Помощь студентам в учебе
Проведение экспертизы промышленной безопасности котла ТП-13Б ТЭЦ-ПВС на АО «Уральская сталь» с целью продления сроков службы и повышения надёжности
|
АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 7
1 ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩЕГО ЭНЕРГОХОЗЯЙСТВА ТЭЦ-ПВС
НА ПРЕДПРИЯТИИ АО «УРАЛЬСКАЯ СТАЛЬ» 9
1.1 Организационная структура ТЭЦ-ПВС 9
1.2 Основные технологические участки и протекающие процессы 9
1.3 Характеристики основного оборудования и режим его работы 11
1.4 Топливное хозяйство и технологический транспорт ТЭЦ-ПВС 12
1.5 Котельный цех 13
1.6 Турбинный цех 15
1.7 Система технического водоснабжения и водоподготовка 15
1.8 Система снабжения теплом и паром 16
1.9 Характеристика котла ТП- 13Б 17
2 ТЕПЛОВОЙ РАСЧЁТ КОТЛА ТП-13Б 20
2.1 Определение классификационных признаков котла 20
2.2 Определение избытков воздуха и присосов по газовому тракту
котла 20
2.3 Расчёт объёма воздуха для горения, состава и теплосодержания
продуктов сгорания топлива 22
2.3.1 Расчёт объёма воздуха для горения и состава продуктов
сгорания топлива 22
2.3.2 Расчёт теплосодержания продуктов сгорания топлива 25
2.4 Тепловой баланс котла 27
2.5 Поверочный расчёт топочной камеры 29
2.6 Поверочный расчёт конвективных газоходов 39
2.7 Конструктивный расчёт хвостовых поверхностей нагрева 54
2.7.1 Конструктивный расчёт водяного экономайзера 54
2.7.2 Проверка теплового баланса 58
3 ПРОВЕДЕНИЕ ЭКСПЕРТИЗЫ ПРОМЫШЛЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ
КОТЛА №7 ТП-13Б 59
3.1 Диагностика оборудования дефектоскопическим методом 59
3.1.1 Понятие о неразрушающих методах контроля 60
3.1.2 Классификация неразрушающих методов контроля 60
3.2 Оценка возможности продления срока эксплуатации котла ТП-13Б 65
3.2.1 Краткая характеристика и назначение объекта 65
3.2.2 Проведение экспертизы наиболее ответственных частей котла ... 66
3.2.3 Металлографическое исследование металла 68
3.2.4 Поверочный расчёт на прочность паропроводов 70
4 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ 77
5 ВОПРОСЫ ЭКОЛОГИИ 79
6 КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ И АВТОМАТИКА 86
7 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 92
7.1 Оценка вредных и опасных производственных факторов 92
7.2 Нормирование факторов трудового процесса и рабочей среды,
организация мероприятий защиты 93
7.2.1 Воздух рабочей зоны 93
7.2.2 Световая среда 95
7.2.3 Вибрация и шум 96
7.3 Безопасность производственных процессов и оборудования 98
7.3.1 Травмоопасность 98
7.3.2 Электробезопасность 99
7.3.3 Пожаровзрывоопасность 100
8 ЭКОНОМИКА И УПРАВЛЕНИЕ 102
8.1 Технико-экономический расчёт 102
8.2 Аналитический инструментарий обоснования вариантов технических
решений 104
8.2.1 Модель ранжирования проблем энергетической эффективности
работы ТЭЦ-ПВС АО «Уральская сталь» 104
8.2.2 Модель причинно-следственной диаграммы 106
8.3 Планирование целей предприятия и проекта 107
8.3.1 Планирование целей предприятия в пирамиде целеполагания
ООО «ПромТЭК» 107
8.3.2 Модель дерева целей повышения энергетической
эффективности 108
8.3.3 Модель поля сил реализации проекта 109
8.3.4 Ленточный график Ганта для представления мероприятий
по реализации целей (подцелей) проекта 110
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 112
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 113
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Характеристика основных элементов котла ТП- 13Б . .. 116
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Акт по визуальному и измерительному контролю 117
ПРИЛОЖЕНИЕ В. Гибы труб парового котла ТП-13Б (измерение овальности) 118
ПРИЛОЖЕНИЕ Г. Трубопроводы в пределах котла ТП-13Б
(измерение остаточной деформации) 120
ПРИЛОЖЕНИЕ Д. Не обогреваемые трубопроводы в пределах котла ТП-13Б (твердометрия) 121
