21 Августа 2018

Ликбез №30: Пройти путем угля

Львиная доля угля во всем мире уходит на нужды энергетики. Но прежде, чем добытое топливо сожгут в котлах ТЭЦ, чтобы получить тепло и электричество, его надо до конкретной станции доставить. Газета «Сибирский энергетик» описывает, как это обычно происходит в «Иркутскэнерго» – от месторождения до горелки.

Поделиться в социальных сетях

Все разрезы работают на энергетику

Энергетики являются основными потребителями и покупателями угля. Об этом свидетельствуют актуальные данные и прогнозы Международного энергетического агентства, их подтверждает российская статистика. В Иркутской области – та же самая ситуация. В 2017 году 76% сырья, добытого на разрезах ООО «Компания «Востсибуголь», ушло на тепловые электростанции ПАО «Иркутскэнерго». То есть 9,3 млн тонн угля. Раньше доля энергетиков в поставках была больше – 80%, четыре пятых, но производство тепла и электричества в последние несколько лет снизилось из-за теплых для Сибири зим, а с ним уменьшилась и потребность в топливе. К тому же из-за растущего спроса в Индии и в большинстве стран Азии (на фоне снижения в Китае и США) угольщики увеличивают объем экспорта, поставок за пределы России. 

Топливо для ТЭЦ добывают на всех предприятиях «Востсибугля». Однако существуют и достаточно жесткие связи между конкретным разрезом и определенной станцией. Например, уголь с Жеронского месторождения поставляют на Усть-Илимскую ТЭЦ. Разрезы «Тулунуголь» и «Черемховуголь» обеспечивают топливом станции на юге Иркутской области – в Зиме, Черемхове, Усолье-Сибирском, Ангарске, Иркутске. А сырье с Ирбейского разреза, который находится в Красноярском крае, транспортируют на север региона. Составить список крупнейших потребителей угля очень просто – достаточно перечислить самые мощные тепловые электростанции «Иркутскэнерго». Это ТЭЦ-9 и ТЭЦ-10 в Ангарске, Ново-Иркутская ТЭЦ и ТЭЦ-6 в Братске. 

К энергетическим углям, как их называют специалисты, предъявляются определенные требования. Считается, что по качеству они уступают коксующимся углям, которые используются в металлургии. Но корректнее говорить о разных требованиях и разных качествах, которые важны для разных видов сырья. Если для производства металла нужно, чтобы уголь при нагревании до высоких температур без доступа воздуха становился пластичным и затем спекался, то для энергетики важна теплотворная способность – то, сколько тепла отдает уголь при сжигании. При этом обязательно обращают внимание на содержание в нем серы и золы – компонентов, к которым «чувствительны» котлы ТЭЦ. 

Низшая теплотворная способность разных марок топлива с разрезов «Востсибугля» колеблется от 3941,9 ккал/кг до 4852,96 ккал/кг. Иными словами, если сжечь килограмм подобного угля, можно получить от 3941,9 до 4852,96 килокалорий энергии. Или, если перевести их в более привычные по школьному курсу физики величины, от 16 504 до 20 318 килоджоулей. Содержание серы в сырье от «Востсибугля» при этом сравнительно невелико – 0,37–2,06%. А доля золы колеблется в зависимости от месторождения в пределах 8–27,5%.

В 2017 году 76% сырья, добытого на разрезах ООО «Компания «Востсибуголь», ушло на тепловые электростанции ПАО «Иркутскэнерго». То есть 9,3 млн тонн угля.

Чем грузить: от экскаватора до конвейера

Прежде, чем сжечь уголь в котлах ТЭЦ, его нужно до них доставить. В основном его перевозят по железной дороге. Исключение – Жеронский разрез: на Усть-Илимскую ТЭЦ, расстояние до которой не превышает 30 км, топливо возят самосвалами. В них его загружают экскаваторами. На других разрезах используют разные технологии. Например, на Мугунском и Азейском производственных участках – карьерах под Тулуном – уголь в железнодорожные вагоны подают непосредственно в забоях – там же, где его добывают. Для этого используют роторные экскаваторы ЭР-1250 и так называемые механические лопаты ЭКГ-5у или ЭКГ-4у. На других разрезах уголь сначала привозят самосвалами на промежуточные склады, которые располагаются в непосредственной близости от железнодорожных путей. Отсюда в вагоны их загружают те же самые механические лопаты – специальные одноковшовые экскаваторы. Используются для этой цели и автопогрузчики.

На расположенной под Черемховом Касьяновской обогатительной фабрике, где добытый на близлежащих разрезах уголь очищают от примесей, которые мешают его горению, погрузку в вагоны производят через бункеры. Так называют огромные зауженные книзу емкости над путями, куда обогащенное топливо поступает по конвейеру. Еще один способ погрузки, отличный от других, используют на Ирбейском разрезе. Крупные куски угля на нем измельчают на дробильной установке ДСК-4а. После дробления ссыпают в вагоны с помощью той же самой установки, используя ее погрузочный конвейер.

