Значення тепловіддачі полягає в теплопередачі теплової енергії, що виділяється при спалюванні палива, воді, з якої необхідно одержати пару, або пари, якщо необхідно підвищити його температуру вище температури насичення. Процес теплообміну в котлі йде через водогазонепроникні теплопровідні стінки, що називаються поверхнею нагрівання. Поверхні нагрівання виконуються у вигляді труб. Усередині труб відбувається безперервна циркуляція води, а зовні вони обмиваються гарячими топковими газами або сприймають теплову енергію випромінюванням. У такий спосіб у котлоагрегаті мають місце всі види теплопередачі: теплопровідність, конвекція й випромінювання. Відповідно поверхня нагрівання підрозділяється на конвективні й радіаційні. Кількість тепла, передана через одиницю площі нагрівання в одиницю часу називається тепловою напругою поверхні нагріву. Величина напруги обмежена, по-перше, властивостями матеріалу поверхні нагріву, по-друге, максимально можливою інтенсивністю теплопередачі від гарячого теплоносія до поверхні, від поверхні нагрівання до холодного теплоносія. Інтенсивність коефіцієнта теплопередачі тим вище, чим вище різниці температур теплоносіїв, швидкість їхнього переміщення щодо поверхні нагрівання й чим вище чистота поверхні.
Утворення пари в котлоагрегатах протікає з певною послідовністю. Уже в екранних трубах починається утворення пари. Цей процес протікає при великих температурі й тиску. Явище випару полягає в тім, що окремі молекули рідини, що перебувають у її поверхні й володіють високими швидкостями, а отже, і більшою в порівнянні з іншими молекулами кінетичною енергією, переборюючи силові впливи сусідніх молекул, що створює поверхневий натяг, вилітають у навколишній простір. Зі збільшенням температури інтенсивність випару зростає. Процес зворотний паротворенню називають конденсацією. Рідина, що утвориться при конденсації називають конденсатом. Вона використається для охолодження поверхонь металу в пароперегрівниках.
Пара, утворена в котлоагрегаті, підрозділяється на насичену і перегріту. Насичена пара у свою чергу ділиться на суху і вологу.
9.2 Опис конструкції об'єкта автоматизації
Парові котли типу ДЕ паропродуктивністю ч т/год, з абсолютним тиском 1,4 МПа призначені для виробітку насиченої або перегрітої пари, використовуваного для технологічних потреб промислових підприємств, на теплопостачання систем опалення й гарячого водопостачання.
9.3 Обґрунтування необхідності контролю, регулювання й сигналізації технологічних параметрів
Регулювання живлення котлових агрегатів і регулювання тиску в барабані котла головним чином зводиться до підтримки матеріального балансу між відводом пари й подачею води. Параметром, що характеризує баланс, є рівень води в барабані котла. Надійність роботи котлового агрегату багато в чому визначається якістю регулювання рівня. При підвищенні тиску, зниження рівня нижче припустимих меж може привести до порушення циркуляції в екранних трубах, в результаті чого відбудеться підвищення температури стінок труб, що обігріваються, і їх перепал. Підвищення рівня також веде до аварійних наслідків, тому що можливий закид води в пароперегрівник, що викличе вихід його з ладу. У зв’язку із цим, до точності підтримки заданого рівня пред'являються дуже високі вимоги. Якість регулювання живлення також визначається рівністю подачі живильної води. Необхідно забезпечити рівномірне живлення котла водою, тому що часті й глибокі зміни витрати живильної води можуть викликати значні температурні напруги в металі економайзера.
Барабанам котла із природною циркуляцією властива значна здатність, що проявляється в перехідних режимах. Якщо в стаціонарному режимі положення рівня води в барабані котла визначається станом матеріального балансу, то в перехідних режимах на положення рівня впливає велика кількість збурювань. Основними з них є: зміна витрати живильної води, зміна паропродуктивності при зміні навантаження топлення, зміна температури живильної води.
