Разработка проекта модернизации теплоэлектростанции, построенной в советское время, – одна из самых частых задач современного проектного института. Программы ДПМ-1 и ДПМ-2 появились неспроста: в советские годы было построено огромное множество станций, которые во многом устарели и требуют обновления, замены оборудования и реконструкции.
Мало кто из заказчиков при этом готов менять чтото кардинально, хотя времена, требования и даже нормы меняются. Основная цель таких реконструкций – снижение операционных затрат и повышение топливной эффективности с учетом изменений нагрузок. Экология, повышение надежности нечасто выходят на первый план. Но бывают и приятные исключения, когда предложения проектировщиков встречают одобрение и берут в разработку сразу же. Именно таким проектом для КОТЭС Инжиниринг стала модернизация ТЭЦ филиала АО «ОТЭК» в г. Северске. Проект нетипичен именно тем, что уже на первом этапе заказчик принял к дальнейшему рассмотрению несколько решений, предложенных проектировщиками, которые позволят увеличить эффективность и надежность станции и значительно снизить выбросы.
В июне 2020 года КОТЭС Инжиниринг приступил к работам по модернизации ТЭЦ филиала АО «РУСАТОМ Инфраструктурные Решения» (АО «РИР») в г. Северске. Кроме проекта реконструкции десяти котлов, двух турбин и вспомогательного оборудования, будет выполнена более компактная расстановка вспомогательного оборудования станции, построенной в 60-е годы в СССР, так как изменились потребности (относительная тепловая нагрузка жилого сектора выросла, производственная снизилась).
КОТЭС Инжиниринг предложил внедрить несколько решений, которые позволят не просто модернизировать станцию, но увеличить энергобезопасность, надежность и стабильность работы и уменьшить негативное воздействие на окружающую среду. Первое: установить пока недостаточно распространенное малоизвестное в России, но очень популярное в мире оборудование для сухого улавливания золы (рукавные фильтры), чтобы обеспечить десятикратное снижение выбросов. Второе: внедрить безмазутный розжиг, который позволяет отказаться от мазутного хозяйства. А это сразу целый пакет пользы: минус пожароопасное и очень дорогое хозяйство, отсутствие густого черного дыма при растопке (такого заметного для живущих рядом). Третье: деаэраторы уникальной конструкции, которые позволяют достичь максимального уровня дегазации воды, увеличивают энергоэффективность станции и очень экономны в ходе эксплуатации.
Рукавные фильтры относятся к сухому типу золоуловителей с целым рядом преимуществ: отсутствие уноса капель воды к дымососу, уход от необходимости повышения температуры газов на выходе для обеспечения антикоррозийной безопасности эксплуатации газоходов. В отличие от мокрых золоуловителей, эксплуатация рукавных фильтров совсем не требует расхода воды и, соответственно, затрат на обеспечение.
Оборудование оснащается компрессорной станцией для регенерации рукавов. Зола из-под рукавных фильтров может впоследствии быть использована в сухом виде как материал для строительства. Остаточная запыленность составит всего 20 мг/нм3 (для сравнения: золоулавливателем ММК составляет 200 мг/нм3 ). По габаритам рукавные фильтры компактны. Оснащаются автоматизацией, поэтому надежны и требуют минимального обслуживания. При этом стоимость рукавных фильтров и эксплуатационные затраты сопоставимы с применением мокрых золоуловителей.
Способы уйти от дорого и взрывоопасного газового и тем более мазутного хозяйства, необходимых для растопки котла из холодного состояния, пытаются во всем мире. Среди дополнительных причин – постоянное ухудшение качества мазута и желание минимизировать негативное воздействие на окружающую среду.