Потребность ТЭЦ «Иркутскэнерго» в угле во время пиковых нагрузок – в самые холодные дни зимы – может достигать 46 тыс. тонн в сутки. Получается 658 стандартных полувагонов. Парк ООО «Эн+ Логистика» – предприятия того же холдинга En+ Group,в который входит «Востсибуголь», – значительно больше. При заявке на перевозку от 700 до 800 тыс. тонн угля, к примеру, компания может предоставить до 2200 вагонов. Российские железные дороги при этом закрепили за угольщиками из Иркутской области 11 локомотивов.

Расстояние, на которое составы перевозят уголь, разнится от нескольких десятков до сотен километров. Самое короткое транспортное плечо – путь от станции погрузки до ТЭЦ – составляет 77 км. Это расстояние между станциями Касьяновка, которая прилегает к Касьяновской обогатительной фабрике, и Китой-Комбинатская на Восточно-Сибирской железной дороге. Дальше всего уголь везут от станции Ирбейская на Красноярской железной дороге до Усть-Илимска – 989 км.

Александр Попов
Расстояние, на которое составы перевозят уголь, разнится от нескольких десятков до сотен километров.

С чего начинается ТЭЦ?

Доставкой с разрезов путь угля в котлы тепловых электростанций не ограничивается. Вагоны с ним еще нужно подать на ТЭС или ТЭЦ, принять и выгрузить. Топливу после этого еще предстоит преодолеть несколько сотен метров по конвейерам, причем эта дорога не всегда заканчивается бункерами котлов. «Мы – самое начало нашей ТЭЦ, мы принимаем уголь, – рассказывает и.о. заместителя начальника топливно-транспортного цеха Ново-Иркутской ТЭЦ по железнодорожному хозяйству Максим Калашников. – Его привозит железная дорога и подает по нашим путям необщего пользования. Они начинаются за поворотом от железнодорожной станции Кая, где стоит маневровый сигнал М-61». 

Их общая протяженность составляет 11,7 км. Доставка угля с разрезов до Каи по железнодорожным путям общего пользования – Транссибирской магистрали, иными словами, – в официальной терминологии называется перевозкой. Топливо поступает не только с разрезов компании «Востсибуголь» – некоторую его часть закупают в Красноярском крае. Транспортировка со станции назначения непосредственно на ТЭЦ называется подачей вагонов. В Иркутске за это отвечает РЖД. Но на ТЭЦ-9 в Ангарске и Галачинскую котельную в Братске уголь подают сами энергетики. Три своих локомотива есть и на Ново-Иркутской ТЭЦ, но это маневровые тепловозы, которые используются только для перемещения вагонов непосредственно на ее территории. Тем не менее на ней работают бригады монтеров пути, локомотивная бригада и дежурные по станции – в общей сложности 24 человека. Получается железная дорога в миниатюре. 

Небольшими группами – 11–13 вагонов с одним локомотивом или 25 с двумя – на нее поступает и уголь. На «большую» станцию Кая, для сравнения, приходят составы, которые в среднем состоят из 64 вагонов. Хотя использовать слово «состав» в этом случае не совсем корректно – энергетики говорят «маршрут». Уголь на ТЭЦ подают постоянно. Заявка, согласно которой его отгружают разрезы, утверждена на год вперед. Добывающие предприятия при этом указывают на месяц вперед количество маршрутов, которые должны прийти с их стороны.

Уголь, поступивший к энергетикам, в обязательном порядке проходит приемку. «Мы осматриваем вагоны, – поясняет начальник топливно-транспортного цеха Ново-Иркутской ТЭЦ Дмитрий Тутурин. – Принимаем на предмет исправности – можно ли подавать их на выгрузку угля. Далее эти вагоны зацепляет наш тепловоз и тянет на вагоноопрокидыватель». Помимо этого отбираются пробы угля, которые анализируют на долю влаги, содержание золы, серы и калорийность – показатели, крайне важные при получении тепла и электричества за счет сжигания топлива. 

Между тем вагоны от приемки до выгрузки проходят по небольшому прямому участку железнодорожного полотна. Это так называемые пути выгрузки, которые проходят через вагоноопрокидыватель. Последний представляет собой специальную конструкцию. Ротор вагоноопрокидывателя при помощи электропривода поворачивается на 170 градусов вместе с вагоном. При этом весь уголь, находящийся в вагоне, ссыпается в приемные бункеры. Затем ротор возвращается в исходное положение, в него выставляется новый вагон, и цикл повторяется до тех пор, пока все вагоны не будут выгружены. 

На каких-то станциях вагоны в опрокидыватель – этот процесс обозначают термином «надвиг» с ударением на первый слог – подают с помощью тепловозов. На Ново-Иркутской ТЭЦ для этой цели используют вагонотолкатели. По-журналистски хочется сказать, что каждый из них фактически представляет собой небольшой локомотив, но это будет не совсем верно. Скорее, вагонотолкатель – это небольшая железнодорожная платформа с двигателем, напоминающая дрезину. Управляется он, в отличие от тепловоза или электровоза, дистанционно. Механизмами вагоноопрокидывателя также управляет оператор с пульта. «Здесь тоже работают наши люди, – продолжает объяснять Тутурин. – Помимо самого вагоноопрокидывателя машинист управляет еще дробильно-фрезерными машинами. Они необходимы для того, чтобы раздробить особо крупные или смерзшиеся куски угля. На этом участок разгрузки заканчивается».

