Контроль качества топлива на ТЭС

Лекция 18 Контроль качества топлива на ТЭС Основные понятия Контроль качества топлива на электростанциях, как и учет его расхода, имеет особенно важное значение, так как в себестоимости вырабатываемой электрической и тепловой энергии доля затрат на топливо достигает 65 - 70%. Основным показателем эффективности использования топлива является удельный расход его на производство энергии: чем он ниже, тем выше экономичность электростанции. Снижение удельного расхода топлива на электростанциях осуществляется комплексом мероприятий, включающих повышение параметров пара и мощности энергоблоков, совершенствование тепловых схем и теплового оборудования, а также схем и методов подготовки и сжигания топлива с организацией оперативного и надежного контроля, его качества. Контроль топлива на электростанциях существует двух видов: входной и эксплуатационный. Целью входного контроля является • определение качества топлива, поступающего на электростанцию, позволяющее правильно решать вопросы его складирования и использования; • выявление партий топлива, качество которого не соответствует требованиям стандартов или расчетных удостоверений, представляемых предприятиями-поставщиками. В этом случае электростанция производит перерасчет за поставляемое топливо в соответствии с существующей системой скидок-надбавок к цене, принятой в прейскуранте оптовых цен на топливо. Подобная работа, именуемая претензионной, заставляет поставщиков топлива более строго соблюдать требования государственных стандартов и договоров и тем самым способствует стабилизации и улучшению качества отгружаемого топлива. Эксплуатационный контроль организуется для - определения количества и качества топлива, направляемого непосредственно на сжигание; - определения удельного его расхода на производство электрической и тепловой энергии. Значительные объемы сжигания топлива и производства электроэнергии требуют высокой точности и надежности определения его качества, что может быть обеспечено только при правильной организации подготовки пробы топлива к анализу. Под термином «подготовка пробы к анализу» обычно понимают: - отбора объединенной (первичной) пробы от партии поступившего на электростанцию топлива или суточного (сменного) расхода его; - отбор лабораторной пробы, включающей операции по ее измельчению и перемешиванию (усреднению) - в случае твердого топлива, и сокращению до массы 0,5 - 7 г в случае твердого или жидкого топлива; - отбор лабораторной пробы, которую непосредственно будут анализировать. Каждая из операций отбора проб топлива совершается с определенной погрешностью, зависящей от вида топлива и принятой системой подготовки. При правильно организованном определении погрешность носит случайный характер. Общая погрешность представляет собой алгебраическую сумму погрешностей трех операций: отбора проб, подготовки их к анализу и собственно анализа. Погрешность, допускаемая при анализе топлива на электростанциях, должна быть одного порядка с погрешностью учета количества потребляемого топлива и учета вырабатываемой энергии. На электростанциях учет расхода топлива проводится с погрешностью не более ± 1,5%, учет вырабатываемой электрической и тепловой энергии - с погрешностью не более ± 1%. В связи с этим анализ топлива также должен проводиться с погрешностью не более ± 1%. Анализ топлива с большей погрешностью не только не позволяет определить, хорошо ли работает оборудование электростанции, но и дает искаженное представление о реальной ее экономичности. В комплексе погрешностей при проведении анализа топлива превалирует погрешность отбора пробы топлива; она составляет обычно более 80% общей погрешности опробования, поэтому отбору проб топлива уделяют особое внимание. Неправильно отобранная проба не является представительной. Под представительностью  пробы понимается соответствие ее характеристик (с допустимой погрешностью) характеристикам всей партии топлива, из которой эта проба была взята. Неправильно отобранная проба, будучи непредставительной, обесценивает результаты последующего анализа. В этой связи пробу следует отличать от образца. Образец, отбираемый из партии топлива произвольно, дает представление лишь о внешнем виде топлива, не характеризуя с допустимой погрешностью все его свойства. Чтобы проба была представительной (репрезентативной), она должна быть составлена из определенного количества порций (точечных проб), охватывающих всю массу топлива, поступающего на складирование или подаваемого на сжигание. Под порцией понимают определенное количество топлива, отобранное соответствующим устройством за один прием. Составленная из равных по массе разовых порций, проба называется объединенной (первичной). Пробы бывают различного вида; товарные, эксплуатационные, пластовые, буровые (керновые). В условиях электростанций отбираются товарные и эксплуатационные пробы, а также пробы для претензионной работы. Товарные пробы отбираются от партии топлива, прибывающего на электростанцию и предназначающегося для складирования (уголь, торф, мазут); эксплуатационные пробы отбираются от топлива, подаваемого непосредственно на сжигание (все виды