Опыт освоения и модернизация котлов П-67 БГРЭС-1

Äåìá Ý. Ï., Петерс В. Ф., Порозов С. В., инженеры

ОАО “Березовская ГРЭС-1” – ООО ЗиОСиб

Период освоения изготовленных ЗиО котлов П-67 ст. ¹ 1, 2 (ðèñ. 1) энергоблоков мощностью 800 МВт на Березовской ГРЭС-1 может характеризоваться приведенными в таблице средними значениями нагрузок энергоблоков, соответствующих числу часов работы с 1988 г. (ст. ¹ 1) и с 1991 г. (ст. ¹ 2) до конца 2002 г.

При этом выработка электроэнергии с начала пуска составила: 39 940 323 тыс. кВт ч – блок ст. ¹ 1, 28 459 795 тыс. кВт ч – блок ст. ¹ 2, всего – 68 400 118 тыс. кВт ч.

При исключении первого года освоения диапазон нагрузок для энергоблока ст. ¹ 1 составил 567 – 672 МВт. Соответственно для энергоблока ст. ¹ 2 этот диапазон 511 – 648 МВт.

Несмотря на “недобор” нагрузки энергоблоками, следует отметить правильность ряда принципиальных решений, заложенных в конструкцию котла. К ним можно отнести применение сухого шлакоудаления и растянутый по высоте факел в топочной камере, газоплотность экранов топки и газохода конвективной шахты (КШ), подвесную систему в целом, а также во многом систему избыточного воздуха в воздушном тракте и др.

“Недобор” нагрузки энергоблоками объясняется рядом проблем, выявленных в процессе эксплуатации при проведении наладочных и исследовательских работ. Эти проблемы неоднократно отме- чались на совещаниях различного уровня. При этом принимались соответствующие решения по повышению эффективности работы отдельных узлов котлов П-67. В первую очередь, реконструк-

тивные работы по решению имевших место проблем выполнялись на котле П-67 ст. ¹ 1 [1].

Среди этих проблем следующие:

1. Шлакование экранов топочной камеры и интенсивное загрязнение ширм на выходе из топки (ШПП-II). Несмотря на ввод в эксплуатацию аппаратов водяной обдувки типа ОВМ и ОВГ (взамен проектных аппаратов паровой обдувки типа ОГР-У), а также аппаратов паровой обдувки ширм типа ОГ-12 производства завода “Ильмарине”, образование прочных шлаковых отложений на экранах топки и обрушение скоплений шлака с ширм продолжалось.

По данным испытаний котла П-67 ст. ¹ 1 Березовской ГРЭС-1, выполненных Сибтехэнерго и СибКОТЭС в 1998 г., коэффициент эффективности экранов топки ò , равный 0,25 – 0,27 в 1991 – 1992 гг., снизился к 1998 г. до 0,2 – 0,22. Этот уровень ò был подтвержден и последующими испытаниями [2]. Первоначальное проектное значение ò , равное 0,45 (рекомендация ВТИ), было уменьшено заводом (1995 г.) до 0,35.

В проектных горелках потоки вторичного воздуха, скорость которых составляла 55 – 60 м с, разгоняли примыкающие периферийные слои потоков аэросмеси. Происходило затягивание зажигания аэросмеси на 2,5 – 3 м от амбразур горелок, неполное сгорание в топочном объеме, образование прочных шлаковых плит на стенах топки и скатах холодной воронки. Отмечалась и существенная сепарация пыли на эти скаты.

2. Отсутствие регулирования производительностью отдельных мельниц с целью обеспечения

Теплогидравлическая разверка возникает на экранах НРЧ также в результате переменного тепловосприятия отдельных участков НРЧ в период пуска котла при работе на мазуте и при переходе на сжигание пыли [1].

В период пуска котла отмечались многократные выбеги температур металла труб на выходе внешнего бокового экрана КШ на 150°С в диапазоне нагрузок 250 – 280 МВт. При нагрузке 520 – 660 МВт максимальная температурная разверка на этом экране составила примерно 100°С.

