Помощь студентам в учебе
Перевод котельного агрегата БКЗ-210-140ф ст.№6 Челябинской ТЭЦ-2 на сжигание бурого угля Балахтинского месторождения
|
АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 6
1 ОБОСНОВАНИЕ И АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ ВКР 8
2 СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ ПЕРЕДОВЫХ
РАЗРАБОТОК ПО ТЕМЕ ВКР 10
3 СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 12
3.1 Характеристика котельного агрегата БКЗ-210-140 Ф 12
3.2 Конструктивные характеристики котла 15
3.3 Реконструкция системы сжигания котла 16
3.3.1 Характеристика горелочных устройств и воздушных сопел 16
3.3.2 Расчет горелки 17
3.4 Поверочный тепловой расчёт котельного агрегата БКЗ-210-140 Ф 19
3.4.1 Расчёт объёмов воздуха и продуктов сгорания 20
3.4.2 Характеристики и энтальпии продуктов сгорания и воздуха 21
3.4.3 Расчёт теплового баланса 24
3.4.4 Поверочный расчет теплообмена в топке 25
3.4.5 Расчет пароперегревателя 27
3.3.6 Расчет водяного экономайзера 36
3.3.7 Поверочный расчет воздухоподогревателя 39
3.4.8 Расчет невязки теплового баланса парогенератора 41
3.5 Расчёт вспомогательного оборудования 42
3.5.1 Расчет тяги 42
3.5.2 Расчет дутья 49
4 ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ РЕШЕНИЕ 59
4.1 Установка защиты системы мазутоснабжения 59
4.1.1 Изменение схемы мазутоснабжения 59
4.1.2 Автоматизация 59
5 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ 62
6 ВОПРОСЫ ЭКОЛОГИИ 65
6.1 Расчет кол-ва токсичных веществ, содержащихся в дымовых газах 65
6.2 Поверочный расчёт дымовой трубы 69
7 АВТОМАТИЗАЦИЯ 74
7.1 Автоматика питания котельного агрегата 74
7.2 Защита 76
7.2.1 Импульсно-предохранительное устройство 76
7.2.2. Защита от частичной перепитки котла 77
7.2.3 Перепитка котла 78
7.2.4 Упуск воды 78
7.2.5 Защиты по температуре и давлению перегретого пара 78
7.2.6 Защита вспомогательного оборудования 79
8 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 81
8.1 Анализ опасных производственных факторов 81
8.2 Безопасность производственных процессов и оборудования 81
ЭКОНОМИКА И УПРАВЛЕНИЕ 86
9.1 Технико-экономический расчёт 86
9.1.1 Смета капитальных затрат 86
9.1.2 Расчет текущих затрат проекта 87
9.1.3 Расчёт срока окупаемости проекта 90
9.2 SWOT - анализ вариантов технических решений 91
9.3 Планирование целей предприятия и проекта 92
9.3.1 Планирование целей предприятия в пирамиде целеполагания
предприятия 92
9.3.2 Планирование целей проекта в дереве целей 93
9.3.3 Модель поля сил и эффективности реализации проекта 94
9.3.4 Ленточный график Ганта для представления мероприятий
по реализации целей проекта, указанных в дереве целей 95
9.4 Основные показатели энергетической, экологической и экономической
эффективности проекта 96
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 98
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 99
ВВЕДЕНИЕ 6
1 ОБОСНОВАНИЕ И АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ ВКР 8
2 СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ ПЕРЕДОВЫХ
РАЗРАБОТОК ПО ТЕМЕ ВКР 10
3 СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 12
3.1 Характеристика котельного агрегата БКЗ-210-140 Ф 12
3.2 Конструктивные характеристики котла 15
3.3 Реконструкция системы сжигания котла 16
3.3.1 Характеристика горелочных устройств и воздушных сопел 16
3.3.2 Расчет горелки 17
3.4 Поверочный тепловой расчёт котельного агрегата БКЗ-210-140 Ф 19
3.4.1 Расчёт объёмов воздуха и продуктов сгорания 20
3.4.2 Характеристики и энтальпии продуктов сгорания и воздуха 21
3.4.3 Расчёт теплового баланса 24
3.4.4 Поверочный расчет теплообмена в топке 25
3.4.5 Расчет пароперегревателя 27
3.3.6 Расчет водяного экономайзера 36
3.3.7 Поверочный расчет воздухоподогревателя 39
3.4.8 Расчет невязки теплового баланса парогенератора 41
3.5 Расчёт вспомогательного оборудования 42
3.5.1 Расчет тяги 42
3.5.2 Расчет дутья 49
4 ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ РЕШЕНИЕ 59
4.1 Установка защиты системы мазутоснабжения 59
4.1.1 Изменение схемы мазутоснабжения 59
