ГОСУДАРСТВЕННОГО КОМИТЕТА ПРОМЫШЛЕННОСТИ,

ЭНЕРГЕТИКИ И НЕДРОПОЛЬЗОВАНИЯ

КЫРГЫЗСКОЙ РЕСПУБЛИКИ

ПРИКАЗ

от 29 октября 2019 года №01-7/429

Об утверждении Порядка и условий выбора твердого топлива для сжигания на ТЭЦ г. Бишкек

В целях исполнения постановления Правительства Кыргызской Республики от 15 сентября 2014 года № 530 «О делегировании отдельных нормотворческих полномочий Правительства Кыргызской Республики ряду государственных органов исполнительской власти»

ПРИКАЗЫВАЮ:

1. Утвердить прилагаемый Порядок и условия выбора твердого топлива для сжигания на ТЭЦ г. Бишкек согласно приложению.

2. Управлению электроэнергетики:

в течение трех дней со дня регистрации настоящего приказа принять меры по:

1) официальному опубликованию приказа в газете «Эркин Too»;

2) размещению приказа на официальном веб-сайте Правительства Кыргызской Республики и веб-сайте Государственного комитета промышленности, энергетики и недропользования Кыргызской Республики;

в течение одного рабочего дня со дня официального опубликования направить копию приказа на государственном и официальном языках, на бумажном и электронном носителях, с указанием источника опубликования в Министерство юстиции Кыргызской Республики для включения Государственный реестр нормативных правовых актов;

в течение одного рабочего дня со дня вступления приказа в силу направить копию приказа в Аппарат Правительства Кыргызской Республики для информации.

3. Настоящий приказ вступает в силу по истечении 15 дней со дня официального опубликования.

Опубликован в газете «Эркин Тоо» от «____» _________ 201__ года N ___

4. Контроль за исполнением настоящего приказа возложить на заместителя председателя государственного комитета промышленности, энергетики и недропользования Кыргызской Республики А.Т. Кадырбаева.

Приложение

Утвержден

приказом Государственного комитета

промышленности, энергетики

и недропользования

Кыргызской Республики

от «___» ________ 2019 года № _____

Порядок и условия выбора твердого топлива для сжигания

на ТЭЦ г. Бишкек

(Методические указания к подготовке и проведению поставок топлива)

Общие положения

1. «Порядок и условия выбора твёрдого топлива для сжигания на ТЭЦ г. Бишкек» является руководящим документом (РД), включающим в себя Методические указания к подготовке и проведению закупок (далее Методика).

2. Методика разработана на основании Закона Кыргызской Республики «Об основах технического регулирования в Кыргызской Республике».

3. Основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0 «Межгосударственная система стандартизации. Основные положения» и ГОСТ 1.2 «Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, применения, обновления и отмены».

4. Настоящий РД предназначен для производственно-технических, планово-экономических отделов ОАО «Электрические станции» и ТЭЦ г. Бишкек, а также служб для подготовки, организации поставок твердого топлива для сжигания на ТЭЦ г. Бишкек. Поставки топлива осуществляются на основании Закона Кыргызской Республики «О государственных закупках».

5. РД регламентирует действия ответственных лиц по упорядочению процесса поставок твёрдого топлива, исключающие снижение эффективности оборудования ТЭЦ г. Бишкек.

6. РД служит методическим руководством при выборе твердого топлива при организации закупок поставляемых углей для сжигания. Методика создает основания для принятия решений при согласовании с поставщиками углей показателей «цена-качество». Оптимальный уровень показателей служит критерием выбора победителя тендера при закупках.

7. Методика определяет также действия поставщиков угля, участвующих в тендерах по его закупкам, организуемых ОАО «Электрические станции».

8. Методика регламентирует порядок выбора твёрдого топлива при закупках углей для сжигания на ТЭЦ г. Бишкек, определяет условия и показатели надёжной и экономичной работы её оборудования, позволяет оценивать интегральные топливозакупочные и эксплуатационные затраты, по минимуму которых выбираются победители закупочных тендеров.

Применение Методики распространяется на все котлы ТЭЦ г. Бишкек, включая блоки 150 мВт модернизированной очереди станции.

9. Предметом документа являются проектные угли.

Проектными являются угли для пылевидного сжигания, эффективность сжигания которых доказана в технико-экономических обоснованиях при проектировании оборудования в соответствии с ГОСТ 25543 «Угли бурые, каменные и антрациты. Классификация. Классификация по генетическим и технологическим параметрам».

10. Использование углей, не входящих в состав проектного топлива, а также всех углей (в том числе проектных), показатели качества которых после лабораторного анализа не соответствуют номенклатуре, ухудшают экономичность и надёжность оборудования ТЭЦ, не допускается.

11. Основанием для изменения топливного режима ТЭЦ и организации тендерных закупок является решение (заявление) ТЭЦ г. Бишкек, вызванное ограничениями поставок качественного проектного топлива, ухудшением его номенклатурных характеристик, приводящим к снижению выработки теплоты и электроэнергии, надёжности, технико-экономических показателей оборудования.

12. Внесение изменений и дополнений в настоящий РД, включая дополнительные виды угля, осуществляется в том же порядке, в каком сам РД разрабатывается, одобряется и утверждается соответствующими органами после реконструкции оборудования ТЭЦ г. Бишкек и проведения опытно-промышленного сжигания непроектного топлива.

Цель и задачи в выборе углей

13. Целью выбора углей для сжигания на ТЭЦ г. Бишкек является обеспечение паспортных значений эксплуатационных показателей без снижения эффективности работы энергетического оборудования, которая оценивается по его технико-экономическим показателям и себестоимости вырабатываемой теплоты и электроэнергии на конкретном виде топлива.

14. Основные задачи выбора углей.

1) Выполнение Потребителем и Поставщиком изложенных в РД условий, обеспечивающих эффективную и надёжную работу оборудования ТЭЦ г. Бишкек.

