Проект модернизации котельной поселка «Восточный» г.Можги
Федеральное агентство по образованию
ГОУВПО «Удмуртский государственный
университет»
Институт экономики и управления
ДИПЛОМНАЯ РАБОТА
на тему: «Проект модернизации котельной поселка «Восточный» г.Можги»
Выполнил:
студент группы 3С (Мж)-060800-51(К) Е.А.
Руководитель:
к.т.н., профессор А.М.Дыбов
Ижевск, 2006 г.
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Современная российская экономика
на протяжении длительного времени
находится в состоянии структур
В теплоэнергетике, ощутимую долю в которой на сегодняшний день занимают котельные, сложилась не простая ситуация, обусловленная недостатком средств, как из-за низкой платежеспособности потребителей тепла, так и невозможности обновления оборудования, проведения работ по реконструкции объектов за счет тарифной составляющей в сжатые сроки.
Данные обстоятельства в значительной степени сдерживают замену устаревших неэффективных котлов на более экономичные, проведение реконструкции котельных агрегатов, сетей, внедрение энергосберегающих мероприятий и автоматизацию производственных процессов.
Отсутствие
у предприятия достаточных
Угольные котельные оборудованы котлами, имеющими низкий КПД, а отсутствие устройств очистки дымовых газов пагубно сказывается на окружающей среде и здоровье населения. Тяжелые условия труда машинистов приводят к большой текучести кадров.
В данной дипломной работе представлены наиболее актуальные практические меры в сфере производства тепловой энергии на котельной по внедрению энергоэффективного оборудования и технологий, надежного и устойчивого снабжения топливно-энергетическими ресурсами, эффективного использования собственных энергоресурсов с целью обеспечения населения, коммунально-бытовых и иных потребителей тепловой энергией.
Основная цель данной работы - разработка проекта модернизации котельной.
Объектом исследования выбрана котельная поселка «Восточный» г.Можги.
Для поставленной цели необходимо рассмотреть следующие задачи:
- анализ технических особенностей и технико-экономических показателей котельной;
- поиск путей снижения себестоимости производства тепловой энергии;
- расчет экономического эффекта предложенных мероприятий.
Методическую базу работы составляют методы финансового анализа: методы, приемы и инструменты математической статистики: сбор и группировка статистических данных; анализ рядов динамики.
Информационную базу исследования составляют: учебники и монографии отечественных и зарубежных специалистов, материалы периодической печати нормативно-техническая документация.
1.ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ И ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ КОТЕЛЬНОЙ
1.1.Технологии производства тепловой
энергии
Котельная установка
расположенная в поселке «
Тепловая нагрузка котельной с учетом потерь тепла в паропроводах и наружных тепловых сетях при максимально-зимнем режиме составляет: на производство 4,2 Гкал/ч; на отопление и вентиляцию 5,3 Гкал/ч; на горячее водоснабжение 0,61 Гкал/ч.
Водоснабжение котельной осуществляется из городского водопровода. Забор воздуха на горение осуществляется с улицы и непосредственно с котельного помещения. Тяга дымовых газов осуществляется дымососами, установленными отдельно для каждого котла. Система теплоснабжения, для нужд отопления и вентиляции, закрытая. Регулирование качественное по отопительному графику с температурой 95 – 70 оС. Пароводяные подогреватели сетевой воды и горячего водоснабжения установлены непосредственно в котельной. Подпитка котлов производится химически очищенной, деаэрированной водой с температурой 104 оС.
Водяной пар соответствующего давления и температуры (или горячую воду заданной температуры) получают в котельной установке, представляющей собой совокупность устройств и механизмов для сжигания топлива и получения пара. Котельная установка состоит из одного или нескольких рабочих и резервных котельных агрегатов и вспомогательного оборудования, размещаемого в пределах котельного цеха. Общее представление о рабочем процессе котельного агрегата на жидком или газообразном топливе дает схема котельного агрегата с основными и вспомогательными устройствами, представленная на рисунке 1.
