Помощь студентам в учебе
Повышение надежности и экологической безопасности работы котельной №1 г. Учалы Республики Башкортостан за счет использования дизельного топлива в качестве резервного
|
АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 6
1 ОБОСНОВАНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА
В КАЧЕСТВЕ РЕЗЕРВНОГО В КОТЕЛЬНОЙ №1 ГОРОДА УЧАЛЫ 8
2 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ 9
3 СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ КОТЕЛЬНЫХ
АГРЕГАТОВ 10
4 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ 12
5 ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ 14
5.1 Расчет теплового потребления 16
5.1.1 Тепловые нагрузки на отопление 16
5.1.2 Расчет годового расхода теплоты 19
5.1.3 Тепловая нагрузка в отопительный период 22
5.2 Регулирование тепловой нагрузки 24
5.3 Расчет расходов сетевой воды 26
5.4 Расчет тепловой схемы 30
5.5 Выбор основного оборудования 41
5.5.1 Тепловой расчёт котельного агрегата ДЕ 25-14 ГМ 44
5.5.1.1 Расчет объемов и энтальпий продуктов сгорания 44
5.5.1.2 Расчёт энтальпий воздуха и продуктов сгорания 46
5.5.1.3 Определение коэффициента полезного действия и
расхода топлива котлоагрегата 48
5.5.1.4 Тепловой расчет топочной камеры 52
5.5.1.5 Расчет первого конвективного пучка котла 57
5.5.1.6 Расчет второго конвективного пучка котла 61
5.5.1.7 Расчет экономайзера 65
5.5.1.8 Проверка теплового баланса 67
5.6 Выбор вспомогательного оборудования 68
5.6.1 Выбор резервуара 68
5.6.2 Выбор насосов 69
6 НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ 70
7 АВТОМАТИКА И КИП 77
8 ВОПРОСЫ ЭКОЛОГИИ 79
8.1 Расчет концентрации вредных выбросов 79
8.2 Расчет минимальной высоты трубы 81
9 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 84
9.1 Цели и задачи БЖД 84
9.2 Опасные и вредные факторы 84
9.3 Мероприятия по обеспечению пожарной безопасности 85
9.4 Мероприятия по обеспечению электробезопасности 87
10 ЭКОНОМИКА И УПРАВЛЕНИЕ 88
10.1 Расчет капитальных затрат 88
10.2 Текущие затраты на эксплуатацию котельной после реконструкции
аварийного топливного хозяйства 89
10.3 Текущие затраты на эксплуатацию аварийного топливного хозяйства
до реконструкции 90
10.4 Оценка срока окупаемости реконструкции аварийного резервного
хозяйства 92
10.5 Ранжирование проблем 92
10.6 Причинно-следственная диаграмма 93
10.7 SWOT-анализ вариантов технических решений 94
10.8 Дерево целей проекта 94
10.9 График Ганта 96
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 97
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 99
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение А. Спецификация. Тепловая схема котельной 102
Приложение Б. Спецификация. План на отметке 0.000 103
ВВЕДЕНИЕ 6
1 ОБОСНОВАНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА
В КАЧЕСТВЕ РЕЗЕРВНОГО В КОТЕЛЬНОЙ №1 ГОРОДА УЧАЛЫ 8
2 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ 9
3 СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ КОТЕЛЬНЫХ
АГРЕГАТОВ 10
4 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ 12
5 ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ 14
5.1 Расчет теплового потребления 16
5.1.1 Тепловые нагрузки на отопление 16
5.1.2 Расчет годового расхода теплоты 19
5.1.3 Тепловая нагрузка в отопительный период 22
5.2 Регулирование тепловой нагрузки 24
5.3 Расчет расходов сетевой воды 26
5.4 Расчет тепловой схемы 30
5.5 Выбор основного оборудования 41
5.5.1 Тепловой расчёт котельного агрегата ДЕ 25-14 ГМ 44
5.5.1.1 Расчет объемов и энтальпий продуктов сгорания 44
5.5.1.2 Расчёт энтальпий воздуха и продуктов сгорания 46
5.5.1.3 Определение коэффициента полезного действия и
расхода топлива котлоагрегата 48
5.5.1.4 Тепловой расчет топочной камеры 52
5.5.1.5 Расчет первого конвективного пучка котла 57
5.5.1.6 Расчет второго конвективного пучка котла 61
5.5.1.7 Расчет экономайзера 65
5.5.1.8 Проверка теплового баланса 67
