Помощь студентам в учебе
МОДЕРНИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ СЖИГАНИЯ ТОПЛИВА НА КОТЛАХ 2-Й ОЧЕРЕДИ ЧТЭЦ-2
|
Аннотация
ВВЕДЕНИЕ 7
1 ОБОСНОВАНИЕ И АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОВЕДЕНИЯ МОДЕРНИЗАЦИИ
СИСТЕМЫ СЖИГАНИЯ ТОПЛИВА 9
2 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ 11
3 СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ АНАЛОГОВ
ПЕРЕДОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И РЕШЕНИЙ 13
4 ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ 18
4.1. Исходные данные 18
4.2 Конструктивные характеристики котла 19
4.3 Расчет объемов воздуха и продуктов сгорания 21
4.4 Тепловой баланс котла БКЗ-210-140 22
4.5 Расчет теплообмена в топке котла 23
4.6 Расчет пароперегревателя 26
4.6.1 Расчет пароперегревателя II ступени (ширмы) 26
4.6.2 Расчет пароперегревателя III ступени 31
4.6.3 Расчет пароперегревателя IV ступени 33
4.6.4 Расчет потолочного пароперегревателя 35
4.6.5 Расчет I ступени пароперегревателя 36
4.7 Расчет пароперегревателя 38
4.8 Расчет воздухоподогревателя 40
4.9 Итоговые результаты теплового расчета парогенератора 41
4.10 Расчетная невязка теплового баланса 42
5 РАСЧЕТ И ПОДБОР ДУТЬЕВОГО ОБОРУДОВАНИЯ 44
5.1 Общие положения о тягодутьевом оборудовании 44
5.2 Аэродинамический расчет котла 44
5.3 Выбор дымососа 50
6 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ 52
7 ВОПРОСЫ ЭКОЛОГИИ 55
7.1 Расчеты количества токсичных веществ, содержащихся в дымовых
газах 55
7.1.1 Расчет выбросов золы 55
7.1.2 Расчет выбросов серы 56
7.1.3 Расчет выбросов окислов азота 56
7.1.4 Расчет выбросов окиси углерода 56
7.2 Поверочный расчет дымовой трубы 57
7.2.1 Максимально предельная концентрация вредных веществ 57
8 КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ И АВТОМАТИКА 61
8.1 Контрольно-измерительные приборы61
8.2 Работа регуляторов61
8.3 Сигнализация62
8.4 Защиты 63
8.4.1 Защита от перепитки котлабЗ
8.4.2 Защита от упуска водыбЗ
8.4.3 Защита по температуре перегретого парабЗ
8.4.4 Защита от повышения давления перегретого параб4
8.4.5 Защиты по газуб4
8.4 Спецификация АСУТП64
9 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНИДЕЯТЕЛЬСНОСТИ бб
9.1 Анализ потенциально опасных и вредных факторовбб
9.2 Неблагоприятный микроклимат рабочей зоныбб
9.3 Неблагоприятное освещениеб7
9.4 Повышенный уровень вибрацииб7
9.5 Повышенный уровень шумаб9
9.6 Вредные веществаб9
9.7 Электрический ток70
9.8 Микроклимат рабочей зоны70
9.9 Обеспечение благоприятного освещения71
9.10 Обеспечение электробезопасности72
9.11 Защита от вибрации72
9.12 Защита от шума73
9.13 Защита от повышенного содержания вредных веществ73
9.14 Пожаро-взрывобезопасность73
9.15 Техника безопасности в котельной75
9.16 Площадки и лестницы7б
9.17 Предохранительные клапаны7б
9.18 Безопасность подъемно-транспортного оборудования77
9.19 Эргономика производства, эстетика и культура77
9.20 Краткая характеристика здания котельной78
10 ЭКОНОМИКА И УПРАВЛЕНИЕ 80
10.1 Технико-экономический расчет экономической эффективности
проекта модернизации 80
10.1.1 Смета капитальных затрат на проведение модернизации
системы сжигания топлива 80
10.1.2 Расчет текущих затрат по вариантам технических 82
10.1.3 Расчет срока окупаемости проекта модернизации 87
10.2 SWOT-анализ вариантов технических решений по повышению
энергетической эффективности 88
10.3 Планирование целей предприятия и проекта 90
10.3.1 Планирование дерева целей при модернизации системы
сжигания топлива 91
10.3.2 Ленточный график Ганта для мероприятий по реализации
