Помощь студентам в учебе
МОДЕРНИЗАЦИЯ КОТЛА Е-220-3,2-425ГДК ПРЕДПРИЯТИЯ ООО ЧФ «МЕЧЕЛ-ЭНЕРГО»
|
Аннотация
ВВЕДЕНИЕ 5
1 ОБОСНОВАНИЕ И АКТУАЛЬНОСТЬ МОДЕРНИЗАЦИИ 8
2 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ 10
3 СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ
ЭКОНОМАЙЗЕРОВ 12
4 ТЕПЛОВОЙ РАСЧЁТ КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА Е-220-3,2-425ГДК 14
4.1 Объемы и энтальпия воздуха и продуктов сгорания 15
4.1.1 Теоретические объемы 15
4.1.2 Действительное количество воздуха и продуктов сгорания 16
4.2 Тепловой баланс котла Е-220-3,2-425ГДК 18
4.3 Конструктивные характеристики и описание топки котла 20
4.4 Расчет теплообмена в топке 21
4.6 Расчет потолочного пароперегревателя 26
4.7 Расчет конвективного пароперегревателя 26
4.7.1 Расчет первой ступени конвективного пароперегревателя 26
4.7.2 Расчет второй ступени конвективного пароперегревателя 29
4.8 Водяной экономайзер 31
4.8.1 Расчет второй ступени экономайзера 31
4.8.2 Расчет первой ступени экономайзера 33
4.9 Расчет воздухоподогревателя 35
4.9.1 Расчет первой ступени воздухоподогревателя 35
4.9.2 Расчет второй ступени воздухоподогревателя 37
4.10 Расчет невязки теплового баланса парогенератора 39
5 РАСЧЕТ ПАКЕТА ЭКОНОМАЙЗЕРНЫХ ТРУБ 40
5.1 Краткая характеристика паровогокотла Е-220-3,2-425ГДК 40
5.1.1 Описание конструкции котла 40
5.2 Анализ проблемы 42
5.3 Расчет пакета экономайзерных труб 44
6 АВТОМАТИЗАЦИЯ 47
6.1 Основные положения 47
6.2 Система автоматического регулирования 48
6.2.1 Система автоматического регулирования процесса горения 48
6.2.2 Система автоматического регулирования газовоздушного режим ... 49
6.2.3 Система автоматического регулирования питания котла водой 50
6.2.4 Система автоматического регулирования температуры пара 50
6.2.5 Регулирование разряжения в топке 50
6.2.6 Регулирование давления пара 50
6.2.7 Регулирование уровня воды в барабане 51
6.3 Система автоматической защиты 51
6.3.1 Защита от повышения давления пара 51
6.3.2 Защита по уровню воды в барабане 52
6.3.3 Автоматическое включение резервного питательного насоса 53
6.3.4 Защита от потускнения и погасания факела 53
6.3.5 Защита от понижения температуры первичного перегретого пара.. 53
6.4 Сигнализация 53
6.5 Перечень исполнительных механизмов 54
7 ВОПРОСЫ ЭКОЛОГИИ 60
6.1 Поверочный расчет дымовой трубы 61
6.2 Расчет выбросов окислов азота 63
7.3 Расчет дымовой трубы 64
8 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ 68
9 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 70
9.1 Пожаробезопасность 71
9.2 Электробезопасность 73
10 ЭКОНОМИКА И УПРАВЛЕНИЕ 76
10.1 Технико-экономический расчет экономической эффективности
модернизации 76
10.1.1 Смета капитальных затрат на проведение модернизации
котельной 76
10.1.2 Расчет текущих затрат по вариантам технических решений 78
10.1.3 Расчет срока окупаемости модернизации котла 81
10.2 Планирование целей предприятия и модернизации котла 81
10.2.1 Построение дерева целей предприятия и проекта модернизации ... 81
10.2.2 График Ганта по реализации модернизации 82
10.3 Основные экономические показатели проекта модернизации 83
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 85
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 86
ВВЕДЕНИЕ 5
1 ОБОСНОВАНИЕ И АКТУАЛЬНОСТЬ МОДЕРНИЗАЦИИ 8
2 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ 10
3 СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ
ЭКОНОМАЙЗЕРОВ 12
4 ТЕПЛОВОЙ РАСЧЁТ КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА Е-220-3,2-425ГДК 14
4.1 Объемы и энтальпия воздуха и продуктов сгорания 15
4.1.1 Теоретические объемы 15
4.1.2 Действительное количество воздуха и продуктов сгорания 16
4.2 Тепловой баланс котла Е-220-3,2-425ГДК 18
4.3 Конструктивные характеристики и описание топки котла 20
4.4 Расчет теплообмена в топке 21
