Энергоуголь: классификация и подготовка к сжиганию

Существует хороший старый анекдот:

–Абрам, вы, случайно, не шахтер?
–Нет, я не случайно, я принципиально не шахтер!

Однако, профессия шахтера всегда была хлебной и уважаемой, и, думается, не столько из-за ее особенностей, сколько из-за того, что добытый шахтерами уголь играл крайне важную роль в жизни страны.

---

В прошлом «подготовительном» цикле к рассказу об украинских ТЭС мы поговорили о теоретических основах работы теплосилового оборудования (часть 1, часть 2, часть 3). Теперь поговорим о том, что, в конечном счете, дает возможность этому оборудованию работать, производить электроэнергию. То есть, о топливе, которое в украинских реалиях в основном представлено углем: являющимся, можно сказать, настоящим «электрическим камнем».

Начнем с того же вопроса, с которого обычно и начинают, обсуждая эту тему: о происхождении полезного ископаемого. По своему генезису – уголь представляет собой результат процесса длительного (подчас, измеряющегося десятками миллионов лет) «вылеживания» древесины при умеренных температурах и высоком давлении. Размышляя о метаморфозах угля, нужно понимать следующее – древесина, по своей сути – это смесь углерода с различными примесями. Думается, имеет смысл кратко пояснить, о чем идет речь.

Пока еще дерево живо, под воздействием солнышка в листьях происходит явление фотосинтеза: поглощенные растением из окружающей среды вода и углекислый газ разрушаются с образованием углерода, водорода и кислорода. Эти элементы образуют клетчатку, имеющую химическую формулу C_⁶H₁₀O₅, из которой деревья в основном и состоят. Пересчет этой формулы на массовое содержание дает следующий состав: углерода – 44,4%, водорода – 6,2%, кислорода – 41,0%. Однако кроме клетчатки в древесине имеются и иные вещества, как органического, так и неорганического происхождения, в частности, сера. По этой причине абсолютно сухая «живая» древесина усреднено имеет следующий массовый состав: углерод – 50%, водород – 6,5%, кислород – 41%, азот – 1,0%, прочие минеральные вещества – 1,5%. Впрочем, абсолютно сухая древесина – это разновидность «сферического коня в вакууме», так что на практике ее влажность в только что срубленном состоянии – примерно 60%, после естественной сушки – 30%.

Все что мы сказали выше, относится к «живому» дереву. После его гибели за дело берутся бактерии, превращающие древесину в перегной, который возвращается в почву. Однако иногда бывает не так, и «посмертные» бактерии не являются «хоронить покойника». Почему так происходит – до конца не ясно. Существуют различные теории, как довольно эффектные о том, что такие бактерии появились сравнительно недавно (по геологическим меркам), так и менее эффектные, но, видимо, более близкие к жизни, гласящие, что гнилостные бактерии в некоторых условиях прекращают действовать из-за быстрых и разрушительных геологических процессов. Этот вопрос, впрочем, мы оставим за рамками нашей краткой статьи.

В отсутствие же гниения древесина начинает испытывать процесс обогащения углеродом, за счет отщепления кислорода и водорода, а также влаги. Эти метаморфозы могут продолжаться, как мы уже говорили, десятки миллионов лет, и в перспективе должны окончиться тем, что в древесине останутся только углерод и азот. То есть, чем топливо дольше «вылеживается», тем в нем больше углерода. Этот факт необходимо осознать и запомнить, чтобы иметь понимание, в том числе, и о процессах его сжигания на электростанциях.

^{Так в представлении художника выглядел лес 300-350 млн. лет назад. Каменный уголь образовался именно из этих деревьев, а само то время было названо каменноугольным периодом.}

При этом в процессе метаморфоз древесина проходит несколько стадий, которые, с одной стороны, не дают резких разрывов: между ними есть переходные формы, но, с другой, типичные представители этих стадий могут очень сильно отличаться друг от друга. Также, разумеется, из-за разных условий метаморфоза, как в начале процесса, так и в его ходе – результаты его могут быть совершенно различными.

