Модернизация Челябинской ТЭЦ-3 с установкой пускового котла в составе ПГУ-230Т с целью повышения энергоэффективности предприятия
|
Аннотация
ВВЕДЕНИЕ
1 ОБОСНОВАНИЕ МОДЕРНИЗАЦИИ ЧЕЛЯБИНСКОЙ ТЭЦ-3 С УСТАНОВКОЙ ПУСКОВОГО КОТЛА В СОСТАВЕ ЭНЕРГОБЛОКА ПГУ-
230Т И ЕЁ АКТУАЛЬНОСТЬ 16
2 СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ КОТЛОВ 18
3 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ 23
4 УСТАНОВКА ПАРОВОГО КОТЛА UNIVERSAL UL-SX 28000-13 В
СОСТАВЕ ЭНЕРГОБЛОКА ПГУ-230Т 25
4.1 Технические характеристики парового котла Universal UL-SX 28000... 27
4.2 Топливо, расчет теоретических объемов воздуха и продуктов сгорания 28
4.3 Коэффициент избытка выздуха и объем дымовых газов по газоходам.. 30
4.4 Расчет энтальпий продуктов сгорания газа и воздуха 31
4.5 Расчет теплового баланса парового котла Universal UL-SX 28000 33
4.6 Т епловой расчет топки котла 35
4.7 Тепловой расчет конвективных поверхностей нагрева 40
5 МОДЕРНИЗАЦИЯ ЧЕЛЯБИСКОЙ ТЭЦ-3 52
5.1 Тепловой баланс центральной насосной станции 55
5.2 Теплотехнический расчет ограждающих конструкций 55
5.3 Расчет потерь теплоты через ограждающие конструкции 63
5.4 Расчет расхода теплоты на нагревание инфильтрующего воздуха 65
5.5 Выбор теплового насоса для здания центральной насосной станции
Челябинской ТЭЦ-3 66
6 КОНТРОЛЬНО-ИЗМИРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ И АВТОМАТИКА 67
7 ВОПРОСЫ ЭКОЛОГИИ 71
7.1 Рассеивание в атмосфере газообразных горячих выбросов 71
7.2 Расчет концентрации вредных выбросов при работе котла Universal
UL-SX 28000-13 на природном газе Тюменского месторождения 72
7.3 Поверочный расчет дымовой трубы 74
8 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 77
8.1 Опасные и вредные производственные факторы 77
8.2 Нормирование факторов рабочей среды и трудового процесса 78
8.3 Безопасность производственных процессов и оборудования 82
8.4 Электробезопасность 83
8.5 Пожаровзрывобезопасность 84
9 ЭКОНОМИКА И УПРАВЛЕНИЕ 91
9.1 Капитальные затраты на реализацию проекта 92
9.2 Расчет текущих затрат Челябинской ТЭЦ-3 92
9.3 Расчет выручки предприятия 93
9.4 Расчет срока окупаемости проекта 94
9.5 SWOT-анализ для реализации проекта модернизации Челябиснкой
ТЭЦ-3 с установкой парового котла Universal UL-SX 28000-13 9.6 STEEP-анализ внешних факторов необходимости разработки проекта
модернизации 96
9.7 Построение причинно-следственной модели 97
9.8 Построение пирамиды целеполагания и дерева целей 98
9.9 Оценка движущих и сдерживающих сил разработки проекта 100
9.10 План-график Ганта 101
9.11 Основные показатели энергетической, экологической и экономиче
ской эффективности проекта 103
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 104
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 105
... ПРИЛОЖЕНИЯ отсутствуют
ВВЕДЕНИЕ
1 ОБОСНОВАНИЕ МОДЕРНИЗАЦИИ ЧЕЛЯБИНСКОЙ ТЭЦ-3 С УСТАНОВКОЙ ПУСКОВОГО КОТЛА В СОСТАВЕ ЭНЕРГОБЛОКА ПГУ-
230Т И ЕЁ АКТУАЛЬНОСТЬ 16
2 СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ КОТЛОВ 18
3 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ 23
4 УСТАНОВКА ПАРОВОГО КОТЛА UNIVERSAL UL-SX 28000-13 В
СОСТАВЕ ЭНЕРГОБЛОКА ПГУ-230Т 25
4.1 Технические характеристики парового котла Universal UL-SX 28000... 27
4.2 Топливо, расчет теоретических объемов воздуха и продуктов сгорания 28
4.3 Коэффициент избытка выздуха и объем дымовых газов по газоходам.. 30
4.4 Расчет энтальпий продуктов сгорания газа и воздуха 31
4.5 Расчет теплового баланса парового котла Universal UL-SX 28000 33
4.6 Т епловой расчет топки котла 35
4.7 Тепловой расчет конвективных поверхностей нагрева 40