энергетического топлива). Степень представительности объединенной пробы связана со степенью однородности материала, числом и массой порций. Для однородных материалов (растворов, хорошо перемешанных тонких порошков) представительность практически абсолютна (при любой не очень малой массе). Для неоднородных материалов представительность снижается с уменьшением числа порций и массы пробы. Так как порция есть часть объединенной пробы, выбор ее массы определяется теми же принципами, что и выбор массы всей пробы. В общем случае ошибка в пробе, составленной из большого числа мелких порций, будет меньше, чем из малого числа больших порций. Массу порций в случае твердого топлива принимают тем большей, чем крупнее куски топлива, так как каждая порция должна обеспечивать возможность попадания в нее по крайней мере одного куска максимальных размера и массы. Число порций устанавливается на основе определения степени неоднородности топлива. Система отбора проб твердого топлива.  Отбор твердого топлива организуется по определенной системе в зависимости от состояния, в котором находится топливо. При неподвижном состоянии отбор производятся по сетке (рис.1), наносимой на поверхность засыпки. Порции отбираются из различных точек, располагаемых по поверхности, но на разной глубине засыпки. При перемещаемом топливе отбор проб производят выборочным методом или методом сечения потока. Рис.1. Схема размещения точек отбора порций из вагона. При малых расходах топлива допускается отбор пробы вручную. При этом для обеспечения представительности пробы порции должны отбираться по всей глубине потока с охватом верхних, средних и нижних слоев топлива и по всей ширине потока. При больших расходах топлива (более 1000 т/сут) отбор выполняется механизированным способом. Количество порции, отбираемых в объединенную пробу, устанавливается при малых расходах топлива в зависимости от массы опробуемого топлива; при массе опробуемого топлива до 300 т число порций должно быть не менее 15; при массе от 300 до 600 т отбирается по одной порции от каждых 20 т; при массе от 600 до 1000 т количество отбираемых порций должно быть не менее 30. При массе партия более 1000 т ее либо делят на части массой по 1000 т (или менее), либо количество отбираемых порций увеличивают. Масса набираемых в пробу порций устанавливается в зависимости от максимального размера кусков топлива. Максимальный размер кусков, мм 13 25 50 100 125 150 200 300 Минимальная масса порции, кг 0,6 1,5 2,5 5 7 9 10 12 За максимальный размер кусков принимается размер ячейки сита, на котором при просеивании надрешетный продукт составляет не более 5% массы. Устройства для отбора проб твердого топлива. На электростанциях пробоотборные устройства оборудуются для отбора проб из падающего потока при пересыпке топлива с одного конвейера на другой. В пересыпных коробах отбор проб производится при периодическом пересечении отбирающими приспособлениями падающих потоков топлива о ленты наклонного конвейера на дозировочный конвейер бункерной галереи. Через этот узел проходит все топливо, поступающее в бункера всех или нескольких котлов как со склада, так и непосредственно из вагонов. К этому узлу топливо обычно поступает измельченным, что облегчает механизацию отбора и повышает его точность. Отборники устанавливают в узлах пересыпки каждой нитки топливоподачи. При этом устройства для отбора первичной пробы топлива сочетают с устройствами для ее разделки, что позволяет оперативно получать в ходе контроля топлива его лабораторную пробу. Рис.2. Схема автоматического отборника проб А02-ВТИ. Устройство для отбора проб твердого топлива и получения лабораторных проб системы ВТИ показано на рис.2. Отбор порции топлива производится из потока периодически с заданной частотой отбирающим элементом - ковшом 1. Перед отбором каждой порции ковш находится за потоком топлива, а при отборе с помощью тягового устройства 2 ковш быстро пересекает поток, движение ковша обеспечивается заводным механизмом, состоящим из редуктора 3 и цепной передачи 4. Отобранные порции топлива забрасываются в приемное отверстие течки 5 отборника при резкой остановке ковша. При этом ковш входит в приемное окно на несколько сантиметров, сжимая амортизационную пружину 6. После разгрузки ковша пружина амортизатора быстро разворачивается и ковш возвращается в исходное положение за поток топлива 7. Приготовление лабораторной пробы твердого топлива.  Подготовка объединенной пробы к анализу, проводимая обычно раз в сутки, состоит из ряда операций: измельчения, перемешивания и сокращения. Измельчение пробы производят в специально герметизированных молотковых дробилках без распыления и подсушки топлива. Проба измельчается до размера зерен не более 3 мм. Перемешивание и сокращение пробы проводят, как правило, механическим путем и лишь при малых объемах пробы - вручную. Механизированное сокращение проб топлива достигается в специальных делителях пассивного и активного действия. Полученная в результате измельчения и сокращения проба называется лабораторной. Лабораторная проба отличается от объединенной лишь массой и размером кусков. Все остальные характеристики лабораторной пробы должны соответствовать с допустимой погрешностью характеристикам объединенной пробы. Отбор проб жидкого топлива (мазута).  