Лаборатория подготовки и сжигания топлив

Направления деятельности и основные работы лаборатории:

Лаборатория подготовки и сжигания топлив занимает ведущие позиции в исследовании, разработке, изготовлении энергетического оборудования и энергоустановок, соответствующих современным требованиям, а также совершенствованием систем сжигания жидких и газообразных топлив для энергетических и промышленных котлов, печей разного назначения, камер сгорания газотурбинных установок и для других объектов.

В ОАО «НПО ЦКТИ» разработаны типовые схемы организации высокоэффективного низкотоксичного сжигания топлива, включающие в себя:

  • применение специализированных низкотоксичных горелок нового поколения;
  • горение с малыми избытками воздуха;
  • ступенчатый подвод окислительной среды (при сжигании природного газа);
  • рециркуляцию дымовых газов.

Горелки разработки и производства ОАО «НПО ЦКТИ» по своим параметрам стоят в одном ряду с лучшими отечественными и зарубежными аналогами. Каждая горелка может быть спроектирована и изготовлена с учетом индивидуальных особенностей эксплуатации и обслуживания на конкретном объекте. Горелки с центральным газораздающим насадком применяются для различных типов котлов в широком диапазоне мощностей. Горелки этого типа мощностью от 4 до 20 МВт устанавливаются на стенах топочной камеры (настенная компоновка, однофронтовая, встречная, многоярусная и т.п.). Горелки данного типа надежны и просты в эксплуатации, обеспечивают хорошие показатели по полноте выгорания и умеренные выбросы вредных веществ.

 

Газомазутная горелка ГМУ-м с центральной раздачей газа.

Горелки с регулируемой трубчатой подачей газа устанавливаются преимущественно на котлы паропроизводительностью выше 75 т/ч. Наличие регулируемой газораздающей части, а также возможности «подрегулирования» воздушного режима (перераспределение расхода воздуха по отдельным каналам горелки) позволяет изменять длину и конфигурацию факела (характер распределения температур в ядре горения), влиять на эмиссионные характеристики пламени.


Регулировка (многочисленные комбинации расположения  газораздающих сопел трех калибров) позволяет значительно снижать выбросы NOx, СО, сажи, влиять на температуру перегретого пара. Разработаны технические рекомендации по углам установки газовых сопел, что позволяет получить ту или иную конфигурацию факела.


Регулировки могут выполняться специалистами ОАО «НПО ЦКТИ» в период пуско-наладочных работ.

Газомазутная горелка ГМУ-м с центральной раздачей газа.

Газомазутная горелка ГМУ-м с центральной раздачей газа.

Горелка газовая для сжигания доменного и природного газов

Комбинированная плоскофакельная газовая горелка для сжигания доменного, коксового и природного газов

ОАО «НПО ЦКТИ» разработаны принципиально новые горелочные устройства для высокоэффективного низкотоксичного сжигания доменного, коксового и других попутных газов в металлургии.


Также одним из примеров использования горелок ОАО «НПО ЦКТИ» в металлургии является внедрение мощной растопочной многофункциональной горелки для серной печи в цехе производства серной кислоты (ООО «ПГ «Фосфорит», Ленинградская область, промзона «Фосфорит»).


Горелки комплектуются запальником и датчиком контроля факела горелки.


На сегодняшний день запально-защитные устройства  ЗЗУ-ЗГ-01 внедрены на многих объектах для различного применения, например наши запальные устройства уже 10 лет используются для розжига горелок Ростральных колонн в г. Санкт-Петербурге.


Запальник  работает по принципу действия «пламепередающей трубы», не имеет высоковольтного электрода и отличается от электрических запальников устойчивостью горения, безопасностью, надежностью и долговечностью в работе. Искровой блок устанавливается непосредственно в запальник.