5 МОДЕРНИЗАЦИЯ ЧЕЛЯБИСКОЙ ТЭЦ-3 52
5.1 Тепловой баланс центральной насосной станции 55
5.2 Теплотехнический расчет ограждающих конструкций 55
5.3 Расчет потерь теплоты через ограждающие конструкции 63
5.4 Расчет расхода теплоты на нагревание инфильтрующего воздуха 65
5.5 Выбор теплового насоса для здания центральной насосной станции
Челябинской ТЭЦ-3 66
6 КОНТРОЛЬНО-ИЗМИРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ И АВТОМАТИКА 67
7 ВОПРОСЫ ЭКОЛОГИИ 71
7.1 Рассеивание в атмосфере газообразных горячих выбросов 71
7.2 Расчет концентрации вредных выбросов при работе котла Universal
UL-SX 28000-13 на природном газе Тюменского месторождения 72
7.3 Поверочный расчет дымовой трубы 74
8 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 77
8.1 Опасные и вредные производственные факторы 77
8.2 Нормирование факторов рабочей среды и трудового процесса 78
8.3 Безопасность производственных процессов и оборудования 82
8.4 Электробезопасность 83
8.5 Пожаровзрывобезопасность 84
9 ЭКОНОМИКА И УПРАВЛЕНИЕ 91
9.1 Капитальные затраты на реализацию проекта 92
9.2 Расчет текущих затрат Челябинской ТЭЦ-3 92
9.3 Расчет выручки предприятия 93
9.4 Расчет срока окупаемости проекта 94
9.5 SWOT-анализ для реализации проекта модернизации Челябиснкой
ТЭЦ-3 с установкой парового котла Universal UL-SX 28000-13 9.6 STEEP-анализ внешних факторов необходимости разработки проекта
модернизации 96
9.7 Построение причинно-следственной модели 97
9.8 Построение пирамиды целеполагания и дерева целей 98
9.9 Оценка движущих и сдерживающих сил разработки проекта 100
9.10 План-график Ганта 101
9.11 Основные показатели энергетической, экологической и экономиче
ской эффективности проекта 103
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 104
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 105
... ПРИЛОЖЕНИЯ отсутствуют
Правительство Российской Федерации поставлена задача по сокращению энергоёмкости Российской промышленности до 20% в срок до 2020 года. Для выполнения этой задачи необходимо установление новейшей системы энергетической эффективности и энергосбережения.
При анализе энергетической эффективности отечественных электростанций ТЭЦ и ТЭС можно сделать вывод что они менее эффективны по сравнению с зарубежными аналогами: средний КПД меньше на 10%, потребление топлива выше на 30%, однако эти данные актуальны лишь для электростанций, построенных еще в советское время, современные же электростанции, построенные в России по своей энергетической эффективности сравнимы с их западными аналогами.
В настоящее время существует множество способов повышения энергетической эффективности в области энергетики, однако основным из них можно выделить способ по переводу тепловых электростанций на более совершенное основное генерационное оборудование, которое обладает большим КПД по сравнению с устаревшим оборудование установленным на станциях, так же важнейшей особенностью модернизации генерационного оборудования является уменьшение затрат потребления условного топлива на выработку электроэнергии и теплоты. При комплексном подходе к модернизации генерационного оборудования, возможно получить эффект по увеличению энергетической эффективности отрасли более чем на 20%.
Основным документов в области энергосбережения и энергетической эффективности является Федеральный закон №261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности, и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» от 23 ноября 2009 года. Закон сформирован для создания условий по сохранению не возобновляемых природных ресурсов Российской Федерации.
