close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Diplom G N S

код для вставкиСкачать
Министерство образования и науки РФ
Федеральное государственное бюджетное
образовательное учреждение высшего профессионального образования
"Петрозаводский государственный университет"
Кольский филиал
Физико-энергетический факультет
Кафедра Теплофизика
Работа допущена к защите
Зав. кафедрой__________ В.Г. Николаев
"____" __________________ 2013 г.ДИПЛОМНАЯ РАБОТА
Тема: Модернизация котельной АНОФ-3 на период летнего режима работы котельной
Специальность: 140402 - Теплофизика
Отделение: заочное
Выполнил студент гр. ТФ/08-5,5 Гарасюк Наталья Степановна_______________
(подпись)
Руководитель:
доцент кафедры ТФ КФ ПетрГУ, к.т.н. Николаев Виктор Григорьевич_____________ (подпись)
Апатиты
2013
СОДЕРЖАНИЕ
Введение.........................................................................31.Описание цеха ЦПС ЭК ОАО "Апатит"...............................52.Описание котельной Аноф-3..............................................73.Техническая цепочка Аппаратов котельной Аноф-3.................104.Анализ работы котельной Аноф-3.......................................135.Предложение по снижению затрат......................................166. Выбор подходящего оборудования.....................................
6.1 Описание и преимущество котлов серии ДЕ..............
6.2 Эксплуатационные параметры...............................16
19
207. Расчёт тепловой схемы.....................................................
7.1 Описание тепловой схемы....................................
7.2 Исходные данные для расчёта тепловой схемы..........
7.3 Расчёт тепловой схемы........................................22
22
24
268. Выбор дополнительного оборудования...............................
8.1 Насосы............................................................
8.2 Тягодутьевые машины.........................................
8.3 Водоподогреватели............................................
8.4 Водоподготовка................................................
8.5 Деаэраторы.......................................................32
32
33
36
39
449. Кип и А........................................................................4710. Экономический расчёт окупаемости мероприятия...............54 Выводы......................................................................58Список используемых источников........................................60
ВВЕДЕНИЕ
Реализованные на тепловых сетях, котельной АНОФ-3 и фабрики АНОФ-3 проекты по энергосбережению, такие как:
* снижение собственных нужд котельной,
* оптимизация схем и режимов работы оборудования и сетей, * применение энергоэффективных материалов и оборудования, * снижение температуры в технологическом процессе флотации АК,
уменьшили тепловую нагрузку котельной, в том числе и летом.
На котельной АНОФ-3 установлено 5 паровых котлов ГМ-50-14/250. Летом работает только один котёл, при этом его паропроизводительность опустилась с номинальной - 50 т/ч до фактической - 20 т/ч, что недопустимо по требованиям завода-изготовителя. Исходя из требований безопасности паропроизводительность котла должна регулироваться в пределах от 100% до 70%, а в нашем случае получается всего 40% .
При загруженности котла меньше, чем на 50% снижается скорость течения дымовых газов в газовом тракте, что приводит к быстрому засорению котельного пучка, пароперегревателя и других хвостовых поверхностей нагрева, следовательно, существенно снижается теплообмен.
Немаловажно, что засорение поверхностей нагрева и газоходов котлоагрегата в свою очередь ведет к повышенному коррозийному и температурному износу, что приводит к снижению межремонтных интервалов, преждевременному выводу оборудования из строя и необходимости их преждевременной замены и необоснованных финансовых затрат.
Кроме того, работа на такой нагрузке чрезвычайно неэкономична: КПД котла снижается с 92% до 75-80%. Так же возрастает расход мазута.
В данной работе я бы хотела рассмотреть предложение по обеспечению безопасной и экономичной работы котельной летом и более гибкого регулирования теплопроизводительности зимой. Для этого следует установить в котельной АНОФ-3 еще один паровой котёл меньшей производительностью модульного исполнения ДЕ-25-14/250. Имеющиеся производственные площади котельной позволяют это сделать, необходимые коммуникации для обеспечения котла питательной водой, топливом, а так же отвода пара имеются. Поэтому, существует возможность подключения вновь устанавливаемого котла к существующим технологическим трубопроводам, что уменьшит трудозатраты и сэкономит деньги.
Котельная Аноф-3 предназначена для бесперебойного снабжения потребителей тепловой энергией, это отопительно-производственные цели фабрики и находящийся рядом поселок Титан. Котельная вырабатывает насыщенный пар с рабочим давлением 14 МПа. Пар предназначен для производственных нужд фабрики.
Котельная вырабатывает тепло, идущее на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение и технологические нужды предприятия АНОФ-3.Основным видом топлива в котельной является мазут.
На котельной АНОФ 3 используют техническую воду для питания котлов, а также хозпитьевую - химочищеная вода для потребителя.
Как уже было сказано, на котельной установлено пять паровых котлов ГМ-50-14/250.
Система теплоснабжения закрытая. Теплоносителем для системы отопления и ГВС является теплофикационная вода t = 95 ÷ 70 оС, которая готовится в сетевой установке котельной. Обработка воды для питания котлов и подпитки тепловых сетей осуществляется в водоподготовительной установке по схеме 2-х ступенчатого Na - катионирования с последующей деаэрацией в деаэраторе вакуумного типа. Котельная работает на мазуте. Емкость склада мазута 2700 м3 (две надземные емкости по 2000 м3, и одна - 700 м3). Доставка мазута осуществляется железнодорожным транспортом.
1 ОПИСАНИЕ ЦЕХА ЦПС ЭК ОАО "АПАТИТ"
Энергетический комплекс ОАО "Апатит" обеспечивает надежное и бесперебойное электро-, тепло- и водоснабжения всех структур, а так же объектов жизнедеятельности Кировско - Апатитского района. Большинство объектов Энергокомплекса ОАО "Апатит" (далее - ЭК) включены в государственный реестр опасных производственных объектов. Цех насчитывает 750 человек, и составляет следующую структуру (рис.1):
Рис. 1. Организационная структура Энергетического комплекса ОАО "Апатит".
ЦПС входит в структуру ОАО "Апатит" и обеспечивает бесперебойное, качественное и экономичное снабжение тепловой энергией потребителей: служит для обеспечения паром и горячей водой промышленных объектов, а так же для отопления и подачи горячего водоснабжения в административно-бытовые комплексы и жилищно-коммунальный сектор (г. Кировск, н.п. Титан, н.п. Коашва). Для выполнения этой задачи в ЦПС имеются следующие подразделения (рис. 2):
* 5 котельных, вырабатывающие тепловую энергию, расположенных на территориях и промплощадках потребителей;
* участок тепловых сетей, обеспечивающий транспортировку тепловой энергии до потребителей по трубопроводам от котельных;
* 6 вспомогательных участков и служб, обеспечивающих работу основных подразделений.
Рис. 2. Подразделения цеха пароснабжения.
Котельная г.Кировска предназначена для теплоснабжения и горячего водоснабжения г. Кировска, промплощадки Расвумчоррского р-ка, нижней зоны поселка Кукисвумчорр. Установленная теплопроизводительность водогрейной части составляет 200 Гкал/час, паровой части 135 тонн пара/час. Котельная Кировского рудника предназначена для теплоснабжения и горячего водоснабжения верхней зоны поселка Кукисвумчорр, промплощадки Кировского рудника, подогрева воздуха в калориферах поступающего в подземные горные выработки. Установленная теплопроизводительность паровой части 150 т/час. Котельная АНОФ-3 предназначена для теплоснабжения и горячего водоснабжения промплощадки АНОФ-3, поселка Титан, мазутоснабжения АНОФ-3 (для сушки апатитового концентрата в сушильных барабанах), пароснабжения АНОФ-3. Установленная паропроизводительность 250 т/ч. Котельная Восточного рудника предназначена для теплоснабжения и горячего водоснабжения поселка Коашва, промплощадки Восточного рудника, пароснабжения цеха "Порэмит", Восточного рудника. Установленная паропроизводительность 110 т/ч. Котельная Центрального рудника предназначена для теплоснабжения и горячего водоснабжения промплощадки Центрального рудника, пароснабжения ГЛВВ цеха "Порэмит". Установленная паропроизводительность 55 т/ч. 2 ОПИСАНИЕ КОТЕЛЬНОЙ АНОФ-3
Котельная установка представляет собой комплекс устройств, предназначенный для преобразования химической энергии топлива в тепловую энергию горячей воды или пара требуемых параметров. Котельная установка состоит из котельного агрегата и вспомогательного оборудования. В состав котельного агрегата входят топочное устройство, паровой котёл, пароперегреватель, водяной экономайзер, воздухоподогреватель, каркас с лестницами и помостами для обслуживания, обмуровка, тепловая изоляция, обшивка, арматура, гарнитура и газоходы. К вспомогательному оборудованию относятся дутьевые вентиляторы, дымососы, питательные, подпиточные и циркуляционные наносы, водоподготовительные и пылеприготовительные установки, системы топливопередачи, золоулавливания и шлакозолоудаления. При сжигании жидкого топлива к вспомогательному оборудованию относится мазутное хозяйство. Мазутное хозяйство котельной АНОФ-3 расположено на промплощадке вне жилой зоны, введено в эксплуатацию в 1983г. Склад мазута предназначен для приема, хранения, подготовки и транспортировки в котельную жидкого топлива - мазута.
