Главная Коллекция "Revolution" Производство и технологии Реконструкция градирни цикла оборотного водоснабжения первичных газовых холодильников

Реконструкция градирни цикла оборотного водоснабжения первичных газовых холодильников

Понятие, классификация и конструкции градирен, их предназначение. Структура коксохимического производства (КХП) и характеристики оборудования насосной установки. Рекомендации по проведению ремонтных работ в секциях вентиляторной градирни цеха КХП.

Рубрика Производство и технологии
Вид дипломная работа
Язык русский
Дата добавления 10.07.2017
Размер файла 1,6 M
рефераты на заказ со скидкой

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Страница:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

  • Введение
    • 1. Система оборотного водоснабжения ЦПХП-2
    • 1.1 Классификация градирен
    • 1.2 Вентиляторные градирни
    • 1.2.1 Вентиляторные установки
    • 1.2.2 Оросительные устройства
    • 1.2.3 Водоуловители
    • 1.2.4 Водораспределительные системы
    • 1.3 Система оборотного водоснабжения ЦПХП-2
    • 1.3.1 Структура коксохимического производства
    • 1.3.2.Схема оборотного водоснабжения КБ 7-10
    • 1.4 Обследование старой градирни
    • 1.4.1 Металлические опорные конструкции приводов вентиляторов
    • 1.4.2 Водораспределительная система градирен
    • 1.4.3 Ороситель
    • 1.4.4 Водоуловитель
    • 1.5 Рекомендации по проведению ремонтных работ в секциях 68,69,70 вентиляторной градирни цеха КХП
    • 2. Расчет вентиляторной градирни
    • 2.1 Методика расчета вентиляторной градирни
    • 2.1.1 Выбор исходных данных
    • 2.1.2 Определение расчетных параметров атмосферного воздуха
    • 2.1.3 Способы расчета
    • 2.1.4 Основные расчетные зависимости
    • 2.1.5 Аэродинамический расчет подачи вентиляторов градирен
    • 2.2 Расчет проектируемой градирни
    • 2.2.1 Исходные данные
    • 2.2.2 Аэродинамический расчет
    • 2.2.3 Тепловой расчет
    • 2.2.4 Гидравлический расчет системы водораспределения
    • 2.2.5 Расчет потерь воды в градирне
    • 3. Экономическая часть
    • 3.1 Технико-экономическое обоснование проекта
    • 3.2 Режим работы оборудования и баланс рабочего времени оборудования
    • 3.3 Расчет капитальных вложений
    • 3.3.1 При проектировании нового оборудования
    • 3.3.2 При модернизации оборудования
    • 3.4 Расчет эксплуатационных расходов
    • 3.5 Определение экономической эффективности проекта
    • 4. Безопасность жизнедеятельности
    • 4.1 Анализ условий труда рабочих, обслуживающих градирню
    • 4.2 Меры по обеспечению безопасных и здоровых условий труда
    • 4.3 Расчет требуемого снижения шума, создаваемого градирней
    • 4.3.1 Расчет заземления
    • 4.4 Меры по обеспечению устойчивой работы градирни в условиях ЧС
    • Выводы по главе
    • 5. Меры по охране окружающей среды
    • Заключение
    • Список использованных источников
    • Приложение 1
    • Приложение 2
    • Приложение 3
    • Приложение 4

Введение

Градирни - это устройства для передачи атмосферному воздуху теплоты, воспринятой циркуляционной водой при охлаждении продуктов производства или рабочих сред (жидкостей, газов, конденсируемых паров) в теплообменниках и др. Широко применяют в системах оборотного водоснабжения на предприятиях химической, нефтеперерабатывающей, металлургической промышленности.

На сегодняшний день накоплен большой опыт эксплуатации башенных и вентиляторных градирен. Появились новые конструкции вентиляторов, оросителей, водоуловителей, значительно повысились экологические требования к охладителям оборотной воды. Поэтому в последние годы специалисты все чаще обсуждают вопрос о возможности применения на ТЭС и АЭС для охлаждения оборотной воды компактных вентиляторных градирен вместо башенных или совместно с ними.

Следует отметить, что сдерживающим фактором применения вентиляторных градирен на ТЭС и АЭС в нашей стране долгие годы являлось отсутствие отечественных вентиляторов большой производительности. В настоящее время имеется возможность изготовления таких вентиляторов. Существует и опыт проектирования высокопроизводительных градирен для электростанций.

В пользу применения высокопроизводительных вентиляторных градирен могут рассматриваться следующие обстоятельства:

1. Вентиляторные градирни лучше башенных противостоят сильным ветрам и обмерзанию, так как зимой могут работать с выключенными вентиляторами и соответственно при малой тяге воздуха.

2. На мощных ТЭС и АЭС при наличии нескольких водооборотных циклов с общим расходом воды более 500 тыс. мі/ч появилась необходимость в маневренности охлаждения воды в случаях резкой или частой смены тепловых нагрузок. Маневренность может быть достигнута изменением скорости вращения вентиляторов, их отключением или выводом из работы отдельных секций градирен.

3. Требования упрощения, удешевления и сокращения сроков строительства. Вентиляторные градирни проще поддаются ремонту и демонтажу.

В данном дипломном проекте рассмотрена градирня цикла оборотного водоснабжения первичных газовых холодильников (ЦПХП-2, ЧерМК ОАО «Северсталь») и представлены рекомендации по её модернизации. Предлагается вместо устаревшей вентиляторной градирни установить более современную вентиляторную градирню, а именно: вместо существующего деревянного оросителя применить капельно-пленочный ороситель из полимерных сетчатых элементов, произвести замену системы орошения, водоуловителей, вентилятора. Это поможет решить ряд вопросов, а точнее - увеличить производительность градирни, сократить потребление свежей технической воды на подпитку, сократить затраты на ремонт, увеличивая срок службы оборудования.

1. Система оборотного водоснабжения ЦПХП-2

1.1 Классификация градирен

Градирня представляет собой сооружение для охлаждения воды в оборотных системах водоснабжения.

