Помощь студентам в учебе
Разработка резервного источника теплоснабжения газоперекачивающей станции Пангодинского ЛПУМГ Надымского района ЯНАО
|
Аннотация
ВВЕДЕНИЕ 6
1 ОБОСНОВАНИЕ И АКТУАЛЬНОСТЬ РАЗРАБОТКИ РЕЗЕРВНОГО
ИСТОЧНИКА ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ГАЗОПЕРЕКАЧИВАЮЩЕЙ СТАНЦИИ ПАНГОДИНСКОГО ЛПУМГ НАДЫМСКОГО РАЙОНА ЯНАО 8
1.2 Разработка резервного источника теплоснабжения ГПС 8
1.1 Особенности работы газоперекачивающей станции 9
2 СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ ПЕРЕДОВЫХ РАЗРАБОТОК И РЕШЕНИЙ ПО АВТОНОМНЫМ
ИСТОЧНИКАМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ 11
3 СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 15
3.1 Расчет графика температур 15
3.2 Расчет тепловой схемы 17
3.3 Выбор котельного агрегата 19
3.4 Описание котельного агрегата 19
3.5 Тепловой расчет котла 22
3.5.1 Состав и количество продуктов сгорания 23
3.5.2 Расчет энтальпий продуктов сгорания 24
3.5.3 Тепловой баланс котла и расчет расхода топлива 25
3.5.4 Тепловой расчет топочной камеры 27
3.5.5 Расчет дымогарных труб 32
3.5.6 Проверка теплового баланса 35
3.6 Аэродинамический расчет котла 36
3.7 Выбор вспомогательного оборудования 38
3.7.1 Выбор горелочных устройств 38
3.7.2 Выбор насосного оборудования 39
3.8 Газоснабжение котельной 40
Выводы по разделу 42
4 НАУЧНАЯ ЧАСТЬ 43
4.1 График зависимости температуры дымовых газов от
производительности котла 43
4.2 График зависимости коэффициента полезного действия (КПД)
котла от его производительности 47
5 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ 49
5.1 Энергосберегающие мероприятия, реализованные на
газоперекачивающей станции 49
5.1.1 Применение тепловых насосов 50
5.1.2 Снижение гидравлических сопротивлений за счет применения
труб с внутренним покрытием 52
5.2 Меры по энергосбережению, реализованные непосредственно в
автономной газовой водогрейной котельной 52
6 ВОПРОСЫ ЭКОЛОГИИ 55
6.1 Определение объемов продуктов сгорания топлива 56
6.2 Расчет максимальной приземной концентрации выбросов из
дымовой трубы 57
6.3 Расчет выброса оксидов азота 58
6.4 Расчет минимальной высоты дымовой трубы 59
7 АВТОМАТИЗАЦИЯ - ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ, ЗАЩИТА И
АВТОМАТИКА 65
7.1 Краткое описание технологического оборудования 65
7.2 Постановка задачи автоматического контроля и регулирования
объекта 66
7.3 Технические требования, предъявляемые к системе автоматического
управления котельной 66
7.3.1 Требования к функциям САУ 67
7.3.2 Требования к организационному обеспечению 68
7.3.3 Требования к математическому обеспечению 68
7.3.4 Требования к надежности 68
7.4 Разработка функциональной схемы автоматического контроля и
регулирования объекта 69
8 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 72
8.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов 72
8.2 Инженерные и организационные решения по обеспечению
безопасности работ 73
8.3 Санитарно-гигиенические требования к помещению и размещению
используемого оборудования 73
8.4 Обеспечение безопасности технологического процесса 74
8.5 Обеспечение пожарной и взрывопожарной безопасности 75
8.6 Экологичность объекта 76
9 ЭКОНОМИКА И УПРАВЛЕНИЕ 77
9.1 Технико-экономический расчет 77
9.1.1 Смета капитальных затрат по двум сопоставимым вариантам 77
9.1.2 Расчет текущих затрат по двум сопоставимым вариантам 81
9.1.3 Выбор лучшего варианта технического решения 83
9.2 SWOT - анализ вариантов технических решений 85
9.3 Планирование целей предприятия и проекта 87
9.3.1 Планирование целей предприятия в пирамиде целеполагания 87
9.3.2 Планирование целей проекта в дереве целей 87
9.3.3 Модель поля сил эффективности реализации проекта 90
9.3.4 Ленточный график Ганта 90
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 92
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 94
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ А. График Ганта по реализации целей проекта 98
ВВЕДЕНИЕ 6
1 ОБОСНОВАНИЕ И АКТУАЛЬНОСТЬ РАЗРАБОТКИ РЕЗЕРВНОГО