5.6 Выбор вспомогательного оборудования 68
5.6.1 Выбор резервуара 68
5.6.2 Выбор насосов 69
6 НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ 70
7 АВТОМАТИКА И КИП 77
8 ВОПРОСЫ ЭКОЛОГИИ 79
8.1 Расчет концентрации вредных выбросов 79
8.2 Расчет минимальной высоты трубы 81
9 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 84
9.1 Цели и задачи БЖД 84
9.2 Опасные и вредные факторы 84
9.3 Мероприятия по обеспечению пожарной безопасности 85
9.4 Мероприятия по обеспечению электробезопасности 87
10 ЭКОНОМИКА И УПРАВЛЕНИЕ 88
10.1 Расчет капитальных затрат 88
10.2 Текущие затраты на эксплуатацию котельной после реконструкции
аварийного топливного хозяйства 89
10.3 Текущие затраты на эксплуатацию аварийного топливного хозяйства
до реконструкции 90
10.4 Оценка срока окупаемости реконструкции аварийного резервного
хозяйства 92
10.5 Ранжирование проблем 92
10.6 Причинно-следственная диаграмма 93
10.7 SWOT-анализ вариантов технических решений 94
10.8 Дерево целей проекта 94
10.9 График Ганта 96
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 97
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 99
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение А. Спецификация. Тепловая схема котельной 102
Приложение Б. Спецификация. План на отметке 0.000 103
Бесперебойное снабжение основным топливом и резервным необходимого качества и в нужных количествах является одним из существенных критериев та- бильной работы котельной. На большинстве предприятий основным видом топлива является природный газ.
В качестве резервного топлива, как правило используют мазут, которое предназначено для сжигания в период перерыва подачи основного топлива.
Существует немало объективных и субъективных причин, когда давление газа в трубопроводе может быть снижено, а то и вообще прекращено. И тогда без резервного топлива не обойтись.
В последние годы возросла роль экономических требований к резервным хозяйствам. Приведение цен на топливо к реальным ценам привело к новым требованиям экономичности сжигания. Прежде всего сокращение затрат на собственные нужды тепловых электростанций и котельных, которые приходятся на содержание аварийного топливного хозяйства. Значительно ужесточились требования, связанные с экологическими последствиями сжигания низкосортного жидкого топлива [1].
Резервное топливное хозяйство - комплекс оборудования и устройств, предназначенных для хранения, подачи и использования резервного (аварийного) топлива.
Резервное (аварийное) топливо - топливо, предназначенное для использования при ограничении или прекращении подачи газа[2].
По типу исполнения топливные хозяйство могут быть [3]:
- стационарные (подземного и наружного размещения) устанавливаемые на фундаменты;
- передвижные, размещаемые на шасси прицепов.
Характер установки резервуаров топливного хозяйства котельной [3]:
- надземная установка резервуаров;
- подземная установка резервуаров.
Способ доставки топлива [3]:
- по железной дороге;
- автомобильным транспортом.
Согласно Правилам пользования газом и предоставления услуг по газоснабжению в РФ, утвержденных 17.05.2002 г. постановлением Правительства РФ № 317, для рационального использования газа потребителями и для
бесперебойной работы коммунально-бытового комплекса при возникновении аварийных ситуаций на магистральном газопроводе и при похолоданиях, проектами газоснабжения предприятий предусматриваются сооружения резервных топливных хозяйств. Потребители газа обязаны обеспечивать исправность резервных топливных хозяйств и их готовность к работе [4].Стандартно склады жидкого топлива рассчитаны на эксплуатацию при температуре окружающего воздуха от минус 50 до плюс 50°С.
Для хранения основного топлива котельной, топливохранилище должно иметь не менее двух резервуаров.Для хранения аварийного запаса топлива можно устанавливать один резерву
ар.
