Помощь студентам в учебе
Перевод котла ст.№9 БКЗ-210-140Ф АО «Фортум» филиала «Челябинская ТЭЦ-2» на сжигание каменного угля марки «Д» Майкубенского разреза
|
Аннотация
ВВЕДЕНИЕ 6
1 ОБОСНОВАНИЕ И АКТУАЛЬНОСТЬ ПЕРЕВОДА КОТЛА СТ.№9
ЧТЭЦ-2 НА СЖИГАНИЕ МАЙКУБЕНСКОГО КАМЕННОГО УГЛЯ 8
2 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ 9
3 СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ ПЕРЕДОВЫХ
РАЗРАБОТОК ПО ТЕМЕ ВКР 11
4 СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 13
4.1 Характеристика котельного агрегата БКЗ-210-140Ф 13
4.2 Характеристика горелочных устройств 17
4.3 Характеристики проектного и непроектного топлива 18
4.4 Поверочный тепловой расчёт котельного агрегата БКЗ-210-140Ф 19
4.4.1 Расчёт объёмов воздуха и продуктов сгорания 20
4.4.2 Характеристики и энтальпии продуктов сгорания и воздуха .... 21
4.4.3 Тепловой расчет 23
4.4.4 Поверочный расчет теплообмена в топке 24
4.4.5 Расчет пароперегревателя 27
4.4.6 Расчет водяного экономайзера 36
4.4.7 Поверочный расчет воздухоподогревателя 40
4.4.8 Расчет невязки теплового баланса парогенератора 41
5 ТЕХНИЧЕСКОЕ РЕШЕНИЕ 43
5.1 Расчет выбросов вредных веществ различных вариантов решений .... 43
5.2 Выбор наиболее оптимального варианта 46
6 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ 48
6.1 Мероприятия по энергосбережению 48
6.2 Энергосбережение при переводе котельного агрегата на уголь
Майкубенского месторождения 50
6.3 Расчет экономии электроэнергии 51
7 ВОПРОСЫ ЭКОЛОГИИ 53
7.1 Расчет выбросов золы 54
7.2 Расчет выбросов серы 55
7.3 Расчет выбросов окислов азота 55
7.4 Поверочный расчет дымовой трубы 57
8 АВТОМАТИЗАЦИЯ 64
8.1 Контрольно-измерительные приборы и автоматика котельного агрегата 64
8.1.1 Регулятор питания 64
8.1.2 Регулятор топлива 65
8.1.3 Регулятор воздуха 65
8.1.4 Регулятор разрежения 65
8.1.5 Регулятор температуры аэросмеси в мельнице 66
8.1.6 Регулятор температуры перегретого пара 66
8.1.7 Регулятор давления пара 66
8.2 Сигнализация 67
8.3 Защиты 68
8.3.1 Защиты, действующие на отключение котлоагрегата
БКЗ-210-140Ф 69
8.3.2 Защиты, действующие на разгрузку котлоагрегата
БКЗ-210-140Ф 69
8.3.3 Защиты, производящие локальные операции 69
8.3.4 Примеры работы защит 69
8.4 Блокировки 71
9 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 72
9.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов 72
9.1.1 Классификация опасных и вредных производственных
факторов 72
9.1.2 Физические и химические ОВПФ 73
9.1.3 Психофизические ОВПФ. Гарантии и льготы за вредные
условия труда 78
9.1.4 Требования к производственному освещению. Вопросы
электробезопасности 79
9.2 Требования к пожарной безопасности после перевода
котельного агрегата на сжигание непроектного топлива 83
9.3 Мероприятия по минимизации возникновения возможных
аварийных ситуаций 84
10 ЭКОНОМИКА И УПРАВЛЕНИЕ 86
10.1 Технико-экономический расчет 87
10.1.1 Смета капитальных затрат 86
10.1.2 Расчет текущих затрат 87
10.1.3 Расчет срока окупаемости реконструкции горелочных 90
10.1.4 Расчет себестоимости 1 Гкал теплоты 91
10.2 SWOT-анализ вариантов технических решений 93
10.3 Планирование целей предприятия и проекта 94
10.3.1 Планирование дерева целей при переводе на сжигание
Майкубенского каменного угля 94
10.3.2 Ленточный график Ганта для мероприятий по
реализации целей проекта 95
10.4 Основные показатели энергетической, экологической,
экономической эффективности предлагаемого решения 96
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 98
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 99
ВВЕДЕНИЕ 6
1 ОБОСНОВАНИЕ И АКТУАЛЬНОСТЬ ПЕРЕВОДА КОТЛА СТ.№9
ЧТЭЦ-2 НА СЖИГАНИЕ МАЙКУБЕНСКОГО КАМЕННОГО УГЛЯ 8
