МОДЕРНИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ ГАЗОСНАБЖЕНИЯ ЧЕЛЯБИНСКОЙ ТЭЦ-1 С УСТАНОВКОЙ ДВУХ МОДУЛЬНЫХ ГАЗОДОЖИМНЫХ КОМПРЕССОРНЫХ СТАНЦИЙ ЗГЦ2-20/11 28 КУ1
|
ВВЕДЕНИЕ 6
1 АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ 7
1.1 Описание технической схемы газоснабжения новых энергоблоков ГТУ
ЧТЭЦ №1 9
1.2 Состав топлива 11
2 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ 12
3 АНАЛИЗ ОТЕЧЕСТВЕННОГО И ЗАРУБЕЖНОГООБОРУДОВАНИЯ 14
3.1 Центробежный компрессор типа 3ГЦ2-20/11-28-КУ1 ОАО
«Казанькомпрессормаш» 14
3.2 Винтовой компрессор типа EGSI-S-210/1000 WA «ENERPROJECT SA».. 16
3.3 Сравнение вариантов 17
4 СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 20
4.1 Расчёт газодинамических характеристик компрессора при заданных
начальных параметрах всасывания 20
4.1.1 Исходные данные 20
4.1.2 Расчет 1 секции компрессора 20
4.1.3 Расчет 2 секции компрессора 22
4.1.4 Расчет 3 секции компрессора 24
4.1.5 Расчет 4 секции компрессора 25
4.2 Расчет потребляемой мощности и КПД центробежного компрессора 27
4.3 Газодинамический расчёт компрессора при различных сезонных
условиях 28
4.4 Тепловой конструктивный расчёт охладителя газа 33
4.4.1 Тепловой расчет 34
4.4.2 Компоновочный расчет 39
5 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ 41
6 ВОПРОСЫ ЭКОЛОГИИ 44
6.1 Определение объемов продуктов сгорания топлива 44
6.2 Расчет максимальной приземной концентрации выбросов из дымовой
трубы 46
6.3 Расчет выбросов оксида азота 46
6.4 Расчет минимальной высоты трубы 47
7 АВТОМАТИЗАЦИЯ 52
7.1 Технические характеристики 52
7.1.1 Датчики системы автоматизации 53
7.1.2 Предупредительная сигнализация и уставки 54
7.1.3 Функции системы автоматизации 55
1.2 Устройство и работа системы автоматики 55
7.2.1 Контроль газовой системы 55
7.2.2 Антипомпажная защита компрессора 57
7.2.3 Система контроля компрессорного агрегата 58
7.2.4 Контроль параметров электродвигателя 59
7.2.5 Система жизнеобеспечения контейнеров 60
8 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 61
8.1 Анализ потенциально опасных и вредных производственных факторов..61
8.2 Нормирование факторов рабочее среды и трудового процесса.