Рис.1. Схема котельного агрегата
Жидкое или газообразное топливо по топливопроводам котельной (1) и котельного агрегата (2) подается в мазутные форсунки или газовые горелки (4) и по мере выхода из них сгорает в виде факела в топочной камере.
Стены топочной камеры покрыты трубами (5), называемыми топочными экранами. В результате непрерывного горения топлива в топочной камере образуются нагретые до высокой температуры газообразные продукты сгорания. Продукты сгорания снаружи омывают экранные трубы и излучением (радиацией) и частично конвективным путем передают теплоту воде и пароводяной смеси, циркулирующим внутри этих труб.
Продукты сгорания, охлажденные в топке до температуры 1000-1200°С, непрерывно двигаясь по газоходам котельного агрегата, омывают вначале разреженный пучок кипятильных труб (7), затем трубы пароперегревателя (9), экономайзера (12) и воздухоподогревателя (14), охлаждаются до температуры 150-200°С и дымососом (16) через дымовую трубу (17) удаляются в атмосферу.
Движение воздуха и продуктов сгорания по газоходам котельного агрегата обеспечивается тяго-дутьевой установкой (вентилятор (15), дымосос (16) и дымовая труба (17).
Питательная вода (конденсат и добавочная предварительно подготовленная вода) после подогрева питательным насосом подается в коллектор (13) водяного экономайзера (12). В экономайзере вода нагревается до температуры, близкой к температуре кипения при давлении в барабане котла, а иногда частично испаряется в экономайзерах кипящего типа и направляется в барабан (8) котла, к которому присоединены трубы топочных экранов (5) и фестона (7). Из этих труб в барабан котла поступает образовавшаяся пароводяная смесь. В барабане происходит отделение (сепарация) пара от воды. Насыщенный пар затем направляется в сборный коллектор (11) и пароперегреватель (9), где он перегревается до заданной температуры. Перегретый пар из змеевиков пароперегревателя поступает в сборный коллектор (10). Отсюда он через главный запорный вентиль по паропроводу котельного агрегата (18) направляется в главный паропровод (19) котельной к потребителям. Отделившаяся от пара в барабане котла вода смешивается с питательной водой, по необогреваемым опускным трубам подводится к коллекторам (6) экранов и из них поступает в подъемные экранные трубы (5) и фестон (7), где частично испаряется образуя пароводяную смесь. Полученная пароводяная смесь снова поступает в барабан котла.
Последний элемент котельного агрегата по ходу газообразных продуктов сгорания – воздухоподогреватель (14). Воздух в него подается дутьевым вентилятором (15), и после подогрева до заданной температуры по воздухопроводу (3) направляется в топку [3,7].
Управление рабочим процессом котельных агрегатов, нормальная и бесперебойная их эксплуатация обеспечиваются необходимыми контрольно-измерительными приборами, аппаратурой и средствами автоматики.
Необходимость в тех или иных вспомогательных устройствах и их элементах зависит от назначения котельной установки, вида топлива и способа его сжигания. Основными параметрами котлов являются: паропроизводительность, давление и температура питательной воды, КПД.
Система автоматического
регулирования котельных
Регулирование питания котлов малой производительности обычно осуществляется одноимпульсными регуляторами, управляемыми датчиками изменения уровня воды в барабане. В котлах средней и большой паропроизводительности с малым водяным объемом применяются двухимпульсные регуляторы питания котла по уровню воды и расходу пара, а также трехимпульсные. Управляющие питанием котла по уровню воды, расходу пара и перепаду давлений на регулирующем клапане.
Регулирование температуры
пара осуществляется регулятором, управляемым
датчиками изменения
Регулирование процесса горения в топке котла (в соответствии с расходом пара) осуществляется регуляторами подачи топлива II, воздуха III и регулятором тяги IV (рисунок 2). Регуляторы подачи топлива II и воздуха III управляются датчиком изменения давления перегретого пара I, а регулятор тяги IV – датчиком изменения разрежения в топке (7) котла.