4.6 Расчет потолочного пароперегревателя 26
4.7 Расчет конвективного пароперегревателя 26
4.7.1 Расчет первой ступени конвективного пароперегревателя 26
4.7.2 Расчет второй ступени конвективного пароперегревателя 29
4.8 Водяной экономайзер 31
4.8.1 Расчет второй ступени экономайзера 31
4.8.2 Расчет первой ступени экономайзера 33
4.9 Расчет воздухоподогревателя 35
4.9.1 Расчет первой ступени воздухоподогревателя 35
4.9.2 Расчет второй ступени воздухоподогревателя 37
4.10 Расчет невязки теплового баланса парогенератора 39
5 РАСЧЕТ ПАКЕТА ЭКОНОМАЙЗЕРНЫХ ТРУБ 40
5.1 Краткая характеристика паровогокотла Е-220-3,2-425ГДК 40
5.1.1 Описание конструкции котла 40
5.2 Анализ проблемы 42
5.3 Расчет пакета экономайзерных труб 44
6 АВТОМАТИЗАЦИЯ 47
6.1 Основные положения 47
6.2 Система автоматического регулирования 48
6.2.1 Система автоматического регулирования процесса горения 48
6.2.2 Система автоматического регулирования газовоздушного режим ... 49
6.2.3 Система автоматического регулирования питания котла водой 50
6.2.4 Система автоматического регулирования температуры пара 50
6.2.5 Регулирование разряжения в топке 50
6.2.6 Регулирование давления пара 50
6.2.7 Регулирование уровня воды в барабане 51
6.3 Система автоматической защиты 51
6.3.1 Защита от повышения давления пара 51
6.3.2 Защита по уровню воды в барабане 52
6.3.3 Автоматическое включение резервного питательного насоса 53
6.3.4 Защита от потускнения и погасания факела 53
6.3.5 Защита от понижения температуры первичного перегретого пара.. 53
6.4 Сигнализация 53
6.5 Перечень исполнительных механизмов 54
7 ВОПРОСЫ ЭКОЛОГИИ 60
6.1 Поверочный расчет дымовой трубы 61
6.2 Расчет выбросов окислов азота 63
7.3 Расчет дымовой трубы 64
8 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ 68
9 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 70
9.1 Пожаробезопасность 71
9.2 Электробезопасность 73
10 ЭКОНОМИКА И УПРАВЛЕНИЕ 76
10.1 Технико-экономический расчет экономической эффективности
модернизации 76
10.1.1 Смета капитальных затрат на проведение модернизации
котельной 76
10.1.2 Расчет текущих затрат по вариантам технических решений 78
10.1.3 Расчет срока окупаемости модернизации котла 81
10.2 Планирование целей предприятия и модернизации котла 81
10.2.1 Построение дерева целей предприятия и проекта модернизации ... 81
10.2.2 График Ганта по реализации модернизации 82
10.3 Основные экономические показатели проекта модернизации 83
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 85
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 86
Теплоэлектроцентраль ООО ЧФ «Мечел-Энерго» предназначена для обеспечения потребителей комбината и сторонних организаций следующими энергоресурсами: электрической энергией, доменным дутьем для доменных печей доменного цеха, сжатым воздухом, обогащенным кислородом, для кислородных блоков кислородно-компрессорного производства, тепловой энергией в виде горячего пара (технологическим паром) для цехов ОАО «ЧМК», химически - очищенной водой, тепловой энергией в виде горячей воды (для целей теплофикации цехов ОАО «ЧМК», предприятий жилого массива Металлургического района г. Челябинска). В состав Челябинского филиала ООО «Мечел-Энерго» входят следующие подразделения: цех подготовки производства (ЦПП); котельный цех № 1: котельная Энергокорпуса, котельная пиковых котлов, котельные котлов утилизаторов (котельная ЦСДО в цехе смолодоломитовых огнеупоров, котельная ДОУ (доломитообжигательной установки), котельная ИОЦ (известково-обжигательного отделения № 2); котельный цех № 2; турбинный цех № 1; турбокомпрессорный цех: турбинные цеха № 2,3; химический цех; цех тепловых сетей; электрический цех; цех тепловой автоматики и измерений; исполнительный аппарат филиала. Помимо этого, в состав холдинга ОАО «Мечел» входят крупнейшие компании, такие как «Южный