Выбор ТСУ с целью повышения надежности работы пароперегревательного тракта котла №10 Западно-Сибирской ТЭЦ филиал АО "ЕВРАЗ ЗСМК" г. Новокузнецк

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Сибирский государственный индустриальный университет»

Кафедра теплоэнергетики и экологии

Курсовая работа

Тема: Выбор ТСУ с целью повышения надежности работы пароперегревательного тракта котла №10 Западно-Сибирской ТЭЦ филиал АО «ЕВРАЗ ЗСМК» г. Новокузнецк

Шишигин Николай Александрович

Новокузнецк - 2021 г.



Введение

Энергетика является одной из важнейших отраслей народного хозяйства, от нормального функционирования которой во многом зависит развитие различных отраслей промышленности, сельского хозяйства, транспорта и жилищно-коммунального сектора, а также и стратегическая безопасности нашей страны.

Многие ТЭЦ Российской Федерации используют в качестве топлива уголь, как наиболее дешевый и доступный вид топлива. В процессе эксплуатации котлов, работающих на угольной пыли, происходит шлакование экранных труб, пароперегревателей и загрязнение конвективных поверхностей нагрева. Как правило, шлакование является прогрессирующим процессом. Так, зашлаковка экранных поверхностей в топочной камере приводит к уменьшению их тепловосприятия, в результате увеличивается температура газов на выходе из топки, и зона шлакования переносится на пароперегреватель. Кроме того, происходит увеличение аэродинамического сопротивления газового тракта, сопровождающееся ростом расхода электроэнергии на тягу и с определенного момента приводящее к ограничению нагрузки котла.

Отсюда возникает потребность частых остановов котлов для расшлаковки экранных труб, пароперегревателей и обмывок поверхностей конвективных шахт. Частые обмывки ускоряют процесс коррозии металла, т.е. приводят к дополнительному разуплотнению котлов и потребности увеличения объема ремонтных работ.

Так же при сжигании угольного топлива на ТЭЦ выделяется множество вредных веществ в больших количествах. Это и оксид углерода, и оксид азота, и бензапирен, и диоксид серы, и диоксид азота. Кроме отравляющих воздух газов, в него выбрасывается большое количество твердых фракций - сажа и неорганическая пыль.

Эти проблемы заставляют задуматься об альтернативном источнике энергии. В качестве альтернативы углю многие ТЭЦ используют газообразное топливо.

Существует в основном три пути, для угольных электростанций:

-- полная замена на новую ПГУ (парогазовая установка);

-- демонтаж угольного котла и установка вместо него газовой турбины с котлом-утилизатором, паровая турбина с некоторыми изменениями остается та же, стоимость такой модернизации меньше, чем монтаж новой ПГУ;

-- перевод угольного котла на сжигание газообразного топлива.

Преимуществом этого способа является очень низкие капитальные затратами, по сравнению с двумя другими вариантами, минимальное воздействие на существующей цикл, быстрота реализации, и топливное резервирование, потому что вариант сжигания угля часто можно сохранить.

Перевод угольного котла на газ влияет на весь газовый тракт котла, будь то котел работающий под давление или работающий под разряжением. Влияет на стехиометрию сгорания и количество воздуха для горения. На стороне воды и пара тоже произойдут изменения, возможно сместятся зоны насыщения и перегрева, скорости течения воды и пара в тракте.

Современные газовые горелки способны сжигать природный газ эффективно и полностью. Из-за отсутствия в нем серы, азота и золы, при сжигании природного газа образуется значительно меньшее количество выбросов NOx, CO, соединений серы и твердых частиц, чем при сжигании угля или нефти.

Также на котлах возможно использование доменного и коксового газа, с целью экономии и рационального использования вторичных газов продуктов - металлургического производства.

Цель дипломного проекта - провести анализ работы котла ТП-87 ст.№10; выявить недостатки в работе пароперегревательного тракта, связанные со сжиганием угольной пыли; произвести расчет и выбор ТСУ для перевода котла на сжигание природного газа и вторичных газов продуктов - металлургического производства (коксовый и доменный газ).



1. Общая часть

1.1 Характеристика Западно-Сибирской ТЭЦ

ЗС ТЭЦ расположена в г. Новокузнецке Кемеровской области на юго-востоке Западно-Сибирского региона. Площадь Кемеровской области равна 95.7 тыс. кв. км, что составляет около 4 % территории Западной Сибири и порядка 0.6 процентов территории России. Численность населения Кемеровской области по состоянию на 01 января 2021 г. - 2 633,4 тыс. человек (1,8% численности населения страны). Климат Кемеровской области резко континентальный. Зима холодная и продолжительная, лето короткое и теплое. Средние температуры января - 17… - 20 °C., июля +17…+ 18 °C.

Кемеровская область располагает богатейшими в России запасами энергетических и коксующихся углей, значительными запасами железной руды, полиметаллических руд, золота, фосфоритов и других минеральных ресурсов. В связи с этим, основу экономики Кемеровской области составляют предприятия угольной промышленности, а также черной и цветной металлургии. На долю региона приходится 56 % добычи каменных углей в России, около 80 % от добычи всех коксующихся углей, 13 % производства чугуна и стали, 23 % сортового стального проката, более 11 % алюминия и 19 % кокса.

В непосредственной близости от Западно-Сибирской ТЭЦ, в Южном энергоузле, расположены крупнейшие энергоемкие производства региона: Западно-Сибирский металлургический комбинат, Новокузнецкий металлургический комбинат, Новокузнецкий алюминиевый завод, Кузнецкий завод ферросплавов. Эти производства обеспечивают высокий и стабильный спрос на электроэнергию и мощность при сравнительно низких сезонных колебаниях [1].

Краткие исторические сведения «ЗС ТЭЦ»

19 апреля 1957 г. Совмин СССР принял решение о строительстве ТЭЦ в составе Западно-Сибирского металлургического завода. Станция предназначалась для обеспечения электрической и тепловой энергией цехов металлургического комбината и жилого поселка.

