УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СХЕМЫ ПЫЛЕПРИГОТОВЛЕНИЯ С ПРОМЕЖУТОЧНЫМИ БУНКЕРАМИ И СЖИГАНИЯ ПЫЛИ ПОДМОСКОВНОГО УГЛЯ В ГОДЫ ОТЕЧЕСТВЕННОЙ ВОЙНЫ И В ПОСЛЕВОЕННЫЙ ПЕРИОД

Мельничная установка с предварительной подсушкой угля в нисходящем потоке газов.

---

При сушке подмосковного угля в нисходящем участке колчедан не сепарируется. Так как в трубе-сушилке сепарируется не более 10 —15% от всего количества топлива, то ликвидация сепарации колчедана в таком размере существенно не сказывается на изменении условий работы мельниц и топок. Схема подсушки в нисходящем потоке газов обеспечивает практически ту же производительность мельничной установки, что и двухвентиляторная схема. Опыт ТЭЦ № 9 по сушке в нисходящем потоке через непродолжительный срок нашел  широкое распространение как при размоле подмосковного угля (ТЭЦ ЗИЛ, ТЭЦ № 15 Мосэнерго, Сталиногорская ГРЭС и др.),так и других бурых углей. 

На ТЭЦ № 9 одновентиляторная мельнич­ная система с сушкой в нисходящем потоке давала производительность порядка 27 т/ч, что не обеспечивало полной нагрузки котлов. На котлах, в особенности на котле № 1, име­ло место значительное шлакование топок. В связи с неприспособленностью мельниц и топок для размола и сжигания подмосковного угля и низких показателей работы ТЭЦ № 7, 8 и 9 в 1945—1946 гг. были вновь переведены на работу на донецком тощем угле.

Проект ТЭЦ № 11 предусматривал работу электростанции на подмосковном угле. Пылеприготовление было выполнено на двух кот­лах по трехвентиляторной схеме и на третьем котле по двухвентиляторной. Поэтому пере­вод ТЭЦ № 11 с донецкого угля на подмос­ковный не требовал сложных конструктив­ных решений. Особенностью трехвентилятор­ной схемы пылеприготовления на ТЭЦ № 11 является использование дымовых газов для сушки угля не только в трубе-сушилке, но и в мельнице. Интенсификация суш­ки в мельнице позволила довести производи­тельность сушильно-мельничной системы в экс­плуатационных условиях до 50—55 т/ч и на­грузку котла до 175 т/ч при работе одной си­стемы. 

---

Динамика углубления пыли и удельного рас­хода электроэнергии на пылеприготовление по Сталиногорской ГРЭС.

R₂₀₀—остаток на сите 200 мк;

Э—удельный расход электро­энергии на пылеприготовление.

---

На ТЭЦ № 11 в условиях военного и по­слевоенного времени была проделана серьез­ная работа по наладке режимов работы пылеприготовительного оборудования и котлов на подмосковном угле. Несмотря на до­стигнутые удовлетворительные показатели, в целях уменьшения загрязнения атмосферного воздуха Москвы золой и сернистыми газами котлы ТЭЦ № 11 в 1953—1954 гг. были пере­ведены на сжигание донецкого тощего угля. При восстановлении Сталиногорской ГРЭС основное оборудование в значительной мере было установлено новое, число котлов увели­чено до 12 и мощность электростанции пре­взошла довоенную. При восстановлении электростанции учи­тывался накопленный опыт размола и сжига­ния подмосковного угля. Пылеприготовление выполнялось по двухвентиляторной схеме, а затем и по одновентиляторной схеме с суш­кой в нисходящем потоке. Топки котлов пол­ностью экранировались с малым шагом труб, с устройством холодных воронок. Так как часть новых котлов особых поставок (№ 2—5) поступила с шагом экранных труб 140 мм при диаметре труб 70 мм, то Мосэнергопроектом были разработаны, а Центральным ремонтно-механическим заводом Мосэнерго изготовле­ны и смонтированы развилки экранных труб, позволившие уменьшить шаг труб до 93 мм. Установка развилок на котлах Сталиногорской ГРЭС с давлением 110 ати была выполнена впервые. Экраны с развилкой работают на­дежно. Шлакование топок несколько снизи­лось. Обеспечение бесшлаковочного режима кот­лов на Сталиногорской ГРЭС и на других электростанциях, работающих на подмосков­ном угле, решается наряду с полным экранированием топок путем усовершенствования горелок, организации обдувки экранов паром или перегретой водой и, что очень важно, от­ладкой режима работы сушильно-мельничных систем, пылепитателей и горелок. Пересушка и тонкий помол пыли прибли­жают момент воспламенения факела и усили­вают шлакование топок. На Сталиногорской ГРЭС была проведена работа по угрублению помола пыли и ликвидации случаев пересуш­ки ее. Для угрубления помола пыли были переделаны мельничные сепараторы; путем из­менения давления первичного воздуха по от­дельным пылепроводам удалось регулировать положение факела и устанавливать ядро в центре топки. Бесшлаковочная нагрузка кот­лов повысилась, химическая неполнота горе­ния отсутствовала, содержание горючих в уно­се осталось на том же уровне 0,5—1%, что и при тонком помоле.