По ширине этих экранов имеется большая неравномерность тепловосприятия, главным образом из-за газозаборной шахты (ГЗШ), расположенной в центральной части КШ. Раздача рабочей среды по отдельным участкам экранов КШ обеспечивается вертикальными опускными трубопроводами. Экраны КШ в пароводяном тракте расположены до встроенной задвижки. Нивелирная высота U-образной системы экранов КШ с трубопроводами составляет примерно 33 м.

При дальнейших испытаниях, после участившихся пережогов труб этого бокового экрана, были зафиксированы выбеги температур металла труб примерно до 600°С в период пуска энергоблока.

8. Многочисленные повреждения недренируемых “полулир” на нижнем и среднем пакетах КВП в результате стояночной коррозии.

Далее приведены выполненные в период освоения и дополнительно предлагаемые мероприятия по решению указанных проблем.

Основными реконструктивными мероприятиями в части борьбы со шлакованием экранов топки, загрязнением ширм и заносом КПП и КВП были следующие.

Реконструкция горелок и напорного участка тракта рециркуляции газов в горелки котла Ï-67 ст. ¹ 1 в течение 1990 – 1992 гг. Она позволила в диапазоне базовых нагрузок практически исклю- чить образование прочных шлаковых плит в области горелок и экранов холодной воронки и обеспе- чить эффективность работы аппаратов водяной обдувки экранов топки котла ст. ¹ 1.

Был увеличен примерно в 1,5 раза расход рециркулирующих газов в горелки путем установки дополнительного напорного участка, отводов от стояков этих газов к дополнительным каналам рециркулирующих газов в горелках. Площадь сече- ния всего напорного участка этого тракта была увеличена при этом в 2 раза.

Âгорелках каналы аэросмеси и вторичного воздуха были разделены каналами рециркуляции газов. Были установлены на выходе из горелок в области их амбразур горизонтальные рассекатели, дополнительно отделившие друг от друга все потоки из горелок. Проект был выполнен наладоч- ной бригадой завода при участии специалистов БГРЭС-1 (ðèñ. 2).

Âрезультате был исключен разгон пыли в потоке аэросмеси вторичным воздухом, зажигание аэросмеси было приближено к амбразуре. Прекратилось образование прочных шлаковых плит на стенах топки и работа обдувочных аппаратов в целом стала более эффективной. Кроме того, в резу-

Á-Á

670

A 6 A

До реконструкции

льтате реконструкции горелок возникла определенная ступенчатость процесса горения с уменьшением выбросов оксидов азота на 20 – 26% на котле ст. ¹ 1 по отношению к котлу ст. ¹ 2 с проектными горелками [1].

В 2000 г. была начата реконструкция горелок котла П-67 ст. ¹ 2 аналогично выполненной на котле ст. ¹ 1, и к осени 2002 г. большая часть намеченного объема реконструкции была уже выполнена за исключением рассекателей в амбразурах горелок, установленных пока на половине горелок.

Áûëà предложена также установка пятого яруса горелок в связи с планируемым применением на котле Ï-67 ст. ¹ 3 более мощных мельниц ÌÂ-3400 с возможностью перераспределения пыли между ярусами.

Проектное жесткое дистанционирование всех ширм одного подпотока разрушалось. Было предложено дистанционирование каждой пары ширм своими трубами с частичным использованием поперечных колебаний нижних участков ширм для их саморасшлаковки при работе котла. В настоящее время дистанционирование ширм отсутствует.

Много внимания и сил потребовала наладка системы профилактической очистки ширм над топкой (ШПП-II) глубоковыдвижными аппаратами типа ОГ-12 завода “Ильмарине”, а также на-

ладка системы пушечной обдувки (ШПП-II), которую планируется модернизировать.

