10.4.1 Комплексная реконструкция блока мощностью 300 мВт Змиевской тэс
В Оттаве (декабрь 1996 года) был подписан Меморандум о взаимоотношении между Большой Семеркой и Украиной, обеспечивающий финансирование начального этапа этой концепции кредитными средствами ЕБРР (Европейский банк развития и реконструкции), Мирового банка, а также участие в реализации этих решений Международных организаций, таких как Консорциум «Замещение ЧАЭС» и другие. Особенно глубоко прорабатывалось направление «Реконструкция тепловых электростанций, работающих на угле» предусматривающее реконструкцию действующих блоков 200 и 300 МВт.
Как показали проведенные исследования, в процессе проведения целенаправленных мероприятий по реконструкции котельных и турбинных агрегатов возможно увеличение производства электроэнергии на необходимые 12 млрд. кВт/час в год для замещения блоков Чернобыльской АЭС путем:
- повышения коэффициента готовности во времени;
- коэффициента полезного действия.
Выбор энергоблока №8 мощностью 300 МВт Змиевской ТЭС для проведения реконструкции обоснован следующими причинами:
- энергоблоки Змиевской ТЭС являются одними из самых старых в Украине и выработали наибольший ресурс;
- на Змиевской ТЭС установлены блоки как 200, так и 300 МВт, работающих на углях АШ. Это облегчит реализацию пилотных проектов на блоках, составляющих основу электроэнергетики Украины;
- северо-восточные области Украины являются самыми дефицитными по электрообеспечению. После вывода из эксплуатации ЧАЭС этот дефицит обострился;
- Змиевская ТЭС расположена в 60-ти километрах от г. Харькова, где расположены крупнейшие заводы энергетического машиностроения, такие как: «Турбоатом», «Электротяжмаш», а так же проектные институты: ХЦБК, ХИЭП и монтажные фирмы: ОАО ТЭМ и ЭЮМ;
- реализация пилотного проекта на Змиевской ТЭС с участием консорциума «Замещение ЧАЭС» включена в национальную энергетическую программу Украины;
- Змиевская ТЭС в результате обследования энергетического сектора, выполненного фирмой «Ламайер», также включена в приоритетный список реабилитации по второму уровню затрат (реконструкция котла путем установки срочной топки, замена и модернизация цилиндров турбины, модернизация АСУ ТП, улучшение экологии путем замены электрофильтров на блоке эффективные).
Блок №8 Змиевской ТЭС, мощностью 300 МВт, был введен в эксплуатацию в 1968 году, его наработка достигла 216 032 часа, блок морально и физически устарел. Коэффициент использования установленной мощности блока составил за этот период около 80%. Подверженные износу высокотемпературные узлы (свыше 450 градусов) частично заменены. В связи с ухудшением качества топлива, в особенности из-за повышения зольности до 35% и более, стабильность горения, и удовлетворительное образование жидкого шлака при сжигании антрацитовых углей повышенной зольности с имеющимися открытыми топочными камерами сгорания может быть достигнуто только при наличии подсветочного топлива (мазут или газ), в количестве от 20 до 30%. Парогенерирующая установка блока состоит из двухкорпусного парогенератора типа ПП 950/250х (ТПП-210), производства Таганрогского котельного завода, П-образной компоновки, работающего на угольной пыли, с жидким удалением шлака. При существовавшей до реконструкции топочной камере преобразование золы в шлак составляет около 15%. До останова парогенератор работал с нагрузкой максимум 90%, из-за проблем с шлакованием поверхностей нагрева, постоянно возникавших в связи с изменившимся составом используемых в настоящее время углей различных марок (АШ, АС, ГР, шлам, АРШ, Г- концентрат, промпродукт АМ, АСШ).
Реконструкция энергоблока №8 Змиевской ТЭС предусматривает реабилитацию следующего основного оборудования блока:
- двухкорпусного прямоточного парогенератора типа ТПП-210
(Пп 950/250) , ТКЗ;
- паровой турбины К-300-240;
- генератора типа ТГВ-300;
- электрофильтра типа УГ-2-3-53;
- АСУ ТП блока.