По способу передачи тепла атмосферному воздуху можно классифицировать градирни на:

- испарительные (передача тепла от воды воздуху осуществляется в основном за счет испарения);

- радиаторные (передача тепла от воды воздуху осуществляется через стенку радиаторов за счет теплопроводности и конвекции);

- смешанные (передача тепла осуществляется за счет испарения, теплопроводности и конвекции).

Испарительные градирни обеспечивают более глубокое охлаждение воды по сравнению с радиаторными и могут быть выполнены из дешевых и менее дефицитных материалов.

Радиаторные градирни получили незначительное применение из-за малой глубины охлаждения воды и низких коэффициентов теплоотдачи поверхности контакта с воздухом. Вследствие этого поверхность контакта таких градирен возрастает в несколько десятков раз по сравнению с испарительными. Кроме этого, из-за малой теплоемкости воздуха для радиаторных градирен требуется значительно большее количество воздуха, чем для испарительных. Радиаторные градирни обладают рядом недостатков при эксплуатации в условиях отрицательных температур наружного воздуха. Однако радиаторные градирни рекомендуют к применению, когда можно или требуется обеспечить отсутствие контакта охлаждаемой воды с воздухом или в районах с дефицитом воды.

В комбинированных радиаторно-испарительных градирнях, так же как и в сухих, охлаждение воды происходит через стенки радиаторов, орошаемые снаружи водой. Отдача тепла водой, протекающей через радиаторы к воздуху осуществляется за счет теплопроводности через стенки и испарения орошающей воды. Указанные градирни получили меньшее распространение, чем испарительные и радиаторные из-за неудобства при эксплуатации.

По способу создания тяги воздуха градирни разделяются на:

- вентиляторные (воздух прокачивается нагнетательными или отсасывающими вентиляторами);

- башенные (тяга воздуха создается высокой вытяжной башней);

- открытые или атмосферные (для протока воздуха через них используются естественные токи воздуха ? ветер и отчасти естественная конвекция).

В зависимости от конструкции оросительного устройства и способа, которым достигается увеличение поверхности соприкосновения воды с воздухом, градирни подразделяются на пленочные, капельные и брызгальные.

Каждый из указанных видов градирен может иметь разнообразные конструкции отдельных элементов оросительного устройства, отличаться их размерами, расстояниями между ними и может быть выполнен из различных материалов.

Выбор типа градирен следует производить по технологическим расчетам с учетом заданных в проекте расходов воды и количества тепла, отнимаемого от продуктов, аппаратов и охлаждаемого оборудования; температур охлаждаемой воды и требований к устойчивости охладительного эффекта; метеорологических параметров; инженерно-геологических и гидрологических условий площадки строительства градирни.

Самыми эффективными, с технической точки зрения, считаются вентиляторные градирни. Вентиляторные градирни обеспечивают совершенное и качественное охлаждение. И ниже представлено подробное описание конструкции и принципа работы вентиляторных градирен.

1.2 Вентиляторные градирни

Вентиляторные градирни надлежит применять в системах оборотного водоснабжения, требующих устойчивого и глубокого охлаждения воды; при высоких удельных гидравлических и тепловых нагрузках; при необходимости сокращения объема строительных работ и маневренного регулирования температуры охлажденной воды средствами автоматизации. Вентиляторные градирни нашли широкое применение в оборотных системах производственного водоснабжения благодаря компактности и высокой эффективности.

Отдельно стоящие одновентиляторные градирни имеют площадь от 400 до 1200 м2 и применяются в достаточно крупных системах оборотного водоснабжения. Наибольшее применение получили секционные вентиляторные градирни, строящиеся по типовым проектам, которые обеспечивают широкий диапазон площадей от 2 до 400 м2 на одну секцию. Секционные градирни дешевле отдельно стоящих. Они возводятся из унифицированных конструктивных элементов. Наименьшее число секций принимается 2, оптимальное ? от 4 до 8. Наличие нескольких секций позволяет создавать наилучшие условия охлаждения воды при изменении количества подаваемой воды в зависимости от климатических условий.

На рисунке 1.1 показана трехсекционная градирня. Каждая секция градирни оборудуется вытяжным вентилятором, который обеспечивает подсос в градирню требуемого количества воздуха в зависимости от изменяющихся температур воды и воздуха. Охлаждаемая вода подается в градирню через водораспределитель, в задачу которого входит равномерное распределение воды по площади секции. Затем вода гравитационно поступает на ороситель, который является важнейшим и наиболее дорогим элементом градирни и обеспечивает необходимую площадь контакта воды с охлаждающим воздухом. Именно в э том элементе и осуществляется охлаждение воды. Охлажденная вода собирается в резервуаре градирни, который оборудуется трубопроводами для отвода охлажденной воды, переливным и грязевым - для опорожнения резервуара и отвода загрязнений при чистке резервуара. Для снижения потерь воды в виде мелких капель, захватываемых воздухом, над водораспределителем устанавливается водоуловитель. Несущим элементом градирни является железобетонный или металлический каркас, к которому снаружи крепятся листы обшивки, создающей замкнутое пространство внутри градирни. По боковым сторонам обшивка не доходит до низа, и через эти окна охлаждающий воздух входит внутрь градирни. Для равномерного распределения воздуха по площади градирни под оросителем устанавливается воздухораспределитель в виде решетки, выполненной из досок, поставленных на ребро.

Рисунок 1.1 - Принципиальная схема градирни

1.2.1 Вентиляторные установки

Вентиляторная установка градирни состоит собственно из вентилятора и диффузора. В градирнях для создания искусственной тяги применяются серийно изготовляемые осевые вентиляторы для марки ВГ и осевые вентиляторы общепромышленного назначения марки 06-300.

Технические характеристики вентиляторов приведены в таблице 1.1 .

На рисунке 1.2 представлена вентиляторная установка марки ВГ. Первая цифра в марке вентилятора означает номер модификации, цифры после букв ВГ - условный диаметр рабочего колеса в дециметрах. Например, вентилятор марки 3ВГ 25?это вентилятор для градирен модификации номер 3 с рабочим колесом условным диаметром 25 дм.

