Введение к работе
Актуальность темы. Опыт эксплуатации и ремонтов отечественного оборудования показывает, что до 40 % отказов блоков СКД приходится на котельное и котельно-вспомогательное оборудование. Главной причиной отказов являются повреждения труб поверхностей нагрева котлов (ТПНК), вызванные нарушениями условий их эксплуатации. Исчерпание ресурса металла труб связано с длительным воздействием высоких рабочих температур, вызывающих нарушения шгкроструктуры металла, а также коррозионных процессов с наружной и внутренней стороны и эрозийного износа.
Сотрудники ВТИ и ОРГРЭС доказали, что в большинстве случаев соблюдение проектных условий эксплуатации парковый ресурс ТПНК может существенно превышать расчетное значение (100 000 часов) и достигать 250000 - 300000 часов. Решение задач, связанных с созданием щадящих условий эксплуатации, своевременным выявлением и заменой труб и узлов с пониженным парковым ресурсом, являются приоритетными направлениями отечественной и мировой энергетики. Практическая реализация температурных условий эксплуатации ТПНК усложняется требованиями по предельно допустимым выбросам S03 и NOx при сжигании газа и мазута, различием конструктивных и схемных решений. Промышленные испытания, направленные на поиск условий повышения надежности ТПНК котлов СКД, были, есть и останутся актуальными задачами энергетики.
Не менее важной для персонала действующих ТЭС является задача повышения экономичности основного и вспомогательного оборудования. Поиск и разработка направлений по усовершенствованию тепловых схем блоков СКД, модернизации существующего и внедрению нового более эффективного оборудования способствуют решению задач энергосбережения, улучшают показатели работы ТЭС.
Решение отмеченных задач возможно лишь при условии постоянного повышения уровня эксплуатации путем совершенствования системы подготовки и переподготовки оперативного персонала, закрепления накопленных традиций и передовых методов эксплуатации. Последнее невозможно без внедрения компьютерных обучающих, контролирующих и тренажерных комплексов.
Цель работ, обобщенных в докладе, - совершенствование технических, технологических и эксплуатационных способов повышения надежности и экономичности работы котельного, турбинного и вспомогательного оборудования блоков 300 и 1200 МВт.
Для достижения поставленной цели в течение тридцатилетнего периода автором ставились и решались следующие задачи:
исследование тепловых режимов ТПНК головных котлоагрегатов ТГМП-114, ТГМП-314 и ТГМП-1202 и разработка технических мероприятий по обеспечению условия их длительной и надежной эксплуатации;
изучение процессов генерации SO3 и NOx при сжигании сернистого мазута и природного газа и промышленно-экспериментальное исследование влияния на
эти процессы избытков воздуха, степени рециркуляции газов, уровня загрязнения поверхностей нагрева;
проведение комплексных испытаний головного образца паровой турбины К-1200-240-3 ЛМЗ и выявление резервов повышения её экономичности, надежности и маневренности;
разработка и внедрение технических мероприятий по повышению экономичности паротурбинных агрегатов К-300-240, связанных с заменой поверхностного ПНД2 на смешивающий, Д-7 на Д-10,5, установкой пароохладителей по схеме Рикара - Некольного;
разработка технических предложений по реконструкции и контролю состояния газоотводящих трактов Костромской ГРЭС;
создание эффективной системы подготовки и переподготовки оперативного персонала, основанной на использовании обучающих, контролирующих и тренажерных программных комплексов.
Научная новизна работы состоит в следующем:
в промышленных условиях проведены исследования процессов теплообмена в котлах ТГМП-114, ТТМП-314, ТТМП-1202 при сжигании сернистого мазута и природного газа, анализ результатов которых позволил выявить причины нарушений температурных режимов в радиационных и конвективных поверхностях нагрева котлов и обосновать технические и эксплуатационные способы их устранения;
получены экспериментальные данные о процессах образования NOx и S03 в котлах ТГМП-114, ТТМП-314, ТГМП-1202 в зависимости от режимных факторов сжигания мазута и газа;
впервые экспериментально изучено влияние температурного режима соприкасающейся с газами стенки пароперегеревателя на генерацию серного ангидрида и получеша количественные зависимости каталитического доокисления S02 до S03 от доли рециркуляции газов и степени загрязнения поверхностей нагрева;
на основе коэффициентов изменения мощности предложены методики оценки тепловой эффективности применения новых типов деаэраторов Д-10,5 на блоках 300 МВт и снижения сопротивления паропроводов к подогревателям при их реконструкции на блоке 1200 МВт.