Насыщенный пар из котлов с рабочим давлением Р = 0,8 МПа поступает в общую паровую магистраль котельной, из которой часть пара отбирается на оборудование установленное в котельной, а именно на: подогреватель сетевой воды; подогреватель горячей воды; деаэратор. Другая часть пара направляется на производственные нужды предприятия.
Деаэрацией называется освобождение питательной от растворённого в ней воздуха в состав которого входит кислород (О2) и двуокись углерода (СО2). Будучи растворенными, в воде эти газы вызывают коррозию питательных трубопроводов и поверхности нагрева котла, вследствие чего оборудование выходит из строя.
Термический деаэратор служит для удаления из питательной воды растворённых в ней кислорода и двуокиси углерода путём нагрева воды до температуры кипения. При температуре кипения воды растворённые в ней газы полностью теряют способность растворяться. Деаэратор состоит из бака-аккумулятора и деаэрированной колонки, внутри которой расположен ряд распределительных тарелок. Внутри бака-аккумулятора расположено барботажное устройство – оно служит для дополнительного удаления растворённых газов путём частичного перегрева питательной воды. За счёт барботажного устройства качество деаэрации улучшается.
Питательная вода поступает в верхнюю часть деаэратора на распределительную тарелку. С тарелки вода равномерными струйками распределяется по всей окружности деаэраторной колонки и стекает через ряд расположенных, с мелкими отверстиями, тарелок.
Пар для подогрева воды вводится в деаэратор по трубе и распределяется под водяную завесу, образующуюся при скитании воды. Пар расходясь во все стороны поднимается вверх навстречу питательной воды при этом нагревая её до температуры 104 °С, что соответствует избыточному давлению в деаэраторе 0,02 ÷ 0,025 МПа.
Пар для барботажного устройства подводится по отдельной трубе. При этой температуре воздух выделяется из воды и вместе с остатком не сконденсировавшегося пара уходит через вистовую трубу, расположенную в верхней части деаэраторной колонки непосредственно в атмосферу.
Освобождённая от кислорода и двуокиси углерода и подогретая вода выливается в бак аккумулятор, расположенный под колонкой деаэратора, откуда расходуется для питания котлов.
Во избежания значительного
повышения давления в деаэраторе
на нём устанавливают два
Деаэратор снабжён водоуказательным стеклом, регулятором уровня воды в баке, регулятором давления и необходимой измерительной аппаратурой.
Конденсат от производственного потребителя самотёком возвращается, в размере 30% при температуре 80 °С, в конденсатосборник и далее конденсатным насосом направляется в бак горячей воды.
Подогрев сетевой воды, также
как и подогрев горячей воды, производится
паром в последовательно
В деаэратор, также поступает химически очищенная вода из ХВО, восполняющая потери конденсата.
Насосом сырой воды вода из городского водопровода направляется на ХВО и в бак горячей воды.
Периодическая продувка из котлов в размере 2 % направляется в барботер.
Деаэрированная вода с температурой около 104 °С питательным насосом нагнетается в экономайзеры и далее поступает в котлы.
Подпиточная вода для системы теплоснабжения забирается подпиточным насосом из бака горячей воды.
В котельных установках, работающих на пылевидном топливе, осуществляется также регулирование работы пылеприготовительной системы регулятором V загрузки мельниц, обеспечивающим постоянство загрузки шаровых барабанных мельниц и регулятором VI температуры пылевоздушной смеси за мельницей [7].
1 — бункер угля; 2 — шаровая мельница; 3 — сепаратор; 4 — циклон; 5 — бункер пыли: 6 — мельничный вентилятор; 7 — топка котла; |
8 — барабан котла; 9 — пароперегреватель; 10 — пароохладитель; 11 — экономайзер; 12 — воздухоподогреватель; 13 — вентилятор; 14 — дымосос; |
I — датчик измерения давления перегретого пара: II — регулятор топлива; III — регулятор воздуха; IV — регулятор тяги; V — регулятор загрузки мельницы; VI — регулятор температуры мельницы. |
Рис.2.Схема автоматического
Для предупреждения персонала о недопустимости отклонения важнейших параметров котельной установки от заданных служат звуковые и световые сигнализаторы предельных уровней воды в барабане, предельных температур перегретого пара и низшего давления питательной воды. Для обеспечения правильной последовательности операций при пуске и остановке механизмов применяется блокировка. Так, при аварийном отключении дымососов отключаются дутьевые вентиляторы, и прекращается подача топлива в топку [17].