Проектом предусматривается внедрение ряда новых прогрессивных технических решений:
1.Переоборудование топки котла ТПП-210 в двухкамерную топку «арочного типа» с жидким шлакоудалением, изготовленную в виде цельносварных газоплотных панелей, что позволит обеспечить гарантированную стабильность воспламенения топлива без подсветки в диапазоне нагрузок от 70 до100% при содержании летучих в углях 6% и дает возможность сжигания широкой гаммы углей с зольностью 30% и калорийностью 4490 Ккал/кг, с достижением номинальной мощности котла 950 тонн пара в час;
2.Установка высокоэффективных электрофильтров фирмы «ROTEMYLE HLE» (две установки на один котел) с коэффициентом осаждения Зловых частиц 99,67% , что достигается за счет улучшения распределения потока, путем обновления направляющих распределения дымовых газов, увеличения сечения потока и площади осаждающей поверхности, новой системы коронирующих и осадительных электродов, системы высокого напряжения и встряхивания, что, в комплексе, позволяет снизить содержание золы в уносе до 50 - 80 мг/ нм3;
3.Установка эффективной системы возврата уловленной в электрофильтрах летучей золы (около 80%) на дожиг в топку котла дает уменьшение недожога и повышает КПД топки до 97,5% , а котла в целом до 86,4% (на 3,5% больше, чем до реконструкции), снижает недожог в летучей золе до 15% и уменьшает валовый выброс золы в атмосферу с 11 511 тонн в год до 356,1 тонны в год. Таким образом, доля летучей золы составит около 17%, а доля высоко ликвидного шлакового гранулята 83%. Это способствует существенной разгрузке золового отвала по золе и производству шлака, пригодного для использования в различных отраслях народного хозяйства Украины;
4. Применение ступенчатых вихревых горелок фирмы «Штайнмюллер», мощностью 36,4 МВт (тепловых) каждая, обеспечивающих высокую степень смешивания воздуха с топливом, что, в свою очередь, гарантирует стабильное воспламенение и обеспечивает хорошую степень сжигания топлива, в том числе при сжигании углей с низким содержанием летучих. Вертикальное расположение горелок обеспечивает наиболее полное и оптимальное омывание леток горячими продуктами сгорания и улучшает процесс жидкого шлакоудаления. Регулирование или отключение отдельных пылевых горелок обеспечивает нагрузку котла с 70 до 100% без сжигания подсветочного топлива при работе двух топочных камер. Ступенчатая подача воздуха в топку котла позволяет производить наиболее полное и рациональное сжигание топлива при сниженных избытках воздуха;
5.Установка на турбине нового цилиндра высокого давления фирмы «SIEMENS» современной конструкции с реактивным облопачиванием ротора (рис. 10.8).
Рис. 10.8 Конструкция ЦВД турбины К-300-240 Змиевской ТЭС
после реконструкции
Корпус цилиндра не имеет плоскости горизонтального разъема и выполняется в виде горшкообразной конструкции с толщиной стенки 130 мм. Диафрагмы направляющих лопаток отсутствуют, необходимость в обогреве фланцев и шпилек отпадает. Скорость изменения нагрузки составляет порядка 8 %/мин. КПД нового ЦВД составляет 89,7% , включая выходные потери, потери на выхлопе пара, потери на впуске стопорных и регулирующих клапанов и на паровых ситах, а также потери от протечек пара на уплотнениях. Срок службы нового ЦВД составляет минимум 250 000 часов, возможно продление ресурса до 300 000 часов, если не исчерпано расчетное количество пусков и остановов. Эксплуатационный период между капитальными ремонтами составляет 100 000 часов. Ресурс основных компонентов составляет минимум 30 лет. Установка нового ЦВД, наряду с заменой ЦСД и роторов ЦНД на модернизированные (поставки «Турбоатом») позволяет достичь активной мощности 325 МВт при расходе свежего пара 950 т/час.