Использование мазута на сегодняшний день вызывает все больше сложностей. Для примера вязкость мазута зависит от его температуры. Из-за этого необходимо постоянно топливо подогревать в цистернах, затрачивая на это огромные ресурсы. Основным видом подогрева мазута является пар, на производство которого приходится расходовать большие объемы топлива и большое количество химически отчищенной воды, тратить электроэнергию.
При использовании дизельного топлива в качестве резервного или аварийного выбор оборудования (насосы, фильтры) производят исходя из условия обеспечения бесперебойной подачи фильтрованного топлива в количестве, соответствующем 100 % номинальную нагрузку всех котлов [5].
В качестве резервного топлива, как правило используют мазут, которое предназначено для сжигания в период перерыва подачи основного топлива.
Существует немало объективных и субъективных причин, когда давление газа в трубопроводе может быть снижено, а то и вообще прекращено. И тогда без резервного топлива не обойтись.
В последние годы возросла роль экономических требований к резервным хозяйствам. Приведение цен на топливо к реальным ценам привело к новым требованиям экономичности сжигания. Прежде всего сокращение затрат на собственные нужды тепловых электростанций и котельных, которые приходятся на содержание аварийного топливного хозяйства. Значительно ужесточились требования, связанные с экологическими последствиями сжигания низкосортного жидкого топлива [1].
Резервное топливное хозяйство - комплекс оборудования и устройств, предназначенных для хранения, подачи и использования резервного (аварийного) топлива.
Резервное (аварийное) топливо - топливо, предназначенное для использования при ограничении или прекращении подачи газа[2].
По типу исполнения топливные хозяйство могут быть [3]:
- стационарные (подземного и наружного размещения) устанавливаемые на фундаменты;
- передвижные, размещаемые на шасси прицепов.
Характер установки резервуаров топливного хозяйства котельной [3]:
- надземная установка резервуаров;
- подземная установка резервуаров.
Способ доставки топлива [3]:
- по железной дороге;
- автомобильным транспортом.
Согласно Правилам пользования газом и предоставления услуг по газоснабжению в РФ, утвержденных 17.05.2002 г. постановлением Правительства РФ № 317, для рационального использования газа потребителями и для
бесперебойной работы коммунально-бытового комплекса при возникновении аварийных ситуаций на магистральном газопроводе и при похолоданиях, проектами газоснабжения предприятий предусматриваются сооружения резервных топливных хозяйств. Потребители газа обязаны обеспечивать исправность резервных топливных хозяйств и их готовность к работе [4].Стандартно склады жидкого топлива рассчитаны на эксплуатацию при температуре окружающего воздуха от минус 50 до плюс 50°С.
Для хранения основного топлива котельной, топливохранилище должно иметь не менее двух резервуаров.Для хранения аварийного запаса топлива можно устанавливать один резерву
ар.
Использование мазута на сегодняшний день вызывает все больше сложностей. Для примера вязкость мазута зависит от его температуры. Из-за этого необходимо постоянно топливо подогревать в цистернах, затрачивая на это огромные ресурсы. Основным видом подогрева мазута является пар, на производство которого приходится расходовать большие объемы топлива и большое количество химически отчищенной воды, тратить электроэнергию.
При использовании дизельного топлива в качестве резервного или аварийного выбор оборудования (насосы, фильтры) производят исходя из условия обеспечения бесперебойной подачи фильтрованного топлива в количестве, соответствующем 100 % номинальную нагрузку всех котлов [5].
В выпускной квалификационной работе была предложена реконструкция аварийного топливного хозяйства котельной №1 г. Учалы республики Башкортостан.
По своему функциональному назначению аварийное топливное хозяйство котельной №1 г.Учалы предназначено для хранения жидкого топлива (дизельное топливо) и его подвода к существующим котлам котельной для производства тепловой энергии в случае аварийного отключения газа.
Аварийное топливное хозяйство предназначено для выработки
технологическим комплексом котельной продукции в виде теплоносителя на нужды отопления жилых, общественных, административных и производственных объектов г.Учалы в случае аварийных ситуаций на газопроводе. Аварийное топливное хозяйство рассчитано на работу в аварийном режиме на срок не менее 3-х суток, которое позволяет поддерживать нормируемую температуру воздуха в отапливаемых помещениях в расчете на среднюю температуру самого холодного месяца.
