Помощь студентам в учебе
Модернизация котельного оборудования НГДУ "ИРКЕНнефть" г. Бугульмы путем внедрения водогрейной системы
|
Введение 8
Основная часть 12
1 Обзор научно-технической и патентной литературы 12
2 Технико-конструкторский раздел 16
2.1 Анализ системы теплоснабжения предприятия 16
2.1.1 Расчёт тепловых нагрузок отопления, вентиляции и горячего 20
водоснабжения
2.1.2 Расчёт температурного графика 30
2.2 Тепловой расчет котельной 34
2.2.1 Расчет процесса горения 34
2.2.2 Тепловой баланс парогенератора и расход топлива 36
2.2.3 Основные конструктивные характеристики топки 40
2.2.4 Расчёт теплообмена в топке 44
2.2.5 Расчёт конвективных поверхностей нагрева 48
2.2.6 Расчёт невязки теплового баланса парогенератора 53
2.3 Перевод парового котла в водогрейный режим работы 60
2.4 Расчёт схемы водоподготовки 65
Расчёт основного оборудования водоподготовительной установки
2.4.2 Расчёт загрязнений стоков от регенерации Па-катионитных фильтров 67
3 Автоматизация 60
4 Защита окружающей среды 70
5 Заключение 81
6 Список использованных источников 83
Приложения 85
Основная часть 12
1 Обзор научно-технической и патентной литературы 12
2 Технико-конструкторский раздел 16
2.1 Анализ системы теплоснабжения предприятия 16
2.1.1 Расчёт тепловых нагрузок отопления, вентиляции и горячего 20
водоснабжения
2.1.2 Расчёт температурного графика 30
2.2 Тепловой расчет котельной 34
2.2.1 Расчет процесса горения 34
2.2.2 Тепловой баланс парогенератора и расход топлива 36
2.2.3 Основные конструктивные характеристики топки 40
2.2.4 Расчёт теплообмена в топке 44
2.2.5 Расчёт конвективных поверхностей нагрева 48
2.2.6 Расчёт невязки теплового баланса парогенератора 53
2.3 Перевод парового котла в водогрейный режим работы 60
2.4 Расчёт схемы водоподготовки 65
Расчёт основного оборудования водоподготовительной установки
2.4.2 Расчёт загрязнений стоков от регенерации Па-катионитных фильтров 67
3 Автоматизация 60
4 Защита окружающей среды 70
5 Заключение 81
6 Список использованных источников 83
Приложения 85
Теплоэнергетика считается ведущей отраслью современного индустриально развитого народного хозяйства. Основным направлением в развитии энергетики считается централизация энергоснабжения промышленности, сельского хозяйства, городов и населенных пунктов. В числе энергоносителей особо важное место занимает электроэнергия в силу универсальности ее применения в различных отраслях, на транспорте и в быту, а также возможности транспортировать на многие сотни и тысячи километров при минимальных потерях. Для организации рационального энергоснабжения особенно большое значение имеет теплофикация, являющаяся наиболее совершенным методом централизованного теплоснабжения и одним из основных путей снижения удельного расхода топлива на выработку электрической энергии.
При теплофикации реализуются два основных принципа рационального энергоснабжения:
- комбинированное производство тепла и электрической энергии, осуществляемое на теплоэлектроцентрали;
- централизация теплоснабжения, т.е. подача тепла от одного источника многочисленным тепловым потребителям.
Основной составной частью систем централизованного теплоснабжения считаются тепловые сети, предназначенные для транспортирования и распределения теплоносителя.
Развитие централизованного теплоснабжения осуществляется путем постройки ТЭЦ различной теплопроизводительности.
Строительство теплоэлектроцентралей для нужд отопления и горячего водоснабжения ведется как в районах массовой жилой застройки, так и в
сельской местности.
Автоматизация освобождает человека от необходимости непосредственного управления механизмами. В автоматизированном процессе производства роль человека сводится к наладке, регулировке, обслуживании средств автоматизации и наблюдению за их действием. Если автоматизация облегчает физический труд человека, то автоматизация имеет цель облегчить так же и умственный труд. Эксплуатация средств автоматизации требует от обслуживающего персонала высокой техники квалификации.
По уровню автоматизации теплоэнергетика занимает одно из ведущих мест среди других отраслей промышленности. Теплоэнергетические установки характеризуются непрерывностью протекающих в них процессов. При этом выработка тепловой и электрической энергии в любой момент времени должна соответствовать потреблению (нагрузке). Почти все операции на тепло-энергетических установках механизированы, а переходные процессы в них развиваются сравнительно быстро. Этим объясняется высокое развитие автоматизации в тепловой энергетике.
