Помощь студентам в учебе
Модернизация парового котла Е-1,0-0,9М в модульной котельной установки путём замены горелочных устройств с целью повышения эффективности его работы
|
АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 6
1 ОБОСНОВАНИЕ И АКТУАЛЬНОСТЬ МОДЕРНИЗАЦИИ ПАРОВОГО
КОТЛА Е-1,0-0,9М 8
2 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ 10
3 СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ АНАЛОГОВ
ГОРЕЛОЧНЫХ УСТРОЙСТВ 12
4 МОДЕРНИЗАЦИЯ ПАРОВОГО КОТЛА Е-1,0-0,9М В МОДУЛЬНОЙ
КОТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ ПУТЁМ ЗАМЕНЫ ГОРЕЛОЧНЫХ
УСТРОЙСТВ С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЕГО РАБОТЫ...16
4.1 Тепловая схема котельной установки 16
4.2 Характеристика котла Е-1,0-0,9М 19
4.3 Характеристика горелочных устройств 22
4.4 Обоснование выбора температуры уходящих газов и горелочного
устройства 24
4.5 Расчёт объёмов воздуха и объёмов сгорания 25
4.6 Расчёт энтальпий воздуха и продуктов сгорания 28
4.7 Тепловой баланс котельного агрегата 29
4.8 Поверочный тепловой расчёт котла 35
4.9 Аэродинамический расчёт газового тракта 39
4.10 Расчёт на прочность основных элементов конструкции котла 42
5 НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА ПО ПОВЫШЕНИЮ
ЭФФЕКТИВНОСТИ ГОРЕЛОЧНОГО УСТРОЙСТВА ПРИ
МОДЕРНИЗАЦИИ ПАРОВОГО КОТЛА Е-1,0-0,9М 45
5.1 Автоматическая блочная горелка ЖБЛ-0,85 45
5.2 Рециркуляционные газопроводы 47
5.3 Улучшенная механическая форсунка 50
5.4 Расчёт горелочного устройства котла 53
6 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ 57
7 КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ И АВТОМАТИКА 60
7.1 Система автоматизации контроля, регулирования и безопасности
котельного агрегата 60
7.2 Система автоматизации учёта, регистрации отпуска и потребления
топлива 63
8 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 74
8.1 Охрана труда 74
8.2 Производственное освещение 75
8.3 Защита от производственных вибраций и шума 76
Электробезопасность 77
8.5 Пожарная безопасность 78
9 ВОПРОСЫ ЭКОЛОГИИ 80
9.1 Мероприятия по охране окружающей среды 80
9.2 Средства сокращения вредных выбросов 81
10 ЭКОНОМИКА И УПРАВЛЕНИЕ 82
10.1 Смета капитальных затрат 82
10.2 Расчёт текущих затрат котельной до модернизации 83
10.3 Расчёт текущих затрат котельной после модернизации 85
10.4 Расчёт срока окупаемости проекта модернизации котельной 86
10.5 Модель ранжирования проблем теплотехники и теплоэнергетики 87
10.6 Модель причинно-следственной диаграммы 89
10.7 SWOT-анализ вариантов проектных решений 90
10.8 Планирование целей проекта в дереве целей 91
10.9 Модель поля сил реализации проекта 93
10.10 Модель ленточного графика мероприятий по разработке и
реализации проекта 94
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 96
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 97
ВВЕДЕНИЕ 6
1 ОБОСНОВАНИЕ И АКТУАЛЬНОСТЬ МОДЕРНИЗАЦИИ ПАРОВОГО
КОТЛА Е-1,0-0,9М 8
2 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ 10
3 СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ АНАЛОГОВ
ГОРЕЛОЧНЫХ УСТРОЙСТВ 12
4 МОДЕРНИЗАЦИЯ ПАРОВОГО КОТЛА Е-1,0-0,9М В МОДУЛЬНОЙ
КОТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ ПУТЁМ ЗАМЕНЫ ГОРЕЛОЧНЫХ
УСТРОЙСТВ С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЕГО РАБОТЫ...16
4.1 Тепловая схема котельной установки 16
4.2 Характеристика котла Е-1,0-0,9М 19
4.3 Характеристика горелочных устройств 22
4.4 Обоснование выбора температуры уходящих газов и горелочного
устройства 24
4.5 Расчёт объёмов воздуха и объёмов сгорания 25
