Помощь студентам в учебе
РАЗРАБОТКА ИСТОЧНИКА ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ДЛЯ ПРОКАТНОГО ЦЕХА №3 ОАО «ЧМК»
|
Аннотация
ВВЕДЕНИЕ 7
1 ОБОСНОВАНИЕ РАЗРАБОТКИ ИСТОЧНИКА
ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ДЛЯ ПРОКАТНОГО ЦЕХА № 3 ОАО «ЧМК»
И ЕЕ АКТУАЛЬНОСТЬ 9
2 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ 11
3 СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ
ПЕРЕДОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И РЕШЕНИЙ 13
4 РАЗРАБОТКА ИСТОЧНИКА ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ДЛЯ
ПРОКАТНОГО ЦЕХА №3 ОАО «ЧМК» 17
4.1 Расчет тепловых нагрузок цеха на отопление, вентиляцию, ГВС ... 17
4.1.1 Расчет нагрузки на отопление 18
4.1.2 Расчет нагрузки на вентиляцию 20
4.1.3 Расчет температур воды в подающем и обратном
трубопроводах и построение температурного графика 20
4.2 Описание и расчет тепловой схемы котельной и подбор
оборудования 22
4.3 Тепловой расчет котла 28
4.3.1 Состав и количество продуктов сгорания 28
4.3.2 Тепловой баланс котла и расчет расхода топлива 31
4.3.3 Поверочный расчет топочной камеры 32
4.3.4 Поверочный расчет дымогарных труб 36
Расчет невязки теплового баланса котла 39
5 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ 40
6 ВОПРОСЫ ЭКОЛОГИИ 46
7 КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ И
АВТОМАТИКА 52
7.1 Требуемые условия для системы автоматизации котельной 52
7.2 Разрабатываемые решения для системы автоматизации котельной 53
8 ЭКОНОМИКА 56
8.1 STEEP-анализ внешних факторов необходимости разработки
источника теплоснабжения для прокатного цеха №3 ОАО «ЧМК» 56
8.2 Расчет капитальных затрат 58
8.3 Расчет текущих затрат 60
8.4 Качественный анализ вариантов проектных решений (SWOT) 62
8.5 Оценка движущих и сдерживающих сил и ресурсов 63
8.6 Планирование целей предприятия 64
8.7 Планирование целей проекта в дереве целей
Ганта) 66
9 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 67
9.1 Пожарная и взрывобезопасность 70
9.2 Электробезопасность 72
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 74
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 75
ПРИЛОЖЕНИЯ отсутствуют
ВВЕДЕНИЕ 7
1 ОБОСНОВАНИЕ РАЗРАБОТКИ ИСТОЧНИКА
ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ДЛЯ ПРОКАТНОГО ЦЕХА № 3 ОАО «ЧМК»
И ЕЕ АКТУАЛЬНОСТЬ 9
2 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ 11
3 СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ
ПЕРЕДОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И РЕШЕНИЙ 13
4 РАЗРАБОТКА ИСТОЧНИКА ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ДЛЯ
ПРОКАТНОГО ЦЕХА №3 ОАО «ЧМК» 17
4.1 Расчет тепловых нагрузок цеха на отопление, вентиляцию, ГВС ... 17
4.1.1 Расчет нагрузки на отопление 18
4.1.2 Расчет нагрузки на вентиляцию 20
4.1.3 Расчет температур воды в подающем и обратном
трубопроводах и построение температурного графика 20
4.2 Описание и расчет тепловой схемы котельной и подбор
оборудования 22
4.3 Тепловой расчет котла 28
4.3.1 Состав и количество продуктов сгорания 28
4.3.2 Тепловой баланс котла и расчет расхода топлива 31
4.3.3 Поверочный расчет топочной камеры 32
4.3.4 Поверочный расчет дымогарных труб 36
Расчет невязки теплового баланса котла 39
5 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ 40
6 ВОПРОСЫ ЭКОЛОГИИ 46
7 КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ И
АВТОМАТИКА 52
7.1 Требуемые условия для системы автоматизации котельной 52
7.2 Разрабатываемые решения для системы автоматизации котельной 53
8 ЭКОНОМИКА 56
8.1 STEEP-анализ внешних факторов необходимости разработки
источника теплоснабжения для прокатного цеха №3 ОАО «ЧМК» 56
8.2 Расчет капитальных затрат 58
8.3 Расчет текущих затрат 60
8.4 Качественный анализ вариантов проектных решений (SWOT) 62
8.5 Оценка движущих и сдерживающих сил и ресурсов 63
8.6 Планирование целей предприятия 64
8.7 Планирование целей проекта в дереве целей
Ганта) 66
9 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 67
9.1 Пожарная и взрывобезопасность 70
9.2 Электробезопасность 72
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 74
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 75
ПРИЛОЖЕНИЯ отсутствуют
Металлургия - одна из ведущих отраслей российской экономики, занимающая второе место после нефтегазовой. Металлургическое производство является одним из наиболее энергоемких производств: технологические процессы получения чугуна, стали, весь цикл производства от обработки сырья до готовой продукции требует покрытия больших нагрузок энергии на собственные нужды. Крупные промышленные предприятия для этих целей строят собственные ТЭС, ТЭЦ, котельные и т.д.
