Котлы с циркулирующим кипящим слоем

Существенным преимуществом котлов с циркулирующим кипящим слоем (ЦКС) является диверсификация поставок топлива и возможность достижения требуемых норм на вредные выбросы без использования установок сероочистки и азотоочистки. Наиболее приемлемыми для сжигания по технологии ЦКС отечественными топливами являются АШ, угли печорского бассейна, тощие кузнецкие угли, подмосковные бурые угли, бурые угли Урала и Дальнего востока, а также отходы углеобогащения, торф, сланцы, биомасса и их сочетания.

В настоящее время наиболее интенсивно развитие ЦКС идет в Польше и Китае. В Польше за последние 10 лет было введено в эксплуатацию 6 блоков мощностью 230 265 МВт и первый в мире блок мощностью 460 МВт с прямоточным котлом ЦКС. В Китае 46 котлов с ЦКС для блоков 300 МВт заказаны, сооружаются и уже находятся в работе. В России стадия промышленного освоения котлов с ЦКС только начинается. На Новочеркасской ГРЭС строится головной блок мощностью 330 МВт с прямоточным котлом паропроизводительностью 1000 т/ч. В ряде выполненных ранее разработок программ технического перевооружения ТЭС России было показано, что технология ЦКС вполне применима для замены более, чем 200 котлов на ТЭС с поперечными связями.

Применительно к освоению российской технологии ЦКС необходимо строительство на начальном этапе опытной установки небольшой мощности – до 50 МВт (выбор мощности должен стать предметом отдельного обсуждения всех заинтересованных сторон). Данная установка необходима для полного освоения всех технологических процессов, протекающих в котле с ЦКС, всесторонней проверки технических решений и отработки конструкции узлов. Другой не менее важной функцией опытной установки является исследование отечественных топлив и известняков на предмет использования в установках ЦКС различных мощностей. Необходимо отметить, что ведущие зарубежные фирмы осваивали и совершенствовали технологию ЦКС на протяжении десятилетий. Столь длительный и скрупулезный процесс отработки технологии имеет сегодня результатом надежно работающие установки ЦКС с высокими технико-экономическими и экологическими показателями. Наличие упомянутой небольшой установки – традиционная практика зарубежных фирм. Перед началом разработки котла ЦКС, проектное топливо (топлива) проходит опытное сжигание в данной установке с целью определения параметров горения. Лишь после этого начинается процесс проектирования. Учитывая опыт зарубежных фирм, созданию промышленной установки с ЦКС в России должно предшествовать создание упомянутой опытной установки. Без этого создание энергоблока ЦКС большой мощности представляется крайне рискованным. Кроме того, без такой установки освоение отечественных топлив с целью использования технологии ЦКС является проблематичным.

С учетом локализации в России производства энергетических ГТУ мощностью около 300 МВт целесообразен следующий типоразмерный ряд мощных энергетических ГТУ (МВт): 300 (289-350), 160 (150-180), 110 (100130), 80-60. При типизации парогазовых установок целесообразно ограничиться бинарными ПГУ с котлами-утилизаторами и схемами с одной или двумя ГТУ на одну паровую турбину. Типоразмерный ряд ПГУ с применением мощных энергетических ГТУ представлен в таблице 10.

 

Котлы-утилизаторы для ПГУ

Котлы-утилизаторы для ПГУ имеют меньшую степень ограничения по унификации в сравнении с энергетическими котлами. В принципе, для определенной мощности и для фиксированных (нормированных параметров) может быть создан ряд типовых проектов котлов-утилизаторов.

 

Таблица 10: Типоразмерный ряд ПГУ с применением мощных энергетических ГТУ

Мощность ГТУ, МВт	300		160		110		65
Число ГТУ	1	2	1	2	1	2	1	2
Мощность паровой турбины, МВт	150	300	70	150	55	110	30	60
Мощность ПГУ, МВт	450	900	230	450	165	330	90	180

 

Здесь наиболее рациональным представляется следующий подход: разработка нового котла-утилизатора производится после определения объекта (площадки) под конкретный заказ. Далее проект может тиражироваться в случае отсутствия дополнительных требований Заказчика по параметрам, мощности, схемным решениям и т.д.

С учетом наработанного российскими специалистами опыта проектирования и сооружения угольных электростанций предлагается следующий типоразмерный ряд энергоблоков на ССКП (давление 28 МПа, температура первичного и вторичного пара соответственно 600/620 °С):

· 330 (350) МВт с котлами паропроизводительностью 1000 т/ч;

· 660 (700) МВт с котлами паропроизводительностью 1970 т/ч;

· 990 (1070) МВт с котлами паропроизводительностью 3000 т/ч.

Так как указанные параметры пара в российской энергетике еще не освоены, они должны фигурировать в нормативных документах наряду с освоенными (545/545; 570/570°С и 25 МПа). Причем параметры могут варьироваться в зависимости от вида топлива и других факторов. По мере освоения более высоких параметров нормативная база унифицированных параметров должна корректироваться.

Вместе с тем, целесообразно дополнить данный ряд мощностью 225 МВт (соответственно паропроизводительность котла 640 т/ч). Несмотря на то, что данная мощность соответствует докритическому уровню давления в котле, в настоящее время она является востребованной. Это может быть объяснено сложившейся инфраструктурой на ряде энергообъектов, а также необходимостью улучшения ситуации с точки зрения резервирования мощности и регулирования частоты электросети. На данной мощности освоены повышенные параметры пара (570/570°С).

Предлагается следующий типоразамерный ряд котлов с ЦКС для блочных ТЭС и ТЭЦ с поперечными связями, унифицированный по конструкции для групп топлив:

· котлы паропроизводительностью 640 т/час с естественной циркуляцией и температурой перегрева пара 565 – 585°С для блоков 225 МВт;

· котлы паропроизводительностью 1000 т/час прямоточные с температурой перегрева пара 565 – 585°С для блоков 330 МВт;

· котлы паропроизводительностью 230 – 500 т/час с естественной циркуляцией и температурой перегрева 545 – 585°С для ТЭЦ с поперечными связями.

В рамках каждой определенной мощности энергоблока будет иметь место весьма значительная номенклатура типоразмеров котлов и котельновспомогательного оборудования. Это является следствием обширности номенклатуры используемых энергетических углей. Говорить о типовом (унифицированном) пылеугольном котле можно только применительно к наиболее распространенным и востребованным энергетическим углям, таким, как, например, каменные углям марок Г и Д, отдельные марки бурых углей, экибастузские, антрациты. Причем конструкции котлов даже для широко распространенных углей могут иметь несколько унифицированных вариантов, целесообразность которых объясняется технико-экономическим аспектом (например, цена, затраты на монтаж и т.д.) либо предпочтениями Заказчика. Для котлов с ЦКС возможно создание унифицированных котлов по 3-м группам топлив.