На первом этапе образуется торф – рыхлая рассыпчатая масса гуминовых кислот, в которой еще могут находиться отдельные форменные включения: листья, хвоя, древесина. При этом сам торф является, во многом, продуктом гниения, который на определенных стадиях был остановлен. По своему составу торф – являясь первой ступенью метаморфизма, похож на исходную древесину: углерода менее 60%, влажность – более 40%.

^{Примером того, что гнилостные бактерии прекращают действие в торфе являются "торфяные люди" - таинственные покойники, которых находят в торфяных болотах по всей северной Европе: утонув, подчас тысячи лет назад, они выглядят так, что полиция частенько начинает расследование}

Второй стадией являются бурые угли – однородные массы без форменных включений. Здесь уже элементный состав достаточно далек от изначального: углерода может содержаться до 75%, влажность – от 30% и выше. На следующих стадиях возникают каменные угли, влажность которых существенно ниже, вплоть до 1%. Содержание же углерода в них выше 75%, вплоть до антрацитов с 94%. Более обогащенный этим элементом уголь можно считать уже графитом, который, как правило, к углям не относят.

^{Около 50 тыс. лет назад по северу Евразии и Америки бродили бесчисленные стада мамонтов, а ландшафт, формируемый этими зверями так и назывался - мамонтова степь. Судя по всему, эти гиганты съедали растительность почти полностью, тем самым обогащая почву азотными удобрениями, что способствовало работе гнилостных бактерий и повышению урожайности. Торф и уголь при этом зарождаться не могли. После истребления длинноносых зверей, в бывших мамонтовых степях началось образование торфа в колоссальных количествах.}

Нельзя сказать, что между свойствами конкретного вида угля и длительностью его метаморфозы имеется однозначная связь, однако корреляция несомненно есть. А что до собственно свойств, то к ним относятся два таких важных, как теплотворная способность и процент выхода летучих.

Если с определением первого – все ясно, теплотворная способность топлива – это количество тепла, выделяющегося при сжигании единицы его массы, то со вторым нужно пояснить особо. Впрочем, как мы увидим, и для полного понимания первого свойства, это объяснение также необходимо.

Из горючих веществ угля большая доля приходится, повторим, на углерод, процент содержания которого растет с пятидесяти в случае древесины до более чем девяноста – у самых углеродистых антрацитов. Температура плавления углерода составляет примерно 3900 ^оС, теплотворная способность – в зависимости от аллотропной модификации 7900-8100 ккал/кг (примерно 33,5 МДж/кг).

Вторым горючим веществом в угле является водород. При сжигании килограмма этого газа, в зависимости от механизма образования воды – жидкость или пар – образуется от 28 900 до 34 200 ккал (примерно 125 МДж). Доля его в «вылежавшемся» угле несколько выше, чем в древесине и торфе, и колеблется от 3,5-5,0%% в молодых каменных углях до 2,0-2,4%% в антрацитах.

Кислород не является горючим веществом, но величина его содержания в угле также очень важна, снижаясь с 41% в древесине до 1,7-2,6%% в антрацитах. Из-за того, что «связывает» водород, тем самым уменьшая теплотворную способность угля, этот элемент является нежелательным.

Прочие вещества – азот, сера и то, что называется «минеральной примесью» – также оказывают влияние на свойства угля, но для нашего разговора – это можно опустить. Разве что отметим очевидное негативное влияние влаги на теплотворную способность угля.

Влияние соотношения углерода, водорода  и кислорода на свойства угля можно продемонстрировать следующим образом. Если взять какой-нибудь образец угля, и начать его нагревать без доступа воздуха до температуры 200-800 ^оС, то через некоторое время он разложится на две части: твердый остаток – кокс, и газообразную часть – летучие. Так как летучие состоят, в основном, из водорода, метана, водяных паров и иных газов, то разумно предположить, что чем топливо «моложе», тем этот выход будет выше. И действительно – для торфа массовая доля летучих составляет около 70%, для бурых углей 40-50%, а для антрацита 3-4%. Температура выхода летучих также возрастает по мере «старения» угля – от 120-150 ^оС для торфа до 400 ^оС для антрацитов. Очевидно, что чем больше летучих выходит, и чем ниже температура ихнего выхода, тем топливо легче поджечь, или, говоря наукообразно, тем выше его реакционная способность. На практике это проявляется в том, что если при сжигании антрацитов нужно долго и нудно подключать пылевые горелки котла к мазутному или газовому факелу, то при хранении бурого угля на складе необходимо наблюдать, чтобы не начался процесс самовоспламенения.

