Помощь студентам в учебе
Совершенствование системы продувки котла «Буккау-Вольф» ст. №4 АО «Златмаш» путем установки дополнительных выносных циклонов
|
АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 6
1 ОБОСНОВАНИЕ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ СИСТЕМЫ ПРОДУВКИ
КОТЛА 8
2 СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ ПЕРЕДОВЫХ
ТЕХНОЛОГИЙ И РЕШЕНИЙ ПО ТЕМЕ ВКР 10
3 ТЕПЛОВОЙ РАСЧЁТ КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА «БУККАУ-ВОЛЬФ» 13
3.1 Топливо, воздух и продукты сгорания 13
3.2 Расчет теплового баланса котлоагрегата и расход топлива 17
3.3 Расчет топки 19
3.4 Расчет фестона 22
3.5 Расчет I ступени пароперегревателя 25
3.6 Расчет экономайзера II ступени 27
3.7 Расчет экономайзера I ступени 30
3.8 Расчет воздухоподогревателя II ступени 33
3.9 Расчет воздухоподогревателя I ступени 37
3.10 Расчет расхождений теплового баланса котлоагрегата 40
4 ИССЛЕДОВАНИЕ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ СИСТЕМЫ
ПРОДУВКИ КОТЛА «БУККАУ-ВОЛЬФ» ПРИ УСТАНОВКЕ
ВЫНОСНЫХ ЦИКЛОНОВ 42
4.1 Преимущества применения выносных циклонов для паровых
котлов 42
4.2 Устройство и принцип работы двухступенчатого выносного
циклона 43
4.3 Определение солесодержания котловой воды и расчёт I и II
ступени испарения котла «Буккау-вольф» 46
4.4 Расчет экономии топлива, полученной в результате
совершенствования системы продувки котла 58
5 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ 61
6 ВОПРОСЫ ЭКОЛОГИИ 63
6.1 Определение объемов продуктов сгорания топлива 64
6.2 Расчет выбросов окислов азота 67
6.3 Скорость выхода газов из устья трубы 68
7 АВТОМАТИЗАЦИЯ КОТЛА «БУККАУ-ВОЛЬФ» 71
7.1 Регулятор питания котла водой 71
7.2 Регулятор процесса горения 72
7.3 Регулятор воздуха (соотношение газ - воздух) 73
7.4 Регулятор разрежения 74
7.5 Регулятор непрерывной продувки 74
8 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 75
8.1 Нормирование факторов рабочей среды и трудового процесса и организация мероприятий защиты 76
13.04.01.2020.279.03 ПЗ [7"
8.1.1 Воздух рабочей зоны 76
8.1.2 Микроклимат 78
8.1.3 Световая среда 79
8.1.4 Защита от вибрации 80
8.1.5 Защита от шума 81
8.1.6 Тяжесть и напряженность трудового процесса 82
8.2 Пожарная безопасность 84
9 ЭКОНОМИКА И УПРАВЛЕНИЕ 87
9.1 Смета капитальных затрат 87
9.2 Расчёт текущих затрат эксплатации котла до
совершенствования 88
9.3 Расчет текущих затрат эксплуатации котла после
совершенствования системы 90
9.4 Срок окупаемости проекта 91
9.5 SWOT-анализ вариантов технических решений 92
9.6 Построение матрицы ранжирования проблем
совершенствования 93
9.7 Построение модели причинно-следственной диаграммы 95
9.8 Построние пирамиды целеполагания и дерева целей 95
9.9 Модель поля сил эффективности реализации проекта 98
9.10 Планирование мероприятий по реализации проекта. График
Ганта 99
9.11 Основные показатели энергетической, экологической и
экономической эффективности проект 100
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 102
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 103
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Спецификация к плану котельной АО «Златмаш»... 107
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Спецификация к блоку выносных циклонов 110
ВВЕДЕНИЕ 6
1 ОБОСНОВАНИЕ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ СИСТЕМЫ ПРОДУВКИ
КОТЛА 8
2 СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ ПЕРЕДОВЫХ
ТЕХНОЛОГИЙ И РЕШЕНИЙ ПО ТЕМЕ ВКР 10
3 ТЕПЛОВОЙ РАСЧЁТ КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА «БУККАУ-ВОЛЬФ» 13
3.1 Топливо, воздух и продукты сгорания 13
3.2 Расчет теплового баланса котлоагрегата и расход топлива 17
3.3 Расчет топки 19
3.4 Расчет фестона 22
3.5 Расчет I ступени пароперегревателя 25
3.6 Расчет экономайзера II ступени 27
3.7 Расчет экономайзера I ступени 30
3.8 Расчет воздухоподогревателя II ступени 33
3.9 Расчет воздухоподогревателя I ступени 37
3.10 Расчет расхождений теплового баланса котлоагрегата 40
4 ИССЛЕДОВАНИЕ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ СИСТЕМЫ
ПРОДУВКИ КОТЛА «БУККАУ-ВОЛЬФ» ПРИ УСТАНОВКЕ
ВЫНОСНЫХ ЦИКЛОНОВ 42
4.1 Преимущества применения выносных циклонов для паровых