целей проекта 91
10.4 Основные технико-экономические показатели проекта 91
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 93
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 95
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ А
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
ВВЕДЕНИЕ 7
1 ОБОСНОВАНИЕ И АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОВЕДЕНИЯ МОДЕРНИЗАЦИИ
СИСТЕМЫ СЖИГАНИЯ ТОПЛИВА 9
2 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ 11
3 СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ АНАЛОГОВ
ПЕРЕДОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И РЕШЕНИЙ 13
4 ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ 18
4.1. Исходные данные 18
4.2 Конструктивные характеристики котла 19
4.3 Расчет объемов воздуха и продуктов сгорания 21
4.4 Тепловой баланс котла БКЗ-210-140 22
4.5 Расчет теплообмена в топке котла 23
4.6 Расчет пароперегревателя 26
4.6.1 Расчет пароперегревателя II ступени (ширмы) 26
4.6.2 Расчет пароперегревателя III ступени 31
4.6.3 Расчет пароперегревателя IV ступени 33
4.6.4 Расчет потолочного пароперегревателя 35
4.6.5 Расчет I ступени пароперегревателя 36
4.7 Расчет пароперегревателя 38
4.8 Расчет воздухоподогревателя 40
4.9 Итоговые результаты теплового расчета парогенератора 41
4.10 Расчетная невязка теплового баланса 42
5 РАСЧЕТ И ПОДБОР ДУТЬЕВОГО ОБОРУДОВАНИЯ 44
5.1 Общие положения о тягодутьевом оборудовании 44
5.2 Аэродинамический расчет котла 44
5.3 Выбор дымососа 50
6 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ 52
7 ВОПРОСЫ ЭКОЛОГИИ 55
7.1 Расчеты количества токсичных веществ, содержащихся в дымовых
газах 55
7.1.1 Расчет выбросов золы 55
7.1.2 Расчет выбросов серы 56
7.1.3 Расчет выбросов окислов азота 56
7.1.4 Расчет выбросов окиси углерода 56
7.2 Поверочный расчет дымовой трубы 57
7.2.1 Максимально предельная концентрация вредных веществ 57
8 КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ И АВТОМАТИКА 61
8.1 Контрольно-измерительные приборы61
8.2 Работа регуляторов61
8.3 Сигнализация62
8.4 Защиты 63
8.4.1 Защита от перепитки котлабЗ
8.4.2 Защита от упуска водыбЗ
8.4.3 Защита по температуре перегретого парабЗ
8.4.4 Защита от повышения давления перегретого параб4
8.4.5 Защиты по газуб4
8.4 Спецификация АСУТП64
9 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНИДЕЯТЕЛЬСНОСТИ бб
9.1 Анализ потенциально опасных и вредных факторовбб
9.2 Неблагоприятный микроклимат рабочей зоныбб
9.3 Неблагоприятное освещениеб7
9.4 Повышенный уровень вибрацииб7
9.5 Повышенный уровень шумаб9
9.6 Вредные веществаб9
9.7 Электрический ток70
9.8 Микроклимат рабочей зоны70
9.9 Обеспечение благоприятного освещения71
9.10 Обеспечение электробезопасности72
9.11 Защита от вибрации72
9.12 Защита от шума73
9.13 Защита от повышенного содержания вредных веществ73
9.14 Пожаро-взрывобезопасность73
9.15 Техника безопасности в котельной75
9.16 Площадки и лестницы7б
9.17 Предохранительные клапаны7б
9.18 Безопасность подъемно-транспортного оборудования77
9.19 Эргономика производства, эстетика и культура77
9.20 Краткая характеристика здания котельной78
10 ЭКОНОМИКА И УПРАВЛЕНИЕ 80
10.1 Технико-экономический расчет экономической эффективности
проекта модернизации 80
10.1.1 Смета капитальных затрат на проведение модернизации
системы сжигания топлива 80
10.1.2 Расчет текущих затрат по вариантам технических 82
10.1.3 Расчет срока окупаемости проекта модернизации 87
10.2 SWOT-анализ вариантов технических решений по повышению
энергетической эффективности 88
