Помощь студентам в учебе
МОДЕРНИЗАЦИЯ СЕВЕРО-ЗАПАДНОЙ КОТЕЛЬНОЙ АО «УСТЭК-ЧЕЛЯБИНСК» ПУТЕМ ЗАМЕНЫ ДВУХ ПАРОВЫХ КОТЛОВ ГМ-50-14 НА ДВА ВОДОГРЕЙНЫХ КОТЛА КВГМ-100
|
ВВЕДЕНИЕ 9
1 ОБОСНОВАНИЕ И АКТУАЛЬНОСТЬ МОДЕРНИЗАЦИИ КОТЕЛЬНОЙ 10
2 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ 11
3 СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ АНАЛОГОВ 13
4 РАСЧЕТ ТЕПЛОВЫХ НАГРУЗОК, РАСХОДОВ СЕТЕВОЙ ВОДЫ
ОТОПЛЕНИЯ, ВЕНТИЛЯЦИИ И ГВС. РЕГУЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОВОЙ НАГРУЗКИ 15
4.1 Расчет тепловых нагрузок 16
4.2 Расчет температур и расходов сетевой воды 24
5 РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ КОТЕЛЬНОЙ 30
6 ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ОБОРУДОВАНИЯ 32
6.1. тепловой расчет котла квгм-100 32
6.1.1 Расчет объемных характеристик продуктов сгорания 32
6.1.2 Теплосодержание воздуха и продуктов сгорания 34
6.1.3 Тепловой баланс котла КВГМ-100 и расход топлива 36
6.1.4. Расчет топочной камеры 37
6.1.5 Расчет фестона 39
6.1.6 Расчет конвективного пучка 41
6.2 Сводная таблица теплового расчета и расчет расхождений теплового
баланса 43
7 МЕТОДЫ ПОДАВЛЕНИЯ КОРРОЗИЙНОЙ АКТИВНОСТИ И
ФОРМИРОВАНИЯ ОТЛОЖЕНИЙ НА МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЯХ ПАРОВЫХ И ВОДОГРЕЙНЫХ КОТЛОВ 45
7.1 Общие сведения о процессе коррозии тепломеханического оборудования
котельных 45
7.2 Расчет и анализ скорости коррозии тепломеханического оборудования
котельных 45
7.3 Стояночная коррозия водогрейных котлов 52
7.4 Применение реагента «эмикор» для консервации тепломеханического
оборудования тепловых электростанций и котельных как метод борьбы со стояночной коррозией 53
8 АВТОМАТИЗАЦИЯ СЕВЕРО-ЗАПАДНОЙ КОТЕЛЬНОЙ АО «УСТЭК-
ЧЕЛЯБИНСК» 57
8.1 Краткое описание технологического оборудования 57
8.2 Технологическая сигнализация 57
8.3 Авторегуляторы котла квгм-100 58
8.4 Защиты котла квгм-100 58
8.4.1 Схема защит 58
8.4.2 Контроль герметичности предохранительных запорных клапанов .. 60
8.4.3 Запально-защитное устройство 60
8.5 Блокировки котла квгм-100 61
8.5.1 Блокировки при розжиге горелок 61
8.5.2 Автоматическая блокировка ГРП 61
8.6 Описание функциональной схемы автоматизации 61
9 ВОПРОСЫ ЭКОЛОГИИ 64
9.1 Общие вопросы и проблемы экологии при эксплуатации отопительных
водогрейных котельных 64
9.2 Рассеивание газообразных горячих выбросов из дымовых труб 65
9.3 Расчет рассеивания вредных веществ и выбор высоты дымовой трубы .... 66
9.3.1 Расчет выбросов окислов азота 66
9.3.2 Выброс окиси углерода 68
9.3.2 Поверочный расчет дымовой трубы 69
10 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ 73
11 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНИДЕЯТЕЛЬСНОСТИ 77
11.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов при работе на
водогрейных котельных 77
11.2. Категорирование помещений газовых котельных по взрывопожарной и
пожарной опасности 78
11.3 Электробезопасность водогрейной котельной 79
11.4 Шум и вибрация при эксплуатации водогрейной котельной 80
11.5 Охрана труда при эксплуатации водогрейных котельных 81
11.6 Общие правила поведения работников ао «устэк-челябинск» на территории предприятия в производственных и вспомогательных помещениях.. 82
12 ЭКОНОМИКА И УПРАВЛЕНИЕ 84
12.1 Технико-экономический расчет экономической эффективности проекта
модернизации 84
12.1.1 Смета капитальных затрат на проведение модернизации