ПРИЛОЖЕНИЕ Е. Гибы труб парового котла ТП-13Б
(ультразвуковая толщинометрия металла) 122
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж. Коллекторы парового котла ТП-13Б
(ультразвуковая толщинометрия металла) 124
ПРИЛОЖЕНИЕ И. Гибы труб парового котла ТП-13Б
(магнитный или магнитопорошковый контроль) 125
ПРИЛОЖЕНИЕ К. Сварные соединения парового котла ТП-13Б
(магнитный или магнитопорошковый контроль) 126
ПРИЛОЖЕНИЕ Л. Гибы труб парового котла ТП-13Б (ультразвуковой контроль качества металла гнутых участков трубопроводов) 128
ПРИЛОЖЕНИЕ М. Не обогреваемые трубопроводы в пределах котла ТП-13Б (ультразвуковой контроль качества сварных соединений трубопроводов, труб поверхностей нагрева и коллекторов котлов) 129
ПРИЛОЖЕНИЕ Н. Акт по гидравлическому испытанию парового котла ТП-13Б 131
ПРИЛОЖЕНИЕ П. Список цехов комбината АО «Уральская сталь» 132
ВВЕДЕНИЕ 7
1 ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩЕГО ЭНЕРГОХОЗЯЙСТВА ТЭЦ-ПВС
НА ПРЕДПРИЯТИИ АО «УРАЛЬСКАЯ СТАЛЬ» 9
1.1 Организационная структура ТЭЦ-ПВС 9
1.2 Основные технологические участки и протекающие процессы 9
1.3 Характеристики основного оборудования и режим его работы 11
1.4 Топливное хозяйство и технологический транспорт ТЭЦ-ПВС 12
1.5 Котельный цех 13
1.6 Турбинный цех 15
1.7 Система технического водоснабжения и водоподготовка 15
1.8 Система снабжения теплом и паром 16
1.9 Характеристика котла ТП- 13Б 17
2 ТЕПЛОВОЙ РАСЧЁТ КОТЛА ТП-13Б 20
2.1 Определение классификационных признаков котла 20
2.2 Определение избытков воздуха и присосов по газовому тракту
котла 20
2.3 Расчёт объёма воздуха для горения, состава и теплосодержания
продуктов сгорания топлива 22
2.3.1 Расчёт объёма воздуха для горения и состава продуктов
сгорания топлива 22
2.3.2 Расчёт теплосодержания продуктов сгорания топлива 25
2.4 Тепловой баланс котла 27
2.5 Поверочный расчёт топочной камеры 29
2.6 Поверочный расчёт конвективных газоходов 39
2.7 Конструктивный расчёт хвостовых поверхностей нагрева 54
2.7.1 Конструктивный расчёт водяного экономайзера 54
2.7.2 Проверка теплового баланса 58
3 ПРОВЕДЕНИЕ ЭКСПЕРТИЗЫ ПРОМЫШЛЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ
КОТЛА №7 ТП-13Б 59
3.1 Диагностика оборудования дефектоскопическим методом 59
3.1.1 Понятие о неразрушающих методах контроля 60
3.1.2 Классификация неразрушающих методов контроля 60
3.2 Оценка возможности продления срока эксплуатации котла ТП-13Б 65
3.2.1 Краткая характеристика и назначение объекта 65
3.2.2 Проведение экспертизы наиболее ответственных частей котла ... 66
3.2.3 Металлографическое исследование металла 68
3.2.4 Поверочный расчёт на прочность паропроводов 70
4 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ 77
5 ВОПРОСЫ ЭКОЛОГИИ 79
6 КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ И АВТОМАТИКА 86
7 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 92
7.1 Оценка вредных и опасных производственных факторов 92
7.2 Нормирование факторов трудового процесса и рабочей среды,
организация мероприятий защиты 93
7.2.1 Воздух рабочей зоны 93
7.2.2 Световая среда 95
7.2.3 Вибрация и шум 96
7.3 Безопасность производственных процессов и оборудования 98
7.3.1 Травмоопасность 98
7.3.2 Электробезопасность 99
7.3.3 Пожаровзрывоопасность 100
8 ЭКОНОМИКА И УПРАВЛЕНИЕ 102
8.1 Технико-экономический расчёт 102
8.2 Аналитический инструментарий обоснования вариантов технических
решений 104
8.2.1 Модель ранжирования проблем энергетической эффективности
работы ТЭЦ-ПВС АО «Уральская сталь» 104
8.2.2 Модель причинно-следственной диаграммы 106
8.3 Планирование целей предприятия и проекта 107
8.3.1 Планирование целей предприятия в пирамиде целеполагания
ООО «ПромТЭК» 107
8.3.2 Модель дерева целей повышения энергетической
эффективности 108
8.3.3 Модель поля сил реализации проекта 109
