Повышение надежности систем газоснабжения электростанций

Стадничук В. С., Коновалов А. В., инженеры АО Свердловэнерго

В системе АО Свердловэнерго установлены 125 газоиспользующих котлов, из них 25 - водогрейных. Газификация большинства электростанций с подводом газа и монтажом газорегуляторных пунктов (ГРП) началась в 1965 - 1966 гг., массовый перевод на газ пылеугольных котлов осуществлялся в 1975 - 1988 гг. Требования ранее действовавших НТД при проектировании, изготовлении и монтаже газового оборудования значительно отличались от требований современных норм и правил в газовом хозяйстве.
Вследствие этого, смонтированное оборудование ГРП и газопроводов к котлам не рассчитывалось в полном объеме на номинальное давление газа до ГРП, на котлах было установлено большое число газовой арматуры с ручным приводом, в том числе чугунной, а схемы автоматики не предусматривали ряда технологических защит и блокировок, установку запальных и защитно-запальных устройств (ЗУ и ЗЗУ) на горелках.
Для приведения газового оборудования в соответствие с требованиями новых нормативно-технических документов в Свердловэнерго разработан комплексный план технических мероприятий по реконструкции схем газоснабжения и усовершенствованию систем автоматики. Учитывая масштабность и крупные финансовые затраты, мероприятия плана рассчитаны на перспективу и реализуются комплексно в периоды ремонтов оборудования. Все работы, включая проектирование, техническое руководство, монтаж и наладку новых схем газоснабжения, выполняются в основном собственными силами Энергоремонта, службы СТАИ - АСУ ТП и теплотехнической службы Свердловэнерго.
Согласно требованию циркуляра Ц-03-97(Т) “О защите газопроводов от повреждений на участке от ГРП до горелок котлов” все элементы газопроводов от ГРП до отсечных клапанов котлов должны быть рассчитаны на давление газа до ГРП, поэтому были обследованы объекты газового хозяйства для выявления элементов, не рассчитанных на высокое давление газа, выполнены поверочные расчеты на прочность и конструкторские проработки для усиления или замены “слабых” элементов.
Одновременно проводились работы по замене чугунной газовой арматуры на стальную, установке дополнительных предохранительно-сбросных клапанов, реконструкции расходомерных узлов и выводу из работы байпасов ГРП.
Выполнение указанных мероприятий позволило повысить надежность схем газоснабжения без организации технологической защиты по высокому давлению газа после ГРП с установкой дополнительных предохранительно-запорных клапанов (ПЗК) на линиях редуцирования.
Проведение комплекса работ по приведению газоиспользующих котлов в соответствие с требованиями “Правил безопасности в газовом хозяйстве” повышает взрывобезопасность котлов при розжиге на газе.

Реконструкция схем газоснабжения котлов в Свердловэнерго проводится по нескольким вариантам:

1. С установкой двух газовых задвижек с электроприводом перед каждой горелкой.
2. С установкой газовых блоков фирмы “АМАКС”.
3. С установкой перед каждой горелкой ПЗК фирмы “АТЭК” и газовой арматуры с электроприводом.

Наиболее распространенной является схема по варианту 1 (рис. 1).
Схема по варианту 2 монтируется на водогрейном котле КВГМ-100 Первоуральской ТЭЦ, по варианту 3 - на котле ТГМП-114 Среднеуральской ГРЭС,
В качестве аппаратурного обеспечения используются ЗУ и ЗЗУ отечественного производства. Опыт эксплуатации показывает, что практически каждому типу ЗЗУ свойственны недостатки, в основном из-за низкой селективности контроля факела горелки и узкого диапазона настройки и работы запальных устройств (таблица).
Особую сложность представляет использование ЗУ и ЗЗУ на пылегазовых котлах в связи с повышенной температурой, запыленностью, заносом датчиков и запальников золой и шлаком.
При установке ЗУ и ЗЗУ для повышения надежности их работы предусматривается выполнение следующих условий:
подвод воздуха для охлаждения и обдувки ЗУ и ЗЗУ с напора дутьевых вентиляторов котла;
размещение датчиков контроля факела и ЗУ в специальных закладных трубах, месторасположение которых определяется при проведении натурных испытаний так, чтобы срез закладной трубы размещался в зоне стабильного разрежения;
заглубление активной зоны запального устройства в закладную трубу на 150 - 200 мм от ее среза со стороны топки, выходной участок закладной трубы во избежание обгорания должен выполняться из жаропрочной стали; установка закладной трубы с отрицательным уклоном не менее 15° во избежание образования отложений продуктов сгорания при работе на твердом топливе.