2 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ 9
3 СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ ПЕРЕДОВЫХ
РАЗРАБОТОК ПО ТЕМЕ ВКР 11
4 СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 13
4.1 Характеристика котельного агрегата БКЗ-210-140Ф 13
4.2 Характеристика горелочных устройств 17
4.3 Характеристики проектного и непроектного топлива 18
4.4 Поверочный тепловой расчёт котельного агрегата БКЗ-210-140Ф 19
4.4.1 Расчёт объёмов воздуха и продуктов сгорания 20
4.4.2 Характеристики и энтальпии продуктов сгорания и воздуха .... 21
4.4.3 Тепловой расчет 23
4.4.4 Поверочный расчет теплообмена в топке 24
4.4.5 Расчет пароперегревателя 27
4.4.6 Расчет водяного экономайзера 36
4.4.7 Поверочный расчет воздухоподогревателя 40
4.4.8 Расчет невязки теплового баланса парогенератора 41
5 ТЕХНИЧЕСКОЕ РЕШЕНИЕ 43
5.1 Расчет выбросов вредных веществ различных вариантов решений .... 43
5.2 Выбор наиболее оптимального варианта 46
6 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ 48
6.1 Мероприятия по энергосбережению 48
6.2 Энергосбережение при переводе котельного агрегата на уголь
Майкубенского месторождения 50
6.3 Расчет экономии электроэнергии 51
7 ВОПРОСЫ ЭКОЛОГИИ 53
7.1 Расчет выбросов золы 54
7.2 Расчет выбросов серы 55
7.3 Расчет выбросов окислов азота 55
7.4 Поверочный расчет дымовой трубы 57
8 АВТОМАТИЗАЦИЯ 64
8.1 Контрольно-измерительные приборы и автоматика котельного агрегата 64
8.1.1 Регулятор питания 64
8.1.2 Регулятор топлива 65
8.1.3 Регулятор воздуха 65
8.1.4 Регулятор разрежения 65
8.1.5 Регулятор температуры аэросмеси в мельнице 66
8.1.6 Регулятор температуры перегретого пара 66
8.1.7 Регулятор давления пара 66
8.2 Сигнализация 67
8.3 Защиты 68
8.3.1 Защиты, действующие на отключение котлоагрегата
БКЗ-210-140Ф 69
8.3.2 Защиты, действующие на разгрузку котлоагрегата
БКЗ-210-140Ф 69
8.3.3 Защиты, производящие локальные операции 69
8.3.4 Примеры работы защит 69
8.4 Блокировки 71
9 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 72
9.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов 72
9.1.1 Классификация опасных и вредных производственных
факторов 72
9.1.2 Физические и химические ОВПФ 73
9.1.3 Психофизические ОВПФ. Гарантии и льготы за вредные
условия труда 78
9.1.4 Требования к производственному освещению. Вопросы
электробезопасности 79
9.2 Требования к пожарной безопасности после перевода
котельного агрегата на сжигание непроектного топлива 83
9.3 Мероприятия по минимизации возникновения возможных
аварийных ситуаций 84
10 ЭКОНОМИКА И УПРАВЛЕНИЕ 86
10.1 Технико-экономический расчет 87
10.1.1 Смета капитальных затрат 86
10.1.2 Расчет текущих затрат 87
10.1.3 Расчет срока окупаемости реконструкции горелочных 90
10.1.4 Расчет себестоимости 1 Гкал теплоты 91
10.2 SWOT-анализ вариантов технических решений 93
10.3 Планирование целей предприятия и проекта 94
10.3.1 Планирование дерева целей при переводе на сжигание
Майкубенского каменного угля 94
10.3.2 Ленточный график Ганта для мероприятий по
реализации целей проекта 95
10.4 Основные показатели энергетической, экологической,
экономической эффективности предлагаемого решения 96
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 98
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 99
В двадцатом веке в Челябинской области происходил значительный рост промышленного производства. Темпы роста вызвали необходимость постройки Челябинской теплоэлектроцентрали №2 (ЧТЭЦ-2), введённой в эксплуатацию в 1962 году, которая работала по самому надёжному и прогрессивному пароводяному циклу. Основным продуктом производства является электроэнергия, параллельно с ней осуществляется отпуск тепла в виде промышленного пара и горячей воды.
