Помощь студентам в учебе
Повышение эффективности ТЭЦ ООО ЧФ «Мечел-Энерго» путем реконструкции котельного агрегата ст.№8 ПК-14-2 с заменой горелочных устройств
|
АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 6
1 ОБОСНОВАНИЕ РЕКОНСТРУКЦИИ КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА
ПК-14-2 ТЭЦ ООО ЧФ «МЕЧЕЛ-ЭНЕРГО» С ЗАМЕНОЙ ГОРЕЛОЧНЫХ
УСТРОЙСТВ И ЕЕ АКТУАЛЬНОСТЬ 7
2 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ 8
3 СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ ПЕРЕДОВЫХ
ТЕХНОЛОГИЙ И РЕШЕНИЙ 10
4 ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА ПК-14-2 12
4.1 Краткое описание котельного агрегата ПК-14-2 12
4.1.1 Исходные данные и состав топлива 13
4.1.2 Расчет теплоты сгорания, объемов воздуха и
продуктов сгорания 14
4.1.3 Расчет энтальпий воздуха и продуктов сгорания 21
4.1.4 Расчет расхода топлива и теплового баланса 23
4.1.5 Поверочный расчет топочной камеры 25
4.1.6 Поверочный расчет фестона котла ПК-14-2 29
4.1.7 Расчет II ступени пароперегревателя котла ПК-14-2 31
4.1.8 Расчет I ступени пароперегревателя котла ПК-14-2 34
4.1.9 Расчет II ступени экономайзера котла ПК-14-2 36
4.1.10 Расчет II ступени воздухоподогревателя котла ПК-14-2 39
4.1.11 Расчет I ступени экономайзера котла ПК-14-2 42
4.1.12 Расчет I ступени воздухоподогревателя котла ПК-14-2 44
4.2 Расчет горелочных устройств НПО ЦКТИ 47
5 НАУЧНАЯ ЧАСТЬ. СРАВНЕНИЕ СПОСОБОВ
СЖИГАНИЯ СМЕСИ ГАЗОВ В КОТЛЕ ПК-14-2 51
5.1 Расчет расхода топлива и теплового баланса 59
6 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ 64
7 ВОПРОСЫ ЭКОЛОГИИ 67
7.1 Расчет выбросов окислов азота и окиси углерода 67
7.2 Поверочный расчет дымовой трубы 70
8 АВТОМАТИЗАЦИЯ КОТЛА ПК-14-2 73
8.1 Технологические сигнализации 76
8.2 Тепловые защиты 77
9 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 79
9.1 Выявление опасных и вредных производственных факторов
при эксплуатации оборудования 79
9.2 Требования охраны труда и организации работ при реконструкции
котла ПК-14-2 80
9.3 Освещение помещений производственных
и складских зданий 81
9.4 Электробезопасность 82
9.5 Пожаровзрывобезопасность 83
9.6 Средства пожаротушения в котельном цехе 85
10 ЭКОНОМИКА И УПРАВЛЕНИЕ 86
10.1 Смета капитальных затрат проекта 86
10.2 Смета текущих затрат до реконструкции 88
10.3 Смета текущих затрат после реконструкции 91
10.4 Расчет срока окупаемости проекта по реконструкции котла 92
10.5 SWOT-анализ вариантов проектных решений 93
10.6 Построение матрицы ранжирования проблем предприятия 94
10.7 Построение модели причинно-следственной диаграммы 95
10.8 Планирование целей предприятия в пирамиде целепологания 96
10.9 Дерево целей проекта повышения энергетической
эффективности 98
10.10 Модель поля сил эффективности реализации проекта 99
10.11 Планирование мероприятий по реализации проекта.