Что же касается кокса, то он состоит из углерода и минеральной части топлива. В зависимости от вида кокса – он может быть порошкообразным, слипшимся, спекшимся, сплавленным.

Исходя из разобранных выше свойств, уголь классифицируется по таким признакам, как: степень выходя летучих, степень спекаемости, теплотворная способность. Торф, обычно, в эту классификацию не входит, и рассматривать ее в рамках настоящей статьи мы не будем. И, разумеется, нужно помнить, что единой классификации «всех-всех-всех» углей не существует: в двух бассейнах под одним названием могут скрываться совершенно разные по своим свойствам угли, однако классификация при этом построена на единых принципах.

Формальной границей между бурыми и каменными углями можно принять массовое содержание углерода в 75% – если оно ниже, то уголь – бурый, если выше – то каменный. Граница, разумеется, условна, но в первом приближении сгодится.

Бурые угли подразделяются на три группы, исходя из содержания в них влаги: Б1 – свыше 40%, Б3 – менее 30%, Б2 – все остальное, не относящееся к группам Б1 и Б3. Группы Б2 и Б3 дополнительно делятся на две подгруппы В и Ф, соответственно, от содержания фюзенированных компонентов: В – витринитовый уголь, Ф – фюзенитовый уголь. Не вдаваясь в долгие пояснения, просто укажем, что витринит – это гелифицированные компоненты в угле, а фюзен – компоненты в виде полос.

Поскольку бурый уголь «молодой», то в нем мало углерода и много балласта – влаги и кислорода – значит, теплотворная способность невысока, а процент выхода летучих велик (более 40%). Впрочем, указываемые в справочниках в качестве верхних границ значения 5 700, а то и 4 500 ккал/кг – все же занижены: так теплотворная способность самых известных постсоветских бурых углей – углей КАТЭКа – составляет осредненно 6 400 ккал/кг (27 000 кДж/кг).

Угли эти имеют пониженную механическую прочность, плохо выдерживают хранение, как из-за раскалывания, так и из-за склонности к самовозгоранию.

Каменные угли, как более «старые», имеют большее содержание углерода, меньшее влаги и кислорода. Соответственно, теплотворная способность у них выше (могло достигать для лучшего донбасского полуантрацита 8 200 ккал/кг (34 300 кДж/кг)), а выход летучих – меньше (разброс составляет от двух до пятидесяти процентов).

В зависимости от свойств и состава, каменные угли делятся на семнадцать марок согласно следующей табличке, в которую мы занесли заодно и бурые угли:

^{Краткая шпаргалка по "грубой" классификации углей по маркам. NB: В конкретных бассейнах классификация может отличаться от приведенной!}

В силу того, что, в отличие от бурого угля, каменные угли нашли себе применение не только в качестве топлива, то имеет смысл кратко описать уголь каждой из марок. Особенно это целесообразно по той причине, что в соответствующей статье русской Википедии «Маркировка угля» написан откровенный шлак, откуда он потом кочует по всему ру-и уа-нету.

Наиболее близки к бурым – каменные угли марки Д – длиннопламенные. Они характеризуются большим выходом летучих (30% и более), однако имеют невысокую теплотворную способность (впрочем, этот параметр разнится для разных бассейнов очень заметно: так подобные угли Кузбасса имеют теплотворную способность на треть выше соответствующих донбасских). Иного промышленно значимого применения, кроме как для сжигания в топках котлов – от энергетических до индивидуально-отопительных – не имеют.

Угли марки ДГ (длиннопламенный газовый) – имеют выход летучих около 30%, также годятся только для сжигания. И также очень сильно отличаются по свойствам в зависимости от бассейна.