Организация мероприятий защиты 62
8.2.1 Воздух рабочей зоны 62
8.2.2 Световая среда 64
8.2.3 Виброакустические факторы 64
8.2.3.1 Вибрация 64
8.2.3.2 Производственный шум 66
8.2.3.3 Инфразвук 67
8.3 Безопасность производственных процессов и оборудования 68
8.3.1 Электробезопасность 69
8.3.2 Пожаровзрывобезопасность 69
9 ЭКОНОМИКА И УПРАВЛЕНИЕ 72
9.1 Технико-экономический расчет 72
9.1.1 Смета капитальных затрат 73
9.1.2 Расчет текущих затрат 76
9.1.3 Сравнение двух вариантов модернизации системы газоснабжения
ЧТЭЦ №1 78
9.2 SWOT - анализ для реализации проекта модернизации системы
газоснабжения ЧТЭЦ №1 79
9.3 Планирование целей предприятия и проекта 81
9.4 План-график Ганта 83
9.5 Оценка движущих и сдерживающих сил и ресурсов разработки
системы управления 84
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 86
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 87
1 АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ 7
1.1 Описание технической схемы газоснабжения новых энергоблоков ГТУ
ЧТЭЦ №1 9
1.2 Состав топлива 11
2 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ 12
3 АНАЛИЗ ОТЕЧЕСТВЕННОГО И ЗАРУБЕЖНОГООБОРУДОВАНИЯ 14
3.1 Центробежный компрессор типа 3ГЦ2-20/11-28-КУ1 ОАО
«Казанькомпрессормаш» 14
3.2 Винтовой компрессор типа EGSI-S-210/1000 WA «ENERPROJECT SA».. 16
3.3 Сравнение вариантов 17
4 СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 20
4.1 Расчёт газодинамических характеристик компрессора при заданных
начальных параметрах всасывания 20
4.1.1 Исходные данные 20
4.1.2 Расчет 1 секции компрессора 20
4.1.3 Расчет 2 секции компрессора 22
4.1.4 Расчет 3 секции компрессора 24
4.1.5 Расчет 4 секции компрессора 25
4.2 Расчет потребляемой мощности и КПД центробежного компрессора 27
4.3 Газодинамический расчёт компрессора при различных сезонных
условиях 28
4.4 Тепловой конструктивный расчёт охладителя газа 33
4.4.1 Тепловой расчет 34
4.4.2 Компоновочный расчет 39
5 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ 41
6 ВОПРОСЫ ЭКОЛОГИИ 44
6.1 Определение объемов продуктов сгорания топлива 44
6.2 Расчет максимальной приземной концентрации выбросов из дымовой
трубы 46
6.3 Расчет выбросов оксида азота 46
6.4 Расчет минимальной высоты трубы 47
7 АВТОМАТИЗАЦИЯ 52
7.1 Технические характеристики 52
7.1.1 Датчики системы автоматизации 53
7.1.2 Предупредительная сигнализация и уставки 54
7.1.3 Функции системы автоматизации 55
1.2 Устройство и работа системы автоматики 55
7.2.1 Контроль газовой системы 55
7.2.2 Антипомпажная защита компрессора 57
7.2.3 Система контроля компрессорного агрегата 58
7.2.4 Контроль параметров электродвигателя 59
7.2.5 Система жизнеобеспечения контейнеров 60
8 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 61
8.1 Анализ потенциально опасных и вредных производственных факторов..61
8.2 Нормирование факторов рабочее среды и трудового процесса.
Организация мероприятий защиты 62
8.2.1 Воздух рабочей зоны 62
8.2.2 Световая среда 64
8.2.3 Виброакустические факторы 64
8.2.3.1 Вибрация 64
8.2.3.2 Производственный шум 66
8.2.3.3 Инфразвук 67
8.3 Безопасность производственных процессов и оборудования 68
8.3.1 Электробезопасность 69
8.3.2 Пожаровзрывобезопасность 69
9 ЭКОНОМИКА И УПРАВЛЕНИЕ 72
9.1 Технико-экономический расчет 72
9.1.1 Смета капитальных затрат 73
9.1.2 Расчет текущих затрат 76
9.1.3 Сравнение двух вариантов модернизации системы газоснабжения
ЧТЭЦ №1 78
9.2 SWOT - анализ для реализации проекта модернизации системы
газоснабжения ЧТЭЦ №1 79
9.3 Планирование целей предприятия и проекта 81
9.4 План-график Ганта 83
9.5 Оценка движущих и сдерживающих сил и ресурсов разработки
системы управления 84
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 86
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 87
Челябинская ТЭЦ-1 была запроектирована как пылеугольная станция с расчетным видом топлива - челябинский бурый уголь. При этом на ТЭЦ было установлено девять паровых энергетических котлов. В 80-х годах на территории ТЭЦ была сооружена пиковая водогрейная котельная, оснащенная шестью водогрейными газомазутными котлами, при этом энергетические котлы и водогрейная котельная были газифицированы.
Основное топливо для паровых котлов - бурый уголь, резервное - природный газ. Основное топливо для водогрейных котлов - природный газ, резервное - мазут.