Рисунок 1.2 - Вентиляторная установка марок ВГ: 1 - диффузор; 2 - корпус; 3 - коллектор; 4 - привод; 5 - рабочее колесо

Рабочее колесо, состоящее из ступицы с закрепленными на ней лопастями и втулки ротора, насажено непосредственно на вал тихоходного электродвигателя, прикреплено к нему болтами и вращается в полости среднего патрубка (обечайки), расположенного соосно с ним.

Лопасти вентиляторов марок 1ВГ 25, 2ВГ 50 и 2ВГ 70 - стальные марки ЦЗ-04. Лопасти вентилятора марки 3ВГ 25 - алюминиевые марки К-121а. Лопасти вентилятора марки 1ВГ 104 - стеклопластиковые марки К-100..Диффузор состоит из отдельных щитов, коллектор и средний патрубок - из отдельных секторов.

Привод вентиляторов - тихоходный электродвигатель вертикального исполнения. Последняя буква в марке двигателя указывает вид его охлаждения: например, О - воздушное, В - водяное. Привод крепится на специальной раме, относящейся к строительной части градирен.

Срок службы вентиляторов устанавливается не менее десяти лет. Ресурс работы до первого капитального ремонта должен составлять не менее 20000 ч.

Таблица 1.1 - Технические характеристики вентиляторов

Техническая характеристика вентилятора

Марка вентилятора

06-300 № 8

06-300 № 12,5

1ВГ 25

3ВГ 25

2ВГ 50

2ВГ 70

1ВГ 104

06-300 № 8

Номинальная подача воздуха, тыс. м3/ч

15

45

120

156

500

1100

2700

23

Статический напор, Па (кгс/м2)

-

-

137 (14)

-

147 (15)

157 (16)

167 (17)

-

Полное давление, Па (кгс/м2)

98 (10)

157 (16)

-

137 (14)

-

-

-

235 (24)

КПД вентилятора

0,78

0,78

-

0,63

-

-

-

0,78

Частота вращения, об/мин

930

730

365

365

178

178

110

1410

Число лопастей, шт.

3

3

3

6

3

3

6

3

Угол установки лопастей, град

-

-

16

22

16

15

13

-

Диаметр рабочего колеса, м

0,8

1,25

2,5

2,5

5,0

7,0

10,4

0,8

Диаметр втулки, м

0,32

0,5

0,75

-

1,5

2,1

3,64

0,32

Марка электродвигателя

AOЛ2-21-6

A02-42-8

BACO 10-19-16

BACO 10-19-16

BACO 14-16-32

BACO 15-23-34

BACB 17-40-52

АОЛ2-32-4

Мощность, кВт

0,8

3,0

11,0

11,0

30,0

75,0

200,0

3,0

Напряжение, В

380

380

380

380

380

380

6000

380

Частота тока, Гц

50,0

50,0

50,0

50,0

50,0

50,0

50,0

50,0

КПД электродвигателя

-

-

0,885

0,885

0,83

0,875

-

-

Габариты вентилятора, м:

Диаметр

0,86

1,32

3,00

3,00

6,00

8,40

10,45

0,86

Высота

0,98

1,51

1,87

1,87

3,74

5,15

13,5

0,98

Масса вентилятора, кг

-

-

1200

-

4960

9300

16250

-

То же, без электродвигателя, кг

51

157

-

-

-

-

51

1.2.2 Оросительные устройства

Ороситель является основным элементом большинства типов градирен, поскольку именно в нем происходит охлаждение оборотной воды. Большинство оросителей представляет собой достаточно сложные пространственные структуры, состоящие из гофрированных труб, сеток, решеток и т. д. К основным свойствам оросителя относятся большая поверхность охлаждения и низкое аэродинамическое сопротивление. Кроме того, при выборе оросителя рекомендуется обращать внимание на:

- износостойкость материала оросителя и его способность сопротивляться воздействию воды и растворенных в ней веществ;

- прочность и вес оросителя;

- сложность монтажа;

- ремонтопригодность;

- удобство при проведении технического осмотра;

- пожароустойчивость.

По характеру обтекания водой поверхности охлаждения оросители подразделяются на:

- пленочные;

- капельно-пленочные;

- капельные;

- брызгальные;

- комбинированные.

В пленочных оросителях вода обтекает поверхность охлаждения в виде тонкой пленки. Эти оросители обеспечивают самое эффективное охлаждение, которое может быть интенсифицировано в 1,5-2 раза или более путем увеличения шероховатости, пористости или волнистости поверхности оросителя. К сожалению, пористые оросители быстро выходят из строя при наличии в воде нерастворимых примесей. Поэтому, если концентрация нефтепродуктов в оборотной воде превышает 25 мг/л, а взвешенных веществ - 50 мг/л, рекомендуется использовать капельные или сетчатые капельно-пленочные оросители. Брызгальные оросители применяют, если общая концентрация нефтепродуктов, жиров, взвешенных веществ и других превышает 120 мг/л.

На рисунке 1.3 представлены различные виды пленочных оросителей, а в таблице 1.2 - их основные характеристики.

В настоящее время большинство оросителей изготавливаются из различных полимеров: полиэтилена низкого давления, поливинилхлорида, полиэфирных смол и т. д. Эти материалы практически не подвержены коррозии, прочны и обладают небольшой плотностью. Кроме того, из них достаточно легко можно получать трубы, решетки или сетки сложной конфигурации. В то же время необходимо помнить, что некоторые полимеры (например, полистирол) разрушаются при контакте с различными углеводородами.

Рисунок 1.3 - Схемы пленочных пластмассовых (I - V) и асбестоцементного (VI) оросителей

Одним из возможных путей экономии материалов при устройстве пленочных оросителей без существенного ухудшения охладительного эффекта является установка элементов таких оросителей в 2 ? 3 яруса с разрывом между ними не более 1 м (см. рис. 1.3.V).

Для удобства установки оросительных устройств в градирню отдельные элементы их монтируются в блоки. Размеры блоков в плане не должны превышать 1?1,5 м2, а высота их принимается по конструктивным соображениям с учетом общей высоты оросительного устройства. Блоки могут быть закреплены на подвесках или установлены на опорных балках.