По предложению БГРЭС-1 теплосъем промперегрева на котле ст. ¹ 1, а затем и ст. ¹ 2 был уменьшен за счет исключения из его тракта паро-па- рового теплообменника (ППТО). Была снижена температура промперегрева до номинальной температуры при нагрузках 600 – 700 МВт. При этом “аварийный” впрыск остался в качестве основного средства регулирования температуры промперегрева. По-прежнему возможное увеличение доли рециркулирующих газов в топку ограничивается чрезмерным ростом температуры промперегрева.

Теплосъем КВП может быть дополнительно уменьшен путем перевода его змеевиков от шахматного на коридорное расположение [1]. При этом будет исключен занос части живого сечения верхнего пакета КВП у внутренней боковой стены КШ.

По согласованию с заводом по проекту БГРЭС-1 в опытном порядке были переведены несколько микроблоков змеевиков КПП у внутренней стены КШ с шахматного на коридорное расположение змеевиков, причем, зазор “в свету” между змеевиками был увеличен с 65 до 167 мм. Область пакета с коридорным расположением змеевиков стала более чистой по отношению к остальной части КПП, однако неравномерность в распределении расхода

газов по всему пакету КПП не приводит к существенному улучшению его состояния в целом.

На котле П-67 с 1998 г. работает (также в опытном порядке) локальная система виброочи- стки с привязкой виброштанг в рассечке пакетов КПП к подвесным трубам змеевиков (ПТЗ). Там же в 2000 г. были установлены и задействованы два дополнительных сопла ГИО с внутренней стены КШ. Виброочистка оказалась неэффективной. Установка сопл ГИО с внутренней боковой стены КШ будет продолжена. Вместе с тем, с ростом нагрузки свыше 650 МВт система ГИО в целом недостаточно эффективна в области КПП и КВП.

Âэкранах КШ по проекту ЗиО в 1996 – 1997 гг. на котлах Ï-67 ñò. ¹ 1, 2 áûëà выполнена реконструкция трубопроводов с целью выделения экранов ГЗШ в отдельный контур и увеличения массовой скорости в остальных экранах КШ в 1,5 раза. Предусматривается разработка дополнительных мероприятий по предотвращению недопустимых выбегов температур металла труб экранов КШ котла П-67 при его пуске.

Для предотвращения термоусталостных трещин в НРЧ была проведена оптимизация режимов работы системы водяной обдувки экранов топки. Отмечались значительные колебания расхода в контуре естественной циркуляции НРЧ в период пуска котла. Была предложена реконструкция питания НРЧ-I и НРЧ-II с целью повышения массовых скоростей в НРЧ-II за счет уменьшения байпаса НРЧ-I и повышения массовой скорости в НРЧ-II при переводе части сечения НРЧ-II в НРЧ-I.

Далее представлены предложения БГРЭС-1 и ЗиОСиб по радикальному решению проблемы за-

носа КПП котла П-67, уменьшению Òóõ, повышению надежности НРЧ:

исключение заноса выходного первичного пароперегревателя КПП, расположенного на входе в КШ котла типа П-67, путем выполнения этого перегревателя двухступенчатым с коридорным расположением пакетов змеевиков в виде L-образных ширм – ШПП-IV и ШПП-V с шагом 250 – 300 мм. Предусматривается эффективная система профилактической очистки этих ширм (ðèñ. 3) [1]. При замене КПП ширмами часть их располагается также в газозаборной шахте котла П-67. При этом снижается температура сушильного агента перед мельницами примерно на 50°С, что особенно важно в случае перехода на более мощные мельницы МВ-3400. Данное предложение было поддержано Сибтехэнерго и ИК “ЗиОМАР”;

увеличение поверхности экономайзера на 30%; установка теплообменника из поперечно-ореб- ренных труб в воздушном тракте между ходами ТВП для подогрева части байпаса ПНД 3, 4 (в рамках разработок ЗиО по блоку повышенной эффек-

тивности).

