Помощь студентам в учебе
Разработка паровой котельной для производственного предприятия в Челябинской области
|
АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 6
1 АКТУАЛЬНОСТЬ РАЗРАБОТКИ ПАРОВОЙ КОТЕЛЬНОЙ ДЛЯ
ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ В ЧЕЛЯБИНСКОЙ ОБЛАСТИ 8
2 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ 9
3 СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННОГО И ЗАРУБЕЖНОГО КОТЕЛЬНЫХ
АГРЕГАТОВ 10
4 СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 14
4Л Тепловой расчет жаротрубно-дымогарного котла ТТ-200 14
4.1.1 Исходные данные для теплового расчета котла 14
4.1.2 Расчет объемов воздуха и продуктов сгорания 15
4.1.3 Расчёт энтальпий воздуха и продуктов сгорания газа 18
4.1.4 Расчет теплового баланса котла 19
4.1.5 Расчет топочной камеры 21
4.1.6 Тепловой расчет конвективных поверхностей нагрева 25
4.1.6.1 Расчет второго хода 26
4.1.6.2 Расчет третьего хода 30
4.1.7 Расчет общей невязки теплового баланса 35
4.2 Выбор вспомогательного оборудования 35
4.2.1 Выбор пароперегревателя 35
4.2.2 Выбор горелки 36
4.2.3 Выбор насосов 36
4.2.4 Выбор деаэратора 37
4.2.5 Выбор сепаратора 38
4.2.6 Выбор барботера-охладителя 38
4.2.7 Газооборудование 39
4.2.8 Химводоподготовка 39
5 НАУЧНАЯ ЧАСТЬ. ПОВЫШЕНИЕ КПД КОТЛА ПУТЕМ ОТБОРА
ТЕПЛОТЫ ОТ УХОДЯЩИХ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ 40
6 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ 44
7 ВОПРОСЫ ЭКОЛОГИИ 48
7.1 Расчет объемного расхода дымовых газов 48
7.2 Расчет максимальной приземной концентрации выбросов и высоты
дымовой трубы 49
8 АВТОМАТИКА И КИП 54
8.1 Предохранительные клапаны 56
8.2 Указатели уровня воды прямого действия 57
8.3 Регулирование парового котла 57
8.3.1 Регулирование экономичности процесса горения 57
8.3.2 Регулирование давления свежего пара 58
8.3.3 Регулирование разряжения 58
8.3.4 Регулирования питания котла 58
8.3.5 Регулирование температуры свежего пара 60
8.3.6 Регулирование мощности 60
8.4 Система сигнализации котла 60
9 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 61
9.1 Опасные факторы пожара 61
9.2 Определение класса пожара котельной 62
9.3 Определение категории котельной по пожарной и взрывопожарной
опасности 62
9.4 Определение класса помещения по функциональной пожарной
опасности 63
9.5 Определение степени огнестойкости котельной 63
9.6 Требования охраны труда, предъявляемые к производственным
помещениям 64
9.7 Пуск и эксплуатация котельного агрегата 64
9.8 Первичные средства пожаротушения 65
9.9 Средства пожарной автоматики 67
9.10 Знаки пожарной безопасности 67
10 ЭКОНОМИКА И УПРАВЛЕНИЕ 70
10.1 Расчёт капитальных затрат 70
10.2 Расчёт текущих затрат при эксплуатации котельной 72
10.3 SWOT-анализ вариантов технических решений 76
10.4 Построение дерева целей проекта 77
10.5 Оценка поля сил реализации проекта 78
10.6 Ленточный график Ганта 80
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 81
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 82
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Тепловая схема котельной 85
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Функциональная схема автоматики котла ТТ-200 86
ВВЕДЕНИЕ 6
1 АКТУАЛЬНОСТЬ РАЗРАБОТКИ ПАРОВОЙ КОТЕЛЬНОЙ ДЛЯ
ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ В ЧЕЛЯБИНСКОЙ ОБЛАСТИ 8
2 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ 9
3 СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННОГО И ЗАРУБЕЖНОГО КОТЕЛЬНЫХ
АГРЕГАТОВ 10
4 СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 14
4Л Тепловой расчет жаротрубно-дымогарного котла ТТ-200 14
4.1.1 Исходные данные для теплового расчета котла 14
4.1.2 Расчет объемов воздуха и продуктов сгорания 15
4.1.3 Расчёт энтальпий воздуха и продуктов сгорания газа 18
4.1.4 Расчет теплового баланса котла 19
4.1.5 Расчет топочной камеры 21
4.1.6 Тепловой расчет конвективных поверхностей нагрева 25
4.1.6.1 Расчет второго хода 26
4.1.6.2 Расчет третьего хода 30
4.1.7 Расчет общей невязки теплового баланса 35
