Помощь студентам в учебе
ЗАМЕНА ДЫМОСОСА ГАЗООТВОДЯЩЕГО ТРАКТА КОТЛА ОХЛАДИТЕЛЯ КОНВЕРТЕРНЫХ ГАЗОВ ОКГ-160-У-2
|
Аннотация
ВВЕДЕНИЕ 6
1 ОБОСНОВАНИЕ И АКТУАЛЬНОСТЬ 7
2 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ 9
3 СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ АНАЛОГОВ 11
4 ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ КОТЛА 13
4.1 Определение характеристик продуктов сгорания 13
4.2 Энтальпия продуктов сгорания 15
4.3 Конструктивные характеристики газоходов котла 17
4.4 Тепловой баланс котла 20
4.5 Расчет топочной камеры 22
4.6 Расчет переходного газохода 23
4.7 Расчет опускного газохода 24
5 АЭРОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ 28
5.1 Расчет сопротивлений на входе конвертерных газов
в котел-утилизатор 28
5.2 Расчет сопротивлений для первого поворота потока на 90 0 30
5.3 Расчет сопротивлений для второго поворота потока на 90 о 31
5.4 Расчет сопротивлений опускного газохода 32
5.5 Расчет сопротивлений при изменении сечения 33
5.6 Расчет сопротивлений для выхода дымовых газов из котла 35
5.7 Расчет суммарных потерь по газоочистному тракту 36
5.8 Расчет характеристик подбираемого дымососа 37
6 НАУЧНАЯ ЧАСТЬ. РАСЧЕТ СКРУББЕРА ВЕНТУРИ 40
6.1 Общее положение о работе скруббра Вентури 40
6.2 Гидрозатвор скруббра Вентури 42
6.3 Рассчет скруббра Вентури 42
7 АВТОМАТИЗАЦИЯ 47
7.1 Контрольно-измерительные приборы 47
7.2 Система контроля и автоматического управления котлом 49
7.2.1 Сигнализация 49
7.2.2 Автоматическое регулирование 49
7.2.3 Блокировки и защиты 50
8 ВОПРОСЫ ЭКОЛОГИИ 51
8.1 Общие вопросы и проблемы экологии в промышленности 51
8.2 Способы очистки газов и кислородно-конвертерном цехе 51
8.3 Рассчет расстояния по оси факела, на котором концентрация
вредных веществ земной поверхности будет максимальна 52
9 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ 57
9.1 Энергосбережение в котельных 57
9.2 Тепловая изоляция паропровода 58
10 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 61
10.1 Воздух рабочей зоны 61
10.2 Производственное освещение 62
10.3 Вибрационная безопасность 63
10.4 Производственный шум 64
10.5 Пожаробезопасность 65
10.6 Электробезопасность 66
10.7 Взрывобезопасность 67
11 ЭКОНОМИКА И УПРАВЛЕНИЕ 69
11.1 Технико-экономический расчет вариантов повышения энергетической эффективности разработки индивидуального источника теплоснабжения 69
11.1.1 Смета капитальных затрат на проведение
замены дымососа газоотводящего тракта котла 69
11.1.2 Расчет текущих затрат по вариантам технических 70
11.1.3 Срок окупаемости проекта модернизации 75
11.2 SWOT-анализ вариантов технических решений 76
11.3 Планирование целей проекта 77
11.3.1 Дерево целей проекта 78
11.3.4 Ленточный график Ганта по реализации целей проекта „ 79
11.4 Основные технико-экономические показатели эффективности
проекта 79
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 80
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 81
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ А 84
ВВЕДЕНИЕ 6
1 ОБОСНОВАНИЕ И АКТУАЛЬНОСТЬ 7
2 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ 9
3 СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ АНАЛОГОВ 11
4 ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ КОТЛА 13
4.1 Определение характеристик продуктов сгорания 13
4.2 Энтальпия продуктов сгорания 15
4.3 Конструктивные характеристики газоходов котла 17
4.4 Тепловой баланс котла 20
4.5 Расчет топочной камеры 22
4.6 Расчет переходного газохода 23
4.7 Расчет опускного газохода 24
5 АЭРОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ 28
5.1 Расчет сопротивлений на входе конвертерных газов