Таблица 1.2 - Величины m и А для различных конструкций оросителей

Номер чертежа (позиция)

Высота оросителя hор, м

А, м-1

A h

M

c.o, 1/м

kоp·103, м2·ч/кг

Расход материала на 1 м3 оросителя, м3

Ороситель пленочный - деревянные прямоугольные бруски, поставленные на ребро

16 (I)

3,70

0,277

1,025

0,513

1,11

0,073

0,0791

16 (II)

3,70

0,241

0,892

0,498

0,74

0,077

0,0600

16 (III)

2,60

0,342

0,889

0,385

1,75

0,071

0,1380

16 (IV)

2,00

0,360

0,720

0,570

-

-

0,1000

16 (V)

1,34

0,580

0,777

0,540

2,21

0,153

0,1280

16 (V)

2,01

0,470

0,945

0,462

2,21

0,153

0,1280

Ороситель капельный - деревянные прямоугольные бруски, уложенные плашмя

17 (I)

3,70

0,213

0,788

0,614

3,51

0,039

0,0163

17 (II)

2,85

0,386

1,100

0,438

22,54

0,011

0,0278

17 (III)

2,85

0,300

0,855

0,447

11,46

0,137

0,0167

Ороситель деревянный капельно-пленочный

17 (IV)

4,70

0,324

1,523

0,733

4,64

0,086

0,31

Ороситель пластмассовый (винипласт) из волнистых листов с вертикальной волной

18 (I)

2,85

0,305

0,869

0,249

3,00

0,033

0,0342

Ороситель пластмассовый (винипласт) из волнистых листов с горизонтальной волной

18 (II)

0,70

0,890

0,623

0,531

21,86

0,107

0,0342

18 (II)

1,40

0,540

0,756

0,670

21,86

0,107

0,0342

18 (II)

2,10

0,450

0,945

0,670

21,86

0,107

0,0342

Ороситель пластмассовый (винипласт) из волнистых листов - перекрестная волна под углом 90

18 (III)

0,70

1,170

0,819

0,332

12,38

0,120

0,0342

18 (III)

1,40

0,630

0,882

0,569

12,38

0,120

0,0342

18 (III)

2,10

0,580

1,218

0,609

12,38

0,120

0,0342

18 (III)

2,80

0,540

1,512

0,622

12,38

0,120

0,0342

Ороситель пластмассовый (винипласт) из волнистых листов - перекрестная волна под углом 60

18 (IV)

1,050

0,805

0,888

0,403

5,51

0,153

0,0342

18 (IV)

1,575

0,585

0,921

0,488

5,51

0,153

0,0342

18 (IV)

2,100

0,360

0,756

0,422

5,51

0,153

0,0342

18 (IV)

2,625

0,343

0,900

0,439

5,51

0,153

0,0342

При наличии в оборотной воде большого количества агрессивных химических веществ для продления срока службы оросителя рекомендуется организовывать предварительную водоподготовку. Ороситель работающей градирни постоянно омывается водой, и вероятность его возгорания равна нулю. Однако при длительных остановках охлаждающих установок и проведении ремонтных работ оросители, изготовленные из полиэтилена или другого легкогорючего пластика, могут загореться и устойчиво гореть с выделением большого количества тепла и дыма. Поэтому их рекомендуется изготовлять из полимеров, не поддерживающих горение. Также при выборе материала для оросителя необходимо учитывать, что при низких температурах механические свойства некоторых видов полимеров ухудшаются.

1.2.3 Водоуловители

К водоуловителям предъявляются требования максимально возможного снижения выноса капель из градирни с потоком воздуха при минимальном аэродинамическом сопротивлении. Этим требованиям удовлетворяют конструкции водоуловителей, схемы которых изображены на рисунке 1.4 . Технологические характеристики водоуловителей приведены в таблице 1.3 .

Водоуловители рекомендуется устанавливать на расстоянии около 2 м над водораспределительными системами, обеспечивающем доступ к водоразбрызгивающим соплам. При необходимости снижения общей высоты градирни этого условия можно не придерживаться, однако расстояние от водоуловителей до водораспределительных систем в этом случае должно быть не менее 0,5 м.

Скорость движения воздуха в створе перед водоуловителем не следует принимать более 3 м/с во избежание значительного повышения уноса капель.

В вентиляторных градирнях водоуловители надлежит размещать на расстоянии от рабочего колеса вентилятора не менее 0,5 диаметра его лопастей и при этом практически исключается неблагоприятное воздействие водоуловителя на работу вентилятора.

Рисунок 1.4 - Схемы водоуловителей

Таблица 1.3 - Технологические характеристики водоуловителей

Номер позиции на рис.4

Водоуловитель

Угол наклона планок, , град

Расстояние между планками, d, мм

Коэффициент сопротивления, ву

Унос капельной влаги, % расхода охлаждающей воды

I

Деревянный двухрядный с толщиной планок = 8 мм при скорости воздуха = 2,0 м/с

60

70

3,7

0,1 - 0,2

I

То же, с толщиной планок = 10 мм при = 2,5 м/с

60

70

4,7

0,1 - 0,2

II

Пластмассовый уголковый конструкции ВНИИГ при = 2,0 м/с

45

35

3,5

0,05

III

Асбестоцементный с криволинейным очертанием лопаток при = 2,5 м/с

-

40

3,1

0,05

IV

Пластмассовый с криволинейным очертанием лопаток при = 2,0 м/с

-

35

4,7

0,05

V

Пластмассовый трехрядный при = 1,0 м/с

45

30

3,9

0,05

1.2.4 Водораспределительные системы

В вентиляторных градирнях следует применять преимущественно низконапорные трубчатые системы распределения воды с разбрызгивающими соплами. К этим системам предъявляются требования: возможно равномернее распределять охлаждаемую воду по оросителю и обеспечивать расчетную подачу воды в процессе эксплуатации градирен. Схемы и конструктивные размеры пластмассовых сопел - тангенциального, ударного с зубчатым отражателем и раструбного - приведены на рисунке 1.5 .