котлов 42
4.2 Устройство и принцип работы двухступенчатого выносного
циклона 43
4.3 Определение солесодержания котловой воды и расчёт I и II
ступени испарения котла «Буккау-вольф» 46
4.4 Расчет экономии топлива, полученной в результате
совершенствования системы продувки котла 58
5 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ 61
6 ВОПРОСЫ ЭКОЛОГИИ 63
6.1 Определение объемов продуктов сгорания топлива 64
6.2 Расчет выбросов окислов азота 67
6.3 Скорость выхода газов из устья трубы 68
7 АВТОМАТИЗАЦИЯ КОТЛА «БУККАУ-ВОЛЬФ» 71
7.1 Регулятор питания котла водой 71
7.2 Регулятор процесса горения 72
7.3 Регулятор воздуха (соотношение газ - воздух) 73
7.4 Регулятор разрежения 74
7.5 Регулятор непрерывной продувки 74
8 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 75
8.1 Нормирование факторов рабочей среды и трудового процесса и организация мероприятий защиты 76
13.04.01.2020.279.03 ПЗ [7"
8.1.1 Воздух рабочей зоны 76
8.1.2 Микроклимат 78
8.1.3 Световая среда 79
8.1.4 Защита от вибрации 80
8.1.5 Защита от шума 81
8.1.6 Тяжесть и напряженность трудового процесса 82
8.2 Пожарная безопасность 84
9 ЭКОНОМИКА И УПРАВЛЕНИЕ 87
9.1 Смета капитальных затрат 87
9.2 Расчёт текущих затрат эксплатации котла до
совершенствования 88
9.3 Расчет текущих затрат эксплуатации котла после
совершенствования системы 90
9.4 Срок окупаемости проекта 91
9.5 SWOT-анализ вариантов технических решений 92
9.6 Построение матрицы ранжирования проблем
совершенствования 93
9.7 Построение модели причинно-следственной диаграммы 95
9.8 Построние пирамиды целеполагания и дерева целей 95
9.9 Модель поля сил эффективности реализации проекта 98
9.10 Планирование мероприятий по реализации проекта. График
Ганта 99
9.11 Основные показатели энергетической, экологической и
экономической эффективности проект 100
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 102
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 103
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Спецификация к плану котельной АО «Златмаш»... 107
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Спецификация к блоку выносных циклонов 110
Предохранение внутренних поверхностей пароперегревателя, паропроводов и теплоиспользующих аппаратов от образования отложений возможно только при получении в парогенераторе пара, содержащего минимальное количество примесей, входящих в состав твердых отложений. В насыщенный пар примеси попадают вместе с капельками котловой воды, содержащей соли, а также вследствие физико-химического процесса растворения некоторых примесей в паре.
Для уменьшения поступления в насыщенный пар примесей с капельками котловой воды необходимо прежде всего снижать влажность пара. Поступление капель котловой воды в паровое пространство барабана происходит двумя путями. Первый путь обусловлен тем, что пузыри пара проходят границу раздела между паровым и водяным объемом в барабане котла.
Второй путь обусловлен дроблением водяных и пароводяных струй при ударе о стенки барабана и другие механические препятствия, расположенные в барабане парогенератора.
Крупные капли поднимаются на большую высоту, чем мелкие. При малой высоте подъема капель они будут выпадать в водяной объем, а при большой высоте могут достигать пароприемных устройств и уноситься с паром. Очевидно, что при определенных размерах парового пространства барабана унос капель возрастает при повышении нагрузки парогенератора вследствие увеличения скорости пара. На влажность пара оказывает также влияние высота парового пространства барабана и состав примесей котловой воды. При постоянных давлении, нагрузке, высоте парового пространства барабана увеличение содержания примесей в котловой воде практически не сказывается на влажности пара. Однако после достижения определенного содержания солей в котловой воде, называемого критическим, наблюдается резкое увеличение влажности пара.
Пароводяная смесь поступает в барабан котла по подъемным трубам, расположенным по длине и сечению барабана неравномерно. Кроме того, подъемные трубы вводятся как в паровое, так и в водяное пространство барабана в направлении продольной оси.