Кузбасс», ОАО «ЧМК», ОАО «Уральская кузница», ОАО «Ижсталь» и многие другие. В следствие того, что ОАО «Мечел» объединило такие энергоёмкие предприятия, остро встал вопрос о снижении затрат на энергоресурсы для обеспечения производства [44]. Согласно федеральному закону «Об энергоэффективноти и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты российской федерации» [1] на предприятии должны быть соблюдены принципы: эффективное и рациональное использование энергетических ресурсов, поддержка и стимулирование энергосбережения и повышения энергетической эффективности, системность и комплексность проведения мероприятий по энергосбережению и повышению энергетической эффективности, планирование повышения энергетической эффективности, использование энергетических ресурсов с учетом ресурсных, производственно-технологических, экологических условий. В связи с этим на предприятии ЧФ ООО «Мечел-Энерго» должны быть проведены энергосберегающие мероприятия. В 2007 году был пущен в эксплуатацию котел №4 Е- 220-3,2-425ГДК. После наработки 12600 часов эксплуатации котла была прервана многочисленными термическими повреждениями подвесных труб водяного экономайзера [41]. Целью выпускной квалификационной работы является модернизация котельного агрегата Е-220-3,2-425ГДК путём замены конвективных поверхностей нагрева с целью повышения надежности его работы, повышения паропроизводи- тельности котла. Это приведет к интенсификации теплообмена, и, как следствие, приведет к сокращению расхода топлива на котельный агрегат и увеличит коэффициент полезного действия котла.
Теплоэлектроцентраль ООО ЧФ «Мечел-Энерго» предназначена для обеспечения потребителей комбината и других организаций следующими энергоресурсами: электрической энергией, доменным дутьем для доменных печей доменного цеха, сжатым воздухом, обогащенным кислородом, для кислородных блоков кислородно-компрессорного производства, тепловой энергией в виде горячего пара (технологическим паром) для цехов ОАО «ЧМК», химически - очищенной водой, тепловой энергией в виде горячей воды (для целей теплофикации цехов ОАО «ЧМК», предприятий жилого массива Металлургического района г. Челябинска). В состав Челябинского филиала ООО «Мечел-Энерго» входят следующие подразделения: цех подготовки производства (ЦПП); котельный цех № 1: котельная Энергокорпуса, котельная пиковых котлов, котельные котлов утилизаторов (котельная ЦСДО в цехе смолодоломитовых огнеупоров, котельная ДОУ (доломито-обжигательной установки), котельная ИОЦ (известково-обжигательного отделения № 2); котельный цех № 2; турбинный цех № 1; турбокомпрессорный цех: турбинные цеха № 2,3; химический цех; цех тепловых сетей; электрический цех; цех тепловой автоматики и измерений; исполнительный аппарат филиала.
Помимо этого, в состав холдинга ОАО «Мечел» входят крупнейшие компании, такие как «Южный Кузбасс», ОАО «ЧМК», ОАО «Уральская кузница», ОАО «Ижсталь» и многие другие. В следствие того, что ОАО «Мечел» объединило такие энергоёмкие предприятия, остро встал вопрос о снижении затрат на энергоресурсы для обеспечения производства [44].
Согласно федеральному закону «Об энергоэффективноти и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты российской федерации» [1] на предприятии должны быть соблюдены принципы: эффективное и рациональное использование энергетических ресурсов, поддержка и стимулирование энергосбережения и повышения энергетической эффективности, системность и комплексность проведения мероприятий по энергосбережению и повышению энергетической эффективности, планирование повышения энергетической эффективности, использование энергетических ресурсов с учетом ресурсных, производственно-технологических, экологических условий. В связи с этим на предприятии ЧФ ООО «Мечел-Энерго» должны быть проведены энергосберегающие мероприятия.