котельной 84
12.1.2 Годовой экономический эффект от продажи дополнительного
объема тепловой энергии 86
12.1.3 Срок окупаемости проекта модернизации котельной 89
12.2 SWOT - анализ вариантов технических решений 89
12.3 Планирование целей проекта 92
12.3.1 Планирование целей в дереве целей 92
12.3.2 Ленточный график Ганта по реализации целей проекта 94
12.4 Основные экологические и технико-экономические показатели
эффективности проекта 95
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 96
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 98
1 ОБОСНОВАНИЕ И АКТУАЛЬНОСТЬ МОДЕРНИЗАЦИИ КОТЕЛЬНОЙ 10
2 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ 11
3 СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ АНАЛОГОВ 13
4 РАСЧЕТ ТЕПЛОВЫХ НАГРУЗОК, РАСХОДОВ СЕТЕВОЙ ВОДЫ
ОТОПЛЕНИЯ, ВЕНТИЛЯЦИИ И ГВС. РЕГУЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОВОЙ НАГРУЗКИ 15
4.1 Расчет тепловых нагрузок 16
4.2 Расчет температур и расходов сетевой воды 24
5 РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ КОТЕЛЬНОЙ 30
6 ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ОБОРУДОВАНИЯ 32
6.1. тепловой расчет котла квгм-100 32
6.1.1 Расчет объемных характеристик продуктов сгорания 32
6.1.2 Теплосодержание воздуха и продуктов сгорания 34
6.1.3 Тепловой баланс котла КВГМ-100 и расход топлива 36
6.1.4. Расчет топочной камеры 37
6.1.5 Расчет фестона 39
6.1.6 Расчет конвективного пучка 41
6.2 Сводная таблица теплового расчета и расчет расхождений теплового
баланса 43
7 МЕТОДЫ ПОДАВЛЕНИЯ КОРРОЗИЙНОЙ АКТИВНОСТИ И
ФОРМИРОВАНИЯ ОТЛОЖЕНИЙ НА МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЯХ ПАРОВЫХ И ВОДОГРЕЙНЫХ КОТЛОВ 45
7.1 Общие сведения о процессе коррозии тепломеханического оборудования
котельных 45
7.2 Расчет и анализ скорости коррозии тепломеханического оборудования
котельных 45
7.3 Стояночная коррозия водогрейных котлов 52
7.4 Применение реагента «эмикор» для консервации тепломеханического
оборудования тепловых электростанций и котельных как метод борьбы со стояночной коррозией 53
8 АВТОМАТИЗАЦИЯ СЕВЕРО-ЗАПАДНОЙ КОТЕЛЬНОЙ АО «УСТЭК-
ЧЕЛЯБИНСК» 57
8.1 Краткое описание технологического оборудования 57
8.2 Технологическая сигнализация 57
8.3 Авторегуляторы котла квгм-100 58
8.4 Защиты котла квгм-100 58
8.4.1 Схема защит 58
8.4.2 Контроль герметичности предохранительных запорных клапанов .. 60
8.4.3 Запально-защитное устройство 60
8.5 Блокировки котла квгм-100 61
8.5.1 Блокировки при розжиге горелок 61
8.5.2 Автоматическая блокировка ГРП 61
8.6 Описание функциональной схемы автоматизации 61
9 ВОПРОСЫ ЭКОЛОГИИ 64
9.1 Общие вопросы и проблемы экологии при эксплуатации отопительных
водогрейных котельных 64
9.2 Рассеивание газообразных горячих выбросов из дымовых труб 65
9.3 Расчет рассеивания вредных веществ и выбор высоты дымовой трубы .... 66
9.3.1 Расчет выбросов окислов азота 66
9.3.2 Выброс окиси углерода 68
9.3.2 Поверочный расчет дымовой трубы 69
10 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ 73
11 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНИДЕЯТЕЛЬСНОСТИ 77
11.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов при работе на
водогрейных котельных 77
11.2. Категорирование помещений газовых котельных по взрывопожарной и
пожарной опасности 78
11.3 Электробезопасность водогрейной котельной 79
