Netradits_Energetika_Uch_1

П5.5. Тяго-дутьевая установка котла

Для организации подачи воздуха по воздушному тракту на котле установлены:

–дутьевой вентилятор ВДН-17КС с частотным приводом;

–высоконапорный вентилятор ВВГД-14.

Для организации удаления дымовых газов котел оснащен дымосо-

сом ДН-24х2-0,62 ГМ.

Для подачи дымовых газов на нагрузочные горелки предусмотрен дымосос рециркуляции газов ДРГ-13,5У.

Для дутьевого вентилятора максимальная величина расхода, приведенная к нормальным условиям, составила 108 тыс. нм3/ч при давлении в напорном коробе 260 мм вод. ст.

Для высоконапорного дутьевого вентилятора максимальная величина расхода (по условию токовой загрузки машины), приведенная к нормальным условиям, составила 57 тыс. нм3/ч при напоре1500 мм вод. ст.

Для дымососа рециркуляции газов максимальная величина расхода, приведенная к нормальным условиям, составила 19,6 тыс. нм3/ч при напоре 290 мм вод. ст.

П5.6. Работа тракта подачи КДО и песка

Котел предназначен для сжигания коры и древесных отходов от основного производства, подаваемых ленточным конвейером на галерею топливоподачи. С ленты топливоподачи КДО поступают в два бункера топлива (левый и правый) емкостью по 20 м3.

Из бункеров топлива КДО подается шнековыми питателями в течку на лопастный затвор (оборудование производства фирмы «Laitex»), и далее – в котел. В процессе эксплуатации наблюдалось неоднократное забивание как лопастного затвора, так и течек коры от выходной горловины до шнекового питателя.

Подача песка в приемный бункер объемом 10,5 м3 осуществляется с помощью тельфера «Konegranes» грузоподъемностью 5 т.

Из бункера песок подается шнековым конвейером «Laitex» в течку подачи коры. В процессе эксплуатации наблюдалось неоднократное

310

заклинивание шнекового конвейера, вследствие попадания камней с размерами, превышающими зазор между корпусом и шнеком, а также забивание течек песка.

В ходе подготовки котла к сжиганию КДО были реализованы технические предложения по повышению надежности подачи коры и песка, для чего на течках КДО и песка были дополнительно установлены побудительные сопла, подведен воздух на обдувку лопастного затвора. Кроме того, на течках КДО восстановлено охлаждение выходной горловины течки и выполнена переориентация потока воздуха от высоконапорного вентилятора. Данные мероприятия позволили избавиться от забивания течек песка и коры ниже лопастного затвора. Однако зависание коры в бункерах топлива остается актуальной проблемой.

Стоит отметить крайне неравномерную подачу коры. Ночью подача КДО уменьшается, а в периоды пересмен на основном производстве прекращается вообще, что приводит к расхолаживанию слоя и большим колебаниям по нагрузке. Существующая емкость бункеров не в состоянии обеспечить стабильную подачу в период пересмен на производстве. Кроме того, наблюдались большие колебания как по влажности, так и по размерам, подаваемых КДО. По проведенным замерам влажность КДО находилась в диапазоне 50…72 %, зачастую вместе с корой подавались снег и глыбы льда, а линейные размеры отдельных «щепок» составляли 500…800 мм, что крайне негативно отражалось на работе слоя и оборудования топливоподачи.

П5.7. Система контроля и управления

Система контроля (в части КИП) по котлу и вспомогательному оборудованию выполнена в объеме проекта и работоспособна, за исключением датчиков контроля уровня в бункерах песка, топлива и золы.

Система автоматического управления, защит и блокировок требует наладки в части регуляторов и корректировки по алгоритмам управления, защитам и блокировкам и их уставкам. Так, например, защиту по понижению давления в топке необходимо выполнить согласно дей-

311

ствующим РД; блокировка по разбежке температуры слоя (4 шт.) > 100 °С (дает запрет на загрузку шнеков) должна включаться после выхода на стабильный режим и не действовать при пусковых операциях; защита при повышении температуры слоя > 850 °С не должна отключать мазут (при совместной работе КДО + мазут) и т.д.