4.1.2 Автоматизация 59
5 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ 62
6 ВОПРОСЫ ЭКОЛОГИИ 65
6.1 Расчет кол-ва токсичных веществ, содержащихся в дымовых газах 65
6.2 Поверочный расчёт дымовой трубы 69
7 АВТОМАТИЗАЦИЯ 74
7.1 Автоматика питания котельного агрегата 74
7.2 Защита 76
7.2.1 Импульсно-предохранительное устройство 76
7.2.2. Защита от частичной перепитки котла 77
7.2.3 Перепитка котла 78
7.2.4 Упуск воды 78
7.2.5 Защиты по температуре и давлению перегретого пара 78
7.2.6 Защита вспомогательного оборудования 79
8 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 81
8.1 Анализ опасных производственных факторов 81
8.2 Безопасность производственных процессов и оборудования 81
ЭКОНОМИКА И УПРАВЛЕНИЕ 86
9.1 Технико-экономический расчёт 86
9.1.1 Смета капитальных затрат 86
9.1.2 Расчет текущих затрат проекта 87
9.1.3 Расчёт срока окупаемости проекта 90
9.2 SWOT - анализ вариантов технических решений 91
9.3 Планирование целей предприятия и проекта 92
9.3.1 Планирование целей предприятия в пирамиде целеполагания
предприятия 92
9.3.2 Планирование целей проекта в дереве целей 93
9.3.3 Модель поля сил и эффективности реализации проекта 94
9.3.4 Ленточный график Ганта для представления мероприятий
по реализации целей проекта, указанных в дереве целей 95
9.4 Основные показатели энергетической, экологической и экономической
эффективности проекта 96
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 98
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 99
В двадцатом веке в Челябинской области происходил небывалый рост промышленности. Темпы промышленного роста вызвали необходимость постройки Челябинской теплоэлектроцентрали №2 (ЧТЭЦ-2), введённой в
эксплуатацию в 1962 году, которая работала, в те времена по самому надёжному и прогрессивному пароводяному циклу. Основным продуктами является электроэнергия, параллельно с ней осуществляется отпуск тепла в виде промышленного пара и горячей воды [36].
Существующее основное оборудование установлено в 1962 - 1971 г. и
находится в состоянии близком к удовлетворительному, котельные агрегаты первой очереди нуждаются в улучшении или замены дополнительного оборудования. Проектным топливом, а также основным используемом на котельных агрегатах Челябинской ТЭЦ-2 является Челябинский бурый уголь, растопочным для котлов является мазутное топливо. Также есть два водогрейных котла работающих на природном газе [36].
Для доставки угольного топлива на Челябинской ТЭЦ-2 предусмотрено разгрузочное устройство, оснащенное одним вагоноопрокидователем. Вместим разгрузочной эстакады около 7 вагонов.
Склад угольного топлива имеет емкость в 2000000 тонн, он также оборудован перегружателем. Подача осуществляется со склада до главного корпуса, для этого на предприятии имеется оборудованная ленточным конвейером система топливоподачи. Система имеет: ленточные конвейеры, узы пересыпки, четыре дробильных устройства с дробилками производительность каждой около 250 т/ч.
Подача газа на ТЭЦ обеспечивается с помощью газопровода 500 мм, давление газа - 12 кгс/с м 2. Для снижения давления газа для подачи на ТЭЦ и в котельную; на площадке ТЭЦ имеется ГРП производительностью 238100 нм3/ч [36].
На ТЭЦ имеется мазутное хозяйство, состоящее из однопутного приемносливного устройства на восемь цистерн, склада мазута с двумя резервуарами на 2000 м 3 каждый.
Основные потребители пара: ЧТЗ, завод абразивных материалов, кирпичный и асфальтовый завод. Основными потребителями электроэнергии: Энергосбыт, ряд промышленных предприятий города Челябинска.
Топливо используемое для котельных агрегатов ЧТЭЦ-2 является Челябинский бурый уголь, характеристики данного топлива являются: Q £ = 15 ч- 15,9 МДж/кг; Wp = 13 ч- 16; Аp < 30 %; Уг = 40 ч- 43 %, по способу сжигания опираются на пылевые системы с непосредственным вдуванием пыли прямо из молотковых мельниц. Схема связи была определена из неблочного принципа ввода девяти котельных агрегатов и четырёх паротурбинных генераторов, она осуществляется через общий стационарный коллектор [16].