8.3.4 Ленточный график Ганта для представления мероприятий
по реализации целей (подцелей) проекта 110
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 112
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 113
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Характеристика основных элементов котла ТП- 13Б . .. 116
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Акт по визуальному и измерительному контролю 117
ПРИЛОЖЕНИЕ В. Гибы труб парового котла ТП-13Б (измерение овальности) 118
ПРИЛОЖЕНИЕ Г. Трубопроводы в пределах котла ТП-13Б
(измерение остаточной деформации) 120
ПРИЛОЖЕНИЕ Д. Не обогреваемые трубопроводы в пределах котла ТП-13Б (твердометрия) 121
ПРИЛОЖЕНИЕ Е. Гибы труб парового котла ТП-13Б
(ультразвуковая толщинометрия металла) 122
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж. Коллекторы парового котла ТП-13Б
(ультразвуковая толщинометрия металла) 124
ПРИЛОЖЕНИЕ И. Гибы труб парового котла ТП-13Б
(магнитный или магнитопорошковый контроль) 125
ПРИЛОЖЕНИЕ К. Сварные соединения парового котла ТП-13Б
(магнитный или магнитопорошковый контроль) 126
ПРИЛОЖЕНИЕ Л. Гибы труб парового котла ТП-13Б (ультразвуковой контроль качества металла гнутых участков трубопроводов) 128
ПРИЛОЖЕНИЕ М. Не обогреваемые трубопроводы в пределах котла ТП-13Б (ультразвуковой контроль качества сварных соединений трубопроводов, труб поверхностей нагрева и коллекторов котлов) 129
ПРИЛОЖЕНИЕ Н. Акт по гидравлическому испытанию парового котла ТП-13Б 131
ПРИЛОЖЕНИЕ П. Список цехов комбината АО «Уральская сталь» 132
Повышение надёжности и долговечности оборудования, а также улучшение качества промышленной продукции возможно при внедрении системы управления качеством и совершенствования производства.
Неразрушающий контроль (НК) - контроль надёжности основных рабочих свойств и параметров объекта или отдельных его элементов или узлов, не требующий выведения объекта из работы либо его демонтажа.
В стандарте ISO-8402 «Управление качеством и обеспечение качества. Словарь» качество определяется как «совокупность характеристик объекта, относящихся к его способности удовлетворять обусловленные или предполагаемые потребности» [1].
Объект в определении «качество» определяется как «то, что может быть индивидуально описано и рассмотрено». Объектом может быть:
- процесс или деятельность;
- продукция (результат процессов или деятельности);
- организация (отдельное лицо, система).
Одной из важнейших частей системы управления качеством является система контроля качеством продукции. Требования к качеству продукции постоянно менялись на каждом этапе развития общественного производства. Параметры точности и прочности на ранних стадиях развития промышленного производства являлись основными требованиями к качеству продукции. Масштабы производства были незначительными, что позволяло осуществлять проверку каждого изделия, а также отбраковку дефектных деталей.
Геометрия изделий с течением времени постоянно усложнялась, число основных параметров постоянно росло. В результате появилась проблема, суть которой заключается не в рассмотрении отдельных свойств исследованных предметов, а его работоспособность в целом. Главной задачей системы управления качеством продукции является обнаружение дефектной продукции и изъятие её из производственного процесса. Проверка качества изделия осуществляется в контроле соответствия показателей качества продукции заданным условиям.
На металлургических предприятиях до недавнего времени, выпускающих трубы в качестве продукции, на контроле было занято около 20 % рабочих, разрушению подвергалось около 10 % труб от партии. Количество разрушенных деталей на машиностроительных заводах достигает 20 % от партии, так как после каждой главной технологической операции из деталей отбираются образцы для металлографических и механических испытаний.