Автоматизация параметров имеет значительные «плюсы»:
• обеспечивает уменьшение численности рабочего персонала, т.е. повышение производительности его труда,
• приводит к изменению характера труда обслуживающего персонала,
• увеличивает точность поддержания параметров вырабатываемого пара,
• повышает безопасность труда и надежность работы оборудования,
• увеличивает экономичность работы парогенератора.
Горение топлива считается сплошным физико-химическим процессом. Химическая сторона горения представляет собой процесс окисления его горючих элементов кислородом, проходящий при определенной температуре и сопровождающийся выделением тепла. Интенсивность горения, а так же экономичность и устойчивость процесса горения топлива, зависят от способа подвода и распределения воздуха между частицами топлива. Условно принято процесс сжигания топлива делить на три стадии: зажигание, горение и дожигание. Эти стадии в основном протекают последовательно во времени, частично накладываются одна на другую.
Расчет процесса горения обычно сводится к определению количества воздуха в м3,необходимого для сгорания единицы массы или объема топлива количества и состава теплового баланса и определению температуры горения.
Значение теплоотдачи заключается в теплопередаче тепловой энергии, выделяющейся при сжигании топлива, воде, из которой необходимо получить пар, или пару, если необходимо повысить его температуру выше температуры насыщения. Процесс теплообмена в котле идет через водогазонепроницаемые теплопроводные стенки, называющиеся поверхностью нагрева. Поверхности нагрева выполняются в виде труб. Внутри труб происходит непрерывная циркуляция воды, а снаружи они омываются горячими топочными газами или воспринимают тепловую энергию лучеиспусканием. Таким образом, в котлоагрегате имеют место все виды теплопередачи: теплопроводность, конвекция и лучеиспускание. Соответственно поверхность нагрева подразделяется на конвективные и радиационные. Количество тепла, передаваемое через единицу площади нагрева в единицу времени носит название теплового напряжения поверхности нагрева. Величина напряжения ограничена, во-первых, свойствами материала поверхности нагрева, во-вторых, максимально возможной интенсивностью теплопередачи от горячего теплоносителя к поверхности, от поверхности нагрева к холодному теплоносителю.
Задачей данного дипломного проекта считается модернизация котельного оборудования НГДУ "ИРКЕНнефть" г. Альметьевска путем внедрения водогрейной системы, с рассмотрением оптимизации водно-химического режима тепловых сетей с целью исключения запертой мощности работающей на каменном угле и обеспечивающей электрической энергией и теплом коммунальные и промышленные предприятия.
Использование природных вод в качестве теплоносителя, особенно при повышенных температурах и давлениях, приводит к выделению на теплонесущих поверхностях или “поверхностях контакта” различных отложений, содержащихся в этой воде, которые могут привести к снижению температуры сетевой воды, увеличению расхода топлива, аварийному или преждевременному останову оборудования и снижению его производительности. Во избежание всего этого, требуется ограничить или полностью исключить накипеобразования на теплообменных поверхностях.
В последнее время для этих целей широко используется метод коррекционной обработки воды с помощью ингибиторов отложений (ИОМСа).
При теплофикации реализуются два основных принципа рационального энергоснабжения:
- комбинированное производство тепла и электрической энергии, осуществляемое на теплоэлектроцентрали;
- централизация теплоснабжения, т.е. подача тепла от одного источника многочисленным тепловым потребителям.
Основной составной частью систем централизованного теплоснабжения считаются тепловые сети, предназначенные для транспортирования и распределения теплоносителя.
Развитие централизованного теплоснабжения осуществляется путем постройки ТЭЦ различной теплопроизводительности.
Строительство теплоэлектроцентралей для нужд отопления и горячего водоснабжения ведется как в районах массовой жилой застройки, так и в
сельской местности.
Автоматизация освобождает человека от необходимости непосредственного управления механизмами. В автоматизированном процессе производства роль человека сводится к наладке, регулировке, обслуживании средств автоматизации и наблюдению за их действием. Если автоматизация облегчает физический труд человека, то автоматизация имеет цель облегчить так же и умственный труд. Эксплуатация средств автоматизации требует от обслуживающего персонала высокой техники квалификации.
По уровню автоматизации теплоэнергетика занимает одно из ведущих мест среди других отраслей промышленности. Теплоэнергетические установки характеризуются непрерывностью протекающих в них процессов. При этом выработка тепловой и электрической энергии в любой момент времени должна соответствовать потреблению (нагрузке). Почти все операции на тепло-энергетических установках механизированы, а переходные процессы в них развиваются сравнительно быстро. Этим объясняется высокое развитие автоматизации в тепловой энергетике.
