Зміївська ТЕС проходить реконструкцію, або як змінити антрацит на газове вугілля

З початку березня на Зміївський ТЕС (ПАТ «Центренерго») йде виведення з експлуатації та демонтаж обладнання 2-го блоку. Найближчим часом розпочнеться демонтаж обладнання і на 5-му блоці. Нарешті в Україні реалізується перший проект з переведення блоків теплових електростанцій на спалювання вугілля газової групи «Г» та «ДГ» замість антрациту.

Після початку блокади окупованих територій Донецької та Луганскої областей для української теплової генерації питання купівлі антрацитової групи вугілля – «АШ» та «Т» – стало особливо болючим та проблемним. Щороку вітчизняні ТЕС та ТЕЦ споживають біля 9 млн тон антрациту. Переобладнання лише двох котлів ТП-100 на енергоблоках №2 та №5 (потужністю 200-300 МВт) на Зміївський ТЕС дозволить замінити близько 1 млн тон антрациту на газову групу вугілля, яке безперешкодно і в достатній кількості видобувається на контрольованій території України.

Згідно проекту, запуск переобладнаного 2-го блоку запланований на 1 вересня 2017 року, 5-го – на 15 жовтня цього року. Фактично, від ідеї до втілення пройде майже два роки. Оскільки ПАТ «Центренерго» готується до приватизації, то реалізацію проекту контролює Фонд держмайна, а особисто – профільний заступник Володимир Державін, колишній помічник нардепа Ігоря Кононенка (БПП).

Навколо питання використання на вітчизняних ТЕС газового вугілля замість антрацитового вже три роки йде багато спекуляцій та міфів, Mind вирішив з'ясувати усі проблемні аспекти, які довелося вирішувати вітчизняним спеціалістам. Одним з головних технічних партнерів ПАТ «Центренерго» є ТОВ «Котлотурбопром», яке керує двома підприємствами: Філіал Харківського центрального конструкторського бюро «Енергопрогрес» та ПАТ «Харківський котельно-механічний завод» (ФХЦКБ «Енергопрогрес» та ПАТ «ХКМЗ»). Представник ФХЦКБ «Енергопрогрес» Олександр Гуля розповів про проблеми переводу енергетичних блоків з одного вугілля на інше. 

Чому не можна замість антрациту просто засипати в котли газове вугілля.

Антрацит і вугілля газової групи – принципово різні види палива, які мають різні норми і вимоги з безпеки при методі пиловидного спалювання. Якщо антрацит низькореакційний і погано запалюється навіть після розмелювання, то газове вугілля має якісно інші умови займання, створюючи небезпеку розгорання та вибухів в системі підготовки палива і при виділенні летючих компонентів. Ці властивості призводять до необхідності передбачити протипожежні заходи не тільки в котельному цеху, а по всьому тракту – прийому, подачі, приготуванні вугілля, що веде до подорожчання проекту.

При спалюванні в котлі марок вугілля, відмінних від проектних, весь топочно-спалювальний комплекс працює по-іншому. А значить, необхідно виконати комплекс балансових розрахунків, рівнозначний проектуванню нового котла (теплові, аеродинамічні, гідродинамічні розрахунки), розробити конструкторську документацію, а потім виготовити ряд принципово нових вузлів котла: від нових пальників до системи рециркуляції димових газів. Це сотні тонн металу, які потім необхідно змонтувати на об'єкті.

З огляду на поточну ситуацію, весь комплекс робіт необхідно було виконати силами вітчизняних підприємств, щоб виключити залежність від імпорту устаткування і послуг, в тому числі, в процесі експлуатації та сервісного обслуговування. На сьогодні, технічні рішення щодо переведення котлоагрегатів ТП-100 першої черги пиловугільних енергоблоків Зміївської ТЕС є унікальною авторською, інтелектуальної розробкою колективу ТОВ «Котлотурбопром», яка не має аналогів в Україні.

Чому проект так довго втілювали. 21 листопада 2015 року відбувся робочий візит міністра енергетики та вугільної промисловості Володимира Демчишина на підприємства енергомашинобудівного комплексу Харкова. Там були оголошені стратегічні напрямки з ефективного використання потужностей вітчизняного машинобудівного комплексу та реалізації державної програми реконструкції і модернізації ТЭС.