Использование плазменной технологии как альтернативы мазуту было предложено и опробовано на нескольких различных котлах еще во времена СССР, но не получило распространения по ряду причин. Сегодня после технического усовершенствования оборудования электродуговых плазмотронов плазменная технология получила широкое распространение лишь в Китае. В Стране восходящего солнца более 700 энергетических котлов оснащены системой плазменного розжига, среди которых Фугуская ТЭС (два блока по 600 MВт), Хуанцзиньпуская (два блока по 600 MВт) и другие. Однако технологию, используемую в Китае, отличает высокий процент механического уноса пылеугольной смеси, которая при масштабировании мощности лишь увеличивается. В связи с этим под вопросом не только эффективность технологии, но и безопасность ее использования.
Предлагаемое КОТЭС Инжиниринг изобретение позволяет воспламенять пылеугольное топливо с повышенным содержанием влажности и пониженным уровнем летучих компонентов с минимальными удельными затратами энергии. Технология безмазутного розжига УВЭИ основана на электрохимическом механизме воспламенения за счет интенсификации ионизационных процессов в пограничном слое корня факела. Воздействие диффузным электрическим разрядом на предпламенную зону факела обеспечивает протекание гетерогенных химических реакций при низких температурах еще до выхода летучих, что позволяет воспламенять холодную аэросмесь и обеспечивать горение низкореакционного топлива в виде факела.
Первый патент получен в 2009 году, на сегодняшний день Группа КОТЭС по этой технологии имеет более пяти патентов на изобретения, в 2020 году поданы еще три заявки. Технология была опробована на тепловых станциях Иркутскэнерго, ОГК-2, СГК.
Деаэрационные установки предназначены для термической деаэрации питательной воды паровых котлов и подпиточной воды тепловых сетей. Правильная подготовка воды позволяет продлить ресурс оборудования.
Самые распространенные в России деаэрационные установки разработки НПО ЦКТИ им. Ползунова, производимые заводом Сарэнергомаш и другими заводами, не могут обеспечить нормативные требования во всем диапазоне нагрузок.
Предлагаемые КОТЭС Инжиниринг деаэрационные установки центробежно-вихревого типа (ЦВТ) способны работать в двух режимах: на «начальном эффекте» (подогрев воды до температуры насыщения в поверхностных подогревателях, что важно при приготовлении подпиточной воды для тепловых сетей); с нагревом воды в центробежно-вихревом деаэраторе (ДЦВ) паром или перегретой водой.
Что важно, деаэрационные аппараты могут работать без конструктивных изменений при повышенном, атмосферном и вакуумном давлении насыщения. Конструкция ДЦВ позволяет подводить несколько потоков деаэрируемой воды, имеющих различные теплофизические параметры. Низкая металлоемкость и малые габариты позволяют экономить финансовые средства при реконструкции. При этом аппараты не требуют ежегодного ремонта, так как не имеют деталей, выходящих из строя. А автоматизация регулирует работу установки в зависимости от расхода и характеристик деаэрируемой воды и теплоносителя, а также минимизирует расход воды и электроэнергии и устраняет возможность проскоков удаляемых газов.
ДУ ЦВТ комплектуются высокоэффективными контактными и поверхностными охладителями выпара, за счет чего производится утилизация тепла и воды, уносимой с выпаром. Это обеспечивает высокую энергоэффективность процесса деаэрации, поскольку потери тепла и воды отсутствуют, а утилизированное тепло и вода возвращаются на деаэрационную установку.
Существует два принципиальных подхода к реализации проектов реконструкции действующих ТЭС. Первый – формальная замена выработавшего свой ресурс основного и вспомогательного оборудования на аналогичное. Минусы очевидны: оборудование проектировалось и создавалось в 50-е годы прошлого века и совершенно не соответствует современным требованиям по эффективности и экологичности. Другой подход состоит в предварительном углубленном анализе и предложении новых, современных, проверенных и эффективных решений, которые могут быть безусловно реализованы, исходя из имеющихся ограничений на объекте. Второй путь требует плотного, командного взаимодействия инжиниринговой компании и заказчика на всех этапах проектирования и строительства, но при этом является глубоко оправданным с точки зрения результата, в том числе экономического и экологического эффекта, достигаемого по итогам реконструкции.
Размещено в номере: «Вестник арматуростроителя», № 6 (62) 2020