в котел-утилизатор 28
5.2 Расчет сопротивлений для первого поворота потока на 90 0 30
5.3 Расчет сопротивлений для второго поворота потока на 90 о 31
5.4 Расчет сопротивлений опускного газохода 32
5.5 Расчет сопротивлений при изменении сечения 33
5.6 Расчет сопротивлений для выхода дымовых газов из котла 35
5.7 Расчет суммарных потерь по газоочистному тракту 36
5.8 Расчет характеристик подбираемого дымососа 37
6 НАУЧНАЯ ЧАСТЬ. РАСЧЕТ СКРУББЕРА ВЕНТУРИ 40
6.1 Общее положение о работе скруббра Вентури 40
6.2 Гидрозатвор скруббра Вентури 42
6.3 Рассчет скруббра Вентури 42
7 АВТОМАТИЗАЦИЯ 47
7.1 Контрольно-измерительные приборы 47
7.2 Система контроля и автоматического управления котлом 49
7.2.1 Сигнализация 49
7.2.2 Автоматическое регулирование 49
7.2.3 Блокировки и защиты 50
8 ВОПРОСЫ ЭКОЛОГИИ 51
8.1 Общие вопросы и проблемы экологии в промышленности 51
8.2 Способы очистки газов и кислородно-конвертерном цехе 51
8.3 Рассчет расстояния по оси факела, на котором концентрация
вредных веществ земной поверхности будет максимальна 52
9 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ 57
9.1 Энергосбережение в котельных 57
9.2 Тепловая изоляция паропровода 58
10 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 61
10.1 Воздух рабочей зоны 61
10.2 Производственное освещение 62
10.3 Вибрационная безопасность 63
10.4 Производственный шум 64
10.5 Пожаробезопасность 65
10.6 Электробезопасность 66
10.7 Взрывобезопасность 67
11 ЭКОНОМИКА И УПРАВЛЕНИЕ 69
11.1 Технико-экономический расчет вариантов повышения энергетической эффективности разработки индивидуального источника теплоснабжения 69
11.1.1 Смета капитальных затрат на проведение
замены дымососа газоотводящего тракта котла 69
11.1.2 Расчет текущих затрат по вариантам технических 70
11.1.3 Срок окупаемости проекта модернизации 75
11.2 SWOT-анализ вариантов технических решений 76
11.3 Планирование целей проекта 77
11.3.1 Дерево целей проекта 78
11.3.4 Ленточный график Ганта по реализации целей проекта „ 79
11.4 Основные технико-экономические показатели эффективности
проекта 79
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 80
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 81
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ А 84
Наиболее распространенные загрязняющие вещества попадают в атмосферу в основном двух типов: в виде взвешенных частиц (аэрозолей) или в виде газов. Выбросы газов составляют 80-90% всех выбросов в атмосферу. Среди них основное место занимают химические соединения углерода, серы и азота. [25]
В настоящее время в атмосферу поступает около 300 миллионов тонн углеродистого газа в год. Кроме того, 70 - 75% выбросов образуется в результате технических потерь в промышленности (например, металлургической, нефтеперерабатывающей, химической), около 10% - при сжигании угля и кострах, столько же при сжигании бытовых отходов и около 5% - при лесных пожарах [37].
Вторичные энергетические ресурсы (ВЭР) - это энергетический потенциал продукции, образующихся отходов в технологических агрегатах, побочных и промежуточных продуктов, который не используется в самом агрегате, но может быть использован частично или полностью для энергоснабжения других потребителей.
По виду энергии ВЭР подразделяются на топливные (отходы, которые содержат углеводородные и углеродные включения), тепловые (любые теплоносители, которые имеют температуру выше температуры окружающей среды, способные передавать тепло для дальнейшего использования) и ВЭР избыточного давления (газы и жидкости под давлением, которые можно полезно использовать перед выбросом в окружающую среду).
