Розділ 2. Гідроенергетичні ресурси, їх використання. Принципові схеми, параметри, режими роботи ГЕС і ГАЕС

Котельна техніка у світі постійно удосконалюється й оновлюється. Її розвиток йде за такими основними напрямами:

• застосування нових, високоефективних, екологічно чистих технологій спалювання палива;

• збільшення одиничної потужності агрегатів і підвищення параметрів пари;

• застосування більш якісних і нових матеріалів при виготовленні котлів, вдосконалення і модульна уніфікація елементів котлів і допоміжного устаткування;

• застосування раціональних конструкцій топкових пристроїв і процесів спалювання палива, систем пилопідготування та тягодуттьових установок;

• використання досконаліших систем золоуловлювання і установок для очищення продуктів згорання палива;

• підвищення теплової економічності котельних установок за рахунок використання прихованої теплоти пароутворення при зниженні температури відхідних газів;

• подальший розвиток застосування систем з ЕОМ для комплексної автоматизації роботи котлів.

На даний час у котлобудівельному виробництві використовуються сучасні методи проектування і технології виготовлення котельних агрегатів різних потужності й призначення. Котли кращих світових виробників для промислової і комунальної енергетики мають вельми досконалі системи регулювання, у тому числі з програмним управлінням. Так, наприклад, системи «Bosch Thermotechnic» дозволяють управляти котлами залежно від погодних умов і програмувати температуру в приміщенні на декілька місяців вперед. Тільки це дозволяє економити до 20% газу за опалювальний сезон.

Котлобудування у світі

Серед виробників котлів для ТЕС є як транснаціональні корпорації, виробництво яких розосереджено по всьому світу, так і суто національні виробники (табл. 2.5).

Слід зазначити, що в останнє десятиріччя котлобудівельна галузь характеризується приходом могутніх азіатських фірм. За станом на 2003 рік розподіл ринку котлів у світі показано на мал. 2.31.

Характерною рисою сучасної теплоенергетики є будівництво крупних пиловугільних ТЕС з високим к.к.д. (до 45% і більше), з котлоагрегатами великої одиничної потужності (800–1000 МВт) на надкритичні (25,5 МПа, 560°С), а також супернадкритичні (30 МПа і більше, 700°С) параметри пари і з екологічними показниками, відповідними кращим світовим стандартам, які забезпечуються як за рахунок технологічних прийомів всередині топки котла, так і впровадженням систем очищення газів від забруднень оксидами сірки, азоту і частинками пилу.

Важливою особливістю сучасного котлобудування слід назвати створення і широке впровадження котлів з киплячим шаром при атмосферному і підвищеному тиску і з циркулюючим киплячим шаром (ЦКШ), основним достоїнством яких є широкий діапазон видів твердого палива різної зольності (до 65%), що використовуються, можливості регулювання навантаження в діапазоні 40–100% від номінальної без зміни ефективності процесу і високий ступінь очищення продуктів згорання від оксидів азоту і сірки за рахунок порівняно низьких температур горіння в шарі й додавання в нього вапняку. Лідируючу позицію у виробництві таких котлів займає транснаціональна компанія «Foster Wheeler», яка за період 1994–2003 рр. виробила і встановила більше 150 котлів з циркулюючим киплячим шаром, що складає близько 42% їх світового виробництва (мал. 2.32). А в сумі на основі 40-річного досвіду фірма «Foster Wheeler» побудувала 140 котлів з киплячим шаром і більше двохсот ЦКШ-котлів. Найкрупніші котли цієї фірми потужністю 260–285 МВт встановлені на ТЕС «Туров» (Польща), нею ж створюється новий прямоточний ЦКШ-котел для ТЕС «Лагіша» (Польща) для енергоблока потужністю 460 МВт.

Таблиця 2.5. Список найбільших котлобудівельних компаній світу

 Мал. 2.31. Світове виробництво котлів (1994–2003 рр.)

У Росії машинобудівний завод ВАТ «ЗИО–Подольск» на даний час виробляє факельні котельні агрегати до енергоблоків потужністю від 50 до 800 МВт на різних видах палива для теплових електростанцій; котли-утилізатори за газовими турбінами для парогазових установок потужністю від 6 до 500 МВт; опалювальні водогрійні котли «Стазан» потужністю від 6 до 500 МВт; парогенератори; сепаратори-пароперегрівники; теплообмінне устаткування; технологічні конденсатори; різні елементи для модернізації котельних агрегатів та інше устаткування.

ВАТ ТКЗ «Красный котельщик» випускає парові котли продуктивністю до 920 т/год пари (барабанні) й 3950 т/год пари (прямоточні), підігрівачі пароводяні й мазуту, теплообмінники, випарні установки, деаератори технічні атмосферного тиску й інше устаткування.

