вопрос перевода их на сжигание отходов углеобогащения и высокозольных углей. Газомазутные котлы ТЭС и ТЭЦ должны модернизироваться за счет малозатратных мероприятий (замены отдельных узлов, поверхностей нагрева, установки эффективных горелок и т.д.), направленных на увеличение срока их эксплуатации и улучшение экологических показателей.

Рис. 2.33. Схема парового котла с низкотемпературным кипящим слоем: 1 – разбавленный слой топлива; 2 – объем камерной топки; 3, 4 – поверхности теплообмена; 5 – отвод золы из плотного слоя; 6 – подача топлива; 7 – решетка кипящего слоя; 8 – насос принудительной циркуляции; 9 – короб подогретого воздуха

В то же время за последние полвека в теплоэнергетической отрасли разработаны новые высокоэффективные технологии, с использованием которых созданы мощные парогенераторы на сверхкритические параметры пара с системами серои азотоочистки, котлы с низкотемпературным кипящим слоем, циркулирующим кипящим слоем и кипящим слоем под давлением для парогазовых установок на твердом топливе и т.д. Эти новые технологии позволяют значительно поднять к.п.д. блоков ТЭС, а также снизить вредные выбросы в окружающую среду, включить в топливный баланс отходы углеобогащения.

На рис. 2.33 показана конструкция парового котла производительностью 75 т/ч при давлении 3,9 МПа с низкотемпературным кипящим слоем в нижней части топки. В плотной зоне кипящего слоя расположены испарительная и пароперегревательная поверхности теплообмена. Движение воды и пароводяной среды в экранных трубках – принудительное за счет напора циркуляционного насоса. Воздух после высоконапорного дутьевого вентилятора подается под решетку и имеет скорость 2–4 м/с. Такие котлы используют при сжигании отходов углеобогащения (с повышенной зольностью), а также высокозольных и высокосернистых бурых углей.

Рис. 2.34. Котел атмосферного циркулирующего кипящего слоя по технологии «Лурги»: 1 – циклон; 2 – топочная камера; 3 – теплообменник кипящего слоя; 4 – электрофильтр; 5 – L-клапан

Рис. 2.35. Схема котла с арочной топкой Змиевской ТЭС: 1 – плечевой предтопок; 2 – горелки; 3 – верхняя часть топки; 4 – конвективная шахта

В Украине имеются примеры внедрения новых технологий при замене котлоагрегатов старого поколения. Так, на Старобешевской ТЭС вводится в эксплуатацию котел атмосферного циркулирующего кипящего слоя по технологии «Лурги» мощностью 210 МВт. Он будет работать на смеси антрацитов и шлама (рис. 2.34). Технология циркулирующего кипящего слоя позволяет сжигать эти топлива без использования для подсветки (стабилизации процесса горения) природного газа и мазута с высокими экологическими показателями в диапазоне изменения нагрузки энергоблока от 50 до 100% номинальной.

Котел будет вырабатывать пар с параметрами 14 МПа и 545°С при паропроизводительности 670 т/ч .

В основе технологии арочного сжигания низкореакционных топлив (антрацитов и тощих углей с зольностью до 30% и малозольных нефтяных коксов) лежат следующие принципы, обеспечивающие ее эффективность: тонкий помол топлива, вертикальные горелки с циклонными концентраторами пыли на входе, инвертная структура факела, снижение лучистых теплопотерь из зоны горения и др. Основным же отличием технологии арочного сжигания топлива от других технологий является повышение уровня температур в области ядра горения за счет ее частичного экранирования футерованным арочным сводом и возврата в нее значительной части теплоты шлака со скатовым воздухом, охлаждающим выпадающие из факела жидкошлаковые агломераты до затвердевшего состояния. Это позволяет осуществлять сухое золоудаление.

При реконструкции энергоблока № 8 на Змиевской ТЭС установлен котел паропроизводительностью 950 т/ч с «арочной» топкой для сжигания антрацитов и тощих углей повышенной зольности (рис. 2.35). Он вырабатывает пар с параметрами 24,5 МПа и 545°С.

В настоящее время блок мощностью 325 МВт находится в эксплуатации и сжигает антрацитовый штыб зольностью 20–25% в диапазоне изменения нагрузки котлоагрегата от 50 до 100% при использовании для стабилизации горения не более 5% по теплу природного газа.

Змиевская ТЭС