2) Выполнение требований ГОСТ 25543 «Межгосударственный стандарт. Классификация по генетическим и технологическим параметрам».

При использовании ГОСТ 25543 «Межгосударственный стандарт. Классификация по генетическим и технологическим параметрам» следует проверить действие отсылочных стандартов:

- в Национальном информационном фонде технических регламентов и стандартов Центра стандартизации и метрологии при Министерства экономики Кыргызской Республики;

- на официальном сайте Центра по стандартизации и метрологии при Министерстве экономики Кыргызской Республики в сети Интернет (информационной системе общего пользования);

- в ежегодном Каталоге документов по стандартизации «Нормативные документы по стандартизации, принятые на территории Кыргызской Республики в качестве национальных стандартов» актуального с 1 января 2019 года»;

- в ежеквартальном Бюллетене (Бюллетень по стандартизации – официальное периодическое издание Центра стандартизации и метрологии при Министерства экономики Кыргызской Республики).

В случае изменения (замены) отсылочного стандарта следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, тогда положение, в котором на него дана ссылка применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

Задачи и функции Методики

15. Задачи.

1) Своевременный качественный отбор углей при подготовке тендерной документации, обусловливающей объективные принципы выбора Поставщика;

2) Сохранение надежности, технико-экономических и экологических показателей ТЭЦ г. Бишкек в соответствии с потребительскими свойствами твердых топлив и их влиянием на показатели работы;

3) Оптимальное соотношение финансово-экономических затрат с сохранением топливного баланса;

4) Формирование уточненных бюджетов закупок углей при стандартных заданных свойствах;

5) Формирование объективных научно обоснованных критериев для договорных отношений с поставщиками углей и исключение человеческого фактора при организации закупок.

16. Функции.

1) Качественное планирование бюджета топливо обеспечения в соответствии с производственно-техническими решениями;

2) Организация упорядочения закупок и следующих за ними поставок угля на ТЭЦ г. Бишкек;

3) Мотивация к более эффективной эксплуатации оборудования в договорных отношениях с поставщиками угля;

4) Корректировки стоимости при закупке и приеме отдельных партий угля по реальным характеристикам;

5) Стандартизация производственно-закупочных процессов и упрощение их процедур;

6) Регламентация контроля качества топлива при выборе и закупках углей для сжигания;

7) Совершенствование анализа эффективности процессов эксплуатации оборудования в части, зависящей от качества использованного угля.

Номенклатура показателей в выборе углей для сжигания

17. Номенклатура представляет собой перечень показателей качества углей, гарантирующих безопасную и надёжную работу основного и вспомогательного оборудования ТЭЦ г. Бишкек в проектных диапазонах нагрузки и производительности топливоподачи и котлов.

18. Показатели качества коррелируют с требованиями ГОСТ 25543 «Межгосударственный стандарт. Классификация по генетическим и технологическим параметрам».

19. Максимальная эффективность использования оборудования реализуется в определённых границах (пределах) показателей, которые получены опытным путём в периоды длительного сжигания бурого БЗ и каменных Д, К углей на котлах ТЭЦ г. Бишкек и сведены в таблицу 1.

Данные по мышьяку, хлору и радиационной безопасности не рассматриваются в объеме данного РД, целью которого является обеспечение устойчивости и надежности работы котельного и вспомогательного оборудования ТЭЦ.

Поставщик топлива обязан предоставить протокол радиологических испытаний.

20. Приведённые в таблице 1 номенклатурные диапазоны теплоты сгорания Q^р_н, выхода летучих веществ V^г, зольности А^s, влажности W^р, содержание серы S^р, содержания СаО в золе, температуры начала деформации зольного остатка t₁ отвечают за безопасное и надёжное сжигание пылеугольного топлива в котлах при несении последними проектных диапазонов нагрузок.

Надёжность работы мельниц с проектной производительностью определяется указанным в таблице 1 диапазоном коэффициента размолоспособности R_ло, зольности А^s и влажности W^р.

Бесперебойность работы систем топливоприёма, подачи и дробилок обеспечивается граничными значениями максимального размера кусков завозимого топлива R_max и влажности W^р.

Стабильностью теплофизических свойств марок угля БЗ и Д с минимизацией активности процесса самоокисляемости (тления и открытого горения) поддерживается ограничениями по верхней границе V^г у применяемых партий топлива.

21. Угли иных марок и месторождений, даже имеющие показатели качества согласно таблице 1, до начала тендерных торгов должны пройти опытно-промышленное сжигание на ТЭЦ г. Бишкек.

Таблица 1

Номенклатура показателей качества углей для эффективного

 использования на ТЭЦ г. Бишкек

1)    высокозольный уголь; 2) малозольный уголь; 3) отказной параметр V^г >50% для углей БЗ и Д²⁾ ограничивает активность самовозгораний (тления, открытого горения), минимизирует потери теплоты сгорания в границах ТЭЦ.

Учёт индивидуальных теплофизических свойств углей в процедуре заключения контрактов на поставку при приёме партий топлива

на ТЭЦ г. Бишкек

22. Во избежание поставки Потребителю товара, не соответствующего не только сопроводительной документации Поставщика, но и характеристикам качества по договору, отбираются пробы, которые подвергаются анализу с актированием об уценке и возврате брака.

23. Во избежание разгрузки и складирования некачественного угля вместе с общей партией, а также нарушения технологии топливо использования, наносящего повышенный ущерб оборудованию снижающего эффективность работы ТЭЦ с ухудшением экологических показателей в тендерную документацию (включая контракты на поставку валового продукта) вводится раздел о процедуре приема (см. раздел «Процедуры приёма углей для включения в условия закупок»).

