НТС в Газпромэнергохолдиг

Современноетопливодлятеплоэнергетики
Использование водоугольного
топлива на энергетических
объектах Газпромэнергохолдинг
Докладчики:
Морозов А.Г.
к.т.н.,Генеральный директор ООО «Амальтеа-Сервис» (г.Москва)
Брандаус С.С.
зав.лабораторией топочных устройств, котлов-утилизаторов,
энерготехнологических котлов НПО ЦКТИ (С.-Петербург)
Москва
12 ноября 2010г.

Положения, выносимые на защиту
 Водоугольное топливо (ВУТ) как
нерасчетное топливо на пылеугольных
и газовых котлах
 Водоугольное топливо из шламов как
способ снижения топливных затрат
 Сжигание угля в форме ВУТ как
механизм снижения выбросов NOx на
пылеугольных котлах
Группа компаний Амальтеа,
http://vodougol.ru 2

Принятые ограничения
 Рассматриваются энергетические
котлы, являющиеся источником пара
для турбин
 НЕ рассматриваются котлы малой и
средней мощности (до 50 т.п./час), где
эффективность ВУТ уже
апробирована:
◦ На мазутных котлах
◦ На котлах со слоевым сжиганием угля

История вопроса
Россия
 НовосибирскаяТЭЦ-5 (1989-1993) – ВУТ на котлах 670т.п./ч
 Использование ВУТ в России в широком масштабе было
остановлено в середине 90-х из-за дешевизны основного
энергоносителя – газа.
Япония, Китай
 Накосо, Япония – ВУТ на котле 600МВтэ. ВУТ предварительно
транспортировался на нефтяном танкере из Китая, затем на
внутреннем танкере
 Гуаньдонг, Китай – ВУТ на котлах 220 МВтэ, сырьё – бурый
уголь
 Шеньянг, Китай – ВУТ на котлах 75 и 130 т.п./ч, сырьё – бурый
уголь
Китай сегодня
 (NASDAQ:SCEI) Sino Clean Energy Inc – капитализация
$141млн.
 По состоянию на 09.11.2010 Sino Clean Energy Inc. Входит в
число наиболее растущих компаний на NASDAQ.

Позиционирование ВУТ в соответствии с
классификацией в Японии
 Диверсификация
источников энергии
(Diversification of
Energy sources)
 Простота в
использовании (Ease
of handling)
 Снижение выбросов
оксида серы и азота,
твёрдых отходов
(Reduction in SOx,
NOx and waste).
Группа компаний Амальтеа, http://vodougol.ru 5

Факторы, сдерживавшие
массовое использование ВУТ
 Высокие удельные затраты на приготовление
ВУТ
◦ При использовании вибромельниц – не менее 55
кВт*ч/т
 Стоимость основного энергоносителя – газа,- в
России была и остаётся крайне низкой
◦ Отсутствует потребность в альтернативном
энергоносителе
 Основная концепция внедрения ВУТ ранее в
мире состояла в снижении затрат на
транспортировку угля
◦ Предполагалось строительство углепроводов для
транспортировки водоугольной суспензии, что
подразумевает значительные капиталовложения,
существенные сроки реализации

Предлагаемые решения
 Применить сжигание угольных шламов, бурого угля или др. в
форме водоугольного топлива (ВУТ) на ряде объектов ГЭХ:
◦ МурманскаяТЭЦ
◦ Красноярская ГРЭС-2
◦ Др.
 Использовать высокоэффективные гидроударные установки
для мокрого помола (ГУУМП), что позволит кардинально
снизить энергетические затраты на приготовление ВУТ (до 10
кВт*ч/т)
 Использовать с минимально возможной реконструкцией
существующую схему топливоподачи (угля)
 Использовать предтопки, оснащенные специальными
горелочными устройствами на котлах
◦ Совместно или раздельно с углём, газом
 Использовать вихревые камерные топки для полного
сжигания угля, газа, мазута

Преимущества решения
 Снижение топливных затрат при цене газа свыше
$100/т.куб.м.
 Увеличение коэффициента регулирования котла и
сохранении параметров пара (температура и давление
перегретого пара) за счёт снижения минимальной
тепловой нагрузки до 30..35%, что позволяет избежать
дополнительных топливных затрат в периоды
«нулевого» тарифа (ночью и выходные дни)
 Качество исходного сырья оказывает минимальное
воздействие на ведение топочного процесса,
возможность добавления углей других марок в ВУТ
 Снижение выбросов NOx зависит от применения ВУТ на
различных видах котлов.
 Предотвращение шлакования котла.
 Снижение общей взрывоопасности производства