Учитывая важность и высокую технологичность производства необходимо создание соответствующих условий для качественного технологического процесса, одним из таких условий является наличие источника теплоснабжения, при выборе которого стоит уделить внимание стратегическим целями развития теплоснабжения России [5]:
• достижение высокого уровня комфорта в производственных помещениях,
включая количественный и качественный рост комплекса услуг по теплоснабжению (отопление, хладоснабжение, вентиляция,
кондиционирование, горячее водоснабжение), высокий соответствующий ведущим европейским странам уровень обеспеченности населения и отраслей экономики страны этим комплексом услуг при доступной их стоимости;
• кардинальное повышение технического уровня систем теплоснабжения на основе инновационных, высокоэффективных технологий и оборудования;
• сокращение непроизводительных потерь тепла и расходов топлива;
• обеспечение управляемости, надежности, безопасности и экономичности теплоснабжения;
• снижение негативного воздействия на окружающую среду.
Системы теплоснабжения страны имеют ряд основных проблем, требующих решений:
• неудовлетворительное состояние систем теплоснабжения,
характеризующееся высоким износом основных фондов, особенно теплосетей и котельных, недостаточной надежностью
функционирования, большими энергетическими потерями и негативным воздействием на окружающую среду;
• необходимость институциональной перестройки всей системы
теплоснабжения для вывода ее из кризиса и успешного
функционирования в рыночных условиях.
Программа предлагает следующие решения для благоприятного роста в сфере теплоснабжения:
• оптимальное сочетание централизованного и децентрализованного теплоснабжения с выделением соответствующих зон; - развитие систем децентрализованного теплоснабжения с применением
теплогенераторов нового поколения для сжигания разных видов топлива;
- изменение структуры систем теплоснабжения, включая рациональное сочетание системного и элементного резервирования, оснащение автоматикой и измерительными приборами в рамках автоматизированных систем диспетчерского управления нормальными и аварийными режимами их эксплуатации, переход на независимую схему подключения нагрузки отопления (вентиляции и кондиционирования) и закрытую систему горячего водоснабжения.
В настоящее время широко применяется использование в качестве источника теплоснабжения пристроенная котельная, отвечающая выше указанным целям. Такие котельные имеют ряд преимуществ с экономической точки зрения и со стороны энергосбережения (близость потребителя, его независимость от крупных центральных источников - ТЭЦ), что создает благоприятные условия для надежного и бесперебойного теплоснабжения.
В работе уделяется внимание вопросу создания требуемого микроклимата в бытовых и административных помещениях металлургического цеха, с учетом выше сказанного рассматривается возможность использования для этих целей автоматизированной водогрейной котельной на газе в качестве топлива. При разработки такого источника необходимо учитывать требования безопасной эксплуатации оборудования, его энергоэффективность, надежность, техникоэкономические показатели, уделять внимание требованиям
Учитывая важность и высокую технологичность производства необходимо создание соответствующих условий для качественного технологического процесса, одним из таких условий является наличие источника теплоснабжения, при выборе которого стоит уделить внимание стратегическим целями развития теплоснабжения России [5]:
• достижение высокого уровня комфорта в производственных помещениях,
включая количественный и качественный рост комплекса услуг по теплоснабжению (отопление, хладоснабжение, вентиляция,
кондиционирование, горячее водоснабжение), высокий соответствующий ведущим европейским странам уровень обеспеченности населения и отраслей экономики страны этим комплексом услуг при доступной их стоимости;
• кардинальное повышение технического уровня систем теплоснабжения на основе инновационных, высокоэффективных технологий и оборудования;
• сокращение непроизводительных потерь тепла и расходов топлива;
• обеспечение управляемости, надежности, безопасности и экономичности теплоснабжения;
• снижение негативного воздействия на окружающую среду.
Системы теплоснабжения страны имеют ряд основных проблем, требующих решений:
• неудовлетворительное состояние систем теплоснабжения,
характеризующееся высоким износом основных фондов, особенно теплосетей и котельных, недостаточной надежностью
функционирования, большими энергетическими потерями и негативным воздействием на окружающую среду;
• необходимость институциональной перестройки всей системы
теплоснабжения для вывода ее из кризиса и успешного
функционирования в рыночных условиях.
Программа предлагает следующие решения для благоприятного роста в сфере теплоснабжения:
• оптимальное сочетание централизованного и децентрализованного теплоснабжения с выделением соответствующих зон; - развитие систем децентрализованного теплоснабжения с применением
теплогенераторов нового поколения для сжигания разных видов топлива;
- изменение структуры систем теплоснабжения, включая рациональное сочетание системного и элементного резервирования, оснащение автоматикой и измерительными приборами в рамках автоматизированных систем диспетчерского управления нормальными и аварийными режимами их эксплуатации, переход на независимую схему подключения нагрузки отопления (вентиляции и кондиционирования) и закрытую систему горячего водоснабжения.
