Данные электростанций о характеристиках топлив свидетельствуют о тенденции к снижению качества* поставляемых антрацитов, каменных и бурых углей различных бассейнов и месторождений: повышению зольности, влажности и снижению теплоты сгорания. Например, средняя зольность каменных углей и антрацитов за последние 15—20 лет возросла с 26 до 34%, а низшая теплота сгорания рабочей массы снизилась с 20,8 до 18 МДж/кг (с 5200 до 4500 ккал/кг). Среднегодовые характеристики донецкого газового угля (ГСШ) с каждым годом ухудшаются и все больше отличаются от расчетных (рис. 2.9). Заметнее стало ежемесячное изменение качества сжигаемого угля, зафиксированы многочисленные случаи, когда колебания характеристик топлива наблюдались в течение суток или даже вахты. Зольность некоторых топлив повышалась до 65 %, теплота сгорания снижалась до 12 МДж/кг (3000 ккал/кг), а влажность составляла 12—14 % [2.12, 2.13].
* Качество топлива, поставляемого угольной промышленностью потребителям, регламентируется ГОСТ и ТУ, в которых нормируются четыре показателя: зольность на сухую массу, содержание влаги, размер кусков и содержание минеральных примесей — породы.
В последние годы стала применяться более прогрессивная — подовая компоновка горелок.
Ухудшение качества сжигаемого угля и частое изменение его характеристик создают ряд эксплуатационных трудностей. Работа котлов в периоды, когда поступают угли ухудшенного качества, характеризуется самопроизвольными нарушениями топочного режима: наблюдаются
пульсации кислорода на выходе из топки (О2=l-:-5 %), возможен недопустимый рост температуры в поворотной камере и др.
Тонкость помола при этом не предоставляется возможным регулировать в соответствии с маркой сжигаемого угля. Остаток пыли на сите Р90 при поступлении топлива переменного качества поддерживают практически неизменным.
Рис. 2.9. Среднегодовые характеристики сжигаемого угля на Углегорской ГРЭС:
1 — рабочая зольность топлива Ар; 2 — приведенная зольность Ап; пунктирные линии — расчетные значения соответствующих характеристик топлива
В зависимости от характера изменения качественных характеристик порция топлива, поступившая в данный момент, может вызвать замазывание течек, резкое снижение теплопроизводительности котла, пульсацию и обрывы факела в топочной камере, зашлаковку экранов, ухудшение и прекращение выхода жидкого шлака (особенно в диапазоне пониженных нагрузок), потерн производительности пылесистем, что приводит к нехватке готовой пыли для обеспечения нагрузки блока и т. п. Надежность эксплуатации, устойчивое несение нагрузки с выдачей пара заданных параметров зависят в таких случаях главным образом от опыта и практических навыков обслуживающего персонала, вынужденного оперативно приспосабливать режим работы оборудования к переменным условиям топливоснабжения.
Повышение зольности топлив сопровождается затягиванием процесса воспламенения, снижением температуры в ядре факела до 1500°С, уменьшением полезного тепловосприятия топочной камеры, смещением максимума температур газов в верх топки. Это, как правило, требует корректировки топочного режима, а на котлах с жидким шлакоудалением требует принятия дополнительных мер по устойчивому выходу жидкого шлака. Сжигание топлив повышенной зольности приводит также к интенсивному золовому износу конвективных поверхностей нагрева, вынужденному снижению нагрузки блока из-за ограничения по сушильной или размольной производительности пылесистем, а также по производительности пылепитателей, увеличению эрозионного износа рабочих лопаток вращающихся механизмов (мельничных вентиляторов, дымососов), значительному снижению ресурса работы багерных насосов (с 400—500 до 180—200 ч) и затруднениям в работе систем внешнего гидрозолоудаления, росту теплоты с механическим недожогом и уходящими газами, росту расхода электроэнергии на собственные нужды, снижению КПД электрофильтров на 0,5—1,0 % и увеличению выбросов.
При сжигании топлив резкопеременного качества, отличающегося не только абсолютным значением зольности, но и плавкостью золы, например, подача в топочную камеру котлов с жидким шлакоудалением топлив с тугоплавкой золой приводит к затягиванию леток и накоплению на поде шлака.