Согласно Федеральному закону №261 от 23.11.2009 "Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации" были предложены способы более энергоэффективной выработки и поставки тепловой энергии.
Для определения нагрузки котельной №1 в период использования резервного топлива был проведен расчет теплового потребления. Из расчета нагрузка котельной в период использования дизельного топлива составила 12,18 МВт. Также были определены тепловые нагрузки отопления при различных
температурах воздуха.
Для определения полной нагрузки котельной проведен расчет теплового потребления в режиме нормальной работы котельной. Из расчета нагрузка котельной составила 21,22 МВт.
Для определения необходимой мощности котельной и выбора основного и вспомогательного оборудования был выполнен расчет тепловой схемы. Был произведен расчет открытого сетевого контура в трех режимах: максимально зимний, наиболее холодного месяца и летний. Невязка по расчетам равна -0,55%, -0,17%, 0,04% соответственно. Расчет является верным, т.к. невязка меньше 2%. В результате расчёта к установке приняты два паровых котла ДЕ-25-14 ГМ для технологического пароснабжения.
При выполнении теплового расчета котельного агрегата ДЕ-25-14 ГМ был рассчитан расход топлива. Также был проведен расчет объемов и энтальпий продуктов сгорания. Был определен коэффициент полезного действия. Проведен тепловой расчет топки. Проведена проверка теплового баланса.
Для реализации использования дизельного топлива в качестве резервного предусмотрена установка горизонтального надземного резервуара емкостью 100 м3 в количестве 1 шт. Для работы на аварийном топливе в котельной устанавливаются 2 котла ДЕ-25-14ГМ с горелками ГМП16. Для подачи
аварийного топлива от резервуаров на горелки котлов предусмотрена установка в насосной двух топливных насосов марки НМШ 5-25-4,0/25 с подачей 4м3/ч и напором 25 кгс/см2.
Для надежной, экономичной и безопасной работы котельной с минимальным количеством работников служат автоматизация и КИП. Аварийная и
технологическая сигнализация предусмотрена на базе блока индикации БС-10.14. Сигнализация по параметру СО. ПОРОГ2 выводится в блок индикации с существующего блока питания и сигнализации БПС-3.
Для лучшего рассеивания выбросов в атмосферу была рассчитана минимальная высота дымовой трубы и, диаметр устья. Вычислена приземная концентрация окислов азота которая удовлетворяет условиям См < ПДК=0,085 мг/м3.
Для обеспечения безопасности жизнедеятельности рассмотрены мероприятия по пожарной безопасности, по обеспечению электробезопасности и по предупреждению чрезвычайных ситуаций.
Рассмотрено несколько вариантов технический решений для обогрева резервуаров для хранения топлива: подача пара в «рубашку», напорноциркуляционное перемешивание, встроенный подогреватель, парогенератор. Для подогрева дизельного топлива до температуры +100С выбран электрообогрев топливного резервуара. Рассчитана мощность кабеля Р=4006,36 Вт. Также представлен расчет в программе расчетов TSCalc компании "Тепловые Системы". Также был рассчитан срок окупаемости. В ранжировании проблем определена главная причина - повышение надежности и экологической безопасности работы котельной №1. В причинно-следственной диаграмме описаны причины возникновения главной причины и следствий ее решения и не решения. SWOT- анализ помог определил сильный, слабые стороны, благоприятные возможности и угрозы замены мазута на дизельное топливо. Дерево целей проекта показало соподчиненность и связь целей подразделений в иерархии управления. График Ганта показывает запланированные мероприятия и время их реализации.
Проведя все расчеты, реализация аварийного топливного хозяйства с дизельным топливом является энергоэффективной, надежной и экологически безопасной.
По своему функциональному назначению аварийное топливное хозяйство котельной №1 г.Учалы предназначено для хранения жидкого топлива (дизельное топливо) и его подвода к существующим котлам котельной для производства тепловой энергии в случае аварийного отключения газа.
