16.04.2018 Журнал Интер РАО «Энергия без границ» №1(48)
Россия готовится к очередному модернизационному циклу в электроэнергетике: до 2035 года стране необходимо обновить минимум 40 ГВт электрогенерации, иначе около 80% мощностей окажется за пределами своего ресурса. Мы запускаем рубрику о современных технологиях, которые станут основой для предстоящей масштабной модернизации энергетики. Первый пример – новые угольные блоки на Черепетской ГРЭС компании «Интер РАО», принятые в эксплуатацию в 2014 и 2015 годах.
ВСЁ ЕЩЕ САМАЯ СОВРЕМЕННАЯ
Построенная в 1950-х и модернизированная в 1960-х годах, Черепетская ГРЭС в своё время была самой современной угольной станцией в РФ: первой ТЭС большой мощности (1500 МВт), работающей на сверхкритических параметрах пара. К началу нового века стало очевидно, что некогда передовая ГРЭС уже не соответствует требованиям современной генерации как по экономическим, так и по экологическим параметрам: срок эксплуатации основного оборудования в 2–3 раза превышал нормативный. Существовавшее тогда РАО «ЕЭС России» включило станцию в масштабную программу развития генерации.
«Детальный проект строительства третьей очереди ГРЭС, включая все технические решения, был утверждён правительством ещё до того, как электростанция вошла в контур активов Группы «Интер РАО», – рассказывает директор Черепетской ГРЭС Олег Савельев. – За это время в мире появилось немало технических решений, позволяющих существенно повысить эффективность работы построенных объектов. Руководство компании посчитало правильным эти решения внедрить, чтобы новые энергоблоки были современными, соответствовали мировым стандартам в области эффективности, экологии и безопасности». При строительстве 8-го и 9-го блоков Черепетской ГРЭС технологические новшества применили почти на каждом из производственных этапов. Первый из них – выгрузка и подача угольного топлива, его доставляют из Кузбасса. На новых блоках топливо подаётся по системе закрытых конвейеров, а места погрузки угля оборудованы современными аспирационными системами, оснащёнными современными фильтрами очистки. Благодаря этому на территории ГРЭС нет характерного слоя чёрной пыли, чем станция выгодно отличается от немодернизированных угольных собратьев.
Размельчённый в пыль уголь поступает с воздухом в котёл и сгорает, в процессе горения выделяя энергию, которая передаётся воде, циркулирующей по трубам, превращая её в пар. Высота новых котлов составляет более 60 м, что сопоставимо с высотой 20-этажного дома. Для улучшения экологических показателей на котле применено ступенчатое сжигание твёрдого топлива. Проектный удельный расход условного топлива (УРУТ) на выработку электроэнергии на модернизированной ГРЭС составляет 330,3 г.у.т./кВт•ч. Это на 112,8 г/кВт•ч меньше, чем на блоках первой очереди, и на 66 г/кВт•ч меньше, чем на второй очереди.
Но главное технологическое достижение Черепетской ГРЭС – возможность работать при высоких параметрах пара – 565–570 °С. Именно до такой температуры перегревается пар, в который превращается вода, подаваемая в котёл, и при давлении в 130 атмосфер подаётся в турбину. Чтобы обеспечить работу блоков при таких параметрах пара, потребовалось привлечь зарубежный опыт по производству жаропрочных сплавов. При изготовлении системы подачи пара использовали ультрасовременный материал – новую жаропрочную хромистую сталь, тем самым не только значительно повысив эксплуатационную надёжность самого опасного производственного звена, но и увеличив технико-экономические параметры станции. КПД по отпуску электроэнергии новых блоков Черепетской ГРЭС достигает почти 40% против 27 и 29% на старых блоках. И это не предел: в будущем применение ещё более жаропрочных сплавов поможет оборудованию работать на суперсверхкритических параметрах пара и достигать КПД под 60%.
ПРОИЗВОДСТВО ЧИСТОЕ И ПОЧТИ БЕЗОТХОДНОЕ
Выбор оборудования со сверхкритическими параметрами работы пара позволил приобрести новые компетенции в области энергомашиностроения. «Стройплощадка новых блоков Черепетской ГРЭС стала своеобразным испытательным стендом, на котором была отлажена совместная работа оборудования разных российских производителей», – говорит Олег Савельев. Всё основное оборудование новых блоков – отечественного производства. Поставщиком котлов выступил Таганрогский филиал ОАО «ЭМАльянс», турбины и генераторы изготовило ОАО «Силовые машины». Схема выдачи электроэнергии, система подачи пылеугольной смеси в котёл и другие элементы блоков – так же российского производства.
Исключение составляет система очистки дымовых газов, вырабатываемых в процессе горения топлива в котлах и выбрасываемых в атмосферу. Загрязнение воздуха – главный бич угольных станций и основной аргумент в пользу их закрытия. При модернизации Черепетской ГРЭС использовали электрофильтры компании Alstom, работающие с применением отсутствующей в России технологии интегрированной сухой пылесероочистки (NID). Благодаря этой технологии степень очистки дымовых газов от золы достигает 99,8%.
На Черепетской ГРЭС также научились частично справляться с твёрдыми отходами – золой, образующейся при сгорании топлива. На выходе из котлов установлены золоуловители (электрофильтры), из которых золовые отходы сжатым воздухом направляются на склад. Обычная судьба золы на угольных станциях – выброс на золоотвалы, со временем занимающие огромные территории. При этом зола может быть эффективно использована, например, в дорожном строительстве или в качестве добавок в цементной индустрии. На складе Черепетской станции в прошлом году осталась только половина золы, остальное распродали.
Сейчас на Черепетской ГРЭС работают только новые пылеугольные блоки. К началу 2017 года «Интер РАО – Электрогенерация», завершая модернизацию ГРЭС, вывела из эксплуатации оборудование первой и второй очереди станции.