4.2 Выбор вспомогательного оборудования 35
4.2.1 Выбор пароперегревателя 35
4.2.2 Выбор горелки 36
4.2.3 Выбор насосов 36
4.2.4 Выбор деаэратора 37
4.2.5 Выбор сепаратора 38
4.2.6 Выбор барботера-охладителя 38
4.2.7 Газооборудование 39
4.2.8 Химводоподготовка 39
5 НАУЧНАЯ ЧАСТЬ. ПОВЫШЕНИЕ КПД КОТЛА ПУТЕМ ОТБОРА
ТЕПЛОТЫ ОТ УХОДЯЩИХ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ 40
6 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ 44
7 ВОПРОСЫ ЭКОЛОГИИ 48
7.1 Расчет объемного расхода дымовых газов 48
7.2 Расчет максимальной приземной концентрации выбросов и высоты
дымовой трубы 49
8 АВТОМАТИКА И КИП 54
8.1 Предохранительные клапаны 56
8.2 Указатели уровня воды прямого действия 57
8.3 Регулирование парового котла 57
8.3.1 Регулирование экономичности процесса горения 57
8.3.2 Регулирование давления свежего пара 58
8.3.3 Регулирование разряжения 58
8.3.4 Регулирования питания котла 58
8.3.5 Регулирование температуры свежего пара 60
8.3.6 Регулирование мощности 60
8.4 Система сигнализации котла 60
9 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 61
9.1 Опасные факторы пожара 61
9.2 Определение класса пожара котельной 62
9.3 Определение категории котельной по пожарной и взрывопожарной
опасности 62
9.4 Определение класса помещения по функциональной пожарной
опасности 63
9.5 Определение степени огнестойкости котельной 63
9.6 Требования охраны труда, предъявляемые к производственным
помещениям 64
9.7 Пуск и эксплуатация котельного агрегата 64
9.8 Первичные средства пожаротушения 65
9.9 Средства пожарной автоматики 67
9.10 Знаки пожарной безопасности 67
10 ЭКОНОМИКА И УПРАВЛЕНИЕ 70
10.1 Расчёт капитальных затрат 70
10.2 Расчёт текущих затрат при эксплуатации котельной 72
10.3 SWOT-анализ вариантов технических решений 76
10.4 Построение дерева целей проекта 77
10.5 Оценка поля сил реализации проекта 78
10.6 Ленточный график Ганта 80
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 81
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 82
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Тепловая схема котельной 85
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Функциональная схема автоматики котла ТТ-200 86
Котельные могут подразделяться по способу отпускаемого тепла (водогрейные, паровые), по предназначению (отопительные, технологические), по виду использованного топлива (газовые, дизельные, газодизельные, мазутные, газомазутные, твердотопливные), по вариантам исполнения (блочно-модульные, крышные, стационарные, пристроенные, встроенные). Цель у котельных всегда одна - это выработка тепла для дальнейшего его использования.
Паровые котельные - котельные, отпуск тепла в которых происходит через выработку котельной насыщенного или перегретого пара. Паровые котельные являются производственными котельными, в которых предполагается дальнейшее использование пара для производственных нужд, или для производственноотопительных.
Паровая котельная может быть выполнена в различных вариантах исполнения, это может быть блочно-модульная котельная, стационарная котельная соответственно, как один так и другой вариант может быть выполнен как отдельностоящая, так и пристроенная котельная в зависимости от условий конкретного предприятия.
Паровая котельная также может работать на разных видах топлива: на газу (природный газ, сжиженный газ), на дизельном топливе, на мазуте, иметь два вида топлива основной и резервный, или аварийный (газодизельные, газомазутные). Также топливом могут служить различные виды твердого топлива (древесные отходы, уголь) и возможно различные виды альтернативного топлива.
Котельная, на которой стоят паровые котлы, использующие жидкое топливо (мазут, дизельное топливо, нефть различного вида), должны иметь соответствующие склады топлива и установки подготовки данного топлива к сжиганию в котле. В основном это сводится к подогреву жидкого топлива, чтобы его можно было распылить в горелках для полного сжигания в топке котла.