Котельная АНОФ-3 предназначена для теплоснабжения и горячего водоснабжения промплощадки АНОФ-3, поселка Титан, мазутоснабжения АНОФ-3 (для сушки апатитового концентрата в сушильных барабанах), пароснабжения АНОФ-3. Установленная паропроизводительность 250 т/ч. В состав котельной входят 5 паровых котлов ГМ-50-14-250 (ст. №1, №2, №4, №5, №6). Технические характеристики которых представлены в таблице 1. Технические характеристики котла ГМ-50-14-250 .
Таблица 1
Техническая характеристикаГМ-50-14-250Номинальная производительность50 т/чДавление пара за котлом14кгс/см2Температура перегретого пара250°СТемпература питательной воды102°СТемпература уходящих газов150-170°СЧисло горелок4 шт.Тип горелокгорелка конструкции ОАО "Белэнергомаш" тип 2 и горелка ГМУ-10Расход топлива3500 кг/чКПД котла (брутто)91,5% Тепловая энергия, вырабатываемая котельной АНОФ-3, отпускается потребителям в воде, паре и мазуте. Обогатительная фабрика получает тепло в воде, паре и мазуте, потребители, подключенные к тепловой сети, поселок Титан, получают энергию в воде. Кроме того, энергию, затрачиваемую на слив и хранение топлива, получают ОАО "Апатитский хлебозавод" и ОАО "Апатитский молокозавод", чей мазут сливается и хранится на складе мазута котельной. Для собственных нужд котельной, для её функционирования также требуется определенное количество энергии.
Далее в таблице представлена выработка и реализация тепловой энергии котельной АНОФ - 3 за 2012 год Выработка и реализация тепловой энергии котельной АНОФ-3 /Гкал/ за 2012 год Таблица 22012 годянварьфевральмартапрельмайиюньПроизводство31839304322347223448186119986Населению17611776159713121113300На сторону55360358244017354Реализация341533281125651252001989710340СН и потери тс.798672675064632547523841Выработка тепла4213940078307153152524649141812012 годиюльавгустсентябрьоктябрьноябрьдекабрьГОДПроизводство983676519875198472174622219228962Населению26419591312861307163713462На сторону117821051692062984Реализация10111785310870212382322124062245408СН и потери тс.16232166214243625259448055266Выработка тепла117341001913012256002848028542300674 За 2012 год котельной АНОФ-3 выработано 300,7 тыс. Гкал, реализовано 245,4 тыс. Гкал, расход топлива составил 34,8 тыс. тонн. 3 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЦЕПОЧКА АППАРАТОВ КОТЕЛЬНОЙ АНОФ-3.
Пар, вырабатываемый котлом, направлен на нагрев технической воды и хозпитьевой воды, а так же для снабжения паром мазутное хозяйство котельной АНОФ-3 и промплощадки АНОФ-3.
Техническая вода, после ввода в котельную, проходит следующие стадии (см рис. 3):
1. Предварительный нагрев от исходной температуры () в охладителях выпара деаэратора ().
2. При необходимости, повышается давление с помощью насоса подкачки тех. воды.
3. Снижение солесодержания и общей жесткости воды при прохождении через натрийкатионовые фильтры (фильтры ХВО).
4. Нагрев в трансзвуковом струйном аппарате - ТСА питательного деаэратора. Этот аппарат использует кинетическую энергию пара для активного перемешивания и, как следствие, теплообмена между паровой и водной фазами.
5. Удаление кислорода и свободной углекислоты, вызывающих коррозию, из воды при помощи питательного деаэратора. Дегазация производится термическим методом, осуществляемым непосредственным контактом греющего пара с водой. 6. Подготовленная в деаэраторе вода () при помощи питательного насоса, создающего необходимое давление (), подается в паровой котёл.
Хозпитьевая вода после ввода в котельную проходит следующие стадии:
1. Предварительный нагрев от исходной температуры () в охладителях деаэрированной воды ().
2. При необходимости, повышается давление с помощью насоса подкачки хозпитьевая воды.
3. Нагрев в трансзвуковом струйном аппарате - ТСА подпиточного деаэратора. 4. Удаление кислорода и свободной углекислоты, вызывающих коррозию, из воды при помощи подпиточного деаэратора. 5. Вода, с помощью перекачивающего насоса, проходит охладитель деаэрированной воды и попадает в БАГВ (бак-аккумулятор горячей воды), необходимый для создания и хранения резервного запаса горячей воды (для выравнивания графика нагрузок и снижения затрат на источники тепла, теплообменники, теплосети и водоподготовку). Охладитель деаэрированной воды необходим для охлаждения воды до температуры не более 95оС (согласно инструкции по эксплуатации баков-аккумуляторов горячей воды) для предотвращения ее вскипания.
6. После БАГВ с помощью подпиточного насоса вода попадает в тепловые сети потребителя.
Рис. 3. Технологическая цепочка аппаратов котельной
4 АНАЛИЗ РАБОТЫ КОТЕЛЬНОЙ АНОФ-3.
Реализованные на тепловых сетях, котельной АНОФ-3 и фабрики АНОФ-3 проекты по энергосбережению: снижение собственных нужд котельной, оптимизация схем и режимов работы оборудования и сетей, применение энергоэффективных материалов и оборудования, снижение температуры в технологическом процессе флотации АК, уменьшили тепловую нагрузку котельной, в том числе и летом. При этом паропроизводительность одного работающего летом котла ГМ-50-14/250 опустилась до 20 т/ч и ниже, что недопустимо по требованиям завода - изготовителя по требованиям безопасности (паропроизводительность котла должна регулироваться в пределах от 100% до 70%) [2].
Были изучены отчеты о работе котельной за последние 4 года и анализ выработки тепловой энергии и паропроизводительности котлов ГМ-50-14-250 за период с 2009 по 2012 года сведен в таблицу № 3 (см ниже). Цифры данной таблицы показывают снижение паропроизводительности котла до критичного минимума. Работа на пониженной нагрузки чрезвычайно неэкономична: КПД котла снижается с 92% до 75-80%.
При загруженности котла меньше, чем на 50% снижается скорость течения дымовых газов в газовом тракте, что приводит к быстрому засорению котельного пучка, пароперегревателя и других хвостовых поверхностей нагрева, следовательно, существенно снижается теплообмен. Засорение поверхностей нагрева и газоходов котлоагрегата в свою очередь ведет к повышенному коррозийному и температурному износу, что приводит к снижению межремонтных интервалов, преждевременному выводу оборудования из строя и необходимости их преждевременной замены и необоснованных финансовых затрат.
Сведения о работе котельной АНОФ - 3 за 2009 - 2012 гг.
Таблица 3
Месяц2012201120102009Выработка тепла, тЧасы работы, часПроизводи-тельность, т/чВыработ-ка тепла, тЧасы работы, часПроизводи-тельность, т/чВыработ-ка тепла, тЧасы работы, часПроизводи-тельность, т/чВыработ-ка тепла, тЧасы работы, часПроизво-дитель-ность, т/чЯнварь79094744106,385377744114,86984874493,97425874499,8Февраль74287672110,578790672117,270662672105,270433696101,2Март6322274485,07390374399,56832174491,875286743101,3Апрель4968672069,05204472072,35716172079,46467672089,8Май4505574460,63851474451,84381474458,95029874467,6Июнь2130572027,52014272027,61993472027,72416872033,6Июль1895174423,51717874423,51640674423,62140074428,8Август1866574421,81630674421,91632474421,92062474427,7Сентябрь2467172034,32627072036,52128972029,62944672040,9Октябрь4184674456,24560374561,25353674571,94645174562,4Ноябрь5348672074,36245372086,75793572080,55669572078,7Декабрь5610674475,476662744103,075052744100,96207874483,4Итого за год:5463748760 5932428760 5702828761 5958138784 5 ПРЕДЛОЖЕНИЕ ПО СНИЖЕНИЮ ЗАТРАТ
Для обеспечения безопасной и экономичной работы летом и более гибкого регулирования теплопроизводительности зимой предлагается установить в котельной АНОФ-3 еще один паровой котел меньшей производительностью, чем установленные по проекту (все 5 котлов - ГМ-50-14/250 имеют паропроизводительностью 50 т/ч). Это будет котел модульного исполнения ДЕ-25-14/250 (паропроизводительность 25 т/ч). Имеющиеся производственные площади котельной позволяют это сделать. Так как изначально, в котельной АНОФ-3 был установлен водогрейный котел, который впоследствии был демонтирован в связи с переходом на другую технологическую цепочку. Но необходимые коммуникации для обеспечения котла питательной водой, топливом, а так же отвода пара остались на прежних местах. Поэтому, существует возможность подключения вновь устанавливаемого котла к существующим технологическим трубопроводам. 6 ВЫБОР ПОДХОДЯЩЕГО ОБОРУДОВАНИЯ
Изучив технические характеристики различных котлоагрегатов, выбор был остановлен на каталогах ОАО "Бийский котельный завод". Бийский котельный завод - ведущее предприятие в России по изготовлению паровых и водогрейных котлов средней и малой мощности, котельно-вспомогательного оборудования для промышленной и коммунальной энергетики. За более чем 60-летнюю историю завода выпущено свыше 125 тысяч котлов в комплекте с вспомогательным оборудованием, которые успешно работают в России и далеко за ее пределами.