6.Применение новых стопорных и регулирующих клапанов и новой системы регулирования турбины, в исполнении фирмы «SIEMENS», с чувствительностью регулирования менее 10 МГц. Это соответствует мировым стандартам и позволяет производить пуск турбины при помощи регулирующих клапанов из различных тепловых состояний турбины, а также не допустить работу турбины в аварийно-опасных режимах при превышении скоростей прогрева, расхолаживания или резкого изменения нагрузки благодаря встроенному устройству контроля температурных напряжений металла наиболее массивных и ответственных компонентов турбины;
7. Замена статора генератора на модернизированный, обеспечивающий номинальную электрическую мощность 325 МВт. Ресурс статора между капитальными ремонтами составляет около 100 000 часов;
8. Обновленную автоматическую систему управления технологическими процессами энергоблока (АСУ ТП) на базе системы «TELEPERM ME», которая обеспечивает контроль, защиты, управление и регулирование агрегатов и механизмов блочной установки посредством современных программных цифровых систем автоматического управления процессами и регистрацию событий с центральным обслуживанием на мониторе. Система «TELEPERM ME», состоящая из систем «TELEPERM ME ЕА», «TELEPERM ME ЕНF», «TELEPERM ОM 650», «TELEPERM ES 680», которые работают на базе современной системы «UNIKS» позволяет наиболее полно вести контроль и управление всеми процессами на энергоблоке, осуществлять автоматизированные пуски и остановы основного и вспомогательного оборудования, автоматическое ведение экономичных режимов работы оборудования, автоматический контроль и регистрацию величин выбросов в атмосферу загрязняющих веществ.
Реализация проекта технического перевооружения энергоблока №8 Змиевской ТЭС позволяет:
- увеличить мощность энергоблока до 325 МВт;
- увеличить срок эксплуатации блока на 15-20 лет;
- увеличить КПД турбогенератора на 7,2%;
- увеличить КПД котла на 3,5%;
- увеличить КПД всего блока на 3%;
- исключить использование дефицитного подсветочного топлива (газ, мазут);
- уменьшить выбросы вредных веществ (на первом этапе реконструкции - летучей золы, на втором этапе реконструкции - окислов серы и азота) в окружающую среду за счет использования эффективных технологий сжигания угля и эффективной очистки дымовых газов.
В результате реализации проекта реконструкции котлоагрегата и турбогенератора в сочетании с модернизацией АСУ ТП на базе «TELEPERM МЕ», а также полной замены существующих электрофильтров предполагается достичь следующих показателей:
- продление службы энергоблока на 15-20 лет;
- обеспечение коэффициента готовности во времени на уровне не ниже 80%;
- обеспечение сжигания углей без подсветки в диапазоне нагрузок 70-100%;
- восстановление паровой производительности котла до 950 тонн/час;
- повышение мощности турбогенератора на 10% (до 325 МВт);
- улучшение маневренности блока;
- снижение выбросов вредных веществ в окружающую среду.
Проведенные ДонОРГРЭС в 2005 году тепловые испытания блока в широком диапазоне нагрузок в целом подтвердили гарантийные показатели работы турбины и энергоблока.
В итоге пилотный проект реконструкции энергоблока № 8 позволяет создать базу для научных, опытно-конструкторских и проектных работ по эффективному сжиганию углей АШ ухудшенного качества, решать вопросы разработки унифицированных проектных решений реконструкции аналогичных энергоблоков ТЭС в соответствии с энергетической программы Украины до 2030 года и подтвердить выбранный путь реконструкции и технического перевооружения большинства тепловых электростанций Украины.
В результате реализации данного контракта накоплен положительный опыт сотрудничества украинских предприятий с зарубежными фирмами, приобретены оснастка и оборудование, необходимые для монтажа, которые могут использоваться в дальнейшем, создана соответствующая инфраструктура. Украинские специалисты приобрели опыт и навыки работы с современными европейскими технологиями и оборудованием, повышая свой профессиональный уровень и конкурентоспособность своих предприятий. Зарубежные фирмы, участвуя в подобных проектах, приобретают новых деловых партнеров, что способствует расширению рынка сбыта их продукции, технологий и услуг. Эффективность работы предприятия в новом веке основывается на правильном выборе приоритетов. Использование потенциала производственных мощностей, научных разработок, воплощение и реализация их через инвестиционные проекты - надежный фундамент будущего энергетики.
Важно, чтобы накопленный положительный опыт был использован в качестве альтернативного варианта при реализации следующих проектов реконструкции других энергоблоков украинских ТЭС, так как реконструкция и модернизация отечественной тепловой энергетики, в итоге, не только выгодна и перспективна, но и является единственно возможным путем ее развития в будущем.