24. Контроль качества поступающего топлива осуществляется с забором проб непосредственно из вагонов и кузовов автотранспортного средства посредством проведения анализа на Q_н^р V^г, А^s, W^р, S^p, A^р, t₁, сравнения полученных результатов с договорными характеристиками и принятия на их основе решения по разгрузке с уценкой или без нее, либо по возврату партии Поставщику. При разгрузке осуществляется последовательное взвешивание вагонов или автотранспорта с поставляемым материалом и без него (после разгрузки). По результатам всего комплекса приемки составляется соответствующий акт.

Процедуры приёма углей для включения в условия закупок

25. Потребитель до разгрузки вагонов и автотранспорта определяет в каждой партии качественные характеристики угля: Q_н^р, V^г, А^s, W^р, S^p, A^р, t₁ непосредственно из каждого вагона и кузова автомобиля.

Определение качественных характеристик угля осуществляется аккредитованной лабораторией и специалистами с составлением акта приёмки, уценки, выбраковки, возврата.

26. Потребитель сравнивает полученные значения качественных характеристик угля по пункту 25 с допустимыми величинами по контракту (договору).

27. При отклонениях одной из характеристик в сторону ухудшения качества ниже (выше) договорного значения партию уценивают или отклоняют и возвращают Поставщику (не разгружают).

Результаты определения в каждой партии качественных характеристик угля по пунктам 25-27 актируются.

Для исследованных в отчете марок угля, условий подготовки и сжигания в топках, эвакуации твердых и газообразных продуктов сгорания Поставщик может ориентироваться на таблицу 1.

28. Принятое актом топливо разгружается с соблюдением внутренних условий Потребителя путем организации последовательного взвешивания вагона или автотранспортного средства с принимаемым топливом и с последующим взвешиванием транспорта после разгрузки на весах утвержденного типа в соответствии с законодательством Кыргызской Республики в области обеспечения единства измерений.

29. По результатам приемки по пунктам 25-27 составляется общий акт приемки по весу и качеству, а также производится анализ проб по техническим условиям ГОСТ 25543 «Межгосударственный стандарт. Классификация по генетическим и технологическим параметрам» вместе с экспресс-анализом.

Для полного контрольного анализа по пункту 25 Потребитель организует на приемной площадке пункт прямой экспресс оценки параметров Q_н^р и А^р (без длительной сушки и выделения летучих) с уценкой, выбраковкой и возвратом груженых автомобилей и вагонов.

В этих случаях уценку осуществляют по формуле:

С^р'= С^р(Q^р_н'/Q^р_н1),

где С^р', С^р – скорректированная и основная цена 1 т. топлива;

Q^р_н^' - зафиксированная теплота сгорания 1 кг рабочей массы топлива, ккал/кг;

Q^р_н1 - нижний предел теплоты сгорания топлива, принимаемого по основной цене, ккал/кг.

Отказ в приеме исследованного топлива следует производить согласно данных таблицы 1, ориентируясь также только на параметр Q_н^р = f (W^р; A^р).

Повышенное содержание СаО в золе отдельных углей, вызывающее гипсование золоотводящих систем и активизацию шлакования в топке целесообразно учитывать в договорной цене на топливо скидками на необходимость разгипсования, повышенной частотой остановов котлов на расшлаковку и понижением их эксплуатационной нагрузки.

Повышенное влагосодержание W^р влияет на надёжность топливоподающей системы (замазывание конвейеров, зависание в бункерах) при необходимости ручной очистки также целесообразно учитывать скидками в договорной цене на топливо.

30. Комиссия (ответственные лица) осуществляет отбор (приём) документов Поставщиков с характеристиками углей и сравнивает последние с номенклатурными показателями таблицы 1 настоящей Методики путём ранжирования».

31. Ранжирование отбираемых углей от лучшего к худшему производится методом сравнения по показателям, в соответствии с заданными параметрами в тендерных документах.

32. По полезным свойствам, по крайней мере на «теплоту сгорания», на первое место в выборке угли отбираются методом «Шелла»:

1) Показатель «теплота сгорания» угля первого поставщика считается наилучшим если этот показатель выше показателя «теплота сгорания» второго;

2) Поставщики нумеруются 1 и 2 соответственно;

3) Выбирается уголь третьего поставщика и сравнивается по показателям с углем под номером 1.

Если показатель «теплота сгорания» третьего поставщика выше показателя «теплота сгорания» угля, пронумерованного под номером 1, то ему ставится номер 1, а остальные номера пересматриваются.

Сортировка производится до окончательного ранжирования углей от лучших показателей положительных свойств до худших.

33. По отрицательным свойствам, по крайней мере на «зольность», ранжирование производится в обратном порядке, приведенном в пункте 32.

34. При равных показателях положительных свойств углей оптимальным считается выбор с наименьшими показателями отрицательных свойств.

35. Окончательный отбор поставщиков производится соотношением показателей качества углей к минимальной цене.

При необходимости допускается определение средневзвешенной стоимости поставки.

Приложение 1

Оборудование ТЭЦ г. Бишкек и его функционирование

Системы приема и складирования угля

Начало топливо использования связано с разгрузкой-приемом и складированием угля на открытой площадке.

Система приема включает железнодорожный и автотранспортный участки. Первый из них оснащен вагоноопрокидывателями.

Система складирования имеет площадки для сбора топлива, а также подающие и заборные ленточные конвейеры с узлами пересыпки.

Имеются также обводные конвейеры для прямой подачи топлива на котлы помимо склада.

Система подачи твердого топлива на котлы

Система состоит из дробильных установок с предвключенными магнитными сепараторами для улавливания стальных включений, ленточных конвейеров, бункеров и питателей сырого угля, установленных перед мельничными установками котлов.

Система пылеприготовления, подачи пыли и воздуха в горелки для котлов БКЗ-160

Котлы этого типа имеют по две пылесистемы с прямым вдуванием пыли в горелки. Каждая пылесистема включает бункер и питатель сырого угля, мельничное устройство (валковая среднеходовая мельница) с мельничным вентилятором.