В 1963 г. с вводом в работу двух котлов и турбины мощностью 60 МВт ТЭЦ была выведена из подчинения ЗСМК и передана РЭУ "Кузбассэнерго". Основным промышленным потребителем станции является металлургический комбинат, кроме того, ТЭЦ стала единственным источником теплоснабжения жилых массивов Заводского и Ильинского районов Новокузнецка, а также расположенных на их территории предприятий и прилегающих к районам шахт.

До 1 июля 2006 г. электростанция функционировала в качестве филиала вертикально-интегрированной энергетической компании Кузбассэнерго.

ОАО «Западно-Сибирская ТЭЦ» было создано в результате реорганизации Кузбасского открытого акционерного общества энергетики и электрификации (ОАО «Кузбассэнерго») в форме выделения (протокол внеочередного общего собрания акционеров ОАО «Кузбассэнерго» от 16 января 2006г.). Общество являлось правопреемником в отношении части прав и обязанностей ОАО «Кузбассэнерго» в соответствии с разделительным балансом ОАО «Кузбассэнерго», утвержденным внеочередным общим собранием акционеров ОАО «Кузбассэнерго». ОАО «Западно-Сибирская ТЭЦ в форме выделения было создано с целью последующей продажи активов на аукционе.

15 марта 2007 года состоялся аукцион по продаже Западно-Сибирской ТЭЦ, принадлежащей РАО «ЕЭС России». В результате торгов ООО «ЕвразХолдинг» выкупил контрольный пакет акций ОАО «Западно-Сибирская ТЭЦ» и стал собственником предприятия.

С 1.10.2008г. ОАО «Западно-Сибирская ТЭЦ» было присоединено к ОАО «Западно- Сибирский металлургический комбинат» в качестве филиала.

ЗС ТЭЦ предназначена для:

- комбинированного производства электрической и тепловой энергии, и выдаёт электрическую энергию в энергосистему "Кузбассэнерго", связь с которой осуществляется на напряжении 110кВ через трансформаторы связи;

- электроснабжения ОАО ЗСМК и других промышленных потребителей на генераторном напряжении 10,5кВ;

- обеспечения отоплением и горячим водоснабжением комплекса промышленных предприятий (ОАО «ЗСМК» с его субабонентами) и жилищно-коммунальной сферы Заводского и Новоильинского районов. Горячее водоснабжение всех потребителей осуществляется по схеме открытого водозабора с температурным графиком теплосети 150 - 700 С со срезкой на 125оС.

ЗС ТЭЦ имеет санитарно-защитную зону радиусом в 1 километр, которая входит в состав пятикилометровой санитарно - защитной зоны предприятий Северного промышленного узла г. Новокузнецка. Удалённость промплощадки ЗС ТЭЦ от селитебной зоны составляет 20 км.

Топливо.

ЗС ТЭЦ была спроектирована для работы на углях марки Д и Г калорийностью свыше 4 900 ккал/кг, поступающие с различных шахт и разрезов Кемеровской области, расположенных на расстоянии 24 - 160 км от станции (76,62 % топливного баланса 2008г.), а также на сжигание вторичных энергоресурсов в виде буферных сбросов доменного и коксового газов (14,10 % топливного баланса 2008г.), а также промпродукта (отходы коксохимического производства) ЗСМК. До 100% поставок угля осуществляется железнодорожным транспортом.

В настоящее время основным видом топлива ЗС ТЭЦ являются кузнецкие угли марки Д различных типов калорийностью свыше 4 900 ккал/кг, поставку которых могут осуществлять как крупнейшие угольные компании (Кузбассразрезуголь, СУЭК и пр.), так и более мелкие производители. Максимальная вместительность двух угольных складов станции составляет 320 тыс. тн. (120+200).

Топочный мазут (2,219 тыс.тн) использовался на ЗСТЭЦ в качестве растопочного топлива и на поддержание горения при сжигании углей низкого качества (0,23 % топливного баланса 2008г.)

Качественные характеристики сжигаемых марок углей:

- калорийность от 4300 до 5600 ккал/кг;

- зольность от 16 % до 25 %;

- содержание серы от 0,25 % до 0,38 %;

- содержание азота от 1,8 % до 2,7 %;

- влажность то 10 % до 18 % [2].

1.2 Технологическая схема котельного цеха

Технология комбинированного производства электрической и тепловой энергии представляет собой процесс преобразования химически связанного тепла, выделяющегося из топлива при его сжигании, в электрическую и тепловую энергию в паротурбинной установке (ПТУ), основными элементами которой являются котел, турбина, конденсатор и электрический генератор Рабочим телом в ПТУ являются вода и пар, топливом - уголь, газ.

В котле представляющим собой систему поверхностей нагрева для производства пара из непрерывно поступающей в него питательной воды, в результате химических реакций окисления (горения) органического топлива происходит выделение теплоты, которая передается воде и образуемому водяному пару. Полученный в котле перегретый пар высокого давления поступает в турбину, где его теплота (потенциальная энергия высоких параметров давления и температуры) превращается в механическую (кинетическую) энергию вращения ротора турбины. С последним связан электрический генератор, в котором механическая энергия превращается электрическую.

Отработавший в турбине пар поступает в конденсатор, представляющий собой поверхностный теплообменник с большим числом трубок, внутри которых проходит (циркулирует) охлаждающая вода, подаваемая циркуляционным насосом от гидротехнических сооружений (ГТС) ТЭЦ.

В конденсаторе, отработавший в турбине пар, отдает свою теплоту охлаждающей воде, превращаясь в конденсат. Нагретая охлаждающая вода сбрасывается в пруд-охладитель, где за счет испарения с его поверхности охлаждается настолько, насколько она подогрелась в конденсаторе и возвращается в охлаждающий контур турбины.