Âнастоящее время на котле П-67 ст. ¹ 1 планируется, в качестве первого этапа, установка про-

филактических систем очистки фирмы “Clude – Bergemann” (Германия) экранов топки водяными “пушечными” аппаратами с автоматической системой “наведения”, установка дополнительных паровых глубоковыдвижных обдувочных аппаратов перед ширмами ШПП-II над топкой и паровых обдувочных аппаратов в области пакетов КШ.

На котле П-67 ст. ¹ 2 намечено внедрение низкоэмиссионного вихревого способа сжигания в топочной камере – “ВИР-технологии”, предложенного “Политехэнерго”. Предусматривается реконструкция горелок, обеспечение мощного нижнего дутья из холодной воронки, сжигание березовско-

го угля грубого помола: до R1000 = 20 30%, переход на более низкий избыток воздуха в топке и от-

каз от рециркуляции газов в горелки. Имеется положительный опыт внедрения “ВИР-технологии” на котлах П-59 Рязанской ГРЭС при сжигании березовского угля в 2001 – 2002 гг. в части улучшения состояния экранов топки, ширмовых и конвективных поверхностей нагрева, уменьшения вредных выбросов и обеспечения более высокой средней нагрузки [3]. Характерно, что по данным ЗиОСиб коэффициенты эффективности экранов топкиò , определенные в опытах на котле П-59, оказались в 1,3 – 1,5 раза выше ò котлов П-67, а коэффициенты загрязнения ширм соответственно ниже в 2 – 3 раза при практически чистом состоянии КПП.

Таким образом, приведенные предложения БГРЭС-1 и ЗиОСиб по модернизации поверхностей нагрева котлов П-67 подлежат рассмотрению в случае, если намеченные реконструкции котлов П-67 ст. ¹ 1, 2 по проектам “Clude – Bergemann” и “Политехэнерго” окажутся недостаточными.

Представляется целесообразным выполнить намеченную реконструкцию котла П-67 ст. ¹ 2 по “ВИР-технологии” в комплексе с выполнением L- образных ширм на выходе из топки по предложению ЗиОСиб путем соответствующей переделки ШПП-II в ШПП-2L2 (ðèñ. 4) [4]. В варианте реконструкции ШПП-II не потребуется поставка трубопроводов. Температура газов перед КПП при этом может быть дополнительно снижена примерно на 50°C. Практически не будет “потребности” в дополнительном увеличении высоты топки котла П-67, о чем упомянуто в [5].

За период с конца 2000 до конца 2002 г. были продолжены работы по совершенствованию эксплуатации котлов П-67 на БГРЭС-1.

Была введена в эксплуатацию новая система АСУ ТП на первом энергоблоке. Проводится подготовка к вводу такой же системы на втором. Новая система обладает значительно большей надежностью, обеспечивает непрерывность фиксации и архивацию всего необходимого потока информации о работе оборудования.

Успешно прошел опробование и находится в эксплуатации паровой обдувочный аппарат для

Îò ØÏÏ-III

Âõîä ïàðà â ØÏÏ-V

1

Установлены восемь дальнобойных аппаратов водяной обдувки экранов топки типа ОВД производства Красмаш (Красноярск) также на котле П-67 ст. ¹ 2; они проходят опробование.

Выполнено оптимальное размещение водяных обдувочных аппаратов типа ОВМ по экранам топочной камеры.

Разрабатывается система оперативного мониторинга показателей состояния поверхностей нагрева котла при участии ЗиОСиб с использованием исходных данных, считываемых новой системой АСУ ТП.

Выполнена серия испытаний с участием УралВТИ по работе котла П-67 на скользящем давлении в диапазоне базовых нагрузок. Испытания будут продолжены с учетом обеспечения необходимого контроля в целях надежности работы экранов НРЧ, потолочного экрана и экранов СКШ.