Рисунок 1.5 - Разбрызгивающие пластмассовые сопла

а - тангенциальное; б - ударное с зубчатым отражателем; в - раструбное

Пластмассовые сопла изготовляются, как правило, из полиэтилена низкого давления высокой плотности марок 20908-040 и 21008-075 по ГОСТ 16338-77.

Сопла при проектировании и привязке градирен необходимо подбирать с учетом их пропускной способности, размеров факела разбрызгивания, незасоряемости примесями оборотной воды и диаметра капель.

В секционных и отдельно стоящих градирнях с капельным, пленочным и брызгальным оросителями рекомендуется применять сопла тангенциальные и с зубчатым отражателем. Тангенциальные сопла устанавливаются, как правило, выходными отверстиями вниз, сопла с зубчатым отражателем могут устанавливаться выходными отверстиями, направленными вверх или вниз. Предпочтительнее принимать верхнее направление выходного отверстия.

При установке сопел с направлением выходного отверстия вниз расстояние от сопел до верха оросителя следует принимать 0,8?1м, при направлении выходного отверстия вверх расстояние от верха факела до низа водоуловителя должно быть не менее 0,5 м, а расстояние от водораспределительных труб до верха оросителя рекомендуется принимать не менее 0,5 м.

В градирнях, в которых возможно засорение тангенциальных сопел и сопел с зубчатым отражателем примесями оборотной воды, рекомендуется устанавливать раструбные сопла. Выходное отверстие этих сопел может быть направлено вверх или вниз, предпочтительнее верхнее, так как оно обеспечивает более равномерное распределение воды по оросителю. Раструбные сопла могут применяться вместо тангенциальных сопел и сопел с зубчатым отражателем в градирнях площадью 144 м2 и более.

Во избежание попадания воды на наружную обшивку градирни крайние ряды сопел целесообразно устанавливать под углом к вертикали 30 ? 45° внутрь градирни. Такая установка особенно рекомендуется при напорах воды более 3 м перед соплами, т.е. при большом радиусе их факелов разбрызгивания.

1.3 Система оборотного водоснабжения ЦПХП-2

1.3.1 Структура коксохимического производства

ОАО «Северсталь» ? предприятие с полным металлургическим циклом, включающим в себя следующие производства: коксохимическое, агломерационное, доменное, сталеплавильное, прокатное.

Коксохимическое производство - неотъемлемая часть ОАО «Северсталь» в технологической цепочке производства металлопродукции.

Назначение коксохимического предприятия - производство из каменного угля угольной шихты, кокса, коксового газа и химических продуктов коксования. Кокс используют для получения чугуна в доменном производстве, а также для выплавки специальных марок стали. На нынешнем этапе развития доменных производств получение чугуна невозможно без участия в этом процессе кокса. Кокс в доменной печи является основным источником тепла, восстановителем и разрыхлителем шихтовых материалов. Самое непосредственное влияние он оказывает и на газонасыщаемость шихты в нижней части доменной шахты, в распаде и, особенно, в зоне над фурмами, где является единственным твердым материалом.

Коксохимическое производство ОАО «Северсталь» начало свою работу в 1956 году. На момент пуска это было одно из самых совершенных производств в мире, включающим в себя последние достижения науки и техники того времени. О высоком техническом уровне производства говорит тот факт, что и по сей день коксохимическое производство «Северстали» является одним из самых механизированных существующих производств, а его продукция по некоторым показателям не имеет аналогов даже за рубежом.

Коксохимическое производство имеет свою производственную цепочку. Структура КХП довольно сложна и состоит из следующих основных производственных цехов:

- Углеподготовительный цех является первым звеном в технологической цепочке КХП и от его работы зависит стабильность работы и качество продукции остальных цехов. Назначение углеподготовительного цеха- обеспечить прием, хранение и подготовку угля для коксования, а также подачу угольной шихты на коксовые печи. Цех состоит из 3-х вагоноопрокидывателей, механизированного открытого склада угля, двух дозировочных отделений, двух отделений предварительного дробления, отделения магнитных сепараторов, двух отделений окончательного дробления. Годовой объем переработки рядовых углей-6700тыс.тонн.

- Углеобогатительный цех отвечает за обогащение крупных и мелких классов угля с получением концентратов и породных отходов с гравитационным и флотационным методами обогащения и сушильными отделениями .Годовой объем выработки шихты-3400 тыс.тонн.

- Коксовые цеха - отвечают за производство кокса из угольной шихты и коксового газа установленного качества. Цех состоит из 5 коксовых батарей с 3-мя угольными башнями, 2-мя коксосортировкамии, одной установкой сухого тушения кокса, установкой беспылевой выдачи кокса. Годовая производительность коксовых батарей - 4100 тыс. тонн кокса.

Цеха улавливания химических продуктов - назначение обеспечить охлаждение коксового газа 1900 млн.м3 в год и выведение из него смолы-202,5 тыс. тонн в год , нафталина и водяных паров, а также улавливание из газа первичных химических продуктов: аммиака -95 тыс. тонн в год, бензольных углеводородов -21,8 тыс. тонн.

- Пекококсовый цех - назначение переработка жидкого пека-110 тыс.тонн в год и производство пекового кокса-75 тыс. тонн в год.

- Смолоперегонный цех - переработка смолы-209 тыс. тонн в год уловленной из коксового газа в процессе очистки и получение каменноугольных масел, нафталина, антрацена.

В современных условиях рыночной экономики и тяжелейшего экономического кризиса к продукции ОАО "Северсталь" предъявляются высокие требования по качеству и сортаменту поставляемого металла на внутренний и внешний рынки. За последние несколько лет коксохимическому производству удалось достигнуть неплохих результатов по улучшению технико-экономических показателей.

1.3.2 Схема оборотного водоснабжения КБ 7-10

Охлажденная на градирнях поз. 6 оборотная вода накапливается в сборниках охлажденных вод поз.5. Уровень в сборнике контролируется уровнемером поз. LSA-2, температура с помощью приборов поз. TIR-1 и TIR-2. Насосами поз. 2 вода из сборника охлажденных вод поз.5 подается на первичные газовые холодильники и в сульфатное отделение цеха химулавливания № 2. Расход по трубопроводам I и II очереди контролируется приборами поз. FIR-1 и FIR-2, температура контролируется прибором TIR-3. Нагретая вода под остаточным давлением поступает на градирни поз. 6.