С конца 1948 г. до середины 1951 г. по­мол пыли был угрублен с остатка 7,5% на сите 200 мк до остатка 11 —12%. В результате угрубления помола и наладки сушильно-мель­ничных систем расход электроэнергии на пы­леприготовление снизился с 18—19 до 15— 16 квт-ч/т угля. Расход шаров снижен до 340—360 г/т угля. На Сталиногорской ГРЭС установлены шнековые пылепитатели. Длительное время проводились исследование и наладка работы пылепитателей для обеспечения одинаковой и устойчивой подачи пыли каждым питателем. Особенно остро выявилась необходимость обеспечения надлежащей работы пылепитате­лей в связи с автоматизацией процесса горе­ния. 

Начиная с 1950 г., с привлечением МЭИ был проведен в несколько этапов комплекс ра­бот по изучению и усовершенствованию кон­струкции шнекового пылепитателя, а затем и пылевого бункера.Первый этап работ привел к конструкции ступенчатого шнека с допрессовкой пыли, обеспечивающей забор пыли из бункера по всей длине активной части шнека и не допус­кающей самопроизвольного протекания пыли. В течение 1953—1954 гг. на Сталиногорской ГРЭС и ряде электростанций Мосэнерго (ТЭЦ № 11, 12 и др.) были уста­новлены шнеки новой конструкции, что дало положительные результаты. На одном прямо­точном котле высокого давления среднее число и длительность выбега температуры перегре­того пара более +10° С снизились в 2—2,5 раза. На барабанном котле число отклонений давления пара более 2 ат сократилось в 2,3 раза.

---

Поступление пыли из бункера в шнек кон­струкции МЭИ—Мосэнерго.

---

Кусинский завод, выпускающий шнековые пылепитатели, с 1956 г. приступил к изготов­лению модернизированных пылепитателей кон­струкции МЭИ—Мосэнерго. На втором этапе на основе дальнейшего изучения работы пылевого бункера и пылепи­тателей пришли к новой конструкции узла пы­лепитания, предусматривающей выполнение стенок пылевого бункера вертикальными с минимальным сужением в нижней части и соот­ветствующее удлинение активной части сту­пенчатого шнекового пылепитателя. Новая конструкция узла пылепитания, осу­ществленная в 1954—1956 гг. на одном котле ТЭЦ № 12 и одном котле Сталиногорской ГРЭС, позволила добиться вполне надежной и стабильной работы автоматики горения и улучшения топочного режима. Новая конструкция узла пылепитания МЭИ—Мос­энерго продолжает внедряться на действую­щих электростанциях, а также при расшире­нии и сооружении новых электростанций с промежуточными бункерами пыли. При восстановлении Сталиногорской ГРЭС и ТЭЦ № 15 Мосэнерго были также установ­лены пневматические мельницы конструкции ВТИ. Таких мельниц в системе бы­ло установлено шесть, из них четыре на Ста­линогорской ГРЭС, по одной на ТЭЦ № 9 и 15.