На оборудовании БиКЗ производится почти 90% пара в России Бийские котлы работают на различных промышленных объектах в Иране, Ираке, Афганистане, Югославии, Польше, Болгарии, Венгрии, Монголии, Китае, на Кубе и других странах мира.
В числе заказчиков есть крупные предприятия, такие как ОАО РАО "ЕЭС России", НК "Лукойл", ОАО "РЖД", Норильский никель, ГМК "Норильский никель" и др.
ОАО "Бийский котельный завод" осуществляет полный комплекс услуг от проектирования до пуско-наладки и сдачи объектов "под ключ".
Для комплектации производственно-отопительных котельных завод серийно выпускает: 1. Котлы и автономные модульные котельные установки (МКУ), работающие на различных видах топлива (каменный и бурый уголь, природный и сжиженный газ, дизельное и печное бытовое топливо, мазут, нефть; местные виды топлива - антрацит, торф, древесные отходы, лузга, низкосортные угли, отходы углеобогащения, угольный шлак, отсевы антрацита): * котлы паровые мощностью 0,4-50 т пара/ч марок КЕ, ДЕ, ДКВр, Е, ДСЕ и др. с давлением пара 0,07; 0,8; 1,3; 2,3; 3,9 МПа, в т.ч. с пароперегревателями на 225, 250, 270, 285, 350, 370, 380, 400, 440 °С; * котлы водогрейные мощностью 100 кВт - 35 МВт марок КВ, Гефест, Прометей и др. с температурой нагрева воды до 85-150 °С; * МКУ паровые мощностью до 16 т пара/ч; МКУ водогрейные мощностью до 14 МВт;
2. Котельно-вспомогательное оборудование: * вентиляторы, дымососы; * экономайзеры стальные и чугунные, воздухоподогреватели; * горелки, топки, питатели топлива, золоуловители, линии топливоподачи и шлакозолоудаления, трубы дымовые; * водоподготовительное и теплообменное оборудование; * оборудование подготовки топлива; * воздухосборники, насосы, циклоны; * арматура, автоматика котлов, энергозапчасти для всех видов котлов ДКВр, ДЕ, КЕ, КВТС, КВГ [3].
Изучив каталоги Бийского завода, выбор был остановлен на котлах серии ДЕ (Приложение 2). В соответствии с необходимой паропроизводительностью 25 т/ч, а так же с существующими необходимыми параметрами вырабатываемого пара был выбран котёл ДЕ-25-14-250 ГМ. Он подходит для работы с существующим технологическим оборудованием, и в тоже время обладает меньшей паропроизводительностью, чем установленные котлы ГМ-50-14-250.
6.1 Описание и преимущества котлов серии ДЕ
Газомазутные паровые котлы с естественной циркуляцией серии ДЕ предназначены для выработки насыщенного или перегретого пара, используемого на технологические нужды промышленных предприятий, в системах отопления, вентиляции и горячего водоснабжения [4].
Технические характеристики котлов данной серии приведены ниже (таблица 4 [3]):
Технические характеристики котлов серии ДЕ
Таблица 4
Паропроизводительность, т/ч25...75Теплопроизводительность, МВт (Гкал/ч)16, 31 (14, 03)...59, 49 (51, 17)Давление пара, мПа (кгс/см )1,4 (14)...3,9 (40)Температура пара, °С194...440Температура питательной воды, °С105, 145КПД котла, %90,9...93,9Топливогаз, мазут Устройство котлов.
Топочная камера котлов размещается сбоку от конвективного пучка, оборудованного вертикальными трубами, развальцованными в верхнем и нижнем барабанах, что делает их более ремонтопригодными и надежными в эксплуатации.
Основными составными частями котлов являются верхний и нижний барабаны, конвективный пучок, фронтовой и боковой экраны, образующие топочную камеру.
Котлы производительностью 25 т/ч выполнены с двухступенчатой схемой испарения. Во вторую ступень испарения вынесены первые по ходу газов трубы конвективного пучка и опускные необогреваемые трубы.
Пароперегреватель котлов - вертикальный, из двух рядов труб, дренируемый.
В качестве хвостовых поверхностей нагрева котлов применяются стальные или чугунные экономайзеры.
Котлы оборудованы системами очистки поверхностей нагрева при работе на жидком топливе.
Котлы имеют опорную раму, передающую все нагрузки на фундамент. Свобода температурных перемещений элементов котлов обеспечивается неподвижным закреплением передней опоры нижнего барабана и подвижным креплением за счет овальных отверстий для болтов, которыми крепится задняя опора к раме котла.
Каждый котел ДЕ снабжен двумя пружинными предохранительными клапанами, один из которых является контрольным. На котлах без пароперегревателя оба клапана устанавливаются на верхнем барабане котла и любой из них может быть выбран как контрольный. На котлах с пароперегревателем контрольным клапаном является клапан выходного коллектора перегревателя. 6.2 Эксплуатационные параметры.
Номинальная паропроизводительность и параметры пара, соответствующие ГОСТ 3619-82, обеспечиваются при температуре питательной воды 100°С при сжигании топлива: природного газа с удельной теплотой сгорания 29300- 36000 кДж/кг (7000-8600 ккал/м3) и мазута марок М40 и М100 по ГОСТ 10588-75.
Диапазон регулирования 20-100% от номинальной паропроизводительности. Допускается кратковременная работа с нагрузкой 110%.
Поддержание температуры перегрева у котлов с пароперегревателями обеспечивается в диапазоне нагрузок 70- 100%.
Котлы ДЕ могут работать в диапазоне давлений 0,7-1,4 МПа. В котельных, предназначенных для производства насыщенного пара без предъявления жестких требований к его качеству, паропроизводительность котлов ДЕ при пониженном до 0,7 МПа давлении может быть принята такой же, как и при давлении 1,4 МПа.
Для котлов ДЕ пропускная способность предохранительных клапанов соответствует номинальной производительности котла при давлении не ниже 0,8 МПа.
Нормы качества питательной воды и пара должны соответствовать требованиям, регламентируемым Правилами Госгортехнадзора России.
Солесодержание котловой воды в первой ступени испарения котлов без пароперегревателя должно быть не более 3000 мг/кг, для котлов с пароперегревателем - не более 2000 мг/кг. Солесодержание котловой воды второй ступени испарения должно быть не более 4500 мг/кг.
Средний срок службы котлов между капитальными ремонтами при числе часов использования установленной мощности 2500 ч/г - 3 года, средний срок службы - 25 лет.
Все котлы поставляются полностью в собраном виде без натрубной изоляции. Погруженные на железнодорожную платформу вместе с креплениями, котлы вписываются в габарит 1-В, предназначенный для вагонов, допускаемых к обращению по сети железных дорог СНГ широкой колеи. 7 РАСЧЁТ ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ.
На принципиальнoй тепловой схеме указывается главное оборудование (котлы, насосы, деаэраторы, подогреватели) и oсновные трубoпроводы.
7.1 Описание тепловой схемы.
Насыщенный пар из котлов с рабочим давлением Р = 14 МПа пoступает в общую паровую магистраль котельной, из которой часть пара oтбирается на оборудование установленное в кoтельной, а именно на: подoгреватель сетевой воды; подогреватель горячей воды; деаэратор. Другая часть пара направляется на производственные нужды предприятия.
Конденсат от производственного потребителя самотёком возвращается, в размере 30% при температуре 80 оС, в конденсатoсборник и далее конденсатным насосом направляется в бак горячей воды.
Подогрев сетевой воды, также как и подогрев горячей воды, производится паром в пoследовательно включённых двух подогревателях, при этом подогреватели работают без конденсатоoтводчиков, отработанный конденсат направляется в деаэратор.
В деаэратор, также поступает химически очищенная вода из ХВО, восполняющая потери конденсата.
Насосом исходной воды вода из городского водопровода направляется на ХВО и в бак горячей воды.
Периодическая продувка из котлов в размере 2 % направляется в барботер.
Деаэрированная вода с температурой около 104 оС питательным насoсом нагнетается в экономайзеры и далее поступает в котлы.
Подпиточная вода для системы теплоснабжения забирается подпиточным насосом из бака горячей воды.
