Первая любовь, или Взрыв на электростанции

Сначала длинный абзац о личном, хоть и неинтересно это никому. В течение жизни, я дважды начинал с нуля. Два месяца назад пришлось уйти с работы в Институте, которому я отдал восемь с половиной лет жизни, ибо на Коломойщине мне места нет, а даже, если и заткнуться, смирившись с жизнью в захваченной нацистами стране, то состояние экономики таково, что обеспечить достойную жизнь семье не выйдет. Но это был осознанный выбор, уход на заранее подготовленные позиции, и мое положение сейчас куда как лучше, чем два месяца назад, и в материальном плане, и в духовном. Разве что тоска по семье грызет, и понимание, что раньше апреля я домой не попаду. А когда и попаду, то только на несколько недель. А вот мой первый уход никуда весной далекого уже 2006 года был иным, действительно резким разрывом со всей прошлой жизнью. Пусть это и смешно звучит, когда речь идет о двадцатидвухлетнем парне. Однако поступив в престижный киевский институт, работая на крупной столичной ТЭЦ, с пониманием, что в течение года станешь машинистом котла, бросить все действительно было разрывом. Ибо выяснилось, что, когда ты одинокий студент в чужом городе, то повышенной стипендии, зарплаты обходчика, а также регулярной подработки – хватает, чтобы безбедно жить, смело смотря в будущее. Однако, когда ты молодой специалист с дипломом и беременной женой, такой же приезжей, как и ты, то столичная жизнь оказывается слишком дорога. Поэтому пришлось искать такую работу, которая могла, во-первых, обеспечить больший заработок, а, во-вторых, решить вопрос с жильем, хотя бы в виде постоянных командировок, сведя тем самым к минимуму необходимость пользоваться гостеприимством тещи. И Институт мне это обеспечил. Едва я устроился в апреле 2006 года, как получил первое предписание: принять участие в работе комиссии по расследованию аварии на котле энергоблока №4 Старобешевской ГРЭС, случившейся 29 июля 2005 года. Официально работа, конечно, имела шифр «Анализ технических решений касающихся условий наладки, ввода в эксплуатацию и работы котла АЦКС энергоблока № 4 Старобешевской ТЭС», но суть была именно такой. Поскольку работа велась по госконтракту, да к тому же на субподряде у другого института, то желающих участвовать в комиссии особо не было: денег на работу по договору хватало только такому голодранцу, как я. Мне же, напротив, было очень удобно: платили больше, чем где бы то ни было, обеспечили жильем в Новом Свете, к тому же оттуда можно за несколько часов добраться до Кривого Рога, где оставалась моя жена. И, что самое главное, от Института меня никто не контролировал, разрешив работать самостоятельно, что, конечно, сперва испугало, но затем позволило научиться хоть чему-то. Первого октября работа комиссии была завершена, итогом чего стал выпуск технического отчета. И если для остальных участников написания этого труда он стал очередным нелюбимым ребенком, то для меня первой любовью. И не могу ей не поделиться со всем миром, пусть и через восемь лет. Тем более, что читатель, натыкаясь иной раз на бредовые измышления о том, что авария на ЧАЭС была следствием теракта или халатности персонала, на примере мой истории может понять, как именно можно устроить взрыв на ТЭС, не по злому умыслу, конечно, но благодаря, именно что, халатности.

Особенностью этого самого котла энергоблока №4 было то, что, в отличие от всех остальных энергетических котлов на украинских ТЭС, это был первый в Украине (и, сколь я понимаю, в СНГ) котел с циркулирующим кипящим слоем. В одной из прошлых статей мы уже поминали котлы такого типа. Их особенностью является то, что сжигание угля в топке происходит не в факеле с помощью горелок, а на решетке, в которую снизу подается воздух, обеспечивающий взрыхление горящего топлива. Плюсом такой технологии является то, что, во-первых, она нетребовательна к качеству сжигаемого угля, а, во-вторых, обеспечивает горение при более низких температурах, что резко уменьшает выбросы оксидов азота.

