CC BY
81
-►
ХРОНИКА СОБЫТИЙ
УДК 621.18.018.54
Ф.З. Финкер, Д.В. Капица, И.Б. Кубышкин
ОТ ВИХРЕВОЙ ТОПКИ ЛПИ ДО ВИР-СЖИГАНИЯ (К 20-летию основания научно-производственного предприятия
ООО «Политехэнерго»)
Принцип пылесжигания, единственный широко применяемый в настоящее время в котельных установках крупных теплоэлектростанций, стал главным сдерживающим фактором в процессах модернизации энергоотрасли. Он перестал удовлетворять энергопроизводителей по ряду параметров, в первую очередь — по обеспечению многотопливных бесшлаковочных режимов работы котлоагрегатов. Значительная установленная мощность котельных установок «перемаркирована» из-за невозможности длительного бесшлако-вочного несения нагрузок и превышения выбросов 1МОх и 802 по отношению к нормам, установленным техническими регламентами.
Энергетическая отрасль нуждается в серьезных преобразованиях, необходимых для поддержания устойчивой тенденции развития промышленности России, и более всего это затрагивает котельно-топочный раздел отрасли, сформированный еще в шестидесятые-семидесятые годы прошлого века и не претерпевший за прошедшие полвека никаких изменений. Котлостроитель-ные заводы, если и могут наращивать энергетический потенциал России поставкой новых котлоагрегатов, то, вне сомнения, будут выпускать котлы, спроектированные еще в середине прошлого века по технологии, считавшейся в то время передовой.
История создания низкоэмиссионной «вихревой топки ЛПИ»
Основной принцип пылесжигания — тонкое измельчение топлива — был заложен еще Д.И. Менделеевым. В своих работах, посвященных научно обоснованному использованию топлива, он придавал большое значение достиже-
нию высоких температур при его сжигании. Им был введен термин «жаропроизводитель-ность» — максимальная температура горения, развиваемая при полном сгорании топлива без избытка воздуха [1]. Рассматривая различные свойства топлива, он указывал: «Когда горючие материалы служат для слабого нагревания, например для отопления жилищ, для сушки, для получения паров ит. п., тогдажароопроизводи-тельность топлива прямо может служить мерилом его относительного достоинства».
Дальнейшее развитие теория горения получила в работах таких отечественных лидеров мировой науки, как H.H. Семенов, A.C. Предводи-телев, Г.Ф. Кнорре, Я.Б. Зельдович, JI.H. Хитрин, Б. В. Канторович и др. Намечались и создавались на практике прототипы новых камерных топок, одним из принципов которых был отход от прямоточного факела.
На рис. 1 представлена схема топки Шерш-нева (ЦКТИ), которая эффективно сжигала фрезерный торф без предварительной сушки и дробления. Воздух по условиям транспорта и удержания топлива в состоянии витания подавался одним потоком снизу (до 80 % общего количества), но работа топки сопровождалась пульсациями и низкой экономичностью.
Нельзя отрицать тот факт, что классическое пылесжигание позволило создать мощные и сверхмощные парогенераторы с современными параметрами рабочей среды. Но уже в 70-хгодах прошлого века в работах М.А. Стыриковича, Ю.В. Иванова, Б.Д. Кацнельсона, А.Г. Блоха и особенно в работах В.В. Померанцева выполнен анализ и определены недостатки горения в прямоточном факеле [2, 3], выявлена важная
Рис. 1. Топка Шершнева— ЦКТИ
роль более современных приемов аэродинамики в условиях одновременно протекающих процессов горения и теплообмена, подтверждена необходимость создания двух зон горения в топочной камере — отдельно для крупных и мелких частиц [2].