Существующее основное оборудование установлено в 1962...1971 г. и находится в состоянии близком к удовлетворительному, котельные агрегаты первой и второй очереди нуждаются в улучшении или замене вспомогательного оборудования. Основным проектным топливом, используемом на котельных агрегатах Челябинской ТЭЦ-2, является Челябинский бурый уголь. Также есть два водогрейных котла работающих на природном газе. Они используются для подогрева сетевой воды и как правило покрывают пиковые нагрузки в холодное время года.
Для доставки угольного топлива на Челябинской ТЭЦ-2 предусмотрено разгрузочное устройство, оснащенное вагоноопрокидывателем. Склад угольного топлива оборудован перегружателем. Подача осуществляется со склада до главного корпуса, для этого на предприятии имеется ленточный конвейер системы топливопо- дачи. Помимо этого, система имеет узлы пересыпки, четыре дробильных устройства СМ-170Б (производительность каждого не менее 200 м3/ч).
Подача газа на ТЭЦ обеспечивается с помощью газопровода. Для снижения давления газа для подачи на ТЭЦ и в котельную; на площадке ТЭЦ имеется газорегуляторный пункт. Годовой расход газа составляет 376 493 тыс. м3/год. Также на ТЭЦ имеется мазутное хозяйство, состоящее из приемно-сливного устройства, цистерн, склада мазута с резервуарами. Мазут является резервным топливом водогрейных котлов и за последние пять лет станция ни разу прибегала к работе на нем.
Схема связи девяти энергетических котельных агрегатов и четырёх паротурбинных генераторов произведена неблочным принципом, через общий станционный коллектор. Проектное топливо в котлоагрегате ст.№9 сжигают через пылегазовые горелки. Система позволяет непосредственно вдувать пыль прямо из молотковых мельниц.
Котельные агрегаты БКЗ-210-14ОФ изготовлены Барнаульским котельным заводом, они рассчитаны на выработку пара с расходом 210 т/ч при температуре равной 570 °С давлением 14 МПа. Нормативные параметры оборудования ТЭС были изменены в связи с выработкой ресурса оборудования. на сегодня эти параметры составляют 550 °С и 13,5 МПа соответственно. Качество топлива по сравнению с расчётными данными также ухудшилось, уголь прибывающий на ТЭЦ-2 является сильно забалластированным, также влажным (Wp~ 22.26 %). Теплота сгорания данного топлива оценочно составляет 9,2.10,2 МДж/кг.
В связи с этим ухудшается экологическая обстановка региона дополнительными выбросами в атмосферу из-за потребления котельными агрегатами твёрдого топлива ухудшенного качества. В атмосферу попадают оксиды серы, летучая зола, а также увеличиваются площади золоотвалов. Ситуацию усугубляет рост фоновой концентрации загрязняющих веществ в городе. Возрастают энергозатраты на собственные нужды ТЭЦ, направленные на топливоподачу, организацию сжигания топлива, пылеприготовление и золоочистку со шлакоудалением. Затраты на пуски и остановки котельных агрегатов также увеличиваются, все чаще появляется необходимость очистки поверхностей нагрева от золовых и шлаковых загрязнений.