23 лютого 2016 року пройшла перша Науково-технічна рада Міненерговугілля. Після цього проходили численні засідання робочої групи за участі провідних галузевих підприємств та організацій зі всієї України. Формат та довгий термін обговорення проекту пов'язані зі складністю та зависокою вартістю технічних рішень, що розглядалися. Кожен варіант реконструкції потребував окремого розрахунку обсягів заміни вузлів і деталей котлів (що були виготовлені в 60-х роках російськими заводами), та оцінки вартості загально-станціонних заходів для роботи на новому вибухо- та пожежонебезпечному паливі.

Було розглянуто кілька варіантів реконструкції:

1. Маловитратні заходи зі спалювання суміші вугілля при зниженій температурі сушіння вугілля в існуючих млинах, без заміни пальників.
2. Середньовитратні заходи, щодо переведення котла на спалювання вугілля марки «Г» при підготовці до спалювання в існуючій пилосистемі, з організацією газової сушки вугілля в млині, а також заміною пальників.
3. Комплексне заміщення вугілля антрацитної групи в ході планової реконструкції або ресурсної заміни енергоблоків з переходом на пряме вдування пилу в топку, що включає, в тому числі, заміну млинів і млинових вентиляторів.

Які отримали результати. Багато часу було витрачено на перевірку працездатності першого варіанту реконструкції: за розробленою «Центренерго» та «Інститутом вугільних технологій» програмою, протягом 2015 року проводились випробування зі спільного спалювання суміші вугілля  антрацитової и газової групи. Було підтверджено, що до антрациту можна  додати лише невелику частку (не більше 30%) газового вугілля. Але це не вирішило проблему комплексно.

Також була виконана оцінка витрат на проведення повної заміни пилосистеми з використанням інноваційних кільцеві-кульових валкових млинів (виробництва заводу «FPM», Польща), і переходом на пряме вдування пилу вугілля газової групи в топку. Цей шлях виявився неприйнятним через високу вартість.

Компромісним технічним рішенням, при відносно невисокій вартості інвестицій, стало переведення пилосистеми на спалювання вугілля марки «Г» з новою організацією газової сушки в існуючому млині і заміною пальників. Проводиться зміна системи зберігання газового вугілля, його підготовки і подачі пилу в котел. При модернізації систем пилоприготування вирішуються питання вибухо-пожежобезпеки та контрольованої подачі пилу до пальників. Також розроблена модернізація топочно-пальникової групи для забезпечення надійної роботи котла в цілому.

Що вирішила модернізація. Виконані розрахунки вартости переведення котла на спалювання газового вугілля, показали наступний результат:

- прийнята концепція перекладу котлоагрегатів на спалювання газового вугілля дозволяє забезпечити надійну експлуатацію пилесистем в штатних, пускових, зупиночних і аварійних режимах;

- після реконструкції буде забезпечено роботу енергоблоків Зміївської ТЕС з існуючою встановленою потужністю (блок №2 – 175 МВт, блок №5 -185 МВт), в тому числі за умовами шлакування топки.

На думку експертів енергетичної галузі, яке також поділяють фахівці ПАТ «Центренерго», даний проект є національним пріоритетом і дієвим механізмом підтримки вугільної галузі України. Реалізація та успішне завершення такого інноваційного проекту забезпечить:

1. Підвищення енергетичної безпеки країни;
2. Підвищення надійності роботи об'єднаної енергосистеми України;
3. Диверсифікацію і зниження імпортозалежності від поставок вугільної продукції;
4. Зниження соціальної напруги в шахтарських регіонах, забезпечення самофінансування вугільних підприємств;
5. Стимулювання українського промислового виробництва шляхом залучення вітчизняних заводів-виробників і підрядних організацій до виконання робіт з технічного переоснащення котлоагрегатів;
6. Підвищення надходжень до державного бюджету платниками податків, виробниками обладнання та виконавцями робіт.

На даний момент ПАТ «Центренерго» і все підрядні організації завершили розробку проекту і робочу документації з переведення двох блоків на спалювання вугілля марки «Г». На «Харківському котельно-механічному заводі» виготовлені вузли і елементи котлів (близько 540 тонн). Харківський проектний інститут «ТЕП-СОЮЗ» виконав проектування систем прийому, зберігання і подачі газового вугілля на котел, а також проектування конструкцій будівлі, включаючи протипожежні заходи. За проектом отримано позитивний експертний висновок ДП «Укрдержбудекспертиза».

Реалізація проекту з переобладнання теплових блоків ТЕС на спалювання газового вугілля дає можливості й для інших станцій наслідувати приклад ПАТ «Центренерго».