Неразрушающие методы контроля широко применяются в производстве, не требуют разрушения готовых изделий или вырезки образцов, позволяют избежать больших потерь материальных затрат и времени, способны обеспечить полную или частичную автоматизацию операций контроля при достаточно значительном повышении надёжности и качества изделий. Без необходимой системы неразрушающего контроля ни один технологический процесс получения необходимой продукции не внедряется в производство.Теплоэлектроцентраль (ТЭЦ) - паровоздуходувная станция (ПВС) входит в состав открытого акционерного общества «Уральская Сталь» (Орско-
Халиловский металлургический комбинат) с 1950 г. и является источником снабжения теплом и электричеством комбината, сжатым воздухом для металлургического производства, химически очищенной водой, а так же источником централизованного теплоснабжения жилого сектора г. Новотроицка. В связи с этим цех ТЭЦ-ПВС - это одно их важных структурных звеньев на производстве.
В цехах ТЭЦ-ПВС находится рассматриваемый в выпускной квалификационной работе водотрубный однобарабанный паровой котёл ТП-13Б №7 с естественной циркуляцией, имеет экранированную топку, пароперегреватель (ширмовый и 2 части конвективного), две ступени водяного экономайзера. Назначение котла - выработка перегретого пара для турбогенераторов высокого давления.
В настоящее время на ТЭЦ-ПВС АО «Уральская сталь» большая часть цехового оборудования за годы эксплуатации израсходовало свой парковый ресурс и находится в аварийном состоянии, но с технической точки зрения способно выполнять свои основные функции и дальше. Такое оборудование требуется вывести из эксплуатации и демонтировать. Однако новое оборудование стоит очень дорого даже по меркам производства в зависимости от сложности конструкции, применяемых материалов, назначения и других факторов; демонтаж старого оборудования требует времени и рабочих сил, а также существует множество других проблем, возникающих при демонтаже старого оборудования и замена его новым.
Вместо перечисленных мероприятий можно провести экспертизу промышленной безопасности и определить неразрушающими методами контроля соответствие объекта экспертизы предъявляемым к нему требованиям промышленной безопасности, определить техническое состояние и возможность дальнейшей безопасной эксплуатации. Одно из предлагаемых мероприятий рассматривается в выпускной квалификационной работе для котла ТП-13Б №7.
Неразрушающий контроль (НК) - контроль надёжности основных рабочих свойств и параметров объекта или отдельных его элементов или узлов, не требующий выведения объекта из работы либо его демонтажа.
В стандарте ISO-8402 «Управление качеством и обеспечение качества. Словарь» качество определяется как «совокупность характеристик объекта, относящихся к его способности удовлетворять обусловленные или предполагаемые потребности» [1].
Объект в определении «качество» определяется как «то, что может быть индивидуально описано и рассмотрено». Объектом может быть:
- процесс или деятельность;
- продукция (результат процессов или деятельности);
- организация (отдельное лицо, система).
Одной из важнейших частей системы управления качеством является система контроля качеством продукции. Требования к качеству продукции постоянно менялись на каждом этапе развития общественного производства. Параметры точности и прочности на ранних стадиях развития промышленного производства являлись основными требованиями к качеству продукции. Масштабы производства были незначительными, что позволяло осуществлять проверку каждого изделия, а также отбраковку дефектных деталей.
Геометрия изделий с течением времени постоянно усложнялась, число основных параметров постоянно росло. В результате появилась проблема, суть которой заключается не в рассмотрении отдельных свойств исследованных предметов, а его работоспособность в целом. Главной задачей системы управления качеством продукции является обнаружение дефектной продукции и изъятие её из производственного процесса. Проверка качества изделия осуществляется в контроле соответствия показателей качества продукции заданным условиям.
На металлургических предприятиях до недавнего времени, выпускающих трубы в качестве продукции, на контроле было занято около 20 % рабочих, разрушению подвергалось около 10 % труб от партии. Количество разрушенных деталей на машиностроительных заводах достигает 20 % от партии, так как после каждой главной технологической операции из деталей отбираются образцы для металлографических и механических испытаний.