Запально - защитное устройство ЗЗУ-ЗГ-01

Работа запально-защитного  устройства на Ростральных колоннах

Выполняемые работы:

  • Выполняется шеф - надзор за монтажом горелок на котле и режимно - наладочные испытания энергоустановок.
  • После установки горелок на котле проводятся испытания на срыв факела на различных давлениях газа и воздуха. ОАО «НПО ЦКТИ» выполняет работы по разработке и изготовлению топливных форсунок, воздушных клапанов и другого вспомогательного оборудования и металлоконструкций.
  • Оптимизация технологии газификации твердого топлива парокислородном дутье под давлением, как наиболее перспективной для создания мощных парогазовых установок (ПГУ) с внутрицикловой газификацией.
  • Экспериментальная база лаборатории позволяет проводить широкий спектр научных работ, что является необходимым условием разработки камер сгорания и горелочных устройств, отвечающих современным требованиям.
  • Опытная эксплуатация разработанной в ОАО «НПО ЦКТИ» установки газификации твердых топлив в потоке окислителя под давлением подтвердила возможность получения высококалорийного синтез-газа пригодного для использования в камерах сгорания газовых турбин.
  • Специалисты ОАО «НПО ЦКТИ» участвовали в разработке практически всех отечественных газотурбинных установок. Сегодня мы постоянно совершенствуем нашу испытательную базу, создавая новые испытательные отсеки для вновь разрабатываемых современных установок.
  • Разработка проекта установки горелок на котле с разводкой экранных труб под новую амбразуру.
  • Проектирование систем газоснабжения.

Пыледелитель

Стенд газификации,  шкаф для кислородной и азотной рампы

Горелочный модуль с предварительным перемешиванием газовоздушной смеси

Камера сгорания

Горелка для камеры сгорания

Камера сгорания предназначенная для растопки котла работающего с кипящим слоем

Программная база лаборатории

  • TopHeat  -  программа теплового расчёта энергетических котлов (собственная разработка).
  • Heat-KS  -  тепловой расчет котлов и с КС и ЦКС (собственная разработка).
  • TSten-K  -  расчет температуры стенки конвективных поверхностей нагрева; (собственная разработка).
  • TSten-R  -  расчет температуры стенки радиационных поверхностей нагрева; (собственная разработка).
  • Boiler Designer  -  для создания управляемых всережимных математических моделей теплоэнергетических объектов.
  • Autodesk AutoCAD  -  двух- и трёхмерная система автоматизированного проектирования и черчения.
  • Аскон КОМПАС 3-D  -   двух- и трёхмерная система автоматизированного проектирования.
  • Контур  -  расчет циркуляции.
  • D-Pipe  -  проведения расчетного анализа прочности трубопроводов АЭС и ТЭС.