11.4 Шум и вибрация при эксплуатации водогрейной котельной 80
11.5 Охрана труда при эксплуатации водогрейных котельных 81
11.6 Общие правила поведения работников ао «устэк-челябинск» на территории предприятия в производственных и вспомогательных помещениях.. 82
12 ЭКОНОМИКА И УПРАВЛЕНИЕ 84
12.1 Технико-экономический расчет экономической эффективности проекта
модернизации 84
12.1.1 Смета капитальных затрат на проведение модернизации
котельной 84
12.1.2 Годовой экономический эффект от продажи дополнительного
объема тепловой энергии 86
12.1.3 Срок окупаемости проекта модернизации котельной 89
12.2 SWOT - анализ вариантов технических решений 89
12.3 Планирование целей проекта 92
12.3.1 Планирование целей в дереве целей 92
12.3.2 Ленточный график Ганта по реализации целей проекта 94
12.4 Основные экологические и технико-экономические показатели
эффективности проекта 95
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 96
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 98
Тепловая энергетика в России - область отечественной энергетики, благодаря которой осуществляется снабжение тепловой и электрической энергией населения. Основными источниками энергии выступают тепловые электрические станции (ТЭС) и котельные различных типов [21]. В отличие от зарубежных стран, в России система теплоснабжения преимущественно централизованная, которая обеспечивает около 80% теплоснабжения в стране. Основными топливами энергетики являются газ, мазут и уголь. Преобладающим видом топлива является газ, при сжигании которого выделяется теплота, преобразуемая в энергию пара, благодаря которой получают тепловую и электрическую энергию, необходимую потребителям.
В России действует несколько крупных энергетических компаний, занимающихся производством и поставкой тепла и электроэнергии. Среди них - ОАО «Газпром», ОАО «Российские железные дороги», ОАО «Российские электрические сети», ОАО «Мосэнерго» и другие.
Существует также множество малых и средних компаний, занимающихся производством и поставкой тепла и электроэнергии в различных регионах России.
В последние годы в России активно развиваются возобновляемые источники энергии, такие как солнечная и ветровая энергия. В рамках государственной программы «Возобновляемая энергия» Россия планирует увеличить долю возобновляемой энергии в общей энергетической балансе до 4,5% к 2024 году.
Также в России проводится работа по модернизации существующих тепловых станций и снижению выбросов вредных веществ в атмосферу. Для этого введены строгие экологические нормы и требования к снижению выбросов, а также проводятся мероприятия по установке современных очистных систем на электростанциях.
В России действует несколько крупных энергетических компаний, занимающихся производством и поставкой тепла и электроэнергии. Среди них - ОАО «Газпром», ОАО «Российские железные дороги», ОАО «Российские электрические сети», ОАО «Мосэнерго» и другие.
Существует также множество малых и средних компаний, занимающихся производством и поставкой тепла и электроэнергии в различных регионах России.
В последние годы в России активно развиваются возобновляемые источники энергии, такие как солнечная и ветровая энергия. В рамках государственной программы «Возобновляемая энергия» Россия планирует увеличить долю возобновляемой энергии в общей энергетической балансе до 4,5% к 2024 году.