График Ганта 101
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 103
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 104
ВВЕДЕНИЕ 6
1 ОБОСНОВАНИЕ РЕКОНСТРУКЦИИ КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА
ПК-14-2 ТЭЦ ООО ЧФ «МЕЧЕЛ-ЭНЕРГО» С ЗАМЕНОЙ ГОРЕЛОЧНЫХ
УСТРОЙСТВ И ЕЕ АКТУАЛЬНОСТЬ 7
2 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ 8
3 СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ ПЕРЕДОВЫХ
ТЕХНОЛОГИЙ И РЕШЕНИЙ 10
4 ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА ПК-14-2 12
4.1 Краткое описание котельного агрегата ПК-14-2 12
4.1.1 Исходные данные и состав топлива 13
4.1.2 Расчет теплоты сгорания, объемов воздуха и
продуктов сгорания 14
4.1.3 Расчет энтальпий воздуха и продуктов сгорания 21
4.1.4 Расчет расхода топлива и теплового баланса 23
4.1.5 Поверочный расчет топочной камеры 25
4.1.6 Поверочный расчет фестона котла ПК-14-2 29
4.1.7 Расчет II ступени пароперегревателя котла ПК-14-2 31
4.1.8 Расчет I ступени пароперегревателя котла ПК-14-2 34
4.1.9 Расчет II ступени экономайзера котла ПК-14-2 36
4.1.10 Расчет II ступени воздухоподогревателя котла ПК-14-2 39
4.1.11 Расчет I ступени экономайзера котла ПК-14-2 42
4.1.12 Расчет I ступени воздухоподогревателя котла ПК-14-2 44
4.2 Расчет горелочных устройств НПО ЦКТИ 47
5 НАУЧНАЯ ЧАСТЬ. СРАВНЕНИЕ СПОСОБОВ
СЖИГАНИЯ СМЕСИ ГАЗОВ В КОТЛЕ ПК-14-2 51
5.1 Расчет расхода топлива и теплового баланса 59
6 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ 64
7 ВОПРОСЫ ЭКОЛОГИИ 67
7.1 Расчет выбросов окислов азота и окиси углерода 67
7.2 Поверочный расчет дымовой трубы 70
8 АВТОМАТИЗАЦИЯ КОТЛА ПК-14-2 73
8.1 Технологические сигнализации 76
8.2 Тепловые защиты 77
9 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 79
9.1 Выявление опасных и вредных производственных факторов
при эксплуатации оборудования 79
9.2 Требования охраны труда и организации работ при реконструкции
котла ПК-14-2 80
9.3 Освещение помещений производственных
и складских зданий 81
9.4 Электробезопасность 82
9.5 Пожаровзрывобезопасность 83
9.6 Средства пожаротушения в котельном цехе 85
10 ЭКОНОМИКА И УПРАВЛЕНИЕ 86
10.1 Смета капитальных затрат проекта 86
10.2 Смета текущих затрат до реконструкции 88
10.3 Смета текущих затрат после реконструкции 91
10.4 Расчет срока окупаемости проекта по реконструкции котла 92
10.5 SWOT-анализ вариантов проектных решений 93
10.6 Построение матрицы ранжирования проблем предприятия 94
10.7 Построение модели причинно-следственной диаграммы 95
10.8 Планирование целей предприятия в пирамиде целепологания 96
10.9 Дерево целей проекта повышения энергетической
эффективности 98
10.10 Модель поля сил эффективности реализации проекта 99
10.11 Планирование мероприятий по реализации проекта.
График Ганта 101
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 103
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 104
Рост населения Земли, энерговооруженности труда, затрат энергии в быту и в общественной жизни сопровождается увеличением мирового потребления энергоресурсов. Средний темп роста мирового потребления энергии в период 1995-2005 гг. составил 2,5% в год. Таким образом, оно может возрасти к 2030 г. до 20-21 млрд. т.у.т. [9]. Эффективное использование топливно-энергетических ресурсов в странах с развитой экономикой стало основным направлением государственной энергетической политики. Постепенное истощение запасов органического топлива, рост цен на энергоносители, ухудшение экологической ситуации делают проблему рационального использования энергии все более острой. В связи с этим возникает необходимость проведения государственной энергосберегающей политики. Указ Президента РФ №889 от 4 июня 2008 года предусматривает снижение к 2020 году энергоемкости внутреннего валового продукта РФ не менее чем на 40% по сравнению с 2007 годом [6].