Выводы

1.Следует отметить правильность ряда принципиальных решений, заложенных в конструкцию котла П-67 для энергоблока номинальной мощностью 800 МВт. При этом период освоения котлов П-67 ст. ¹ 1, 2 БГРЭС-1 характеризуется как период выполнения ряда мероприятий по улучшению работы отдельных узлов, обеспечивающих устойчивую длительную работу энергоблоков в диапазоне нагрузок 650 – 700 МВт.

2.Приведены мероприятия по уменьшению интенсивного шлакования стен топочной камеры, заноса конвективного пароперегревателя, а также по предотвращению трещин термоусталостного характера на экране конвективной шахты и в нижней радиационной части топочной камеры и др.

3.Приведены предложения БГРЭС-1 и ЗиОСиб по модернизации котла П-67 ст. ¹ 3 с учетом опыта эксплуатации и результатов выполненных реконструктивных работ на котлах П-67 ст. ¹ 1, 2, основные среди которых:

L-образные ширмы над топочной камерой (реконструкция существующих ширм) – в качестве первого этапа;

двухступенчатые L-образные ширмы ШПП-IV, -V взамен КПП;

установка части L-образных ширм в газозаборной шахте;

выполнение конвективного вторичного пароперегревателя КВП с коридорным расположением змеевиков;

увеличение поверхности экономайзера на 30%; разработка системы очистки аппаратами обдув-

ки поверхностей нагрева в конвективной шахте; установка теплообменника с поперечно-ореб-

ренными трубами между ходами ТВП в воздушном тракте для подогрева части байпаса ПНД 3, 4;

установка пятого яруса горелок.

) D 1

!= EE! != !"D"7

À – проектное выполнение ширм над топкой; Â – вариант выполнения L-образных ширм ШПП-2L2 с двумя горизонтальными участками путем реконструкции проектных ширм ШПП-II; 1 – новое направление боковых сопл ОППС

4. Указанное в п. 3 подлежит рассмотрению после получения результатов планируемых реконструктивных работ на котле П-67 ст. ¹ 1 по установке систем очистки, поставляемых фирмой “Clude – Bergemann”, и после получения результатов по внедрению “ВИР-технологии” на котле П-67 ст. ¹ 2 по проекту “Политехэнерго”.

Список литературы

1.Îïûò освоения и модернизации котлов П-67 ст. ¹ 1, 2 БГРЭС-1 Демб Э. П., Петерс В. Ф., Порозов С. В., Уса- чев В. В.– В сборнике докладов: Эксплуатация и модернизация энергоблоков мощностью 800 МВт. Шарыпово, 2002.

2.О работе поверхностей нагрева котла П-67 Березовской ГРЭС-1 Демб Э. П., Петерс В. Ф., Сокач Г. П. и др. – Электрические станции, 2002, ¹ 9.

3.Применение “ВИР-технологии” для обеспечения надежности сжигания березовского угля в котельных установках

Финкер Ф. З., Кубышкин И. Б., Кацман В. М., Митрюхин А. Г. – В сборнике докладов: Эксплуатация и модернизация энергоблоков мощностью 800 МВт. Шарыпово, 2002.

4. Äåìá Ý. Ï., Петерс В. Ф., Порозов С. В. Ширмы L-образ- ного типа на выходе из топки для котла Ï-67. – В сборнике докладов: Эксплуатация и модернизация энергоблоков мощностью 800 МВт. Шарыпово, 2002.

5. Липец А. У., Кузнецова С. М., Буренкова Р. Б. К выбору тепловой схемы для перевооружения энергоблока 800 МВт, работающего на канско-ачинском угле. – В сборнике докладов: Эксплуатация и модернизация энергоблоков мощностью 800 МВт. Шарыпово, 2002.

6. Оценка эффективности паровой обдувки КПП аппаратом ОКШ Петерс В. Ф., Порозов С. В., Усачев В. В. и др. – В сборнике докладов: Эксплуатация и модернизация энергоблоков мощностью 800 МВт. Шарыпово, 2002.