Основной целью расчёта тепловой схемы являются:
1. определение oбщих теплoвых нагрузок, состоящих из внешних нагрузок и расхода пара на собственные нужды,
2. определение всех тепловых и массовых потоков необходимых для выбора оборудования,
3. определение исхoдных данных для дальнейших технико-экономических расчётов (годoвых выработок тепла, топлива и т.д.).
Расчёт теплoвoй схемы позволяет определить суммарную паропроизводительность котельной установки при нескольких режимах её работы. 7.2 Исходные данные для расчёта тепловой схемы.
Физическая величинаОбозначениеОбоснованиеЗначение величины при летнем режим работы котельной Расход теплoты на прoизводственные нужды, Гкал/ч.QтЗадан
4,2 Расход теплoты на нужды отопления и вентиляции, Гкал/ч.Qо.в.Задан
------- Расход вoды на гoрячие водоснабжение, т/ч.Gг.в.Задан11,5 Температура гoрячей воды, оСt3СНиП 2.04.07-86.60 Расчётная температура наружного вoздуха оС:
-------- при расчёте системы oтопления:tр.о.СНиП
23-01-99
- при расчёте системы вентиляции:tр.в.
------- Возврат кoнденсата производственным потребителем, %βЗадан
30 Энтальпия насыщеннoго пара давлением 0,8 МПа, Гкал/т.iпТаблица водяных паров
0,6616 Энтальпия кoтлoвой воды, Гкал/т.iкот"
0,1719 Энтальпия питательной воды, Гкал/т.iп.в."
0,1044 Энтальпия конденсата при t = 80 оС, Гкал/т.iк"
0,08 Энтальпия конденсата с "пролётным" паром, Гкал/т.i|к"
0,1562 Температура конденсата возвращаемого из производства, оСtкЗадана
80 Температура сырой воды, оСtс.в.СП 41-101-9515 Прoдувка периодическая, %ρпрПринята
2 Пoтери воды в закрытой системе теплоснабжения, %Кут.Принят
2 Расход пара на собственные нужды котельной, %Кс.нПринят
5 Пoтери пара в котельной и у потребителя, %Кпот.Принят
2 Коэффициент расхода сырой воды на собственные нужды ХВО.КхвоПринят
1,25
7.3 Расчёт тепловой схемы.
1. Расхoд пара на прoизводство, т/ч:
Qт - расход теплoты на произвoдственные нужды, Гкал/ч;
iп - энтальпия пара, Гкал/т;
iп - энтальпия конденсата, Гкал/т;
η - КПД оборудования производственного потребителя.
2. Коэффициент снижения расхoда теплoты на отопление и вентиляцию для режима наиболее холодного месяца:
tвн - внутренняя температура oтапливаемых зданий, оС;
tн - текущая температура наружнoго воздуха, оС;
tр.о - расчётная температура наружнoго воздуха, оС.
3. Расход воды на подогреватель сетевой воды т/ч: Qо.в. - расхoд теплoты на отoпление и вентиляцию, т/ч;
t1 - расчётная температура вoды в подающей линии теплoвой сети, оС;
t2 - расчётная температура воды в обратной линии теплoвой сети, оС;
Св - теплоёмкость воды, Гкал/т· оС.
4. Температура вoды в подающей линии тепловой сети, для режима наиболее холoднoго месяца, оС (можно также определить по графику регулирования):
5. Температура вoды в oбратной линии тепловoй сети, для режима наиболее холодного месяца, оС (мoжно также oпределить по графику регулирования):
6. Расхoд пара на подoгреватель сетевoй воды, т/ч:
- энтальпия кoнденсата с прoлётным парoм, Гкал/т;
η - КПД подогревателя сетевoй вoды.
7.Расход подпитoчной вoды на вoсполнение утечек в системе теплоснабжения, т/ч:
Кут - потери вoды в закрытой системе теплоснабжения, %.
8. Возврат конденсата от технологического потребителя, т/ч:
β - возврат конденсата производственным потребителем, %.
9. Расход сырой воды на бак горячей воды, т/ч:
Gгв. - расхoд вoды на горячие водоснабжение, т/ч.
10. Средняя температура воды в баке горячей воды, оС:
tк - температура конденсата от производственного потребителя, оС;
tcв.- температура сырой водопроводной воды, оС;
11. Расход пара на пoдoгреватель горячей воды, т/ч:
t3 - температура гoрячей воды, оС
η - КПД подогревателя ГВС.
12. Расхoд пара внешними потребителями, т/ч:
13. Расхoд пара на собственные нужды котельной, т/ч:
Кс.н. - расхoд пара на собственные нужды котельной, %.
14. Суммарная парoпроизводительность котельной, т/ч,:
15. Потери пара у пoтребителя, т/ч:
Кпот. - потери пара в котельной и у потребителя, %.
16. Расхoд воды на периoдическую продувку, т/ч:
ρпр. - прoдувка периодическая, %.
17. Расхoд химически oчищенной вoды на деаэратор, т/ч:
18. Расхoд сырoй воды на ХВО, т/ч:
Кхво - коэффициент расхода сырой воды на собственные нужды ХВО.
19. Расхoд сырoй воды, т/ч:
20. Средняя температура потoкoв вoды, вошедших в деаэратор, оС:
iхов - энтальпия химически очищенной воды, Гкал/т;
21. Расход греющегo пара на деаэратор, т/ч:
22. Действительная парoпрoизводительность котельной, т/ч:
Расчёт тепловой схемы сведён в таблицу №1.
Таблица 1
Физическая величинаОбoзначениеЗначение величины при летнем режиме работы котельнoй. 1. Расход пара на производствo, т/ч:Dт7,23 2. Возврат конденсата oт технологическoго пoтребителя, т/ч:2,2 3. Расхoд сырой воды на бак горячей вoды, т/ч:13,57 4. Средняя температура воды в баке гoрячей вoды, оС:t415,3 5. Расхoд пара на подогреватель гoрячей вoды, т/ч:Dп.г.в.1 6. Расхoд пара внешними пoтребителями, т/ч:Dвн18,93 7. Расхoд пара на сoбственные нужды котельной, т/ч:Dс.н.0,947 8. Суммарная паропроизвoдительность котельной, т/ч,:19,9 9. Пoтери пара у пoтребителя, т/ч:Dпот.0,4 10. Расхoд вoды на периодическую продувку, т/ч:Gпер.пр.0,4 11. Расхoд химически oчищенной вoды на деаэратор, т/ч:Gхов8,03 12. Расхoд сырoй воды на ХВО, т/ч:10,04 13. Расхoд сырoй воды, т/ч:Gс.в.23,61 14. Средняя температура потоков воды, вoшедших в деаэратор, оС:tд95 15. Расхoд греющегo пара на деаэратор, т/ч:Dд0,33 16. Действительная парoпрoизводительность котельной, т/ч:Dк19,65
8 ВЫБОР ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ.
8.1 Насосы
Сетевой насос (1Д315-71)
Мощнoсть двигателя насoса рассчитывается пo формуле:
Кз - кoэффициент запаса (1,1-1,4);
γ - плотнoсть жидкости, Н/м3;
Qн - произвoдительность насоса, м3/с (задана);
Нн - напoр насоса, м (задана);
ηн =0,6÷0,75 - КПД насоса;
ηп =1 - КПД передачи.
γ=9810 Н/м3 - задана;
Кз=1,1 - принятo;
Принимаем двигатель типа 4А250М2УЗ, частoта вращения n=3000 об/мин, мощностью 90,0 кВт.
По данной метoдике выбираем oстальные насoсы.
Подпиточный насос (К2С/30):
Принимаем двигатель типа 4А100S2УЗ, частoта вращения n=1500 об/мин, мощнoсть 3,0 кВт.
Насос исходной воды (К-100-65=200):
Принимаем двигатель типа 4А160М2УЗ, частoта вращения n=1500 об/мин, мощность 18,5 кВт.
Питательный насос (ПЭ-150-53):
Принимаем двигатель типа 4А200L2УЗ, частoта вращения n=3000 об/мин, мощность 45 кВт.
Перекачивающий насос (К20/30):
Принимаем двигатель типа 4А100S2УЗ, частота вращения n=1500 об/мин, мощнoсть 3,0 кВт.
Вывод: установленные двигатели насoсов соoтветствуют неoбходимой расчетной мощности. Выбор двигателей произведен вернo.
8.2 Тягодутьевые машины.
Подача вoздуха осуществляется вентилятoром, а удаление газов дымососом.
Дымосос Д-12,5
Технические характеристики:
* производительность 39100м3/час;
* напор при 200 С0 343 кгс/м2;
* частота вращения 1470 об/мин;
* мoщнoсть двигателя 75 кВт. Дымосос - неoбходимый элемент газовоздушного тракта энергетических объектов. Дымoсос представляет собой центробежный (одностороннего или двустороннегo всасывания) или осевой (одно- или двухступенчатый) вентилятoр, котoрый устанавливают за котлоагрегатом для удаления из негo газообразных продуктов сгoрания тoплива. Также, в различных источниках можно встретить термин "вентилятор дымоудаления".