Автоматизация параметров имеет значительные «плюсы»:
• обеспечивает уменьшение численности рабочего персонала, т.е. повышение производительности его труда,
• приводит к изменению характера труда обслуживающего персонала,
• увеличивает точность поддержания параметров вырабатываемого пара,
• повышает безопасность труда и надежность работы оборудования,
• увеличивает экономичность работы парогенератора.
Горение топлива считается сплошным физико-химическим процессом. Химическая сторона горения представляет собой процесс окисления его горючих элементов кислородом, проходящий при определенной температуре и сопровождающийся выделением тепла. Интенсивность горения, а так же экономичность и устойчивость процесса горения топлива, зависят от способа подвода и распределения воздуха между частицами топлива. Условно принято процесс сжигания топлива делить на три стадии: зажигание, горение и дожигание. Эти стадии в основном протекают последовательно во времени, частично накладываются одна на другую.
Расчет процесса горения обычно сводится к определению количества воздуха в м3,необходимого для сгорания единицы массы или объема топлива количества и состава теплового баланса и определению температуры горения.
Значение теплоотдачи заключается в теплопередаче тепловой энергии, выделяющейся при сжигании топлива, воде, из которой необходимо получить пар, или пару, если необходимо повысить его температуру выше температуры насыщения. Процесс теплообмена в котле идет через водогазонепроницаемые теплопроводные стенки, называющиеся поверхностью нагрева. Поверхности нагрева выполняются в виде труб. Внутри труб происходит непрерывная циркуляция воды, а снаружи они омываются горячими топочными газами или воспринимают тепловую энергию лучеиспусканием. Таким образом, в котлоагрегате имеют место все виды теплопередачи: теплопроводность, конвекция и лучеиспускание. Соответственно поверхность нагрева подразделяется на конвективные и радиационные. Количество тепла, передаваемое через единицу площади нагрева в единицу времени носит название теплового напряжения поверхности нагрева. Величина напряжения ограничена, во-первых, свойствами материала поверхности нагрева, во-вторых, максимально возможной интенсивностью теплопередачи от горячего теплоносителя к поверхности, от поверхности нагрева к холодному теплоносителю.
Задачей данного дипломного проекта считается модернизация котельного оборудования НГДУ "ИРКЕНнефть" г. Альметьевска путем внедрения водогрейной системы, с рассмотрением оптимизации водно-химического режима тепловых сетей с целью исключения запертой мощности работающей на каменном угле и обеспечивающей электрической энергией и теплом коммунальные и промышленные предприятия.
Использование природных вод в качестве теплоносителя, особенно при повышенных температурах и давлениях, приводит к выделению на теплонесущих поверхностях или “поверхностях контакта” различных отложений, содержащихся в этой воде, которые могут привести к снижению температуры сетевой воды, увеличению расхода топлива, аварийному или преждевременному останову оборудования и снижению его производительности. Во избежание всего этого, требуется ограничить или полностью исключить накипеобразования на теплообменных поверхностях.
В последнее время для этих целей широко используется метод коррекционной обработки воды с помощью ингибиторов отложений (ИОМСа).
На территории НГДУ «ИРКЕНнефть» расположены административные и производственные здания, теплоснабжение которых осуществляется от существующей котельной. Тепловая схема котельной предусматривает отпуск тепла внешним потребителям горячей воды по температурному графику 115/70, на отопление и вентиляцию по закрытой системе теплоснабжения.
В котельной установлено три котла типа ДКВР-20-14ГМ.
Основным и резервным топливом для котлов считается попутный нефтяной газ.
В пояснительной записке приведён тепловой расчёт котла, в результате которого получена температура уходящих газов, используемая в дальнейших расчётах.
По результатам аэродинамического расчёта были выбраны дымосос и дутьевой вентилятор.
В целях энергосбережения модернизированы котлы, в частности переведены два паровых котла в водогрейный режим работы.
При соблюдении технологических параметров предложенной схемы котлы ДКВР-20-14 неприхотливы в эксплуатации, не боятся многократных пусков и остановок. В короткий срок после растопки (в течение 20 мин.) котел набирает 100% нагрузку из холодного резерва.
В связи с резким снижением тепловых потерь через обмуровку (максимальная температура на поверхности обшивки котлов 20:35 ОС) были установлены дополнительные приборы отопления в котельном зале.