Необходимость отбора теплоты отработавшего пара диктуется критериями конструкционной надежности и экономичности ПТУ (снижения затрат на единицу продукции) за счет увеличения разности между начальными и конечными параметрами рабочего тела (пара), т.е. наибольшего использования располагаемой в нем теплоты.

Полученный конденсат перекачивается конденсатным насосом через регенеративный подогреватель низкого давления (ПНД) в деаэратор, где освобождается от агрессивных газов (кислорода, углекислоты), вызывающих коррозию оборудования. Сюда поступает химобессоленная добавочная вода от водоподготовительной установки (ВПУ) ТЭЦ, восполняющая потери пара и конденсата в цикле. Из деаэратора вода питательным насосом через регенеративный подогреватель высокого давления (ПВД) подается в паровой котел. Таким образом, замыкается цикл рабочего тела в ПТУ. Регенеративный подогрев конденсата в ПНД и ПВД за счет использования отборного пара турбины, повышает экономичность ПТУ.

Часть пара, отработавшего в турбине, используется для производства тепловой энергии (тепла) для нужд промышленности и быта.

Тепло отпускается непосредственно с паром, который расходуется на технологические нужды, и с горячей водой, нагреваемой в бойлерных установках, которая подается на нужды отопления, вентиляции и горячего водоснабжения. Для восполнения потерь в системах водоснабжения (горячий водоразбор) осуществляется добавка химически очищенной водой от ВПУ ТЭЦ.

Таким образом, описанная технологическая схема ТЭЦ представляет собой сложный комплекс взаимосвязанных трактов и систем:

- система водоснабжения;

- система приготовления добавочной воды;

- топливный тракт;

- система пылеприготовления;

- газовоздушный тракт;

- система шлакоудаления;

- пароводяной тракт;

- электрическая часть;

использующих воду в целях:

- отвода теплоты: из конденсаторов турбин, масло-газоохладителей и подшипников вспомогательных механизмов.

- восполнения потерь: при транспортировке воды на ТЭЦ (фильтрация и испарение в холодном канале и пруде-охладителе); при промывке (регенерации) ионообменных фильтров в схеме водоподготовительной установки; химически обессоленной воды (пара и конденсата) в пароводяном тракте; химически очищенной воды в тепловых сетях потребителей, осуществляющих открытый горячий водоразбор; в схеме транспортировки золошлаковой пульпы; в пруде-охладителе ТЭЦ для поддержания постоянного солевого баланса [3].

1.3 Характеристика основного оборудования

Котельный цех

Паровые котлы I очереди № 1 - 6 типа БКЗ - 210 - 140 ФД(Ф) однобарабанные, радиационные, с естественной циркуляцией выполнены по П - образной компоновке и рассчитаны на следующие параметры: паропроизводительность 210 т/час, давление пара в барабане 155 атм, температура перегретого пара 560 °C. Топочная камера образована экранами из труб 605 мм, ширина топки 9536 мм, глубина топки 6656 мм [4].

Основные характеристики котлов I очереди представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Основные характеристики котлов I очереди

Наименование	Ед. изм.	Котлы № 1-4	Котел № 5	Котел № 6
Объем топочной камеры Водяной объем котла Паровой объем Радиационная поверхность топки Конвективная поверхность отводящих труб заднего экрана Поверхность «горячего» пакета пароперегревателя Поверхность «холодного» пакета пароперегревателя Поверхность нагрева ширм пароперегревателя Поверхность нагрева водяного экономайзера а) нижней части б) верхней части 10. Поверхность нагрева воздухоподогревателя	м3 м3 м3 м2 - - - - - - -	992 64 34 655 31,6 732 740 506 1482 1360 13072	992 64 34 655 31,6 712 925 456 1340 680 15770	992 64 34 655 31,6 1109 833 352 1340 680 15770

Краткая характеристика основного оборудования установок пылеприготовления I очереди представлена в таблице 2.

Таблица 2 - Краткая характеристика основного оборудования установок пылеприготовления I очереди

Наименование	Един. измер.	Кол-во	Примечание
Тип и завод-изготовитель мельницы	ШБМ 287/410 Сызранский
Количество мельниц на котле		2
Система пылеприготовления	Индивидуальная с промбункеров
Номинальная пылепроизводительность мельницы	т/час	19
Вес шаров, загруженных в мельницу	т	25	шаров 30-40 мм
Мощность электродвигателя мельницы	кВт	475	на котлах №№ 4-6 - 400
Напряжение электродвигателя	кВ	6
Метод подсушки топлива и располагаемая температура сушильного агента (воздуха)	0С	263/73	на котлах 5,6 - 370
Тип мельничного вентилятора	к.№3-6 - ВМ 75/1200-1Б к.№1,2 - ВМ 44/950
Число оборотов мельничного вентилятора	об/мин	1480
Мощность электродвигателя мельничного вентилятора	кВт	320	на котле №1 - 440 кВ
Напряжение электродвигателя мельничного вентилятора	кВ	6
Число оборотов мельницы	об/мин	18,75
Количество бункеров сырого угля	шт.	2	на котел
Тип питателя угля	СПЧ5040х700 СПУ4060х700Э
Производительность питателя угля	т/час	25
Емкость бункера угля	тн	212
Циклоны ВИО2АЗ	Ф 1850, 2шт.
Бункер пыли	тн	165	У=235 м3
Тип питателя пыли	УЛПП-1 лопастной
Сепаратор У=14,3 м3	Ф 3420
Максимальная производительность питателя пыли	т/час	3-5
Мощность электродвигателя	кВт	0,9
Пределы изменения числа оборотов электродвигателя	об/мин	450-1350
Напряжение постоянного тока	В	220
Дымосос инертных газов 1Б, 2А, 3Б Тип ВШ-40/750 Производительность - 40000 т/час Напор - 750 мм в.с. Число оборотов - 1480 об/мин	В	380	Д-10

Паровые котлы II очереди ТП-87-1 барабанные с естественной циркуляцией, предназначены для получения пара высокого давления при сжигании в виде факела угольной пыли, природного и коксового газа. Способ сжигания топлива в котле - камерный. Котел ТП-87-1 предназначен для работы с жидким шлакоудалением, что достигается применением зажигательного пояса и созданием высокого теплонапряжения топочного объема.