ИСТОЧНИКА ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ГАЗОПЕРЕКАЧИВАЮЩЕЙ СТАНЦИИ ПАНГОДИНСКОГО ЛПУМГ НАДЫМСКОГО РАЙОНА ЯНАО 8
1.2 Разработка резервного источника теплоснабжения ГПС 8
1.1 Особенности работы газоперекачивающей станции 9
2 СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ ПЕРЕДОВЫХ РАЗРАБОТОК И РЕШЕНИЙ ПО АВТОНОМНЫМ
ИСТОЧНИКАМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ 11
3 СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 15
3.1 Расчет графика температур 15
3.2 Расчет тепловой схемы 17
3.3 Выбор котельного агрегата 19
3.4 Описание котельного агрегата 19
3.5 Тепловой расчет котла 22
3.5.1 Состав и количество продуктов сгорания 23
3.5.2 Расчет энтальпий продуктов сгорания 24
3.5.3 Тепловой баланс котла и расчет расхода топлива 25
3.5.4 Тепловой расчет топочной камеры 27
3.5.5 Расчет дымогарных труб 32
3.5.6 Проверка теплового баланса 35
3.6 Аэродинамический расчет котла 36
3.7 Выбор вспомогательного оборудования 38
3.7.1 Выбор горелочных устройств 38
3.7.2 Выбор насосного оборудования 39
3.8 Газоснабжение котельной 40
Выводы по разделу 42
4 НАУЧНАЯ ЧАСТЬ 43
4.1 График зависимости температуры дымовых газов от
производительности котла 43
4.2 График зависимости коэффициента полезного действия (КПД)
котла от его производительности 47
5 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ 49
5.1 Энергосберегающие мероприятия, реализованные на
газоперекачивающей станции 49
5.1.1 Применение тепловых насосов 50
5.1.2 Снижение гидравлических сопротивлений за счет применения
труб с внутренним покрытием 52
5.2 Меры по энергосбережению, реализованные непосредственно в
автономной газовой водогрейной котельной 52
6 ВОПРОСЫ ЭКОЛОГИИ 55
6.1 Определение объемов продуктов сгорания топлива 56
6.2 Расчет максимальной приземной концентрации выбросов из
дымовой трубы 57
6.3 Расчет выброса оксидов азота 58
6.4 Расчет минимальной высоты дымовой трубы 59
7 АВТОМАТИЗАЦИЯ - ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ, ЗАЩИТА И
АВТОМАТИКА 65
7.1 Краткое описание технологического оборудования 65
7.2 Постановка задачи автоматического контроля и регулирования
объекта 66
7.3 Технические требования, предъявляемые к системе автоматического
управления котельной 66
7.3.1 Требования к функциям САУ 67
7.3.2 Требования к организационному обеспечению 68
7.3.3 Требования к математическому обеспечению 68
7.3.4 Требования к надежности 68
7.4 Разработка функциональной схемы автоматического контроля и
регулирования объекта 69
8 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 72
8.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов 72
8.2 Инженерные и организационные решения по обеспечению
безопасности работ 73
8.3 Санитарно-гигиенические требования к помещению и размещению
используемого оборудования 73
8.4 Обеспечение безопасности технологического процесса 74
8.5 Обеспечение пожарной и взрывопожарной безопасности 75
8.6 Экологичность объекта 76
9 ЭКОНОМИКА И УПРАВЛЕНИЕ 77
9.1 Технико-экономический расчет 77
9.1.1 Смета капитальных затрат по двум сопоставимым вариантам 77
9.1.2 Расчет текущих затрат по двум сопоставимым вариантам 81
9.1.3 Выбор лучшего варианта технического решения 83
9.2 SWOT - анализ вариантов технических решений 85
9.3 Планирование целей предприятия и проекта 87
9.3.1 Планирование целей предприятия в пирамиде целеполагания 87
9.3.2 Планирование целей проекта в дереве целей 87
9.3.3 Модель поля сил эффективности реализации проекта 90
9.3.4 Ленточный график Ганта 90
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 92
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 94
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ А. График Ганта по реализации целей проекта 98
Транспорт газа развивается в России очень высокими темпами. Ежегодно возрастает суммарная протяжённость магистральных газопроводов. Сооружаются новые компрессорные станции. Рост темпов добычи природного газа и перемещение сырьевой базы в районы Крайнего Севера приводят к увеличению протяжённости газовых магистралей.