Короче говоря, когда на Старобешевской ГРЭС было принято решение о реконструкции блока под сжигание шламов из прудов отстойников (топливо предельно низкого качества с содержанием влаги до 22 %), то вполне оправданным оказалось внедрение именно технологий циркулирующего кипящего слоя. В качестве поставщика котла было выбрано словацкое предприятие «Лурги» (каким именно образом происходил выбор не знаю, но несколькими годами позже на моих глазах осуществлялся выбор словацкой же компании «ИЕГ» для поставки котлов для строившегося блока Сызранской ТЭЦ; отвечать в суде за диффамацию мне не хочется, так что читатель пусть сам догадается, каким образом словацкая сторона убедила заказчика). На следующем рисунке показана схема котла.

Непосредственно в топку (2) подаются уголь и известняк, образующие слой горения, и снизу первичный воздух для горения и взрыхления слоя. По мере выгорания частиц направленным снизу потоком воздуха они выносятся в верхнюю часть топки. Крупные же негорючие фракции выносятся вниз в виде донной золы. В средней части топки слоя уже как такого нет, здесь образуется зона горения угольной взвеси, вынесенной из слоя, для чего подается вторичный воздух. Топка в этом месте экранирована испарительными поверхностями (6). Несгоревшие в топке частицы топлива и золы выносятся в циклон (1), где поток закручивается. Под действием гравитации крупные частицы золы падают вниз, а потоком дымовых газов уносятся только наименее мелкие. В дальнейшем этот поток охлаждается в следующих газоходах котла, отдавая тепло воде, пару и воздуху для горения. За котлом установлен золоулавливающий фильтр (4). Упавшая в нижнюю часть циклона зола делится тепловым клапаном (5) на два потока. Один из них поступает непосредственно в топку, второй – в вынесенные теплообменники кипящего слоя (3, ТОКСы). В зависимости от того, нужно ли увеличить или уменьшить температуру в зоне горения, в ТОКСы подается меньше или больше золы. В самих же ТОКСах зола передает тепло перегретому пару, за счет чего происходит ее охлаждение.

Кипящий слой, помимо сжигаемого угля и известняка, состоит также из золы, инертного материала и сульфата кальция. Сжигание угля происходит при температуре  около 900 ⁰С, когда создается равномерное поле по высоте топки. Эта температура регулируется расходом золы в ТОКСах, обеспечивая оптимальное связывание серы известковой присадкой и минимальный уровень образования оксидов азота. При росте температуры в топке увеличивается расход золы в ТОКСы. Охлажденная в ТОКСах зола возвращается в топку, что приводит к снижению температуры в верхней части топки. Материал слоя предварительно псевдоожижается подогретым первичным воздухом, подводимым снизу через решетку с соплами в под топки.

Таким образом, само по себе оборудование должно было работать нормально. В качестве подрядчика на реконструкцию было выбрано Донецкое монтажное управление ОАО «Южтеплоэнергомонтаж». И работа закипела, закончившись в итоге ожидаемым результатом. Собственно, как будет видно далее, эти события почти десятилетней давности были запрограммированы нигилизмом и наплевательским отношением к требованиям действующих нормативных документов со стороны всех участников реконструкции на всех ее этапах.

Согласно контракту словацкая сторона должна была обучить персонал ГРЭС управлению котлом. Это тем более важно, учитывая, что котел оснащен большим количеством автоматики. Знание алгоритмов ее действия и взаимодействия обязательно, так как вручную управлять таким котлом практически невозможно. На практике же обучение ограничилось несколькими двадцатиминутными лекциями с экскурсией на оборудование и недельным изучением приемов эксплуатации двенадцатью работниками ГРЭС в Словакии.