4.6 Расчёт энтальпий воздуха и продуктов сгорания 28
4.7 Тепловой баланс котельного агрегата 29
4.8 Поверочный тепловой расчёт котла 35
4.9 Аэродинамический расчёт газового тракта 39
4.10 Расчёт на прочность основных элементов конструкции котла 42
5 НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА ПО ПОВЫШЕНИЮ
ЭФФЕКТИВНОСТИ ГОРЕЛОЧНОГО УСТРОЙСТВА ПРИ
МОДЕРНИЗАЦИИ ПАРОВОГО КОТЛА Е-1,0-0,9М 45
5.1 Автоматическая блочная горелка ЖБЛ-0,85 45
5.2 Рециркуляционные газопроводы 47
5.3 Улучшенная механическая форсунка 50
5.4 Расчёт горелочного устройства котла 53
6 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ 57
7 КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ И АВТОМАТИКА 60
7.1 Система автоматизации контроля, регулирования и безопасности
котельного агрегата 60
7.2 Система автоматизации учёта, регистрации отпуска и потребления
топлива 63
8 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 74
8.1 Охрана труда 74
8.2 Производственное освещение 75
8.3 Защита от производственных вибраций и шума 76
Электробезопасность 77
8.5 Пожарная безопасность 78
9 ВОПРОСЫ ЭКОЛОГИИ 80
9.1 Мероприятия по охране окружающей среды 80
9.2 Средства сокращения вредных выбросов 81
10 ЭКОНОМИКА И УПРАВЛЕНИЕ 82
10.1 Смета капитальных затрат 82
10.2 Расчёт текущих затрат котельной до модернизации 83
10.3 Расчёт текущих затрат котельной после модернизации 85
10.4 Расчёт срока окупаемости проекта модернизации котельной 86
10.5 Модель ранжирования проблем теплотехники и теплоэнергетики 87
10.6 Модель причинно-следственной диаграммы 89
10.7 SWOT-анализ вариантов проектных решений 90
10.8 Планирование целей проекта в дереве целей 91
10.9 Модель поля сил реализации проекта 93
10.10 Модель ленточного графика мероприятий по разработке и
реализации проекта 94
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 96
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 97
Тема выпускной квалификационной работы: «Модернизация парового котла Е-1,0-0,9М в модульной котельной установки путём замены горелочных устройств с целью повышения эффективности его работы»
Паровые котлы малой мощности находят широкое применение в различной хозяйственной деятельности. Очень часто они комплектуются производителем паровыми форсунками, как наиболее дешевым видом такого рода изделий. Однако применение современных горелок с механическими форсунками может быть более целесообразным.
По уровню автоматизации теплоэнергетика занимает одно из ведущих мест среди других отраслей промышленности. Теплоэнергетические установки характеризуются непрерывностью протекающих в них процессов [13]. При этом выработка тепловой и электрической энергии в любой момент времени должна соответствовать потреблению (нагрузке). Почти все операции на теплоэнергетических установках механизированы, а переходные процессы в них развиваются сравнительно быстро. Этим объясняется высокое развитие автоматизации в тепловой энергетике.
Автоматизация параметров дает значительные преимущества:
1) обеспечивает уменьшение численности рабочего персонала, т.е. повышение производительности его труда,
2) приводит к изменению характера труда обслуживающего персонала,
3) увеличивает точность поддержания параметров вырабатываемого пара,
4) повышает безопасность труда и надежность работы оборудования,
5) увеличивает экономичность работы парогенератора.
Автоматизация парогенераторов включает в себя автоматическое регулирование, дистанционное управление, технологическую защиту, теплотехнический контроль, технологические блокировки и сигнализацию.