Характеристика вспомогательного оборудования систем пылеприготовления приведена в таблице 1.1.

Таблица 1.1

Характеристика оборудования пылеприготовления котлов БКЗ-160

Система пылеприготовления, подачи пыли и воздуха в горелки для котлов БКЗ-220

Каждый из котлов оснащен тремя пылесистемами с прямым вдуванием пыли в горелки, каждая из которых включает бункер, питатель и молотковую мельницу.

Характеристика вспомогательного оборудования систем пылеприготовления приведена в таблице 1.2.

Таблица 1.2

Характеристика оборудования пылеприготовления котлов БКЗ-220

Топки с камерным сжиганием угольной пыли и системы удаления газообразных и твёрдых золошлаковых продуктов сгорания

котлов БКЗ-160

Топки этих котлов экранированы трубами с нагреваемой пароводяной средой и оборудованы топками с тангенциально установленными на боковых стенах прямоточными горелками, а также дутьевыми вентиляторами и воздуховодами.

Проектные горелки – смесительного типа.

На котлах № 10, 12 проектные горелки заменены на узлы рассредоточенного ввода реагентных потоков в зоны активного горения.

Система эвакуации газообразных продуктов имеет примыкающие к выходному окну топки газоходы с конвективными поверхностями нагрева, золоуловители (скрубберы), дымососы.

Система отвода твердых продуктов сгорания (шлака и золы) имеет шнековые шлаковыводящие, заполняемые водой ванны, установленные под холодной воронкой топочной камеры, а также золоприемники золоуловителей, к которым подведены золошлаковыводящие каналы.

Топки с камерным сжиганием угольной пыли и системы удаления газообразных и твёрдых золошлаковых продуктов сгорания

котлов БКЗ-220

Каждая из топок котлов оборудована шестью вихревыми пылеугольными горелками по три на каждой боковой стене, дутьевыми вентиляторами, вентиляторами горячего дутья, воздуховодами.

Система эвакуации газообразных продуктов сгорания имеет примыкающие к выходному окну топки газоходы с конвективными поверхностями нагрева, золоуловители (электрофильтры), дымососы.

Система отвода твердых продуктов сгорания имеет заполненные водой шнековые шлаковыводящие ванны, размещенные под холодной воронкой топочной камеры, золоприемники золоуловителей, золошлаковыводящие каналы.

Таблица 1.3

Характеристика топочных камер котлов

БКЗ-160, БКЗ-220 ТЭЦ г. Бишкек

Приложение 2

Влияние номенклатурных показателей качества углей на показатели работы угольных электростанций

Теплота сгорания (Qгн)

Изменения теплоты сгорания, прежде всего, связаны с изменением влажности или зольности углей или обоих этих показателей вместе.

При снижении теплоты сгорания, ухудшаются характеристики ее воспламенения, повышается минимальная паропроизводительность котлов, при которых они могут устойчиво работать без дополнительной подачи мазута или газа (подсветка факела мазутом или газом).

Снижение максимальной производительности по сушке и размолу понижает максимально возможная паропроизводительность котлов, т.е. снижается возможный диапазон изменения нагрузки котлов. При этом снижаются температуры газов в топке и газоходах котлов, не выдерживаются расчетные параметры пара (температура и давление), снижается средняя эксплуатационная нагрузка котлов и, в конечном счете, ухудшаются все их экономические показатели (снижается коэффициент полезного действия (КПД), увеличивается удельный расход топлива на отпущенный кВтч, удельный расход электроэнергии на собственные нужды, увеличиваются потери тепла с механическим недожогом и уходящими газами, возникает перерасход топлива).

Снижение теплоты сгорания и соответственное снижение паропроизводительности котлоагрегатов не всегда может быть компенсировано подсветкой мазутом/газом или увеличением расхода угля. Следствием этого является снижение располагаемой мощности ТЭС

При улучшении качества сжигаемого угля происходит в целом обратная картина, и экономичность может даже в некоторых случаях улучшаться. Тем не менее, повышения температур газов в топках и газоходах котлов повышается вероятность увеличения шлакования топок и конвективных поверхностей нагрева котлов. Кроме того, увеличивается содержание вредных газовых выбросов (NO_x и SO₂).

Ухудшение показателей электростанций при снижении калорийности происходит быстрее и заметнее, чем при повышении калорийности.

Отсутствие специальных усреднительных или обогатительных комплексов на электростанциях часто приводит к попеременному сжиганию углей разной калорийности.

Для попеременного сжигания углей с различными качественными характеристиками или их смесей оценить вероятность возникновения или усиления шлакования по характеристикам отдельных углей крайне сложно. Для наиболее точной оценки необходимы результаты опытных сжиганий, проводимых не менее одного-двух месяцев или при опытной эксплуатации котлов в течение нескольких месяцев. При этом основные показатели электростанций часто оказываются хуже, чем при стабильном сжигании самого низкокалорийного из поступающих углей.

Попеременное сжигание углей разного качества приводит к дополнительному снижению надежности и экономичности работы котлов за счет нарушений стабильности и оптимальности работы отдельных узлов и котлов в целом. Проблемы переменных и нестабильных режимов особенно усиливаются при начале сжигания новых (непроектных) марок углей.

Выход летучих веществ (Vdaf)

Выход летучих веществ определяет скорость взаимодействия углей с кислородом воздуха, возрастающую с увеличением температуры, т.е. реакционную способность углей, и через этот показатель конструктивные особенности топок и горелок котлов, требуемую тонкость помола углей (R₉₀, R₂₀₀) для факельного сжигания, а также склонность углей к окислению и самовозгоранию при хранении на складах и в бункерах.