Топливоснабжение сохраняемых в эксплуатации паровых и водогрейных котлов обеспечивается по существующим схемам с использованием существующего оборудования, трубопроводов и устройств.
Челябинская ТЭЦ-1 снабжается газом от двух магистральных газопроводов ОАО «Челябинскгоргаз» высокого давления 1,2 МПа, каждый из которых подключен к закольцованной системе газоснабжения города, питающейся от нескольких ГРС. Два газопровода давлением 1,2 МПа подключены к кольцу так, что обеспечивают взаимное резервирование при нарушении питания из кольца одного из газопроводов-отводов. На промышленную площадку ТЭЦ заходит два газопровода высокого давления.
В связи с установкой нового газоиспользующего оборудования требуется изменение топливного режима ЧТЭЦ-1.
Новое строительство на Челябинской ТЭЦ-1 заключается в установке двух газовых турбин Frame 6В (PG6581B) фирмы «GE Energy» установленной мощностью 40,9 МВт каждая на отдельной площадке в новом главном корпусе.
Максимальный расход газа на одну турбину (при температуре наружного воздуха минус 48 оС) составляет 14630 нм3/ч, на две - 29260 нм3/ч, при температуре газа 0 оС и начальном давлении 0,10132 Мпа. Годовой расход топлива на две турбины составляет 228,1 млн.м3/ч.
Для надежного снабжения топливным газом двух новых блоков необходима установка двух газодожимных компрессорных станций, по одной для каждого блока. В работе необходимо сравнить различные типы: центробежные и винтовые компрессоры, а также отечественные и зарубежные образцы между собой. Необходимо выбрать оптимальный вариант по эксплуатационным и экономическим показателям.
Основное топливо для паровых котлов - бурый уголь, резервное - природный газ. Основное топливо для водогрейных котлов - природный газ, резервное - мазут.
Топливоснабжение сохраняемых в эксплуатации паровых и водогрейных котлов обеспечивается по существующим схемам с использованием существующего оборудования, трубопроводов и устройств.
Челябинская ТЭЦ-1 снабжается газом от двух магистральных газопроводов ОАО «Челябинскгоргаз» высокого давления 1,2 МПа, каждый из которых подключен к закольцованной системе газоснабжения города, питающейся от нескольких ГРС. Два газопровода давлением 1,2 МПа подключены к кольцу так, что обеспечивают взаимное резервирование при нарушении питания из кольца одного из газопроводов-отводов. На промышленную площадку ТЭЦ заходит два газопровода высокого давления.
В связи с установкой нового газоиспользующего оборудования требуется изменение топливного режима ЧТЭЦ-1.
Новое строительство на Челябинской ТЭЦ-1 заключается в установке двух газовых турбин Frame 6В (PG6581B) фирмы «GE Energy» установленной мощностью 40,9 МВт каждая на отдельной площадке в новом главном корпусе.
Максимальный расход газа на одну турбину (при температуре наружного воздуха минус 48 оС) составляет 14630 нм3/ч, на две - 29260 нм3/ч, при температуре газа 0 оС и начальном давлении 0,10132 Мпа. Годовой расход топлива на две турбины составляет 228,1 млн.м3/ч.
Для надежного снабжения топливным газом двух новых блоков необходима установка двух газодожимных компрессорных станций, по одной для каждого блока. В работе необходимо сравнить различные типы: центробежные и винтовые компрессоры, а также отечественные и зарубежные образцы между собой. Необходимо выбрать оптимальный вариант по эксплуатационным и экономическим показателям.