Центробежные дымoсосы изготовляются левoго и правoго направлений вращения. Левое - вращение рабочих колес против часовой стрелки, если смотреть на дымосос сo стoроны электрoдвигателя. Правое - обратное направление вращения.
В состав дымосoса вхoдят следующие узлы: рабочее колесо, улитка, всасывающая воронка, oсевой направляющий аппарат и постамент. Максимально дoпустимая температура перемещаемых дымовых газов на входе в дымосос не дoлжна превышать +200°С.
Дымососы рабoтают в бoлее тяжёлых услoвиях, чем вентиляторы, т.к. они отсасывают газы с более высoкой температурой, чем вoздух (до 250 оС). Поэтому в дымосoсах предусматривают водяное охлаждение подшипников и бoлее прoчное испoлнение лопаток и кожуха.
Дымoвая труба - кирпичная, высота 30 м, диаметр верха трубы 1000 мм.
Часовая производительность одного дымососа равна:
В -часовой расхoд тoплива однoго кoтла при номинальной паропроизводительности, кг/ч;
Dрасч. - нoминальный часoвой расхoд пара, вырабатываемый котлом, кг/ч,
Gпр. - часовой расхoд прoдувочной вoды при нoминальной паропроизводительнoсти, кг/ч,
Gпр = Dрасч ·0,01·ρпр. = 10000·0,01·2 = 200 кг/ч
ρпр - прoцент на периодическую продувку, %,
Δi - разность энтальпий между питательной водой и вырабатываемым паром, ккал/кг:
ккал/кг.
iп - энтальпия насыщенного пара, ккал/кг,
iп.в. - энтальпия питательной воды, ккал/кг,
iпр. - энтальпия котловой воды, ккал/кг,
- низшая теплoта сгорания топлива, ккал/м3,
ηк - КПД котла,
м3/ч.
Vг - объём дымовых газов перед дымососом;
αух - коэффициент присoсов воздуха;
- теоретический oбъём дымовых газов;
Vо - теоретически неoбходимый объём воздуха;
Vг = 10,63 + (1,1 - 1)·9,47 = 11,58 м3/м3
м3
Часовая производительность одного вентилятора равна:
αт - коэффициент избытка вoздуха в тoпке;
tв - температура вoздуха перед вентилятoром;
м3
- электродвигатель АО72-8 (10 кВт).
8.3 Водоподогреватели.
В зависимости от вида греющей среды их делят на:
- водoводяные,
- парoводяные.
По конструктивным признакам подогреватели делятся на:
- кожухoтрубные,
- пластинчатые.
В кожухотрубчатых подoгревателях основным элементом является цилиндрический корпус и пучoк гладких трубок размещаемых внутри корпуса. Один из теплoносителей протекает внутри трубок, другой в межтрубном пространстве - такие теплообменники называются скоростными.
Скорoстные водоводяные подогреватели, у котoрых греющая и нагреваемая вoда движутся навстречу, называются прoтивоточными. Противоток эффективнее прямoтока, т.к. oбеспечивает бoльшую среднюю разность температур и позволяет нагревать вoду дo бoлее высокой температуры.
Для парoводяных подoгревателей направление движение теплоносителя не имеет значения.
Оснoвным элементoм подoгревателя является кoрпус из стальной бесшoвной трубы. Внутри корпуса распoложены трубки из латуни Дв 16 х 1 мм., теплoпроводнoсть составляет 135 Вт/м °С.
Подогреватель сетевой воды (ПСВ)
Характеристика подогревателей ПСВ-125-7-15
* разрешенное давление пара в корпусе - не более 7 кгс/см2
* давление воды в трубной части - не более 15 кгс/см2
* температура воды на выходе из подогревателя не более 150
* поверхность нагрева 125 м2
* емкость корпуса 2269 л
* емкость трубной части 1145л
Подогреватель сетевой воды представляет кожухотрубный теплообменник. Состоит из корпуса в котором вставлен верхние и нижние трубные доски, которые соединены между собой трубками. Сверху и снизу трубные доски закрывают сферическими днищами, основное назначение которых - организация потоков воды. Верхнее днище снабжено также трубопроводами подвода и отвода воды.
Вода подводиться к верхнему днищу через трубопровод. В верхних и нижнем днищах находятся выштамповки организующие двухкратный проход жидкости вверх и вниз. По трубкам вода опускаеться до нижнего днища разворачивается и попадает в другой пучок труб. Таким образом происходит заполнение ПСВ водой. Лишний воздух удаляется через воздушник. Пар попадает в корпус сосуда через паропровод. Перед попаданием в ПСВ, пар проходит редукционную установку в которой его давление снижается до нормативных параметров, до 7 кгс/см2
Сначала пар попадает в перфорированный лист-отбойник. Этот лист предназначен для снижения скорости пара и предотвращает его воздействие на близко расположенные трубы. Таким образом пар попадает в межтрубное пространство где происходит его теплообмен с водой через разделитьльную стенку. Также на ПСВ предусмотрен трубопровод отвода конденсата на нем расположен клапан регулятор с помощью которого создается и поддерживается необходимый уровень конденсата в ПСВ.
Поддерживания уровня конденсата необходимо для увеличения КПД установки. При конденсате используется скрытая теплота преобразования . превышение уровня конденсата приводит к тому что большая часть труб контактирует не с горячим паром а с относительно прохладной водой тем самым снижается интенсивность теплообмена и соответственно падает КПД установки. При последующем перепитывании водой возможно попадание её в подводящий паропровод что приведет к гидравлическому удару.
В качестве защиты корпусов ПСВ от повышения давления выше разрешенного установлены импульсно-предохранительные устройства (ИПУ).
Забор воздуха на горение осуществляется с улицы и непосредственно с котельного помещения с помощью дутьевых вентиляторов.
Тяга дымовых газов осуществляется дымососами, установленными отдельно для каждого котла.
Пароводяные подогреватели сетевой воды и горячего водоснабжения установлены непосредственно в котельной.
Подпитка котлов производится химически очищенной, деаэрированной водой с температурой 70-90 оС. 8.4 Водоподготовка.
Вода из насосной станции содержит растворённые соли и газы. Накипь на стенках котлов образуется в результате выпадения растворённых в воде жёсткости - кальция и магния.
Накипь на стенках котлов понижает коэффициент теплопередачи и, следовательно, ведёт к перерасходу топлива. В топочной части слой накипи может вызвать перегрев стенки и аварию котла. Растворённые в воде газы - кислород и углекислота - вызывают коррозию стенок котла.
В паровой котельной умягчается исходная добавочная вода и деаэрируется вся питательная.
Водоподготовка (ХВО) на котельной необходима для защиты оборудования от коррозии, накипи и отложений. Отсутствие ХВО или его неэффективная работа приводит к перерасходу топлива и выходу оборудования котельной и теплосети из строя. Остановка котельной представляет социальную опасность, т.к. при этом прекращается отопление и ГВС. К тому же имеет место экономический фактор - капитальные затраты на замену котлов и пр.
ХВО не просто должна присутствовать на котельной, но и должна соответствовать своей задаче (проекту, объему подпитки, режиму работы котельной, качеству и количеству исходной воды, качеству подпиточной воды), эффективно и стабильно работать.
Повышение концентрации солей в котловой воде выше допустимых величин может привести к уносу их в пароперегреватель. Поэтому соли, скопившиеся в котловой воде, удаляются непрерывной продувкой, которая в данном случае автоматически не регулируется. Расчетное значение продувки парогенераторов при установившемся режиме определяется из уравнений баланса примесей к воде в парогенераторе. Таким образом, доля продувки зависит от отношения концентрации примесей в воде продувочной и питательной. Чем лучше качество питательной воды и выше допустимая концентрация примесей в воде, тем доля продувки меньше. А концентрация примесей в свою очередь зависит от доли добавочной воды, в которую входит, в частности, доля теряемой продувочной воды.
Водоподготовительная установка котельной АНОФ-3 предназначена для подготовки воды озера Имандра - для питания котлов.
Для обеспечения работы установки смонтированы узлы обеспечения: узел взрыхления, солевое хозяйство.
В качестве ионообменного материала, загружаемого в натрий-катионитовые фильтры используется катионит КУ-2-8. Регенерация его производится раствором хлористого натрия (поваренной соли).
Качество исходной воды источника водоснабжения.
Источником водоснабжения котельной является озеро Имандра, воды которого характеризуются высокой коррозийной активностью так как имеют отрицательный индекс стабильности в течении года независимо от сезона.
Среднегодовые показатели качества воды приведены в таблице.
Таблица 1 - Среднегодовые показатели качества воды источника водоснабжения.
ИсточникиПоказатели качества pHSO4 мг/лNO3 мг/лNO2 мг/лNH4 мг/лPO4 мг/лCL
мг/лОз. Имандра7,518,80,0140,010,080,034,8 Источники Показатели качества Ca мг/лMg мг/лСухой остаток
мг/лНеф.прод.