10.3 Планирование целей предприятия и проекта 90
10.3.1 Планирование дерева целей при модернизации системы
сжигания топлива 91
10.3.2 Ленточный график Ганта для мероприятий по реализации
целей проекта 91
10.4 Основные технико-экономические показатели проекта 91
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 93
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 95
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ А
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
Теплоэнергетика в России является одной из важнейших отраслей, ведь она обеспечивает население теплом и электричеством. Система теплоснабжения в стране построена на базе крупных тепловых станций, которые используют различные виды топлива - от газа и угля до дров и отходов производства. В настоящее время идет активная модернизация теплоэнергетики, в том числе в части энергосбережения и перехода на экологически более чистые виды топлива. Это важно для более эффективной работы и снижения вредного влияния на окружающую среду. Несмотря на некоторые проблемы в сфере регулирования и снижение доли угле- энергетики в энергомиксе, теплоэнергетика России продолжает развиваться и вкладывать большие усилия для обеспечения населения теплом и электричеством.
В данной работе рассматривается оборудование 2-й очереди котельного цеха ЧТЭЦ-2. Поставляемые Барнаульским котельным заводом котлы типа БКЗ-210-140 Ф были рассчитаны на выработку пара с расходом Дн=210 т/ч (Д=58,33 кг/с) при температуре tnn=570 C (Тпп = 843 К) и давлении Рпп = 14,0 МПа.С выработкой ресурса оборудования ТЭС нормативные параметры были изменены и на сегодняшний день составляют: tnn = 550 °C (Тпп = 823 К) и Рпп = 13,0 МПа.Заметно ухудшилось качество топлива по сравнению с расчетным: на ЧТЭЦ-2 прибывает уголь сильно забаластированный породой (Ар до 50%) и влажностью ^р~22^26%).Теплота сгорания такого топлива составляет Q 9,2:10,2 МДж/кг.
^—рИ
Осложнившееся положение с выработкой электроэнергии и тепла несколько улучшает использование природного газа, который первоначально подавался на ЧТЭЦ- 2 в качестве избыточного топлива Челябинского тракторного завода, при этом котлы БКЗ-210-140 Ф являлись буферными потребителями. Исходная тепловая доля газа составляла q 15:20 % . Сегодня она достигла среднегодовой величины q 80:85 % , причем летом q=100% , а зимой резко снижается, и в наиболее холодное время составляет от 0 до 15 %. То есть в наиболее ответственные моменты работы ТЭС основная нагрузка ложится на оборудование системы приготовления и сжигания твердого топлива
Увеличиваются затраты на пуски и остановы котлов в связи с необходимостью очистки их поверхностей нагрева от золо-шлаковых загрязнений, а также на более частые ремонты. При работе на некондиционном топливе нагрузка котлов ЧТЭЦ-2 ограничена величиной Дпп=0,6:0,7-Дк из-за формирования в период сжигания угольной пыли областей загрязнений шлаковыми отложениями во всех зонах топки. В результате чего существенно снижается коэффициент тепловой эффективности экранов, который напрямую связан со степенью загрязнения экранов и схемой сжигания топлива. В качестве мероприятия улучшающих процесс сжигания топлива предлагается замена существующих вихревых комбинированных пылегазовых горелок и установка взамен их многофункциональных горелочных устройств. Повышение эффективности сжигания твердого топлива на котлах 2-й
очереди ЧТЭЦ-2 путем перехода к прогрессивному в настоящее время ступенчатому сжиганию топлива и является темой настоящего проекта.