Аксонометрическая схема для расчета трубопровода и установки опор

Интерфейс  Boiler Designer 

Интерфейс TopHeat

Выполненные работы

  • Разработка типовых технических проектов котлов с топкой ЦКС для энергоблоков мощностью 225 МВт на докритические параметры пара (производительность 640 т/ч, P=13,7 МПа, t=565°C) и 330°МВт на сверхкритические параметры пара (производительность 965 т/ч, P=24,2 МПа, T=565°C), разработка программы испытаний и инструкции по эксплуатации пилотной установки с ЦКС, разработка программы тепловых расчетов котлов с ЦКС.
  • Перевод Игумновской ТЭЦ в режим котельной и перевод котлов ст. №№ 8, 9 Игумновской ТЭЦ на сниженные параметры пара (ПИР) для нужд производственного комплекса группы ООО «Синтез ОКА-ЭНЕРГО» и других предприятий химического кластера города Дзержинска Нижегородской области.
  • Разработка системы пожаротушения хвостовых поверхностей нагрева котлов ЗТЭЦ-5 ст. №№ 2, 3, 4, 6 в рамках работ по переводу энергетических котлов Закамской ТЭЦ-5 ПАО «Т-Плюс» на сжигание мазута. В этом проекте разработана система пожаротушения трубчатых воздухоподогревателей с использованием воды в качестве противопожарного средства.
  • Техническое перевооружение опасного производственного объекта ТЭЦ АО  «Монди Сыктывкарский  ЛПК» - установка нового расширителя непрерывной продувки. Республика Коми, город Сыктывкар.
  • Техническое перевооружение котла ЦКТИ-75-39Ф2 ст. № 10 ТЭЦ АО «Чепецкий механический завод» с переводом на сжигание природного газа. Удмуртская Республика, город Глазов.
  • Техническое перевооружение котла ст. №3 фирмы «Саймон Карвес» ТЭЦ ПАО «НЛМК» в объёме реконструкции конвективной части с целью уменьшения температуры уходящих газов и повышения его технико-экономических характеристик. Модернизация системы непрерывной продувки котла ст. №2 типа «Релей Стокер» и котлов ст. №№ 3-5 типа ЦКТИ-75-39-Ф2 на площадке ТЭЦ АО «ЭнСер». Челябинская область, город Миасс.
  • Перевод котла ст. №5 типа ЦКТИ-75-39-Ф2 ТЭЦ «АО ЭнСер» на двухступенчатую систему испарения в рамках технического перевооружения для устранения причины повреждения экранных труб соленых отсеков котла. Челябинская область, город Миасс.
  • Техническое перевооружение котла-утилизатора первой технологической линии Плавильного цеха №1 ПАО «Надеждинский металлургический завод» - замена пружинных предохранительных клапанов на импульсные предохранительные устройства с целью приведения котла в соответствие с современными правилами промышленной безопасности. Свердловская область, город Серов.
  • Техническое перевооружение котла ТП-87 ст. №9 Западно-Сибирской ТЭЦ с целью перевода его сжигание вторичных газов – продуктов металлургического производства АО «ЕВРАЗ ЗСМК». Кемеровская область, город Новокузнецк.
  • Восстановление оптимального гидравлического режима пароводяного контура низкого давления котла-утилизатора КГТ-45/6,7-450-15/0,9-270 для газотурбинной электростанции Новоуренгойского газохимического комплекса (ГТЭС НГХК) группы строительных компаний «ВИС» с выбором необходимых циркуляционных насосов данного контура, разработка опорно-подвесной системы трубопроводов контуров высокого и низкого давлений. Ямало-Ненецкий автономный округ, город Новый Уренгой.
  • Техническое перевооружение котлов типа Е-220-9,8-540ГД на УТЭЦ ПАО «НЛМК» - увеличение поверхности водяного экономайзера второй ступени, что привело к снижению температуры уходящих газов за котлами и росту КПД. Город Липецк.
  • Техническое перевооружение котла ст. №6 типа ТП-230-2 на ТЭЦ ПАО «НЛМК» - увеличение поверхности водяного экономайзера первой ступени для уменьшения температуры уходящих газов за котлом и увеличения его экономичности. Город Липецк.
  • Техническое перевооружение котлов ст. №№ 6 и 7 типа БКЗ-210-140 на ТЭЦ-ПВС ПАО «Северсталь» - увеличение поверхности водяного экономайзера второй ступени и организация системы впрыска собственного конденсата и питательной воды, что позволило расширить диапазон нагрузки и привело к снижению температуры уходящих газов за котлами и росту КПД. Вологодская область, город Череповец.
  • Опытное сжигание Жеронского угля на котлоагрегате БКЗ-420-140 ПТ-2. Разработка схемы экспериментального контроля надежности циркуляции и температурного режима. Проведение опытного сжигания Жеронского угля в чистом виде в эксплуатационном диапазоне паровых нагрузок, в том числе испытаний циркуляции и температурного режима. Иркутская область, город Усть-Илимск.
  • Замена барабана в рамках технического перевооружения котла ст. №14 типа ТП-82 на Омской ТЭЦ-3 с целью снижения присосов воздуха, улучшения температурных параметров котла, снижения расхода мазута, повышения процесса надежности растопки.
  • Разработка технических решений реконструкции элементов испарительного контура среднего давления котла-утилизатора блока ПГУ-410 Краснодарской ТЭЦ. Город Таганрог.
  • Выполнение комплекса работ по исследованию в области гидродинамики (циркуляции и сепарации) малогабаритных котлов малой и средней мощности паропроизводительностью 50,75 и 100 т/ч, давлением 1,4 и 3,9 МПа, с целью анализа конструкции циркуляционных контуров и внутрибарабанных сепарационных устройств, и выдачи рекомендаций по повышению надежности их работы. ТКЗ «Красный котельщик», Барнаульский филиал.
  • Корректировка рабочей документации проекта на паровые котлы высокого давления F7701-F7901 фирмы «Hohenthurm» ООО «Новоуренгойский газохимический комплекс», ОАО «ВНИПИнефть», Ямало-Ненецкий автономный округ, город Новый Уренгой.
  • Установление минимальной нагрузки Е-2 парового котла БКЗ-75-39ФБ. Литовская Республика, город Вильнюс.
  • Разработка инструкция по эксплуатации котельных установок ст. №№21,22 Пр-228/47-7,86/0,62-515/230 (ПК-59) энергоблока №2. Город Санкт-Петербург, Правобереженая ТЭЦ.
  • Проведение гидравлических расчетов котлоагрегата П-49 с целью выявления причин повреждаемости труб и разработки мероприятий по устранению этих причин. Проверка гидравлического и температурного режимов работы фронтового экрана котла П-49 корпуса 7А ОАО «Назаровская ГРЭС». Город Назарово. Внедрение системы водно-химического режима котлов филиала «Невинномысская ГРЭС» ПАО «Энел Россия». Город Невинномысск.
  • Проект реконструкции котла 67-СП для работы на пониженных параметрах в диапазоне нагрузок 30-120 т/ч для нужд производственного подразделения «Щекинская ГРЭС» филиала ПАО «Квадра» - «Центральная генерация». Город Советск.
  • Разработка сепарационных устройств барабана диаметром 1600 мм и выполнение расчётов циркуляции котла ТП-100 Луганской ТЭС ООО «ДТЭК Востокэнерго». Украина, город Луганск.
  • Разработка рабочего проекта сепарационных устройств паровых котлов F-06-5101/5102 АО «Клайпедос Нафта», Литовская Республика, город Клайпеда.
  • Разработаны для АО «ТЯЖМАШ» технические предложения по конструкциям ряда мощных мельниц-вентиляторов производительностью от 80 т/ч до 120 т/ч для электростанций Китая (ТЭС «Иминь», ТЭС «Цзютай» и т.д.), Лаоса (ТЭС «Хонша»), Индии (ТЭС «Нейвели») и т.д.
  • Разработаны технические предложения по конструкциям статического и динамического сепараторов к среднеходным мельницам типа МВС-265Ц, предназначенным для выделения готового продукта из размолотого цементного клинкера.
  • Разработан малогабаритный сепаратор для молотковых мельниц при работе на высокореакционных каменных углях и бурых углях. Указанными сепараторами оснащены котлы энергоблоков 210, 215 МВт «Гусиноозёрской» ГРЭС, котлы «Благовещенской» ТЭЦ, котлы паропроизводительностью 420 т/ч, котлы «Назаровской» ГРЭС паропроизводительностью 270 т/ч и т.д. Приведенное оборудование разработано на базе математического моделирования с помощью современного программного обеспечения с учётом апробации работы натурных образцов. Как пример показаны иллюстрации расчёта статического центробежного сепаратора к МВС-265 для ТЭС «Барх» (Индия).