Одной из важнейших проблем сушки и размола топлив является обеспечение взрывобезопасности этих процессов. По действующим Правилам взрывобезопасности впервые введен критерий взрываемости К_т, зависящий от целого комплекса характеристик топлив, и, прежде всего, от калорийности, летучих веществ, зольности. В объем летучих входят не только горючие, в основном углеводороды, но и негорючие газы, например, азот и “материнские” водяные пары.

Так, например, большинство марок угля кузнецкого бассейна относятся к 2 и 3 группам взрываемости. Поэтому эти угли могут использоваться в системах пылеприготовления (СПП) как с газовой сушкой, в которых содержание кислорода в сушильном агенте не превышает 16%, так и с воздушной сушкой (О₂ = 21%) и разными типами мельниц.

Поскольку многие марки углей, в том числе 2 и 3 групп, склонны к пылению и самовозгоранию отложений пыли, помещения топливоподачи должны быть оснащены работающими системами респирации и гидроуборки. Для предотвращения отложений все конструктивные элементы должны иметь углы наклона больше естественного угла откоса используемых углей.

Рабочая влажность (Wr)

Рабочая влажность угля является одной из его важнейших качественных характеристик и состоит из двух составляющих: «материнской» аналитической, постоянной для конкретной марки угля и испаряющейся при очень высоких температурах (более 800°C), и внешней, изменяющейся от влажности и температуры внешней среды.

Кроме рассмотренного выше влияния на теплоту сгорания и через нее на показатели работы котлов, изменения рабочей влажности могут привести к изменениям показателей угля и работы оборудования ТЭС.

Процесс сушки топлив в СПП определяется в основном приведенной влажностью (Wп=%/1000 ккал). Допустимый диапазон отклонения от проектных величин составляет +/- 5 – 10%. Значительное уменьшение приведенной влажности по сравнению с проектной, более чем на 15 – 20%, ведет к повышениям температур угольной пыли на выходе из мельниц, что требует принятия специальных мер по обеспечению взрывобезопасной работы СПП.

Увеличение внешней влаги приводит, прежде всего, к изменениям (ухудшению) сыпучих свойств углей, затруднениям при разгрузки топлива и прохождении его по трактам топливоподачи и СПП. Это может потребовать значительного увеличения обслуживающего персонала даже при использовании специальных систем вибро- или пневмообрушения.

В зимнее время, особенно при длительных транспортировках и повышенной влажности, может повышаться смерзаемость углей, что требует увеличения производительности имеющихся размораживающих устройств, организации дополнительных мощностей и так же значительного увеличения персонала.

При повышении приведенной влажности угля снижается экономичность сжигания угля в котлоагрегате за счет увеличения потерь тепла с уходящими газами, может ограничиваться сушильная производительность систем пылеприготовления, что, в свою очередь, приводит к увеличению влажности готовой пыли и к снижению надежности работы котельного оборудования. Повышение влажности пыли может быть особенно опасно для систем пылеприготовления с промежуточным бункером пыли, так как может приводить к ухудшению работы бункеров и питателей пыли.

Увеличение рабочей влажности при постоянной тепловой нагрузке котлов приводит к увеличению объемов водяных паров и скоростей дымовых газов в конвективных поверхностях нагрева. Отмеченное повышение скоростей с одной стороны улучшает теплообмен в конвективных поверхностях нагрева, а с другой стороны усиливает их абразивный износ. Отрицательный эффект от абразивного износа конвективных поверхностей нагрева оценивается значительнее, чем положительный от улучшения теплообмена.

Увеличение объемов водяных паров может приводить к ограничению производительности дымососов и из-за этого производительности котлов.

Одновременно увеличение относительной влажности дымовых газов может способствовать улучшению работы электрофильтров и других золо- и сероулавливающих установок, в конечном счете, способствовать снижению вредных выбросов в атмосферу и соответственному уменьшению экологических платежей.

Рабочая зольность (Ar)

Рабочая зольность угля также является одной из его важнейших качественных характеристик, состоящей из двух составляющих: «материнской» прочно связанной с горючей частью, прежде всего с углеродом и связанных с ним углеводородами (постоянной для данного угля), и внешней – изменяющейся от внешних условий, окружающей влажности, расположения мест добычи.

Кроме рассмотренного выше влияния на теплоту сгорания и через нее на показатели котлов, изменения рабочей зольности могут привести к изменениям показателей углей и работы оборудования ТЭС.

Повышение общей зольности приводит к пропорциональному износу оборудования ТЭС (углеразгрузочная система, система транспортировки угля, углеразмольное оборудование, прежде всего быстроизнашивающиеся элементы мельниц (шаров у шаровых, бил у молотковых, валков у среднеходных мельниц и рабочих лопаток у мельниц – вентиляторов), а также брони у всех типов мельниц с сепараторами и пылепроводов, особенно их изгибов у всех типов СПП. Кроме этого, увеличение количества золы приводит к увеличению износа конвективных поверхностей нагрева котлов и лопаток дымососов.

Увеличение зольности затрудняет работу золоулавливающих установок и ухудшает экологические показатели ТЭС. При сжигании углей наибольшая часть экологических платежей обычно приходится на выбросы золы, превышающие нормированные показатели (предельно допустимые концентрации – ПДК), и хранение золошлакоотходов. Оценить величину таких затрат можно по изменению содержания золы с учетом КПД золоулавливающих установок (объем выбросов = рабочая зольность*(1–КПД)).

Кроме увеличения зольности особенно сильный износ оборудования СПП может вызвать повышение абразивности золы за счет увеличения абразивных составляющих: SiO₂ , Fe₂O₃ и СаО + MqO – в виде кварцевого песка, пиритных, колчеданных и гранитных включений. Принятых характеристик абразивности золы углей (соотношения твердых и мягких составляющих) не существует и для оценки абразивности золы пользуются фактическими данными о сжигании угля и эксплуатации оборудования.

