Об энергоустановках с пылеугольными котлами

Копсов А. Я., Штромберг Ю. Ю., кандидаты техн. наук, Понасечкин С. А., инж.

Уголь является старейшим энергетическим топливом как в нашей стране, так и во всем мире. Отношение же к нему энергетиков, особенно в нашем государстве, периодически менялось. Сейчас у нас наступили времена, когда, видимо, придется увеличить долю угля в структуре топлива для тепловых электростанций.
Несмотря на некоторое снижение доли использования угля в мировой энергетике, во многих странах пылеугольным электростанциям уделяется серьезное внимание.
Планируется ввод новых энергоблоков с пылеугольными котлами. Так, в [1] дана информация о том, что в Индонезии до 2002 г. предполагается сооружение новых пылеугольных блоков суммарной мощностью 7 млн. кВт, а в Южной Корее к 2006 г. будет введено 14 млн. кВт новых мощностей на угольных ТЭС, в том числе 20 блоков мощностью по 500 кВт. Новые котлы будут высокоэкономичными.

За последние 30 лет в отечественной теплоэнергетике очень сильно изменилась структура топлива, сжигаемого в котлах ТЭС. Это следует из данных [2], систематизированных в табл. 1.
Доля угля в структуре топлива на ТЭС за это время снизилась с 56,2 до 25,5% в 1992 г., затем несколько повысилась до 29,3% в 1998 г. После 1973 г. одновременно со снижением доли угля снизилась и доля мазута с 28,6 до 6,7% в 1999 г. Все это происходило за счет значительного увеличения доли газа в котельном топливе с 22,0 до 64,3%. Приведенные данные относятся ко всем энергоустановкам ТЭС; что же касается энергоблоков, то там картина несколько другая. В табл. 2 приведена информация по самым массовым энергоустановкам - энергоблокам мощностью 200 и 300 МВт, при этом использовались сведения [2] и [3].
На блоках мощностью 200 МВт с пылеугольными котлами за последние 14 лет доля угля в сожженном топливе менялась меньше, чем доля мазута. На пылеугольных блоках мощностью 300 МВт наблюдается некоторое увеличение доли угля в сожженном топливе.
Известно, что газомазутные котлы имеют много преимуществ перед пылеугольными, среди них экологичность и экономичность.
Преимущество в экономичности газомазутных котлов можно было наблюдать даже на стадии их освоения. Показатели работы двухкорпусных котлов блоков 300 МВт [3] за 1996 г. приведены далее.

Еще более убедительными являются показатели работы котлов одной и той же марки, но сжигающих различное по структуре топливо. Такие данные по котлам ТП-100 блоков мощностью 200 МВт [3] за 1996 г. приведены далее.

Такая же зависимость показателей работы энергоустановок от сожженного топлива сохраняется и в периоде полного освоения блоков и их длительной эксплуатации, что следует из табл. 3, в которой систематизированы сведения [2] и [3] по энергоблокам ТЭС мощностью 200 и 300 МВт.
На каком же уровне находятся энергетические блоки с пылеугольными котлами отечественных ТЭС, можно выявить из сравнения показателей их работы с показателями работы аналогичных блоков ТЭС США.
Таблица 1

Такие показатели отечественных конденсационных блоков (из [2] и [3]) с пылеугольными котлами за разные годы приведены в табл. 4.
В табл. 5 собрана информация (из [4] и [5]) о работе американских энергоблоков с пылеугольными котлами различной мощности также за разные годы.
Таблица 3

Анализ сведений, приведенных в табл. 4, дает основания утверждать, что интенсивность использования всех российских блоков за период 1986 - 1999 гг. снизилась, так же, как и готовность блоков к работе. Исключение составляют лишь блоки мощностью 500 МВт, готовность которых за последние годы повысилась. Как положительное явление стоит отметить, что надежность отечественных энергоблоков не только не снизилась, но даже несколько повысилась. Снижение готовности блоков к работе можно объяснить увеличением времени нахождения энергоустановок в плановых ремонтах.
Таблица 2

1. На блоках, кроме угля, использовалось и другое твердое топливо.

Таблица 4

Анализ данных табл. 5 показывает, что за последние 15 лет практически все группы блоков США значительно повысили такие показатели, как готовность к работе, интенсивность использования и надежность.
Сравнение показателей наших и американских блоков с пылеугольными котлами позволяет сделать следующие выводы:
готовность к работе (на уровне 1997 - 1999 гг.) выше у энергоблоков США всех групп мощности;
надежность российских блоков мощностью 150,300 и 800 МВт несколько выше аналогичных по мощности блоков США, а надежность блоков 200 и 500 МВт практически одинаковая.
Необходимо отметить, что положительные возможности отечественных энергоблоков с пылеугольными котлами далеко не исчерпаны. В недалеком прошлом, например, в 1986 г., наши блоки по сравнению с американскими имели более высокие показатели по интенсивности использования, по готовности к работе и по надежности. Даже в последнее, трудное для российской энергетики время (большие простои в резерве, ухудшение качества углей), некоторые энергоустановки сохранили свои высокие показатели.
Так, энергоблоки мощностью 200 МВт Беловской ГРЭС с пылеугольными котлами ПК-40-1 в 1992 г. имели удельный расход топлива 339,3 г/(кВт-ч) и среднюю наработку на отказ 7757 ч, а в 1998 г. - 339,8 г/(кВт-ч) и 4473 ч соответственно.
Среди блоков мощностью 300 МВт высокой экономичностью выделялись энергоустановки Рефтинской ГРЭС с котлами П-39-2 (на экибастузском угле), которые имели удельный расход топлива в 1990 г. - 331,1 г/(кВт-ч), а в 1998 г. - 338,6 г/(кВт-ч). Высокой надежностью отличались трехсотки с котлами П-50, которые имели среднюю наработку блока на отказ в 1992 г. - 3448 ч, а в 1998 г. - 2442 ч.
Следует упомянуть и неплохие наработки на отказ в 1998 г. блока 500 МВт с котлом П-49 - 2578 ч и блоков 800 МВт с котлами П-67 - 1351 ч.
В заключение можно сказать, что отечественные энергоустановки с пылеугольными котлами вполне конкурентоспособны с зарубежными, но им необходимо уделять повышенное внимание.
Период необходимого увеличения доли угля в структуре топлива ТЭС может быть весьма продолжительным, поэтому техническое перевооружение энергетики должно быть направлено не в последнюю очередь на совершенствование энергоблоков с пылеугольными котлами. Научный и технический потенциал нашей науки и энергомашиностроения, с учетом громадного опыта эксплуатационников, вполне достаточен для создания в короткие сроки новых, более экологически чистых и экономичных энергоустановок с пылеугольными котлами мощностью 500 и 800 МВт. Необходимые инвестиции в эти крупные блоки должны быть обеспечены как РАО “ЕЭС России”, так и государством.
Таблица 5

Список литературы

1. Краткая информация. - Электрические станции, 1998, №4.
2. Обзор показателей топливоиспользования тепловых электростанций за 1970, 1971, 1973, 1974, 1985, 1986, 1990, 1991, 1992, 1997, 1998, 1999 гг. М., ОРГРЭС.
3. Анализ работы энергетических блоков тепловых электростанций за 1964, 1966, 1969, 1971, 1974, 1986, 1991, 1992, 1998, 1999 гг. М., ОРГРЭС.
4. Generating Availability Report 1989 - 1993. Availability Performance of Electric Generating Units in North America. June, 1994, NERC.
5. Generating Unit Statistical Brochure. 1993 - 1997. September, 1998. Generating Availability Data System. NERC.