Перевод паровой котельной с котлами ДЕ 10-14 в мини ТЭЦ

В настоящее время развитие научно-технического прогресса позволяет людям чувствовать себя более комфортно в городах. По сравнению с прошлым веком, в веке нынешнем появилось множество различных, доступных большинству людей удобств, таких как: водопровод, теплоснабжение, централизованная система освещения. Уже практически невозможно представить себе жизнь без этих благ цивилизации, которые стали привычны. Но улучшение жилищных условий имеет и обратную сторону - возникновение экологических проблем. Особенно остро проблема стоит в северных районах страны. Это связано с большим количеством уже имеющихся предприятий, а так же с возникновением новых и развивающихся. Немалой проблемой так же являются достаточно суровые климатические условия. Проблемы экологии стояли перед человечеством давно, но обращать внимание на них стали только во второй половине ХХ века. Большая загазованность городов, промышленные выбросы и испытания ядерного оружия - все это проблемы человечества в целом. Наглядным результатом небрежного отношения к природе являются тысячи объектов в России. Рост промышленности Москвы, и рост города вынуждали увеличивать мощности и количество энергетических предприятий. В настоящее время в городе Москва существуют сотни различных котельных, кочегарок и других крупных и мелких предприятий, которые сжигают тот или иной вид топлива. Сложная экологическая ситуация в городах, заставляет постоянно искать пути решения этой проблемы, результатом которой, зачастую являются испорченное здоровье жителей наших городов. Обратив внимание на город вечером с какой - либо высокой его точки, можно увидеть как город буквально тонет в дыму, газах. Это смог - бич крупных городов. Применение КАГТ позволит не только экономить значительную часть средств, расходуемых на топливо и платежи за выбросы, но и безусловно поможет решить экологическую проблему, путем снижения вредных выбросов в дымовых газах. Человечество стоит на краю глобальной экологической катастрофы. Озоновые дыры, связанные с использованием фреона и других химических материалов, потепление климата, т.н. “парниковый эффект” - все эти проблемы создало современное человеческое общество, оно же и обязано их решить. Свой вклад в решение экологических проблем внесли и разработчики КАГТ.
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 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 так же 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 так же в случаях срабатывания технологической защиты. Блокировки исключают неправильные операции при обслуживании парогенераторной установки, обеспечивают 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.
Эксплуатация котлов должна обеспечивать надежную и эффективную выработку пара требуемых параметров и безопасные условия труда персонала. Для выполнения этих требований эксплуатация должна вестись в точном соответствии с законоположениями, правилами, нормами и руководящими указаниями, в частности, в соответствии с «Правилами устройства и безопасной эксплуатации паровых котлов» Госгортехнадзора, «Правилами технической эксплуатации электрических станций и сетей», «Правилами технической эксплуатации теплоиспользующих установок и тепловых сетей» и др.
На основе указанных материалов для каждой котельной установки должны быть составлены должностные и технологические инструкции по обслуживанию оборудования, ремонту, технике безопасности, предупреждению и ликвидации аварий и т.п. Должны быть составлены технические паспорта на оборудование, исполнительные, оперативные и технологические схемы трубопроводов различного назначения. Знание инструкций, режимных карт работы котла и указанных материалов является обязательным для персонала. Знания обслуживающего персонала должны систематически проверяться.
Эксплуатация котлов производится по производственным заданиям, составляемым по планам и графикам выработки пара, расхода топлива, расхода электроэнергии на собственные нужды, обязательно ведется оперативный журнал, в который заносятся распоряжения руководителя и записи дежурного персонала о работе оборудования, а так же ремонтную книгу, в которую записывают сведения о замеченных дефектах и мероприятиях по их устранению.
Должны вестись первичная отчетность, состоящая из суточных ведомостей по работе агрегатов и записей регистрирующих приборов и вторичная отчетность, включающая обобщенные данные по котлам за определенный период. Каждому котлу присваивается свой номер, все коммуникации окрашиваются в определенный условный цвет, установленный ГОСТом. Установка котлов в помещении должна соответствовать правилам Госгортехнадзора, требованиям техники безопасности, санитарно-техническим нормам, требованиям пожарной безопасности.