Все вышеуказанные факторы-вызовы побуждают к разработке решения по улучшению процесса сжигания топлива на котельном агрегате. Именно поэтому темой настоящей работы является перевод котельного агрегата на сжигание каменного угля Майкубенского месторождения с реконструкцией вихревых пылегазовых горелок. В дополнение к техническому, экологическому и экономическому обоснованию приведены также мероприятия по обеспечению безопасности на объекте согласно нормативным требованиям.
Существующее основное оборудование установлено в 1962...1971 г. и находится в состоянии близком к удовлетворительному, котельные агрегаты первой и второй очереди нуждаются в улучшении или замене вспомогательного оборудования. Основным проектным топливом, используемом на котельных агрегатах Челябинской ТЭЦ-2, является Челябинский бурый уголь. Также есть два водогрейных котла работающих на природном газе. Они используются для подогрева сетевой воды и как правило покрывают пиковые нагрузки в холодное время года.
Для доставки угольного топлива на Челябинской ТЭЦ-2 предусмотрено разгрузочное устройство, оснащенное вагоноопрокидывателем. Склад угольного топлива оборудован перегружателем. Подача осуществляется со склада до главного корпуса, для этого на предприятии имеется ленточный конвейер системы топливопо- дачи. Помимо этого, система имеет узлы пересыпки, четыре дробильных устройства СМ-170Б (производительность каждого не менее 200 м3/ч).
Подача газа на ТЭЦ обеспечивается с помощью газопровода. Для снижения давления газа для подачи на ТЭЦ и в котельную; на площадке ТЭЦ имеется газорегуляторный пункт. Годовой расход газа составляет 376 493 тыс. м3/год. Также на ТЭЦ имеется мазутное хозяйство, состоящее из приемно-сливного устройства, цистерн, склада мазута с резервуарами. Мазут является резервным топливом водогрейных котлов и за последние пять лет станция ни разу прибегала к работе на нем.
Схема связи девяти энергетических котельных агрегатов и четырёх паротурбинных генераторов произведена неблочным принципом, через общий станционный коллектор. Проектное топливо в котлоагрегате ст.№9 сжигают через пылегазовые горелки. Система позволяет непосредственно вдувать пыль прямо из молотковых мельниц.
Котельные агрегаты БКЗ-210-14ОФ изготовлены Барнаульским котельным заводом, они рассчитаны на выработку пара с расходом 210 т/ч при температуре равной 570 °С давлением 14 МПа. Нормативные параметры оборудования ТЭС были изменены в связи с выработкой ресурса оборудования. на сегодня эти параметры составляют 550 °С и 13,5 МПа соответственно. Качество топлива по сравнению с расчётными данными также ухудшилось, уголь прибывающий на ТЭЦ-2 является сильно забалластированным, также влажным (Wp~ 22.26 %). Теплота сгорания данного топлива оценочно составляет 9,2.10,2 МДж/кг.
В связи с этим ухудшается экологическая обстановка региона дополнительными выбросами в атмосферу из-за потребления котельными агрегатами твёрдого топлива ухудшенного качества. В атмосферу попадают оксиды серы, летучая зола, а также увеличиваются площади золоотвалов. Ситуацию усугубляет рост фоновой концентрации загрязняющих веществ в городе. Возрастают энергозатраты на собственные нужды ТЭЦ, направленные на топливоподачу, организацию сжигания топлива, пылеприготовление и золоочистку со шлакоудалением. Затраты на пуски и остановки котельных агрегатов также увеличиваются, все чаще появляется необходимость очистки поверхностей нагрева от золовых и шлаковых загрязнений.
Все вышеуказанные факторы-вызовы побуждают к разработке решения по улучшению процесса сжигания топлива на котельном агрегате. Именно поэтому темой настоящей работы является перевод котельного агрегата на сжигание каменного угля Майкубенского месторождения с реконструкцией вихревых пылегазовых горелок. В дополнение к техническому, экологическому и экономическому обоснованию приведены также мероприятия по обеспечению безопасности на объекте согласно нормативным требованиям.
В выпускной квалификационной работе предложено решение по переводу котла БКЗ-210-140Ф, ст. №9 Челябинской ТЭЦ-2 на сжигание каменного угля Май- кубенского месторождения. Доказана актуальность темы и освещены основные проблемы при сжигании проектного топлива.