Пароводяная эмульсия движется по трубам со скоростью 0,3-0,8 м/с, в результате чего на поверхности зеркала испарения возникают выбросы, гребни и даже фонтаны. При их столкновении и разрушении в паровое пространство барабана поступает огромное число всплесков и брызг, распределенных неравномерно. Это приводит к неравномерному распределению влаги в паровом пространстве барабана. Паровой объем барабана при указанных условиях представляет собой осадительную камеру для попавших в него капелек влаги. Рост давления и нагрузки зеркала испарения в современных котлах привели к тому, что паровое пространство их барабана не способно отсепарировать капельки влаги. Поэтому для современных котлов потребовались специальные устройства, способные отделить капли влаги от образовавшегося пара.
Для эффективного осаждения капелек влаги в паровом пространстве котла необходимо обеспечить равномерное поступление пара в паровой объем по всей длине и сечению барабана.
Устройства, обеспечивающие равномерное поступление пара в паровое пространство барабана для снижения влажности пара, называются
сепарационными. Сепарационные устройства прежде всего должны погасить кинетическую энергию струй пароводяной смеси, поступающей в барабан, а затем отделить основную массу воды от пара, возвратив ее в водяной объем.
В промышленных котлах применяются довольно простые схемы
сепарационных устройств: с погружным дырчатым щитом, с внутрибарабанными или выносными циклонами [1] .
Выносной циклон или выносной циклон стационарного котла относится к классу центробежных сепараторов пара, расположенных вне барабана парового котла. Также выносные циклоны применяются для парогенераторов высокого, низкого и среднего давления.
Выносные циклоны, применяемые в настоящее время в испарительных контурах паровых котлов, выполняются для котлов низкого и среднего давления из цельнотянутых паропроводных труб нормального сортамента из углеродистой стали, для котлов высокого давления — из легированной стали. Они имеют диаметр 250—400 мм и высоту 3500—5000 мм. В верхней части циклона устанавливается дырчатый потолок. Подвод питательной воды к циклону производится на высоте 700—800 мм от его днища. Непрерывная продувка располагается на 600—700 мм выше подвода питательной воды и выполняется в виде горизонтальной трубки со срезом, введенной внутрь циклона [2].
Для уменьшения поступления в насыщенный пар примесей с капельками котловой воды необходимо прежде всего снижать влажность пара. Поступление капель котловой воды в паровое пространство барабана происходит двумя путями. Первый путь обусловлен тем, что пузыри пара проходят границу раздела между паровым и водяным объемом в барабане котла.
Второй путь обусловлен дроблением водяных и пароводяных струй при ударе о стенки барабана и другие механические препятствия, расположенные в барабане парогенератора.
Крупные капли поднимаются на большую высоту, чем мелкие. При малой высоте подъема капель они будут выпадать в водяной объем, а при большой высоте могут достигать пароприемных устройств и уноситься с паром. Очевидно, что при определенных размерах парового пространства барабана унос капель возрастает при повышении нагрузки парогенератора вследствие увеличения скорости пара. На влажность пара оказывает также влияние высота парового пространства барабана и состав примесей котловой воды. При постоянных давлении, нагрузке, высоте парового пространства барабана увеличение содержания примесей в котловой воде практически не сказывается на влажности пара. Однако после достижения определенного содержания солей в котловой воде, называемого критическим, наблюдается резкое увеличение влажности пара.
Пароводяная смесь поступает в барабан котла по подъемным трубам, расположенным по длине и сечению барабана неравномерно. Кроме того, подъемные трубы вводятся как в паровое, так и в водяное пространство барабана в направлении продольной оси.
Пароводяная эмульсия движется по трубам со скоростью 0,3-0,8 м/с, в результате чего на поверхности зеркала испарения возникают выбросы, гребни и даже фонтаны. При их столкновении и разрушении в паровое пространство барабана поступает огромное число всплесков и брызг, распределенных неравномерно. Это приводит к неравномерному распределению влаги в паровом пространстве барабана. Паровой объем барабана при указанных условиях представляет собой осадительную камеру для попавших в него капелек влаги. Рост давления и нагрузки зеркала испарения в современных котлах привели к тому, что паровое пространство их барабана не способно отсепарировать капельки влаги. Поэтому для современных котлов потребовались специальные устройства, способные отделить капли влаги от образовавшегося пара.
Для эффективного осаждения капелек влаги в паровом пространстве котла необходимо обеспечить равномерное поступление пара в паровой объем по всей длине и сечению барабана.