Автоматическое регулирование обеспечивает ход непрерывно протекающих процессов в парогенераторе (питание водой, горение, перегрев пара и др.)
Дистанционное управление позволяет дежурному персоналу пускать и останавливать парогенераторную установку, а также переключать и регулировать ее механизмы на расстоянии, с пульта, где сосредоточены устройства управления.
Теплотехнический контроль за работой парогенератора и оборудования осуществляется с помощью показывающих и самопишущих приборов, действующих автоматически. Приборы ведут непрерывный контроль процессов, протекающих в парогенераторной установке, или же подключаются к объекту измерения обслуживающим персоналом или информационно-вычислительной машиной. Приборы теплотехнического контроля размещают на панелях, щитах управления по возможности удобно для наблюдения и обслуживания.
Технологические блокировки выполняют в заданной последовательности ряд операций при пусках и остановках механизмов парогенераторной установки, а также в случаях срабатывания технологической защиты. Блокировки исключают неправильные операции при обслуживании парогенераторной установки, обеспе-чивают отключение в необходимой последовательности оборудования при возникновении аварии.
Устройства технологической сигнализации информируют дежурный персонал о состоянии оборудования (в работе, остановлено и т.п.), предупреждают о приближении параметра к опасному значению, сообщают о возникновении аварийного состояния парогенератора и его оборудования. Применяются звуковая и световая сигнализация.
Цель данной работы: провести сравнение и выбор горелки с механической форсункой для установки на котёл малой мощности. Внесение предложений по увеличению эффективности горелки. Повышение энергетической эффективности котла, а также решение поставленных задач будут рассматриваться на примере котла малой мощности Е-1,0-0,9М, применяемом в нефтедобывающей промышленности.
Паровые котлы малой мощности находят широкое применение в различной хозяйственной деятельности. Очень часто они комплектуются производителем паровыми форсунками, как наиболее дешевым видом такого рода изделий. Однако применение современных горелок с механическими форсунками может быть более целесообразным.
По уровню автоматизации теплоэнергетика занимает одно из ведущих мест среди других отраслей промышленности. Теплоэнергетические установки характеризуются непрерывностью протекающих в них процессов [13]. При этом выработка тепловой и электрической энергии в любой момент времени должна соответствовать потреблению (нагрузке). Почти все операции на теплоэнергетических установках механизированы, а переходные процессы в них развиваются сравнительно быстро. Этим объясняется высокое развитие автоматизации в тепловой энергетике.
Автоматизация параметров дает значительные преимущества:
1) обеспечивает уменьшение численности рабочего персонала, т.е. повышение производительности его труда,
2) приводит к изменению характера труда обслуживающего персонала,
3) увеличивает точность поддержания параметров вырабатываемого пара,
4) повышает безопасность труда и надежность работы оборудования,
5) увеличивает экономичность работы парогенератора.
Автоматизация парогенераторов включает в себя автоматическое регулирование, дистанционное управление, технологическую защиту, теплотехнический контроль, технологические блокировки и сигнализацию.
Автоматическое регулирование обеспечивает ход непрерывно протекающих процессов в парогенераторе (питание водой, горение, перегрев пара и др.)
Дистанционное управление позволяет дежурному персоналу пускать и останавливать парогенераторную установку, а также переключать и регулировать ее механизмы на расстоянии, с пульта, где сосредоточены устройства управления.
Теплотехнический контроль за работой парогенератора и оборудования осуществляется с помощью показывающих и самопишущих приборов, действующих автоматически. Приборы ведут непрерывный контроль процессов, протекающих в парогенераторной установке, или же подключаются к объекту измерения обслуживающим персоналом или информационно-вычислительной машиной. Приборы теплотехнического контроля размещают на панелях, щитах управления по возможности удобно для наблюдения и обслуживания.