П5.8. Оценка проверенных режимов работы котла

П5.8.1. Режим работы котла на мазуте

Оценка режима работы котла на мазуте выполнена в диапазоне 35…50 т/ч. При этом расход воздуха на растопочные горелки, сопла вторичного дутья и под решетку находился в минимальном количестве для охлаждения.

В ходе проверки режимов была выполнена оценка влияния избытка воздуха за пароперегревателем на температуру перегрева, а также на экономические и экологические показатели по NOх и СО. Так, повышение αп/п с 1,25 до 1,58 (Дк 50т/ч) приводит к росту температуры перегретого пара на 26…28 °С.

Оптимальный избыток воздуха за пароперегревателем (с учетом подачи воздуха на охлаждение растопочных горелок, сопел вторичного дутья и под слой) по условию максимального КПДбр (92,3 %) и отсутствия СО в дымовых газах, на нагрузке 50 т/ч составляет αп/п = 1,33. Содержание оксидов азота в уходящих газах при этом избытке составляет 410 мг/нм3. Температура перегретого пара на нагрузке 50 т/ч при αп/п = 1,33 составила 412 °С (при закрытых впрысках), что ниже проектного значения на 28 °С. Для достижения проектной температуры перегретого пара требуется повышение избытка воздуха до1,58…1,6, что приведет к снижению КПД на 1,5 % и повышению выбросов NOх на 150 мг/нм3.

Снижение нагрузки до минимальной (35 т/ч) приводит к увеличению недогрева перегретого пара до 35 °С. При избытке воздуха за пароперегревателем αп/п = 1,49…1,55 и закрытых впрысках температура перегретого пара составила 405…406 °С.

312

П5.8.2. Режим работы котла на смеси мазут + КДО

Проектное значение высоты слоя песка (фракционный состав 0,8…1,0 мм) составляет 800 мм. Учитывая более крупную фракцию используемого песка в сравнении с проектным (фракция более 2 мм = = 54,9 %, фракция 0,5…2 мм = 43,1 %) изначально слой был установлен 620 мм. Добиться «кипения» при таком уровне слоя при холодных продувках (tсл = 130 °С, без розжига форсунок) не удалось, и уровень слоя был снижен до 420 мм.

Следует указать, что и при этой высоте добиться равномерного «кипения» слоя перед подачей КДО не удалось. Имели место застойные зоны в районе тыльной стены реактора справа размером ~3×1 м и в левой части реактора площадью ~0,5 м2.

Разогрев слоя был начат при работе котла на мазуте с нагрузкой 31…32 т/ч. Разогрев слоя до рабочей температуры ~750 °С был произведен за ~3,5 ч.

В период стабильной подачи КДО (температура слоя 750…770 °С справа и 500…550 °С слева) паровая нагрузка котла составляла ~ 76,5 т/ч, при этом доля нагрузки на КДО составляла ~30…35 т/ч. В этом режиме температура перегретого пара (при полностью открытых впрысках) была в регулировочном диапазоне и составила 415…420 °С. В этот период расход воздуха под слой был ~35 тыс. нм3/ч, на сопла вторичного дутья 3,5…4 тыс. нм3/ч, температура уходящих газов составляла

~195 °С.

Повышение нагрузки котла до 80…85 т/ч за счет увеличения подачи КДО (доля паровой нагрузки на КДО ~50 т/ч) привело к повышению температуры перегретого пара до 445…450 °С при полностью открытых впрысках. При этом расход воздуха под слой составлял ~35 тыс. нм3/ч, на сопла вторичного дутья 10…11 тыс.нм3/ч, избыток воздуха за пароперегревателем находился в пределах αп/п = 1,13…1,25 (О2 = 2,4…4,2%; СО = 0…200 мг/нм3, NOх = 320…350 мг/нм3), темпе-

ратура уходящих газов составляла 200 °С.

Снижение доли мазута и увеличение КДО в составляющей топлива до ~70 % паровой нагрузки привело к повышению температуры перегретого пара до 450…460 °С при тех же избытках за пароперегревателем.

313

Нестабильная подача коры приводит к расширению зон застоя, ухудшению «кипения» слоя.

Анализ полученных данных при работе котла на смеси показывает, что устойчивый температурный уровень слоя обеспечивается подачей КДО при загрузке шнеков в пределах 7…8 %, что соответствует дополнительной выработке пара на уровне ~30 т/ч. При обеспечении проектного избытка воздуха (αп/п = 1,15) температура перегрева находится на проектном уровне с запасом по регулированию.