Практическая ценность работы заключается:
в разработке и внедрении технических и эксплуатационных мероприятий по повышению эффективности сжигания сернистого мазута в котлах ТГМП-114, ТГМП-314, ТГМП-1202 ОАО «Костромская ГРЭС», снижающих концентрацию H2S, коррозию и износ ТПНК;
освоении и распространении в отрасли эксплутационных способов сжигания мазута, обеспечивающих во всем возможном диапазоне рабочих режимов работы котлов допустимый уровень образования NOx и S03, безопасный по условиям протекания низкотемпературной сернистой коррозии хвостовых поверхностей нагрева и воздействию на окружающую среду;
реализации проекта схемы байпасирования первой ступени промежуточного пароперегревателя (ППЕ) на котлах ТГМП-314, которая повысила надежность поверхностей ППЕ из-за снижения температур металла и экономичность котла широком диапазоне нагрузок из-за вытеснения аварийного впрыска в, и распространении этой схемы в отрасли;
успешной реконструкции котлов ТГМП-314, путем замены 16 встречных вихревых горелок, расположенных в два яруса, на восемь подовых горелок, обеспечивших более эффективное и экономичное сжигание мазута при коэффициентах избытка воздуха а=1,01-1,015, существенно снизив скорость низкотемпературной коррозии РВП и газоходов;
освоении головного образца турбоустановки К-1200-240-3, разработке и успешном внедрении мероприятий по переводу блока на работу со скользящим давлением свежего пара, позволившего улучшить экономические показатели турбоустановки и приблизить их к расчетным значениям;
освоении режимов эксплуатации деаэраторов Д-7 , а затем и Д-10,5 на скользящем давлении пара, обеспечившего повышение экономичности блока 300 МВт;
разработке технических предложений, защищенных патентами на изобретения, по реконструкции газоходов дымовой трубы №1 Костромской ГРЭС.
Реализация результатов работы. При участии автора результаты работы
внедрены в эксплуатацию основного и вспомогательного оборудования блоков 300 и 1200 МВт ОАО «Костромская ГРЭС».
Достоверность и обоснованность результатов обеспечена использованием нормативных методик исследований, проведением испытаний и экспериментов на натурном промышленном оборудовании, многолетней проверкой рекомендаций в условиях реальной эксплуатации; ряд результатов подтверждены исследованиями ВТИ, ЭНИН, ОРГРЭС на аналогичном оборудовании других ТЭС.
Личный вклад автора в работы, обобщенные в докладе. Постановка задач проведения испытаний основного и вспомогательного оборудования, освоение и совершенствование методов их эксплуатации принадлежит автору. Автор лично участвовал в проведении промышленных испытаний и экспериментов, анализе и интерпретации результатов в режимные карты и эксплуатационные методы. Автору принадлежит разработка предложений по совершенствованию системы подготовки и переподготовке оперативного персонала.
Автор защищает:
результаты тепловых испытаний головных образцов котлов ТГМП-114, ТГМП-314, ТГМП-1202, технические и эксплуатационные способы повышения надежности, экономичности и экологической безопасности сжигания мазута и газа;
экспериментально-теоретические положения по условиям генерации серного ангидрида в газах, соприкасающихся с поверхностями нагрева пароперегревателя, при сжигании сернистого мазута;
технические и эксплуатационные методы повышения экономичности и маневренности паротурбинных установок блоков 300 и 1200 МВт;
результаты модернизации тепловых схем блоков 300 МВт и методики оценки их тепловой эффективности;
технические предложения по эксплуатационному контролю за состоянием газоотводящего тракта и реконструкции дымовой трубы №1 ОАО «Костромской ГРЭС».
Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на 8 международных, всесоюзных, республиканских и итоговых научно-технических конференциях, ряде технических совещаний РАО «ЮС России», «Центрэнерго», научных семинарах кафедры ТЭС ИГЭУ.
Публикации по научному докладу. По теме доклада опубликовано 56 работы, в том числе 45 статей и 4 патента и авторских свидетельства на изобретения.