Также в России проводится работа по модернизации существующих тепловых станций и снижению выбросов вредных веществ в атмосферу. Для этого введены строгие экологические нормы и требования к снижению выбросов, а также проводятся мероприятия по установке современных очистных систем на электростанциях.
В выпускной квалификационной работе была рассмотрена модернизация Северо-Западной котельной АО «УСТЭК-Челябинск» путем замены двух паровых котлов ГМ-50-14 на два водогрейных котла КВГМ-100.
Существующая тепловая нагрузка котельной составляет 628,372 МВт. Согласно утвержденной схеме теплоснабжения г. Челябинск до 2034 г прирост отопительных площадей на 2023-2024 г на территории Курчатовского и Калининского районов составляет 763750 м2. По результатам расчета нагрузок на отопление, вентиляцию и ГВС, прирост нагрузок на котельную составит 130,095 МВт, суммарная требуемая мощность котельной составила 758,467 МВТ. Исходя из этого, принято решение установки двух водогрейных котлов КВГМ-100.
В тепловом расчете котла рассчитаны топочная камера, фестон, конвективный пучок. Расчетная невязка теплового баланса составила 124,744 кДж. Невязка теплового баланса составила 0,382%.
В качестве научно исследовательской работы рассмотрены методы подавления коррозийной активности и формирования отложений на металлических поверхностях паровых и водогрейных котлов. Приведены табличные и графические зависимости изменения глубины коррозии от различных температур поверхностей за разное время эксплуатации оборудования. Рассмотрен предмет стояночной коррозии, приведен метод борьбы с ней при помощи ингибитора «Эрмикор». Указаны отличительные особенности и достоинства данного вида ингибиторов в сравнении с обычным октадециламином.
В разделе «Автоматизация» рассмотрена система автоматизации СевероЗападной котельной АО «УСТЭК-Челябинск». Также рассмотрены контрольноизмерительные приборы, система автоматизации. Была проанализирована работа система сигнализации и защиты агрегата. Рассмотрены схемы защиты работы водогрейного котла КВГМ-100, технологическая сигнализация, блокировки при розжиге горелок, автоматическая блокировка ГРП, описана функциональная схема автоматики.
В разделе «Вопросы экологии» рассмотрены общие вопросы и проблемы экологии при эксплуатации отопительных водогрейных котельных, рассеивание горячих газообразных выбросов из дымовых труб, приведен расчет рассеивания вредных веществ примесей и выбор высоты дымовой трубы, выполнен поверочный расчет существующей на предприятии дымовой трубы. Максимальная приземная концентрация двуокиси азота составила CNO = 0,023 мг/м3, что не превышает ПДК данного вещества ПДКЫО = 0,085 мг/м3. Из этого следует вывод, что железобетонная дымовая труба высотой H = 127 м и диаметром устья D0 = 6 м сможет обеспечивать рассеивание загрязняющих веществ в случае проведения проекта модернизации. В разделе «Энергосбережение» описано повышение энергоэффективности проекта модернизации котельной, рассмотренной в выпускной квалификационной работе.
В разделе «Безопасность жизнедеятельности» была рассмотрена безопасность жизнедеятельности при эксплуатации водогрейных котельных, приведен анализ опасных и вредных производственных факторов, категорирование помещений газовых котельных по взрывопожарной и пожарной опасности, описана электробезопасность шум и вибрация, рассмотрена охрана труда при эксплуатации водогрейных котельных. Работа Северо-Западной котельной АО «УСТЭК- Челябинск» соответствует всем вышеуказанным нормам и правилам.
В разделе «Экономика и управление» была обоснована целесообразность предлагаемого проекта модернизации Северо-Западной котельной АО «УСТЭК- Челябинск» путем замены двух паровых котлов ГМ-50-14 на два водогрейных котла КВГМ-100. Для этого решены следующие задачи: определены капитальные затраты для установки двух водогрейных котлов КВГМ-100-150, годовые текущие затраты после модернизации. Срок окупаемости проекта составил 1 год 5 месяцев, что подтверждает его экономическую эффективность. Проведен SWOT-анализ вариантов технических решений. Выполнено планирование целей проекта, составлено дерево целей проекта и график Ганта.