Котельная, на которой стоят котлы, использующие твердое топливо (уголь, торф, древесные отходы), кроме складов топлива и подготовки его к сжиганию, должны иметь цеха или установки золоудаления. Кроме того, большое внимание надо уделять очистке дымовых газов от продуктов сгорания, точнее сказать от продуктов неполного сгорания топлива (сажи) [1].
Котельные в блочно-модульном исполнении могут применяться для генерации насыщенного пара под технологические нужды отраслей производства таких как: производство строительных материалов, пищевая промышленность, текстильная промышленность, табачная промышленность, химическая промышленность, нефтеперерабатывающая промышленность и многие другие отрасли производства.
Основным достоинством, блочно-модульных котельных является оперативность их ввода в эксплуатацию, низкая себестоимость и экономически выгодное содержание [2].
В настоящее время паровые котельные установки изготавливаются с современным, качественным и высоко надежным оборудованием, обеспечивающимдлительную и безопасную эксплуатацию, быстроту и удобство обслуживания. Оборудование производится как европейскими, так и российскими компаниями.
Все поставляемое оборудование имеет сертификаты соответствия и разрешения на промышленное применение на территории Российской Федерации.
Паровые котельные могут быть изготовлены под работу в автоматическом режиме и могут эксплуатироваться без постоянного присутствия обслуживающего персонала. Контроль за работой котельной осуществляется непосредственно автоматикой котельной (вся информация выводится на щит управления, устанавливаемый в котельном помещении) плюс общий аварийный сигнал или группа сигналов передается на диспетчерский пульт находящийся вне помещения котельной посредством телефонной, сотовой или интернет связи [3].
Паровые котельные - котельные, отпуск тепла в которых происходит через выработку котельной насыщенного или перегретого пара. Паровые котельные являются производственными котельными, в которых предполагается дальнейшее использование пара для производственных нужд, или для производственноотопительных.
Паровая котельная может быть выполнена в различных вариантах исполнения, это может быть блочно-модульная котельная, стационарная котельная соответственно, как один так и другой вариант может быть выполнен как отдельностоящая, так и пристроенная котельная в зависимости от условий конкретного предприятия.
Паровая котельная также может работать на разных видах топлива: на газу (природный газ, сжиженный газ), на дизельном топливе, на мазуте, иметь два вида топлива основной и резервный, или аварийный (газодизельные, газомазутные). Также топливом могут служить различные виды твердого топлива (древесные отходы, уголь) и возможно различные виды альтернативного топлива.
Котельная, на которой стоят паровые котлы, использующие жидкое топливо (мазут, дизельное топливо, нефть различного вида), должны иметь соответствующие склады топлива и установки подготовки данного топлива к сжиганию в котле. В основном это сводится к подогреву жидкого топлива, чтобы его можно было распылить в горелках для полного сжигания в топке котла.
Котельная, на которой стоят котлы, использующие твердое топливо (уголь, торф, древесные отходы), кроме складов топлива и подготовки его к сжиганию, должны иметь цеха или установки золоудаления. Кроме того, большое внимание надо уделять очистке дымовых газов от продуктов сгорания, точнее сказать от продуктов неполного сгорания топлива (сажи) [1].
Котельные в блочно-модульном исполнении могут применяться для генерации насыщенного пара под технологические нужды отраслей производства таких как: производство строительных материалов, пищевая промышленность, текстильная промышленность, табачная промышленность, химическая промышленность, нефтеперерабатывающая промышленность и многие другие отрасли производства.
Основным достоинством, блочно-модульных котельных является оперативность их ввода в эксплуатацию, низкая себестоимость и экономически выгодное содержание [2].
В настоящее время паровые котельные установки изготавливаются с современным, качественным и высоко надежным оборудованием, обеспечивающимдлительную и безопасную эксплуатацию, быстроту и удобство обслуживания. Оборудование производится как европейскими, так и российскими компаниями.
Все поставляемое оборудование имеет сертификаты соответствия и разрешения на промышленное применение на территории Российской Федерации.
Паровые котельные могут быть изготовлены под работу в автоматическом режиме и могут эксплуатироваться без постоянного присутствия обслуживающего персонала. Контроль за работой котельной осуществляется непосредственно автоматикой котельной (вся информация выводится на щит управления, устанавливаемый в котельном помещении) плюс общий аварийный сигнал или группа сигналов передается на диспетчерский пульт находящийся вне помещения котельной посредством телефонной, сотовой или интернет связи [3].