Введение 5
1 Исходные данные 9
2 Расчет теплового баланса котельного агрегата. 12
3 Расчёт объёмов воздуха и продуктов сгорания 16
4 Расчет теплового баланса котельного агрегата. 21
4.1 Тепловой баланс котельного агрегата 21
4.2 Расчёт теплообмена в топке 24
4.3 Расчёт теплообмена в фестоне 28
4.4 Расчет II ступени пароперегревателя (по ходу пара) 31
4.5 Расчет и конструирование конвективных поверхностей нагрева 36
4.5.1 Расчёт первого конвективного пучка 36
4.5.2 Расчёт второго конвективного пучка 39
4.6 Расчет верхней ступени экономайзера 42
4.7 Подготовка топлива 47
4.8 Принципиальная тепловая схема теплогенерирующей установки 50
4.8.1 Описание принципиальной схемы ТГУ 50
4.8.2 Расчет тепловой схемы ТГУ 50
5 Выбор турбины, характеристика турбины 59
5.1 Источник тепла - мини-ТЭЦ 59
5.2 Характеристика турбогенераторной установки Р-2,5-2,1/0,6 63
5.3 Система охлаждения турбогенераторной установки 64
5.4 Компоновочные и технологические решения 65
5.5 Режимы использования турбогенераторной установки 66
5.6 Расчет и анализ балансов энергии и эксергии после установки паровой турбины 67
5.6.1 Энергетический и эксергетический балансы блока котлоагрегата 67
5.6.2 Энергетический баланс блока котлоагрегата 69
5.6.3 Эксергетический баланс блока котлоагрегата 70
5.7 Энергетический и эксергетический балансы блока «РОУ» 71
5.7.1 Энергетический баланс блока «РОУ» 71
5.7.2 Эксергетический баланс блока «РОУ» 72
5.8 Энергетический и эксергетический балансы блока «ПСУ» 73
5.8.1 Энергетический баланс блока «ПСУ» 73
5.8.2 Эксергетический баланс блока «ПСУ» 74
5.9 Энергетический и эксергетический балансы блока «ПСВ» 75
5.9.1 Энергетический баланс блока «ПСВ» 75
5.9.2 Эксергетический баланс блока «ПСВ» 76
6 Обоснование параметров автоматизации 77
6.1 Размещение и монтаж приборов комплекса 78
6.2 Охранно-пожарная сигнализация 85
7 Природопользование и охрана окружающей среды 88
7.1 Анализ влияния котельной на окружающую среду и мероприятия по охране окружающей среды 88
7.2 Воздействие объекта на атмосферный воздух 89
7.3 Мероприятия по уменьшению выбросов загрязняющих веществ в атмосферу 90
7.3.1 Мероприятия по регулированию выбросов загрязняющих веществ при неблагоприятных метеорологических условиях 90
7.4 Воздействие шума, создаваемого объектом, на окружающую среду 91
7.5 Водопотребление и водоотведение 91
7.6 Охрана окружающей среды при складировании (утилизации) отходов промышленного производства 94
8 Экономическая часть 95
8.1 Определение инвестиционных затрат (величины капиталовложений) в проект 95
8.2 Определение годовых эксплуатационных затрат по котельной 96
8.2.1 Общие положения 96
8.3 Определение затрат на производство тепловой энергии 97
8.3.1 Затраты на материалы 97
8.3.2 Затраты на топливо 101
8.3.3 Затраты на электроэнергию 101
8.3.4 Затраты на воду 103
8.3.5 Амортизационные отчисления 104
8.3.6 Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования (РСЭО) 106
8.3.7 Затраты на оплаты труда 106
8.3.8 Отчисления на социальные нужды 111
8.3.9 Прочие затраты 112
8.4 Расчет себестоимости 1 Гкал. 113
8.4.1 Составление годовой сметы затрат на производство тепловой энергии 113
8.5 Расчет величины чистой прибыли 114
8.5.1 Прибыль от продаж 114
8.5.2 Чистая прибыль 114
8.6 Оценка экономической эффективности инвестиций в проект 114
9 Безопасность жизнедеятельности 116
9.1 Введение 116
9.1 Характеристика опасных производственных факторов и мероприятий по обеспечению травмобезопасности оборудования 116
9.2 Гигиеническая оценка условий и характера труда 119
9.3 Пожарная безопасность 120
9.4 Чрезвычайные ситуации 121
10 Вывод 123
11 Заключение 124
12 Список используемой литературы 125

11 Заключение
С целью использования теряемого теплового перепада пара в котельных программой предусматривается установка модульных турбоагрегатов (противодавленческая паровая турбина - генератор) различной мощности (0,6; 1,5; 3,5 МВт) на начальные параметры пара (13-14 ата) промышленных котлов. Отработанный после турбины пар давлением 2-5 атм должен использоваться на технологические нужды предприятия, либо в целях отопления и горячего водоснабжения.