Ведется активная работа по усовершенствованию методов утилизации доменного, коксового, конвертерного газа.
Цель дипломной работы: замена горелочных устройств для более эффективного сжигания коксового и природного газов.
Задачи: подбор горелок для увеличения доли сжигаемого коксового газа по теплу до 44 %. Соответственно снизить долю сжигания природного газа, обеспечить устойчивую работу вспомогательного оборудования котла, изменить тепловыделения по ярусам горелок максимально нагрузив топливом нижние горелки.
В результате проделанной работы выполнены: тепловой расчет котла ст. № 8, выявлены изменения основных параметров котла при сжигании коксового и природного газа в разных объемах, выявлены воздействия выбросов на окружающую среду, определена эффективность проекта.
Основными видами деятельности ООО ЧФ «Мечел-Энерго» являются: производство электроэнергии, тепловой энергии в паре и горячей воде, доменного дутья, сжатого воздуха, ХОВ и деаэрированной воды, сбыт производимой продукции - электрической и тепловой энергии. Основными потребителем филиала являются ОАО «ЧМК» и находящиеся на одной промышленной площадке с заводом предприятия группы, потребляющих около 79% производимой тепловой энергии, а также прочие потребители Металлургического района г. Челябинска.
Основным способом утилизации отработанных газов металлургического производства является их сжигание в топках паровых котлов с предварительным обогащением их природным газом.
Объект исследования Котел ПК-14-2 ст. №8, изготовленный заводом им. Орджоникидзе г. Подольск, паропроизводительностью 220 т/ч, оборудован 3-х топливными горелками в количестве 12 штук (по 6 горелок на каждой боковой стороне котла), предназначенными для сжигания газов: природного, доменного и коксового. Горелки разработаны ОАО «Красный котельщик» г. Таганрог.
Ведется активная работа по усовершенствованию методов утилизации доменного, коксового, конвертерного газа.
Цель дипломной работы: замена горелочных устройств для более эффективного сжигания коксового и природного газов.
Задачи: подбор горелок для увеличения доли сжигаемого коксового газа по теплу до 44 %. Соответственно снизить долю сжигания природного газа, обеспечить устойчивую работу вспомогательного оборудования котла, изменить тепловыделения по ярусам горелок максимально нагрузив топливом нижние горелки.
В результате проделанной работы выполнены: тепловой расчет котла ст. № 8, выявлены изменения основных параметров котла при сжигании коксового и природного газа в разных объемах, выявлены воздействия выбросов на окружающую среду, определена эффективность проекта.
Основными видами деятельности ООО ЧФ «Мечел-Энерго» являются: производство электроэнергии, тепловой энергии в паре и горячей воде, доменного дутья, сжатого воздуха, ХОВ и деаэрированной воды, сбыт производимой продукции - электрической и тепловой энергии. Основными потребителем филиала являются ОАО «ЧМК» и находящиеся на одной промышленной площадке с заводом предприятия группы, потребляющих около 79% производимой тепловой энергии, а также прочие потребители Металлургического района г. Челябинска.
Основным способом утилизации отработанных газов металлургического производства является их сжигание в топках паровых котлов с предварительным обогащением их природным газом.
Объект исследования Котел ПК-14-2 ст. №8, изготовленный заводом им. Орджоникидзе г. Подольск, паропроизводительностью 220 т/ч, оборудован 3-х топливными горелками в количестве 12 штук (по 6 горелок на каждой боковой стороне котла), предназначенными для сжигания газов: природного, доменного и коксового. Горелки разработаны ОАО «Красный котельщик» г. Таганрог.
В работе предложен вариант реконструкции котельного агрегата ПК-14-2 ТЭЦ ООО «Мечел-Энерго» с заменой горелочных устройств.
На основании теплового поверочного расчета котельного агрегата ПК-14-2 определена располагаемая теплота сгорания 24808 кДж/м3 смеси природного и коксового газа соответственно с тепловыми долями 0,65 и 0,35. Вычислен КПД котла, который составил 92,58 %. Расход топлива составил 7,438 м3/с.