В выпускной квалификационной работе был построен план разработки паровой блочно-модульной котельной для снабжения паром производственного предприятия в Челябинской области.
В специальной части был выполнен поверочный тепловой расчет парового трехходового жаротрубно-дымогарного котла ТТ-200 паропроизводительностью 20 т/час. Температура уходящих газов на выходе из топки (жаровой трубы) составляет 1218 °С.
Также было подобрано следующее вспомогательное оборудование: комбинированная горелка HTP1030 мощностью 13300 кВт фирмы С1Ь Unigas (Италия); пароперегреватель, деаэратор, сепаратор производства компании ЭНТРОРОС, Насосный модуль EPM3 для подачи питательной воды производства компании ЭНТРОРОС.
В научной части рассчитали расход топлива котельного агрегата после присоединения к нему водяного экономайзера производства компании ЭНТРОРОС. Расход топлива понизился с 0,445 до 0,399 м3/с. КПД котельного агрегата повысилось с 88,5% до 93,1% благодаря использованию теплоты уходящих газов для подогрева питательной воды в экономайзере.
В разделе энергосбережения приведено описание энергосберегающих мероприятий, которые могут применяться в паровой котльной.
В разделе экологии произведён расчёт высоты дымовой трубы, которая составила 30 м при диаметре устья 1,5 м, а также выбран материал изготовления дымовой трубы - железобетон.
В разделе автоматики и кип разработана и описана функциональная схема автоматики котельного агрегата ТТ-200.
В разделе безопасности жизнедеятельности рассмотрены вопросы пожаро- и взрывобезопасности производственного помещения.
В экономико-управленческой части произведены сравнение и анализ двух вариантов пароснабжения производственного предприятия в Челябинской области: строительство паровой котельной с использованием четырех котлов марки ТТ-200 паропроизводительностью 20 т/ч каждый; строительство паровой котельной с использованием четырех котлов Бийского котельного завода марки ДКВр-20-13ГМ паропроизводительностью 20 т/ч каждый.
Сравнив капитальные и текущие затраты, был выбран вариант установки котельной с котлами марки ТТ-200, так как он наиболее экономически выгоден.
В специальной части был выполнен поверочный тепловой расчет парового трехходового жаротрубно-дымогарного котла ТТ-200 паропроизводительностью 20 т/час. Температура уходящих газов на выходе из топки (жаровой трубы) составляет 1218 °С.
Также было подобрано следующее вспомогательное оборудование: комбинированная горелка HTP1030 мощностью 13300 кВт фирмы С1Ь Unigas (Италия); пароперегреватель, деаэратор, сепаратор производства компании ЭНТРОРОС, Насосный модуль EPM3 для подачи питательной воды производства компании ЭНТРОРОС.
В научной части рассчитали расход топлива котельного агрегата после присоединения к нему водяного экономайзера производства компании ЭНТРОРОС. Расход топлива понизился с 0,445 до 0,399 м3/с. КПД котельного агрегата повысилось с 88,5% до 93,1% благодаря использованию теплоты уходящих газов для подогрева питательной воды в экономайзере.
В разделе энергосбережения приведено описание энергосберегающих мероприятий, которые могут применяться в паровой котльной.
В разделе экологии произведён расчёт высоты дымовой трубы, которая составила 30 м при диаметре устья 1,5 м, а также выбран материал изготовления дымовой трубы - железобетон.
В разделе автоматики и кип разработана и описана функциональная схема автоматики котельного агрегата ТТ-200.
В разделе безопасности жизнедеятельности рассмотрены вопросы пожаро- и взрывобезопасности производственного помещения.
В экономико-управленческой части произведены сравнение и анализ двух вариантов пароснабжения производственного предприятия в Челябинской области: строительство паровой котельной с использованием четырех котлов марки ТТ-200 паропроизводительностью 20 т/ч каждый; строительство паровой котельной с использованием четырех котлов Бийского котельного завода марки ДКВр-20-13ГМ паропроизводительностью 20 т/ч каждый.
Сравнив капитальные и текущие затраты, был выбран вариант установки котельной с котлами марки ТТ-200, так как он наиболее экономически выгоден.