Под руководством профессора В.В. Померанцева и по его настоянию в Ленинградском политехническом институте в конце 60-х годов после детального изучения достоинств и недостатков топки Шершнева была создана низкотемпературная вихревая топка, базирующаяся на вихревых внутритопочных процессах с угруб-лением помола и организацией зоны многократной циркуляции топлива [4]. Благодаря много-
Рис. 2. Схема вихревой топки ЛПИ
кратной циркуляции при низкотемпературном вихревом сжигании топлива, крупные частицы оказываются в условиях, благоприятных для сгорания, при этом процесс горения протекает с достаточной полнотой. Эта топка получила название «вихревой топки ЛПИ» и впервые была реализована на 8-й ГРЭС «Ленэнерго» (рис. 2.).
Вихревая топка ЛПИ хорошо себя зарекомендовала при сжигании торфа, однако попытки сжигания более тяжелых топлив (бурые угли, сланец) показали необходимость оснащения топок другими конструкциями устройства нижнего дутья, способными удержать от провала топливо угрубленного помола. Умеренные, хотя и несколько повышенные, тепловые потери от механического недожога достигались созданием аэродинамических выступов на фронтовом и заднем экране.
На преимущества, которые дает высокая концентрация топлива в объеме топочной камеры, и влияние концентрации на тепловую эффективность долгое время не обращали внимания, хотя этот принцип сжигания, получивший развитие в работах учеников В.В. Померанцева — Ф.З. Финкера, Л.Т. Дульневой, Н.В. Ветровой, Д.Б. Ахмедова, Ю.А. Рундыгина, С.М. Шестакова и многих других, перешел в промышленную стадию.
В 1991 году была учреждена фирма ООО «Политехэнерго», продолжившая работы по внедрению низкоэмиссионной вихревой технологии на основе авторских прав, переданных ей от ЛПИ. Совместно с польскими специалистами Института энергетики (Варшава) и фирмой «ЭнергоВИР» была разработана и запатентована концепция нового топочного процесса, получившего название ВИР-технология. Она вобрала в себя все преимущества низкоэмиссионного вихревого сжигания, исключив его недостатки.
Новая дефлекторно-сопловая конструкция устройства нижнего дутья (УНД) позволила снизить скорости воздушных потоков и ликвидировать эрозию экранных труб. Принцип работы новой конструкции УНД позволяет установить ее в любой топочной камере, не затрагивая экранные поверхности. Организация зоны дожигания в верхней части топки ликвидирует присущие топке ЛПИ недостатки, связанные с повышенным недожогом.
К настоящему времени под руководством академика Ю.С. Васильева предприятием ООО
«Политехэнерго» выполнено более 60 реконструкций «под ключ» на электростанциях Польши, США, России, Эстонии, Казахстана и других стран (рис. 3 и таблица).
ВИР-технология
ВНР-технология, исключительные права на которую принадлежат ООО «Политехэнерго» [5,6], широко внедряется в последнее десятилетие. Опыт многочисленных модернизаций котельных агрегатов объективно свидетельствует о конкурентоспособности данной технологии, которая обусловлена следующим:
1. Технология малозатратная, т. к. реконструкция касается только аэродинамики топочного устройства. Тепловая схема котла, как правило, остается без изменений.
2. Технология носит комплексный характер, т. е. одновременно с активным подавлением вредных выбросов (1МОх, 802, СО и Яох (пыль)) обеспечивается повышение КПД «брутто» котла.
3. Технология повышает надежность котельного агрегата как при повышенных нагрузках в условиях бесшлаковочного режима работы, так и на низких нагрузках без стабилизации режима горения резервным топливом.