С подобным персоналом станция пошла на пуско-наладку. Одной из важных операций на ней явилась послемонтажная химическая очистка котла, проведенная в апреле 2004 года. Ее проект разработала фирма «SLOVENSKE  ENERGETICKE  STROJAREEAS», а программу – пусконаладочное управление «Южтеплоэнергомонтаж». Результаты очистки оказались столь сногсшибательными, что даже прикормленная сговорчивая ГРЭС подписывать акт о ее проведении отказалась. Обнаружилось значительное наличие шламовых загрязнений, и выяснилась принципиальная невозможность их удаления.

В принципе, на этом реконструкцию следовало бы останавливать. Однако руководители проекта так не считали, и в августе приступили к пробным пускам для паровой продувки котла и главных паропроводов. К середине сентября они были закончены, и 30-31 октября после восстановления штатных схем пар от котла был подан на турбину. По-хорошему, все участники пусковых операций должны были к этому времени сидеть. Дело в том, что проект котла не был проанализирован специализированной организацией на предмет соответствия требованиям действующих в Украине нормативных документов. Отсутствие такой экспертизы привело к тому, что в проекте имелись очень существенные отступления от этих требований. Так, конвективная шахта не была оборудована системой пожаротушения и системой сигнализации о пожаре в шахте, необходимая в соответствии с нормативной документацией Украины. Контрактные значения уровня шумов, создаваемого шумогенерирующим оборудованием энергоблока, превышали предельные уровни шумов, предусмотренные санитарными нормами Украины. Не была учтена вероятность возникновения взрыва при развитии аварийной ситуации в случае потери электрических собственных нужд. Так что авария была предрешена. Усугублялось это тем, что персонал не только не был обучен управлению котлом, но и, вплоть до самой аварии, не имел инструкций по его эксплуатации.

Однако пуски котла продолжались. В ноябре в качестве инертного материала была загружена зола от существующих котлов ГРЭС с содержанием горючих на уровне 20%. Вообще-то, проектом планировалось использовать в качестве первого инертного материала песок, однако он не был завезен на станцию. Разумеется, горючие вещества инертного материала начали догорать в верхней части топки и внизу циклона. Произошла закупорка циклона, котел был остановлен, инертный материал удален.

Вместо того, чтобы завести песок, было принято решение использовать в качестве инертного материала доломит. В начале декабря котел был растоплен. В качестве твердого топлива сжигался антрацит. Использование доломита добавило дополнительные проблемы, связанные со значительными отложениями на трубах пароперегревателя острого пара, промежуточного пароперегревателя, экономайзера и трубчатого воздухоподогревателя. Кроме того, из-за разности плотности доломита и антрацита происходило разделение угля и доломита и уголь начинал гореть в циклонах с достижением температуры плавления золы.

20 декабря котел был остановлен из-за резкого изменения сопротивления надрешеточного слоя. Внутренний осмотр показал скопление значительного количества инертного материала в циклонах. Часть циклонов была заблокирована. После удаления верхних слоев сыпучего материала обнаружилось, что нижние части заблокированных циклонов закрыты твердым спекшимся материалом (золопроводы от циклонов до тепловых затворов не были заблокированы). Работы по удалению спекшейся массы из циклонов выполнялись в течение шести недель. После этой попытки был заказан антрацит с повышенным содержанием золы для создания «своего» инертного материала, в процессе работы на пониженной нагрузке с незначительным расходом угля в течение трех недель.