Приготовление ВУТ
 Приготовление ВУТ
◦ Высокоэффективная
технология приготовления -
Гидроударный Узел
Мокрого Помола (ГУУМП,
опытно-промышленное
производство)
◦ Минимальные
энергозатраты
◦ Не требуются добавки-
пластификаторы
• Производительность: до
5т/ч
• Потребление: менее 49кВт
• Габариты:
1920мм*2400мм*1800мм
• Вес: 1700кг
• Серийное производство: да
• Апробация: бурые и
каменные, антрациты

Грансостав ВУТ после помола в ГУУМП
На бурых углях Б2, КАБ На углях ДГ, Донецкий бас-н

Характеристики ВУТ из углей ДГ
Параметр Значение
Влажность 37..44%
Теплотворная способность, ккал/кг 3300..3800
Зольность 7…23% (зольность углей)
Вязкость, мПа*с <1000
Плотность, т/м3 1,15…1,19
Температура хранения >10C
Статическая стабильность • Не менее 5 суток без добавок
• Свыше 4 недель при регулярной
рециркуляции или с добавками

Сжигание ВУТ: вихревая камера
для БКЗ-75
3D-вид системы дозирования,
сушки и подачи КДО
Траектории движения
газовоздушной смеси

Аэродинамическая схема топки
котлаЧКД-35-39-450

Вихревое горение в котлеЧКД-
35-39-450, Болгария
 Горящий поток
поднимается от
холодной воронки вдоль
фронтового экрана и
зажигает факел
непосредственно у
корня.
◦ Повышается надежность
воспламенения и
устойчивость топочного
процесса, расширяется
диапазон регулирования
 Схема горения
универсальна как на
котлах различных марок,
так и на различных видах
топлива

Апробация вихревого сжигания
Тип реконструированного котла и место установки Кол-во Время
эксплуатации
ЭЧМ-60-2, мощность -60Гкал/час. г.Междуреченск,
Кемеровская обл. РКК (районная коммунальная
котельная, 180Гкал/час).
3 шт. С 1998 г.
БКЗ-75-39-440, 75т/час. Селенгинский целлюлозно
картонный комбинат. Бурятия
1 шт. С 2006 г.
ДКВр-20-13, 20т/час. Благовещенский комбинат
молочных продуктов. Пос. Благовещенка,
Алтайского края
2 шт. С 2005 г.
ЧКД-35. 25 т/ч. 1.шт. С 2007 г.
КЕ-25-14, 25т/час. Мариинск, Кемеровской обл. 1 шт. С 2007 г.
Котельная шахты Большевик, г.Новокузнецк, КВа-
5ШпВТ, 15Гкал/час, новая
3шт. С 2006 г
Котельная шахты Южная, КВа-7ШпВТ, 28Гкал/час 4 шт. С 2008 г
Котельная шахты Красногорская, КВа-7ШпВТ,
36Гкал/час
6 шт. С 2009 г
Котельная пос. Промышленовский, Кемер. обл.
г.Новокузнецк, КВ-1,8ШпВТ, 10Гкал/час
4 шт. С 2008 г

Обратить внимание
 Заносы золы на поверхностях нагрева
 Возможность снижения мощности
котла при 100% замене угля/газа на
ВУТ
 Устойчивость горения

Сжигание с предварительной
частичной газификацией
• Сжигание осуществляется стандартным
факельным способом, путём распыления
смеси ВУТ+синтезгаз внутри топки
котла.
• Предварительная частичная
газификация ВУТ позволяет обеспечить
стабильное горение ВУС в топке котла.

Вихревое горение
 Вихревое горение позволяет решить
основные вопросы:
◦ Занос конвективных поверхностей – до 95% золы
уходит в холодную воронку, в т.ч. на котлах П-
образной компоновки
◦ Полное дожигание угля
◦ Сохранение мощности котла
 Совместно с предтопками достигается
устойчивое горение
◦ При недостатке кислорода в предтопках (a<1.0)
происходит частичная газификация ВУТ. В
результате, в топку котла попадает смесь ВУТ и
синтез-газа

Эффективность ВУТ
 Все объекты, использующие ВУТ и реализованные в
период с середины 90-х годов реализованы только
силами частных компаний, при ограниченном
финансировании.
◦ В РФ отсутствует возможность проведения полноценных
исследований характеристик горения ВУТ
 Во всех реализованных объектах, где проводились
измерения, подтверждены следующие основные
характеристики котлов на ВУТ:
◦ Эффективность сжигания ВУТ
◦ КПД котлов
◦ Сохранение/Изменение мощности котлов
◦ Энергозатраты на приготовление ВУТ