На рисунке представлена мельница-вентилятор с инерционным сепаратором для ТЭС «Хонша» (Лаос), которыми оснащены котлы для энергоблоков 600 МВт

1. ротор

2. корпус мельницы

3. подводящий патрубок сепаратора

4. первая ступень возврата недомолотого топлива

5. неподвижные направляющие лопатки

6. регулирующий клапан

7. сепарационная камера

8. вторая ступень возврата недомолотого топлива

9. выходной патрубок готовой пыли

На рисунке представлен динамический сепаратор к среднеходной мельнице МВС 265-Ц для выделения готового продукта из размолотого цементного клинкера

1. кольцевой подводящий патрубок продукта размола после мельницы

2. неподвижные направляющие лопатки

3. ротор с рабочими лопатками

4. выходной патрубок готового продукта

5. бункер возврата недомолотого продукта

На рисунке представлен малогабаритный инерционный сепаратор для молотковых мельниц

1. входной патрубок для топлива и сушильного агента

2. входной патрубок сепаратора

3. отражательная плита

4. неподвижные направляющие лопатки

5. регулирующий клапан

6. сепарационная камера

7. выходной патрубок сепаратора

Процесс расчёта модели в модуле газогидродинамического исследования

Результат расчёта линий тока пылевоздушной смеси в объёме сепаратора

Скоростная изоповерхность пылегазового потока в зоне схода потока с направляющих лопаток сепаратора, что  использовалось для дальнейшей оптимизации формы указанных лопаток

Установка расширителя непрерывной продувки с обвязкой технологическими трубопроводами

Установка клапанов 06 ПГВУ 299-80 с исполнительными механизмами в тракте разрежения дымососа в рамках технического перевооружения  котла 67-СП.

Паровые котлы высокого давления F7701, F7801, F7901

Технические проекты котлов с топкой ЦКС по заказу Минэнерго