Устройства, обеспечивающие равномерное поступление пара в паровое пространство барабана для снижения влажности пара, называются
сепарационными. Сепарационные устройства прежде всего должны погасить кинетическую энергию струй пароводяной смеси, поступающей в барабан, а затем отделить основную массу воды от пара, возвратив ее в водяной объем.
В промышленных котлах применяются довольно простые схемы
сепарационных устройств: с погружным дырчатым щитом, с внутрибарабанными или выносными циклонами [1] .
Выносной циклон или выносной циклон стационарного котла относится к классу центробежных сепараторов пара, расположенных вне барабана парового котла. Также выносные циклоны применяются для парогенераторов высокого, низкого и среднего давления.
Выносные циклоны, применяемые в настоящее время в испарительных контурах паровых котлов, выполняются для котлов низкого и среднего давления из цельнотянутых паропроводных труб нормального сортамента из углеродистой стали, для котлов высокого давления — из легированной стали. Они имеют диаметр 250—400 мм и высоту 3500—5000 мм. В верхней части циклона устанавливается дырчатый потолок. Подвод питательной воды к циклону производится на высоте 700—800 мм от его днища. Непрерывная продувка располагается на 600—700 мм выше подвода питательной воды и выполняется в виде горизонтальной трубки со срезом, введенной внутрь циклона [2].
В работе предложен вариант совершенствования системы продувки котла «Буккау-Вольф» путём установки выносных циклонов.
В результате сравнения схем сепарационных устройств предпочтение было отдано схеме с выносными циклонами.
На основании теплового поверочного расчета котельного агрегата «Буккау-Вольф» вычислен КПД котла, который составил 93,7 %. Расход топлива составил 1,1 м3/с.
В научной части работы было рассчитано солесодержание котловой воды, произведен расчёт I и II ступени испарения. Также посчитана экономия топлива, полученная в результате совершенствования системы продувки, она составила 0,0081 м3/с.
В разделе «Энергосбережение» рассмотрены основные энергосберегающие технологии, применяемые в котельном цехе.
В разделе «Автоматизация» описана функциональная схема автоматики котельного агрегата «Буккау-Вольф», работа регулятора питания котла водой, регулятора процесса горения, регулятора воздуха, регулятора воздуха, регулятора непрерывной продувки.
В разделе, посвященном вопросам экологии, рассчитан массовый выброс окислов азота, который составил 2,3 г/с. Выполнен поверочный расчет дымовой трубы высотой 80 м и диаметром устья 2,4 м. На основании расчета определено максимальное значение приземной концентраций окислов азота, она составила 0,00994 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 совершенствования системы продувки котла, которые составили 2082 тыс. руб. Также определены текущие затраты котельного цеха до и после совершенствования системы продувки, которые составили соответственно 142911,119 тыс. руб/год и 141623,857 тыс. руб./год. Вычислены себестоимости 1 тонны пара, произведенной котлом до и после совершенствования системы продувки, составляющие соответственно 326,3 руб/т и 323,3 руб/т.
В результате сравнения схем сепарационных устройств предпочтение было отдано схеме с выносными циклонами.
На основании теплового поверочного расчета котельного агрегата «Буккау-Вольф» вычислен КПД котла, который составил 93,7 %. Расход топлива составил 1,1 м3/с.
В научной части работы было рассчитано солесодержание котловой воды, произведен расчёт I и II ступени испарения. Также посчитана экономия топлива, полученная в результате совершенствования системы продувки, она составила 0,0081 м3/с.
В разделе «Энергосбережение» рассмотрены основные энергосберегающие технологии, применяемые в котельном цехе.
В разделе «Автоматизация» описана функциональная схема автоматики котельного агрегата «Буккау-Вольф», работа регулятора питания котла водой, регулятора процесса горения, регулятора воздуха, регулятора воздуха, регулятора непрерывной продувки.
В разделе, посвященном вопросам экологии, рассчитан массовый выброс окислов азота, который составил 2,3 г/с. Выполнен поверочный расчет дымовой трубы высотой 80 м и диаметром устья 2,4 м. На основании расчета определено максимальное значение приземной концентраций окислов азота, она составила 0,00994 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 совершенствования системы продувки котла, которые составили 2082 тыс. руб. Также определены текущие затраты котельного цеха до и после совершенствования системы продувки, которые составили соответственно 142911,119 тыс. руб/год и 141623,857 тыс. руб./год. Вычислены себестоимости 1 тонны пара, произведенной котлом до и после совершенствования системы продувки, составляющие соответственно 326,3 руб/т и 323,3 руб/т.