Вода находится в оборотном цикле: сборник охлажденных вод - насосная - ПГХ и сульфатное отделение - градирни - сборник охлажденных вод.

Охлажденная на градирне поз. 8 вода накапливается в сборнике охлажденных вод поз. 5. Отсюда насосами поз. 1 вода подается в бензольное отделение и на теплообменники «закрытого» цикла конечного охлаждения коксового газа в ЦУХП-2. Нагретая вода под остаточным давлением поступает на двухсекционную градирню поз. 8. Охлажденная вода вновь подается в ЦУХП-2.

Вода находится в цикле: сборник охлажденных вод - насосная - бензольное отделение и аппаратура конечного охлаждения коксового газа - градирня - сборник охлажденных вод.

В сборник нагретых вод поз. 4 поступают нагретые воды из машинного зала ЦУХП-2 и воздуходувной насосной биохимической установки № 2. Отсюда вода подается насосами поз. 7 на пополнение оборотного цикла.

Техническая вода поступает на повысительные насосы поз. 3 и повышенным давлением передается в сети технической воды КХП. Расход технической воды контролируется по приборам поз. FIR-3.

Охлажденная вода с трубопровода II очереди подается на теплообменную аппаратуру установку биохимической очистки сточных вод (далее БХУ), где происходит охлаждение общего усредненного стока, а нагретая вода поступает обратно на градирни поз. 8.

Характеристики оборудования насосной установки № 2 представлены в таблице 1.4.

Таблица 1.4- Характеристики оборудования насосной установки № 2

Наименование

Характеристика

Кол-во, шт.

Градирня трехсекционная вентиляторная 2ВГ-70

Площадь секций 144 м2

1

Градирня двухсекционная, вентиляторная 2ВГ-70

Площадь секций 144 м2

4

Вентилятор

Электродвигатель вентилятора ВАСО 15-23-34 75 кВт, 170 об/мин

11

Насосы 18НДС

Производительность 2700 м3/ч,

давление 5,8 кгс/см2 (580 кПа)

3

Насосы 6К-12

Производительность 110-162 м3/ч, давление 2 кгс/см2 ( 200 кПа)

2

Насосы 1Д500-63

Производительность 500 м3/ч,

давление 6,3кгс/см2 (630кПа)

2

Насосы Д1250-62-2

Производительность 1250 м3/ч,

давление 6,2 кгс/см2 ( 620 кПа)

3

Насосы ПНВГ-2-61

Производительность 29 м3/ч,

давление 2 кгс/см2 ( 200 кПа)

2

Сборник нагретых вод

4,2 х 4,0 х 4,7 м

1

Сборник охлажденных вод

31,4 х 7,8 х 5,2 м

1

1.4 Обследование старой градирни

Охлаждение первичных газовых холодильников (ПГХ) на коксохимическом производстве производится с помощью замкнутой водооборотной системы, в которой задействована трехсекционная вентиляторная градирня (рисунок 1.6) с площадью орошения одной секции 144 м2. Температура воды на входе в градирни 45?С, на выходе - 33?С.

Рисунок 1.6 - Общий вид 3 секционной вентиляторной градирни.

1.4.1 Металлические опорные конструкции приводов вентиляторов

1.Рамы приводов вентиляторов.

При внешнем визуальном осмотре рам было установлено, что все рамы приводов вентиляторных установок подвержены прогрессирующей язвенной коррозии,т.к. защитное лакокрасочное покрытие отсутствует или со временем потеряло свои защитные способности (рисунок 1.7). Необходимо произвести замену этих конструкций.

Рисунок 1.7 - Опорная рама привода вентилятора

2. Центральные опорные металлоконструкции вентиляторных установок.

Данные металлоконструкции на всех градирнях подвержены поверхностной и язвенной коррозии. Защитные покрытия отсутствуют (рисунок 1.8).

Рисунок 1.8 - Язвенная коррозия центральной опорной металлоконструкции вентиляторной установки

Для предотвращения дальнейшего разрушения металла необходимо восстановить защитное покрытие металлоконструкций с предварительной подготовкой поверхностей. Для убеждения в надежности данных конструкций рекомендуется произвести техническую экспертизу и диагностику.

Для защиты всех металлоконструкций градирен можно использовать более прогрессивные методы защиты металла - это применение цинкнаполненных покрытий. Этот метод называется «холодное цинкование». «Холодное цинкование» более эффективнее защищает металлические поверхности от коррозии, чем лакокрасочные материалы, т.к. сочетает два метода защиты - это катодный (подобно цинковым металлическим покрытиям) и барьерный (подобно обычным лакокрасочным материалам).

1.4.2 Водораспределительная система градирен

Водораспределительная система - технологический элемент градирни, включающий магистральные и рабочие трубопроводы с водоразбрызгивающими соплами; система служит для равномерного распределения охлаждаемой воды по площади оросительного устройства. Во всех секциях водораспределительная система смонтирована из стальных углеродистых труб. Все рабочие трубопроводы находятся под воздействием поверхностной и язвенной коррозии. Защитные покрытия на трубопроводах отсутствуют (рисунок 1.9). Дальнейшая эксплуатация водораспределительных систем в таком виде может привести к протечкам в рабочих трубопроводах, что приведет к нарушению равномерного водораспределения в градирнях и как результат - снижение эффективности градирни.

Необходимо восстановить защитные покрытия трубопроводов, а в некоторых случаях требуется полная замена трубопроводов с нанесением эффективных средств антикоррозийной защиты.

Рисунок 1.9 - Язвенная и поверхностная коррозия рабочих трубопроводов водораспределительной системы.

При монтаже новых систем водораспределения можно применить стеклопластиковые трубопроводы срок службы, которых составляет 50 лет. Стеклопластиковые трубопроводы неподвержены засорению, т.к. внутренняя поверхность труб гладкая, что исключает накоплению отложений на стенках.