Изменение зольности может быть так же связано как с изменением ее вредных составляющих: радиоактивности, содержания фтора, хлора и бензапирена, создающих усиление проблемы выбросов вредных веществ, так и относительно полезных, делающих золу источником получения, например, редкоземельных элементов, типа германия, или соединений СаО, позволяющих использовать золу в сельском хозяйстве или строительстве.

Содержание серы (Sr)

Содержание серы определяет температуру уходящих газов за воздухоподогревателями котлов и тем самым конструкцию котлов, поскольку с увеличением содержания серы возрастает температура начала сернокислотной коррозии (точка росы H2SO4 ) металлических элементов воздухоподогревателей. В целях предотвращения сернокислотной коррозии необходимо повышать температуру уходящих газов, а поскольку потери тепла с уходящими газами являются основной составляющей потерь в котлоагрегатах, данное обстоятельство оказывает отрицательное воздействие на КПД котлов (в сторону уменьшения) и экономичность их работы в целом. Также требуется особый подход к конструктивным особенностям воздухоподогревателей и экономайзеров.

Содержание серы для котлов с пылевым сжиганием определяет количество выбросов вредных окислов серы в атмосферу, размер экологических платежей, необходимость, тип и производительность сероулавливающих установок. При отсутствии сероулавливающих установок небольшое связывание окислов серы возможно за счет содержащихся в топливе или специально добавляемых окислов СаО или частичного растворения окислов серы в установках мокрого золоулавливания. Кроме отрицательного, содержание серы в топливе в небольших количествах может оказывать и положительное влияние, поскольку снижает противодействие электризации золы некоторых углей в электрофильтрах и способствует улучшению улавливания золы в электрофильтрах и уменьшению ее выброса в атмосферу.

Содержание азота (Nr)

Содержание азота частично определяет количество вредных выбросов окислов азота в атмосферу с дымовыми газами, уходящими из котла.

Общее количество образовавшихся окислов азота в котле можно разделить на две части: образующиеся из азота топлива, и мало зависящие от технологии сжигания, и образующиеся из азота воздуха, и зависящие от максимальных температур, достигаемых в топках котлов, т.е. технологии сжигания.

Если технологические резервы снижения окислов азота в котлах исчерпаны, повышение содержания азота в топливе может потребовать значительных затрат на оплату штрафов за сверхнормативные выбросы или сооружение специальных азотоулавливающих установок.

Элементарный состав золы

Элементарный состав золы, обычно используют для экспертных оценок свойств золы: прежде всего, склонность к шлакованию и образованию твердых отложений на конвективных поверхностях нагрева, а также абразивных свойств золы. Для отдельных видов углей, например канско-ачинских, вероятность шлакования можно оценить по химическому составу золы, для чего обычно используют соотношение (числитель – щелочные/основные составляющие, знаменатель – кислые составляющие): (СаО+MqO+K₂O+Na₂O+Fe₂O₃)/(SiO₂+Al₂O₃+TiO₂).

Для углей других марок разработка методов подобной оценки требует дополнительного изучения. Склонность к образованию твердых отложений на конвективных поверхностях нагрева оценивают по аналогичным соотношениям и по суммам содержания СаО+MqO и K₂O+Na₂О.

Влияние MqO близко СаО, но менее ярко выражено, обычно из-за его меньшей концентрации.

Влияние K₂O+Na₂O еще менее выражено и обычно сказывается при редко встречающихся содержаниях более 5-7% (так называемые «соленые» угли).

Содержание СаО в золе

Содержание оксидов кальция, как уже отмечалось выше, во многом определяет шлакующие свойства топлив и главное – способность к образованию твердых трудноудаляемых отложений на конвективных поверхностях нагрева.

Такие отложения начинают, обычно, образовываться при содержании СаО в золе более 15-20%. Соединения оксидов Са с оксидами серы, углерода, железа при их взаимодействии с водой образуют гипсо- и цементноподобные трудноудаляемые отложения. Поэтому при содержании СаО в золе более 15-20% не применяются мокрые системы золоулавливания, а для надежной работы гидросистем золошлакоудаления с оборотной системой водоснабжения необходимо увеличение резервирования оборудования этих систем и увеличение плановых затрат на ремонт и замену элементов этих систем. При этом не рекомендуется допускать увеличение рН осветленной воды в таких гидросистемах более 9-10. При этом повышенная щелочность золы и наличие в ней «вяжущих» элементов, т.е. значительное содержание СаО (25-40%), обуславливает возможность использования такой золы в сельском хозяйстве для раскисления почв и в строительстве, как наполнителей бетонов, особенно, при дорожном строительстве.

Температура плавления золы

Температурные характеристики золы, прежде всего (Та; Тb; Тс) (а – начало деформации, в – плавления полусферы, с – жидкоплавкого состояния/растекания). Температурные характеристики золы по способу определения являются одними из самых объективных показателей «шлакующих» и «жидкоплавких» состояний золы и во многом определяют выбор способа и устройств шлакоудаления, а также конструкцию топок котлов («Тепловой расчет котлов. Нормативный метод». НПО ЦКТИ, Санкт-Петербург,1998 г.). Данный качественный показатель имеет особенно важное значение для котлоагрегатов с жидким шлакоудалением.

Коэффициент размолоспособности

Коэффициент размолоспособности определяет способность углей к измельчению.

Примечание: в настоящее время данный коэффициент определяется по двум шкалам:

- по шкале ВТИ (Всесоюзный теплотехнический институт) – К по ВТИ;

- по шкале Хардгроува – К ло ХАР.

Взаимосвязь между коэффициентами размолоспособности устанавливается в соответствии с документом «Расчет и проектирование пылеприготовительных установок котельных агрегатов» (Нормативные материалы). Ленинград 1971 г.

Увеличение коэффициента размолоспособности соответствует более легкому измельчению топлив и сокращению удельных расходов электроэнергии на размол и пылеподготовку. Коэффициент размолоспособности определяет способность топлива к измельчению и определяет тип, конструкцию и производительность необходимых мельниц, сепараторов, питателей топлива и другого оборудования СПП.