Следующей группой являются угли марки Г – газовые, собственно угли ДГ – есть переходная группа между ними и длиннопламенными. На практике под этим наименованием объединяют две подгруппы углей. К первой относятся угли с выходом летучих более 38%, маркируемые 1Г.  Ко второй угли 2Г с выходом летучих менее 38%. Угли обеих марок применяются, прежде всего, как и угли марок Д и ДГ – в сжигании, однако отдельные угли марки 2Г нашли себе место и в металлургии, а угли 1Г с особо сильным выходом летучих – и в производстве синтез-топлива. К слову, пресловутый «газовый уголь», на сжигание которого ахметовские сейчас переводят украинские ТЭС, дабы заместить антрацит – это донецкий уголь 1Г с выходом летучих около 40% и теплотворной способностью около 30 МДж/кг.

Между углями Г и Ж (жирный) имеются две переходные группы – ГЖО (газовый жирный отощенный) и ГЖ (газовый жирный). При этом угли ГЖО делятся на две подгруппы: 1ГЖО с выходом летучих менее 36% и 2ГЖО с выходом летучих более этого значения. Угли эти, особенно 2ГЖО, образуют хороший кокс, поэтому нашли себе место, прежде всего, в металлургии. Однако часть углей 1ГЖО (с маркировкой 1ГЖОФ) – напротив, для этой цели не годится, и используется только в сжигании.

Угли групп ГЖ (1ГЖ и 2ГЖ) – особенно ценны в коксохимиеческой промышленности, и потому в энергетике не используются. От углей Г угли ГЖ отличаются более высокой спекаемостью кокса, а от углей Ж – более высоким выходом летучих.

Угли группы Ж – являются особо ценными коксующимися углями, потому в энергетике также не применяются. Делятся на две подгруппы: 1Ж – с выходом летучих менее 36%, и 2Ж – с выходом летучих более.

Промежуточное положение между жирными и коксовыми углями занимают угли марки КЖ – коксовые жирные. Уголь очень хорош для целей коксования, однако сложность его добычи делает ее нерентабельной, и, насколько мне известно, сейчас в бывшем СССР такой уголь не добывается.

Собственно коксовый уголь – уголь марки К – как видно из названия, применяется для получения хорошего металлургического кокса. Уголь этот довольно старый, выход летучих – в районе 25%. Близкими к ним по свойствам и сфере применения являются угли КО – коксовые отощенные.

Иные родственные коксовому угли марок КСН (коксовый слабоспекающийся низкометаморфизованный) и КС (коксовый слабоспекающийся) – менее годны для металлуров, и потому кое-где сжигаются, как в ЖКХ, так и в энергетике.

Более старыми, чем коксовые угли являются угли марки ОС (отощенные спекающиеся): выход летучих не более 27%. Эти угли отлично походят для коксовой промышленности, и в энергетике используются крайне редко.

Угли более старые, чем К и ОС – ТС (тощий слабоспекающийся), СС (слабоспекающийся), Т (тощий), ПА (полуантрацит) и А (антрацит) – используются, как правило, только для сжигания (из СС, впрочем, кое-где делают и кокс). Выход летучих в углях ТС и СС, обычно, менее 22%.

Угли же марок Т, ПА и А – это настоящие «электроугли», которые в подавляющей доле сжигаются только на ТЭС, изредка используясь в электродном производстве. Именно такие угли являются проектным топливом для большинства украинских ТЭС. Различаются между собой по выходу летучих: марка Т характеризуется этим показателем в диапазоне 10-20%, а А – менее 9%. ПА же занимает промежуточное между ними положение. Как правило, в рамках одного бассейна наибольшую теплотворную способность имеют именно угли Т.

Впрочем, подобная классификация носит «внутренний советский» характер, и,  как видно, не является строгой, способной адекватно классифицировать все угли хотя бы и внутри бывшей второй сверхдержавы. Поэтому неоднократно, как у нас (ГОСТ 25543-88), так и за рубежом, предпринимались попытки классифицировать угли более формально. На наш взгляд, удачными их назвать сложно, а наиболее толковой является классификация Геологической службы США, которая может быть проиллюстрирована следующей табличкой:

Кроме деления по маркам уголь также подразделяется по размерам кусков, согласно следующей таблице:

