Как машиностроители помогают "Центрэнерго" замещать дефицитный антрацит углем марки Г

В конце отопительного сезона 2016/2017 гг. в Украине особо остро встал вопрос дефицита углей антрацитовой группы. Ведь около половины тепловых электростанций использует это топливо, которое добывается или на неконтролируемой правительством Украины территории Донбасса или за рубежом. Альтернативное топливо — угли газовой группы Г и ДГ. Но для их использования нужно модернизировать тепловые электростанции(ТЭС).

Первой о готовности перевода заявили на Змиевской ТЭС ПАО "Центрэнерго", которая расположена в Харьковской области.

ПАО "Центрэнерго" в сотрудничестве с ООО "Котлотурбопром", ФХЦКБ "Энергопрогресс" и "ТЭП-Союз" завершили разработку проекта и рабочей документации по переводу на сжигание углей марки "Г" котлов ТП-100 энергоблоков 200МВт ст.№2 и 5 Змиевской ТЭС. По проекту получено положительное заключение ГП "Госстройэкспертиза". На производственной базе ОАО "Харьковский котельно-механический завод" изготовлены узлы и элементы котлов общей массой около 400 тонн (из 540 тн). Поставлено на склад Змиевской ТЭС оборудование для реконструкции одного блока ст.№2, и больше половины оборудования для блока №5. Начат демонтаж узлов котлоагрегата и подготовка к установке новых узлов. Особо отмечу, что все работы по проекту выполняются силами украинских предприятий. Это исключает зависимость от импорта оборудования и услуг, в том числе в процессе эксплуатации и сервисного обслуживания.

Монтаж оборудования, подготовка к пуску и пуско-наладочные работы будут выполнены в сроки, предусмотренные контрактом. До конца лета будут проведены пуско-наладочные работы и испытания, а первого сентября блок №2 введем в эксплуатацию. Блок №5 начнет работу в новом качестве в октябре текущего года. Реализация проекта позволит заместить порядка одного миллиона тонн угля "АШ" в год.

Стоит отметить, что антрацит и угли газовой группы — принципиально разные виды топлива по физико-химическим свойствам. Они имеют разные нормы и требования по взрывобезопасности при пылевидном сжигании. Так, антрацит является низкореакционным и плохо воспламеняемым даже после его размола. А газовые угли имеют качественно другие условия воспламенения, создавая опасность возгораний и взрывов в системе подготовки топлива, при выделении летучих компонентов. Эти свойства новых углей приводят к необходимости предусмотреть противопожарные мероприятия не только в котельном цехе, но по всему тракту приема, подачи, приготовления угля, тем самым удорожая проект.

То есть необходимо выполнить комплекс балансовых расчетов сопоставимый с объемом проектирования нового котла (тепловые, аэродинамические, гидродинамические расчеты), разработать конструкторскую документацию, а затем изготовить ряд принципиально новых его узлов: от новых горелок до системы рециркуляции дымовых газов. Это сотни тонн металла, которые еще предстоит смонтировать на объекте.

Напомним, что старт модернизации фактически был дан 21 ноября 2015 года, когда министр энергетики и угольной промышленности Владимир Демчишин вместе с и.о. генерального директора ПАО "Центрэнерго" Олегом Коземко посетил машиностроительные предприятия Харькова: ПАО "Турбоатом", ГП "Электротяжмаш", ООО "Котлотурбопром". В конце 2015 года были выработаны стратегические направления по реализации государственной программы реконструкции и модернизации теплоэлектростанций. А уже 23 февраля 2016г. было согласовано задание на проектирование технического переоснащения систем подачи, приготовления и сжигания угля марки "А" и "Т" с целью перевода котлоагрегатов ст.№ 2, 5 Змиевсой ТЭС на использование угля марки "Г" и "ДГ".

Отметим, что проработка вариантов технического переоснащения в широком кругу экспертов шла достаточно долго. Это связано со сложностью и высокой стоимостью принимаемых технических решений. Требовалось для каждого варианта реконструкции выработать объемы замены узлов и деталей котлов (произведенных в 1960-х годах российскими заводами). Пришлось оценить стоимость всех мероприятий, необходимых для организации работы ТЭС на новом взрывопожароопасном топливе.

Отмечу, что изначально рассматривалось несколько вариантов перевода энергоблоков на новое топливо:

1. Малозатратные мероприятия по сжиганию смеси углей при пониженной температуре сушки угля в существующих мельницах, без замены горелок.
2. Среднезатратные мероприятия, по переводу котла на сжигание углей марки "Г" при подготовке к сжиганию в действующей пылесистеме. С организацией газовой сушки угля в мельнице, а также заменой горелочных устройств.
3. Комплексное замещение углей антрацитовой группы в ходе плановой реконструкции или ресурсной замены энергоблоков с переходом на прямое вдувание пыли в топку, включающее, в том числе замену мельниц и мельничных вентиляторов.

По разработанной "Центрэнерго" и "Институтом угольных технологий" программе на Змиевской ТЭС в течение 2015 года проводились испытания по совместному сжиганию смеси углей антрацитовой и газовой группы. Однако результатом стало лишь подтверждение возможности добавления к антрациту незначительной доли (не более 30%) газовых углей, что не решило проблему комплексно.

Также была выполнена оценка затрат по третьему варианту: проведение полной замены пылесистемы с использованием инновационных кольцево-шаровых среднеходных мельниц (производства завода "FPM", Польша) и переходом на прямое вдувание пыли углей газовой группы в топку. Однако он оказался неприемлемым из-за высокой стоимости.

Одобрение Техсовета "Минэнергоугля" получили технические решения по изменению способа сушки угля в действующей пылесистеме.

Реконструкция двух энергоблоков Змиевской ТЭС реализуется по схеме перевода пылесистемы на газовую сушку угля в существующей мельнице, которая обеспечивает надежную и безопасную работу оборудования при относительно невысокой стоимости инвестиций. Для ее реализации потребовалось изменить систему хранения угля, его подготовки и подачи в котел. При модернизации систем пылеприготовления решены вопросы взрыво-пожаробезопасности, а также обеспечена контролируемая подача пыли к каждой горелке. Разработаны новые горелочные устройства и модернизация топочно-горелочной группы для обеспечения надежной работы котла в целом.

Выполненные расчеты, при переводе котла на сжигание газового угля, показали следующий результат:

• принятая концепция перевода котлоагрегатов на сжигание газового угля позволяет обеспечить надежную эксплуатацию пылесистем в штатных, пусковых, остановочных и аварийных режимах;
• после реконструкции будет обеспечена работа энергоблоков Змиевской ТЭС с существующей установленной мощностью (блок ст. №2 — 175 МВт, а блок ст. №5 -185 МВт), в том числе по условиям шлакования топки.

По мнению экспертов энергетической отрасли, которое также разделяют специалисты ПАО "Центрэнерго", данный проект является национальным приоритетом и действенным механизмом поддержки угольной отрасли Украины. А его успешное завершение в результате обеспечит:

• повышение энергетической безопасности страны;
• повышение надежности работы объединенной энергосистемы Украины;
• диверсификацию и снижение импортозависимости от поставок угольной продукции;
• снижение социальной напряженности в шахтерских регионах, обеспечение самофинансирования угольных предприятий;
• стимулирование украинского промышленного производства путем привлечения отечественных заводов-производителей и подрядных организаций к выполнению работ по техническому переоснащению котлоагрегатов;
• повышение поступлений в государственный бюджет налогоплательщиками производителями оборудования и исполнителями работ.

Успешное выполнение проекта позволит и другим ТЭС обеспечить практические действия по переходу на менее дефицитный уголь газовых марок.