ОСВОЕНИЕ СУШКИ УГЛЯ ВО ВЗВЕШЕННОМ СОСТОЯНИИ И ИНДИВИДУАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ПЫЛЕПРИГОТОВЛЕНИЯ С ПРОМЕЖУТОЧНЫМИ БУНКЕРАМИ НА СТАЛИНОГОРСКОЙ ГРЭС

В связи с ростом электрической нагрузки системы уже в 1927 г. Мосэнерго поставило во­прос о необходимости постройки новой круп­ной электростанции. Детальные технико-эконо­мические расчеты показали выгодность сооружения Сталиногорской ГРЭС (Новомосковская ГРЭС-10, с 1959 года в составе ОАО «Тулэнерго»)  в районе наиболее мощного залегания подмосковного угля. Постановлением от 4 сентября 1929 г. Со­вет Труда и Обороны утвердил строительство первой очереди станции мощностью 150 тыс. квт и полную ее мощность 300 тыс. квт. Это была грандиозная по тем временам мощность, так как к началу 1929 г. в СССР не было ни одной электростанции мощностью в 100 тыс. квт, а установленная мощность всех электростанций системы Мосэнерго в сумме составляла 262 тыс. квт. К концу 1930 г. на основании проделанной к тому времени проектной работы было решено увеличить мощность первой очереди до 200 тыс. квт и всей станции до 400 тыс. квт.

В период разработки проекта Сталиногор­ской ГРЭС эксплуатационный опыт освоения подмосковного угля по первой очереди Ка­ширской электростанции был совершенно не­достаточен как вследствие непродолжитель­ности работы, так и малого масштаба уста­новки по сравнению со Сталиногорской ГРЭС. Имевшийся к тому времени опыт проекти­рования второй очереди Каширской ГРЭС по­казал, что принятая для этой станции цен­тральная система пылеприготовления достаточ­но сложна, требует большого количества обо­рудования, металла, строительных материа­лов и значительных капитальных затрат. Меж­ду тем в условиях быстрой индустриализации страны, в особенности на ее первом этапе, оборудование и материалы были крайне де­фицитны и требовалось максимально эконо­мить на капиталовложениях, в первую оче­редь валютных.

Развитие к этому времени конструкции вентилируемых мельниц создало возможность значительно сократить объем предваритель­ной (до размола) подсушки угля, но не позво­ляло еще полностью отказаться от нее. К этому времени стал известен способ суш­ки влажного угля во взвешенном состоянии в восходящем потоке дымовых газов высокой температуры (500—800° С). Для проверки это­го способа применительно к подмосковному углю были организованы опыты и сооружены три экспериментальные установки.

Медлительность в изготовлении и испыта­нии этих установок препятствовала окончанию технического проекта электростанции и нача­лу строительных работ по сооружению глав­ного корпуса. Поэтому в 1930—1931 гг. был сделан проект сушильного завода с паровыми сушилками, аналогичными установленным на Каширской ГРЭС. В отличие от последней, где сушка подмосковного угля производилась до влажности 14—16%, в проекте Сталино­горской ГРЭС предполагалось сушить уголь только до влажности 20—25%. За счет этого значительно сокращалось необходимое коли­чество паровых сушилок, которые можно бы­ло получить тогда только из-за границы. Барабанно-шаровые мельницы устанавливались индивидуально две на каждом котле, по схеме с промежуточными бункерами пыли с дополнительной сушкой угля в процессе раз­мола горячим воздухом.

В середине 1931 г. были получены резуль­таты испытания экспериментальных установок по сушке угля во взвешенном состоянии во ВТИ и на Каширской ГРЭС.

Положительные результаты испытаний вновь поставили в повестку дня вопрос о при­менении на Сталиногорской ГРЭС нового спо­соба сушки. Проектная проработка показала, что затрата металла на оборудование для суш­ки угля во взвешенном состоянии для первой очереди электростанции составит 850 г вместо 2 200 т, необходимых для сооружения сушиль­ного завода.

Кроме того, оборудование для сушки во взвешенном состоянии весьма про­стое и может быть целиком изготовлено в Со­ветском Союзе, в значительной части самим строительством, тогда как общая стоимость импортного оборудования сушильного завода составляла по предложениям инофирм 660 тыс. руб. золотом. Вследствие компактности оборудования для сушки во взвешенном со­стоянии оно располагалось непосредственно у мельниц и отпадала надобность в сооружении специального здания сушильного завода. В на­чале 1932 г. было прекращено проектирование сушильного завода и начато проекти­рование сушки угля во взвешенном состоя­нии.