Понятия энергетической эффективности можно трактовать как характеристику, отражающую отношение полезного эффекта от использования природных ресурсов к их затратам. Этот закон отражает принципы правового регулирования в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности:
Грамотное использование энергетических ресурсов;
Создание условий для повышения энергосбережения и энергетической эффективности;
Системность и комплексность мероприятий по энергосбережению и энергетической эффективности;
Использование природных ресурсов опираясь на производственно -
технический, экологические и социальные условия.
Из приведенных выше описаний энергетической эффективности возникает вопрос, что же можно считать энергетической эффективностью предприятия? Можно сделать вывод что она зависит от доли природных ресурсов в себестоимости продукта (электроэнергии и теплоты). Среднее значение количества природных ресурсов в производстве составляет около 50-60% от общих затрат.
С объективной точки зрения месторасположение нашей страны находиться в неблагоприятной климатической зоне, что накладывает свои особенности на уклад жизни в данном регионе проживания. Для обеспечения качественного уровня жизни человека необходимо затрачивать большое количество энергии. Также эта энергия необходима для качественного функционирования экономики и промышленности.
В течении предыдущих лет на протяжение долго периода времени на энергетических объектах вводилось оборудование с относительно низким КПД порядка 35-42 %. Примером такого оборудования являются паротурбинные установки ПСУ принцип работы, которых основан на цикле Ренкина. Электростанции, оборудованные паросиловыми установками эффективны лишь при непрерывной работе, и выработки большого количества тепла и электрической энергии. При работе же в теплое время года эффективность таких установок значительно снижается в силу высокой температуры окружающего воздуха и охлаждающей воды.
Современный вектор развития электроэнергетической отрасли России накладывает определённые требования. В связи с этим предприятиям необходимо соответствовать им. Заметное влияние оказывает регулирование рыночных отношений на выпуск тепла и электрической энергии. Из-за жестких условий тарифного регулирования на отпуск тепла и электроэнергии бурное развитие отрасли не представляется возможным. В таких ограниченных условиях собственникам тепловых электростанций необходимо постоянно повышать энергетическую эффективность предприятий, для сохранения их конкурентоспособности. Основным показателем энеогоэффективности является снижение себестоимости тепла и электроэнергии. Но способов для ее снижения не так много.
Ниже рассмотри некоторые из возможных способов:
• Снижение расхода удельного топлива на отпуск тепловой и электрической жнергии.
• Снижение расхода энергии на собственные нужды предприятия, к ним можно отнести внедрение частотно-регулируемых приводов для регулирования мощности электродвигателей вспомогательного оборудования.
• Утилизация вторичных энергоресурсов для выработки дополнительной энергии.
• Оптимизация процессов работы основного и вспомогательного оборудования при изменении условий и режимов его работы.
• Модернизация предприятий, путем установки нового генерирующего оборудования с более высоким КПД, примером может служить установка парогазовых установок с котлом утилизатором.
При этом все вышеперечисленные способы требуют больших капиталовло- жений. Современная история России началась с реформ собственности, а именно переходом ее из государственной в частную. С начала 90-х годов прошлого века создавались генерирующие компании, привлекались деньги отечественных и зарубежных инвесторов.
С развитием науки и техники в современном мире, появляется возможность внедрения энергетически эффективного оборудования с более высоким КПД по сравнению с оборудование установленным в данный момент на объектах энергетики. Что в свою очередь ведет к более получению более низкой себестоимости электроэнергии и тепла. Примером такого оборудования может служить парогазовая установка ПГУ. Далее приведем очевидные преимущества использования ПГУ:
• Обладает наиболее высоким коэффициентом полезного действия КПД из существующего теплоэнергетического оборудования, порядка 65-70%.
• Имеет более высокий коэффициент по использованию топлива на выработку электроэнергии и тепла.
• Значительно облегчен монтаж оборудования, ввиду его меньшей металлоемкости конструктивных элементов, меньшими физическими размерами оборудования по сравнению с текущими конструкциями, что в свою очередь заметно сокращает срок установки.
...
