Проблемные этапы в технологии проектирования реконструкции пылеугольных котлов для перевода на сжигание в циркулирующем кипящем слое

Последние десятилетия отечественная энергетика была ориентирована в значительной степени на газомазутное топливо. При наличии в стране огромных месторождений твердого топлива, около 23% мировых запасов, такое состояние дел вряд ли может быть оправданным. Применение технологии сжигания твердого топлива в циркулирующем кипящем слое (ЦКС) позволяет существенно улучшить экономические и экологические показатели ТЭЦ. Толчком для развития данной технологии стали ужесточившиеся экологические требования. На данный момент в мире работает более 3000 котлов с ЦКС. Лидером в данном направлении является компания «Фостер-Уиллер», их проекты реализованы на большинстве станций, работающих на данной технологии. Так же при их поддержке был сооружен первый в России блок № 9 мощностью 330 МВт на Новочеркасской ГРЭС, инжиниринг и значительная доля поставки выполняется ими. Работа данного котла предоставит большие возможности для распространения и популизации данной технологии на территории Российской Федерации. Согласно Энергетической стратегии России на период до 2035 года планируется внедрение и разработка отечественных котлов с ЦКС [2].

Технология сжигания в ЦКС требует комплексное исследование определенных вопросов, таких как: процессы гидродинамики топочного контура и процессы теплообмена, улавливания и возврата частиц и условий образования, и подавления вредных выбросов. Так же на территории РФ до сих пор отсутствует программа теплового расчета котлов с ЦКС, которая совершенно необходима для их создания [1].

На данный момент в России проведен ряд экспериментальных и расчетно-аналитических исследований, касаемо гидродинамики топки с ЦКС, локального теплообмена в зависимости от характеристик частиц и режимных факторов, сепарации частиц в циклонах и швеллерковых сепараторах, условий движения в пневмозатворах и опускных стояках [3]. Так же были получены данные по профилю концентраций по высоте топки и массовых потоков по ширине топки, кондуктивного теплообмена с гидродинамикой топки и концентрации частиц в пристенной зоне. Однако уже существует ряд методик, на основе полученных данных, позволяющие произвести расчеты: гидродинамических показателей топки, теплообмена к настенным экранам топки котла с ЦКС, систем возврата частиц с определением конструктивных размеров опускных стояков, топочного контура котлов с ЦКС. Несмотря на это, ряд вопросов остается нерешенным [2].

Нехватка этих данных приводит к тому, что на большинстве заводов, расположенных на территории РФ, отсутствует опыт производства котлов с технологией ЦКС. [3,5] Его наработка может занять большое количество времени, в то время как, есть альтернатива развитию данной ситуации, а именно реконструкция отечественных котлов. Однако для такой цели необходима модель котла, распространенная по всей территории РФ и обладающая удовлетворительными показателями мощности и паропроизводительности. Котлы марки БКЗ 75-39 ФБ широко распространены по территории РФ, т.к. в одной только Иркутской области их насчитывается 31 единица, что делает эти котлы подходящими для реконструкции и распространения технологии ЦКС в России.

На рисунке 1 представлена схема выполнения конструкторских работ. Основными проблемными этапами при реконструкции котла, опираясь на эту схему, являются: обследование и опытное сжигание в пункте исходных данных; также пункты проработки и предварительной документации можно выделить целиком. На стадии выпуска документации проблемными являются требования по изготовлению и монтажу и уточненная детальная проработка проекта, из-за отсутствия опыта производства и конструирования котлов на ЦКС. Необходимо полагать, что на стадии сопровождения изготовления, монтажа и пуска появятся такие проблемы как: ошибки и недочеты в проекте и ошибки при изготовлении, монтаже, эксплуатации.

Подготовительная часть проекта	-------э	Предпроектное обсуждение
м/
Утверждение технических решений		X
		Исходные данные
		1
j/
		Решение о направлении проработки
Нет/Да
j/
Документация для заказчика Технические условия
		4/
		Проработка
		1
м/		Предварительная документация
Согласование с заказчиком

технических условий

X

Нет/Да

Выпуск документации

Требования по изготовлению и монтажу

X

Сопровождение изготовления, монтажа и пуска

Задание на проектирование Опросный лист Обследование

Опытное сжигание

Сроки проектирвания Исходная документация

Масштабная прорисовка Технические расчеты Анализ, обоснования

Чертежи, прорисовки Данные расчетов Технические требования Пояснительная записка

Уточненная детальная прорисовка проекта

X

Прорисовки узлов

Расчеты предварительные

Задания на рабочую документацию 'l/                           "

Рабочая документация

^         —

Согласование изготовления и монтажа

Окончательные per четы Чертежи рабочие, монтажные Ведомости

Паспорт

Эксплуатационная документация

Замена	Ошибки и недочеты	Ошибки при изготовлении
материала	б проекте	монтаже зкеплуатации
X		X
Проработка замены	Проработка технического решения	Проработка технического решения
X	________X________	X
Решение о замене	Согласование со сторонами	Согласование
X	X	1
Изменение в документации

Рисунок 1