Оборудование котельных турбинами небольшой мощности позволит:
- повысить надежность электроснабжения котельных, что, в свою очередь, повышает надежность отпуска тепла;
- получить дополнительную электроэнергию практически без увеличения вредного воздействия на окружающую среду. Вследствие того, что ГТУ И ПГУ ТЭЦ отличаются высокими экономическими показателями, программой предусматривается модернизация существующих ТЭЦ. Действительно, относительная выработка на тепловом потреблении на ПГУ ТЭЦ в 2,5 раза больше, а удельный расход условного топлива на отпущенную электроэнергию в 1,3 раза меньше по сравнению с паротурбинной ТЭЦ. Срок окупаемости таких установок 3-4 года, а стоимость в 1,5 раза дешевле традиционных ТЭЦ.
В соответствии с программой внедрение парогазовых и газотурбинных технологий в первую очередь следует осуществлять на электростанциях, для которых уже определена целесообразность их внедрения по выполненным проектным и предпроектным разработкам с учетом выбранной площадки, обеспеченности тепловыми потребителями и наличием газообразного топлива.

1. Компоновка и тепловой расчет парового котла: Учеб. пособие для вузов/ Ю.М. Липов, Ю.Ф. Самойлов, Т.В. Виленский. – М.: Энергоатомиздат, 1988.- 208 с.: ил.
2. Теплоэнергетика и теплотехника. Общие вопросы. Справочник. //Под ред. Григорьев В.А., Зорин В.М. – М.: Энергия, 1980.
3. Котельные установки и парогенераторы (конструкционные характеристики энергетических котельных агрегатов): Справочное пособие для курсового и дипломного проектирования студентов специальностей 1005 – «Тепловые электрические станции», 1007 – «Промышленная теплоэнергетика» / Сост. Е.А. Бойко, Т.И. Охорзина; КГТУ. Красноярск, 2003. 223с.
4. Сидельский Л.Н., Юренев В.Н. Котельные установки промышленных предприятий. М., Энергоатомиздат, 1988.
5. Тепловой расчет котельных агрегатов. Нормативный метод. Под ред. Н.В.Кузнецова и др., М., Энергия, 1973.
6. Тепловой расчет котлов. Нормативный метод. Изд. 3-е переработанное и дополненное. СПб, НПО ЦКТИ-ВТИ, 1998.
7. А.М. Леонков, А.Д. Качан Дипломное проектирование. Тепловые и атомные электрические станции. Мн.: Вышэйшая школа, 1991.
8. А.Д. Качан, И.В. Муковозчик Технико - экономические основы проектирования ТЭС. Мн.: Вышэйшая школа, 1983.
9. В.Я. Рыжкин Тепловые электрические станции. М.: Энергоатомиздат, 1989.
10. Под общей ред. В.А. Григорьева, В.М. Зорина Тепловые и атомные электростанции: Справочник. М.: «Энергия», 1989.
11. Рожкова Л.Д., Козулин И.П. Электрическая часть станций и подстанций. М.: «Энергия», 1980.
12. Правила устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов (ПУБЭ М 0.00.1.08-96). Мн.: Проматомэнергонадзор МУС РБ БОИМ, 1997.
13. Правила техники безопасности при эксплуатации тепломеханического оборудования электростанций и тепловых сетей. М.: Энергоатомиздат, 1984.