Увеличение подачи коры до уровня, обеспечивающего дополнительную выработку пара в пределах 50…53 т/ч (загрузка шнеков 23 %), приводит к повышению температуры перегрева до 440…450 °С при полностью открытых впрысках. При этом избыток воздуха пришлось ограничивать минимально возможным (по условиям появления СО) αп/п = 1,12…1,13.

Снижение доли выработки пара мазутом до 15…18 т/ч (доля выработки на КДО оставалась на уровне 45…50 т/ч) привело к дальнейшему повышению температуры перегрева до 470…490 °С.

Неравномерность «кипения» слоя могла быть обусловлена как эксплуатационными факторами (фракция песка; колебания влажности, составлявшие 50…70 %), так и конструктивными факторами (конструкция самой решетки).

Наиболее «проблемной» позицией при данном режиме является стабильность подачи и качества КДО. На подготовку и подачу КДО стабильного состава и влажности необходимо обращать особое внимание.

314

П р и л о ж е н и е 6

КРАТКИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ ВЕРХНЕ-МУТНОВСКОЙ ГЕОТЕРМАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

10–11 августа 2004 года в Петропавловске-Камчатском проходил Международный геотермальный семинар (МГС-2004). Предметом обсуждения на семинаре стали текущие вопросы использования геотермальных ресурсов для энергоснабжения потребителей, а также стратегия дальнейшего развития этого направления в работе региональных энергосистем. В частности, на территории Камчатки РАО «ЕЭС России» предполагает реализовать ряд проектов, которые повысят энергетическую независимость региона, позволят стабилизировать отпускные тарифы на электроэнергию и обеспечить надежное и бесперебойное снабжение электроэнергией и теплом жителей региона.

Вниманию предлагается статья по материалам доклада, сделанного М. Л. Безотечество на семинаре и посвященного реализации одного из масштабных проектов использования геотермальных ресурсов Камчатки.

П6.1. ВМГеоЭС как пилотный проект освоения Мутновского месторождения парогидротерм

Верхне-Мутновская опытно-промышленная ГеоЭС с установленной мощностью 12 МВт находится на отметке 780 м от уровня моря в 70 км южнее г. Петропавловска-Камчатского, с которым она связана единственной автодорогой протяженностью 104 км. Дорога проходима для одиночного колесного транспорта с июля по октябрь. Мутнов- ско-Жировский геотермальный район характеризуется суровым климатом с продолжительной зимой. Толщина снежного покрова, лежащего с октября по июнь, составляет до 17 м при средней толщине 7…8 м. Сила ветра достигает 50 м/с. Район расположения станции относится к девятибалльной зоне по шкале сейсмоопасности MSK-64.

315

Фоновый уровень сероводорода в атмосферном воздухе 1,71 мг/м3. Верхне-Мутновская опытно-промышленная ГеоЭС проектировалась как пилотный проект освоения Мутновского геотермального месторождения с целью подтверждения технической возможности и экономической целесообразности получения электроэнергии из геотермального теплоносителя. Одновременно со строительством самой станции завершалось строительство ЛЭП для выдачи вырабатываемой станцией электроэнергии в сети Камчатэнерго.

Короткий строительный сезон вызвал необходимость проектирования станции по модульному принципу, при котором модули высокой заводской готовности, выполненные в габаритах железнодорожных вагонов, собирались на строительной площадке в готовую станцию.

Первые фундаменты установлены летом 1996 года, пробный пуск оборудования осуществлен в октябре 1998 года.

В состав станции входят три энергоблока с конденсационными турбинами типа Туман-4К по 4 МВт и комплекс модулей общестанционных систем. Источником теплоносителя пароводяной смеси с паросодержанием до 30 % объема служат три продуктивные скважины. Теплоноситель транспортируется по трубопроводам суммарной протяженностью 1220 м и поступает в систему подготовки пара, состоящую из двух параллельных линий из двухступенчатых гравитационных сепараторов. Пар расходом до 125 т/ч поступает в главный паропровод, отработанный сепарат в количестве до 270 т/ч закачивается в две реинжекционные скважины. Пар, отработавший в турбинах и сконденсированный, поступает в систему реинжекции конденсата. Попутный геотермальный неконденсирующийся газ откачивается системой эжекторов и компрессоров из состава системы экологической защиты и растворяется в конденсате. Далее конденсат поступает на реинжекцию в отдельную скважину. Попадание геотермальных газов в атмосферу сводится до минимума, таким образом, реализована концепция экологически чистой станции.