Производительность пневмомельниц при размоле подмосковного угля была достигнута при испытаниях 35—40 т/ч, удельный расход электроэнергии на размол 16—20 квт-ч/т при остатке на сите 200 мк—10—11%.

---

---

Общий вид узла пылепитания конструкции МЭИ—Мосэнерго.

Динамика технико-экономических показателей котельного цеха Сталиногорской ГРЭС

Эксплуатация пневмомельниц выявила ряд сущест­венных недостатков и в первую очередь сквозной износ отдельных элементов с толщи­ной стенки 50—70 мм (разгонного аппарата и диффузора) в течение 800—1 000 ч работы, что резко, ухудшало технико-экономические по­казатели мельниц и требовало частого капи­тального ремонта. Пересушка пыли до влаж­ности 8—12% и большие выходные скоро­сти в горелках по первичному воздуху вызывали сильное шлакование топки. Для удаления отходов выпадающих в колчедан­ные мешки пневмомельниц колчедана и круп­ных кусочков угля требовался дополнительный персонал. По этим причинам большинство пневмомельниц демонтировано и осталось по одной пневмомельнице на Сталиногорской ГРЭС и ТЭЦ № 15 Мосэнерго.

В результате освоения и усовершенствова­ния нового оборудования, устранения много­численных недоделок и дефектов монтажа и повышения уровня эксплуатации технико-эко­номические показатели Сталиногорской ГРЭС по пылеприготовлению и сжиганию подмос­ковного угля в последние годы улучшились и значительно выше довоенных. На Сталиногорской ГРЭС имеются еще значи­тельные резервы по улучшению топливо-использования в котельной за счет улучшения топочного режима, а также снижения потери тепла с уходящими газами.

При проектировании ТЭЦ № 17 была при­менена для котлов № 1 и 2 производитель­ностью до 100 т/ч схема пылеприготовления, по которой газы с испаренной из угля влагой после мельницы направляются в топку через сбросные горелки. Транспорт пыли к основным рабочим горелкам производится горячим воздухом. В эксплуатации достигнута производитель­ность мельниц 50 т/ч. Топки работают устой­чиво без мазута при нагрузке котла до 25% от номинальной. Однако в условиях ТЭЦ № 17 вследствие необходимости частых остановок мельниц и низкого перегрева пара из-за не­достаточной поверхности нагрева пароперегре­вателей эта схема пылеприготовления не дала должного эффекта. По этой причине, а также вследствие перехода к применению на вновь устанавливаемых котлах на подмосковном уг­ле шахтных мельниц схема пылеприготовле­ния с подачей пыли горячим воздухом нашли в дальнейшем распространение только при сжигании каменных углей и антрацита с малым выходом летучих. 

Последней установкой, на которой применены схема пылеприготовления с промежуточными бункерами и барабанно-шаровые мельницы для подмосковного угля, является Черепетская ГРЭС. При проектировании в 1949-1950 гг. котлов на сверх высокие параметры пара для Черепетской ГРЭС Таганрогский котельный завод отказался от применения шахтно-мельничных топок, считая нецелесообразным накладывать на процесс освоения сверхвысоких параметров также освоения шахтно- мельничных топок, которые к тому времени еще не были в достаточной мере освоены и отладены на эксплуатируемых котлах. Принятая схема пылеприготовления с промежуточными бункерами пыли, несмотря на длительный опыт ее эксплуатации и учет в значительной мере этого опыта при конструировании котельного агрегата, не исключила значительных трудностей в освоении и наладке сжигания подмосковного угля на Черепетской ГРЭС. Топочная камера котла ТП-240-1 имеет объем 1 400 м³ и сечение в плане 10,7X7,3 м². Все стенки топки экранированы трубами диаметром 60 мм с шагом 81 мм. Тепловое напряжение топки 133 тыс. ккал/м³ • ч при номинальной нагрузке котла 240 т/ч. Восемь поворотных горелок прямоточного типа размещены в углах, на боковых стенах топки, в два ряда с пересечением факелов в центре топки. Поворот горелки возможен в вертикальной плоскости на 12^о вверх и 20° вниз. Расчетные скорости воздуха: первичного 35 м/сек и вторичного 37 м/сек. Над рабочи­ми горелками установлены четыре горелки сбросного воздуха и четыре горелки третично­го воздуха. Котельный агрегат оборудован двумя одновентиляторными сушильно-мельничными системами с сушкой в нисходящем потоке газов, с барабанно-шаровыми мельни­цами типа 287/470 и мельничными вентилято­рами производительностью по 90 тыс. м³/ч и напором 950 мм вод. ст.