Несмотря на сохранение штатных горелок и тягодутьевых машин КПД котла в паровом режиме с 89,3% был доведен в водогрейном режиме в сред нем до 94,4%. Увеличена теплопроизводительность котла ДКВР-20-14 с 11,2 Гкал/ч до 13,4 Гкал/ч. Режимно-наладочные испытания показали, что возможно и дальнейшее повышение производительности котла, при этом КПД котла остается неизменным в пределах регулирования тепловой нагрузки от 70 до 120%.
Численность эксплуатационного персонала котельной сокращена в два раза.
Демонтирована основная часть вспомогательного технологического оборудования паровой котельной (питательные, подпиточные насосы, насосы химводоочистки, подогреватели сетевой воды (ПСВ-315 - 3 шт.), охладители конденсата и питательной воды, запорно-регулирующая арматура, деаэраторы, фильтры Na-катионирования);
За счет организации подпитки тепловых сетей через существующие перемычки от других источников тепла оставлен один рабочий Na-катионитный фильтр для аварийной подпитки;
За счет повышения КПД и теплопроизводительности котлоагрегатов уменьшено потребление топливно-энергетических ресурсов в течение отопи-тельного сезона на 4,6%.. Удельная норма расхода электроэнергии на выработку тепла снизилась с 25 кВт/Гкал до 19 кВт/Гкал. Улучшена экологическая обстановка в микрорайоне города за счет снижения объемов выбросов дымовых газов в окружающую среду. В связи с прекращением регенерации фильтров Na-катионирования прекращен сброс слабого 8% раствора NaCl, солей жесткости и щелочи после прекращения непрерывной и периодической продувки паровых котлов в хозяйственно-бытовую канализацию в объеме 168 тыс. м3/год;
Также в проекте был рассмотрен вопрос защиты окружающей среды, в результате которого рассчитана ПДК вредных выбросов и выбрана высота дымовой трубы равная 35 метрам.
В котельной установлено три котла типа ДКВР-20-14ГМ.
Основным и резервным топливом для котлов считается попутный нефтяной газ.
В пояснительной записке приведён тепловой расчёт котла, в результате которого получена температура уходящих газов, используемая в дальнейших расчётах.
По результатам аэродинамического расчёта были выбраны дымосос и дутьевой вентилятор.
В целях энергосбережения модернизированы котлы, в частности переведены два паровых котла в водогрейный режим работы.
При соблюдении технологических параметров предложенной схемы котлы ДКВР-20-14 неприхотливы в эксплуатации, не боятся многократных пусков и остановок. В короткий срок после растопки (в течение 20 мин.) котел набирает 100% нагрузку из холодного резерва.
В связи с резким снижением тепловых потерь через обмуровку (максимальная температура на поверхности обшивки котлов 20:35 ОС) были установлены дополнительные приборы отопления в котельном зале.
Несмотря на сохранение штатных горелок и тягодутьевых машин КПД котла в паровом режиме с 89,3% был доведен в водогрейном режиме в сред нем до 94,4%. Увеличена теплопроизводительность котла ДКВР-20-14 с 11,2 Гкал/ч до 13,4 Гкал/ч. Режимно-наладочные испытания показали, что возможно и дальнейшее повышение производительности котла, при этом КПД котла остается неизменным в пределах регулирования тепловой нагрузки от 70 до 120%.
Численность эксплуатационного персонала котельной сокращена в два раза.
Демонтирована основная часть вспомогательного технологического оборудования паровой котельной (питательные, подпиточные насосы, насосы химводоочистки, подогреватели сетевой воды (ПСВ-315 - 3 шт.), охладители конденсата и питательной воды, запорно-регулирующая арматура, деаэраторы, фильтры Na-катионирования);
За счет организации подпитки тепловых сетей через существующие перемычки от других источников тепла оставлен один рабочий Na-катионитный фильтр для аварийной подпитки;
За счет повышения КПД и теплопроизводительности котлоагрегатов уменьшено потребление топливно-энергетических ресурсов в течение отопи-тельного сезона на 4,6%.. Удельная норма расхода электроэнергии на выработку тепла снизилась с 25 кВт/Гкал до 19 кВт/Гкал. Улучшена экологическая обстановка в микрорайоне города за счет снижения объемов выбросов дымовых газов в окружающую среду. В связи с прекращением регенерации фильтров Na-катионирования прекращен сброс слабого 8% раствора NaCl, солей жесткости и щелочи после прекращения непрерывной и периодической продувки паровых котлов в хозяйственно-бытовую канализацию в объеме 168 тыс. м3/год;
Также в проекте был рассмотрен вопрос защиты окружающей среды, в результате которого рассчитана ПДК вредных выбросов и выбрана высота дымовой трубы равная 35 метрам.