Модернизация котлов на электростанциях по ВИР-технологии
Станция Котёл Кол-во мод-ных котлов Год модернизации Страна
«Секерки» \А/Р-120 3 1991 Польша
АЗ «Пулавы» ОР-215 4 1993 Польша
«Лодзь-2» ОР-215 1 1994 Польша
«Явожно-И» ПК-10 4 1995 Польша
«Меховице» ОР-130 3 1996 Польша
«Халемба» ОР-215 2 1996 Польша
«Бляховня» ОР-215 1 1998 Польша
«Тшебовице» НК-101 1 1998 Чехия
«Везерспун» Комб.Инж. 1 1999 США
«Ли» Комб.Инж. 1 2000 США
«Вествако» Комб.Инж 1 2001 США
Рязанская ГРЭС П-59 2 2001 Россия
Интинская ТЭЦ БКЗ-75 3 2002 Россия
Интинская ТЭЦ «Прага» 2 2003 Россия
Воркутинская ТЭЦ-2 БКЗ-160 3 2003 Россия
Назаровская ГРЭС ПК-38 2 2004 Россия
Воркутинская ТЭЦ-1 БКЗ-75 1 2005 Россия
Северодвинская ТЭЦ-1 ПК-10 2 2006 Россия
Троицкая ГРЭС ПК-39 1 2006 Россия
Усть-Илимская ТЭЦ БКЗ-420 1 2006 Россия
Кизеловская ГРЭС-3 БКЗ-75 1 2006 Россия
Воркутинская ТЭЦ-2 БКЗ-220 1 2007 Россия
Владивостокская ТЭЦ-2 БКЗ-210 7 2008 Россия
Балтийская ЭС ТП-67 1 2009 Эстония
Экибастузская ГРЭС-1 П-57 1 2009 Казахстан
1990 1995 2000 2005 2010 Год
Рис. 3. Внедрение ВИР-технологии
4. Технология повышает надежность работы пылесистем, так как не требует тонкого измельчения и тщательной подготовки топлива.
5. Технология обеспечивает выравнивание температурных полей по ширине и глубине топочной камеры, а также формирует зону низкотемпературного восстановительного горения в нижней части топки, активно разрушающую 1МОх и одновременно дающую возможность ввода сухих сорбентов (кальцит или известь) для подавления 802. При этом время реагирования
Топливо +
воздух —■—►
Рис. 4. Аэродинамическая структура факела
Топливо + воздух
Традиционная прямоточная структура факела
Топливо + воздух
Т/С
перед модернизацией, после модернизации.
Низкоэмиссионная вихревая структура факела
сорбента с 802 значительно меньше, чем в обычной традиционной топке.
Вышесказанное иллюстрирует рис. 4, где представлены традиционная прямоточная и низкоэмиссионная вихревая структуры горения. Для первой характерны тепловая и температурная неравномерность с наличием высокотемпературного ядра в зоне воспламенения, для второй — выровненные температурные поля и поля концентраций.
Любое камерное топочное устройство легко переводится на сжигание по ВНР-технологии
Горелки, Верхний ярус
Рис. 5. Распределение воздушных потоков для ВИР-топки
(ВИР-сжигание), при котором за счет применения современных приемов вихревой аэродинамики процессы смесеобразования и горения крупнодисперсных топливных частиц организованы непосредственно в топочном объеме.
В отличие от прямоточного факела, вихревая аэродинамика использует всю нижнюю часть топки для создания зоны многократной циркуляции топлива, золы и топочных газов. Так же как и в котлах с топками ЦКС, происходит повышение концентрации топлива в объеме топочной камеры. Тепловая эффективность топочных экранов для котельных агрегатов, работающих на угле, возрастает от значений фт = 0,25 до реконструкции до значений фт = 0,5 после реконструкции.
Вихревой низкотемпературный процесс образуется в результате взаимодействия встречно-смещенных струй, вытекающих из наклоненных вниз горелочных устройств, и потока воздуха нижнего дутья, подаваемого из дефлекторного классификатора по всей ширине топки (рис. 5).
Наклон горелок вниз позволяет направить значительную массу топлива в нижнюю часть топки, где наиболее крупные фракции при развороте струи под действием инерции и веса сепарируются из потока, вовлекаются нижним дутьем в многократную циркуляцию и сгорают в этой зоне. Образующиеся топочные газы вместе с горящим коксом стабилизируют воспламенение топлива, поступающего из основных
горелок. Этот процесс настолько активен, что допускает подачу слабоподготовленного немолотого топлива. Верхний ярус горелок организует зону дожигания топлива.