Регулювання співвідношення газ-повітря необхідно як чисто фізично, так й економічно. Відомо, що одним з найважливіших процесів, що відбуваються в котельній установці, є процес горіння палива. Хімічна сторона горіння палива являє собою реакцію окислювання горючих елементів молекулами кисню. Для горіння використовується кисень, що перебуває в атмосфері. Повітря в топку подається в певнім співвідношенні з газом за допомогою дуттєвого вентилятора. Співвідношення газ-повітря приблизно становить 1.10. При недостатку повітря в топковій камері відбувається неповне згоряння палива. Газ, який не допалився, буде викидатися в атмосферу, що економічно й екологічно не припустимо. При надлишку повітря в топковій камері буде відбуватися охолодження топки, хоча газ буде згоряти повністю, але в цьому випадку залишки повітря будуть утворювати двоокис азоту, що екологічно неприпустимо, тому що це з'єднання шкідливе для людини й навколишнього середовища.
Система автоматичного регулювання розрідження в топці котла зроблена для підтримки горіння під наддувом, тобто щоб підтримувати сталість розрідження (приблизно 4 мм. вод. ст.). При відсутності розрідження полум'я факелу буде притискатися, що приведе до обгорання пальників і нижньої частини топки. Димові гази при цьому підуть у приміщення цеху, що унеможливлює роботу обслуговуючого персоналу. У живильній воді розчинені солі, припустиме кількість яких визначається нормами. У процесі паротворення ці солі залишаються в котловій воді й поступово накопичуються. Деякі солі утворять шлам – тверда речовина, що кристалізується в котловій воді. Більш важка частина шламу накопичується в нижніх частинах барабана й колекторах.
Підвищення концентрації солей у котловій воді вище припустимих величин може привести до віднесення їх у пароперегрівник. Тому солі, що скопилися в котловій воді, видаляються безперервною продувкою, що у цьому випадку автоматично не регулюється. Розрахункове значення продувки парогенераторів при сталому режимі визначається з рівнянь балансу домішок до води в парогенераторі. Таким чином, частка продувки залежить від відношення концентрації домішок у воді продувної й живильної. Чим краще якість живильної води й вище припустима концентрація домішок у воді, тим частка продувки менша. А концентрація домішок у свою чергу залежить від частки додаткової води, у яку входить, зокрема, частка продувної води, що втрачається.
Сигналізація параметрів і захисту, що діють на зупинку котла, фізично необхідні, тому що оператор або машиніст котла не в силах устежити за всіма параметрами функціонуючого котла. Внаслідок цього може виникнути аварійна ситуація. Наприклад при спуску води з барабана, рівень води в ньому знижується, внаслідок цього може бути порушені циркуляція й викликаний перепал труб донних екранів. Захист, що спрацював без зволікання, запобіжить виходу з ладу парогенератора. При зменшенні навантаження парогенератора, інтенсивність горіння в топці знижується. Горіння стає нестійким і може припинитися. У зв'язку із цим передбачається захист по погашенню факела.
Надійність захисту значною мірою визначається кількістю, схемою включення й надійністю використовуваних у ній приладів. По своїй дії захисту підрозділяються ми; діючі на зупинку котла; зниження навантаження котла; виконуючі локальні операції.
Таблиця 9.1. Технологічні параметри контролю і сигналізації
|
Параметр |
од. ним. |
min |
норма |
max. |
|
Продуктивність |
т/год |
3,8 |
4,0 |
4,14 |
|
Температура насиченої пари |
°С |
190 |
195 |
200 |
|
Тиск у барабані котла |
МПа |
1,33 |
1,40 |
1,47 |
|
Температура живильної води |
після °С |
153 |
163 |
173 |
|
економайзера |
|
|
|
|
|
Витрата природного газу |
м3/с |
257,5 |
274,0 |
282,5 |
|
Тиск газу перед пальниками |
МПа |
0,0475 |
0,0500 |
0,0525 |
|
Розрідження в топці |
мм. вод. ст. |
4,75 |
5,00 |
5,25 |
|
Рівень у барабані |
мм |
-100 |
0 |
+100 |
9.4 Вибір засобів автоматизації
Комплекс приладів і пристроїв типу «Контур Г» призначений для побудови локальних систем автоматичного регулювання теплотехнічних процесів в енергетиці, промисловому комплексі, системах теплопостачання й опалення. Комплекс містить у собі чотирнадцять виконань багатофункціональних регулюючих приладів з імпульсним виходом типу PC 29 і два виконання трипозиційного підсилювача типу В29.
Комплекс «Контур 2» побудований по модельному принципі на сучасній мікроелектронній елементній базі. Характеризується розширеними функціональними можливостями, більш широким використанням сигналів постійного струму, підвищеною точністю й надійністю, істотно меншими габаритами й масою в порівнянні з комплексом приладів «Контур».