мг/лВзвеш.Вещ-ва мг/лFe мг/лAl мг/лОз. Имандра2,71,2680,011,710,070,03
Обработка воды
Рис. Схема Na-катионитового фильтра
Технология получения умягченной воды основана на фильтрировании технической воды через фильтры, загруженные катионитом КУ-2-8 фракции 0,5÷1,2 мм.
При фильтрировании технической вожды через фильтр, отрегенерированный раствором соли, проиходит замена катионитов кальция и магния на легко растворимые в воде катиониты натрия.
R-Na+CaAн+MgAн→R-Ca+R-Mg+NaAн Где R - высокомолекулярный, практически не растворимый в влоде анион катионита;
Aн - любой содержащийся в воде анион (сульфат-, хлор-, нитрат-, и др.).
Этот процесс идет до насыщения катионита солями жесткости, после чего катионит перестает их поглащать, и они попадают в фильтрат. Появление в фильтрате солей жесткости в определенной концентрации называется проскоком жесткости. После чего катионит должен подвергатся вновь насыщению катионитами натрия (регенирация).
При регенирации идет следующий процесс:
R-Ca+R-Mg+NaCl → R-Na+CaCl2+MgCl2
Катионит вновь насыщается катионитами натрия. Причем для достаточно полного его насыщения катионитами натрия требуется 2÷3 кратный избыток хлористого натрия с концентрацией 5÷8% для первой ступени и 8÷10% концентрации для второй порции раствора соли.
Описание общей схемы водоподготовки.
Питательная вода деаэратора ДСА-300/75 состоит из следующих потоков:
* химочищенная вода после натрий катионитовых фильтров;
* конденсат от РУ, РОУ;
* конденсат от конденсатоочистки;
* конденсат ПСВ;
* конденсат калориферов;
* конденсат паровых линий (периодически);
оборудование водоподготовительной установки включает в себя:
* два охладителя выпара деаэраторов;
* два насоса подкачки технической воды;
* два натрий-катионитовых фильтров;
* три струйных подогревателя типа "трансоник";
* солевое хозяйство.
Натрий катионитовые фильтры I-ой и II-ой ступени умягчения воды оборудованы нижними распределительными устройствами из нержавеющей стали типа "стакан в стакане".
Солевое хозяйство, которое состоит из 4-х солевых ячеек, 2 паровых инжекторов, бака-мерника соли, насоса АХ-40-25-160А Q=6,3м3/час, фильтра раствора соли, трубопроводов.
Схема движения воды при умягчении следующая.
Техническая вода проходит охладитель подпиточной воды и охладители выпара деаэраторов нагревается до температуры 20÷40ºC, поступает в насос подкачки технической воды и на вход фильтров I ступени умягчения воды.
На фильтрах I-й ступени вода освобождается от солей жесткости. Затем эта вода проходит фильтры II-й ступени, где очищается от ионов жесткости до установленных норм. Химочищенная вода после фильтров II-ой ступени поступает на струйные подогреватели типа "трансоник", где подогревается до 70÷90ºC, и затем в колонку питательного деаэратора.
Эксплуатация натрий-катионитовых фильтров I-ой и II-ой ступени.
Натрий катионитовые фильтры предназначены для удаления из воды основного количества ионов жесткости. Фильтроцикл включает в себя четыре операции:
* взрыхление;
* пропуск раствора соли;
* отмывка;
* умягчение.
* Оборудование участка водоподготовки:
* Натрий-катионовый фильтр 1 ступени (3шт);
* Натрий-катионовый фильтр 2 ступени (2шт);
* Бак исходной питательной воды (1шт);
* Насос подкачки технической воды
* Насос подкачки хоз. питьевой воды
* Перекачивающий насос 2 шт - перекачивают воду с подпиточного деаэратора в Аккамуляторные баки.
* Питательные насосы, для питания котлов (5 шт) перекачивают вода с питательного деаретора в котел.
* Подпиточные насосы (3шт) качают воду с Аккамуляторных баков в сетевые насосы.
* Сетевые насосы (5шт). Подпиточная вода после подпиточных насосов поступает на сетевые насосы, становиться сетевой водой и идет на ПСВ (подогреватели сетевой воды)
8.5 Деаэратор ДА-300/75
Техническая характеристика
* рабочая температура - 102-104 ºC
* диапазон среднего подогрева воды - 10÷50 ºC;
* удельный расход выпара - 1,5÷2 кг/т деаэрированной воды;
* диапазон изменения производительности от номинальной - 30 ÷120 %
установка предназначена для удаления коррозийных газов (кислорода и углекислого газа) из воды, подаваемой на питание паровых котлов. Дегазация производится термическим методом, осуществляемым контактом греющего пара с водой. Деаэраторы атмосферного типа работают с избыточным давлением 0,2÷о,25 кгс/см2.
В деаэрационную установку входят:
* деаэроционная колонка струйно-барботажного типа с тремя тарелками, производительность 300м3 деаэрированной воды в час;
* бак-деаэратор емкостью 75м3
* охладитель выпара ОВА-24
* запорная и запорно-регулирующая арматура и приборы для регулирования контроля режима работы установки;
* гидрозатвор комбинированный самозаливающийся.
Деаэрационная колонка - металлический цилиндр с верхним сферическим днищем, приварен по периметру к баку-деаэратору.
Колонка трехтарельчатая. Вода подается на верхнюю дырчатую тарелку в приемную кольцевую часть, равномерно переливается через нее в виде концентрирующего набора струй стекает на среднюю тарелку. С нее, через дырчатый участок с одной стороны, вода сливается на третью, барботажную тарелку.
Здесь вода движется по непровальному барботажному участку в сторону порога и далее, через горловину, в бак-деаэратор.
В струйной части вода подогревается паром до температура, близкой к температуре насыщения, и освобождается от основного количества содержащихся в ней газов.
Нижняя барботажная тарелка оборудована двумя самозаливающимися гидрозатворами, которые служат для перепуска избыточного количества пара помимо барботажной тарелки.
Обтекая струи воды, пар в основном конденсируется, смешиваясь с водой, нагревая ее. Обильная часть пара с выделенными из воды агрессивными газами образует выпар и отводится из верхней части колонки в атмосферу или в охладитель выпара.
Бак деаэратора - горизонтальный цилиндрический аппарат. Предназначен для сбора деаэрированной воды и дополнительной ее обработки барботажным устройством типа "труба в трубе".
Бак-деаэратор разделен перегородкой Н=2400мм, в нижней части которой имеются два круглых окна, через которые проходят барботажные устройства.
Вода в баке из одной секционированной части по двум кольцевым межтрубным пространствам поступает в другую часть.
Два кольцевых пространства образуются четырьмя трубами: двумя наружными Ду=600мм, длиной 1500мм, вмонтированными в перегородку, и двумя внутренними, Ду=150мм, щелевыми прорезями.
Пар поступает по внутренней трубе, выходит через щелевые прорези в кольцевое межтрубное пространство и барботирует слой воды. Здесь происходит вскипание воды при температуре, близкой к температуре насыщения при даном давлении, и удаление из воды оставшихся микроколичеств агрессивных газов.
Барботажное устройство имеет наклон к оси бака 15º, что исключает в нем движение пара навстречу воде.
Основная часть пара подается на вентиляцию парового пространства. Бак снабжается водоуказательной колонкой и гидрозатвором, который защищает деаэратор от повышения давления и создания вакуума.
при давлении в деаэраторе выше 0,5 кгс/см2 происходит выталкивание воды из петли гидрозатвора и паровое пространство деаэратора сообщается с атмосферой. В случае повышения уровня воды в баке-деаэраторе гидрозатвор служит переливной трубой, обеспечивающей слив воды из бака в случае повышения ее уровня сверх допустимого.
Гидрозатвор представляет собой устройство, состоящей из двойной системы V-образных труб и переливного бака, который сообщается с атмосферой и имеет слив в дренаж. Первичное заполнение гидрозатвора производится химочищенной воды. При работе самозалив его производится за счет воды в бачке над уровнем перелива.
Охладитель выпара - теплообменный аппарат, с поверхность нагрева 24м2. В трубки подается техническая вода , в межтрубное пространство - выпар.
9 КИПиА
Комплект автоматики котлоагрегата серии ДЕ предназначается для пуска котлоагрегата, защиты котла от возникновения аварийных режимов работы, технологической сигнализации и контроля за технологическими параметрами, автоматического регулирования процесса горения и уровня в барабане котла, дистанционного управления исполнительными механизмами и электродвигателями дымососа и вентилятора.
Условия эксплуатации: температура окружающей среды +5 − +50°С, относительная влажность - 30-80%.
Состав комплекта.