Характер температурного поля в топке, особенно в ее поперечном сечении, сильно влияет на условия теплообмена между факелом и экранными поверхностями нагрева. В зоне активного горения (зона максимального тепловыделения) интенсивность выделения тепла превышает интенсивность теплоотдачи от факела. В результате температура топочных газов повышается до некоторого максимального значения. Указанное максимальное значение температуры топочных газов при прочих равных условиях определяется размерами зоны активного горения и коэффициентом эффективности экранных поверхностей нагрева в данной зоне. Кроме того, как показано А.Г. Блохом [3], при высокой степени неизотермичности факела (что имеет место при традиционных методах пылеугольного сжигания, особенно в топках котлов большой мощности) более холодные пристенные слои топочных газов, имеющие повышенную поглощательную способность, экранируют излучение централь-
ных, более горячих зон факела, снижая плотность потока излучения, падающего на экраны. Интенсивное внутритопочное перемешивание газовых потоков при вихревой аэродинамике приводит к выравниванию температурного поля топки, что исключает указанный выше эффект.
Наличие значительной массы горящих коксовых частиц, циркулирующих в топке и имеющих сплошной спектр излучения, значительно превосходящий дискретный спектр излучения трехатомных газов, приводит к повышению излучательной способности факела. К тому же, в работу включается вся поверхность холодной воронки.
Поэтому, несмотря на снижение средней температуры факела, лучистое тепловосприятие топочных поверхностей нагрева возрастает. Кроме того, повышенные скорости газов вблизи стен топки увеличивают конвективную составляющую теплообмена. В результате максимальные температуры в топке снижаются на 100—200 °С, а на выходе из нее — на 80-150 "С (рис. 6), что снижает вероятность шлакования топочных экранов и пароперегревателя и практически исключает образование так называемых «термических» оксидов азота.
о)
б)
• • • •
^35200
в)
900
1300
|\ |\
\\
А
\\ \ \
\
i
1
1
/
г)
(
\
Л Л
\\
1 )
1 1
1
1
/ /
С 900 1300 С 900 1300 С — Максимальная температура по сечениям ■ — Усредненная температура по сечениям
Рис. 6. Разрез топки (а) и распределение температуры газов по высоте топки котла П-59 Рязанской ГРЭС [7, 8| (б— до реконструкций, 1997 г.; в — при наклоне горелок вниз, 2000 г.; г — после реконструкции на ВИР-технологию, 2002 г. Данные ОРГРЭС)
Основные результаты модернизации котлоагрегатов по ВИР-технологии
Ниже приводятся основные результаты, полученные в порядке внедрения ВИР-технологии на котлоагрегатах с различными пылесистема-ми (среднеходные, молотковые, шаробарабан-ные мельницы, мельницы-вентиляторы, без мельниц).
Польша (20 котлов). Первая реконструкция на каменных углях началась при совместном участии ООО «Политехэнерго» (Россия) и ООО «ЭнергоВИР» (Польша) на ТЭЦ «Секерки» (котел \¥Р-120, водогрейный, с ограничением мощности до ~70 Гкал/ч, с угловым расположением горелок). После реконструкции, сопровождавшейся резким повышением тепловой эффективности топочных экранов, нагрузка достигла проектного значения 120 Гкал/ч, а температура уходящих газов была снижена до 140 °С. Концентрация 1МОх упала с 1050 до 425 мг/нм^ (при 02 = 6 %), а содержание горючих в золе уноса снизилось в среднем до 6 %.
После столь впечатляющих результатов началась массовая модернизация, в основном на котлах паропроизводительностью до 240 т/ч (ТЭЦ «Секерки», «Лодзь-2», «Лодзь-3», «АЗ Пу-лавы», ТЭС «Явожно-2», «Галемба», «Меховице» и др.) при сжигании каменных углей со следующими средними характеристиками: 0 рн = 4500— 5000ккал/кг; И^р = 9,0-14,0 %;ЛР = 20,0-25,0 %; V = 28—33 %. Шлакование на всех котлах было ликвидировано полностью и навсегда [9, 10]. Эмиссия 1МОх не превышала 450 мг/нм~.