Котельный агрегат рассчитан на следующие параметры:

Номинальная производительность................................................420 т/час

Рабочее давление в барабане котла...............................................155 атм

Давление пара за пароперегревателем..........................................140 атм

Температура перегретого пара.......................................................550 оС

Температура питательной воды.....................................................230 оС

На рисунке 1 показана схема котла ТП-87 [5].

Рисунок 1 - Схема котла ТП-87

Основные характеристики котлов II очереди представлены в таблице 3.

Таблица 3 - Основные характеристики котлов II очереди

Наименование	Ед. измер.	Котел ТП-87
Объем топочной камеры	м3	2240
Водяной объем	”	116
Паровой объем	”	68
Поверхность ширмового пароперегревателя	м2	760
Поверхность первой части конвективного пароперегревателя	”	800
Поверхность второй части конвективного пароперегревателя	”	695
Поверхность третьей части конвективного пароперегревателя	”	1025
Поверхность экранов	”	1125
Поверхность четвертой части конвективного пароперегревателя	”	870
Поверхность нагрева воздухоподогревателя	”	28920
Поверхность нагрева водяного экономайзера I ступени	”	2580
Поверхность нагрева водяного экономайзера II ступени	”	870

Краткая характеристика основного оборудования установок пылеприготовления II очереди представлена в таблице 4.

Таблица 4 - Краткая характеристика основного оборудования установок пылеприготовления II очереди

Наименование	Един. измер.	Кол-во	Примечание
Тип мельничного вентилятора			ВМ-100/1000-У
Число оборотов мельничного вентилятора	об/мин	1480
Мощность мельничного вентилятора	кВт	400
Напряжение электродвигателя мельничного вентилятора	кВ	6
Тип мельницы			ШБМ 375/550 (ШК-32)
Число оборотов барабанов мельницы	об/мин	18
Мощность электродвигателя мельницы	кВт	580
Количество электродвигателей мельницы	шт	2
Количество мельниц на котел	шт	2
Система пылеприготовления			Индивидуальное с промбункером
Нормальная производительность мельницы	т/час	32
Вес шаров, загружаемых в мельницу	т	70
Температура сушильного агента	0С	380
Емкость бункера сырого угля	т	280
Емкость бункера пыли к. №7,9	т	70	на к. №8,10 - 140
Количество бункеров на котел №7,9	шт	2	на к. №8,10 - 1
Тип питателя сырого угля			ленточный Б-5050
Производительность питателя сырого угля	т/час	40
Ширина ленты	мм	1400
Электродвигатель			АО-72-2
Мощность электродвигателя	кВт	4,5
Число оборотов электродвигателя	об/мин	1735
Тип питателя пыли			УЛПП-64-П; к.№9 - ППЛ-5
Максимальная производительность п/п минимальная	т/час т/час	10 3,3	к.№9 - 1,4-1,7
Тип электродвигателя			ПБ-52
Мощность электродвигателя	кВт	2,4
Число оборотов электродвигателя	об/мин	1500
Напряжение электродвигателя	В	220	постоянный ток
Сепаратор	шт	2	ТКЗ-ВТИ 3600
Циклон	шт	2	НИИОГаз 3000
Вентилятор инертных газов	шт	2	ВМ 40/750 ПУ
Производительность	м3/час	40000
Напор	мм. вод. ст.	750
Число оборотов	об/мин	1480
Мощность электродвигателя	кВт	125
Напряжение	В	380

котел барабанный мельница топливо

Барабанные мельницы

Барабан является главной и наиболее тяжелой частью мельницы. Корпус барабана изготовлен цельносварным из листовой стали. Загрузочная и разгрузочная крышки литые. С внутренней стороны барабан футерован броневыми плитами в волнообразной поверхностью. Для ремонта и замены износившихся плит на цилиндрической части барабана имеется люк.

Торцевые стенки имеют полные цапфы, которыми барабан опирается на коренные подшипники. Внутри полых цапф полые втулки полых цапф со спиралями, способствующими ускорению питания мельницы и возврату шаров в барабан.

Броневые плиты уложены на асбестовые прокладки с целью теплоизоляции и шумоизоляции. Для дополнительной изоляции шума и теплоотдачи барабан снаружи покрыт металлическим кожухом, внутри которого помещается шлаковата. В местах соединения углеподающего и пылевыдающего патрубков с торцов втулок полых цапф имеются войлочные уплотнения, предотвращающие пыление и присос холодного воздуха внутри барабана. Барабанная броня крепится четырьмя рядами клиньев - двумя упорными неподвижными и двумя затяжными подвижными.

Бронеплиты и клинья составляют правильную геометрию волны, что обеспечивает равномерность движения шаровой загрузки. Во избежание присосов холодного воздуха и пыления через болты крепления бронеплит, болты под шайбами обмотаны асбестовым шнуром. Размер бронеплит позволяет доставлять их в барабан через люк. Шары изготавливаются из любой кованной или прокатной стали с правильной геометрией шара и твердость НВ 300.

Во избежание быстрого износа броневых плит и шаров не следует вращать барабан без топлива. Волнообразная броня позволяет выбрать любое направление вращения в зависимости от положения заходов спиралей втулок полых цапф.

Пылевой сепаратор

Сепаратор - аппарат, предназначенный для разделения пыли по зерновому составу. Принцип работы пылевого сепаратора основан на использовании центробежных сил и собственного веса наиболее крупных фракций пыли, которые отделяются и выходят из общего потока и возвращаются на домол в мельницу.