При большой протяженности линейной части (трассы) газопровода необходимо периодическое повышение давления транспортируемого газа и оно обеспечивается Газоперекачивающими станциями (далее ГПС), расположенными на трассе газопровода. Такие ГПС носят название линейных.
Современная газоперекачивающая станция (ГПС) - это сложное инженерное сооружение, призванное обеспечивать основные технологические процессы по подготовке и транспорту природного газа. В силу того, что транспортировать газ в больших количествах и на дальние расстояния только за счет естественного пластового давления разрабатываемого месторождения невозможно, эти компрессорные станции располагаются по трассе газопровода, как правило, через каждые 100 - 130 км и предназначены для обеспечения приема на станцию транспортируемого по газопроводу природного газа, его очистки от механических примесей и капельной жидкости в специальных пылеуловителях и фильтрах-сепараторах, распределения потоков газа по установленным на КС газоперекачивающим агрегатам с обеспечением их оптимальной загрузки, охлаждения транспортируемого газа после компремирования перед подачей его в газопровод, вывод цеха КС для работы на «станционное кольцо» при пуске и остановке станции, а также транзитного прохода транспортируемого газа по магистральному газопроводу, минуя станцию. Кроме того, технологическая обвязка компрессорной станции должна обеспечивать при необходимости возможность сброса газа в атмосферу из всех его технологических коммуникаций через специальные свечные краны [38]. Таким образом, компрессорная станция является одним из элементов технологии транспорта природных газов.
Пангодинская газоперекачивающая станция является структурным подразделением Пангодинского ЛПУМГ (линейного производственного управления магистральных газопроводов), располагается в рабочем поселке Пангоды Надымского района Ямало-Ненецкого автономного округа.
Важным вопросом на ГПС является теплоснабжение. Для обеспечения тепловой энергией Пангодинской газоперекачивающей станции используется теплота, уходящая из газовой турбины. Для использования теплоты все агрегаты оборудуются утилизационными теплообменниками, которые являются основными источниками теплоснабжения. Данный вид выработки тепловой энергии является эффективным, однако, газоперекачивающие станции считаются сложными технологическими комплексами, для которых необходим резервный источник теплоснабжения. Резервным источником в данном случае будет служить газовая котельная.
Разработка автономных источников тепла в выпускной квалификационной работе является актуальной темой. Потребители тепла проявляют все больший ин-терес к эффективности использования котельного оборудования. Прослеживается четкая тенденция к возрастанию роли автономных источников теплоснабжения, которые зачастую являются более экономичными. В связи с этим в последние годы на российском рынке значительно вырос спрос на автоматизированные котлы малой мощности.
В большинстве случаев запросы потребителей на такое оборудование удается удовлетворить, используя котлы мощностью до 6,5 МВт, при этом наиболее приемлемыми для отопительных котельных, исходя из соображений экономичности, надежности, безопасности и простоты эксплуатации, является автоматизированные водогрейные котлы с температурой воды на выходе 95 - 115 0С. В настоящее время на российском рынке появился большой выбор как отечественного, так и импортного котельного оборудования.
Цель работы - разработать газовую котельную, как резервный источник теплоснабжения Пангодинской газоперекачивающей станции.
Задачи работы:
• определение мощности котлов;
• предложение тепловой схемы котельной;
• выполнение ряда технических расчетов (расчет тепловой схемы котельной, теплового и аэродинамического расчеты выбранных котельных агрегатов, определение выбросов и минимальной высоты дымовой трубы);
• технико-экономической обоснование строительства предложенной котельной и расчет годового экономического эффекта.