Кчислу наиболее значимых результатов следует отнести успехи по серосвязыванию (на ТЭЦ «АЗ Пулавы» снижение концентрации 802 примерно с 3000 до 2000 мг/нм^) добавкой к углю СаСО ;, а также положительный опыт модернизации водогрейного котла на мазуте с улучшением показателей надежности (выравнивание температурных полей в топке с одновременным снижением максимальных локальных температур газов, что исключило пережоги экранных труб) и снижением эмиссий СО, 1МОх и 802 в продуктах сгорания.
Чехия. Модернизирован один водогрейный котел НК-101 (50 Гкал/ч) на ТЭЦ «Тшебовице» в г. Острава. Особенностью этого котла было расположение горелок на боковых экранах. Подробные испытания котла, включавшие режимы при
работе горелок только с одной стороны топки, продемонстрировали возможности аэродинамического выравнивания положения факела за счет потока нижнего дутья, введенного в топку по всей ее ширине.
Достигнуты низкие значения концентрации N Ох в дымовых газах для каменных углей на уровне 260-290 мг/нм^ (при 02 = 6 %) при одновременном росте КПД в среднем на 1 % и полном отсутствии шлакования поверхностей нагрева. Шнековые шлакоудалители из-за отсутствия провала были переведены на периодический режим работы с сокращением расхода воды на них до минимума.
США. Работы выполнялись в штатах Северная Каролина и Западная Вирджиния [11]. Всего модернизировано два котла (Дном = 280 т/ч) силами ООО «Политехэнерго» и один подобный котел — силами ЛТ1 по лицензии ООО «Политехэнерго». Котлы — однобарабанные с естественной циркуляцией и камерной топкой с твердым шлакоудалением, работающие на каменных углях со следующими средними характеристиками: &И = 7000-7500 ккал/кг; \¥р = 6,0-9,5 %; Ар= 5,0-8,0%; ¥Т = 30-35 %.
После модернизации по ВИР-технологии концентрация 1МОх была снижена до уровня 450-490 мг/нм3 (0,39-0,411Ь/МВШ). При ВИР-технологии сжигания каменных углей тепловая эффективность топочных экранов увеличивалась настолько, что потребовалось введение специальных минеральных добавок для подшлаков-ки экранов с целью повышения температуры газов на выходе из топки, чтобы обеспечить допустимую температуру перегретого пара.
При полностью опущенных вниз горелках и полностью открытых сепараторах (для угруб-ления помола) достигнуто снижение горючих в летучей золе с 15,3 до 10,1 %.
Россия (более 30 котлов). В российской энергетике, использующей широкий спектр каменных и бурых углей, в последние десятилетия обострилась проблема надежности работы топки и конвективных поверхностей нагрева по условиям шлакования и загрязнения, связанная с переходом на непроектные виды топлива.
В 2001—2002 годахна Рязанской ГРЭСбыла выполнена первая в России модернизация с переходом на ВИР-технологию сжигания березовского бурого угля на котлоагрегатах П-59 блоков станций № 2 и № 3 мощностью 300 МВт.
Котлоагрегат П-59 — прямоточный с Т-образной компоновкой и сухим шлакоудалением, спроектирован для сжигания подмосковного бурого угля (паропроизводительность — 990 т/час, температура пара — 545/545 °С).
Рязанская ГРЭС в 1996 году перешла на преимущественное сжигание более качественного топлива — березовского бурого угля, однако столкнулась со шлакованием топки и интенсивным загрязнением конвективных поверхностей нагрева, включая воздухоподогреватель. Шлакующие свойства березовского угля определяются составом его минеральной части, содержащей до 40 % СаО. В результате к 2001 году максимальная эксплуатационная мощность блока была снижена с 240 до 200 МВт. После модернизации, включившей в себя угрубление помола топлива, ограничения производительности котлоагрегатов, связанные со шлакованием и загрязнением поверхностей нагрева, были сняты, а максимальная электрическая нагрузка блоков увеличена до 300 М Вт.