Гранулометрический состав

Гранулометрические составы исходного топлива и готовой пыли ( R₅ , R₁₀ , R₉₀ , R₂₀₀ ) характеризуют соответственно исходное топливо и готовую пыль по остаткам на ситах с размерами ячеек 5 и 10 мм для углей, а так же 90 и 200 микрон для готовой пыли.

Гранулометрический состав добытого и доставленного на электростанцию угля определяет необходимость использования специальных “додрабливающих” механизмов на решетках приемных бункеров, а так же количество ступеней, тип и производительность дробилок в тракте топливоподачи. Чем крупнее куски топлива, поступающего на электростанцию, тем больше затрат требуется для его измельчения и пылеприготовления. Гранулометрический состав топлива, подаваемого в приемные бункера СПП, и необходимый гранулометрический состав готовой пыли определяют необходимые типы и производительность мельниц и сепараторов пыли. Чем крупнее куски топлива поступающего в бункера СПП и чем более тонкий помол пыли необходим, тем больше затрат требуется для измельчения угля.

Возможности изменения основных качественных показателей углей путем усреднения и смешения

По мнению специалистов Всероссийского Теплотехнического научно-исследовательского института недовыработка электроэнергии на ТЭС РФ вследствие сжигания угля с ухудшенными качественными характеристиками могла бы покрыть все расходы на его обогащение даже без учета выигрыша от улучшения экологической обстановки.

В этой связи весьма важную роль играет стабилизация свойств топлива, которая в настоящих условиях топливоснабжения энерго предприятий может достигаться путем усреднения характеристик топлив (формирование однородности) в пределах одного марочного состава твердого топлива или в пределах данного вида топлива путем смешения различных марок. Усреднению подлежат обычно каменные угли, бурые – такой операции не подвергаются.

Как правило, усреднение углей по основным техническим характеристикам целесообразно осуществлять в местах его добычи. В пределах одной марки топлива могут усредняться влажность, зольность, а, следовательно, и теплота сгорания, а также содержание азота и серы. Расчетные массовые или объемные доли компонентов в смеси определяются из условий обеспечения заданного показателя качества как средневзвешенной величины.

Практически все остальные свойства топлив по различным причинам не могут быть усреднены, и, прежде всего, вследствие того, что эти качественные характеристики топлив в их смеси не обладают аддитивными свойствами. Усреднению путем смешения топлив, принадлежащих к одной марке или к разным маркам одного вида топлива, не подлежат:

- топлива одного вида, но разных марок, характеризующихся различной реакционной способностью (выход летучих веществ), невозможностью обеспечения усредненной величины тонкости помола пыли (различия в коэффициентах размолоспособности) – необходимо использование разных типов размольных устройств, выбор – в соответствии с топливом, характеризующимся наименьшим коэффициентом размолоспособности независимо от его доли в смеси;

- топлива, характеризующиеся разными значениями критерия взрывоопасности (Кт) - независимо от доли в смеси наиболее взрывоопасного топлива, оно определяет набор мероприятий и защит по обеспечению взрывобезопасности эксплуатации систем пылеприготовления и топливоподачи;

- топлива, минеральные составляющие которых имеют различную склонность к шлакованию и загрязнению поверхностей нагрева (оксиды кальция, магния, калия, натрия) - минеральные части компонентов смеси ведут себя в топочной камере абсолютно независимо, как будто каждый компонент смеси сжигается в «чистом» виде, что приводит к более интенсивному шлакованию, нежели при сжигании этих же видов топлива в «чистом» виде:

топлива, характеризующиеся различным содержанием оксида кальция, что не обеспечивает надежную работу систем мокрого золоулавливания и золоудаления;

топлива, с существенно отличающимися температурами начала шлакования - значение температуры шлакования смеси резко снижается даже при небольшой доле в смеси угля с низкой температурой шлакования; склонность малошлакующего угля к шлакованию поверхностей топочной камеры существенно возрастает при небольшой добавке в смеси сильношлакующего угля.

Стабилизация свойств твердого топлива путем усреднения/смешения позволяет решить ряд технических вопросов:

- возможность сжигания низкосортных топлив;

- повышение надежности работы оборудования;

- снижение вредных выбросов в окружающую среду.

Часто смешение топлив, кроме мест добычи, осуществляется в морских и речных портах – в местах перевалки насыпных грузов с одного вида транспорта на другой.

Основные выводы

На основании изложенного, даже обладая аналитическими данными и экспертными оценками о возможности сжигания конкретного угля на конкретном энергооборудовании, на практике их необходимо проверять по результатам опытных сжиганий, проводимых не менее одного-двух месяцев или при опытной эксплуатации котлов в течение нескольких месяцев.

Предельно допустимые значения качественных показателей топлива на отдельных этапах технологического цикла ТЭС, в значительной мере, определяются резервами производительности и гибкостью используемого основного и вспомогательного оборудования, которые предусматриваются на этапе проектирования ТЭС.

Настоящий раздел может служить справочным материалом и для предприятий-поставщиков твердого топлива, в частности, на ТЭЦ г. Бишкек, как основного потребителя угля в Кыргызской Республике.

Приложение 3

Тепловые характеристики факела, надежность, экологические и технико-экономические показатели топливо использующего оборудования при сжигании различных углей на ТЭЦ г. Бишкек

1. Работа паровых котлов основана на сжигании (окислении) топлива с выделением теплоты и передачи ее водопаровой рабочей среде через систему труб (теплообменников). Нагретую рабочую среду в виде пара отводят потребителям (турбогенераторам для выработки электрической энергии, на сопутствующие производства). Угольную пыль сжигают в топках, стены которых экранируют трубами с водопаровой средой. Внутри топочной камеры формируется и развивается генерирующий теплоту пылеугольный факел. При этом часть вырабатываемой теплоты отдается экранам в топке, часть – пароперегревателю, экономайзеру и воздухоподогревателю в примыкающих к топке газоходах. Для поддержания факельного горения в топку через горелки вводят потоки угольной пыли и воздуха.