Сепаратор пылевой состоит из корпуса, крышки, лопастного аппарата, ручного механизма поворота лопаток. В нижней части сепаратора находится входной патрубок, подсоединенный непосредственно к мельнице. В сепараторе имеется течка возврата, подсоединенная к входной горловине мельницы. Для осмотра и мелкого ремонта в корпусе имеются люки. Лопаточный аппарат состоит из лопаток, расположенных равномерно по окружности и находящимся в верхней части крышек.

Поворотом лопаток достигается регулировка тонины помола.

Привод лопаток состоит из индивидуальных рычагов каждой лопатки, которые соединяются посредством пальцев с приводным кольцом, расположением на опорах. Кольцо приводится в движение ручным червячным приводом. На сепараторе предусмотрены взрывные предохранительные клапана, расположенные в верхней части сепаратора.

Циклон

Циклон - аппарат, предназначенный для очищения воздуха от пыли, принцип которого основан на центробежном эффекте. На входе в циклон поступательное движение пылевой смеси превращается во вращательное с направлением вихревого потока вниз. В силу большой массы частицы пыли прижимаются к стенкам циклона и по инерции падают вниз на мигалки и по течке попадают в пылевой бункер или на шнек, воздух же в силу малой инерции поворачивается на 180° и очищенный воздух через выходной патрубок отсасывается мельничным вентилятором и сбрасывается в топку через ПУГ.

1. Циклон состоит из корпуса, входного патрубка, бункера и выхлопной камеры.

2. Корпус представляет собой два концентрических цилиндра, между которыми поток пылевоздушной смеси, который затем разделяется на поток пыли, находящийся у стенки цилиндра и поток воздуха, находящийся у стенки внутреннего цилиндра. Наружный цилиндр заканчивается конусом с опорным кольцом, которым циклон опирает на конструкции. В нижней части внутреннего цилиндра у циклонов с раскручивателями установлены лопатки раскручивателя. В верхней части корпуса расположен аппарат, основной деталью которого является спиральный. Для осмотра и ремонта внутренних стенок на корпусе имеются люки.

3. Входной патрубок подсоединяется к вихревому аппарату. На боковой стенке входного патрубка имеется смотровой люк с целью осмотра и удаления отложений.

4. Бункер расположен в нижней части корпуса и представляет собой цилиндр, соединенный с корпусом.

5. Выхлопная камера представляет собой цилиндр с боковым патрубком, к которому подсоединяется отводящий воздуховод. Камера устанавливается на внутренний цилиндр корпуса.

6. На циклоне предусмотрены взрывные клапана, расположенные на входном патрубке и на крышке выхлопной камеры.

Мельничный вентилятор

Мельничный вентилятор предназначен для транспортировки угольной пыли в системе пылеприготовления, а также для транспортировки угольной пыли из-под питателей пыли в топку. Мельничный вентилятор устанавливается после циклона и допускает содержание угольной пыли в подаваемом воздухе до 80 грамм на 1 кг воздуха [6].

Турбинный цех

Компоновка турбоагрегатов ЗСТЭЦ выполнена с поперечными связями. Установленная электрическая мощность ЗСТЭЦ - 600 МВт. Персонал турбинного цеха обслуживает 7 турбоагрегатов, которые расположены в отдельных зданиях. По паропроводам пар подводится к паровой турбине, вращающей ротор электрического генератора. Давление пара при подаче на турбину составляет 140 атм. Электрический генератор вырабатывает переменный ток 10,5 кВ, который через повышающий трансформатор идет насборные шины закрытого распределительного устройства (ЗРУ) напряжением 110 кВ. К выводам генератора через трансформатор собственных нужд присоединены шины распределительного устройства КРУ 6 кВ и РУСН-0,4 кВ.

Турбинный цех - I очередь.

Три турбоагрегата, суммарная электрическая мощность которых, составляет 170МВт. Щиты управления турбинами открытого исполнения, расположены возле каждой турбины и в отдалении друг от друга. Тип турбин - две теплофикационные Т-50-130, Т-60/65-130 и одна с теплофикационным и производственным отборами пара ПТ-60/75-130/13

Турбинный цех - II очередь.

Четыре турбоагрегата, суммарная электрическая мощность которых составляет 430МВт. Управление турбинами осуществляется на двух Центральных Тепловых Щитах (ЦТЩУ). Тип турбин - все турбины теплофикационные Т-100-130, Т-110/120-130, Т-110/120-130, Т-110/120-130 [7].

1.4 Анализ работы оборудования котла №10

При анализе работы котельной установки и определения состояния основного и вспомогательного оборудования, использовались результаты испытаний, материалы ремонтных документов, а также результаты осмотра и визуальной оценки.

Состояние оборудования пылеприготовления и золоулавливающей установки (электрофильтра) не оценивалось, так как оно при переводе котла на сжигание газообразного топлива подлежит демонтажу.

Имеются повреждения креплений экранных труб к горизонтальным поясам крепления экранов. Общая наработка большей части экранов составляет более 190000 часов.

Потолочный пароперегреватель находится в аварийном состоянии, происходят частые разрывы труб. Общая наработка составляет более 190000 часов.

Ширмовый пароперегреватель имеет поврежденные отглушенные трубы. Повреждены дистанционирующие планки. Трубы выведены из ранжира, деформированы. Общая наработка составляет более 190000 часов.

Конвективный пароперегреватель (2, 3, 4 ступени) в основном находится в удовлетворительном состоянии за исключением дистанцинирующих планок, которые требуют восстановления. Имеется незначительное количество поврежденных отглушенных труб. Общая наработка КПП-2 составляет более 190000 часов, КПП-3 и КПП-4 - около 93000 часов.

В периоды остановок котлоагрегата были обнаружены зашлакованные участки труб на ширмовом пароперегревателе и конвективных пароперегревателях (2, 3, 4 ступени).

Экономайзер находится в удовлетворительном состоянии. Следует обратить внимание на общую наработку (более 190000 часов для ВЭК-1 и более 150000 для ВЭК-2). Для улучшения теплообмена защита гибов труб от золового износа может быть демонтирована.