При анализе энергетической эффективности отечественных электростанций ТЭЦ и ТЭС можно сделать вывод что они менее эффективны по сравнению с зарубежными аналогами: средний КПД меньше на 10%, потребление топлива выше на 30%, однако эти данные актуальны лишь для электростанций, построенных еще в советское время, современные же электростанции, построенные в России по своей энергетической эффективности сравнимы с их западными аналогами.
В настоящее время существует множество способов повышения энергетической эффективности в области энергетики, однако основным из них можно выделить способ по переводу тепловых электростанций на более совершенное основное генерационное оборудование, которое обладает большим КПД по сравнению с устаревшим оборудование установленным на станциях, так же важнейшей особенностью модернизации генерационного оборудования является уменьшение затрат потребления условного топлива на выработку электроэнергии и теплоты. При комплексном подходе к модернизации генерационного оборудования, возможно получить эффект по увеличению энергетической эффективности отрасли более чем на 20%.
Основным документов в области энергосбережения и энергетической эффективности является Федеральный закон №261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности, и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» от 23 ноября 2009 года. Закон сформирован для создания условий по сохранению не возобновляемых природных ресурсов Российской Федерации.
Понятия энергетической эффективности можно трактовать как характеристику, отражающую отношение полезного эффекта от использования природных ресурсов к их затратам. Этот закон отражает принципы правового регулирования в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности:
Грамотное использование энергетических ресурсов;
Создание условий для повышения энергосбережения и энергетической эффективности;
Системность и комплексность мероприятий по энергосбережению и энергетической эффективности;
Использование природных ресурсов опираясь на производственно -
технический, экологические и социальные условия.
Из приведенных выше описаний энергетической эффективности возникает вопрос, что же можно считать энергетической эффективностью предприятия? Можно сделать вывод что она зависит от доли природных ресурсов в себестоимости продукта (электроэнергии и теплоты). Среднее значение количества природных ресурсов в производстве составляет около 50-60% от общих затрат.
С объективной точки зрения месторасположение нашей страны находиться в неблагоприятной климатической зоне, что накладывает свои особенности на уклад жизни в данном регионе проживания. Для обеспечения качественного уровня жизни человека необходимо затрачивать большое количество энергии. Также эта энергия необходима для качественного функционирования экономики и промышленности.
В течении предыдущих лет на протяжение долго периода времени на энергетических объектах вводилось оборудование с относительно низким КПД порядка 35-42 %. Примером такого оборудования являются паротурбинные установки ПСУ принцип работы, которых основан на цикле Ренкина. Электростанции, оборудованные паросиловыми установками эффективны лишь при непрерывной работе, и выработки большого количества тепла и электрической энергии. При работе же в теплое время года эффективность таких установок значительно снижается в силу высокой температуры окружающего воздуха и охлаждающей воды.
Современный вектор развития электроэнергетической отрасли России накладывает определённые требования. В связи с этим предприятиям необходимо соответствовать им. Заметное влияние оказывает регулирование рыночных отношений на выпуск тепла и электрической энергии. Из-за жестких условий тарифного регулирования на отпуск тепла и электроэнергии бурное развитие отрасли не представляется возможным. В таких ограниченных условиях собственникам тепловых электростанций необходимо постоянно повышать энергетическую эффективность предприятий, для сохранения их конкурентоспособности. Основным показателем энеогоэффективности является снижение себестоимости тепла и электроэнергии. Но способов для ее снижения не так много.
Ниже рассмотри некоторые из возможных способов:
• Снижение расхода удельного топлива на отпуск тепловой и электрической жнергии.
• Снижение расхода энергии на собственные нужды предприятия, к ним можно отнести внедрение частотно-регулируемых приводов для регулирования мощности электродвигателей вспомогательного оборудования.
• Утилизация вторичных энергоресурсов для выработки дополнительной энергии.
• Оптимизация процессов работы основного и вспомогательного оборудования при изменении условий и режимов его работы.
• Модернизация предприятий, путем установки нового генерирующего оборудования с более высоким КПД, примером может служить установка парогазовых установок с котлом утилизатором.