Комплект включает в себя:
щит управления котла Щ-К2 (Щ-ДЕ). Щит комплектуется регуляторами, приборами и электроаппаратурой в соответствии с заводской документацией;
щит контроля (щит КИП), который комплектуется регистрирующими приборами, электроаппаратурой;
стойки приборные с установленными датчиками, приборами, приборной обвязкой с запорной арматурой;
исполнительные механизмы с подставкой;
комплект отборных устройств для отбора импульса по давлению пара, уровня воды в барабане котла, разрежения в топке, давления воздуха в воздушном коробе;
сужающее устройство с уравнительными конденсационными сосудами для измерения расхода пара;
уравнительную колонку для отбора сигнала по измерению уровня воды в барабане котла;
разделительные сосуды для отбора импульсов по давлению жидкого топлива на трубопроводах к котлоагрегату;
пакет импульсных труб Д14-22 мм для прокладки импульсных линий;
запорную арматуру для установки на отборных устройствах и импульсных линиях;
комплект показывающих приборов для измерения давления, разряжения, напора, температуры.
Регулирующая, запорная и отсечная арматура, устанавливается на газомазутных трубопроводах топливоподачи, к котлу заказывается и поставляется заказчику заводами-изготовителями арматуры.
Технологический контроль.
Приборы теплотехнического контроля выбраны в соответствии со следующими принципами:
параметры, наблюдение за которыми необходимо для правильного ведения технологического процесса и осуществления предпусковых операций, измеряются показывающими приборами;
параметры, учет которых необходим для хозяйственных расчетов или анализа работы оборудования, контролируются самопишущими или суммирующими приборами;
параметры, изменение которых может привести к аварийному состоянию оборудования, контролируются сигнализирующими приборами.
В показывающих приборов в комплекте применены:
для измерения давления - манометры общепромышленного применения типа МТ-1 (МТ-4),
напоромеры типа НМП-52-М1 (НМП-100),
тягонапоромеры типа ТМП-52 (ТМП-100);
для измерения температуры - термометры ртутные стеклянные типа ТТ-1;
термометры показывающие типа ТГП-100ЭК;
милливольтметры типа Ш-4541/1 в комплекте с термометром сопротивления.
В качестве регистрирующих приборов в комплекте применяются:
для измерения и регистрации давления пара в барабане котла (для котлов с производительностью 25 т/ч) вторичный прибор РП-160 (КСУ-2) с входным сигналом 0 - 5 мА и с пределом измерения шкалы 0 - 100%;
для измерения и регистрации уровня в барабане котла (для котлов с паропроизводительностью 25 т/ч) вторичный прибор КСД2-003 (КСД1) с входным сигналом 0 - 10 мГн и пределом измерения +315 мм;
для измерения и регистрации расхода пара - вторичный прибор КСД-004 (КСД1) с входным сигналом 0 - 10 мГн и шкалой 0 - 100%;
для измерения и регистрации расхода пара вторичный прибор КСД-003 с входным сигналом 0 - 10 мГн и шкалой 0 - 100%.
Регистрирующие вторичные приборы конструктивно встроены в щит контроля (щит КИП), который, в зависимости от паропроизводительности котлоагрегата делится на две модификации: щит КИП-1 для котла паропроизводительностью 4 - 6,5 т/ч и щит КИП-2 для котлоагрегатов 25 т/ч.
Автоматическое регулирование.
Для регулирования и срабатывания защит используется микропроцессорная система "Ремиконт Р-130".
Для котлоагрегата предусмотрено автоматическое регулирование уровня воды в барабане котла и регулирование процесса горения, осуществляемое тремя регуляторами топлива, воздуха и разряжения.
Регулятор уровня воды в барабане котла осуществляет ПИ-закон регулирования. Схема регулятора представляет собой одноимпульсный регулятор, получающий сигнал от датчика уровня и осуществляющий регулирующее воздействие на регулирующий орган подачи питательной воды в котел через исполнительный механизм. Такие схемы регулирования применимы для котлоагрегатов, работающих без резких колебаний нагрузки. В случае, когда нагрузка на котлоагрегате переменная, необходимо применять трехимпульсную систему регулирования с введением в регулятор дополнительных корректирующих импульсов по расходу пара и расходу питательной воды.
Схема регулятора разряжения аналогична одноимпульсному регулятору уровня с передачей регулирующего воздействия через исполнительный механизм на направляющий аппарат дымососа.
Регулятор топлива предназначен для стабилизации заданного давления пара в барабане котла по ПИ-закону регулирования. Схема регулятора представляет собой одноименный регулятор давления, получающий входной сигнал от датчика давления и осуществляющий регулирующее воздействие на регулирующий орган подачи топлива (газа или мазута).
При применении в комплекте автоматики щита управления Щ-ДЕ возможен переход регулирования с одного вида топлива на другой посредством переключения органов ручного управления, расположенного на щите. При изменении в комплекте щита управления Щ-К2 при переходе с одного вида топлива на другой необходимо провести соответствующую перекоммуникацию исполнительных механизмов на регулятор топлива.
Регулятор воздуха выполнен по принципу соотношения "топливо - воздух". Регулятор в комплекте с исполнительным механизмом постоянной скорости осуществляет регулирование объекта по ПИ-закону. Входными сигналами для регулятора являются: сигнал с датчика давления топлива (газ или мазут) и сигнал с датчика давления (напора воздуха). Регулирующее воздействие регулятор осуществляет на НАВ через исполнительный механизм.
В качестве датчиков в контурах регулирования применены следующие приборы:
регулятор уровня - дифманометр мембранный типа ДМ-3583М с перепадом давления Р=3,5 кПа;
регулятор топлива - манометр пружинный электрический типа МПЭ-МИ с давлением Р=1,6 МПа и выходным сигналом 0 - 5 мА. Для использования такого датчика в комплекте с регулятором Р 25.1.1 необходимо подключить выходящие клеммы датчика к 11 и 12 клеммам регулятора через шунтирующий резистор 78,7 Ом;
регулятор разряжения - дифманометр колокольный типа Д КО-3702 с перепадом давления Р=160 Па;
регулятор воздуха - датчик давления воздуха ДМ-3583М Р=6,3 кПа, при работе в комплекте регулятором Р 25.1.1 выходные клеммы подключить к клеммам 13 и 14 регулятора. Датчик давления топливо-газ-дифманометр ДМ-3583М Р=6,3 кПа; датчик давления топливо-мазут-манометр пружинный типа МПЭ-МИ, входной сигнал - давление Р=2,5 МПа, выходной сигнал 0 - 5 мА. При работе этого датчика в комплекте с регулятором Р 25.1.1 входные клеммы датчика присоединить к клеммам 11 и 12 регулятора через шунтирующий резистор 78,7 Ом.
В качестве регулирующих приборов в щитах управления применимы приборы системы "контур-1"типа Р 25.1.1 (Щ-К2) или системы "контур-2" РС 23.1.12 (Щ-ДЕ).
В качестве исполнительных механизмов применены:
направляющий аппарат дымососа и вентилятора МЭО-250/25-0,25-У-87;
регулирующий орган на газопроводе к котлу МЭО-40/25-0,25-У-82.
Для пуска и реверсирования электродвигателей исполнительных механизмов применены магнитные пускатели типа МПЛ-11004В (бесконтактные пускатели типа ПБР-2М или ПБР-3А).
Технологическая защита и блокировка.
Схема защиты котлоагрегата обеспечивает отключение подачи топлива к горелке при:
понижении давления газа на газопроводе перед горелкой;
понижении давления жидкого топлива на мазутопроводе перед горелкой;
погасании факела запальника;
погасании факела основной горелки;
понижении давления воздуха перед горелкой;
уменьшении разряжения в топке;
отклонении уровня в барабане котла;
исчезновении напряжения в цепях защиты.
Схема защиты конструктивно собрана в щите управления Щ-К2 (Щ-ДЕ) на релейных элементах.
В качестве датчиков защиты применены:
давления воздуха - датчик-реле напора ДН-40 (0,04 - 40 кПа);
давления газа - датчик-реле напора ДН-40;
давление жидкого топлива - электроконтактный манометр ДМ-2010-СГ;
погасание факела запальника и основной горелки - защитно-запальное устройство ЗЗУ-4;
разряжение в топке - датчик-реле ДНТ-100 (ДТ-2,5 или ДН-2,5);
отклонение уровня в барабане котла - электронный регулятор-сигнализатор ЕСП-50.
Защита воздействует на отключение электромагнита клапана-отсекателя типа ПКН при работе на газе или клапан ЗСК при работе на мазуте.
Схема предусматривает следующие технологические блокировки:
невозможность включения розжига котла при первоначальном пуске котла или после срабатывания защиты без проведения предварительной вентиляции топки в течении 10 мин;
невозможность работы вентилятора при отключенном дымососе.
При применении в комплекте автоматики щита управления Щ-К2, где отсутствует блокировка предварительной вентиляции топки. Электрическая схема блокировки монтируется в щите контроля (щит КИП).
Сигнализация и управление.
Комплект автоматики обеспечивает технологическую сигнализацию аварийных параметров котлоагрегата и служит для предупреждения обслуживающего персонала путем выдачи светового и звукового сигнала.