Из-за отсутствия типовых сопел в секции 68 применены самодельные сопла (рисунок 1.10). Данный вид сопла работает неэффективно, т.к. оно перенаправляет водяной поток в горизонтальную плоскость и не направляет его на ороситель.

Рисунок 1.10 - Самодельное сопло.

Для эффективного и равномерного водораспределения необходимо заменить самодельные сопла на типовые.

В 69 секции водораспределительная система опущена ниже проектной отметки и в ней используются раструбные сопла с верхним расположением.

Отрицательные стороны такой организации водораспределительной системы заключаются в том, что путь прохождения орошенной воды до оросителя становится меньше (где она незначительно, но охлаждается), система быстрее забивается продуктами коррозии, солями жесткости, биологическими обрастаниями из-за верхнего расположения сопла.

Рекомендуется поднять водораспределительную систему на проектную отметку и применить водоразбрызгивающие сопла с чашечным отражателем с нижним расположением (рисунок 1.11). Такие сопла пропускают воду по прямому каналу без поворотов, исключая засорение примесями водооборотной системы, из-за отсутствия гидравлического сопротивления эффективно разбрызгивают воду в большом диапазоне производительностей, обеспечивают развитый факел разбрызгивания воды, производят равномерное орошение по всей площади градирни.

Водораспределительная система 70 секции снабжена тангенциальными соплами.

Данные сопла имеют хорошие технологические показатели, но подвержены забивке примесями водооборотной системы. Если в системе много продуктов коррозии, солей жесткости и происходит биологическое обрастание, то лучше использовать сопла с чашечными отражателями.

Рисунок 1.11 - Сопло с чашечным отражателем.

1.4.3 Ороситель

Ороситель - основная технологическая часть градирни, где происходит контакт воды с воздухом в пределах которой, в основном, происходит процесс охлаждения воды. Проводя визуальный осмотр оросителя с 45 по 50 секцию было установлено,что в градирнях применяется разные типы оросителя (ороситель из гофрированных труб и ороситель из сетчатых призм), высота оросителя в секции может быть разной и в одной секции может быть установлено два разных оросителя.

В 68 и 69 секциях используется ороситель из гофрированных труб. В оросителе наблюдаются деформации и разрушения, а также недопустимые зазоры между кубами (рисунок 1.12).

Рисунок 1.12 - Ороситель из гофрированных труб.

Данный тип оросителя должен устанавливаются строго вертикально, что обуславливает его высокую степень равномерности распределения воды по поверхности трубы. Любое отклонение от вертикали, резко нарушает равномерность распределения воды, ухудшает эффективность работы блока оросителя. Данное требование строгой вертикальности в секциях не соблюдается, т.к. на практике это сложно выполнить. Так же во многих местах градирни наблюдается неправильная установка оросителя. В данном положении ороситель из гофрированных труб не работает (рисунок 1.13).

Рисунок 1.13 - Укладка оросителя в неработоспособном состоянии.

Также в данных секциях замечена неравномерность укладки оросителя. Высота слоя не одинаковая. Местами ороситель может состоять из 3-х слоев, а местами из 2-х. Неравномерность укладки и неправильность установки оросителя приводит к разному аэродинамическому сопротивлению в разных участках оросителя. Воздух стремится пройти участки с наименьшим аэродинамическим сопротивлением, что приводит к неравномерности распределения воздуха в оросителе, а как следствие -ухудшение тепломассообменных процессов. Для секции 70 приемлемы все вышеописанные недостатки. Но ситуацию в этой секции усугубляет то, что здесь используются совместно два разных оросителя (рисунок 1.14).

Рисунок 1.14 - Установка разных оросителей в 70 секции.

Ороситель из гофрированных труб и ороситель из сетчатых призм имеют разные аэродинамические сопротивления. Особенно очень высокое сопротивление имеет ороситель из сетчатых призм. Это приводит к неравномерному распределению воздуха в общей массе оросителя и как результат ухудшение тепломассообменных процессов в градирне.

Существенным недостатком этого оросителя является высокое аэродинамическое сопротивление, что в принципе ухудшает охлаждение. Блоки очень тяжелые и это вызывает некоторые затруднения при загрузке и разгрузке оросителя. Для повышения эффективности работы вышеописанных секций рекомендуется произвести замену существующих оросителей на современный ороситель БНС 5.5.5(ТУ2291-030-47539491-2006). Данный ороситель сочетает два режима - это пленочный и капельный, что повышает его эффективность в разы, имеет низкое аэродинамическое сопротивление в отличие от сетчатого оросителя из призм, не требует строгих требований по вертикальности, как ороситель из

гофрированных труб, имеет высокую ремонтопригодность и очень малый вес, что придает удобства при укладке и демонтаже оросителя. Ороситель же из гофрированных труб при демонтаж-ных работах повреждается (происходит разъединение труб друг от друга) и восстановлению не подлежит.

1.4.4 Водоуловитель

Водоуловитель - устройство для улавливания капель воды, выносимых проходящим через градирню воздухом. Во всех секциях с 68 по 70 используется водоуловитель из гофрированных полиэтиленовых пластин. Укладка водоуловителя организована недопустимым образом. Элементы водоуловителя навалены беспорядочно друг на друга местами водоуловитель отсутствует между обшивкой градирни и водоуловителем наблюдаются недопустимые зазоры (рисунок 1.15).

Рисунок 1.15 - Водоуловитель из гофрированных полиэтиленовых пластин.

Беспорядочная установка водоуловителя и навал элементов водоуловителя друг на друга приводит к возникновению разнонаправленных восходящих динамических воздушных потоков, вызывающих дисбаланс рабочего колеса и поломку лопастей вентустановки. Зазоры между обшивкой и водоуловителем, отверстия в водоуловительном пространстве не способствуют удержанию капельной влаги, а приводит к повышенному капельному уносу.

При осмотре водоуловительных элементов были замечены их дефекты. В ходе эксплуатации гофрированные пластины покоробились и изменили свою форму (см.фото 46). Данные изменения в оросителе способствуют проходу капельной влаги и следовательно повышению капельного уноса.