В научной части работы были сравнены параметры работы котельного агрегата при двух различных вариантах соотношения природного и коксового газа:
1) q = 0,65, cq = 0,35, 2) дпг = 0,5, qKr = 0,5. На основании расчетов был выбран
второй вариант, так как при данных соотношениях топлива мы можем наблюдать значительную экономию годовой стоимости топлива, которая составила 549794,082 тыс. руб./год.
В разделе «Энергосбережение» описана нормативно-правовая база и рассмотрены основные энергосберегающие технологии, применяемые в котельном цехе.
В разделе «Автоматизация» рассмотрены основные требования, предъявляемые к котельным агрегатам. Описана функциональная схема автоматики котельного агрегата ПК-14-2.
В разделе, посвященном вопросам экологии, рассчитан массовый выброс окис- лов азота, который составил 134,133 г/с и окиси углерода, составивший 553,41 г/с. Выполнен поверочный расчет дымовой трубы высотой 100 м и диаметром устья 6 м. На основании расчета определены максимальные значения приземных концентраций окислов азота и окиси углерода, составившие соответственно 0,067 мг/м3 и 0,275 мг/м3.
В разделе «Безопасность жизнедеятельности» выявлены опасные и вредные производственные факторы, рассмотрены вопросы безопасности производственных процессов и оборудования. Приведены пути обеспечения пожаровзрывобезопасности и электробезопасности в котельном цехе.
В экономико-управленческой части произведен расчет капитальных затрат проведения реконструкции котла, которые составили 4113,82 тыс. руб. Также определены текущие затраты котельного цеха до и после реконструкции, которые составили соответственно 594 762,43 тыс. руб/год и 591 555,28 тыс. руб./год.
Вычислены себестоимости производства 1 т пара котлом до и после реконструкции, составляющие соответственно 308 руб/т и 306,95 руб/т.
На основании теплового поверочного расчета котельного агрегата ПК-14-2 определена располагаемая теплота сгорания 24808 кДж/м3 смеси природного и коксового газа соответственно с тепловыми долями 0,65 и 0,35. Вычислен КПД котла, который составил 92,58 %. Расход топлива составил 7,438 м3/с.
В научной части работы были сравнены параметры работы котельного агрегата при двух различных вариантах соотношения природного и коксового газа:
1) q = 0,65, cq = 0,35, 2) дпг = 0,5, qKr = 0,5. На основании расчетов был выбран
второй вариант, так как при данных соотношениях топлива мы можем наблюдать значительную экономию годовой стоимости топлива, которая составила 549794,082 тыс. руб./год.
В разделе «Энергосбережение» описана нормативно-правовая база и рассмотрены основные энергосберегающие технологии, применяемые в котельном цехе.
В разделе «Автоматизация» рассмотрены основные требования, предъявляемые к котельным агрегатам. Описана функциональная схема автоматики котельного агрегата ПК-14-2.
В разделе, посвященном вопросам экологии, рассчитан массовый выброс окис- лов азота, который составил 134,133 г/с и окиси углерода, составивший 553,41 г/с. Выполнен поверочный расчет дымовой трубы высотой 100 м и диаметром устья 6 м. На основании расчета определены максимальные значения приземных концентраций окислов азота и окиси углерода, составившие соответственно 0,067 мг/м3 и 0,275 мг/м3.
В разделе «Безопасность жизнедеятельности» выявлены опасные и вредные производственные факторы, рассмотрены вопросы безопасности производственных процессов и оборудования. Приведены пути обеспечения пожаровзрывобезопасности и электробезопасности в котельном цехе.
В экономико-управленческой части произведен расчет капитальных затрат проведения реконструкции котла, которые составили 4113,82 тыс. руб. Также определены текущие затраты котельного цеха до и после реконструкции, которые составили соответственно 594 762,43 тыс. руб/год и 591 555,28 тыс. руб./год.
Вычислены себестоимости производства 1 т пара котлом до и после реконструкции, составляющие соответственно 308 руб/т и 306,95 руб/т.