Неразрушающие методы контроля широко применяются в производстве, не требуют разрушения готовых изделий или вырезки образцов, позволяют избежать больших потерь материальных затрат и времени, способны обеспечить полную или частичную автоматизацию операций контроля при достаточно значительном повышении надёжности и качества изделий. Без необходимой системы неразрушающего контроля ни один технологический процесс получения необходимой продукции не внедряется в производство.Теплоэлектроцентраль (ТЭЦ) - паровоздуходувная станция (ПВС) входит в состав открытого акционерного общества «Уральская Сталь» (Орско-
Халиловский металлургический комбинат) с 1950 г. и является источником снабжения теплом и электричеством комбината, сжатым воздухом для металлургического производства, химически очищенной водой, а так же источником централизованного теплоснабжения жилого сектора г. Новотроицка. В связи с этим цех ТЭЦ-ПВС - это одно их важных структурных звеньев на производстве.
В цехах ТЭЦ-ПВС находится рассматриваемый в выпускной квалификационной работе водотрубный однобарабанный паровой котёл ТП-13Б №7 с естественной циркуляцией, имеет экранированную топку, пароперегреватель (ширмовый и 2 части конвективного), две ступени водяного экономайзера. Назначение котла - выработка перегретого пара для турбогенераторов высокого давления.
В настоящее время на ТЭЦ-ПВС АО «Уральская сталь» большая часть цехового оборудования за годы эксплуатации израсходовало свой парковый ресурс и находится в аварийном состоянии, но с технической точки зрения способно выполнять свои основные функции и дальше. Такое оборудование требуется вывести из эксплуатации и демонтировать. Однако новое оборудование стоит очень дорого даже по меркам производства в зависимости от сложности конструкции, применяемых материалов, назначения и других факторов; демонтаж старого оборудования требует времени и рабочих сил, а также существует множество других проблем, возникающих при демонтаже старого оборудования и замена его новым.
Вместо перечисленных мероприятий можно провести экспертизу промышленной безопасности и определить неразрушающими методами контроля соответствие объекта экспертизы предъявляемым к нему требованиям промышленной безопасности, определить техническое состояние и возможность дальнейшей безопасной эксплуатации. Одно из предлагаемых мероприятий рассматривается в выпускной квалификационной работе для котла ТП-13Б №7.
Задача существенного улучшения контроля качества промышленной продукции, а также повышения надёжности и долговечности может быть успешно решена при условии совершенствования производства и методов контроля качества продукции.
Для предотвращения в перечисленных системах и агрегатах аварий, необходима очень высокая степень надёжности работы, которая подтверждается тщательным контролем деталей, узлов, материалов и элементов изделий, из которых созданы указанные устройства.
Возникает необходимость непрерывного контроля качества производимых изделий, особенно при усовершенствовании технологических процессов также. Во всех этих случаях методы дефектоскопии незаменимы.
Среди методов дефектоскопии особое место занимают неразрушающие методы, которые позволяют определить качество изделия без нарушения геометрической целостности и его эксплуатационных свойств. Ценность данных методов состоит в том, что они позволяют обнаруживать как явные, так и скрытые дефекты в материалах, предотвращая появление брака в процессе производства, а также установку бракованных изделий в выпускаемую готовую продукцию.
Из проведенного в работе анализа соответствия требованиям промышленной безопасности для условий АО «Уральская сталь» рекомендуется продлить срок эксплуатации котельного агрегата ТП-13Б при условии выполнения соответствующих мероприятий по устранению несоответствий, не препятствующих дальнейшей безопасной эксплуатации объекта.
Для предотвращения в перечисленных системах и агрегатах аварий, необходима очень высокая степень надёжности работы, которая подтверждается тщательным контролем деталей, узлов, материалов и элементов изделий, из которых созданы указанные устройства.
Возникает необходимость непрерывного контроля качества производимых изделий, особенно при усовершенствовании технологических процессов также. Во всех этих случаях методы дефектоскопии незаменимы.
Среди методов дефектоскопии особое место занимают неразрушающие методы, которые позволяют определить качество изделия без нарушения геометрической целостности и его эксплуатационных свойств. Ценность данных методов состоит в том, что они позволяют обнаруживать как явные, так и скрытые дефекты в материалах, предотвращая появление брака в процессе производства, а также установку бракованных изделий в выпускаемую готовую продукцию.
Из проведенного в работе анализа соответствия требованиям промышленной безопасности для условий АО «Уральская сталь» рекомендуется продлить срок эксплуатации котельного агрегата ТП-13Б при условии выполнения соответствующих мероприятий по устранению несоответствий, не препятствующих дальнейшей безопасной эксплуатации объекта.