Аварийное топливное хозяйство предназначено для выработки
технологическим комплексом котельной продукции в виде теплоносителя на нужды отопления жилых, общественных, административных и производственных объектов г.Учалы в случае аварийных ситуаций на газопроводе. Аварийное топливное хозяйство рассчитано на работу в аварийном режиме на срок не менее 3-х суток, которое позволяет поддерживать нормируемую температуру воздуха в отапливаемых помещениях в расчете на среднюю температуру самого холодного месяца.
Согласно Федеральному закону №261 от 23.11.2009 "Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации" были предложены способы более энергоэффективной выработки и поставки тепловой энергии.
Для определения нагрузки котельной №1 в период использования резервного топлива был проведен расчет теплового потребления. Из расчета нагрузка котельной в период использования дизельного топлива составила 12,18 МВт. Также были определены тепловые нагрузки отопления при различных
температурах воздуха.
Для определения полной нагрузки котельной проведен расчет теплового потребления в режиме нормальной работы котельной. Из расчета нагрузка котельной составила 21,22 МВт.
Для определения необходимой мощности котельной и выбора основного и вспомогательного оборудования был выполнен расчет тепловой схемы. Был произведен расчет открытого сетевого контура в трех режимах: максимально зимний, наиболее холодного месяца и летний. Невязка по расчетам равна -0,55%, -0,17%, 0,04% соответственно. Расчет является верным, т.к. невязка меньше 2%. В результате расчёта к установке приняты два паровых котла ДЕ-25-14 ГМ для технологического пароснабжения.
При выполнении теплового расчета котельного агрегата ДЕ-25-14 ГМ был рассчитан расход топлива. Также был проведен расчет объемов и энтальпий продуктов сгорания. Был определен коэффициент полезного действия. Проведен тепловой расчет топки. Проведена проверка теплового баланса.
Для реализации использования дизельного топлива в качестве резервного предусмотрена установка горизонтального надземного резервуара емкостью 100 м3 в количестве 1 шт. Для работы на аварийном топливе в котельной устанавливаются 2 котла ДЕ-25-14ГМ с горелками ГМП16. Для подачи
аварийного топлива от резервуаров на горелки котлов предусмотрена установка в насосной двух топливных насосов марки НМШ 5-25-4,0/25 с подачей 4м3/ч и напором 25 кгс/см2.
Для надежной, экономичной и безопасной работы котельной с минимальным количеством работников служат автоматизация и КИП. Аварийная и
технологическая сигнализация предусмотрена на базе блока индикации БС-10.14. Сигнализация по параметру СО. ПОРОГ2 выводится в блок индикации с существующего блока питания и сигнализации БПС-3.
Для лучшего рассеивания выбросов в атмосферу была рассчитана минимальная высота дымовой трубы и, диаметр устья. Вычислена приземная концентрация окислов азота которая удовлетворяет условиям См < ПДК=0,085 мг/м3.
Для обеспечения безопасности жизнедеятельности рассмотрены мероприятия по пожарной безопасности, по обеспечению электробезопасности и по предупреждению чрезвычайных ситуаций.
Рассмотрено несколько вариантов технический решений для обогрева резервуаров для хранения топлива: подача пара в «рубашку», напорноциркуляционное перемешивание, встроенный подогреватель, парогенератор. Для подогрева дизельного топлива до температуры +100С выбран электрообогрев топливного резервуара. Рассчитана мощность кабеля Р=4006,36 Вт. Также представлен расчет в программе расчетов TSCalc компании "Тепловые Системы". Также был рассчитан срок окупаемости. В ранжировании проблем определена главная причина - повышение надежности и экологической безопасности работы котельной №1. В причинно-следственной диаграмме описаны причины возникновения главной причины и следствий ее решения и не решения. SWOT- анализ помог определил сильный, слабые стороны, благоприятные возможности и угрозы замены мазута на дизельное топливо. Дерево целей проекта показало соподчиненность и связь целей подразделений в иерархии управления. График Ганта показывает запланированные мероприятия и время их реализации.
Проведя все расчеты, реализация аварийного топливного хозяйства с дизельным топливом является энергоэффективной, надежной и экологически безопасной.