Котельные агрегаты БКЗ-210-140Ф изготавливаются Барнаульским котельным заводом, они рассчитаны на выработку пара с расходом Д н = 210 т/ч при температуре равной tПп = 570 °С давлением Рпп = 14 МПа. Нормативные
параметры оборудования ТЭС были изменены в связи с выработкой ресурсов, в данный период времени эти параметры составляют tn П = 550 о С и Рп п = 13 Мпа. Качество топлива по сравнению с расчётными данными также ухудшилось, уголь прибывающий на ТЭЦ-2 является сильно забластированым и влажным ( Wp « 22 -ч 26 %) . Теплота сгорания данного топлива оценочно составляет Q£ = 9,2 ч- 10,2 МДж/кг [38].
На ЧТЭЦ-2 предусмотрено использование природного газа, который подавался в качестве избыточного топливо с Челябинского тракторного завода, котельные агрегаты БКЗ-210-140Ф при этом являлись промежуточными потребителями. Ранее тепловая доля газа являлась меньшей частью, а именно qr = 15 -ч 20 %. Однако в данный период времени его доля составляет q r = 80 -ч 85 %, при этом летом его доля составляет = 100 %, однако снижается зимой = 0
15 %. Можно сказать, что в периоды большей нагрузки на котельные агрегаты выпадает на системы приготовления и сжигания твёрдого топлива.
Экологическая обстановка региона ухудшается дополнительными выбросами в атмосферу из-за потребления твёрдого топлива котельными агрегатами. В атмосферу попадают оксиды серы, летучая зола, а также нарастают площади золоотвалы. Из-за этого возрастают энергозатраты на собственные нужды ТЭЦ, направленные на топливоподачу, организацию сжигания, пылеприготовление и золоочистку со шлакоудалением. Затраты на пуски и остановки котельных агрегатов также увеличиваются, появляется необходимость очистки поверхностей нагрева от золовых и шлаковых загрязнений.
Работая на некондиционном топливе нагрузка котельных агрегатов Челябинской ТЭЦ-2 будет весьма ограниченной ДПП = (0,6 -ч 0,7) ■ Дн, так как в период сжигания угольной пыли формируются шлаковые загрязнения во всех областях топочной камеры. С этим связано существенное снижение коэффициента тепловой эффективности экранов, так как коэффициент напрямую связан со степенью их загрязнённости.
В результате рекомендуется задействовать усилия по переводу котельного агрегата на сжигания бурых углей Балахтинского месторождения с реконструкцией вихревых комбинированных пылегазовых горелок, что и является темой данной выпускной квалификационной работы.
эксплуатацию в 1962 году, которая работала, в те времена по самому надёжному и прогрессивному пароводяному циклу. Основным продуктами является электроэнергия, параллельно с ней осуществляется отпуск тепла в виде промышленного пара и горячей воды [36].
Существующее основное оборудование установлено в 1962 - 1971 г. и
находится в состоянии близком к удовлетворительному, котельные агрегаты первой очереди нуждаются в улучшении или замены дополнительного оборудования. Проектным топливом, а также основным используемом на котельных агрегатах Челябинской ТЭЦ-2 является Челябинский бурый уголь, растопочным для котлов является мазутное топливо. Также есть два водогрейных котла работающих на природном газе [36].
Для доставки угольного топлива на Челябинской ТЭЦ-2 предусмотрено разгрузочное устройство, оснащенное одним вагоноопрокидователем. Вместим разгрузочной эстакады около 7 вагонов.
Склад угольного топлива имеет емкость в 2000000 тонн, он также оборудован перегружателем. Подача осуществляется со склада до главного корпуса, для этого на предприятии имеется оборудованная ленточным конвейером система топливоподачи. Система имеет: ленточные конвейеры, узы пересыпки, четыре дробильных устройства с дробилками производительность каждой около 250 т/ч.
Подача газа на ТЭЦ обеспечивается с помощью газопровода 500 мм, давление газа - 12 кгс/с м 2. Для снижения давления газа для подачи на ТЭЦ и в котельную; на площадке ТЭЦ имеется ГРП производительностью 238100 нм3/ч [36].
На ТЭЦ имеется мазутное хозяйство, состоящее из однопутного приемносливного устройства на восемь цистерн, склада мазута с двумя резервуарами на 2000 м 3 каждый.
Основные потребители пара: ЧТЗ, завод абразивных материалов, кирпичный и асфальтовый завод. Основными потребителями электроэнергии: Энергосбыт, ряд промышленных предприятий города Челябинска.
Топливо используемое для котельных агрегатов ЧТЭЦ-2 является Челябинский бурый уголь, характеристики данного топлива являются: Q £ = 15 ч- 15,9 МДж/кг; Wp = 13 ч- 16; Аp < 30 %; Уг = 40 ч- 43 %, по способу сжигания опираются на пылевые системы с непосредственным вдуванием пыли прямо из молотковых мельниц. Схема связи была определена из неблочного принципа ввода девяти котельных агрегатов и четырёх паротурбинных генераторов, она осуществляется через общий стационарный коллектор [16].