Объектом ВКР является водогрейная газовая котельная на нужды отопления и вентиляции сооружений промплощадки Пангодинской ГПС.
При большой протяженности линейной части (трассы) газопровода необходимо периодическое повышение давления транспортируемого газа и оно обеспечивается Газоперекачивающими станциями (далее ГПС), расположенными на трассе газопровода. Такие ГПС носят название линейных.
Современная газоперекачивающая станция (ГПС) - это сложное инженерное сооружение, призванное обеспечивать основные технологические процессы по подготовке и транспорту природного газа. В силу того, что транспортировать газ в больших количествах и на дальние расстояния только за счет естественного пластового давления разрабатываемого месторождения невозможно, эти компрессорные станции располагаются по трассе газопровода, как правило, через каждые 100 - 130 км и предназначены для обеспечения приема на станцию транспортируемого по газопроводу природного газа, его очистки от механических примесей и капельной жидкости в специальных пылеуловителях и фильтрах-сепараторах, распределения потоков газа по установленным на КС газоперекачивающим агрегатам с обеспечением их оптимальной загрузки, охлаждения транспортируемого газа после компремирования перед подачей его в газопровод, вывод цеха КС для работы на «станционное кольцо» при пуске и остановке станции, а также транзитного прохода транспортируемого газа по магистральному газопроводу, минуя станцию. Кроме того, технологическая обвязка компрессорной станции должна обеспечивать при необходимости возможность сброса газа в атмосферу из всех его технологических коммуникаций через специальные свечные краны [38]. Таким образом, компрессорная станция является одним из элементов технологии транспорта природных газов.
Пангодинская газоперекачивающая станция является структурным подразделением Пангодинского ЛПУМГ (линейного производственного управления магистральных газопроводов), располагается в рабочем поселке Пангоды Надымского района Ямало-Ненецкого автономного округа.
Важным вопросом на ГПС является теплоснабжение. Для обеспечения тепловой энергией Пангодинской газоперекачивающей станции используется теплота, уходящая из газовой турбины. Для использования теплоты все агрегаты оборудуются утилизационными теплообменниками, которые являются основными источниками теплоснабжения. Данный вид выработки тепловой энергии является эффективным, однако, газоперекачивающие станции считаются сложными технологическими комплексами, для которых необходим резервный источник теплоснабжения. Резервным источником в данном случае будет служить газовая котельная.
Разработка автономных источников тепла в выпускной квалификационной работе является актуальной темой. Потребители тепла проявляют все больший ин-терес к эффективности использования котельного оборудования. Прослеживается четкая тенденция к возрастанию роли автономных источников теплоснабжения, которые зачастую являются более экономичными. В связи с этим в последние годы на российском рынке значительно вырос спрос на автоматизированные котлы малой мощности.
В большинстве случаев запросы потребителей на такое оборудование удается удовлетворить, используя котлы мощностью до 6,5 МВт, при этом наиболее приемлемыми для отопительных котельных, исходя из соображений экономичности, надежности, безопасности и простоты эксплуатации, является автоматизированные водогрейные котлы с температурой воды на выходе 95 - 115 0С. В настоящее время на российском рынке появился большой выбор как отечественного, так и импортного котельного оборудования.
Цель работы - разработать газовую котельную, как резервный источник теплоснабжения Пангодинской газоперекачивающей станции.
Задачи работы:
• определение мощности котлов;
• предложение тепловой схемы котельной;
• выполнение ряда технических расчетов (расчет тепловой схемы котельной, теплового и аэродинамического расчеты выбранных котельных агрегатов, определение выбросов и минимальной высоты дымовой трубы);
• технико-экономической обоснование строительства предложенной котельной и расчет годового экономического эффекта.
Объектом ВКР является водогрейная газовая котельная на нужды отопления и вентиляции сооружений промплощадки Пангодинской ГПС.
В результате выполнения выпускной квалификационной работы бакалавра было предложено в качестве резервного источника теплоснабжения промышленной площадки ГПС Пангодинского Линейного Производственного Управления Магистральных Г азопроводов разработать автономную газовую водогрейную котельную мощностью 6 МВт. Разрабатываемая котельная предназначена для выработки тепловой энергии на нужды отопления, вентиляции и технологии зданий и сооружений промышленной площадки.