Рис. 1. Принципиальная схема газоснабжения котла:
Г-1 - Г-5 - запорная арматура; ПЗК - предохранительно-запорный клапан; СК-1 - СК-4 - соленоидные клапаны из комплекта ЗЗУ; РДГ (раст), РДГ (осн) - растопочный и основной регуляторы давления газа; П-1 - П-4 - продувочные газопроводы; 1 гор - 4 гор - горелки котла; В-1 - подача воздуха для опрессовки; РУ - расходомерное устройство

Характеристика запальных устройств, применяемых на котлах АО Свердловэнерго

Выбор варианта установки ЗЗУ для конкретного котла осуществляется с учетом конструктивных особенностей горелок, параметров работы, типа и длины применяемых устройств.

Рис. 2. Установка ЗЗУ в двухканальной газомазутной горелке:
1 - датчик контроля факела; 2 - растопочный газовый коллектор; 3 - основной газовый коллектор; 4 - газораздающие трубки; 5 - запальное устройство; 6 - мазутная форсунка; 7- обмуровка топки

Базовой моделью ЗЗУ выбрана аппаратура ЗСУ-ПИ1 с ионизационным контролем факела ЗУ производства фирмы Энерготеплоавтоматика (г. Казань, директор Власов И. И.), находящаяся в эксплуатации более 5 лет. В настоящее время предполагается замена на более современную модель типа ЗСУ-ПИ5 этого же производства.
В качестве приборов контроля факела для котлов с односторонним расположением горелок используются датчики типа СГ-01 производства фирмы “Фарватер” (г. Санкт-Петербург), которые заменяются на УКП производства НПП “Элис” (г. Екатеринбург). При встречном расположении горелок устанавливаются приборы ФДЧС-1МК НПП “Элиза” (г. Саров). Из-за недостатка средств для замены на водогрейных котлах до сих пор применяются ЗЗУ-И таллинского завода “Ильмарине” с ионизационным контролем факела ЗУ и горелки, на части энергетических котлов устаревшая аппаратура ЗСУ-П фирмы “Энерготех” (г. Казань) с пневматическим контролем факела запальника.
Для контроля общего факела в топке котлов применяются приборы контроля “Факел-2”, “Факел-3” (ПО Союзэнергоавтоматика) в комплекте с фотоэлектронным датчиком ФДГС-900.3. НПП “Элиза” (г. Саров).
При освоении схем с установкой перед горелками запорной арматуры с электроприводом вместо управляемой вручную на некоторых котлах в процессе розжига растопочных горелок с низким гидравлическим сопротивлением и недостаточным диапазоном регулирования по газу срабатывала защита при понижении давления газа при одновременном открытии обоих запорных органов перед горелками. Для предотвращения отключения котлов оперативный персонал вынужден применять при розжиге горелки ступенчатое открытие одного из запорных органов. Такая операция исключена при использовании горелок с несколькими газовыми каналами, один из которых рассчитан на 20 - 25% номинального расхода газа на горелку и используется как растопочный. Схема подвода газа к многоканальной горелке показана на рис. 2. При использовании таких горелок необходимость в дополнительном растопочном регулирующем клапане на газопроводе к котлу отпадает. Представляется перспективным также применение газовых блоков с ПЗК и индивидуальными регулирующими клапанами перед горелками.

Выводы

1. Целесообразен комплексный подход к проблемам повышения надежности работы газового оборудования с одновременным решением вопросов совершенствования систем газоснабжения, конструкции горелок и технических средств контроля и управления.
2. Накопленный опыт позволяет сделать вывод о работоспособности применяемых современных схем розжига котлов на газе, однако недостатки выпускаемых отечественной промышленностью ЗУ и ЗЗУ, нерациональное их размещение в горелках отрицательно влияют на надежность работы газоиспользующих котлов.
3. При выборе типа применяемой аппаратуры и схемного оформления следует учитывать конкретные условия работы котлов, исходя как из соотношения цена - качество, так и технических характеристик ЗЗУ и горелочных устройств. Переход к современным техническим средствам контроля и управления сдерживается высокими затратами и оправдан после освоения и достижения надежной работы всех элементов применяемых схем, и в первую очередь - ЗЗУ.