^{Краткая шпаргалка по классификации угля по размеру кусков}

Переходя к рассказу об организации процесса сжигания угля на ТЭС, нужно сразу сказать следующее. Топливный баланс Советского Союза к моменту его распада носил достаточно извращенный характер. Так, на 1985 год на долю выработки электроэнергии ТЭС, сжигающими газ, приходилось 30,3% против 25,9% угольными станциями. Для сравнения на АЭС и ГЭС всех типов эти величины равнялись 9 и 15%%, соответственно. Извращение заключалось в том, что буквально за 10 лет (1975-1985 гг.) угольные мощности в стране были «вытеснены» газовыми – для сравнения в 1975 г. доля выработки электроэнергии на угольных и газовых ТЭС составляла 40,9 и 18,4%%, соответственно. Подобное положение дел прямо противоречило общепринятому еще со времен плана ГОЭРЛО принципу, что сжигаться должно лишь то топливо, которое никаким образом нельзя использовать иначе. Причем, если массовое сжигание газа еще можно принять в качестве нормы в странах с «газовым монохозяйством», где голубого топлива – сколько угодно, а угля гораздо меньше, то для СССР с его огромными запасами любых углей – единственной причиной для роста доли газовой энергетики стало желание энергетиков облегчить себе жизнь. Уменьшение доли выработки электричества на угле в последние годы существования Союза особенно обидно, если вспомнить, что именно в это время, в связи со стремительным уходом с арены паровозов, электростанции получили доступ к качественному высокореакционному углю, который до того шел на железную дорогу. То есть ситуация была куда как более «тепличной» в сравнение с довоенными временами, когда даже первенцы плана ГОЭЛРО – Шатурская и Каширская ГРЭС – строились из расчета на использование таких низкокачественных топлив, как подмосковный бурый уголь и торф.

В результате, применительно к энергетике УССР образца 1991 года, номенклатура сжигаемого топлива оказалась неразнообразной: донецкие Г, А (включая полуантрациты), Т, ДГ, да львовско-волынские Г. Никаким образом не были использованы богатейшие залежи дешевого бурого угля днепровского бассейна. Впрочем, в каких-то объемах этого топлива добывалось для бытовых нужд, да электростанций в качестве резервного топлива (но это в теории, по бумагам в качестве оного кое-где предполагалось использовать в том числе еще и силезский уголь из ПНР, причем некоторое количество из политических соображений действительно было поставлено и сожжено). После же оголошення незалежності України, как водится, шахты были заброшены, а краткий ренессанс идеи возобновить добычу угля для нужд энергетики (на сей раз с целью выработки синтез-газа) в период кровавого господства фашисткой диктатуры Януковича прекратился сразу же после победы Революцii Гiдностi.

В целом же по СССР сортамент сжигаемого топлива был представлен шире, но также имел противоестественный баланс за счет перекоса в пользу каменных углей. Ситуацию во многом бы улучшил планировавшийся ввод восьми станций мощностью по 6 400 МВт на бурых углях КАТЭК, однако до начала демократических преобразований были пущены лишь два блока по 800 МВт на Березовской ГРЭС, а с их началом, как известно, все силы были брошены на строительство более важных объектов: борделей, казино, ресторанов и т.д.

Посмотрим же теперь, каким образом осуществляется подготовка к сжиганию этих углей. Разумеется, само сжигание, имеет как общие черты для всех видов угля, так и индивидуальные особенности. Напомним, что в топках котлов абсолютного большинства станций сжигается угольная пыль (исключения составляют либо дремучие динозавры с колосниковыми решетками, чудом уцелевшие кое-где с довоенных времен, либо, напротив, сверхсовременные котлы с циркулирующим кипящим слоем). Соответственно, после поступления угля на ТЭС, он должен быть так или иначе измельчен до состояния пыли.

Для этого на постсоветских станциях используются две системы: система топливного хозяйства, имеющая станционное значение, и система пылеприготовления, входящая, как правило, в состав каждой котельной установки, а реже, при наличии централизованного пылезавода – также имеющая станционное значение.

Задачей топливного хозяйства является прием угля от поставщика, выгрузка, складирование, дробление, очистка от посторонних включений и подача в приемные емкости котельного цеха (БСУ – бункера сырого угля).

Поставка угля те же постсоветские ТЭС осуществляется в подавляющем случае по железной дороге. Исключений бывает два – на станции малой мощности, бывает, что уголь доставляется автотранспортом, а на уже поминавшуюся Березовскую ГРЭС, это чудо позднесоветской инженерной мысли, о котором мы когда-то рассказывали – конвейером от шахты. Для случая же Украины речь идет только об использовании вагонов.