28 февраля котел был растоплен, блок включен в сеть и до 9 мая работал на антраците. За этот период имело место 14 вынужденных остановов, в основном из-за неполадок в системе управления котла, послуживших причиной резких колебаний параметров пара до недопустимых значений (имело место срабатывание защит). В процессе эксплуатации были выявлены грубейшие отступления от требований ПТЭ. Во-первых, не была предусмотрена проектом изоляция выходного коллектора горячего промперегрева, температура которого достигала 90 ^оС (нарушение ПТЭ Украины (пп. 8.3.36; 8.8.1.15)). Во-вторых, наблюдался повышенный акустический уровень в районе вентиляторов известкового хозяйства, вентиляторов горячего воздуха, превышающий санитарные нормы Украины (ДСН 3.36.037-99). В-третьих, отсутствовали устройства для отбора пробы золы для последующих анализов (предусмотрено ПТЭ, п. 8.3.35).В мае было принято решение опробовать работу котла при сжигании шламов. Планировалось сжигание начать со смеси шлама и антрацита в пропорциях соответственно 25/75%, довести поэтапно до пропорции 85% шлама и 25% антрацита, а в последующем опробовать работу котла при сжигании только шлама.

9 мая котел был растоплен, блок включен в сеть. 13 мая возникла такая же проблема, как и в декабре – закупорился циклон, блок был остановлен. На этот раз свод из затвердевшего материала был расположен очень близко к нижнему краю входного газохода в циклон. Работы по очистке циклона продолжались до конца июня.

1 июля котел был растоплен, блок включен в сеть. В топке котла сжигалась смесь шлама и антрацита в пропорции соответственно 25/75%. За время этой рабочей кампании имело место десять остановов блока по различным причинам.

23 июля шлам из бункера сырого угля был сработан и в бункер был подан антрацит. С этого момента испытания котла на смеси топлив более не выполнялись, в котле сжигался только антрацит.Система паровых обдувочных аппаратов в соответствии с требованиями должна была включаться периодически каждые 8 часов работы в течение одного часа с минимальным расходом пара 11 т/ч. Фактически это требование не выполнялось. Так в данную рабочую компанию, продолжительностью 40 часов 20 минут, система обдувки включалась лишь 2 раза вместо пяти.Последняя растопка была произведена в 22 часа 19 минут 27 июля. Котел работал на антраците до 11 часов 49 минут 28 июля. В этот период обдувочные аппараты в работу не включались вовсе. Растопка проводилась по программе, полный текст которой приводится ниже.

28 июля в 11 часов 20 минут был обнаружен сильный шум, и течь воды в пароперегревательной части. Резко увеличился расход питательной воды. Персонал принял решение об останове энергоблока. После останова котла было обнаружено повреждение змеевиков промежуточного перегревателя первой ступени и подвесной трубы в пароперегревательной части.В 11часов 49 минут энергоблок №4 был отключен от сети, котел потушен в штатном режиме. После останова вентиляторы и дымосос были отключены.В 16 часов 00 минут был включен дымосос для расхолаживания котла с организацией подачи охлаждающего воздуха через частично открытый направляющий аппарат вентилятора вторичного воздуха. С целью интенсивного охлаждения предполагаемого места повреждения ремонтные люки были открыты.Около 20 часов 00 минут зафиксировано начало роста температуры уходящих газов за экономайзером. Приблизительно в это же время начался рост содержания угарного газа и снижение содержания кислорода по газовоздушному тракту.

Персоналом изменение температурного режима, рост содержания угарного газа и снижение содержания кислорода не было оценено как признак возгорания. Дымосос находился в работе, а после резкого снижения кислорода (почти до нуля) около 24 часов  Направляющий аппарат вторичного воздуха был открыт полностью. Направление дополнительного потока воздуха в котел активизировало процесс горения в конвективной шахте. Данные действия противоречили требованиям руководства по эксплуатации котла при воспламенении отложений в газоходах котла и дымоходах.

Около 3 часов 00 минут 29 июля при осмотре оборудования котла было обнаружено покраснение обшивки нижней части бункера удаления золы. После этого дымосос был отключен, котел закупорен по газовоздушному тракту. В 04 часов 00 минут конвективная шахта начала разрушаться и  разрушилась полностью. Длительный путь к уничтожению котла закончился логическим финалом.

Бардак, описанный в настоящей статье, вполне нормален не только для украинской, но и для практически любой постсоветской стройки. В следующий раз, для контраста, мы поговорим об успешной стройке советских времен.