В 2007 году был пущен в эксплуатацию котел №4 Е-220-3,2-425ГДК. После наработки 12600 часов эксплуатации котла была прервана множеством термических повреждениями подвесных труб водяного экономайзера [41].
Целью выпускной квалификационной работы является модерницация котельного агрегата Е-220-3,2-425ГДК путем замены конвективных поверхностей нагрева с целью повышения надежности его работы, повышения паропроизводительности котла. Это приведет к интенсификации теплообмена, и, как следствие, приведет к сокращению расхода топлива на котельный агрегат и увеличит коэффициент полезного действия котла.
Теплоэлектроцентраль ООО ЧФ «Мечел-Энерго» предназначена для обеспечения потребителей комбината и других организаций следующими энергоресурсами: электрической энергией, доменным дутьем для доменных печей доменного цеха, сжатым воздухом, обогащенным кислородом, для кислородных блоков кислородно-компрессорного производства, тепловой энергией в виде горячего пара (технологическим паром) для цехов ОАО «ЧМК», химически - очищенной водой, тепловой энергией в виде горячей воды (для целей теплофикации цехов ОАО «ЧМК», предприятий жилого массива Металлургического района г. Челябинска). В состав Челябинского филиала ООО «Мечел-Энерго» входят следующие подразделения: цех подготовки производства (ЦПП); котельный цех № 1: котельная Энергокорпуса, котельная пиковых котлов, котельные котлов утилизаторов (котельная ЦСДО в цехе смолодоломитовых огнеупоров, котельная ДОУ (доломито-обжигательной установки), котельная ИОЦ (известково-обжигательного отделения № 2); котельный цех № 2; турбинный цех № 1; турбокомпрессорный цех: турбинные цеха № 2,3; химический цех; цех тепловых сетей; электрический цех; цех тепловой автоматики и измерений; исполнительный аппарат филиала.
Помимо этого, в состав холдинга ОАО «Мечел» входят крупнейшие компании, такие как «Южный Кузбасс», ОАО «ЧМК», ОАО «Уральская кузница», ОАО «Ижсталь» и многие другие. В следствие того, что ОАО «Мечел» объединило такие энергоёмкие предприятия, остро встал вопрос о снижении затрат на энергоресурсы для обеспечения производства [44].
Согласно федеральному закону «Об энергоэффективноти и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты российской федерации» [1] на предприятии должны быть соблюдены принципы: эффективное и рациональное использование энергетических ресурсов, поддержка и стимулирование энергосбережения и повышения энергетической эффективности, системность и комплексность проведения мероприятий по энергосбережению и повышению энергетической эффективности, планирование повышения энергетической эффективности, использование энергетических ресурсов с учетом ресурсных, производственно-технологических, экологических условий. В связи с этим на предприятии ЧФ ООО «Мечел-Энерго» должны быть проведены энергосберегающие мероприятия.
В 2007 году был пущен в эксплуатацию котел №4 Е-220-3,2-425ГДК. После наработки 12600 часов эксплуатации котла была прервана множеством термических повреждениями подвесных труб водяного экономайзера [41].
Целью выпускной квалификационной работы является модерницация котельного агрегата Е-220-3,2-425ГДК путем замены конвективных поверхностей нагрева с целью повышения надежности его работы, повышения паропроизводительности котла. Это приведет к интенсификации теплообмена, и, как следствие, приведет к сокращению расхода топлива на котельный агрегат и увеличит коэффициент полезного действия котла.
Важнейшим элементом ТЭЦ является паровой котел, надежность которого во многом определяет надежность и эффективность всей станции в целом.
Результатом выпускной квалификационной работы является предложение решения по модернизации конвективных поверхностей нагрева котла Е-220-3,2-425 ГДК. Предлагается установить новый гладкотрубный стальной экономайзер «не кипящего» типа.
Произведен обзор литературных источников и сравнительный анализ отечественных и зарубежных водяных экономайзеров разных фирм. В результате проведенного анализа выбран водяной экономайзер завода Красный котельщик, так как он является заводом изготовителем самого котельного агрегата.