При этом все вышеперечисленные способы требуют больших капиталовло- жений. Современная история России началась с реформ собственности, а именно переходом ее из государственной в частную. С начала 90-х годов прошлого века создавались генерирующие компании, привлекались деньги отечественных и зарубежных инвесторов.
С развитием науки и техники в современном мире, появляется возможность внедрения энергетически эффективного оборудования с более высоким КПД по сравнению с оборудование установленным в данный момент на объектах энергетики. Что в свою очередь ведет к более получению более низкой себестоимости электроэнергии и тепла. Примером такого оборудования может служить парогазовая установка ПГУ. Далее приведем очевидные преимущества использования ПГУ:
• Обладает наиболее высоким коэффициентом полезного действия КПД из существующего теплоэнергетического оборудования, порядка 65-70%.
• Имеет более высокий коэффициент по использованию топлива на выработку электроэнергии и тепла.
• Значительно облегчен монтаж оборудования, ввиду его меньшей металлоемкости конструктивных элементов, меньшими физическими размерами оборудования по сравнению с текущими конструкциями, что в свою очередь заметно сокращает срок установки.
...
В ходе выполнения выпускной квалификационной работы магистранта,
был предложен вариант модернизации Челябинской ТЭЦ-3, согласно которому предланается устанвока пускового парового котла Universal UL-SX 28000-
13 в составе ПГУ 230Т. В результате проведения процесса модернизации
станции, квеличивается надежность работы парогазового энергоблока, и в целом электростанции.
При проведнии поверочного расчета котла Universal UL-SX 2800-13, получена невязка расчета равная -1,64% при работе на природном газе Тюменского
местородения, который используется в виде основного и резервного топлива
Челябинской ТЭЦ-3. КПД котла при заданых параметрах составляет 91,08%.
Расход топлива 0,59 м3
/с.
При работе котельного агрегата на заданном виде топлива, в результе сгорания которого образуются выбросы диоксида азота, которые составляют
0,402 мг/с. Так при сжигании природного газа основными загрязняющими веществами является диоксидазота и углекисслый газ. Быд проведен поверочный
расчет дымовой трубы, результат которого показал возможность использования дымовой трубы, уже установленной на электростанции. Высота дымовой
трубы 210 м.
При проведении работы была проведена научно-исследовательская работа,
в результате которой, был предлоден комплекс мер по модернизации станции,
так, например, предлагается использовать тепловой насос для утилизации тепла охлаждающей воды конденсатора паровой турбины.
В разделе экономика и управление были проведены расчеты капитальных
затрат и срока окупаемости предлоденного проекта. Так капитальные затраты
на реализацию проекта равняются 29848,8 тыс. рублей. Срок окупаемости
проекта составил 7 месяцев.
был предложен вариант модернизации Челябинской ТЭЦ-3, согласно которому предланается устанвока пускового парового котла Universal UL-SX 28000-
13 в составе ПГУ 230Т. В результате проведения процесса модернизации
станции, квеличивается надежность работы парогазового энергоблока, и в целом электростанции.
При проведнии поверочного расчета котла Universal UL-SX 2800-13, получена невязка расчета равная -1,64% при работе на природном газе Тюменского
местородения, который используется в виде основного и резервного топлива
Челябинской ТЭЦ-3. КПД котла при заданых параметрах составляет 91,08%.
Расход топлива 0,59 м3
/с.
При работе котельного агрегата на заданном виде топлива, в результе сгорания которого образуются выбросы диоксида азота, которые составляют
0,402 мг/с. Так при сжигании природного газа основными загрязняющими веществами является диоксидазота и углекисслый газ. Быд проведен поверочный
расчет дымовой трубы, результат которого показал возможность использования дымовой трубы, уже установленной на электростанции. Высота дымовой
трубы 210 м.
При проведении работы была проведена научно-исследовательская работа,
в результате которой, был предлоден комплекс мер по модернизации станции,
так, например, предлагается использовать тепловой насос для утилизации тепла охлаждающей воды конденсатора паровой турбины.
В разделе экономика и управление были проведены расчеты капитальных
затрат и срока окупаемости предлоденного проекта. Так капитальные затраты
на реализацию проекта равняются 29848,8 тыс. рублей. Срок окупаемости
проекта составил 7 месяцев.