Котельные агрегаты БКЗ-210-140Ф изготавливаются Барнаульским котельным заводом, они рассчитаны на выработку пара с расходом Д н = 210 т/ч при температуре равной tПп = 570 °С давлением Рпп = 14 МПа. Нормативные
параметры оборудования ТЭС были изменены в связи с выработкой ресурсов, в данный период времени эти параметры составляют tn П = 550 о С и Рп п = 13 Мпа. Качество топлива по сравнению с расчётными данными также ухудшилось, уголь прибывающий на ТЭЦ-2 является сильно забластированым и влажным ( Wp « 22 -ч 26 %) . Теплота сгорания данного топлива оценочно составляет Q£ = 9,2 ч- 10,2 МДж/кг [38].
На ЧТЭЦ-2 предусмотрено использование природного газа, который подавался в качестве избыточного топливо с Челябинского тракторного завода, котельные агрегаты БКЗ-210-140Ф при этом являлись промежуточными потребителями. Ранее тепловая доля газа являлась меньшей частью, а именно qr = 15 -ч 20 %. Однако в данный период времени его доля составляет q r = 80 -ч 85 %, при этом летом его доля составляет = 100 %, однако снижается зимой = 0
15 %. Можно сказать, что в периоды большей нагрузки на котельные агрегаты выпадает на системы приготовления и сжигания твёрдого топлива.
Экологическая обстановка региона ухудшается дополнительными выбросами в атмосферу из-за потребления твёрдого топлива котельными агрегатами. В атмосферу попадают оксиды серы, летучая зола, а также нарастают площади золоотвалы. Из-за этого возрастают энергозатраты на собственные нужды ТЭЦ, направленные на топливоподачу, организацию сжигания, пылеприготовление и золоочистку со шлакоудалением. Затраты на пуски и остановки котельных агрегатов также увеличиваются, появляется необходимость очистки поверхностей нагрева от золовых и шлаковых загрязнений.
Работая на некондиционном топливе нагрузка котельных агрегатов Челябинской ТЭЦ-2 будет весьма ограниченной ДПП = (0,6 -ч 0,7) ■ Дн, так как в период сжигания угольной пыли формируются шлаковые загрязнения во всех областях топочной камеры. С этим связано существенное снижение коэффициента тепловой эффективности экранов, так как коэффициент напрямую связан со степенью их загрязнённости.
В результате рекомендуется задействовать усилия по переводу котельного агрегата на сжигания бурых углей Балахтинского месторождения с реконструкцией вихревых комбинированных пылегазовых горелок, что и является темой данной выпускной квалификационной работы.
Сжигание угольного топлива факельным методом в топочных камерах современных котлоагрегатов, является одной частью в цепи производства перегретого пара, электрической энергии, а также отпуска тепла. Всё вместе это весьма сложный и разносторонний технологический процесс. Он не имеет конкретной последовательности, не смотря на то что был разработан и применён на практике в далёком XX веке. Ввиду этого большая часть котельных агрегатов обладают техническими проблемами, завязанными на выходе на проектные параметры раб. среды, организация дальнейшей эксплуатации в надёжном режиме, а также безаварийной работе при вводе в эксплуатацию промышленного оборудования. Как правило это является основной проблемой при сжигании угольной пыли совместно или раздельно с газом.
При изменении параметров угольного топлива, или характеристик рабочей среды, возникают последствия. А именно необходимость для достижения номинальной нагрузки использовать непроектное топливо.
Нынешние нормы процесса сгорания угольного топлива устанавливают тенденцию повышения технических, а также экономических показателей, но и требований по улучшению экологической стороны процесса производства. Дифференцированность теплофизических параметров угольного топлива, поступающего в топочную камеру, отклонение от требуемых нормативов перегретого пара на Челябинской ТЭЦ-2. Всё это привело к необходимости проведения различного рода изменений. В связи с этим в данной работе предложен проект по переводу котельного агрегата на Балахтинский бурый уголь
При изменении параметров угольного топлива, или характеристик рабочей среды, возникают последствия. А именно необходимость для достижения номинальной нагрузки использовать непроектное топливо.
Нынешние нормы процесса сгорания угольного топлива устанавливают тенденцию повышения технических, а также экономических показателей, но и требований по улучшению экологической стороны процесса производства. Дифференцированность теплофизических параметров угольного топлива, поступающего в топочную камеру, отклонение от требуемых нормативов перегретого пара на Челябинской ТЭЦ-2. Всё это привело к необходимости проведения различного рода изменений. В связи с этим в данной работе предложен проект по переводу котельного агрегата на Балахтинский бурый уголь