Скудность опытных и отсутствие эксплуа­тационных данных по сушке угля во взвешен­ном состоянии, серьезная значимость установ­ки для такой крупной электростанции, как Сталиногорская, широко распространенный скептицизм и недоверие к новому принципу сушки угля, заставили проектировщиков осо­бо тщательно и продуманно разработать схему и конструктивное оформление установки, пой­ти на некоторые перестраховки и известное усложнение ее с тем, чтобы уменьшить техни­ческий риск, связанный с применением нового, не проверенного в эксплуатации принципа сушки.

При выборе схемы сушки во взвешенном состоянии прорабатывалась также схема суш­ки по разомкнутому циклу. Расчеты показали возможность повышения к.п.д. котельной на 1,5—2% по сравнению с замкнутым циклом. Однако значительные затраты на пылеулови­тели, отсутствие в то время надежных конст­рукций аппаратов для очистки газов от пыли и опасность сильного загрязнения атмосферы и окружающей территории угольной пылью по­служили причиной отказа от применения ра­зомкнутого цикла сушки угля -во взвешенном состоянии.

Одновременно с разработкой проекта суш­ки угля был заново разработан проект угле-подачи с учетом опыта, накопленного к тому времени на Каширской ГРЭС. Весь тракт углеподачи был утеплен и было предусмотрено надлежащее отопление для предупреждения намерзания и налипания угля на механизмы углеподачи, а также для создания благоприят­ных условий работы обслуживающему персо­налу. Для дробления угля применены молот­ковые дробилки, более пригодные для мелкого дробления угля, чем вальцовые.

Серьезным техническим вопросом, который необходимо было разрешить при проектирова­нии Сталиногорской ГРЭС, являлся выбор типа топки. Установленные на второй очереди Каширской ГРЭС топки с плитками Бейли, яв­ляясь дорогим решением, не обеспечивали бес-шлаковочной работы топки и не могли в то время в короткие сроки быть изготовлены в Советском Союзе. Было принято решение о применении топок с открытыми экранами со­юзного изготовления.

---

Поперечный разрез Сталиногорской ГРЭС

 

---

Пуск 24 августа 1934 г. и пробная эксплуа­тация первого котла (№ 4) Сталиногорской ГРЭС подтвердили правильность проектного решения сушки угля. С первого момента пус­ка сушильная установка показала свою рабо­тоспособность и надежность. Проектная про­изводительность установки 28 т/ч в короткий срок была значительно перекрыта. Завезенный на станцию на случай затруднений с пуском сушильной установки донецкий уголь не был использован. Эксплуатация сушильной установки пока­зала, что многие опасения при проектирова­нии были излишними и сушильная установка может быть значительно упрощена. В итоге пришли к трехвентиляторной схеме пылеприготовления, которая нашла применение на всех котлах первой очереди Сталиногорской ГРЭС и первых котлах ТЭЦ №11 Мосэнерго. Комитет по местным топливам Главэнерго в январе 1935 г., заслушав ряд сообщений о предварительных результатах наладки топливоподачи, системы сушки, размола и сжигания подмосковного угля на Сталиногорской ГРЭС, дал следующую оценку достигнутым резуль­татам:

---

«Признать, что наладочный период работы Сталиногорской ГРЭС показал, что советской энергетикой одержана крупная победа в ис­пользовании подмосковного угля, заключаю­щаяся в создании и освоении в короткий срок крупнейшей в мире промышленной комбини­рованной установки для сушки подмосковного угля во взвешенном состоянии по замкнутому циклу».

---

В течение последующего периода до Оте­чественной войны техника сушки, размола и сжигания как подмосковного, так и других бурых углей развивалась в Советском Союзе на базе опыта Сталиногорской ГРЭС. В начальный период освоения пылевидного сжигания угольная пыль подмосковного угля считалась взрывобезопасной из-за высокой зольности, а также достаточно большой влажности. При вентиляции мельниц горячим воздухом начали происходить взрывы пыли, которая откладывалась в прямых и тупико­вых участках системы пылеприготовления и пересушивалась. В связи с этим были внесе­ны изменения в конструкцию пылепроводов и режимы эксплуатации пылеприготовительного оборудования, исключающие возможность от­ложений, пересушки и тления пыли, взвихри­вания ее и возникновения взрывов. Опыт Сталиногорской и других электростанций Мос­энерго был использован для составления пра­вил взрывобезопасности в пылеприготовительных установках и при работе котлов на пыли. Дальнейшее совершенствование пылеприготовления происходило в направлении ликви­дации лишних элементов и все большего упро­щения схемы, уменьшения сопротивления тракта, устранения источников присоса возду­ха, сокращения расхода электроэнергии на сушку, размол и транспорт пыли. 