Целью работы является повышение эффективности и экологической безопасности системы сжигания топлива. Методы достижения цели:
1. Изучение существующей системы сжигания топлива, ее технических характеристик и параметров;
2. Анализ существующих методов и технологий сжигания твердого топлива;
3. Выбор оптимальных технологий и компонентов для модернизации системы сжигания топлива, учитывая требования экологической безопасности и эффективности работы;
4. Разработка проекта модернизации системы сжигания топлива, включающего в себя схему подключения новых компонентов, программное обеспечение и технические решения;
5. Установка новых компонентов и настройка системы сжигания топлива с учётом аспектов безопасности;
6. Тестирование работоспособности системы сжигания топлива, оценка её эффективности и экологической безопасности;
7. Разработка рекомендаций по эксплуатации и обслуживанию модернизированной системы сжигания топлива
В данной работе рассматривается оборудование 2-й очереди котельного цеха ЧТЭЦ-2. Поставляемые Барнаульским котельным заводом котлы типа БКЗ-210-140 Ф были рассчитаны на выработку пара с расходом Дн=210 т/ч (Д=58,33 кг/с) при температуре tnn=570 C (Тпп = 843 К) и давлении Рпп = 14,0 МПа.С выработкой ресурса оборудования ТЭС нормативные параметры были изменены и на сегодняшний день составляют: tnn = 550 °C (Тпп = 823 К) и Рпп = 13,0 МПа.Заметно ухудшилось качество топлива по сравнению с расчетным: на ЧТЭЦ-2 прибывает уголь сильно забаластированный породой (Ар до 50%) и влажностью ^р~22^26%).Теплота сгорания такого топлива составляет Q 9,2:10,2 МДж/кг.
^—рИ
Осложнившееся положение с выработкой электроэнергии и тепла несколько улучшает использование природного газа, который первоначально подавался на ЧТЭЦ- 2 в качестве избыточного топлива Челябинского тракторного завода, при этом котлы БКЗ-210-140 Ф являлись буферными потребителями. Исходная тепловая доля газа составляла q 15:20 % . Сегодня она достигла среднегодовой величины q 80:85 % , причем летом q=100% , а зимой резко снижается, и в наиболее холодное время составляет от 0 до 15 %. То есть в наиболее ответственные моменты работы ТЭС основная нагрузка ложится на оборудование системы приготовления и сжигания твердого топлива
Увеличиваются затраты на пуски и остановы котлов в связи с необходимостью очистки их поверхностей нагрева от золо-шлаковых загрязнений, а также на более частые ремонты. При работе на некондиционном топливе нагрузка котлов ЧТЭЦ-2 ограничена величиной Дпп=0,6:0,7-Дк из-за формирования в период сжигания угольной пыли областей загрязнений шлаковыми отложениями во всех зонах топки. В результате чего существенно снижается коэффициент тепловой эффективности экранов, который напрямую связан со степенью загрязнения экранов и схемой сжигания топлива. В качестве мероприятия улучшающих процесс сжигания топлива предлагается замена существующих вихревых комбинированных пылегазовых горелок и установка взамен их многофункциональных горелочных устройств. Повышение эффективности сжигания твердого топлива на котлах 2-й
очереди ЧТЭЦ-2 путем перехода к прогрессивному в настоящее время ступенчатому сжиганию топлива и является темой настоящего проекта.