Существующая тепловая нагрузка котельной составляет 628,372 МВт. Согласно утвержденной схеме теплоснабжения г. Челябинск до 2034 г прирост отопительных площадей на 2023-2024 г на территории Курчатовского и Калининского районов составляет 763750 м2. По результатам расчета нагрузок на отопление, вентиляцию и ГВС, прирост нагрузок на котельную составит 130,095 МВт, суммарная требуемая мощность котельной составила 758,467 МВТ. Исходя из этого, принято решение установки двух водогрейных котлов КВГМ-100.
В тепловом расчете котла рассчитаны топочная камера, фестон, конвективный пучок. Расчетная невязка теплового баланса составила 124,744 кДж. Невязка теплового баланса составила 0,382%.
В качестве научно исследовательской работы рассмотрены методы подавления коррозийной активности и формирования отложений на металлических поверхностях паровых и водогрейных котлов. Приведены табличные и графические зависимости изменения глубины коррозии от различных температур поверхностей за разное время эксплуатации оборудования. Рассмотрен предмет стояночной коррозии, приведен метод борьбы с ней при помощи ингибитора «Эрмикор». Указаны отличительные особенности и достоинства данного вида ингибиторов в сравнении с обычным октадециламином.
В разделе «Автоматизация» рассмотрена система автоматизации СевероЗападной котельной АО «УСТЭК-Челябинск». Также рассмотрены контрольноизмерительные приборы, система автоматизации. Была проанализирована работа система сигнализации и защиты агрегата. Рассмотрены схемы защиты работы водогрейного котла КВГМ-100, технологическая сигнализация, блокировки при розжиге горелок, автоматическая блокировка ГРП, описана функциональная схема автоматики.
В разделе «Вопросы экологии» рассмотрены общие вопросы и проблемы экологии при эксплуатации отопительных водогрейных котельных, рассеивание горячих газообразных выбросов из дымовых труб, приведен расчет рассеивания вредных веществ примесей и выбор высоты дымовой трубы, выполнен поверочный расчет существующей на предприятии дымовой трубы. Максимальная приземная концентрация двуокиси азота составила CNO = 0,023 мг/м3, что не превышает ПДК данного вещества ПДКЫО = 0,085 мг/м3. Из этого следует вывод, что железобетонная дымовая труба высотой H = 127 м и диаметром устья D0 = 6 м сможет обеспечивать рассеивание загрязняющих веществ в случае проведения проекта модернизации. В разделе «Энергосбережение» описано повышение энергоэффективности проекта модернизации котельной, рассмотренной в выпускной квалификационной работе.
В разделе «Безопасность жизнедеятельности» была рассмотрена безопасность жизнедеятельности при эксплуатации водогрейных котельных, приведен анализ опасных и вредных производственных факторов, категорирование помещений газовых котельных по взрывопожарной и пожарной опасности, описана электробезопасность шум и вибрация, рассмотрена охрана труда при эксплуатации водогрейных котельных. Работа Северо-Западной котельной АО «УСТЭК- Челябинск» соответствует всем вышеуказанным нормам и правилам.
В разделе «Экономика и управление» была обоснована целесообразность предлагаемого проекта модернизации Северо-Западной котельной АО «УСТЭК- Челябинск» путем замены двух паровых котлов ГМ-50-14 на два водогрейных котла КВГМ-100. Для этого решены следующие задачи: определены капитальные затраты для установки двух водогрейных котлов КВГМ-100-150, годовые текущие затраты после модернизации. Срок окупаемости проекта составил 1 год 5 месяцев, что подтверждает его экономическую эффективность. Проведен SWOT-анализ вариантов технических решений. Выполнено планирование целей проекта, составлено дерево целей проекта и график Ганта.