ВКР выполнена с использованием современной справочной, нормативно-технической, и научно-технической литературы.
Приведено сравнение отечественных и зарубежных технологий, связанных с темой ВКР. Данные технологии могут быть использованы для сокращения выбросов вредных веществ с объекта в атмосферу.
В рамках ВКР предложено оптимальное, с точки зрения технических и экономических составляющих, решение по повышению энергоэффективности Челябинской ТЭЦ-2 за счет перевода котла БКЗ-210-140Ф на сжигание угля Майкубенского месторождения. По итогу предлагаемых мероприятий можно добиться существенного снижения расхода топлива на котел, сокращения выбросов вредных веществ, уменьшения текущих затрат на обслуживание котельного агрегата (расшлаковку) и снижения себестоимости тепла. В работе освещены вопросы энергосбережения при переводе котельного агрегата на сжигание непроектного топлива. В главе, посвященной вопросам экологии, проведена проверка соответствия ПДК вредных веществ требованиям качества воздуха. В главе восьмой рассмотрены контрольноизмерительные приборы и автоматика котельного агрегата, рассмотрена работа сигнализаций, защит и блокировок. В девятой главе рассмотрено воздействие вредных и опасных производственных факторов, а также предложены мероприятия по минимизации их воздействия. В заключительной главе представлено экономическая целесообразность проекта. Помимо технико-экономического расчета в разделе приведен SWOT-анализ, в результате которого доказано, что перевод котла БКЗ-210-140Ф ст.№9 Челябинской ТЭЦ-2 на сжигание предлагаемого непроектного каменного угля, будет более рациональным, чем работа на проектном угле.
В результате проделанной работы в ВКР после предложения по переводу котла БКЗ-210-140Ф на Майкубенский каменный уголь существенно снижаются текущие затраты на эксплуатацию и обслуживание котельного агрегата по сравнению с Челябинским бурым углем. Улучшается экологическая ситуация из-за снижения выбросов количества вредных веществ, содержащихся в дымовых газах.
ВКР выполнена с использованием современной справочной, нормативно-технической, и научно-технической литературы.
Приведено сравнение отечественных и зарубежных технологий, связанных с темой ВКР. Данные технологии могут быть использованы для сокращения выбросов вредных веществ с объекта в атмосферу.
В рамках ВКР предложено оптимальное, с точки зрения технических и экономических составляющих, решение по повышению энергоэффективности Челябинской ТЭЦ-2 за счет перевода котла БКЗ-210-140Ф на сжигание угля Майкубенского месторождения. По итогу предлагаемых мероприятий можно добиться существенного снижения расхода топлива на котел, сокращения выбросов вредных веществ, уменьшения текущих затрат на обслуживание котельного агрегата (расшлаковку) и снижения себестоимости тепла. В работе освещены вопросы энергосбережения при переводе котельного агрегата на сжигание непроектного топлива. В главе, посвященной вопросам экологии, проведена проверка соответствия ПДК вредных веществ требованиям качества воздуха. В главе восьмой рассмотрены контрольноизмерительные приборы и автоматика котельного агрегата, рассмотрена работа сигнализаций, защит и блокировок. В девятой главе рассмотрено воздействие вредных и опасных производственных факторов, а также предложены мероприятия по минимизации их воздействия. В заключительной главе представлено экономическая целесообразность проекта. Помимо технико-экономического расчета в разделе приведен SWOT-анализ, в результате которого доказано, что перевод котла БКЗ-210-140Ф ст.№9 Челябинской ТЭЦ-2 на сжигание предлагаемого непроектного каменного угля, будет более рациональным, чем работа на проектном угле.
В результате проделанной работы в ВКР после предложения по переводу котла БКЗ-210-140Ф на Майкубенский каменный уголь существенно снижаются текущие затраты на эксплуатацию и обслуживание котельного агрегата по сравнению с Челябинским бурым углем. Улучшается экологическая ситуация из-за снижения выбросов количества вредных веществ, содержащихся в дымовых газах.