В марте—мае 2002 года по решению РАО «ЕС России» были проведены межведомственные испытания котлоагрегата П-59 станции № 2, в которых участвовали, кроме авторов, АО «Фирма ОРГРЭС», ОАО ВТИ, ОАО Инжиниринговая компания «ЗиОМАР», ОАО «УралВТИ», ОАО «СибВТИ». Последующее за этим обсуждение итогов на НТС РАО ЕС России» (июнь 2003 года) подтвердило, что в результате модернизации [7,8]: максимальная эксплуатационная бесшлаковая паропроизводительность котлоагрегата увеличена до номинальной;
коэффициент тепловой эффективности топки увеличен до 0,37;
КПД брутто котлоагрегата увеличен на 1—2 %; величина удельных выбросов оксида азота и серы снижена до величин, меньших допустимых значений.
По результатам испытаний приказом РАО «ЕС России» было рекомендовано внедрение ВНР-технологии на других котлоагрегатах при переходе на непроектное топливо.
После Рязанской ГРЭС была продолжена модернизация котлоагрегатов, сжигающих другие бурые угли Канско-Ачинского бассейна, также считающиеся шлакующими: на Наза-ровской ГРЭС — к/а станции № ЗАи ст. № 4Б (На-заровские угли), на Усть-Илимской ТЭЦ — к/а ст. № 6 (ирша-бородинский уголь). На послед-
них двух котлоагрегатах осуществлено безмельничное сжигание дробленого угля.
На «мельничном» котле (НГРЭС, ст. № ЗА) эксплуатационная нагрузка увеличена до номинальной (270 т/час) при росте КПД брутто и снижении на 30 % удельных выбросов оксидов азота.
На «безмельничных» котлах максимальная нагрузка — 0,95 Дном, ограничения вызваны только работой дутьевых вентиляторов.
Отказ от мельниц увеличил на 0,7 % КПД нетто котлов и исключил эксплуатационные и ремонтные расходы, связанные с мельницами. В 2,5 раза снижены удельные выбросы оксидов азота и в 1,8 раза — оксидов серы, опробован возврат части уловленной золы из бункеров БЦУ в топку для дожигания горючих (к/а ст. № 4Б, НГРЭС).
При сжигании дробленого ирша-бородин-скогоугля получено 100 % серосвязывания собственным сорбентом в топке котла.
В 2003—2004 годах были модернизированы котлоагрегата БКЗ-210-140Ф ст. №№ 1, 6 и 7 Владивостокской ТЭЦ-2, сжигающие бурый уголь Чихезского месторождения (Павловский разрез). Модернизация, кроме элементов ВНР-технологии, включала демонтаж дожигательных решеток, ненадежных в эксплуатации и сложных в ремонте. В 2004—2006 годах ВТЭЦ-2 самостоятельно провела аналогичную модернизацию еще на четырех котлах БКЗ-210-140Ф первой очереди.
В этот же период были выполнены модернизации на нескольких электростанциях, сжигающих каменные угли.
В 2002—2003 годах модернизированы котлоагрегаты БКЗ-75-39Ф ст. №№ 5, 6 и 7 и ЧКД «Дукла» ст. №№ 3 и 4 (паропроизводительность 45 т/час) Интинской ТЭЦ, сжигающие интин-ский каменный уголь.
В 2003—2005 годах модернизированы котлоагрегаты БКЗ-160-100Ф ст. №№ 3, 4, 5 и БКЗ-220-100Ф ст. № 9 Воркутинской ТЭЦ-2, атакже котлоагрегат БКЗ-75-39Ф ст. № 7 Воркутинской ТЭЦ-1, сжигающие воркутинские каменные угли.
В 2005-2006 годах на Северодвинской ТЭЦ-1 была выполнена модернизация двух котлоагрегатов ПК-10-2 ст. № 4 и № 8. В настоящее время на ТЭЦ сжигается организованная смесь каменных углей Печерского и Кузнецкого бассейнов марок Д и Г.
На всех перечисленных выше котлоагрега-тах получены следующие результаты:
1. Удельные выбросы оксидов азота уменьшены в 1,5—4,0 раза (в зависимости от конструкции горелок и компоновки их с топкой, а также от состава топлива) и не превышают допустимых значений ПДВ (470 мг/мн~ для ка-
о
менных углей и 300 мг/нм" для бурых углей).