1.2.Характеристика применяемого
оборудования
1.2.1.Котлы
Количество и единичная производительность котла, установленного в котельной зависит по производительности котельной, при чем проверяются режим работы котлоагрегатов для тёплого периода года, при этом в случае выхода из строя наибольшего по производительности котла котельной, оставшиеся должны обеспечивать отпуск тепла:
- на технологическое теплоснабжение и системы вентиляции в количестве, определяемом минимальной допустимой нагрузкой;
- на отопление и ГВС в количестве, определяемом режимом наиболее холодном месяце.
В котельной установлены следующие типы котлов:
- ДКВР-4-13 – 3 шт.
- ДКВР-4-43 – 1 шт.
- ДКВР-6,5-13 – 3 шт.
Техническая характеристика котлов:
Номинальная производительность: 10 т/ч,
Температура пара: насыщенный,
Температура питательной воды: 100 °C,
Площадь поверхности нагрева:
- радиационная: 47,9 м2, (39,02 м2),
- конвективная: 229,1 м2, (110 м2),
- общая котла: 277 м2, (149,02 м),
Объём: – паровой: 2,63 м2,
– водяной: 9,11 м3,
Температура газов за котлом:
- газ: 295 °С,
- мазут: 320 °С,
Расчётное КПД: – газ: 91,8 %,
– мазут: 89,5 %.
Масса котла в объёме заводской поставки: 15,9 ÷ 18,8 т.
1.2.2.Насосы
Питательные насосы
Питание котлов водой должно быть
надёжным. При снижении уровня воды
ниже допустимых пределов кипятильные
трубы могут оголиться и
Для питания котлов установлены не менее двух насосов, из которых один с электроприводом, а другой – с паровым приводом. Производительность одного насоса с электроприводом составляет не менее 110 % номинальной производительности всех рабочих котлов. При установке нескольких насосов с электроприводами их общая производительность составляет также не менее 110 %.
Производительность насосов с паровым приводом не менее 50 % номинальной производительности котлов. Насосы с паровым приводом потребляют от 3 до 5 % вырабатываемого пара, поэтому их используют как резервные.
Выхлопной пар поршневого прямодействующего насоса удаляется в атмосферу. Если этим паром подогревают воду в особом теплообменнике, то конденсат выбрасывают. В котёл его возвращать нельзя, так как он загрязнён маслом, а плёнка масла на трубках ухудшает теплопередачу. В крупных установках используют паротурбонасосы, конденсат их выходного пара маслом не загрязнён, поэтому его можно направлять в котёл. Инжекторы для питания котлов в отопительно-производственных котельных непригодны, так как они плохо засасывают горячую воду.
В данной котельной установлены 3 подпиточных насоса марки ЦНСГ-38, два из которых являются резервными. Данный насос установлен на нулевой отметке котельной (1 этаж), который подаёт питательную воду с температурой около 104 °С из деаэратора установленного на отметке 6.000 м (2 этаж).
Техническая характеристика насоса ЦНСГ-38:
Производительность: 38 м3/ч,
Напор: 198 м. вод. ст.,
Электродвигатель:
- мощность: 37 кВт,
- частота: 3000 об/мин,
Температура рабочей среды: 105 °С;
Габаритные размеры: 1407х430х420 мм,
Масса: 321 кг.
Сетевой насос системы отопления и вентиляции
Этот насос служит для циркуляции воды в тепловой сети. Его выбирают по расходу сетевой воды из расчёта тепловой схемы. Сетевые насосы устанавливаются на обратной линии тепловой сети, где температура сетевой воды не превышает 70 °С.