Своеобразие освоения сжигания подмосковного угля на Черепетской ГРЭС, помимо но­визны отдельных конструктивных решений, заключается в том, что вследствие поставки угля с разных месторождений Подмосковного бассейна, начатых разработкой большей частью в последние годы, качество поставляе­мого угля очень переменное и значительно более низкое, чем на других электростанциях. Зольность на сухую массу отдельных партий угля колеблется в пределах 28—54%, влаж­ность достигает 37%, теплотворная способ­ность меняется от 1 650 до 2 900 ккал/кг. Тем­пература начала деформации золы составляет от 1000 до 1500° С.

Основной трудностью, выявившейся в эксплуатации, явилось шлакование топки, главным образом фронтового и заднего экра­нов, скатов холодной воронки и газоотборных окон. В условиях недостаточной циркуляции шлакование вызывало неоднократные разры­вы труб, главным образом фронтового экрана. Нагрузка котлов ограничивалась шлаковани­ем экранов и составляла первоначально 170— 180 т/ч. Основными причинами шлаковки явились неудовлетворительная конструкция угловых горелок в сочетании с вытянутой формой топ­ки, отсутствие обдувочных устройств, нали­чие не защищенных экранами участков кладки у муфельных горелок и кирпичной раздели­тельной стенки между шлаковыми комодами тепла с уходящими газами повышенные присосы воздуха в топку через шлаковые комоды вследствие значительного времени на удаление шлака. Для устранения шлаковки в процессе экс­плуатации установленных и монтажа после­дующих агрегатов были внесены конструктив­ные изменения в отдельные элементы, испы­таны и отработаны различные режимы топоч­ного процесса. Кирпичные разделительные стенки между шлаковыми комодами и муфельные горелки удалены. Проверены различные конструкции горелок и схемы их установки.

---

Топочная камера котла ТП-240-1 Черепет­ской ГРЭС.

---

Сбросные горелки установлены на фронто­вой и задней стенах топки на уровне рабо­чих горелок с направлением осей к центру топки. Для обдувки экранов в каждой топке уста­новлено от 9 до 12 паровых обдувочных ап­паратов типа ОПР-5 завода Ильмарине. Проведенные мероприятия позволили до­вести нагрузку котлов до номинальной — 240 т/ч — и улучшить технико-экономические показатели работы котельных агрегатов. Од­нако работу топок в настоящее время еще нельзя считать полностью налаженной как в части ликвидации шлакования экранов, так и уровня экономичности. Работа в этом направ­лении продолжается. На котле № 1 в капи­тальный ремонт 1957 г. установлена опытная конструкция непрерывного шлакоудаления. Устраняется присадка холодного воздуха к мельничным вентиляторам неработающих мельниц и проводятся другие мероприятия.

В 1957 г. выявлена наружная коррозия экранных труб холодной воронки, в особен­ности на первых двух котлах. По предвари­тельным данным коррозия вызвана действием серы топлива на металл труб при повышен­ной температуре. Не исключено и механи­ческое воздействие шлака и пылевого факела на износ труб. Для изучения этого явления и выработки необходимых мероприятий по предупрежде­нию в дальнейшем коррозии экранных труб проводятся необходимые исследования и на­блюдения с привлечением работников научно-исследовательских институтов. Перед коллективом Черепетской ГРЭС стоит задача повышения культуры эксплуа­тации и ремонта оборудования и дальнейшего улучшения показателей использования много­зольного, низкокалорийного подмосковного угля.

---

Схемы установки горелок в топке, испытан­ные на Черепетской ГРЭС.

1—диагональная;

2—блочная с фокусами на большой оси топ­ки;

3—блочная с фокусами на малой оси топки;

4—танген­циальная.

---

Горелки с шамотным рассекателем на кот­лах № 1, 2, 4 и 5 Черепетской ГРЭС.