2. Расширен эксплуатационный диапазон нагрузок: минимальная — не выше 0,5 Дном без подпитки резервным топливом, максимальная — не ниже номинальной по условиям шлакования топки и пароперегревателя, что повышает надежность эксплуатации котла и маневренность ТЭЦ в целом.
3. Коэффициент полезного действия брутто повышенна 1—2 %.
В 2006 году модернизирован котлоагрегат ПК-39 корпус «Б» блока 300 МВт ст. № 7 Троицкой ГРЭС (паропроизводительность 475 т/час, Рт = 255 кгс/см2,1пе = 545/545 еС), сжигающей экибастузский каменный уголь.
Основная задача модернизации выполнена — концентрация оксидов азота в дымовых газах снижена с 1000-1100 до 550-650 мг/нм'' (при а = 1,4).
Эстония. В 2008 году выполнена модернизация котлоагрегата ТП-67 ст. № 26 блока № 12 Балтийской ЭС для сжигания сланца угрублен-ного помола (Яит = 35 %).
Сланец по составу минеральной части и шлакующим свойствам близок к бурым углям Кан-ско-Ачинского бассейна.
До модернизации максимальная эксплуатационная производительность ограничивалась величиной 260 т/час и сопровождалась периодическими остановами котла для ручной очистки. Причина — интенсивное шлакование топки и ширм, а также загрязнение всех конвективных поверхностей нагрева.
После модернизации максимальная эксплуатационная паропроизводительность котла впервые с момента ввода в эксплуатацию увеличена до номинальной — 320 т/час в длительном бес-шлаковочном режиме (более 3000 часов).
Коэффициент эффективности топочных экранов увеличен до 0,5—0,55. КПД брутто котла увеличен на 2,4 % за счет снижения температуры уходящих газов, КПД нетто на номинальной нагрузке увеличен на 3,6 %. Значительно улучшены экологические показатели: концен-
трация NOx снижена на 50-100 мг/нм^, a S02 — на 600—800 мг/нм3 (при а = 1,4) и соответственно составляют: CNOx = 200—250 иг/нм"', Cs02 = = 2300-2700 мг/нм3.
Казахстан. В 2009 году был модернизирован по В ИР-технологии котел П-57 (энергоблок 500 МВт) Экибастузской ГРЭС-1. Главной задачей модернизации было создание многотопливного котла с работой как на майкубенском буром, так и на эки-бастузском каменном углях (проектное топливо).
По результатам ранее выполненных испытаний УралВТИ рекомендовал максимальную нагрузку на майкубенском буром угле не выше 380 МВт, но в реальности максимальная экс-плутационная нагрузка (по температуре газов перед фестоном не выше 1050 °С) составляла 360 МВт. При более высоких нагрузках наблюдалось интенсивное шлакование фестона, ширм и конвективных поверхностей нагрева. Таким образом, блок на майкубенском буром угле терял около 150 М Вт эклектрической нагрузки.
В настоящее время режимно-наладочные испытания еще продолжаются, но энергоблокуже работает на непроектном майкубенском буром угле в длительном бешлаковочном режиме на нагрузке 450 МВт. Повышены экономические и экологические показатели котла: удельный расход условного топлива — самый низкий по станции (365 г у.т./кВт-ч.), а эмиссия оксидов азота сниженас 1000-1200 мг/нм^до 500-600 мг/нм''.
Энергетика теряет огромные мощности, не используя в полной мере энергетические ресурсы Канско-Ачинского месторождения на востоке России и месторождения горючего сланца на западе России, расположенные в промышленных регионах страны, остро нуждающихся в электроэнергии. Электростанции, спроектированные под эти топлива, перемаркированы и несут лишь 80 % нагрузки от проектной вследствие интенсивного шлакования. Причина — несоответствие общепринятой устаревшей технологии пылесжигания, использованной при строительстве котлов, свойствам этих топлив. Как показал опыт модернизации на котлах Рязанской ГРЭС, Назаровской ГРЭС, Усть-Илим-ской ТЭЦ, Балтийской ЭС, Экибастузкой ГРЭС-1, ВНР-технология позволяет полностью устранить эти недостатки и поддерживать номинальную проектную нагрузку на любых силь-ношлакующих твердых топливах.