Всего в составе станции 14 модулей вагонного типа, соединенных между собой закрытыми междумодульными переходами.

316

П6.2. Этап пуско-наладочных работ

После пробного пуска ТГ-1 в октябре 1998 года в зимний период 1998–1999 годов станция находилась в режиме сохранения оборудования. Толщина снежного покрова достигала 10 м, основной задачей находившегося на вахте персонала стала борьба за сохранение оборудования. В течение лета 1999 года был завершен монтаж и введены в

работу ТГ-2 и ТГ-3. Зима 1999–2000 годов выявила многочисленные слабые места воздушно-конденсаторной установки, вызывавшие частые остановы оборудования. Наибольшие проблемы вызывало перемерзание трубок теплообменников из-за их местного переохлаждения. Турбоагрегат № 1 получил серьезные повреждения, что потребовало ремонта с заменой ротора. В летний сезон 2000 года большая часть недостатков была устранена. Воздушно-конденсаторная установка и система водяного охлаждения после монтажа, предусмотренного проектом ветрового ограждения, показали себя вполне пригодными для работы в сложных климатических условиях.

Исполнение станции, предназначенной для работы в условиях северного среднегорья, оказалось далеко не бесспорным. Привлекательность модульной конструкции на стадии строительства обернулась значительными эксплуатационными проблемами, обусловленными большой протяженностью открытых участков трубопроводов, незащищенностью кабельных коробов, сложностью доступа к компактно скомпонованному оборудованию для обслуживания и ремонта. Отсутствие кранового хозяйства и закрытых ремонтных площадей сильно осложняет проведение ремонтов основного оборудования. Блочная схема выдачи мощности по отдельным кабельным линиям без сборных шин 10 кВ в пределах главного распредустройства оказалась достаточно уязвимой на этапе наладки оборудования и не раз приводила к блокировке мощности вполне исправного энергоблока вследствие выхода из строя кабельной линии. Отдельно стоящие модули электростанции, соединенные между собой закрытыми переходами и открытыми эстакадами, оказались малоприспособленными к восприятию реальных нагрузок от снегового покрова, что приводило к повреждениям самих модулей и размещенного в них оборудования.

317

Отдельной проблемой стал содержащийся в атмосферном воздухе сероводород, средств защиты от которого на станции не предусмотрено. В результате его воздействия быстро выходят из строя медесодержащие проводники и элементы электронных устройств. Единственным способом защиты электроники остается покрытие плат и деталей электроизоляционным лаком.

На фоне многочисленных недостатков, вполне естественных для пилотного проекта, хорошо заметны и достоинства. Особенно следует отметить высокую маневренность станции, позволяющую произвести разворот из холодного состояния при отсутствии электрических собственных нужд менее чем за четыре часа. Турбоагрегаты легко регулируются и способны длительно нести нагрузку в диапазоне

0…100 %.

Период пусконаладочных работ и освоения оборудования на ВМГеоЭС завершился в декабре 2002 года. За это время было принято на работу необходимое число квалифицированных специалистов.

С момента ввода в работу всех турбоагрегатов станция демонстрирует устойчивый рост основных показателей (табл. 6П.1 и 6П.2). Прирост коэффициента использования установленной мощности составляет до 6 % в год. В плане на 2004 год достижение коэффициента использования установленной мощности 69,25 %.

По итогам периода нормальной эксплуатации 2003 год следует считать достаточно показательным. Аварии и отказы оборудования по вине персонала в 2003 году отсутствовали.

Т а б л и ц а П6.1

Динамика изменения коэффициента использования установленной мощности

318

П6.3. «Узкие» места и пути их решения

П6.3.1. Коррозионные и эрозионные повреждения элементов оборудования

Анализ динамики повреждаемости основного тепломеханического оборудования (табл. 6П.3) позволяет сделать выводы о том, что 40 % остановов оборудования произошли по причине коррозионных повреждений воздушно-конденсаторной установки. Из них 24 % приходятся на повреждения теплообменных трубок ВКУ-2, суммарная