Наибольшими топливно-тепловыми ВЭР располагают предприятия нефтехимической, химической, газовой, нефтеперерабатывающей промышленности, черной и цветной металлургии и промышленности строительных материалов, тяжелого машиностроения и других отраслей народного хозяйства. [24, 36]
На ПАО «ЧМК» в ККЦ теплота высокого потенциала применяется для выплавки стали в конвертерах, за счет чего образуются высокотемпературные отходящие газы, для полезного использования теплоты которых над конвертерами устанавливают котлы-утилизаторы. Котлы-утилизаторы, устанавливаемые над конвертерами, называются котлами-охладителями конвертерных газов, которые является первой ступенью газоотводящего тракта (ГОТ). В котлах-охладителях происходит полное дожигание монооксида углерода, после чего охлажденный конвертерный газ поступает в систему мокрой газоочистки, где дополнительно охлаждается и очищается от конвертерной пыли. В процессе утилизации теплоты конвертерных газов в котлах ОКГ-160-У-2 вырабатывается сухой насыщенный пар среднего давления, который направляется в здание цехового энергетического корпуса, где в котлах-пароперегревателях высушивается и слегка перегревается. Далее пар отправляется на собственные нужды предприятия.
Утилизация ВЭР и дальнейшее использование полученного пара подтверждает направленность ЧМК на энергоэффективное и экологически безопасное производство.
В настоящее время в атмосферу поступает около 300 миллионов тонн углеродистого газа в год. Кроме того, 70 - 75% выбросов образуется в результате технических потерь в промышленности (например, металлургической, нефтеперерабатывающей, химической), около 10% - при сжигании угля и кострах, столько же при сжигании бытовых отходов и около 5% - при лесных пожарах [37].
Вторичные энергетические ресурсы (ВЭР) - это энергетический потенциал продукции, образующихся отходов в технологических агрегатах, побочных и промежуточных продуктов, который не используется в самом агрегате, но может быть использован частично или полностью для энергоснабжения других потребителей.
По виду энергии ВЭР подразделяются на топливные (отходы, которые содержат углеводородные и углеродные включения), тепловые (любые теплоносители, которые имеют температуру выше температуры окружающей среды, способные передавать тепло для дальнейшего использования) и ВЭР избыточного давления (газы и жидкости под давлением, которые можно полезно использовать перед выбросом в окружающую среду).
Наибольшими топливно-тепловыми ВЭР располагают предприятия нефтехимической, химической, газовой, нефтеперерабатывающей промышленности, черной и цветной металлургии и промышленности строительных материалов, тяжелого машиностроения и других отраслей народного хозяйства. [24, 36]
На ПАО «ЧМК» в ККЦ теплота высокого потенциала применяется для выплавки стали в конвертерах, за счет чего образуются высокотемпературные отходящие газы, для полезного использования теплоты которых над конвертерами устанавливают котлы-утилизаторы. Котлы-утилизаторы, устанавливаемые над конвертерами, называются котлами-охладителями конвертерных газов, которые является первой ступенью газоотводящего тракта (ГОТ). В котлах-охладителях происходит полное дожигание монооксида углерода, после чего охлажденный конвертерный газ поступает в систему мокрой газоочистки, где дополнительно охлаждается и очищается от конвертерной пыли. В процессе утилизации теплоты конвертерных газов в котлах ОКГ-160-У-2 вырабатывается сухой насыщенный пар среднего давления, который направляется в здание цехового энергетического корпуса, где в котлах-пароперегревателях высушивается и слегка перегревается. Далее пар отправляется на собственные нужды предприятия.
Утилизация ВЭР и дальнейшее использование полученного пара подтверждает направленность ЧМК на энергоэффективное и экологически безопасное производство.
В проекте рассмотрена модернизированная система утилизации конвертерных газов с применением установки котла - утилизатора охладителя конвертерных газов ОКГ-160-У-2 в конвертерном цехе ПАО «ЧМК».
В результате проведенного теплового расчета ОКГ-160-У-2 была определена производительность котла, равная 305,94 т/ч. За счёт применения котла охладителя, температура конвертерных газов снижается с 17000С до 6000С, что снижает тепловую нагрузку на газоочистное оборудование и позволяет уменьшить тепловое загрязнение атмосферы. Невязка теплового баланса составляет 0,48%, поэтому тепловой расчет котла следует считать верным.
В результате проведенного аэродинамического расчета было определено суммарное сопротивление котла и газоочистного тракта, равное 14,723 кПа. По найденному сопротивлению, полному давлению, равному 45,678 кПа, расчетной производительности, равной 545,8 -103 м3/ч, и потребляемой мощности, равной 659,39 кВт, был подобран дымосос ДН-26х2.