Регулюючі прилади типу РС29 забезпечують посилення, демпфірування й індикацію сигналу неузгодженості. Разом з виконавчим механізмом постійної швидкості регулятори дозволяють здійснювати ручне керування виконавчим механізмом. У них передбачена індуктивними положення виконавчого механізму, оснащеного реостатними або індуктивними датчиками положення, а також аналого-релейне перетворення по двох каналах з індексацією спрацьовування.
Залежно від модифікації прилади можуть виконувати додаткові функції: диференціювання сигналів за аперіодичним законом, нелінійне перетворення сигналів, цифрову індикацію одного із чотирьох сигналів по виклику. Конструкція регулюючих приладів відрізняється уніфікацією. Функціональна структура більшості виконань приладів може легко змінюватися шляхом перестановки перемичок на спеціальному комутаційному полі, доступному споживачеві, що дає можливість здійснювати аналого-релейне перетворення з демпфіруванням, здійснювати динамічний зв'язок між регуляторами.
9.5 Опис схеми автоматизації
Функціональна схема систем автоматизації технологічних процесів є основним технічним документом, що визначає структуру й характер систем автоматизації технологічних процесів, а також оснащення їхніми приладами й засобами автоматизації. На функціональній схемі дане спрощене зображення агрегатів, що підлягають автоматизації, а також приладів, засобів автоматизації й керування, зображуваних умовними позначками за діючими стандартами, а також лінії зв'язку між ними.
Схема автоматизації регулювання й контролю парового котлоагрегату передбачають наступні системи:
– система автоматичного регулювання й контролю теплового навантаження котла;
– система автоматичного регулювання и контролю живлення котла;
– система автоматичного регулювання й контролю співвідношення газ-повітря;
– система автоматичного регулювання й контролю розрідження в топці котла;
– система автоматичного контролю тиску;
– система автоматичного контролю температури;
– система автоматичного відсічення газу.
9.6 Опис компоновки і комутації щита КІПіА
Опис компоновки панелі щита. Компоновкою називається загальний вид щита й розміщені на ньому прилади й засоби автоматизації.
Компоновка апаратури повинна забезпечити зручність користування нею. На аркуші 9 «Автоматизація котла» наведений загальний вид щитів, розроблений на основі функціональної схеми.
Щити виконані відповідно до типових проектів котелень і призначені для автоматизації котлів серії ДЕ, що спалюють природний газ або мазут, продуктивністю 4 тонн пари в годину. Щит і комплект апаратури, призначеної для роботи з ним, забезпечують:
1) автоматичне регулювання тиску пари й рівня води в барабані котла, витрати повітря до пальників, розрідження в топленні;
2) оперативний контроль розрідження в топці, напору повітря за дуттєвим вентилятором, температури димових газів по тракті й сили струму електродвигуна димососа, установленими на щиті приладами;
3) світлозвукову сигналізацію при відхиленні тиску палива, тиску повітря, тиску пари, розрідження в димоході, відхиленні рівня в барабані котла, загасанні факела й аварійній зупинці котла.
Щити встановлюються у виробничому й спеціальному щитовому приміщеннях з температурою навколишнього повітря від -35 до +50 С. При компоновці необхідно звертати увагу на естетику зовнішнього вигляду проектованого щита. Засоби автоматизації й апаратура керування компонуються функціональними групами в порядку ходу технологічного процесу.
Апаратуру на панелях розташовують так щоб черговому персоналу було зручно спостерігати за показниками приладів за технологічним процесом.
Під кожним приладом поміщені рамки з написами про призначення приладу, або вимірюваний параметр.
Схема комутації щита являє собою зворотну сторону передньої стінки щита з точним розташуванням на ній апаратури зі спрощеним зображенням проводки. У щити й пульти дозволяється введення електричного струму напругою, що не перевищує 400 В. При уведенні в щити із засобами автоматизації спрямованими понад 250 В постійний і змінний токи рекомендується струму провідної частини закривати контуром.
Живильні проведення, кабелі й імпульсні трубки рекомендується підводити безпосередньо до вступного вимикача щита.