На второй очереди Сталиногорской ГРЭС уже применялась более простая двухвентиля-торная схема пылеприготовления. В этой схеме сушка угля в трубе-сушилке и в мельнице производится последовательно одним и тем же потоком газов и отпадает надобность и в сушильном циклоне для осаждения сушонки из потока газов после трубы-сушилки. Работа мельницы на инертных дымовых газах и значительно взрывобезопаснее, чем при вентиляции горячим воздухом.

Получила развитие также техника сжигания пыли подмосковного угля. На первых пяти котлах, пущенных в эксплуатацию в течение 1934—1936 гг., экранирование стен топочной камеры было неполное. Из-за опасений неустойчивости факела и плохого воспламенения пыли шаг труб экранов был выбран большой—150 и 200 мм при диаметре труб 83 мм. Нижняя часть фронтовой стены топки, на которой расположены круглые, турбулентные горелки, не была экранирована. Низ топки был перекрыт гранулятором, что при шлаковании топки и обвале более крупных «глыб шлака приводило к повреждению труб гранулятора.

---

 

Вид Сталиногорской ГРЭС, 1935 год.

---

Начиная с котла № 6, введенного в эксплуатацию в 1937 г., на Сталиногорской ГРЭС устанавливались секционные котлы ЛМЗ с о полностью экранированной топкой, с шагом экранных труб 100 мм, с холодной воронкой. Щелевые горелки располагались по четырем углам топки и обеспечивали тангенциальное направление факелов по отношению к центральной окружности в топке. В 1940 г. был установлен котел № 11 и мощность Сталино­горской ГРЭС достигла 350 тыс. квт.

Наладка и освоение оборудования Стали­ногорской ГРЭС характерны тем, что впервые изготовленное отечественными заводами энер­гетическое оборудование обладало еще серь­езными недостатками, персонал электростан­ции не имел еще производственного опыта и навыков, производственная дисциплина не бы­ла еще в должной мере обеспечена.

---

Технико-экономические показатели котельного цеха Сталиногорской ГРЭС в довоенный период

Наименование показателей	1935 г.	1938 г.	1939 г.	1940 г.	1941 г.
Средняя нагрузка котлов, т/ч	118	135,7	139,7	145,5	154,5
С02 за котлом, %	10,8	14,2	13,91	13,35	13,63
Температура уходящих газов, 0 С	239	257	257	245,2	234,5
Коэффициент полезного действия брутто, %	80,86	81,56	82,11	82,76	82,92
Коэффициент полезного действия нетто, %	74,6	81,2	81,25	80,87	80,73
Коэффициент использования мощности котлов, %	61,8	_	80,09	83,69	83,33
Производительность сушильно-мельничных систем, т\ч	24,55	35,9	33,88	32,7	36,55
Удельный расход электроэнергии на пыле- приготовление, квт-ч/т	—	19,12	18,4	19,91	16,79

---

Схемы пылеприготовления для подмосков­ного угля.

а—трехвентиляторная;

б—двухвентиляторная;

в—с нисходящей сушкой;

г—с двойной газовой сушкой;

д—со 100%-ным сбро­сом;

I—труба-сушилка;

II—бункер сырого угля;

III—циклон сушонки;

IV—сушильный вентилятор;

V—мельница; VI—сепара­тор;

VII—мельничный вентилятор;

VIII—вентилятор первичного воздуха;

IX—бункер пыли;

X—горелки;

XI—сброс;

XII—забор газов:

XIII—циклон пыли.

---

Наладка котельного оборудования осложнялась недо­статком котельной мощности, так как до пуска котла № 11 ввод котельной мощности си­стематически отставал от ввода турбинной мощности на станции. Из-за неналаженности режима топки силь­но шлаковались. Тонина помола пыли под­держивалась высокой, с остатком на сите 200 мк—1,8—2,4%. Расход электроэнергии на пылеприготовление составлял 25 квт-ч/т. По мере наладки и усовершенствования оборудования и повышения квалификации персонала технико-экономические показатели котельного цеха постепенно улучшались. Отечественная война прервала работу по дальнейшей наладке электростанции. Осенью 1941 г. был произведен демонтаж части обо­рудования Сталиногорской ГРЭС (турбогене­раторы № 3, 4, 5 и 6, частично № 2, котел № 11 и значительное количество вспомога­тельного оборудования). В период временной оккупации Сталиногорска немецкими захват­чиками (с 21 ноября по 12 декабря 1941 г.) электростанция была полностью разрушена.