Технологические блокировки выполняют в заданной последовательности ряд операций при пусках и остановках механизмов парогенераторной установки, а также в случаях срабатывания технологической защиты. Блокировки исключают неправильные операции при обслуживании парогенераторной установки, обеспе-чивают отключение в необходимой последовательности оборудования при возникновении аварии.
Устройства технологической сигнализации информируют дежурный персонал о состоянии оборудования (в работе, остановлено и т.п.), предупреждают о приближении параметра к опасному значению, сообщают о возникновении аварийного состояния парогенератора и его оборудования. Применяются звуковая и световая сигнализация.
Цель данной работы: провести сравнение и выбор горелки с механической форсункой для установки на котёл малой мощности. Внесение предложений по увеличению эффективности горелки. Повышение энергетической эффективности котла, а также решение поставленных задач будут рассматриваться на примере котла малой мощности Е-1,0-0,9М, применяемом в нефтедобывающей промышленности.
В ходе выполнения выпускной квалификационной работы был обозначен паровой котёл, требующий замены горелки. Сделан анализ вариантов, подходящих к данному котлу, автоматических блочных горелок.
Выбрана и описана блочная автоматическая горелка на жидком топливе от отечественного производителя, полностью соответствующая требованиям по мощности котла.
Обозначены способы повышения эффективности блочной модульной горелки с использованием топочных газов.
В специальной части проведён тепловой расчёт котельного агрегата при работе с устаревшей паровой форсункой щелевого типа и с автоматическим блочным горелочным устройством ЖБЛ-0,85. В результате рассчитана экономия топлива, которая может быть получена после модернизации парового котла. По итогам аэродинамического расчёта определены сопротивления воздушного и газового тракта котельного агрегата Е-1,0-0,9М.
В разделе энергосбережение представлены пути энергосбережения и повышения энергоэффективности в котельных.
В разделе безопасность жизнедеятельности определены требования безопасности производственного оборудования, требования к безопасным условиям эксплуатации котлов, требования к освещению производственных помещений, требования электробезопасности и пожаробезопасности.
В экономико-управленческой части произведён расчёт капитальных затрат проведения модернизации котельной, которые составили 482,24 тыс. рублей. Также определены текущие затраты до и после модернизации, которые составили соответственно 14494,71 тыс. рублей/год и 13796,42 тыс. рублей/год. Срок окупаемости проекта составил 7 месяцев.
Таким образом, цель выпускной квалификационной работы - повышение эффективности работы парового котла Е-1,0-0,9М, достигнута. В результате проведения модернизации снизился расход топлива и повысился коэффициент полезного действия котла.
Выбрана и описана блочная автоматическая горелка на жидком топливе от отечественного производителя, полностью соответствующая требованиям по мощности котла.
Обозначены способы повышения эффективности блочной модульной горелки с использованием топочных газов.
В специальной части проведён тепловой расчёт котельного агрегата при работе с устаревшей паровой форсункой щелевого типа и с автоматическим блочным горелочным устройством ЖБЛ-0,85. В результате рассчитана экономия топлива, которая может быть получена после модернизации парового котла. По итогам аэродинамического расчёта определены сопротивления воздушного и газового тракта котельного агрегата Е-1,0-0,9М.
В разделе энергосбережение представлены пути энергосбережения и повышения энергоэффективности в котельных.
В разделе безопасность жизнедеятельности определены требования безопасности производственного оборудования, требования к безопасным условиям эксплуатации котлов, требования к освещению производственных помещений, требования электробезопасности и пожаробезопасности.
В экономико-управленческой части произведён расчёт капитальных затрат проведения модернизации котельной, которые составили 482,24 тыс. рублей. Также определены текущие затраты до и после модернизации, которые составили соответственно 14494,71 тыс. рублей/год и 13796,42 тыс. рублей/год. Срок окупаемости проекта составил 7 месяцев.
Таким образом, цель выпускной квалификационной работы - повышение эффективности работы парового котла Е-1,0-0,9М, достигнута. В результате проведения модернизации снизился расход топлива и повысился коэффициент полезного действия котла.