По сравнению с твердым топливом операция отбора проб жидкого топлива (мазута) является менее сложной ввиду его значительно большей однородности. Пробу жидкого топлива отбирают в небольших количествах (1 - 2 дм3) и, как правило, из железнодорожных цистерн непосредственно по прибытии их на электростанцию под слив. Обычно пробы берут не из всех цистерн, а примерно из 2/3 их числа. Отбор проб производят либо через сливной прибор, либо через верхний колпак цистерны, что обусловлено большой вязкостью мазута, особенно в зимнее время. В случае подачи мазута на электростанцию по мазутопроводу пробы можно отбирать непосредственно из мазутопровода о помощью специального мазутоотборного устройства. Отобранные разовые пробы смешивают в равных количествах, получая так называемую первичную сменную пробу мазута. Отбор проб газового топлива.  При отборе проб газа, так же как и при отборе проб твердого и жидкого топлива, приходится считаться с его неоднородностью, выражающейся в колебаний его качества по протяженности газопровода или по времени его поступления через газопровод. Колебания качества газа возникают при добыче, при очистке и подготовке его перед подачей в магистральный газопровод, а также в результате смешения природных газов различных месторождений или добавки искусственных горючих газов. Для систематического контроля за качеством газа на электростанциях оборудуют газоотборные линии, удобные для отбора разовых проб и для установки регистрирующих приборов. Для непрерывного отбора газа и получения его средних проб применяются автоматические отборники, обеспечивающие отбор части газа пропорционально его расходу. Такой отбор может осуществляться непрерывно или периодически накапливанием достаточного числа порций.  Подготовка топлива к анализу и объем его контроля на электростанции Приготовление аналитических проб твердого топлива.  Определение всех основных показателей качества топлива, кроме рабочей влаги, проводится в аналитической пробе. Аналитическую пробу получают путем переработки лабораторной пробы. Лабораторную пробу, если ее масса значительно больше 500 г, до переработки в аналитическую сокращают вручную или в механическом делителе (лабораторном порционере). Сокращенную аналитическую пробу хранят для составления декадной или пятидневной пробы. Для приготовления декадных или пятидневных аналитических проб из каждой суточной аналитической пробы берут некоторое количество топлива, пропорциональное его суточному расходу. После перемешивания полученной смеси проб из нее набирают два экземпляра составной аналитической пробы: один экземпляр для анализа, другой для контроля. Подготовка к анализу проб жидкого и газового топлива.  Лабораторную сменную пробу жидкого топлива (мазута) готовят из первичных сменных проб. Для этого первичную сменную пробу предварительно хорошо перемешивают при температуре 50 - 70°С и от приготовленной смеси отливают примерно 1 дм3. Полученные таким образом в каждой смене лабораторные сменные пробы хранят и накапливают в течении 5 суток для составления из них средневзвешенной лабораторной пробы за пять дней. Проба газового топлива обычно не нуждается в предварительной перед анализом подготовке. Однако при заметной запыленности пробу необходимо очистить от пыли фильтрацией через марлевый или ватный фильтр. Рекомендуется также удалять из газа пары воды при их содержании более 10 г/м3. Объем контроля качества топлива на электростанциях.  Контроль твердого топлива. Для контроля твердого топлива обязательным является отбор суточных проб с определением в них Wtr, Wa, Ad, Ar и декадных проб с определением в них Qбa, Vdaf, Sa, Ha, Ad, Wa. Полученные значения Qбa пересчитывают на низшую теплоту сгорания рабочего топлива (Qir) по суточным средневзвешенным данным качества угля (Wtr, Ar, Hr). Контроль жидкого топлива (мазута). При сжигании на электростанции мазута предусматривается периодическое определение следующих его характеристик: теплоты сгорания, содержания влаги, условной вязкости, температуры вспышки, содержания минеральных примесей. В отдельных случаях определяется также плотность мазута и содержание в нем серы и ванадия. Анализу подвергаются как пятидневные, так и в случае необходимости сменные или разовые пробы мазута. Контроль газового топлива. На электростанциях может осуществляться лабораторными методами с периодическим отбором проб газа и их анализом и автоматически с применением регистрирующих и показывающих непрерывно действующих приборов. Для всех электростанций обязательным является определение низшей теплоты сгорания на сухое состояние Qid, а также плотности газа при содержаниях влаги более 2 г/м3 (при наличии влаги менее 2 г/м3 газ считается сухим). Все пересчеты Qid и rd производят на сухой газ при стандартных условиях (t = 25°С; Р = 101,3 кПа). Вычисление средневзвешенных значений теплоты сгорания за декаду и отчетный месяц производят по лабораторным анализам разовых, среднесуточных или средних многосуточных (обычно за 3 – 5 сут) проб с учетом расхода газа за соответствующий период.