Целью работы является повышение эффективности и экологической безопасности системы сжигания топлива. Методы достижения цели:
1. Изучение существующей системы сжигания топлива, ее технических характеристик и параметров;
2. Анализ существующих методов и технологий сжигания твердого топлива;
3. Выбор оптимальных технологий и компонентов для модернизации системы сжигания топлива, учитывая требования экологической безопасности и эффективности работы;
4. Разработка проекта модернизации системы сжигания топлива, включающего в себя схему подключения новых компонентов, программное обеспечение и технические решения;
5. Установка новых компонентов и настройка системы сжигания топлива с учётом аспектов безопасности;
6. Тестирование работоспособности системы сжигания топлива, оценка её эффективности и экологической безопасности;
7. Разработка рекомендаций по эксплуатации и обслуживанию модернизированной системы сжигания топлива
В выпускной квалификационной работе предложено решение о модернизации системы сжигания топлива на котлах 2-й очереди ЧТЭЦ-2 путем замены существующих горелочных устройств с устаревшей технологией сжигания топлива, на новые со ступенчатым сжиганием. Замена горелочных устройств необходима для наиболее эффективного использования топливо-энергетических ресурсов и уменьшения загрязнения топочной поверхности.
При написании ВКР были использованы различные актуализированные источники: законодательно-нормативные акты, нормативно-справочная и учебно-методическая литература, периодические издания.
Приведено описание и сравнение отечественных и зарубежных передовых технологий по сжиганию твердого вида топлива. Данные технологии могут быть использованы для большего сокращения выбросов вредных веществ, повышения КПД котельных агрегатов и расширения их возможности по использованию разных видов угля. Также большинство технологий, для своего внедрения, требуют относительно небольших затрат.
В рамках ВКР предложено оптимальное, с точки зрения технических и экономических подходов, решение по повышению энергетической эффективности котлов второй очереди ЧТЭЦ-2 за счет модернизации системы сжигания топлива котельных агрегатов. По итогу предлагаемых мероприятий можно добиться снижения расхода топлива на котел, уменьшения уровня выбросов вредных веществ и уменьшения текущих затрат на обслуживание (эксплуатацию) котельного агрегата. В четвертом разделе проведен поверочный тепловой расчет двух вариантов сжигания топлива, который показывает результаты проведенной модернизации. Итоги расчета отражают, что модернизированный вариант эксплуатации, обеспечивает несение максимальной тепловой нагрузки котла (нормирование параметров рабочей среды). КПД котельного агрегата вырос с 91,14% до 92,37%, также снизился годовой расход топлива с 532012,32 т/год до 527281,92 т/год.
В работе освещен вопрос использования тягодутьевого оборудования, такого как дымосос. Преимущества использования дымососа при эксплуатации котельного агрегата заключаются в автоматизации процесса работы путем отключения дымососа при достижении установленной температура и его включения при падении ниже установленной нормы, что исключает постоянный контроль персонала за котлом; увеличение мощности и КПД котла; исключает метеозависимость котельного агрегата, так как дымосос создает разряжение в топке, нивелируя воздействие самотяги; при использовании дымососа с высокой скорость нагнетаемого потока способствует самоочистке - абразивный эффект от дыма с мелкими частицами.
В шестом разделе освещены вопросы энергосбережения при эксплуатации котельного оборудования, в частности, оснащение частотно-регулируемыми электроприводами таких наиболее энергоемких механизмов ТЭЦ, как дутьевые вентиляторы и дымососы, питательные электронасосы, циркуляционные, сетевые и подпиточные насосы.
В разделе, который посвящен вопросам экологии, проведен поверочный расчет дымовой трубы и проверка превышения нормативного уровня приземных концентраций вредных выбросов.
В разделе номер восемь рассмотрены контрольно-измерительные приборы и автоматика, а также работа регуляторов, сигнализаций и защит. В девятом разделе рассмотрено воздействие вредных и опасных производственных факторов, а также мероприятия по минимизации их воздействия.
В заключительном разделе ВКР приведено обоснование экономической эффективности проекта модернизации системы сжигания топлива на котлах 2-й очереди ЧТЭЦ-2. Для этого решены следующие задачи: определены капитальные затраты для реализации проекта, годовые текущие затраты до и после модернизации. Срок окупаемости проекта составил 7 месяцев, что подтверждает его экономическую эффективность. Проведён SWOT-анализ вариантов технических решений. Выполнено планирование целей проекта, составлено дерево целей проекта и график Г анта.