Ще один котельний завод Росії – Бійський – довгі роки був для України основним постачальником парових та водогрійних котлів малої потужності (котли марки БіКЗ). Він традиційно відомий як виробник котлів потужністю до 25 т/год пари на всіх видах палива і котельно-допоміжного обладнання. На даний час завод активно проектує та випускає парові котли на природному газі й мазуті продуктивністю від 25 до 50 т/год з параметрами пари (на виході): тиском – 0,4 МПа, температурою перегрітої пари – 440°С. Останніми роками розроблені й впроваджені котли, що забезпечують спалювання нетрадиційних видів палива (лушпиння соняшника і гречки, деревні відходи). Виробляють також уніфіковані лінійки водогрійних котлів одиничною тепловою потужністю від 0,4 до 3,5 МВт (серія «Гефест» – на твердих видах палива, серія «Прометей» – на газоподібному і рідкому) і від 4,65 до 35 МВт – на всіх видах палива.

Котлобудування в Україні

Після розпаду СРСР всі котлобудівельні заводи, що виробляють енергетичні котли й котли середньої потужності, залишилися в Росії. Котли, встановлені на українських електростанціях, побудовані на Таганрозькому або Подільському котельних заводах. Серед найкрупніших українських виробників можна назвати лише ВАТ «ТЕКОМ» (м. Монастирище Черкаської обл.), що виробляє котли малої потужності. У 1960 р. завод випустив 195 парових котлів серії ММЗ, а з 1969 р. повністю перейшов на виготовлення котлоагрегатів серії Е. З 1975 р. він стає в СРСР головним підприємством по виробництву котлів малої потужності. З 1983 р. підприємство почало експортні поставки до Середньої Азії, на Далекий і Близький Схід, Кубу, до Африки.

Мал. 2.32. Установки з ЦКШ, поставки за останні 10 років

На даний час ВАТ «ТЕКОМ» виробляє парові котли серій Е, МЕ, МЗК, водогрійні котли КВ, КВГ, ТВГ, транспортабельні котельні установки (пар+гаряча вода) ТКУ, ТкВУ, установки водопідготовки ВПУ, СВП, побутові водогрійні котли КС. ВАТ «ТЕКОМ» виробляє також водогрійні котли серій КВТМ, КСВА (ВК), КСВ «Генерація», КВ, ТВГ (ТВГ–4Р, ТВГ–8М, ТВГ–10). Ряд котлів цієї серії будує і Монастирищенській котельний завод «Енергетик».

Нижче наведені характеристики основних котлів, що випускаються заводом.

Котли серії Е – парові, вертикально-водотрубні двобарабанні котли з природною циркуляцією, призначені для вироблення насиченої пари з температурою 175°С, робочим тиском 0,8 МПа і паропродуктивністю 0,4–2,5 т/год. На базі котлів серії Е паропродуктивністю від 1 до 7,5 т/год Монастирищенський котельний завод будує блоково-модульні котельні установки серії УКМ для нафтової промисловості та інших галузей народного господарства, де для технологічних і опалювальних потреб використовується насичена пара робочим тиском 0,8 МПа.

Котли серії ДЕ – газомазутні котли з природною циркуляцією, використовуються для вироблення насиченої пари в промисловості, в системах опалювання і гарячого водопостачання. Мають к.к.д. 93%. Працюють як в паровому, так і у водогрійному режимі. Їх технічні характеристики: тиск пари 1,4 МПа, температура 194°С та паропродуктивність 4–25 т/год.

Котли серії МЕ (МЕ-4,0-1,4 ГМ, МЕ-6,51,4 ГМ, МЕ-10-1,4 ГМ) – парові вертикальноводотрубні газощільні котли з природною циркуляцією і паропродуктивністю 4–10 т/год. Розроблені на базі котлів серії ДЕ, але мають на 20% більшу поверхню нагріву і більший к.к.д. (до 93,6%). Вони призначені для отримання насиченої пари з температурою 194°С і абсолютним тиском 1,4 МПа, використовуються для технологічних і опалювальних потреб.

Котли серії ДКВР – газомазутні, двобарабанні, вертикально-водотрубні, призначені для вироблення насиченої або перегрітої пари. Паропродуктивність у них 3,7–27,5 т/год, тиск пари 1,3 МПа, температура 194°С. К.к.д. доходить до 92%. Мають широкий діапазон регулювання продуктивності від 40 до 120% номінальної. Використовуються для технологічних потреб промислових підприємств, в системах опалювання і гарячого водопостачання.

Парові котли серії МЗК (МЗК-7АЖ-2, МЗК-7АГС-2) призначені для отримання насиченої пари з температурою 175°С і абсолютним тиском 0,9 МПа для технологічних і опалювальних потреб. Паропродуктивність котлів – 2 т/год. Котел МЗК-7АЖ-2 використовує дизельне паливо, а МЗК-7АГС-2 – природний газ.