Эксплуатационные характеристики котла, непроектное топливо, переменный режим работы

ВВЕДЕНИЕ
Вынужденное, по объективным причинам, использования в "Большой" энергетике непроектного твердого топлива (НТП) с применением традиционных способов подготовки и факельного сжигания сопровождается значительными трудностями, связанными с неприспособленностью оборудования для эффективной работы при высоких показателях зольности и влажности.
В реальных условиях эксплуатации при сжигании угля ухудшенного качества сильно усложняется работа пылеприготовительного оборудования [1], топки котла, горелок и конвективных поверхностей нагрева [2-4]. Надежность работы котла и вспомогательного оборудования при этом резко снижается, а затраты на ремонт растут [5-7]. Кроме того, эксплуатация котельного оборудования в условиях сжигания НТП сопровождается увеличением примесей воздуха и, как следствие, ростом теплопотерь с проходящими газами (q2). Рост потери тепла с механическим недосжиганием (q4) может достигать 15% вместо проектных 2-5%, существенно снижая КПД брутто котельной установки [8, 9].
В работе рассматриваются вопросы определения влияния качества непроектного твердого топлива (НТП) на надежность и эффективность работы котельного оборудования тепловых электростанций (ТЭС) и теплоэлектроцентралей (ТЭЦ), разработка методов оценки влияния качества топлива на работу котельного оборудования и способов обеспечения его оптимальной работы.
Для этого необходимо рассмотреть следующие вопросы:
- анализ технического состояния, проблем и перспектив развития котельного оборудования ТЭС и ТЭЦ;
- анализ изменений качества топлива, поставляемого на электростанции и характер влияния его качества на условия и надежность эксплуатации котельного оборудования.
 
1. ВЛИЯНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК НЕПРОЕКТНОГО ТВЕРДОГО ТОПЛИВА НА ПОКАЗАТЕЛИ НАДЕЖНОСТИ И ЭКОНОМИЧНОСТИ РАБОТЫ КОТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
В результате длительного выработки шахт и значительного истощения качественных пластов угольных бассейнов вследствие перехода на механизированное угледобыча качественные характеристики топлива большинства угольных бассейнов ухудшились. Общее снижение качественных характеристик угля вызвано комплексным процессом, обусловленным ростом его балласта [10]. Как правило, на ТЭС и ТЭЦ используют марки угля-А (антрацит), т (тощий) и частично Г(газовый), Д (длиннопламенные), остальные уголь поступает на процесс коксования.
За своими реакционными свойствами А и П принадлежат к категории наиболее инертных твердых видов топлива, а соответственно к числу тяжелых для сжигания в связи со слабым развитием пористой структуры и малым содержанием летучих веществ, низкой реакционной способностью и необходимостью тонкого помола, низкой размольной способностью и большой абразивностью, высокой температурой воспламенения.
Трудности, возникающие на протяжении многих лет при сжигании вышеуказанного угля, осложняются ухудшением его характеристик. Тенденцию ухудшения теплотехнических характеристик твердого топлива (теплота сгорания Qiy, зольность А, влагосодержание W), поступающего на ТЭС и ТЭЦ в сравнении с его проектными показателями можно наблюдать на рис. 1 на примере работы ТЭЦ и ТЭС Украины за последние 40 лет.

Рисунок 1 - Показатели качества угля (Qнр, А, W), что сжигалось на ТЭС и ТЭЦ
Очевидным является тот факт, что средняя низшая теплота сгорания угля, что сжигалось на ТЭС и ТЭЦ в 1975 году, колеблется в пределах 5200-5400 ккал/кг, в то время как в 2015 году она составляла 4700-4900 ккал/кг. Ухудшение качества происходило за счет увеличения средних значений влажности с 8-9% в 1975 году до 10-11% в 2015 году и зольности - с 23-25% в 1975 году до 26-28% в 2015 году (см. рис.1).
Анализ статистических данных, изображенных графиками на рисунке 1, констатирует существенное ухудшение теплотехнических показателей качества твердого топлива, что поступало на приведенные на рисунке ТЭС и ТЭЦ в течение последних 40 лет.