В целом, типовая схема топливоподачи, несмотря на имеющиеся местные отличия, выглядит на всех станциях одинаково, и имеет в своем составе следующие элементы: внутристанционную железную дорогу, узлы измерения веса и качества угля, вагоноопрокидыватели, приемные бункера, дробилки, конвейера, узлы перегрузки, склад.

^{Принципиальная схема топливоподачи на ТЭС}

Принцип работы системы заключается в следующем. Уголь привозится на станцию по железной дороге в саморазгружающихся вагонах, что позволяет уйти от ручной их разгрузки. Вошедший на территорию станции вагон с углем поступает в вагоноопрокидыватель. То, что с ним происходит дальше можно посмотреть на видео. Уголь же ссыпается в приемные бункера.

Впрочем, иногда бывает не все так просто, учитывая, что на просторах необъятной советской страны, как известно, зима длится десять месяцев. Поэтому уголь вполне может прийти, например, в виде монолитного смерзшегося куска размером с вагон. Для решения этой проблемы используют различные способы его разогрева и разрыхления (в том числе, и комбинируя): обдув вагона горячим воздухом, направленное тепловое излучение, паровой разогрев, применение всевозможных вибраторов и т.д. Тот же уголь, что удалось-таки высыпать, на решетках приемных бункеров дробится специальными дробильно-фрезерными машинами. На этом же этапе производится взвешивание вагонов и отбор пробы топлива на химический анализ, чтобы рассчитаться с поставщиком.

^{А это конкретная проектная схема топливоподачи на одной из электростанций}

Из приемных бункеров уголь раздается по территории станции с помощью ленточных конвейеров. В местах изменения направления движения потока строятся узлы пересыпки. Конечными точками движения угля являются либо угольный склад, либо бункера сырого угля (БСУ) котельного отделения. Впрочем, судьба угля, попавшего на склад, позднее также – отправиться в БСУ. Здесь стоит отметить, что все угли, кроме антрацитов, имеют склонность к самовозгоранию на складе (чем уголь моложе, тем, естественно, вероятность этого выше), так что условия на нем – необходимо тщательно контролировать.

Поставленное на ТЭС топливо, направляемое в БСУ, необходимо предварительно раздробить и очистить от инородных включений. Для очистки применяются различные грохоты, щепоуловители и металлоуловители. Сильно огрубляя, грохот – это вибрирующий ящик с решеткой наверху, на которую падает уголь. Тем самым, куски топлива делятся на два потока: те, что прошли через отверстие решетки, и те, что не смогли. Некоторое представление о процессе грохочения может дать видео ниже.

Для изъятия мелких металлических включений, которые могут «проскочить» грохоты, наделав потом бед, применяются различные электромагнитные уловители, «вытягивающие» их непосредственно с ленты.

Очищенный от инородных предметов поток направляется в дробильный корпус. Эта операция нужна для того, чтобы уменьшить нагрузку на мельницы котла, обеспечив на входе в них расчетный размер кусков угля. Куски, соответствующие этому условию, поступают в БСУ. На этом функция топливоподачи окончена.

Как мы уже говорили, на территории бывшего СССР, кроме котла блока №9 Новочеркасской ГРЭС и котла блока №4 Старобешевской ГРЭС, все прочие крупные котлы угольных электростанций сжигают топливо в виде пылевого факела. Для получение пыли, как мы также сказали выше, применяются специальные пылесистемы. Состоят они, если по-крупному, то из двух основных элементов: питателей сырого угля (ПСУ) и собственно мельниц. С ПСУ все более-менее понятно – это, как правило, такие же конвейеры, как и на топливоподаче, которыми уголь перемещается из БСУ в мельницу. А если они и такие же, что все равно принцип действия один в один, что можно проиллюстрировать еще одним видео.