2. При сжигании различных углей на ТЭЦ г. Бишкека на различных стадиях подготовки решений по приобретению углей анализируются следующие показатели:

- тепловые характеристики топочного факела;

- надежность топливоиспользующего оборудования;

- экологические и технико-экономические показатели топливоиспользующего оборудования

3. В зависимости от свойств вводимого в топку топлива, конструкции камеры сгорания и условий ввода в нее потоков реагентов в большей или меньшей степени проявляются сопутствующие негативные явления:

- загрязнения настенных экранов топочных камер и конвективных поверхностей нагрева золой и шлаком, ухудшающие теплообмен между факельной и водопаровой средами со снижением паропроизводительности котлов;

- быстротечные загрязнения и терморазрушения амбразур и конструкций горелочных устройств;

- образование большого количества вредных веществ, в том числе летучей золы, оксидов азота (NO_x) и оксидов серы (SO_x), сбрасываемых в атмосферу, а также золы и шлака, выводимых в отвалы.

4. Перемещение продуктов сгорания в подключенных к выходному окну топки газоходах сопровождается золовым износом конвективных поверхностей нагрева, особенно значительным – воздухоподогревателей. При наличии в угольной породе большого количества СаО происходит гипсование систем газоочистки и золошлакоотводящих каналов. Соответствующие ответственные подразделения ТЭЦ обязаны непрерывное отслеживание отмеченных выше показателей и принимать меры к их снижению, прежде всего, путем оптимизации выбора углей.

5. Руководство ОАО «Электрических станций» должно быть информировано о динамике таких показателей во избежание их усугубления неравномерным распределением параметров факела с локализацией повышенной активности разрушений и шлакования в областях с максимальными значениями температуры, скорости, концентрации топлива и золы.

6. Переход от одной марки угля на другую должен отражаться в соответствующем порядке для ведения статистической отчетности. Изменения состава сопутствующей породы и золы, связанные, в частности, с вынужденными сезонными переходами с одной марки угля на другую, также могут влиять на надежность, безопасность и экономичность котельного оборудования. При этом статистическая отчетность призвана обеспечить выявление корреляций между качеством углей и эксплуатационными показателями оборудования.

7. Производятся следующие виды анализов:

- анализ тепловых характеристик топочного факела.

-анализ технико-экономической эффективности и экологической опасности топливо-использующего оборудования

- оценка качества исследованных углей на пригодность к складированию и использованию в технологиях ТЭЦ.

8. На основе выполненных работ по анализу и оценке соответствующий отчет направляется в производственно-технический отдел для утверждения. рекомендации по улучшению технологии использования на ТЭЦ г. Бишкека угля с различными теплофизическими характеристиками.

9. Анализы, оценки и рекомендации должны соответствовать практике их осуществления [15]

10. Значительные колебания топливных характеристик не только в разных углях, но и в угле одной марки по отдельным поступающим партиям могут инициировать активизацию негативных процессов во всей технологической цепочке топливо использования. Для снижения размера наносимого ущерба обеспечивается учет индивидуальных теплофизических свойств поступающего на ТЭЦ г. Бишкек угля в каждой партии.

Приложение 4

Пример оценочного сравнительного расчета для выбора угля по условным показателям

Назначение расчета

При выборе выставляемого на торги топлива для длительного сжигания в котлах ТЭЦ г.Бишкек.

Покупатель (Заказчик) проводит оценку его характеристик согласно номенклатурных показателей таблицы 1. Если соответствие прошли несколько предложений от разных Продавцов (Поставщиков), Заказчик производите оценку их экономической эффективности по стоимостным показателям. Выполняемый ниже расчет предназначен для использования на торгах Заказчиком в качестве примера выбора Продавца- победителя.

Предмет и методика расчета

Оценка и сравнение затрат, зависимых от характеристик и цены топлива (Эvar), при сжигании угля различных марок (Б3; К; Д¹; Д²) по условным ценовым и техническим показателям.

Амортизационные затраты на реконструкцию, обеспечивающую безопасное сжигание топлива, надежность котельных, топливоподающих, пылеприготовительных и золошлакогазоотводящих конструкций, не ухудшающую экономические и экологические показатели ТЭЦ.

Выбор топлива для длительного сжигания на ТЭЦ г.Бишкек и Продавца-победителя по совокупности технико-физических характеристик, условной цены топлива и условной стоимости реконструкции.

Исходные данные и расчет

Выводы

1. Затраты, связанные с характеристиками и ценой топлива Э_var определяются главным образом его ценой G_т.

2. При цене с доставкой 2000 сом/т уголь Б3 оказывается более выгодным, чем другие (К, Д¹⁾, Д²⁾) при цене 3000-3600 сом /т. Суммарные затраты Э_var, связанные с использованием угля Б3 на ТЭЦ в 1,5 раза ниже аналогичных затрат при использовании углей К, Д¹⁾, Д²⁾.

При этом отмеченные соотношения по Э_var слабо зависят от абсолютной величины тепловой выработки Q^год в диапазоне

3. При увеличении цены угля марки Б3 до 2500 сом/т соответствующее ему значение Э_varостается ниже аналогов для других углей, но уже в 1,15 – 1,3 раза. При назначении цены углю Б3 3000 сом/т соответствующий ему параметр Э_varстановится выше Э_var для угля марки Д²⁾ (то есть последний становится более выгоден).

4. На торгах можно добиваться снижения цен по всему ряду выставляемых топлив. Но их выбор для использования на ТЭЦ г.Бишкек следует подтверждать минимальным значением параметра Э_var.