В работе было проведено сравнение отечественных и зарубежных передовых разработок и решений по автономным источникам теплоснабжения.
В специальной части работы был построен температурный график, был выполнен расчет тепловой схемы отопительной водогрейной котельной с определением всех тепловых и массовых потоков и расходов тепла на собственные нужды для двух температурных режимов. Также был произведен выбор котельного агрегата, дано его описание и выполнены тепловой и аэродинамические расчеты котла, выбрано вспомогательное оборудование котельной: горелочные устройства, насосное оборудование, дано описание системы газоснабжения котельной.
В научной части работы были исследованы зависимости КПД и температуры дымовых газов от производительности котла, были построены соответствующие графики.
В разделе энергосбережения рассматривались энергосберегающие мероприятия, реализованные как на газоперекачивающей станции, так и непосредственно в рассматриваемой котельной. В экологическом разделе была определена максимальная приземистая концентрация выбросов из дымовой трубы, рассчитано количество выбросов оксидов азота, и произведен расчет минимальной высоты дымовой трубы, которая удовлетворяет условию См < ПДК.
В разделе Автоматики и КИП были рассмотрены основные принципы автоматизации котлов, виды систем автоматического регулирования (САР), разработана функциональная схема автоматического регулирования котельной и требования, предъявляемые к ней.
В разделе БЖД было оценено влияние потенциально опасных и вредных производственных факторов, рассмотрены инженерные и организационные решения по обеспечению безопасности работ на ГПС, требования пожарной и взрывопожарной безопасности, экологичность объекта.
В экономико-управленческом разделе ВКР были определены капитальные и текущие затраты для двух сопоставимых вариантов: строительство предлагаемой автономной котельной с отечественными и зарубежными котлами. Также были оценены движущие и сдерживающие силы, составлен график Г анта и дерево целей.
Результаты работы рекомендованы к использованию для разработки и внедрения проекта строительства автономной газовой водогрейной котельной в качестве резервного источника теплоснабжения промышленной площадки ГПС Пан- годинского ЛПУ МГ.
В работе было проведено сравнение отечественных и зарубежных передовых разработок и решений по автономным источникам теплоснабжения.
В специальной части работы был построен температурный график, был выполнен расчет тепловой схемы отопительной водогрейной котельной с определением всех тепловых и массовых потоков и расходов тепла на собственные нужды для двух температурных режимов. Также был произведен выбор котельного агрегата, дано его описание и выполнены тепловой и аэродинамические расчеты котла, выбрано вспомогательное оборудование котельной: горелочные устройства, насосное оборудование, дано описание системы газоснабжения котельной.
В научной части работы были исследованы зависимости КПД и температуры дымовых газов от производительности котла, были построены соответствующие графики.
В разделе энергосбережения рассматривались энергосберегающие мероприятия, реализованные как на газоперекачивающей станции, так и непосредственно в рассматриваемой котельной. В экологическом разделе была определена максимальная приземистая концентрация выбросов из дымовой трубы, рассчитано количество выбросов оксидов азота, и произведен расчет минимальной высоты дымовой трубы, которая удовлетворяет условию См < ПДК.
В разделе Автоматики и КИП были рассмотрены основные принципы автоматизации котлов, виды систем автоматического регулирования (САР), разработана функциональная схема автоматического регулирования котельной и требования, предъявляемые к ней.
В разделе БЖД было оценено влияние потенциально опасных и вредных производственных факторов, рассмотрены инженерные и организационные решения по обеспечению безопасности работ на ГПС, требования пожарной и взрывопожарной безопасности, экологичность объекта.
В экономико-управленческом разделе ВКР были определены капитальные и текущие затраты для двух сопоставимых вариантов: строительство предлагаемой автономной котельной с отечественными и зарубежными котлами. Также были оценены движущие и сдерживающие силы, составлен график Г анта и дерево целей.
Результаты работы рекомендованы к использованию для разработки и внедрения проекта строительства автономной газовой водогрейной котельной в качестве резервного источника теплоснабжения промышленной площадки ГПС Пан- годинского ЛПУ МГ.