В результате выполнения ВКР произведен поверочный тепловой расчет котельного агрегата, топливом для которого является смесь природного, коксового и доменного газов. Определены температуры воды, пара, воздуха и продуктов сгорания на границах нагрева, КПД котла, расход топлива. Расчетная невязка теплового баланса составляет 0,39%, что меньше допустимого, следовательно, расчет произведен верно.
В научной части описан анализ причин частых остановок котла на ремонт, причин отложения солей на внутренней поверхности подвесной системы труб экономайзера. Также, проведен конструктивный расчет нового экономайзера и приведены основные конструктивные характеристики для заказа нового стального гладкотрубного экономайзера.
В главе «Вопросы экологии» рассчитана дымовая труба с целью оценки надежности котла с точки зрения охраны окружающей среды. В результате расчета было выявлено, что установленная дымовая труба не обеспечивает норму выбросов окислов азота в приземном слое. Полученное значение составило 0,06мг/м3, что значниже значения максимально-разовой ПДК, равной 0,085мг/м3. Также даны рекомендации по снижению вредных выбросов.
В главе «КИП и А» представлены основные принципы автоматического управления котла. Рассмотрены системы автоматического регулирования: процесса горения, газовоздушного режима, питания котла водой, температуры пара. А также рассмотрена система автоматической защиты и сигнализации котла.
В главе «Безопасность жизнедеятельности» проведен анализ безопасности жизнедеятельности обслуживающего персонала котельного цеха; приведены возможные причины травмирования персонала и возможные аварийные ситуации. Рассмотрены такие вопросы, как пожаробезопасность и электробезопасность.
В главе «Экономика и управление» проведен анализ экономической целесообразности проведения данной модернизации. Рассчитан срок окупаемости проекта, который составляет 10 месяцев при норме 5 лет. Срок окупаемости достаточно невелик, следовательно, можно сделать вывод о том, что модернизация котельного агрегата Е-220-3,2-425 ГДК является целесообразной.
Результатом выпускной квалификационной работы является предложение решения по модернизации конвективных поверхностей нагрева котла Е-220-3,2-425 ГДК. Предлагается установить новый гладкотрубный стальной экономайзер «не кипящего» типа.
Произведен обзор литературных источников и сравнительный анализ отечественных и зарубежных водяных экономайзеров разных фирм. В результате проведенного анализа выбран водяной экономайзер завода Красный котельщик, так как он является заводом изготовителем самого котельного агрегата.
В результате выполнения ВКР произведен поверочный тепловой расчет котельного агрегата, топливом для которого является смесь природного, коксового и доменного газов. Определены температуры воды, пара, воздуха и продуктов сгорания на границах нагрева, КПД котла, расход топлива. Расчетная невязка теплового баланса составляет 0,39%, что меньше допустимого, следовательно, расчет произведен верно.
В научной части описан анализ причин частых остановок котла на ремонт, причин отложения солей на внутренней поверхности подвесной системы труб экономайзера. Также, проведен конструктивный расчет нового экономайзера и приведены основные конструктивные характеристики для заказа нового стального гладкотрубного экономайзера.
В главе «Вопросы экологии» рассчитана дымовая труба с целью оценки надежности котла с точки зрения охраны окружающей среды. В результате расчета было выявлено, что установленная дымовая труба не обеспечивает норму выбросов окислов азота в приземном слое. Полученное значение составило 0,06мг/м3, что значниже значения максимально-разовой ПДК, равной 0,085мг/м3. Также даны рекомендации по снижению вредных выбросов.
В главе «КИП и А» представлены основные принципы автоматического управления котла. Рассмотрены системы автоматического регулирования: процесса горения, газовоздушного режима, питания котла водой, температуры пара. А также рассмотрена система автоматической защиты и сигнализации котла.
В главе «Безопасность жизнедеятельности» проведен анализ безопасности жизнедеятельности обслуживающего персонала котельного цеха; приведены возможные причины травмирования персонала и возможные аварийные ситуации. Рассмотрены такие вопросы, как пожаробезопасность и электробезопасность.
В главе «Экономика и управление» проведен анализ экономической целесообразности проведения данной модернизации. Рассчитан срок окупаемости проекта, который составляет 10 месяцев при норме 5 лет. Срок окупаемости достаточно невелик, следовательно, можно сделать вывод о том, что модернизация котельного агрегата Е-220-3,2-425 ГДК является целесообразной.