Результаты модернизации более пятидесяти котлов мощностью от 30 до 500 МВт при сжигании широкой гаммы бурых и каменных углей, а также сланца с теплотворной способностью от 2100 до 7000 ккал/кг и различными шлакующими свойствами показали, что переход от прямоточного пылеугольного факела на ВНР-техно-
логию сжигания обеспечивает достижение современных требований по надежности, экологическим и экономическим показателям, что позволяет рекомендовать ВНР-технологию для широкого применения как при модернизации действующего оборудования, так и при проектировании нового.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Менделеев, Д.И. Сочинения. Т. XI |Текст| / Д.И. Менделеев,- М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1949,- 428 с.
2. Померанцев, В.В. Основы практической теории горения [Текст]: учебное пособие для вузов 2-е изд., перераб. и доп. / В.В. Померанцев, K.M. Арефьев, Д.Б. Ахмедов [и др.|; под ред. В.В. Померанцева,— J1.: Энергоатомиздат. Jle-нингр. отд-ние, 1986,— 312 с.
3. Блох, А.Г. Теплообмен в топках паровых котлов [Текст]/ А.Г. Блох,— Л.: Энергоатомиздат. Ле-нингр. отд-ние, 1984,— 240 с.
4. Финкер, Ф.З. Разработка, промышленное освоение и исследование вихревого топочного устройства для сжигания фрезерного торфа [Текст]: дис. ... канд. тех. наук/ Ф.З. Финкер / ЛПИ,— Л, 1973,- 181 с.
5. Патент № 2067724 Российская Федерация, МПК F23C005/24. Низкоэмиссионная вихревая топка [Текст] / Ф.З. Финкер, Д.Б. Ахмедов, И.Б. Кубышкин.
6. Патент № 2154234 Российская Федерация, МПК F23C005/24. Топка [Текст| / Ф.З. Финкер, И.Б. Кубышкин, Ю.П. Бахтинов
7. Купченко, В.А. Проведение опытно-промышленного сжигания канско-ачинских углей на пер-
вой очереди Рязанской ГРЭС [Текст]: отчет АО «Фирма ОРГРЭС»/ В.А. Купченко, Б.С. Карпов, Г.Т. Левит и др— М., 1997,— 52 с. с прил.
8. Купченко, В.А. Участие ОРГРЭС в комплексных испытаниях котла П-59 ст. N° 2 Рязанской ГРЭС после модернизации с переводом на низкоэмиссионное вихревое сжигание березовского угля [Текст]: технический отчет по работе / АО «Фирма ОРГРЭС»/ В.А. Купченко, А.И. Федоров, Ф.М. Векслер,— М.: 2002. -33с. с прил.
9. Sobczuk, Cz. System niskoeniisijnego wirowego spalania pylu wKgia kamiennego dia kotlyw energe-tycznych i przemysiowych [Текст]: материалы конференции/ Cz. Sobczuk, F. Finker // Diagnostyka jakosci spaiania w energetvce'98.— Ustron-Zawodzie, 1998,- C. 78-81.
10. Финкер, Ф.З. Опыт модернизации котлов ПК-10 ТЭЦ «Явожно 11» (Польша) с переводом их на низкоэмиссионное вихревое сжигание каменных углей [Текст] / Ф.З. Финкер, И.Б. Кубышкин, Д.Б. Ахмедов |и др.] // Теплоэнергетика,— 2000. №11,- С. 50-55.
11. Douglas, S. Coal Combustion Systems: Coal-fired Plants Reduce NOx Emissions with Staged Com-bustion[TeKCT|/ S. Douglas.— 2001,— [Электрон, ресурс].— http://www.powergenworldwide.com