Gс.н. = 212 т/ч
В котельной установлено два сетевых насоса марки 6НДВ-60, один из которых резервный.
Техническая характеристика насоса 6НДВ-60:
Производительность: 250 м3/ч,
Напор: 54 м. вод. ст.,
Электродвигатель:
- мощность: 41 кВт,
- частота: 1450 об/мин,
Габаритные размеры: 1400х525х450мм,
Циркуляционный насос ГВС
Служит для подачи требуемого расхода и обеспечения требуемого напора горячей воды у потребителя. Его выбирают по расходу горячей воды и необходимому напору:
Gг.в.= 11,5 т/ч
В котельной установлено два насоса ГВС марки К50-32-125, один из которых резервный. Насос установлен на отметке 6,000 м (3 этаж) и подаёт сырую воду из бака горячей воды в пароводяные теплообменники.
Производительность: 12,5 м3/ч,
Напор: 20 м. вод. ст.,
Электродвигатель:
- мощность: 2,2 кВт,
- частота: 2900 об/мин,
Габаритные размеры: 792х300х315 мм,
Масса: 80 кг.
Насос сырой воды
Служит для обеспечения
В котельной установлен один насос сырой воды марки К80-50-200. Данный насос расположен на отметке 0,000 (1 этаж) и установлен на линии сырой воды.
Техническая характеристика насоса К80-50-200:
Производительность: 50 м3/ч,
Напор: 50 м. вод. ст.,
Электродвигатель:
- мощность: 15 кВт,
- частота: 2900 об/мин,
Габаритные размеры: 1127х458х485 мм,
Масса: 250 кг.
1.2.3.Водоподогреватели
В зависимости от вида греющей среды их делят на водоводяные и пароводяные.
По конструктивным признакам подогреватели делятся на кожухотрубные и пластинчатые.
В кожухотрубчатых подогревателях основным элементом является цилиндрический корпус и пучок гладких трубок размещаемых внутри корпуса. Один из теплоносителей протекает внутри трубок, другой в межтрубном пространстве – такие теплообменники называются скоростными.
Скоростные водоводяные подогреватели, у которых греющая и нагреваемая вода движутся навстречу, называются противоточными. Противоток эффективнее прямотока, т.к. обеспечивает большую среднюю разность температур и позволяет нагревать воду до более высокой температуры.
Для пароводяных подогревателей направление движение теплоносителя не имеет значения.
Основным элементом подогревателя является корпус из стальной бесшовной трубы. Внутри корпуса расположены трубки из латуни, теплопроводность составляет 135 Вт/м °С.
Подогреватель сетевой воды для нужд отопления и вентиляции
Предназначен для подогрева паром сетевой воды до требуемой температуры. Подогреватель сетевой воды состоит из двух параллельно включённых пароводяных подогревателей. Теплообмен при этом происходит в латунных трубках, в которых протекает нагреваемая среда.
В котельной установлено три пары пароводяных подогревателей сетевой воды марки ПП-2-24-7-II (с плоским дном), 2-е пары подогревателей из которых являются резервными.
Техническая характеристика подогревателя ПП-2-24-7-II:
Площадь поверхности нагрева: 24,4 м3,
Диаметр корпуса: 480 мм,
Количество трубок: 176 шт.,
Длина трубок: 3000 мм,
Длина подогревателя: 3630 мм,
Давление греющего пара: 0,7 МПа,
Число ходов по воде: 4 шт.,
Сечение для прохода воды: 0,0068 м2,
Гидравлическое сопротивление при расчётном расходе воды 41,7 т/ч: 0,06 МПа,
Масса: 915 кг.
Подогреватель системы ГВС
Предназначен для нагревания воды, которая направляется для нужд ГВС. Подогреватель ГВС состоит из двух параллельно включённых пароводяных подогревателей. Теплообмен при этом происходит в латунных трубках, в которых протекает нагреваемая среда.