Воздухоподогреватель 1 и 2 ступени находится в удовлетворительном состоянии, верхняя трубная доска выполнена из стали 12Х1МФ. При переводе котла на сжигание газообразного топлива необходимо выполнить очистку поверхностей конвективной шахты от отложений.

Котел оборудован тягодутьевыми машинами, имеющими характеристики указанные в таблице 5.

Таблица 5 - Основные характеристики тягодутьевых машин

1. Дутьевые вентиляторы:
тип	ВДН-25
производительность, тыс. м3/ч	260 / 330
полный напор, кгс/м2	300 / 470
скорость вращения, мин-1	597 / 745
количество, шт.	2
2. Дымососы:
тип	ДН-24х2
производительность, тыс. м3/ч	292 / 368
полный напор, кгс/м2	250 / 390
скорость вращения, мин-1	594 / 741
количество, шт.	2
3. Дымососы инертных газов:
тип	ДН-11,2у
производительность, тыс. м3/ч	18
полный напор, кгс/м2	120
скорость вращения, мин-1	1000
количество, шт.	2

Согласно результатам испытаний, проводимых в предыдущие годы, существующие дутьевые вентиляторы ВДН-25 обеспечивают котел дутьем с большим запасом: УП=35-40%.

Дымососы ВДН-24х2 установлены взамен штатных дымососов Д-21,5х2, применяемых для котлов данного типа.

Дымосос ДН-11,2у применен в системе подачи инертных газов в систему пылеприготовления, взамен вентилятора горячего дутья ВГД-15,5. При этом штатный вентилятор ВГД-15,5 демонтирован с сохранением фундамента, а ДН-11,2у установлен на фундамент, устроенный рядом с фундаментом ВГД-15,5.

Отбор инертных газов выполнен из пространства конвективной шахты между ТВП-2 и ВЭК-1. Перед подачей на всас ДН-11,2у дымовые газы очищаются в циклоне.

Газоходы от котла до дымососа изношены, имеют существенные не плотности. Присосы воздуха в газоходы составляют до 50%. Газоходы нуждаются в замене, с устройством транзитного газохода через корпус электрофильтра.

Из-за больших присосов воздуха в тракт котла и газоходы за котлом имеется ограничение производительности котла по тяге [8].

1.5 Охрана труда и окружающей среды

Техника безопасности при эксплуатации и ремонте оборудования

Устройство и обслуживание котельных агрегатов должны соответствовать требованиям «Правил устройства и безопасной эксплуатации паровых котлов» Ростехнадзора.

Весь персонал, обслуживающий установки, проходит специальное обучение с последующей проверкой знаний Правил технической безопасности и Правил техники безопасности и присвоением определенной квалификационной группы.

Выполнение правил и норм по охране труда обеспечивает необходимую электробезопасность, пожаро- и взрывобезопасность, комфортную среду на рабочих местах операторов, ведущих производственный процесс и работников, обслуживающих производственные установки.

Научная организация труда предусматривает создание рациональных условий работы, улучшение организационных форм использования живого труда повышения его производительности, быстрое изотермическое химическое превращение взрывоопасной среды, сопровождающееся выделением энергии и образованием опасных газов, способных производить взрыв. Взрыв или возгорание газообразных горючих веществ наступает при определенном содержании этих веществ в воздухе, что приводит к разрушению и повреждению зданий и сооружений, технологических установок, трубопроводов. При взрыве смеси образуется ударная волна. Степень разрушения строительных конструкций, оборудования, коммуникаций, а также поражение людей зависят от избыточного давления во фронте ударной волны.

Эксплуатация котлов с неотрегулированными предохранительными клапанами запрещается. Запрещается также заклинивание предохранительных или импульсных клапанов, а также увеличение или перемещение грузов импульсных клапанов. Грузы импульсных клапанов должны быть застопорены на рычаге и опломбированы;

В непосредственной близости от растапливаемого котла должны быть прекращены все ремонтные работы, а персонал, не имеющий отношения к растопке, должен быть удален;

Запрещается внесение факела в топку котла без предварительной ее вентиляции и проверки закрытия задвижек перед газовыми горелками;

Запрещается зажигать в топке газ, мазут или пыль при открытых лазах и гляделках. Смотровые лючки для постоянного наблюдения за факелами должны быть закрыты;

В случае обрыва факела должны быть немедленно прекращены подача пыли и запыленного воздуха, а также мазута и газа в топку. После тщательной вентиляции топки можно вновь зажечь или мазут и при устойчивом горении поставить котел на пыль. При обрыве газомазутного факела запрещается зажигать его от раскаленной амбразуры или кладки горелок. При зажигании газогорелок регулирование факела должно производиться постепенно, плавно;

При взрыве в пылесистеме она должна быть немедленно остановлена, а в зоне большой запыленности воздуха должен быть немедленно потушен огонь и другие источники запала;

При взрыве в топке или газоходах котла должна быть немедленно прекращена подача топлива - пыли, газа и мазута;

Перед производством обдувки котла должна быть увеличена тяга в топке и обеспечен устойчивый режим горения. Во время обдувки запрещается:

а) производить выпуск шлака через люки;

б) открывать люки, лазы, гляделки;

в) расшлаковка топки и горелок;

г) прослушивание топки, перегревателя и экономайзера.

Обдувку производить действием автоматики или дистанционно и в исключительных случаях вручную в очках, рукавицах и в каске. Машинист-обходчик, производящий обдувку, должен находиться в стороне от обдувочного аппарата.

Обдувка котла должна быть немедленно прекращена:

а) при выбивании газов через неплотности;

б) при повреждении обдувочных устройств;

в) при обрыве факела или нарушении режима устойчивого горения в топке.

Работы по удалению шлака и золы, расшлаковке должны производиться в огнестойкой спецодежде (брезентовые костюмы), в очках или защитной каске и в рукавицах. Обдувка котлов, выпуск шлака и расшлаковка ведутся с разрешения старшего машиниста котельного отделения или машиниста котлов.