По итогам проделанной работы в ВКР после предложения модернизации системы топлива на котлах 2-й очереди ЧТЭЦ-2 снижаются текущие затраты на обслуживание эксплуатацию котельных агрегатов, увеличивается его КПД, снижаются затраты топлива. Улучшение экологической ситуации обусловлено снижением количества выбросов вредных веществ, которые содержатся в дымовых газах.
При написании ВКР были использованы различные актуализированные источники: законодательно-нормативные акты, нормативно-справочная и учебно-методическая литература, периодические издания.
Приведено описание и сравнение отечественных и зарубежных передовых технологий по сжиганию твердого вида топлива. Данные технологии могут быть использованы для большего сокращения выбросов вредных веществ, повышения КПД котельных агрегатов и расширения их возможности по использованию разных видов угля. Также большинство технологий, для своего внедрения, требуют относительно небольших затрат.
В рамках ВКР предложено оптимальное, с точки зрения технических и экономических подходов, решение по повышению энергетической эффективности котлов второй очереди ЧТЭЦ-2 за счет модернизации системы сжигания топлива котельных агрегатов. По итогу предлагаемых мероприятий можно добиться снижения расхода топлива на котел, уменьшения уровня выбросов вредных веществ и уменьшения текущих затрат на обслуживание (эксплуатацию) котельного агрегата. В четвертом разделе проведен поверочный тепловой расчет двух вариантов сжигания топлива, который показывает результаты проведенной модернизации. Итоги расчета отражают, что модернизированный вариант эксплуатации, обеспечивает несение максимальной тепловой нагрузки котла (нормирование параметров рабочей среды). КПД котельного агрегата вырос с 91,14% до 92,37%, также снизился годовой расход топлива с 532012,32 т/год до 527281,92 т/год.
В работе освещен вопрос использования тягодутьевого оборудования, такого как дымосос. Преимущества использования дымососа при эксплуатации котельного агрегата заключаются в автоматизации процесса работы путем отключения дымососа при достижении установленной температура и его включения при падении ниже установленной нормы, что исключает постоянный контроль персонала за котлом; увеличение мощности и КПД котла; исключает метеозависимость котельного агрегата, так как дымосос создает разряжение в топке, нивелируя воздействие самотяги; при использовании дымососа с высокой скорость нагнетаемого потока способствует самоочистке - абразивный эффект от дыма с мелкими частицами.
В шестом разделе освещены вопросы энергосбережения при эксплуатации котельного оборудования, в частности, оснащение частотно-регулируемыми электроприводами таких наиболее энергоемких механизмов ТЭЦ, как дутьевые вентиляторы и дымососы, питательные электронасосы, циркуляционные, сетевые и подпиточные насосы.
В разделе, который посвящен вопросам экологии, проведен поверочный расчет дымовой трубы и проверка превышения нормативного уровня приземных концентраций вредных выбросов.
В разделе номер восемь рассмотрены контрольно-измерительные приборы и автоматика, а также работа регуляторов, сигнализаций и защит. В девятом разделе рассмотрено воздействие вредных и опасных производственных факторов, а также мероприятия по минимизации их воздействия.
В заключительном разделе ВКР приведено обоснование экономической эффективности проекта модернизации системы сжигания топлива на котлах 2-й очереди ЧТЭЦ-2. Для этого решены следующие задачи: определены капитальные затраты для реализации проекта, годовые текущие затраты до и после модернизации. Срок окупаемости проекта составил 7 месяцев, что подтверждает его экономическую эффективность. Проведён SWOT-анализ вариантов технических решений. Выполнено планирование целей проекта, составлено дерево целей проекта и график Г анта.
По итогам проделанной работы в ВКР после предложения модернизации системы топлива на котлах 2-й очереди ЧТЭЦ-2 снижаются текущие затраты на обслуживание эксплуатацию котельных агрегатов, увеличивается его КПД, снижаются затраты топлива. Улучшение экологической ситуации обусловлено снижением количества выбросов вредных веществ, которые содержатся в дымовых газах.