В котельной установлено две пары пароводяных подогревателей ГВС марки ПП-2-17-7-ІІ (с плоским дном), одна пара из них является резервным.
Техническая характеристика подогревателя ПП-2-17-7- ІІ:
Площадь поверхности нагрева: 17,2 м3,
Диаметр корпуса: 426 мм,
Количество трубок: 124 шт.,
Длина трубок: 3000 мм,
Длина подогревателя: 3575 мм,
Давление греющего пара: 0,7 МПа,
Число ходов по воде: 2 шт.,
Сечение для прохода воды: 0,0096 м2,
Гидравлическое сопротивление при расчётном расходе воды 59 т/ч: 0,03 МПа,
Масса: 730 кг.
1.2.4.Деаэратор
Деаэратор атмосферного типа выбирают по расходу химически очищенной воды, к этому расходу следует прибавить расход конденсата от пароводяных водоподогревателей, т.к. его направляют в верхнюю часть деаэрационной колонки: Gхим = 8,03 + 10,01 + 1 = 19,04 т/ч;
В котельной установлен
атмосферный деаэратор марки
ДА-25 с барботажным устройством,
которое установлено в баке-
Техническая характеристика деаэратора ДА-5:
Номинальная производительность: 25 т/ч;
Рабочие давление: 0,12 МПа;
Температура деаэрированной воды: 104 °С;
Средняя температура подогрева воды в деаэраторе: 10 ÷ 40 °С;
Размеры колонки:диаметр и толщина стенки корпуса - 530х6 мм; высота - 2195 мм;
Масса: 280 кг;
Пробное гидравлическое давление: 0,3 МПа.
Устройство деаэраторов. Деаэратор атмосферного давления (рисунок 3) состоит из бака-аккумулятора, деаэрационной колонки, барботажного устройства, арматуры, регулирующих и контрольно-измерительных приборов. Деаэратор оборудуется гидравлическими затворами и охладителями выпора.
Бак-аккумулятор (2) – сварной цилиндрический сосуд с приваренными к нему штуцерами и лазом – служит для сбора питательной воды; он оборудован водоуказательными приборами. Деаэрационная колонка (1) – вертикальный цилиндр с установленными внутри дырчатыми листами (тарелками) – установлена непосредственно на баке-аккумуляторе и соединена с ним с помощью сварки или фланцев. Обрабатываемая вода подводится через водораспределительное устройство в верхнюю часть колонки. Греющий пар через регулирующий клапан подаётся в барботажное устройство. Вода из распределительного устройства стекает тонкими струями с тарелки на тарелку навстречу потоку пара, нагревается и стекает в бак-аккумулятор. Греющий пар, поднимаясь вверх, частично конденсируется, захватывает выделившиеся из воды газы и вместе с ними удаляется через верхний штуцер в охладитель выпара.

- Проект модернизации системы видеонаблюдения
- Проект модернизации электропривода скребкового конвейера ОАО «Нойзидлер Сыктывкар»
- Проект моторного и вулканизационного отделений для АТП на 130 автомобилей КамАЗ-5511 и 110 автомобилей МАЗ-5503
- Проект на изготовление лесов неинвентарных
- Проектная деятельность как средство формирования социокультурных знаний
- Проектная деятельность на уроках технологии
- Проектная деятельность на уроке информатики
- Проект мероприятий по увеличению объема реализации в турфирме «Агерратум», г. Москва
- Проект мероприятий по увеличению объемов реализации продукции на основе программы маркетинговых исследований ОАО «Подольсккабель»г. Под
- Проект мероприятий по увеличению прибыли клуба-ресторана
- Проект мероприятий по увеличению прибыли ООО "Балтика"
- Проект мероприятий по увеличению прибыльности и рентабельности ООО «Мелио-плюс» г. Славск Калининградской области
- Проект мероприятий по улучшению производственно – хозяйственной деятельности предприятия» на примере ОАО «Вяземский ЛПХ»
- Проект мероприятий по улучшению эффективности деятельности предприятия