Равным образом сжигание топлив, имеющих легкоплавкие золы, приводит к зашлаковке верхней части топочной камеры и пароперегревателей. Все это может привести к ограничению нагрузки блока и даже вынужденному останову котла для расшлаковки. Сжигание высокозольных топлив предъявляет дополнительные требования и к очистке поверхностей нагрева горизонтального газохода, конвективной шахты и РВП.
Pиc. 2.10. Графики влияния качества донецких газовых углей на экономические показатели котлов ТПП-312 и ТПП-312А при R90=22,0:27,7%
Для стабилизации работы топочной камеры в условиях поступления значительного количества непроектных низкокалорийных топлив разрабатываются указания эксплуатационному персоналу, предусматривающие последовательность действий по регулировке топочного режима и обычно включающие в себя меры по интенсификации смесеобразования путем прикрытия шиберов периферийного канала горелок, повышению температуры в ядре факела уменьшением холостых сбросов, уменьшению скорости аэросмеси на выходе из горелок. При одновременном ухудшении выхода жидкого шлака или появлении сепарации пыли на под топочной камеры, свидетельствующим о поступлении топлив с пониженным выходом летучих, уменьшается тонкость помола. При недостаточной эффективности указанных операций включают в работу дополнительные мазутные форсунки или газовые горелки. Однако совместное сжигание пыли с мазутом является вынужденной мерой, снижающей надежность работы НРЧ, РВП и электрофильтров и увеличивающей в 4—5 раз потерю с механическим недожогом.
Снижение тепловой экономичности котлов.
Сжигание топлив с непроектными качественными характеристиками, как правило, приводит к повышению фактического удельного расхода условного топлива на отпуск электроэнергии над проектными значениями.
Например, на блоках, работающих на донецких углях, этот перерасход доходит до 9—10 г/(кВт-ч) [2.12, 2.13]. Снижение КПД котлов, приходящееся иа 1 % изменения А", как правило, различно для разных электростанций и зависит от конкретных условий. Так, например, на Приднепровской ГРЭС это снижение составляет 0,2—0,3 % на 1 % увеличения Ас (данные ПО «Союзтехэнерго»), а на Трипольской и Новочеркасской ГРЭС дополнительные потери теплоты с механическим недожогом составляют 0,32—0,39 % при повышении на 1 % (данные ВТИ).
На рис. 2.10 представлены зависимости тепловых потерь и коэффициента полезного действия (брутто) котлов ТПП-312 и ТПП-312А от приведенной зольности топлива. При сжигании донецких газовых углей, характеристики которых близки к расчетным (А = 3:3%; QP =20,14-21,8 МДж/кг), потерн теплоты с механическим и химическим недожогом остаются практически неизменными и составляют 0,2—0,25 % - Коэффициент полезного действия (брутто) котла ΤΠΠ-312Α составляет 92—93%.
Рис. 2.11. График влияния качества топлива на электрическую нагрузку блока с котлом ТПП-312А при αт = 1,17-:-1,20
Снижение располагаемой мощности блоков.
Как отмечалось, недостаточная производительность пылесистем при сжигании каменных углей с большой зольностью (Ап>6%; Qр<19 МДж/кг; Ар>30%) является одной из основных причин вынужденного снижения паропроизводительности котла и соответственно электрической нагрузки блока.
На рис. 2.11 представлены данные, характеризующие влияние качества топлива па электрическую нагрузку блока 300 МВт с котлом ТПП-312А. График свидетельствует о том, что увеличение приведенной зольности топлива до 6% (уменьшение теплоты сгорания до ≈ 19 МДж/кг) не оказывает заметного влияния на нагрузку блока. Дальнейшее увеличение с 6 до 12,2% (уменьшение Qр от 19 до 15 МДж/кг) приводит к уменьшению нагрузки примерно на 15% [2.12]. Например, при сжигании подмосковного угля снижение располагаемой мощности блоков 300 МВт по условиям износа поверхностей нагрева составляет 1—2% на 1 % роста содержания золы в топливе.
Экономический ущерб от снижения располагаемой мощности блока может быть определен по формуле
где AN' — относительное снижение располагаемой мощности на I % изменения зольности, % [2.12—2.14].
(2.9)