Виталий Волобуев
На каких-то станциях вагоны в опрокидыватель – этот процесс обозначают термином «надвиг» с ударением на первый слог – подают с помощью тепловозов. На других - нет (на фото - Новосибирская ТЭЦ-5).

Два пути угля

Топливо еще нужно подготовить к сжиганию. Дело в том, что уголь поступает на ТЭЦ кусками разного размера. Их «габариты» колеблются от нескольких миллиметров до 30 сантиметров. А в мельницы, которые стоят в котельном цехе и перемалывают топливо для котлоагрегатов в пыль, должна попадать фракция не крупнее 25 мм, или 2,5 см. «Теоретически можно дробить большие-большие куски в пыль, но это нецелесообразно ни технически, ни экономически, – замечает начальник топливно-транспортного цеха Ново-Иркутской ТЭЦ. – Если переделать мельницы, то это приведет к существенному удорожанию и усложнению процесса. Проще и удобнее приготовить уголь здесь, на топливоподаче. Поэтому мы его предварительно дробим и очищаем от посторонних примесей». 

Следующий шаг – поставка сырого угля в бункеры котлов или на угольный склад. Для этого используется система из 17 ленточных конвейеров, которые тянутся в общем на 2,9 км. На склад идет одна технологическая линия, по которой подается уголь, в котельный цех – две. Резервирование необходимо, поскольку подача угля в котлоагрегаты должна идти непрерывно. Поэтому, пока работает одна линия, вторую можно ремонтировать. 

Для того, чтобы оценить объем угля, который проходит через цех топливоподачи, достаточно сказать, что у семи агрегатов Ново-Иркутской ТЭЦ по четыре бункера. На восьмом – котле БКЗ-820-140-1, который способен выдавать до 820 тонн пара в час, – их восемь. Вместимость каждого номинально составляет 180 тонн. Все бункеры должны постоянно наполняться углем так, чтобы ТЭЦ без проблем несла свою нагрузку и летом, когда она так невелика, и зимой, когда она достигает максимума.

(…) Вместимость угольного склада Ново-Иркутской ТЭЦ составляет 430 тыс. тонн. «Топливо на складе храним, потому что все время подавать его «с колес» напрямую на сжигание невозможно нигде в принципе, – Тутурин предупреждает вопрос, который уже сформулирован, но еще не задан. – Чтобы обеспечить стабильность подачи угля в котлоагрегаты, нужен буфер, который позволит компенсировать неравномерность поставки топлива. На Ново-Иркутской ТЭЦ ситуация осложняется еще и тем, что в зимний период, когда нагрузки очень большие, угля сжигается больше, чем возможно его принять и выгрузить. В последние годы склад стал нужен еще и для решения задачи, которая стоит перед всем цехом, – по управлению качеством топлива». 

Уголь для энергетики должен соответствовать довольно строгим требованиям. Одно из них – доля серы в нем. Верхняя граница содержания приведенной серы в топливе не должна превышать 0,4%, а доля в сухом состоянии – 1,7%. Объясним: первый показатель рассчитывают, исходя из того количества угля, которое необходимо для получения 1000 гигакалорий энергии. Второй – это количество серы в топливе, из которого удалили всю влагу. Чем глубже залегает уголь, тем больше серы он обычно содержит. Поэтому ее доля чаще всего растет по мере освоения того или иного месторождения. На Мугунском разрезе под Тулуном, который работает прежде всего на нужды энергетики Иркутской области, содержание серы в угле, добываемом в настоящее время, составляет порядка 2% в расчете на сухое состояние. 

С другой стороны, местное сырье обладает хорошей теплотворной способностью. Чтобы использовать его сильную сторону и нивелировать слабую, мугунский уголь подают на сжигание в смеси с менее сернистыми углями. «Получается, что нам поставляют еще не полностью пригодное к сжиганию топливо, а сырье, из которого мы делаем готовый продукт», – резюмирует Тутурин. За то, чтобы он соответствовал требованиям энергетиков, отвечает топливно-транспортный цех. Каждый этап его работы контролируют с центрального пульта, который расположен в здании ТЭЦ. Здесь на двух мониторах видны все процессы – от приемки угля до его поступления в бункеры котлов. А информацию, оставшуюся за полем зрения камер, передают многочисленные индикаторы на щитах управления. 

Первоисточники тут и тут.

Все статьи проекта «Энергетика от А до Я».

Александр Попов
Топливо на угольном складе хранят, потому что все время подавать его «с колес» напрямую на сжигание невозможно в принципе (на фото - склад на Красноярской ТЭЦ-3).
Егор Щербаков Журналист (Иркутск)