По результатам расчета скруббера Вентури была определена необходимая степень очистки конвертерных газов, // = 99,125%, требуемая для очистки газов доля энергозатрат, Н=13,754 кДж/м3, и полное сопротивление скруббера Вентури, Ар = 15,764 кПа.
Приводится описание схемы автоматического регулирования и контроля основных параметров котла - утилизатора ОКГ-160-У-2 и газоочистного оборудования, в том числе дымососа.
Кроме того, для обеспечения экологической безопасности проекта выполнен поверочный расчёт дымовой трубы и установлено, что существующая дымовая труба будет обеспечивать эффективное рассеивание выбросов загрязняющих веществ. По результатам расчета было определено расстояние по оси факела, на котором концентрация вредных веществ земной поверхности будет максимальна, равное 295 м.
По результатам анализа главы энергосбережения было выявлено, в кислородноконвертерном цехе уделяют особое внимание энергосбережению. За счет применения тепловой изоляции котла ОКГ-160-У-2 были снижены потери за счет тепловыделения в окружающую среду, а также энергосбережение обеспечивается за счет применения в системе газоочистки контактных теплоутилизаторов (мокрого скруббера, скруббера Вентури).
В разделе безопасность жизнедеятельности были рассмотрены мероприятия по обеспечению комфортных условий труда обслуживающего персонала в кислородно-конвертерном цехе. Били рассмотрены вредные и опасные условия труда, а также проведен анализ производственных факторов на предприятии.
В разделе «Экономика и управление» была обоснована экономическая эффективность замены дымососа газоотводящего тракта котла-охладителя конвертерных газов ОКГ-160-У-2. Срок окупаемости проекта составил 1 год 6 месяцев, что подтверждает его экономическую эффективность.
В результате проведенного теплового расчета ОКГ-160-У-2 была определена производительность котла, равная 305,94 т/ч. За счёт применения котла охладителя, температура конвертерных газов снижается с 17000С до 6000С, что снижает тепловую нагрузку на газоочистное оборудование и позволяет уменьшить тепловое загрязнение атмосферы. Невязка теплового баланса составляет 0,48%, поэтому тепловой расчет котла следует считать верным.
В результате проведенного аэродинамического расчета было определено суммарное сопротивление котла и газоочистного тракта, равное 14,723 кПа. По найденному сопротивлению, полному давлению, равному 45,678 кПа, расчетной производительности, равной 545,8 -103 м3/ч, и потребляемой мощности, равной 659,39 кВт, был подобран дымосос ДН-26х2.
По результатам расчета скруббера Вентури была определена необходимая степень очистки конвертерных газов, // = 99,125%, требуемая для очистки газов доля энергозатрат, Н=13,754 кДж/м3, и полное сопротивление скруббера Вентури, Ар = 15,764 кПа.
Приводится описание схемы автоматического регулирования и контроля основных параметров котла - утилизатора ОКГ-160-У-2 и газоочистного оборудования, в том числе дымососа.
Кроме того, для обеспечения экологической безопасности проекта выполнен поверочный расчёт дымовой трубы и установлено, что существующая дымовая труба будет обеспечивать эффективное рассеивание выбросов загрязняющих веществ. По результатам расчета было определено расстояние по оси факела, на котором концентрация вредных веществ земной поверхности будет максимальна, равное 295 м.
По результатам анализа главы энергосбережения было выявлено, в кислородноконвертерном цехе уделяют особое внимание энергосбережению. За счет применения тепловой изоляции котла ОКГ-160-У-2 были снижены потери за счет тепловыделения в окружающую среду, а также энергосбережение обеспечивается за счет применения в системе газоочистки контактных теплоутилизаторов (мокрого скруббера, скруббера Вентури).
В разделе безопасность жизнедеятельности были рассмотрены мероприятия по обеспечению комфортных условий труда обслуживающего персонала в кислородно-конвертерном цехе. Били рассмотрены вредные и опасные условия труда, а также проведен анализ производственных факторов на предприятии.
В разделе «Экономика и управление» была обоснована экономическая эффективность замены дымососа газоотводящего тракта котла-охладителя конвертерных газов ОКГ-160-У-2. Срок окупаемости проекта составил 1 год 6 месяцев, что подтверждает его экономическую эффективность.