Выбросы в атмосферу
 Ввиду отсутствия заинтересованности Заказчиков
измерение выбросов проходило только в единичных
случаях.
 Для расчёта выбросов используется единственный
нормативный документ касательно оценки влияния ВУТ:
«МЕТОДИКА расчета выбросов загрязняющих веществ
при сжигании водоугольного топлива», ИГИ, 1990г.
 Все расчётные данные сравниваются с данными о
выбросах зарубежных реализаций проектов на ВУТ:
◦ США, Пенсильванский институт
◦ Китай, различные объекты
◦ Япония, энергетические объекты
 Силами Амальтеа проведены исследования золы от
сжигания ВУТ

Выбросы
 Замеры выбросов
проходили при больших
избытках воздуха, в
котле с
комбинированным
сжиганием ВУТ и угля.
 Penn.State University
показано, что снижение
NOx в пылеугольных
котлах с совместным
сжиганием ВУТ на 26,5%
происходит не только за
счёт «температурного»
NOx.

Утилизация золы
 Зола от сжигания ВУТ
представляет собой
светлый порошок с
насыпной плотностью
0,3…0,6 т/куб.м.
 Зола от сжигания ВУТ
проще утилизируется, чем
зола от пылеугольного
сжигания.
 Заменяет до 18% цемента
без изменения технологии
приготовления бетонов
(заключения Кольского
РАН).
22
Зола от сжигания ВУТ в пос.Ёнский
(Мурманская обл.)
Группа компаний Амальтеа, http://vodougol.ru

Результаты на котлах в Накосо,
Япония
 Котёл №4
электростанции
Накосо:
◦ Исходное топливо –
пылеуголь
◦ 260 т.п./ч
◦ Пар 120/36кг/см
◦ Пар 541°С
 Параметры ВУТ
◦ 4*4 (16) горелок ВУТ
Mitsubishi, 4 уровня,
по 4 углам

Результаты на котле в Накосо

Сжигание ВУТ на котлах малой и
средней мощности, Япония
 Мазутный котёл,
34т.п./ч
модернизирован
для сжигания ВУТ
 Результаты:
◦ Диапазон
регулирования
нагрузки на ВУТ –
60…100%
◦ Nox – 185 ppm
◦ Возможно
использование углей
с высокой
температурой
плавления золы

Результаты сжигания ВУТ на
котле 34 т.п./ч

ВУТ на МурманскойТЭЦ
 На НТС 25.12.2008 и 04.02.2009 вТГК-1
рассматривалась возможность внедрения ВУТ
в котлотурбинном-цехе МурманскойТЭЦ.
 По результату НТС были сделаны выводы о
технической возможности модернизации
мазутных котлов К1-К4 (ТП-35) на
использование ВУТ, без потери мощности.
 Недостающими данными для принятия
решения стало отсутствие оценки
экономического эффекта замены мазута на
ВУТ.

Исполнители
 ООО Амальтеа-Сервис, г.Москва
◦ ТЗ в части топливоподготовки и характеристик ВУТ
◦ Базовый инжиниринг, выбор решений по приготовлению и
сжиганию
◦ Управление проектами внедрения ВУТ, авторский надзор
◦ Поставка оборудования приготовления ВУТ (ГУУМП)
 Effective Energy Technologies GmbH, г.Вена (Австрия)
◦ Сертификация оборудования и технологии
◦ Финансирование технологии и её коммерциализация на
территории ЕС
 НПО ЦКТИ, Санкт-Петрбург
◦ Теплотехнический расчёт котлов
◦ Рабочая документация для предтопков
◦ Рабочая документация для горелочных устройств
 ЗАО «Проэнергомаш», Барнаул
◦ Аэродинамический и теплотехнический расчёт вихревых топок
(3Д)
◦ Изготовление вихревых топок «Торнадо»

Выводы и предложения
 Предлагается использовать ВУТ в качестве нерасчетного
топлива на газовых или пылеугольных котлах, с
предварительными расчетами по каждому конкретному
варианту реконструкции котла:
◦ тепловыми, аэродинамическими, вредных выбросов
 Предлагается использовать ВУТ для утилизации
угольных шламов
◦ В качестве основного или дополнительного топлива
◦ В качестве замещения газа при цене более $120 за
тыс.куб.м
 Осуществить замену мазута на котлах К1-К4 КТЦ
МурманскойТЭЦ,ТГК-1
 Рассмотреть возможность использования ВУТ из бурого
угля в качестве нерасчётного топлива на Красноярской
ГРЭС-2

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!

НТС в Газпромэнергохолдиг

More Related Content

What's hot

Similar to НТС в Газпромэнергохолдиг

More from oxothik

НТС в Газпромэнергохолдиг