Работы внутри топки или газоходов могут производиться только на остановленном и достаточно расхоложенном котле. Температура в топке и газоходах не должна превышать 50оС - 60оС, топка и газоходы провентилированы и взят анализ воздуха на загазованность, нависший шлак сбит, а поверхности нагрева промыты водой через люки, котел должен быть надежно отключен по пару, воде и мазуту.

При пуске вращающихся механизмов следует находиться на безопасном расстоянии от них.

При заливании водой ключей управления оперировать ими следует в диэлектричеаких перчатках.

При обнаружении свищей в паропроводах машинист-обходчик должен немедленно сообщить старшему машинисту, который должен срочно вывести персонал с аварийного оборудования в безопасную зону.

Запрещается во время работы теплообменного аппарата проведение его ремонта или работ, связанных с ликвидацией не плотностей соединений отдельных элементов аппарата, находящихся под давлением.

Запрещается при спуске, опрессовке и испытании сосудов и трубопроводов под давлением находиться вблизи них персоналу, не участвующему в этих работах.

При гидравлическом испытании оборудования, при повышении давления до пробного, людям запрещается находиться на нем. Осматривать сварные швы испытываемых трубопроводов и оборудования разрешается только после снижения пробного давления до рабочего.

Для осмотра напорного водопровода его следует отключить, опорожнить и открыть воздушники в верхних точках трубопровода.

При очистке дренажных каналов съемные ограждения должны быть сняты только в пределах рабочей зоны. При перерывах и после окончания должны быть сняты только в пределах рабочей зоны. При перерывах и после окончания очистки съемные перекрытия, во избежание попадания в каналы, должны быть установлены на место.

Для отогрева арматуры и трубопроводов воды, пара расположенных вне пожароопасных помещений и на открытом воздухе, допускается применение источников тепла с открытым огнем.

При открытии и закрытии арматуры не следует применять рычаги, удлиняющие плечо рукоятки или маховика, не предусмотренные инструкцией по эксплуатации арматуры.

При закрытии арматуры следует действовать осторожно, избегая срыва применяемого приспособления с маховика задвижки.

Запрещается подтяжку фланцевых соединений производить при избыточном давлении выше 0,5 МПа (5 кг/см2). При подтяжке болтовых соединений фланцев и лючков машинист-обходчик располагается с противоположной стороны от возможного выброса струи воды, пара или газовоздушной смеси при срыве резьбы. Затяжку болтов следует производить с диаметрально противоположных сторон. Добивку сальников арматуры допускается производить при избыточном давлении в трубопроводах не более 0,02 МПа и температуре теплоносителя не выше 45.

При засорении дренажного штуцера в процессе прогрева паропровода или подъеме давления в нем, штуцер должен быть продут быстрым закрытием и открытием вентиля. Если устранить засорение продувкой невозможно, следует полностью отключить паропровод и прочистить дренажный штуцер. При производстве продувки дренажного штуцера машинист-обходчик по турбинному оборудованию должен находиться на стороне, противоположной выходу дренируемого конденсата или пара, выполнять эту работу следует в рукавицах.

При проведении продувок водоуказательных приборов машинист должен находиться сбоку от водонапорного стекла и выполнять все операции в защитных очках и рукавицах.

Запрещается спуск персонала в запаренные подземные сооружения без шлангового противогаза, спасательного пояса и сигнально-спасательной веревки.

Продолжительность работы в пространствах с температурой воздуха выше допустимой, а также время отдыха с выходом персонала из этих пространств, должно соответствовать:

- температура воздуха в рабочей зоне помещений, при которой допускается выполнение работы, не должна быть выше 60.

- продолжительность пребывания работника в рабочей зоне помещений при температуре воздуха от 40 до 60 не должно превышать 20 мин.;

- продолжительность перерыва при работе в рабочей зоне помещений с температурой воздуха 40-60 должна быть не менее 20 мин.;

- температура воздуха в водоподводящих, водоотводящих, дренажных колодцах, в камерах и каналах тепловых сетей, при которой допускается производство работ в этих пространствах должна быть не менее 20 мин.;

- лица, работающие в пространствах с высокой температурой воздуха должны быть обеспечены ватными куртками и брюками, валенками. Кроме этого, работа должна вестись при включенной вентиляционной установке [9].

Мероприятия по охране труда окружающей среды

Неотъемлемой частью системой управления качеством окружающей среды (ОС) является мониторинг, который позволяет оценить состояние природных сред (воздух, вода, почва), дает возможность своевременно принять конкретное техническое решение, направленное на улучшение качества ОС за счет изменения технологии, организации очистки выбросов и так далее.

Мониторинг включает:

- выявление источников загрязняющих ОС и факторов, которые приводят к наиболее серьезным и длительным изменениям в природных средах;

- наблюдение за факторами, воздействующими на природную среду;

- наблюдение за состоянием природных сред;

- оценку фактического состояния природной среды;

- прогноз состояния окружающей среды и его оценку.

Существующая на предприятиях система локального мониторинга, в основе которой лежит деятельность промышленно-санитарных лабораторий, является одним из основных звеньев природоохранной структуры управления качеством ОС в зоне действия предприятия.

Работа промышленно-санитарной лаборатории предприятия строится в зависимости от характера его взаимодействия с ОС. Например, если предприятие загрязняет водную среду и воздушный бассейн, то существует контроль над загрязнением (и соответственно состоянием) этих сред.

На Западно-Сибирской ТЭЦ производственному контролю подлежат в обязательном порядке источники выбросов (дымовые трубы, угольные штабеля при перевалке топлива) и ТЭЦ в целом. Поэтому работа химической лаборатории предприятия сориентирована главным образом на контроле загрязняющих веществ воздушного бассейна.