---

Освоение сжигания подмосковного угля в шахтно-мельничных топках.

Достигнутый прогресс в подсушке угля в мельницах в процессе размола и в сжигании пыли угрубленного помола позволил пойти на опробование в эксплуатационных условиях на крупных котельных агрегатах нового спосо­ба организации сушки, размола и сжигания подмосковного угля — шахтно-мельничной топки. Основными достоинствами шахтно-мель­ничных топок по сравнению со схемой пыле­приготовления с промежуточными бункерами являются значительное снижение капитальных затрат", упрощение обслуживания и снижение расхода электроэнергии на пылеприготовление.Шахтно-мельничные топки, как известно, начали применяться в СССР еще в довоен­ный период для котлов малой и.' средней мощности при работе на торфе и сланцах. На крупных котлах шахтно-мельничные топки впервые применены для котлов высокого дав-ия ТП 230. Головной котел с шахтно-мельничной топкой вошел в эксплуатацию на ТЭЦ №15 Мосэнерго в 1948 г. На котле установ­лены четыре мельницы типа ШМА-730-1660-2004. Расположение мельниц — по фронту котла.

Задача освоения шахтно-мельничных топок заключалась в первую очередь в отработке надежной конструкции мельницы и организа­ции надлежащей аэродинамики факела в топ­ке, обеспечивающей надежную работу отдель­ных элементов котла—экранов и паропере­гревателей Наряду с этим надлежало добить­ся наилучших экономических показателей по расходу электроэнергии на размол, по повы­шению экономичности работы котельного аг­регата. В значительной мере эти вопросы реша­лись на ТЭЦ № 15. Первоначальная конст­рукция мельниц, установленных на ТЭЦ № 15, имела многочисленные недостатки. В первый период эксплуатации неоднократно происходи­ли поломки корпуса подшипника и прогиб вала вследствие сильной вибрации опорной рамы заднего подшипника. Пришлось переделать фундаменты под подшипниками и увеличить их массу, усилить жесткость крепления рам. Отсутствие компенсаторов и футеровки верхней части приводили к короблению стенок шахт, к разрыву листов по сварке, к неплот­ности шахт и пылению. Оказалось, необходи­мым установить линзовые компенсаторы меж­ду мельницей и шахтой, а также шахтой и об­шивкой котла, сделать футеровку верхней части шахт и коробов горячего воздуха. Быстрый износ брони и бил требовал ча­стого ремонта мельниц. Путем подбора мате­риала и толщины брони, организации наплав­ки бил и внедрения комбинированных бил срок службы брони был увеличен с 3 до 9 мес, бил средних рядов — с 220—250 до 500—600 ч и бил крайних рядов — со 100— 120 до 250—300 ч. Были выявлены оптималь­ное число и расположение бил, что обеспечило устойчивую работу мельниц. При попадании в мельницу вместе с углем металлических пред­метов повреждаются била и мельница выхо­дит из строя. Поэтому непосредственно перед мельницами были установлены магнитные се­параторы.

Аэродинамика факела в шахтно-мельничной топке первоначально была неудовлетво­рительной. Большое сечение амбразур (1,56хl,56 м) способствует дальнебойности пыле-воздушного факела и затрудняет смешение со вторичным воздухом. Заполнение топки было неравномерным, и ядро факела располагалось у задней стенки топки это приводило к шла­кованию перегревателя. На работу топки от­рицательно сказывалось поступление больших количеств неорганизованного холодного воз­духа через неплотности холодной воронки, топливоподающего узла мельниц и амбразуры не­работающей мельницы. Для улучшения топочного процесса были опробованы различные конструкции шлиц вторичного воздуха и вставки в амбразурах и выполнен дополнительный подвод воздуха в топку через заднюю стенку. Были уплотнены холодные воронки, реконструирован и герме­тизирован узел подачи угля в мельницу. Установлены шиберы для отключения шахт неработающих мельниц. Проведение указан­ных мероприятий и установка эжекционных горелок по опыту второй очереди Щекинской ГРЭС улучшили работу топок и обеспечили надежную работу котлов.