В проекте приведено обоснование темы, описание конструкции газодожимного компрессора и технологического процесса, выполнен поверочный расчет для производства фирмы «Казанькомпрессормаш». По имеющимся конструктивным характеристикам при заданной температуре наружного воздуха определены мощность компрессора, проверено соответствие мощности электродвигателя в проекте. В результате газодинамического расчета компрессора 3ГЦ2-20/11-28-К.У1 производства фирмы «Казанькомпрессормаш» при начальных параметрах природного газа: давлении Ра = 1,1 МПа и температуре ta= -15 0С, объемная производительность составляет 245 нм3/мин или 14700 нм3/час, что соответствует нуждам одного газотурбинного блока с газовыми турбинами Frame 6В (PG6581B) фирмы «GE Energy» при номинальном режиме работы. В результате расчета получены давление природного газа на выходе из компрессора Рнаг = 2,85 МПа и температура 1на1 = 88 0С.
Проведен расчет охладителя газа по расходу охлаждающей воды По результатам конструктивного расчета газоохладителя получена площадь поверхности нагрева 6,8 м2, общее число трубок в теплообменнике составило 88 штук, рабочая длина трубки в одном ходе составляет 1,3 м. Коэффициент теплопередачи к составляет 1076 В т / ( м 2 ■ 0С ).
Определен КПД компрессорной установки. Общий политропный КПД компрессора составил 0,82, что для компрессоров данного типа является хорошим показателем экономичности.
В разделе «КИПиА» рассмотрена система автоматического управления, предназначенная для автоматического газодожимного центробежного компрессора 3ГЦ2-20/11-28-К.У1. Разработанная система обеспечивает
автоматическое управление технологическим процессом без участия оператора с оптимальными материальными и энергетическими затратами.
В разделе «Вопросы экологии» выполнен расчет выбросов оксидов азота для двух котлов-утилизаторов Пр-76,0-3,3-415 (ПК-79) при сжигании природного газа и подобрана дымовая труба. Для обеспечения рассеивание вредных примесей в приземном слое, необходимы две дымовые трубы внутренним диаметром 3 м и высотой 46 м.
Раздел БЖД предусматривает все необходимые мероприятия по обеспечению безопасной работы, соблюдению правил техники безопасности, которые должны исключить случаи производственного травматизма при эксплуатации газодожимной компрессорной станции и прилегающей территории.
В экономическом разделе рассмотрены два газодожимных компрессора по наименьшим затратам на электроэнергию, техническое обслуживание, выбран лучший вариант.
В дипломном проекте также уделено внимание вопросам энергосбережения и приведено сравнение отечественных и зарубежных вариантов оборудования.
Проведен расчет охладителя газа по расходу охлаждающей воды По результатам конструктивного расчета газоохладителя получена площадь поверхности нагрева 6,8 м2, общее число трубок в теплообменнике составило 88 штук, рабочая длина трубки в одном ходе составляет 1,3 м. Коэффициент теплопередачи к составляет 1076 В т / ( м 2 ■ 0С ).
Определен КПД компрессорной установки. Общий политропный КПД компрессора составил 0,82, что для компрессоров данного типа является хорошим показателем экономичности.
В разделе «КИПиА» рассмотрена система автоматического управления, предназначенная для автоматического газодожимного центробежного компрессора 3ГЦ2-20/11-28-К.У1. Разработанная система обеспечивает
автоматическое управление технологическим процессом без участия оператора с оптимальными материальными и энергетическими затратами.
В разделе «Вопросы экологии» выполнен расчет выбросов оксидов азота для двух котлов-утилизаторов Пр-76,0-3,3-415 (ПК-79) при сжигании природного газа и подобрана дымовая труба. Для обеспечения рассеивание вредных примесей в приземном слое, необходимы две дымовые трубы внутренним диаметром 3 м и высотой 46 м.
Раздел БЖД предусматривает все необходимые мероприятия по обеспечению безопасной работы, соблюдению правил техники безопасности, которые должны исключить случаи производственного травматизма при эксплуатации газодожимной компрессорной станции и прилегающей территории.
В экономическом разделе рассмотрены два газодожимных компрессора по наименьшим затратам на электроэнергию, техническое обслуживание, выбран лучший вариант.
В дипломном проекте также уделено внимание вопросам энергосбережения и приведено сравнение отечественных и зарубежных вариантов оборудования.