В настоящее время широко применяется использование в качестве источника теплоснабжения пристроенная котельная, отвечающая выше указанным целям. Такие котельные имеют ряд преимуществ с экономической точки зрения и со стороны энергосбережения (близость потребителя, его независимость от крупных центральных источников - ТЭЦ), что создает благоприятные условия для надежного и бесперебойного теплоснабжения.
В работе уделяется внимание вопросу создания требуемого микроклимата в бытовых и административных помещениях металлургического цеха, с учетом выше сказанного рассматривается возможность использования для этих целей автоматизированной водогрейной котельной на газе в качестве топлива. При разработки такого источника необходимо учитывать требования безопасной эксплуатации оборудования, его энергоэффективность, надежность, техникоэкономические показатели, уделять внимание требованиям
Целью выпускной квалификационной работы была разработка источника теплоснабжения для прокатного цеха №3 ОАО «ЧМК». В результате в качестве такого источника была выбрана пристроенная котельная, что имеет преимущества с точки зрения энергосбережения и энергоэффективности. При рассмотрении вариантов котельной был проведен анализ двух вариантов проектных решений - природный газ или мазут в качестве топлива котельной, по результатам которого явное преимущество осталось за котельной на природном газе, была проведена оценка движущих и сдерживающих сил, перевес оказался в пользу движущих сил реализации этого варианта.
При разработке котельной необходимыми были расчеты требуемых нагрузок на отопление, вентиляцию и ГВС цеха, они составили на максимальный режим: Q'o = 6,157 МВт, Q'e = 1,343 МВт, Q'zec = 0,5 МВт. Требуемая от котельной тепловая мощность составляет 8 МВт. С целью покрытия нагрузки были выбраны водогрейные жаротрубные котлы Duotherm-2000 с теплопроизводительностью 2МВт в количестве 4-х штук. Был произведен расчет тепловой схемы котельной для определения расхода нагреваемой воды через котел на разные температурные режимы, для максимального зимнего он составил G™' = 68,735 т/ч. Количество обратной сетевой воды GCem.O6P. = 273,74 т/ч, расчетный часовой расход сетевой воды в^ = 274,9т/ч, расход подпиточной воды на восполнение утечек в теплосети G^T' = 1,4 т/ч, количество воды на рециркуляцию G™4 = 0 т/ч.
В ходе разработки было подобрано вспомогательное оборудование -сетевые, рециркуляционные, подпиточные насосы.
В результате поверочного расчета котла Duotherm-2000 определена температура газов на выходе из топки &т = 940 °С, невязка теплового баланса составила -0,26% < 0,5, что может позволить судить о верности расчета.
В разделе, посвященном вопросам экологии была рассчитана высота дымовой трубы (для создания в приземном слое атмосферы концентраций вредных веществ ниже допустимых норм), была выбрана стандартная трубы диаметром 400 мм высотой 30 м.
Разработана функциональная схема автоматизации обвязки котла, которая включает весь перечень необходимого оборудования для безопасной и эффективной эксплуатации котельной.
Кроме того, были рассмотрены вопросы безопасности жизнедеятельности рабочего персонала.
При разработке котельной необходимыми были расчеты требуемых нагрузок на отопление, вентиляцию и ГВС цеха, они составили на максимальный режим: Q'o = 6,157 МВт, Q'e = 1,343 МВт, Q'zec = 0,5 МВт. Требуемая от котельной тепловая мощность составляет 8 МВт. С целью покрытия нагрузки были выбраны водогрейные жаротрубные котлы Duotherm-2000 с теплопроизводительностью 2МВт в количестве 4-х штук. Был произведен расчет тепловой схемы котельной для определения расхода нагреваемой воды через котел на разные температурные режимы, для максимального зимнего он составил G™' = 68,735 т/ч. Количество обратной сетевой воды GCem.O6P. = 273,74 т/ч, расчетный часовой расход сетевой воды в^ = 274,9т/ч, расход подпиточной воды на восполнение утечек в теплосети G^T' = 1,4 т/ч, количество воды на рециркуляцию G™4 = 0 т/ч.
В ходе разработки было подобрано вспомогательное оборудование -сетевые, рециркуляционные, подпиточные насосы.
В результате поверочного расчета котла Duotherm-2000 определена температура газов на выходе из топки &т = 940 °С, невязка теплового баланса составила -0,26% < 0,5, что может позволить судить о верности расчета.
В разделе, посвященном вопросам экологии была рассчитана высота дымовой трубы (для создания в приземном слое атмосферы концентраций вредных веществ ниже допустимых норм), была выбрана стандартная трубы диаметром 400 мм высотой 30 м.
Разработана функциональная схема автоматизации обвязки котла, которая включает весь перечень необходимого оборудования для безопасной и эффективной эксплуатации котельной.
Кроме того, были рассмотрены вопросы безопасности жизнедеятельности рабочего персонала.