Технико-экономические показатели котлов № 3, 4 и 5 ТЭЦ № 15 Мосэнерго, оборудован­ных шахтно-мельничными топками, первона­чально были ниже, чем у аналогичных котлов с барабанно-шаровыми мельницами, вслед­ствие более высокого содержания горючих в уносе — 2—2,5%. По мере усовер­шенствования конструкции оборудования и на­ладки режимов работы технико-экономические показатели этих котлов непрерывно улучша­лись.

На ТЭЦ № 17, начиная с 1953 г., установ­лено пять котлов ТП-230 с шахтно-мельничны­ми топками, аналогичных котлам ТЭЦ № 15. В конструкции и в эксплуатации шахтно-мельничных топок на ТЭЦ № 17 учтен опыт работы котлов на ТЭЦ № 15. Технико-эко­номические показатели котлов на ТЭЦ № 17 несколько ниже, чем на ТЭЦ № 15, как вследствие недостаточной освоенности оп­тимальных режимов работы котлов, так и не­достатков в постановке учета топлива и выра­ботки пара котлами.

На ТЭЦ № 15 и 17 имеются возможности для значительного улучшения технико-эконо­мических показателей работы котлов. Это под­тверждается результатами работы котлов Щекинской ГРЭС, также оборудованных шахтно-мельничными топками.

---

---

Встроенный жалюзийный золоуловитель.

---

В 1950 г. всту­пили в строй первые агрегаты Щекинской конвективной шахте, в особенности трубы во­дяных экономайзеров. Интенсивность износа зависит главным образом от концентрации ле­тучей золы в дымовых газах и скорости газоз. Борьба с золовым износом ведется по двум направлениям — снижение концентрации золы и уменьшение скорости газов. Уменьшение концентрации золы в потоке газов достигается путем установки встроен­ных в конвективный газоход жалюзийных зо­лоуловителей системы ВТИ — Мосэнерго.

Конструкция встроенных жалюзийных зо­лоуловителей обусловлена температурой газов в месте установки. При температуре газов 500—600° С установлены неохлаждаемые зо­лоуловители из чугуна или даже углеродистой стали. При температуре газов 700—800°С установлены золоуловители с воздушным ох­лаждением колосников или с колосниками из хромистой стали. Коэффициент по­лезного действия встроенных золоуловителей составляет от 20 до 35% в зависимости от со­противления решетки. Улавливая наиболее грубую, абразивную фракцию золы, встроен­ные жалюзийные золоуловители обеспечива­ют резкое сокращение износа последующих поверхностей нагрева. Встроенные жалю­зийные золоуловители установлены на пяти котлах Сталиногорской ГРЭС, пяти котлах ТЭЦ № 15 и одном котле ТЭЦ № 17, всего на 11 котлах. Встроенные жалюзийные золоуло­вители имеют сопротивление от 15 до 40 мм вод. ст., что вызывает увеличение расхода электроэнергии на дымососы. Вследствие про­пуска до 10% газов мимо водяного экономай­зера и потери тепла с физическим теплом го­рячей золы, КПД котлов снижается на 0,5— 1%. Поэтому встроенные жалюзийные золо­уловители нашли только ограниченное при­менение. На первых котлах ТП-230 скорость газов в экономайзере доходила до 15 м/сек. В связи с интенсивным золовым износом при таких скоростях газов на котлах второй очереди Щекинской ГРЭС и Черепетской ГРЭС ско­рость газов снижена до 8—9 м/сек. При этом интенсивность износа уменьшилась в несколь­ко раз.

---

Количество вынужденных остановок котлов по причине золового износа.

---

Разработаны проекты увеличения сечения газоходов и на действующих котлах, которые будут осуществляться в ближайшие годы. На­ряду с указанными главными направлениями по борьбе с золовым износом ведется профи­лактическая работа в виде установки защит­ных манжет периодического поворачивания и замены изношенных змеевиков. В ре­зультате проводимых мероприятий число слу­чаев вынужденных остановок котлов из-за зо­лового износа систематически снижается, несмотря на рост количества уста­новленных котлов. 

---

Средняя зольность и влажность на рабочую массу подмосковного угля, сжигаемого на электро­станциях Мосэнерго

---