Індивідуальні ланцюги живлення засобів автоматизації схем керування, сигналізації й т.д. рекомендується підводити від вступного вимикача до відповідних вимикачів і запобіжників.
Розведення індивідуальних ланцюгів живлення повинна виконуватися відповідно до прийнятих рішень у принциповій схемі.
Для пневматичної проводки в щитах і пультах повинні застосовувати імпульсні трубки, виготовлені із пластмаси, поліетилену або сплавів. Пневматичні лінії зв'язку повинні бути загерметизовані, не мати витоків повітря в атмосферу.
Компенсаційні проведення або кабелі, поставлені комплексно з окремими видами приладів і засобів автоматизації, приєднуються безпосередньо до їхніх затискачів.
Кінці проводів, підключені до приладів, апаратам і зборкам затискачів, повинні мати маркування, що відповідає монтажним схемам щита.
Висновки
В даному дипломному проекті розглянуте питання розширення центральної котельної мікрорайону у зв'язку з розширенням кількості його мешканців і збільшенню витрат на технологічні потреби.
Для забезпечення даної задачі в дипломному проекті було виконано наступні операції: розраховане нове теплове навантаження мікрорайону, складена і розрахована теплова схема, підібране основне і допоміжне (обладнання, здійснено розрахунки котла, пальника, мережевого підігрівання; розглянуті питання водопідготовки.
В результаті можна зробити наступні висновки.
1. Розраховане нове теплове навантаження мікрорайону збільшилося у відповідності з попереднім на 2,62 МВт і становить 13,1 МВт.
2. Складена і розрахована нова теплова схема з урахуванням збільшення потужностей. При розрахунку теплового балансу було підраховано кількість води, яка поступає на живлення котлоагрегатів і вона є більшою за кількість витрати пари котла.
3. В дипломному проекті прийняті тепломеханічні рішення, рішення по запровадженню станції водопідготовки, мазутопостачання, газопостачання.
4. Вибрано і розраховано основне і допоміжне обладнання. Прийнятий котел для розширення котельної марки ДЕ-4–14ГМ. Його потужність і технічні характеристики задовільняють потреби проектування.
5. Проведено розрахунки пальника і мережевого підігрівача. Прийнято пальник марки ГМ – 2,5 і підігрівач MBH-600.
6. Розроблено новий генеральний план котельної з урахуванням розширення.
7. Розраховано техніко-економічні показники котельної, з якого випливає що за допомогою розширення котельної зменшується собівартість виробленої теплоти і збільшується прибуток котельної.
Література
1. Александров Виктор Григорович. Паровые котлы малой и средней мощности, Изд. 2-е, пеераб. и доп. Л., «Энергия», 1972. – 248 с.
2. Тепловой расчет котельных агрегатов (нормативный метод)/Под ред. Н.В. Кузнецовой, В.В. Митора, И.Е. Дубовского, И.С. Карасиной. Изд. трете, перераб. и доп. – Санкт-Петербург: НПО ЦКТИ-ВТИ, СПб, 1998. – 256 с.
3. Наладки и эксплуатация водяных тепловых сетей: Справочник / В.И. Манюк, Я.И. Каплинский, Э.Б. Хит и др. – 3-е изд., перераб. и доп. М Стройиздат, 1988. – 142 с.
4. Тепловой расчет промышленных парогенераторов /под ред. Частухина В.И., Киев 1982.
5. Ю.М. Гусев. Основы проектирования котельных установок Изд. 2-е, перераб. и доп., М., Стройиздат, 1973.
6. Лифшиц О.В. Справочник по водоподготовке котельных установок. Изд. 2-е, перераб. и доп., М., «Энергия», 1976.
7. Сосков В.И. Технология монтажа и заготовительные работы. Учеб для вузов по специальности «Теплогазоснабжение и вентиляция». М.: Высшая школа, 1989. – 344 с.
8. Орлов Г.Г. Охрана труда в строительстве. Учебник для строит. Вузов. – М.: Высшая школа, 1984. – 343 с.
9. Золотницкий И.Д., Пчелинцев В.А. Охрана труда в строительстве. Под ред. Золотницкого И.Д. Учеб. для вузов. М.: Высшая школа, 1978.
10. Производственные и отопительные котельные. /Е.Ф. Бузников, К.Ф. Роддатис. – 2-е изд., перераб. – М.: Энергатомиздат, 1984. - с. 248., ил.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11