На Западно-Сибирской ТЭЦ установлено 11 котельных агрегатов. Они являются основным источником загрязнения атмосферного воздуха, дымовые газы от которых поступают в атмосферу через 2 источника организованных выбросов - дымовые трубы, а также имеется ряд вспомогательных участков, выбросы вредных веществ от которых попадают в атмосферу как организованным, так и неорганизованным путем. С продуктами сгорания топлива в атмосферу через дымовые трубы ЗС ТЭЦ выбрасываются летучая зола, сернистый ангидрид и диоксид азота.

Время работы источников выделения вредных веществ - круглосуточное, непрерывное.

Производственные участки ЗС ТЭЦ, вредные выбросы от которых попадают в атмосферу организованным путем:

- механический участок (металлообрабатывающие и заготовочные станки) и кузница;

- зарядка аккумуляторов в гараже и зарядка аккумуляторных батарей;

- заводка двигателей автотранспортной техники в гараже;

- пропитка обмоток двигателей;

- мазутное хозяйство и маслохозяйство;

- перекачка кислот и щелочей из цистерн;

- автозаправочная станция;

- деревообрабатывающие станки.

Источниками неорганизованных выбросов на ЗС ТЭЦ являются:

- сварочные посты;

- участок по отгрузке сухой золы;

- угольный склад и вагоноопрокидыватель;

- окрасочный участок.

Очистка дымовых газов от золы осуществляется в золоуловителях. В качестве золоуловителей на котлах первой очереди установлены мокрые золоуловители с трубами-коагуляторами Вентури, на котлах второй очереди - электрофильтры [10].

Противопожарные мероприятия

Пожарная безопасность на предприятии обеспечивается системой предотвращения пожара путем организационных мероприятий и технических средств, обеспечивающих невозможность возникновения пожара, а также системой пожарной защиты, направленной на предотвращение воздействия на людей опасных факторов пожара и ограничения ущерба от него.

Все средства пожаротушения должны находиться к постоянной готовности. Песок в ящиках должен быть взрыхлен в должном количестве, в каждом ящике должен находиться совок, разводка пожарной воды должна находиться постоянно под давлением пожарной воды.

Деревянные леса, доски должны убираться с котла перед его растопкой, угольная пыль должна убираться увлажненным способом, пролитый мазут, масло должны убираться немедленно. Бадьи с растопочными нефтепродуктами должны иметь плотную крышку и находиться в специально отведенных местах, исключающих их воспламенение.

Запрещается загромождать проходы и выходы из котельной, доступ к пожарному инвентарю. Запрещается убирать оборудование с применением бензина, керосина и других горючих.

При обнаружении задымления или пожара немедленно следует сообщить -01 или НСС по телефону, указав места пожара, сказав, что горит, назвав фамилию и приступить к тушению пожара имеющимися средствами пожаротушения, соблюдая меры безопасности. С места пожара необходимо удалить посторонних лиц. В электроустановках, находящихся под напряжением, тушить пожар следует только углекислотными огнетушителями, т.к. пена и раствор пенообразователя обладают повышенной электропроводимостью. Тушение пожара ручными средствами в сильно задымленных помещениях без снятия напряжения с электроустановок и кабельных линий запрещается.

Каждый работник на «Западно-Сибирская ТЭЦ - филиал ОАО «ЗСМК» обязан четко знать и соблюдать установленные правила и инструкции пожарной безопасности, выполнять все противопожарные мероприятия на своем рабочем месте, в других помещениях и сооружениях предприятия.

Рабочее место должно постоянно содержаться в чистоте, очищать от легко-воспламеняемых горючих материалов.

Запрещается:

- загромождать материалами, оборудованием и другими предметами проходы, пути эвакуации, подходы к средствам пожаротушения;

- оставлять без постоянного надзора включенные электронагревательные приборы;

- хранить в шкафах промасленную спецодежду;

- складировать спецодежду, ветошь, горючие материалы на трубопроводы и приборы отопления;

- использовать противопожарный инвентарь не по назначению;

- хранить в производственных помещениях бензин, керосин, спирт, лаки и другие легковоспламеняющиеся материалы за исключением небольшого количества в пределах суточной потребности [11].



2. Специальная часть

2.1 Исходные данные

При переводе котла ТП-87 ст.№10 на сжигание природного газа и смеси топлив доменного и коксового газов, необходимо, чтобы котел работал на номинальной нагрузке на природном газе, и максимально возможной при сжигании смеси доменного и коксового газов с обеспечением расчетных параметров пара.

Необходимо провести расчеты и по результатам расчетов выбрать ТСУ обеспечивающее необходимые требования.

Основные характеристики котлоагрегата представлены в таблице 6 [12].

Таблица 6 - Основные характеристики

Станционный номер	10
Тин и марка оборудования	ТП-87-1
Завод изготовитель	ТКЗ
Паропроизводительность. т/ч	420
Давление, кгс/см2	140
Температура свежего пара, °С	545
Температура питательной воды, °С	230
Давление в барабане, кгс/см2	155

Состав природного газа представлен в таблице 7

Таблица 7 - Состав природного газа

Компоненты природного газа	%
Метан (СН4)	92,31
Этан (С2Н6)	3,43
Пропан (С3Н8)	1,16
Бутан (С4Н10)	0,4
Пентан (С5Н12)	0,11
Азот (N2)	2,09
Углекислота (СО2)	0,49

Состав доменного и коксового газа представлен в таблице 8

Таблица 8 - Состав доменного и коксового газа

Состав газов	Ед. изм.	Доменный газ	Коксовый газ
СО2	%	21,38	2,3
СО	%	23,29	7,9
СН4	%	0,013	26,5
H2	%	4,77	57
N2	%	50,55	4,2
CmHn	%	-	1,8
H2S	%	-	0,26
Калорийность	ккал/м3	800	3900

2.2 Расчет состава смеси коксового и доменного газа

Доли компонентов в коксодоменной , %, смеси определяются по формуле

, (1)

где - объемные доли компонентов коксового газа;

- объемные доли компонентов доменного газа;

- объемные доли компонентов коксового газа в коксово - доменной смеси;

- объемные доли компонентов доменного ...