Отличия же в свойствах сжигаемых углей сказываются на типе используемых мельниц. Все они подразделяются на три группы по скорости вращения ротора: быстроходные, среднеходные, тихоходные. Как, вероятно, понимает мой читатель, выбор мельницы связан с типом угля, прежде всего, выходом летучих и взрывонебезопасностью. Например, антрацит плохо зажигается, и потому требует тонкого помола, а бурые, газовые и длиннопламенные угли не только хорошо зажигаются, но и хорошо взрываются, потому тонко молоть их нельзя ни в коем случае. На сентябрьском видео с первого блока Рязанской ГРЭС наглядно демонстрируется, что бывает, при неудачном ведении режима размола бурого угля:

А чтобы различные дебилы не начали упрекать нас в том, что мы очерняем российскую действительность в интересах укропропаганды, покажем и видео 2013 года с Углегорской ГРЭС, где тамошним специалистам, применив определенную сноровку, удалось поджечь бункер с антрацитовой пылью:

Для размола взрывоопасных углей (торф, бурые угли и каменные угли с долей летучих более 30%) применяются быстроходные молотковые мельницы. Размол угля осуществляется насаженными на ротор билами. Такие мельницы наиболее экономичны и дешевы, однако не могут обеспечить тонкий помол топлива. Что, впрочем, для топлив, о которых шла речь выше и к лучшему. К слову, на видео с Рязанской ГРЭС взорвалась именно молотковая мельница.

Если же подобное топливо имеет повышенную влажность, то применяют быстроходные мельницы-вентиляторы. Такие агрегаты позволяют первоначально подсушить топливо перед размолом, а потом досушить и в ходе него. Из крупных украинских станций такими агрегатами оборудованы лишь котлы №11,12 блоков 150 МВт Добротворской ГРЭС (шесть штук мельниц МВС-140 на котел). Еще такие мельницы малой производительности, кажется, до сих пор эксплуатируются на Черкасской ТЭЦ.

Для размола невлажного (менее 20%) каменного угля с относительно твердыми кусками применяются среднеходные мельницы. Размол топлива в них осуществляется за счет тяжелых валков, движущихся по вращающемуся бронированному столу. Главным преимуществом имеют пониженный износ размалывающих частей и небольшой удельный расход электричества при работе. Из недостатков стоит отметить «капризность» к попаданию в топливо металлических включений и влаги. Хотя по всему миру применяются повсеместно, в СССР распространения не получили: такие мельницы установлены лишь на блоке №5 ТЭС Аксу (в девичестве Ермаковская ГРЭС), новых блоках №8,9 Черепетской ГРЭС (о них мы писали от первого лица, блок 8, блок 9) и блоке №10 Троицкой ГРЭС. Тут уместно опять-таки поддразнить упомянутых выше дебилов: на десятом блоке Троицкой ГРЭС не только мельницы, но и все основное оборудование изготовлено китайцами, а на Черепетской и Ермаковской ГРЭС – мельницы хоть и поставки Сызранского завода, но произведены по лицензии германской фирмы, и отражают особенности инженерной мысли шестидесятых годов прошлого века.

Наконец, для помола антрацитов, да и любых иных каменных углей, используются тихоходные шаровые барабанные мельницы (ШБМ). Размол угля происходит твердыми металлическими шарами, вращающимися вместе с углем внутри бронированного барабана. Особенностью использования ШБМ на особо мощных ТЭС является то, что они могут работать в составе центрального пылезавода, то есть, системы, готовящей пыль централизованно для группы котлов, а не только для одного из них, как остальные. К слову, пожар на Углегорской ГРЭС, показанный выше, произошел именно на центральном пылезаводе. Исключительно этими мельницами, кроме упомянутых выше двух котлов Добротворской ГРЭС, оборудованы все крупные украинские станции (и почти все некрупные). Главными недостатками таких мельниц является повышенный износ мелящих элементов и расход электроэнергии на размол, а преимуществом – возможность размолоть любое топливо до любой тонины помола.

На этом месте мы сделаем точку. Разумеется, логичным было бы рассказать в этом месте о том, как именно уголь сжигается в топках котлов, что достаточно интересно само по себе. Однако этот рассказ нужно предварить хотя бы коротким описанием такого важного понятия как «приведенные характеристики топлива», без чего он станет просто занудной лекцией в стиле самых скверных лекторов. Так что в следующей статье поговорим про другое, а именно – про реализацию угольной энергетики в конкретных условиях электростанций Украины.