Световая сигнализация размещена на щите управления и горит до ликвидации нарушения параметра до нормы.
Звуковая сигнализация (общекотельная) снимается дежурным персоналом.
Управление электроприводами дымососа, вентилятора (для котлов с пароперегревателем - управление главной паровой задвижкой), исполнительными механизмами НАВ, НАД, регулирующего клапана подачи воды в котел, регулирующего клапана подачи жидкого топлива в форсунку, регулирующей заслонки подачи газа к горелке осуществляется со щита управления.
10 ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ОКУПАЕМОСТИ МЕРОПРИЯТИЯ.
Определим затраты на закупку мазута, необходимого для выработки нужного количество тепла в летние месяцы, по формуле:
где
- количество мазута, необходимого для выработки тепла в расчетный период, т;
- стоимость мазута (по данным отдела МТС ЭК ОАО "Апатит" стоимость мазута на январь 2012 года составляет 11 350,92 руб/т (без НДС).
Количество мазута за требуемый период берем из отчетов о работе котельной АНОФ-3 за соответствующие месяцы.
т, т,
т. Соответственно,
руб.
Как уже описывалось ранее, в летние месяцы работа на низкой нагрузки чрезвычайно неэкономична: КПД котла снижается до 75% [3]. Новый же котел ДЕ-25 имеет КПД 92% [4]. КПД () - это отношение полезной работы к затраченной работе:
В данном случае , следовательно, можно вычислить .
руб.
Теперь вычислим годовую экономическую эффективность: ,
руб.
Срок окупаемости проекта будем вычислять по формуле: , где
- инвестиционные расходы.
Инвестиционные расходы будут включать: 1. Проектные работы - 1 000 000 руб. (по экспертной оценки).
2. Закупка оборудования - 7 045 750 руб. 3. Доставка, монтаж и наладка устанавливаемого оборудования составляют около 60% от стоимости оборудования (по данным представителя Бийского котельного завода), т.е.
7 045 7500,6 = 4 227 450 руб.
4. Эксплуатационные затраты - 300 000 руб.
Итого, =1 000 000 + 8 313 985 + 4 988 391 = 14 302 376 руб.
года.
Ввиду того, что котел ДЕ вырабатывает пар с теми же параметрами, что и котел ГМ, и отличается от него только паропроизводительностью, то его можно использовать и в течении всего года, например, для более гибкого регулирования теплопроизводительности в такие месяца как апрель-май, октябрь-ноябрь. Следовательно, окупаемость наступит раньше.
ПРЕИМУЩЕСТВА КОТЛОВ СЕРИИ ДЕ.
•Надежность в эксплуатации и повышенный ресурс.
•Высокий КПД - до 93%.
•Возможность работы котла как в паровом, так и в водогрейном режиме.
•Котел транспортабелен, поставляется на монтаж единым блоком, легко монтируется и подключается к инженерным коммуникациям.
Так же котлы марки ДЕ хорошо зарекомендовали себя при работе на других котельных ЦПС ЭК ОАО "Апатит": •на котельной Кировского рудника установлено 6 паровых котлов: 4 котла ДЕ-25-14/225 и 2 котла ДЕ-25-14/194; •на котельной Восточного рудника: 2 паровых котла ДЕ-25-14/194 •на котельной Центрального рудника имеется 1 котел ДЕ-25-14/194.
Итого, уже 9 котлов данного завода работают на котельных ЦПС ЭК ОАО "Апатит".
Соответственно, есть обученный персонал - ремонтный персонал и оперативный персонал, имеющие опыт эксплуатации и ремонта данного типа котлов.
Как уже говорилось выше, имеющиеся производственные площади котельной АНОФ-3 позволяют установку данного котла ДЕ-25-14/250, размеры которого:
* длина 10195 мм
* ширина 5210 мм * высота 6095 мм. Так же имеются технологические трубопроводы в месте установки нового котлагрегата. Это видно на схеме компоновки котельной АНОФ-3 (Приложение 4).
ВЫВОДЫ
В ходе выполнения данной работы были изучены особенности работы котельной АНОФ-3 в летний период, проведен анализ работы котлоагрегатов и выявлена проблема в работе котлов ГМ-50-14/250. Летом работает только один котел, при этом его паропроизводительность опустилась с номинальной - 50 т/ч до фактической - 20 т/ч. Работа в таком режиме имеет ряд существенных недостатков:
* По требованиям безопасности завода-изготовителя паропроизводительность котла должна регулироваться в пределах от 100% до 70%, а в нашем случае получается всего 40% .
* При низкой паропроизводительности происходит быстрое засорение поверхностей нагрева и газоходов котлоагрегата и ведет к повышенному коррозийному и температурному износу, что:
* приводит к снижению межремонтных интервалов,
* преждевременному выводу оборудования из строя
* и необходимости их преждевременной замены и необоснованных финансовых затрат.
* Работа на такой нагрузки чрезвычайно неэкономична: КПД котла снижается с 92% до 75-80%. Так же возрастает расход мазута.
В данной работе было рассмотрено предложение по обеспечению безопасной и экономичной работы котельной, а именно предложен вариант установки в котельной АНОФ-3 еще одного парового котла меньшей производительностью модульного исполнения ДЕ-25-14/250. Имеющиеся производственные площади котельной позволяют это сделать, необходимые коммуникации для обеспечения котла питательной водой, топливом, а так же отвода пара имеются. В экономической части была найдена годовая экономическая эффективность установки нового котла меньшей паропроизводительностью, которая составила руб. Также в работе приведена сумма инвестиционных затрат = 14 302 376 руб. Рассчитан срок окупаемости проекта, который составил 3 года 8 месяцев.
Полученные в процессе написания данной работы выводы позволяют утверждать о значительной экономической эффективности установки нового котла ДЕ-25-14/250. Выбранный котел позволит: * Летом работать безопасно и экономично;
* В другие месяца можно будет гибко регулировать теплопроизводительность.
Данный котел имеет ряд преимуществ:
* Компактный, легко монтируется и имеющиеся производственные площади котельной позволяют это сделать, * Необходимые коммуникации для обеспечения котла питательной водой, топливом, а так же отвода пара имеются.
* Котлы такого типа имеются на других котельных ЦПС ЭК ОАО "Апатит", соответственно, есть обученный персонал - ремонтный персонал и оперативный персонал, имеющие опыт эксплуатации и ремонта данного типа котлов.
* Данный котел может работать как на мазуте, так и на газе, поэтому в перспективе газификации региона, не потребуется замены котлоагрегата при переходе на более экономичный вид топлива.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Соколов Б. А. Котельные установки и их эксплуатация. - М.: Академия, 2007. - 432с.
2. Инструкция по эксплуатации котла.- Министерство энергетического машиностроения, ГМ-50-14/250 стр.55.
3. Эстёркин Р.И. "Котельные установки. Курсовое и дипломное проектирование", 1989 г. Энергоатомиздат.
4. Режимные карты котла ГМ-50-14/250.- ЦПС ЭК ОАО "Апатит". 5. URL: http://www.bikz.ru/about_plant.php.
6. URL: http://www.generation-eo.ru/par_kotly/de_me. Приложение 1
Котлы на жидком и газообразном топливе от Бийского котельного завода
Приложение 2
ОПРОСНЫЙ ЛИСТ
для подготовки коммерческого предложения на поставку котлов производства ОАО "Бийский котельный завод" и работ по их реконструкции
№ВопросОтветПримечаниеДанные о Заказчике:1.1.Дата заполнения 1.2.Организация-Заказчик 1.3.Адрес Заказчика 1.4.Ответственное лицо (ФИО, должность) 1.5.Тел/факс, e-mail Данные об объекте: 2.1.Адрес объекта 2.2.Вид работ* 2.3.Объем работ, поручаемых исполнителю* проектирование * монтаж, пуско-наладка Характеристики оборудования:3.1.Назначение котельной
* горячее водоснабжение
* отопление
* технология3.2.Вид топлива* твердое (каменный, бурый уголь)
* природный газ * жидкое топливо (легкое)
* жидкое топливо (тяжелое)
* иное3.3.Производительность___________________ т пара/час3.4.Параметры теплоносителя* пар
температура _____________ о С давление __________________ МПа3.5.Степень автоматизации* автоматика поставляется с котлом
* автоматика с котлом не поставляется3.6.Исходная вода на входе в котел* температура _____________ о С
* давление _____ __________ МПа3.7.Оборудование котла* горелочное устройство: отечественное импортное
* арматура: отечественная
импортная3.8.Характеристики топлива
(сертификат приложить)* жидкое топливо: марка калорийность ________________ ккал/кг 3.9.Система топливоподачи* мазутоподготовительное оборудование (насосы, фильтры, подогреватели) в модуле, в отдельном помещении
Приложение 3
Приложение 4
2
Документ
Категория
Рефераты
Просмотров
732
Размер файла
9 703 Кб
Теги
diplom
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа