Книга 3. Развитие теплоэнергетики и гидроэнергетики
Раздел 2. Гидроэнергетические ресурсы, их использование. Принципиальные схемы, параметры, режимы работы ГЭС и ГАЭС
Стан котельного господарства України
На даний час все котельне господарство України можна розділити на три категорії: котли малої, середньої потужності, котли промислових підприємств й енергетичні котлоагрегати (див. підрозділ 2.1).
Чавунні й сталеві секційні котли малої потужності встановлюються в основному в опалювальних котельних для автономного обслуговування одного або декількох невеликих будинків, а також шкіл, лікарень, військових гарнізонів і т.п. У табл. 2.6 наведено номенклатуру котлів малої потужності, що знаходяться в експлуатації. З них більше 70% морально та фізично застаріли і підлягають реконструкції.
Котли середньої потужності є в основному котлами типів ТВГ, КВГ, ДКВР і їх модифікаціями. У табл. 2.7 наведено стан котельного парку України середньої потужності. Вони застосовуються як для виробничих потреб, так і в комунальному господарстві, у харчовій та будівельній промисловості, на залізничному транспорті, при нафтой газодобуванні, у сільському господарстві й т.д.
У теплоенергетиці України на даний час налічується 104 енергоблоки електричною потужністю більше 100 МВт, з них 91 – на твердому паливі. Кількість та тип котельних установок на електростанціях України наведено у табл. 2.8.
Як видно з табл. 2.8, основні потужності ТЕС України вводилися у 60–80-х роках XX століття з використанням технічних рішень того часу. Більшість енергетичних котлів ТЕС давно морально й фізично застаріла. Тому актуальною є задача реконструкції котлоагрегатів, що вичерпали ресурс, з використанням сучасних високоефективних й екологічно чистих технологій спалювання палива, зокрема низькореакційного антрацитового штибу, переважаючого серед енергетичного вугілля України. Вибираючи проект реконструкції, не менш важливо враховувати можливість розміщення нового устаткування у межах будівельних майданчиків існуючих котлоагрегатів, мінімізацію вартості реконструкції з досягненням максимального ефекту, можливість виконання робіт по реконструкції, подальшому обслуговуванню і ремонту українськими підприємствами.
Таблиця 2.6. Номенклатура котлів малої потужності
Тип котлів |
Загальна кількість |
К.к.д., % |
Потребують заміни або реконструкції |
НИИСТУ-5 |
16395 (39,3%) |
72–82 |
6381 |
«Універсал» |
3587 (8,6%) |
75–83 |
1611 |
Різні |
21761 (52,1%) |
|
5857 |
Всього |
41743 (100%) |
|
13849 |
Таблиця 2.7. Номенклатура котлів середньої потужності
Тип котлів |
Загальна кількість |
К.к.д., % |
Потребують заміни або реконструкції |
ТВГ |
11568 (32,4%) |
86–88 |
515 |
КВГ |
801 (16,5%) |
89–90 |
85 |
ДКВР |
1364 (28,2%) |
82–85 |
727 |
Різні |
1109 (22,9%) |
|
129 |
Усього |
4842(100%) |
|
1456 |
Таблиця 2.8. Технічна характеристика котлоагрегатів найбільших ТЕС України
ТЕС |
Потужність, МВт |
Тип котла |
Паропро- дуктивнісь, т/год |
Рік початку експлуатації |
Паливо* |
Старобешівська |
9х175 1х210 |
ТП-100 ЦКС-210 |
640 670 |
1961–1967 2004 |
А А |
Курахівська |
6х210 1х200 |
ТП-109 ТП-109 |
640 640 |
1972–1975 |
П/п |
Луганська |
8х175 |
ТП-100 |
640 |
1961–1969 |
А |
Зуївська |
4х300 |
ТПП-312А |
950 |
1982–1988 |
П/п |
Слов’янська |
1х720 |
ТПП-200-1 |
2550 |
1971 |
А |
Запорізька |
4х300 3х800 |
ТПП-312А ТГМП-204 |
950 2550 |
1972–1973 1975–1977 |
Г Газ/мазут |
Криворізька |
6х282 4х282 |
ТПП-210А П-50 |
475х2 475х2 |
1965–1973 |
Т |
Придніпровська |
2х285 2х285 4х150 |
ТПП-210 ТПП-110 ТП-90 |
475х2 950 500 |
1963–1966 1959–1961 |
А, Т А, Т А, Т |
Бурштинська |
8х195 4х185 |
ТП-100А ТП-100 |
640 640 |
1965–1969 |
Г |
Ладижинська |
6х300 |
ТПП-312 |
950 |
1970–1971 |
Г |
Добротворська |
2х150 |
ТП-92 |
500 |
1963–1964 |
Г |
Вуглегірська |
4х300 3х800 |
ТПП-312А ТГМП-204 |
950 2550 |
1972–1973 1975–1977 |
Г Газ/мазут |
Зміївська |
4х275 6х175 |
ТПП-210А ТП-100 |
475х2 640 |
1967–1969 1960–1964 |
А, Т А, Т |
Трипільська |
4х300 2х300 |
ТПП-210А ТГМП-314 |
475х2 950 |
1969–1970 1971–1972 |
А Газ/мазут |
Київська ТЕЦ–6 |
3х250 |
ТГМП-344А |
950 |
1982–1984 2004 |
-"- |
Київська ТЕЦ–5 |
2х250 |
ТГМП-314А |
950 |
1974–1976 |
-"- |
ХарківськаТЕЦ-5 |
1х250 |
ТГМП-344А |
950 |
1990 |
-"- |
*А – антрацит; Г – газ; Т – пісне вугілля; П/п – промпродукт.
Котлоагрегати з параметрами пари < 10 МПа, 540°С з метою продовження терміну їх роботи реконструюються і модернізуються за рахунок проведення якісних ремонтів, заміни і відновлення зношених і таких, що відпрацювали свій ресурс, найвідповідальніших вузлів і деталей самих агрегатів і пов'язаних з ними паротрубопроводів.
Враховуючи паливний баланс України, при реконструкції й модернізації котлоагрегатів з параметрами пари 10 МПа, 540°С та більше опрацьовується питання переведення їх на спалювання відходів вуглезбагачення і високозольного вугілля. Газомазутові котли ТЕС і ТЕЦ повинні модернізуватися за рахунок маловитратних заходів (заміни окремих вузлів, поверхонь нагріву, установки ефективних пальників і т.д.), спрямованих на збільшення терміну їх експлуатації і поліпшення екологічних показників.
У той же час за останні півстоліття у теплоенергетичній галузі розроблені нові високоефективні технології, з використанням яких створені могутні парогенератори на надкритичні параметри пари із системами сіркоі азотоочистки, котли з низькотемпературним киплячим шаром, циркулюючим киплячим шаром і киплячим шаром під тиском для парогазових установок на твердому паливі й т.д. Ці нові технології дозволяють значно підняти к.к.д. блоків ТЕС, а також знизити шкідливі викиди в навколишнє середовище, залучити в паливний баланс відходи вуглезбагачення.
На мал. 2.33 показана конструкція парового котла продуктивністю 75 т/год при тиску 3,9 МПа з низькотемпературним киплячим шаром в нижній частині топки. У щільній зоні киплячого шару розташовані випарна і пароперегрівна поверхні теплообміну. Рух води і пароводяного середовища в екранних трубах – примусовий за рахунок натиску циркуляційного насоса. Повітря після високонапірного дуттьового вентилятора подається під решітку і має швидкість 2–4 м/с. Такі котли використовують при спалюванні відходів вуглезбагачення (з підвищеною зольністю), а також високозольного та високосірчистого бурого вугілля.
В Україні є приклади впровадження нових технологій при заміні котлоагрегатів старого покоління. Так, на Старобешевській ТЕС вводиться в експлуатацію котел атмосферного циркулюючого киплячого шару за технологією «Лургі» потужністю 210 МВт. Паливо – суміш антрациту та шламу (мал. 2.34). Технологія циркулюючого киплячого шару дозволяє спалювати ці палива без використання для підсвічування (стабілізації процесу горіння) природного газу і мазуту з високими екологічними показниками в діапазоні зміни навантаження енергоблоку від 50 до 100% номінального.
Котел вироблятиме пару з параметрами 14 МПа та 545°С при паропродуктивності 670 т/год.
В основу технології арочного спалювання низькореакційних палив (антрацитів і пісного вугілля із зольністю до 30% і малозольних нафтових коксів) закладено наступні технологічні рішення, котрі забезпечують її ефективність: тонкий помел палива, вертикальні пальники з циклонними концентраторами пилу на вході, інвертна структура факела, зниження променистих тепловтрат із зони горіння й ін. Основною ж відмінністю технології арочного спалювання палива від інших технологій є підвищення рівня температур в області ядра горіння за рахунок її часткового екранування футерованим арочним склепінням і повернення в неї значної частини теплоти шлаку зі скатним повітрям, яке охолоджує випадаючі з факела шлакові агломерати до затверділого стану. Це дозволяє здійснювати сухе золовидалення.
При реконструкції енергоблоку №8 на Зміївській ТЕС встановлено котел паропродуктивністю 950 т/год з «арочною» топкою для спалювання антрацитів і пісного вугілля підвищеної зольності (мал. 2.35). Він виробляє пару з параметрами 24,5 МПа і 545°С.
У даний час блок потужністю 325 МВт знаходиться в експлуатації й спалює антрацитовий штиб зольністю 20–25% у діапазоні зміни навантаження котлоагрегату від 50 до 100% при використанні для стабілізації горіння не більше 5% по теплу природного газу.
Раздел 1. Сооружение первых гидроэлектростанций. Этапы развития гидроэнергетики
2.1. Энергия и мощность водотоков