Рекомендуется произвести замену поврежденных водоуловительных элементов на более надежные «Полуволна» ВП 10.5.1,85 (ТУ 2291-023-47539491-2001). Водоуловитель «Полуволна» ВП 10.5.1,85 выполнен из пластин, изготовленных методом литья из полиэтилена низкого давления, которые придают блоку необходимую жесткость. Также он стоек к резким изменениям температур и не изменяет свои физико-механические свойства в интервале температур от - 50 °С до + 60 °С. И самый основной его показатель - это высокая степень каплеулавливания.

1.5 Рекомендации по проведению ремонтных работ в секциях 68,69,70 вентиляторной градирни цеха КХП

1. На начальном этапе, для улучшения параметров работы градирни предлагаю произвести замену устаревших блоков оросителя на более современные и технологичные блоки оросителя БНС 5.5.5. Ороситель БНС 5.5.5 изготавливается по немецким технологиям на оборудование немецко-японско компании Sumitomo (SHI) Demag, что позволяет достичь идеального качества изготавливаемого изделия. Данный ороситель является капельно-пленочным, что способствует максимально эффективному протеканию тепло- и массообменных процессов, так как ороситель БНС 5.5.5. сочетает в себе плюсы капельного (высокая охладительная способность) и пленочного оросителя (низкий коэффициент аэродинамического сопротивления).

2. Заменить самодельные сопла на сопла с чашечным отражателем. Данная замена приведет к равномерному распределению охлаждаемой воды по всей поверхности оросителя, что значительно увеличит его охлаждающую способность.

3. На завершающем этапе предлагаю установить стеклопластиковую систему водораспределения вместо устаревшей металлической. Стеклопластиковая система водораспределения способствует выравниванию гидравлических нагрузок, что способствует равномерному орошению и увеличения теплосъема. Так же благодаря своим уникальным свойствам стеклопластиковая система водораспределения снижает нагрузки на несущие конструкции градирни, гладкая внутренняя поверхность стеклопластиковых труб обеспечивает низкое гидравлическое сопротивление и не подвержена биологическим обрастаниям, что значительно снижает затраты при эксплуатации градирни в целом. Стеклопластиковая система водораспределения отличается высокой коррозионной стойкостью и гарантированно прослужит не мене 30 лет. В последнюю очередь рекомендуем заменить обшивку градирни. Это позволит предотвратить подсос воздуха из вне, что благоприятно скажется на производительности вентиляторной установки, эффективности работы оросителя и позволит добиться более глубокого температурного перепада.

2. Расчет вентиляторной градирни

2.1 Методика расчета вентиляторной градирни

2.1.1 Выбор исходных данных

В расчетные зависимости, отражающие или определяющие работу градирни, входят следующие величины:

- расходы воды и воздуха;

- температуры входящей и выходящей воды;

- расчетные атмосферные параметры (климатические условия), определяющие энтальпию и плотность входящего воздуха, а также предел охлаждения воды в градирне;

- технологические характеристики оросителя;

- площадь орошения градирни.

В зависимости от задачи расчета одна из указанных величин может быть искомой, а остальные заданы. При этом климатические условия (расчетные атмосферные параметры) должны быть всегда заняты.

Расход воды (гидравлическая нагрузка Gж) обычно задается технологами производства исходя из теплотехнических расчетов охлаждаемого водой оборудования - конденсаторов, холодильников, компрессоров, различных технологических аппаратов, металлургических агрегатов и др. Расход воздуха (расчетная подача воздуха вентилятором) определяется аэродинамическим расчетом градирни.

Температура входящей воды t1 и выходящей t2 воды устанавливаются технологами производства на основании теплотехнических расчетов с учетом характеристик охлаждаемого оборудования. Следует иметь ввиду, что температуры оборотной воды, особенно t2, могут иметь весьма существенное влияние на параметры технологического процесса, размеры градирни, диаметры труб, подачу насосов и производительность другого оборудования, а также на потребление электроэнергии. Поэтому целесообразно определять t2 , а также расход охлаждаемой воды Gж путем технико-экономических

расчетов совместной работы всех сооружений водооборотного цикла. Однако эти расчеты не всегда выполнимы. В этом случае при проектировании рекомендуется принимать расчетное значение t2, исходя из условия, чтобы разность t2-ф была не менее 5°С, самые низкие значения могут быть приняты лишь в том случае, когда это диктуется жесткими требованиями производства.

2.1.2 Определение расчетных параметров атмосферного воздуха

Тепловой расчет градирен производится на неблагоприятные для работы этих сооружений атмосферные условия в летние месяцы года. Однако выполнять расчет на более высокие температуру и влажность атмосферного воздуха нецелесообразно, так как они могут наблюдаться в течение года лишь кратковременно, и чем выше расчетные температуры и влажность, тем больших размеров будет градирня и соответственно выше затраты на ее сооружение. С другой стороны, слишком низкие расчетные температура и влажность воздуха могут привести к тому, что фактическая температура воды на выходе из градирни в течение длительного периода в летнее (жаркое) время года не будет обеспечивать охлаждение технологических продуктов до требуемой температуры tпр.

Следовательно, при выборе расчетных параметров атмосферного воздуха необходимо учитывать допустимость повышения температуры воды t2 сверх расчетной из условий технологического производства, но ограничивать период этого повышения.

Расчет градирен согласно СНиП 2.04.02-84 надлежит выполнять исходя из среднесуточных температур атмосферного воздуха. Выбор обеспеченности можно производить в зависимости от категории водопотребителя по таблице 2.1, в которой все водопотребители условно разделены на три категории по уровню требований к температурам охлаждаемой воды.

Таблица 2.1 - Обеспеченность метеорологических параметров в зависимости от категории потребителей воды

...

Категория водопотребителя

Зависимость технологического процесса производства или работы оборудования от превышения температуры охлажденной воды (или охлажденного продукта) над расчетной

Обеспеченность метеорологических параметров за летний период года (июнь, июль, август) при расчете градирен, %

I

Нарушение технологического процесса производства в целом и, как следствие, значительные убытки

1 (1 дн.)

II

Допускаемое временное нарушение технологического процесса отдельных установок

5 (5 дн.)

Страница:


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены