Графическое определение показано на рисунках 11, 12 и 13.

Для построения зависимости , которая определяется по формуле (51), находят составляющие коэффициента теплопередачи.

Активно омываемая поверхность нагрева:

	(52)

Температурный напор:

	(53)

где температура воды на выходе из топки, .

Относительные шаги труб: продольный и поперечный .

Эффективная толщина излучающего слоя газов:

	(54)

Средняя температура газового потока:

	(55)

Средний расход газов:

	(56)



Средняя скорость газов:

	(57)

Средняя температура загрязненной стенки:

	(58)

Коэффициент теплоотдачи конвекцией:

	(59)

Физические характеристики дымовых газов: коэффициент теплопроводности , коэффициент кинематической вязкости , критерий Прандтля Pr берутся по [7] при средней температуре [21].

Поправочные коэффициенты для определения определяются по номограммам в зависимости от характера омывания пучка и строения пучка. Данные номограммы представлены на рисунке 10.

Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами, коэффициент ослабления луча в объеме, заполненном золой, определяются по формулам (38) и (40) соответственно.

Суммарная сила поглощения запыленного золой газового потока:

	(60)



Степень черноты запыленного газового потока:

	(61)

Коэффициент теплоотдачи излучением запыленного газового потока:

	(62)

где степень черноты стенки [16].

Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке:

	(63)

Коэффициент теплопередачи:

	(64)

Расчет ведем в табличной форме. Результаты расчета представлены в таблице 13.

Геометрические характеристики конвективной поверхности нагрева представлены в таблице 12.

Таблица 12 - Геометрические характеристики конвективной поверхности нагрева

Наружный диаметр труб		мм
Число рядов труб		шт.	96
Число труб в ряду		шт.	89
Шаг труб
- поперечный		мм	64
- продольный		мм	40
Средняя длина труб
- установленная		м	1,665
- активная		м	1,665
Площадь живого сечения для прохода газов		м2	5,4

Рисунок 10 - Номограммы для определения поправок

Таблица 13 - Расчет теплообмена в конвективной поверхности нагрева

Наименование величины	Обозначение	Ед. измерения	Результат
			100%	70%	135%
1. Температура газов перед конвективной поверхностью		_С	1069,4	962,8	1006,6
2. Энтальпия газов перед газоходом		кДж/кг	12179,7	11998,4	11395,6
3. Температура газов на выходе из газохода		_С	140	100	140
		_С	160	150	160
		_С	180	200	180
4. Энтальпия газов на выходе из газохода		кДж/кг	1501,9	1175,8	1501,9
		кДж/кг	1720,1	1777,1	1720,1
		кДж/кг	1938,3	2378,3	1938,3
5. Расчетный расход топлива		кг/с	3,387	2,291	4,561
6. Количество теплоты, отданное газами в конвективной поверхности		кВт	35761	24518	44609
		кВт	35030	23155	43625
		кВт	34299	21793	42641
7. Коэффициент омывания			1	1	1
8. Активно омываемая поверхность нагрева		м2	1251	1251	1251
9. Относительные шаги труб
- продольный			1,429	1,429	1,429
- поперечный			2,286	2,286	2,286
10. Эффективная толщина излучающего слоя газов		м	0,08	0,08	0,08
11. Средняя температура газового потока		_С	395,5	297,4	383,2
		_С	431,4	398,8	417,4
		_С	461,3	461,9	446,1
12. Средний расход газов		м3/с	63,5	40,6	84,0
		м3/с	66,9	47,9	88,4
		м3/с	69,8	52,4	92,0
13. Средняя скорость газов		м/с	11,8	7,53	15,6
		м/с	12,4	8,87	16,4
		м/с	12,9	9,70	17,0
14. Коэффициент тепловой эффективности			0,65	0,65	0,65
15. Средняя температура загрязненной стенки		_С	186,5	186,5	186,5
16. Поправочные коэффициенты:
- на количество рядов			1	1	1
- на относительные шаги			0,993	0,993	0,993
17. Коэффициент теплоотдачи конвекцией		Вт/м2?К	109,7	84,5	129,6
		Вт/м2?К	112,8	92,5	133,4
		Вт/м2?К	115,5	97,2	136,4
18. Коэффициент ослабления лучей трехатомными газами			1,506	1,496	1,515
			1,480	1,425	1,490
			1,458	1,380	1,469
19. Коэффициент ослабления луча в объеме, заполненном золой			1,432	1,448	1,450
			1,383	1,298	1,401
			1,345	1,223	1,364
20. Суммарная сила поглощения запыленного золой газового потока			1,006	1,008	1,015
			0,980	0,932	0,990
			0,959	0,891	0,970
21. Степень черноты запыленного газового потока			0,634	0,635	0,638
			0,625	0,606	0,628
			0,617	0,590	0,621
22. Коэффициент теплоотдачи излучением запыленного газового потока		Вт/м2?К	8,5	5,3	8,1
		Вт/м2?К	9,9	8,2	9,3
		Вт/м2?К	11,1	10,6	10,5
23. Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке		Вт/м2?К	118,2	89,8	137,7
		Вт/м2?К	122,7	100,8	142,7
		Вт/м2?К	126,6	107,8	146,9
24. Коэффициент теплопередачи		Вт/м2?К	76,8	58,4	89,5
		Вт/м2?К	79,8	65,5	92,8
		Вт/м2?К	82,3	70,1	95,5
25. Средний температурный напор		_С	279,0	206,9	267,2
		_С	314,9	308,3	301,4
		_С	344,8	371,4	330,1
26. Тепловосприятие конвективной поверхности нагрева		кВт	26809	15109	29923
		кВт	31411	25259	34983
		кВт	35483	32548	39420
27. Температура газов на выходе из конвективной поверхности		_С	155	144	170,8
28. Количество теплоты, воспринятое поверхностью нагрева		кВт	35400	22950	42200
29. Энтальпия газов на выходе из конвективной поверхности		кДж/кг	1774,7	1704,9	1837,9
30. Энтальпия питательной воды		кДж/кг	293,3	293,3	293,3

Рисунок 11 - Графическое определение для номинального режима (100% нагрузка)

Рисунок 12 - Графическое определение для минимального режима (70% нагрузка)



Рисунок 13 - Графическое определение для пикового режима (135 % нагрузка)

3.6 Тепловой баланс котла

После выполнения теплового расчета составляется окончательный тепловой баланс котла. Целью теплового баланса является определение полученной производительности, коэффициента полезного действия и невязки баланса. [16]

Искомая производительность котла будет равна:

	(65)

Полученный коэффициент полезного действия находится как отношение теплоты, переданной газами во всех поверхностях нагрева, к подведенной теплоте, т.е.

	(66)

Невязка баланса определяется по формуле:



в тепловых единицах

	(67)

в процентах

	(68)

Невязка баланса Q не должна превышать 0,5 %. При большем расхождении задаются новым значением КПД (в сторону уменьшения разницы) и расчет корректируется [16].

Полученная температура уходящих газов не должна отличаться от принятой в предварительном балансе более чем на 10 С [16].

Если расхождение по КПД котла находится в допускаемых пределах, а температура уходящих газов отличается больше чем на 10 С, то перераспределяют величины потерь и расчет уточняется [16].

Расчет ведем в табличной форме. Результаты расчета представлены в таблице 14.

Таблица 14 - Тепловой баланс котла

Наименование величины	Обозначение	Ед. измерения	Результат
			Номинальный (100%)	Минимальный (40%)	Пиковый (135%)
1. Располагаемая теплота топлива		кДж/кг	20782,3	20782,3	20782,3
2. Секундный расход топлива		кг/с	3,528	2,387	4,751
3. Расчетный расход топлива		кг/с	3,387	2,291	4,561
4. Количество тепла, переданное в топке		кВт	29153,8	20205,9	42784,9
5. Количество тепла, переданное в конвективной поверхности		кВт	35400	22950	42200
6. Энтальпия питательной воды		кДж/кг	293,3	293,3	293,3
7. Энтальпия воды на выходе из котла		кДж/кг	544,7	544,7	544,7
8. Полная производительность котла		кг/с	256,7	171,7	341,7
9. Полученная производительность котла		кг/с	256,8	171,7	337,3
10. КПД котла		%	88,04	86,99	86,07
11. Невязка баланса		кДж/кг	2,2	-9,4	0,7
		%	0,01	0,05	0,003
12. Температура уходящих газов по предварительному тепловому балансу		_С	151,1	150	171,1
13. Полученная температура уходящих газов		_С	155	144	170,8
14. Разница температур		_С	-3,9	6	0,3

3.7 Выводы

По результатам выполненного теплового расчета строим характеристики котла в зависимости от расхода топлива и . Эти характеристики представлены на рисунке 14.



Рисунок 14 - Характеристики котла в зависимости от расхода топлива

При снижении нагрузки котла до 70% от номинальной температура сгорания топлива падает до 1592,9 ^_С. При номинальном режиме температура сгорания топлива составляет 1739,5 ^_С. Продукты сгорания занимают не весь топочный объем в отличие от номинального режима. Эти факторы говорят о том, что в минимальном режиме будет самый высокий коэффициент избытка воздуха (). Это обуславливает падение КПД в минимальном режиме. С увеличением коэффициента избытка воздуха уменьшается температура газов за топкой [22].

С увеличением нагрузки до 135% наблюдается рост температуры уходящих газов, что обуславливает падение КПД в пиковом режиме. При работе котла на номинальном режиме значение коэффициента избытка воздуха и температуры уходящих газов оптимальные, поэтому именно на этом режиме котел имеет самый высокий КПД (88,04%).



4. Охрана окружающей среды

4.1 Загрязняющие вещества, образующиеся при сжигании энергетических топлив

Тепловые электростанции и теплоэлектроцентрали, вырабатывающие электрическую и тепловую энергию на базе сжигания органических видов топлива, оказывают значительное отрицательное воздействие на окружающую среду. С дымовыми газами электростанций в воздушный бассейн выбрасывается большое число твердых и газообразных загрязнителей, среди которых такие вредные вещества как зола, оксиды углерода, серы и азота. Помимо этого в воздушный бассейн попадает огромное количество диоксида углерода и водяных паров [18].

4.2 Краткая характеристика загрязняющих атмосферу веществ

Диоксид серы, или сернистый ангидрид (сернистый газ) - бесцветный газ с резким запахом, примерно вдвое тяжелее воздуха, образующийся при сгорании серосодержащих видов топлива (в первую очередь угля и тяжелых фракций нефти).

Сернистый газ особенно вреден для деревьев, он приводит к хлорозу (пожелтению или обесцвечиванию листьев) и карликовости. У человека этот газ раздражает верхние дыхательные пути, так как легко растворяется в слизи гортани и трахеи [6].

Оксид (NO) и диоксид (NO₂) азота образуются при сгорании топлива при очень высоких температурах и избытке кислорода. В дальнейшем в атмосфере оксид азота окисляется до газообразного диоксида красно-бурого цвета. NO₂ играет не последнюю роль при образовании фотохимического смога в приземном слое атмосферы. Диоксид азота повышает предрасположенность к острым респираторным заболеваниям, например пневмонии.

При растворении окислов азота в воде образуются кислоты, которые являются одной из главных причин выпадения так называемых "кислых" дождей, приводящих к гибели лесов. Образование в приземном слое озона также является одним из следствий наличия в нем окислов азота. В стратосфере закись азота инициирует цепочку реакций, приводящих к разрушению озонового слоя, защищающего нас от воздействия ультрафиолетового излучения Солнца, что может привести к массовым раковым заболеваниям кожи у людей, замедлению фотосинтеза и гибели некоторых видов растений [6].

Серьезные экологические проблемы связаны с твердыми отходами золой и шлаками [8].

Хотя зола в основной массе улавливается различными фильтрами, все же в атмосферу в виде выбросов ТЭС ежегодно поступает около 250 млн. тонн мелкодисперсных аэрозолей. Последние способны заметно изменить баланс солнечной радиации у земной поверхности. Они же являются ядрами конденсации для паров воды и формирования осадков; а, попадая в органы дыхания человека и других организмов, вызывают различные респираторные заболевания.

Оксид углерода, или угарный газ - очень ядовитый газ без цвета, запаха и вкуса. Он образуется при неполном сгорании топлива.

Окислы углерода (CO и CO₂) практически не взаимодействуют с другими веществами в атмосфере и время их существования практически не ограничено.

В закрытом помещении, наполненном угарным газом, снижается способность гемоглобина эритроцитов переносить кислород, из-за чего у человека замедляются реакции, ослабляется восприятие, появляются головная боль, сонливость, тошнота. Под воздействием большого количества угарного газа может произойти обморок, случиться кома и даже наступить смерть [6].

4.3 Охрана атмосферного воздуха

Загрязнение воздушного бассейна объектами теплоэлектроэнергетики связано в основном с выбросами дымовых газов, образующихся при сжигании органического топлива в котлах электростанций. В связи с этим для снижения вредного воздействия энергетики на воздушный бассейн может быть использовано как минимум три пути:

- уменьшение количества и улучшение качества органического топлива, сжигаемого для производства электроэнергии и теплоты;

- подавление образования и улавливание вредных компонентов дымовых газов и сокращение благодаря этому выброса электростанциями вредных веществ в атмосферу;

- уменьшение концентрации вредных веществ в приземном слое атмосферы в результате рассеивания вредных выбросов высокими трубами электростанций, более рационального их размещения, усиления контроля за выбросами и экологическое управление режимами энергетических предприятий с использованием экологически чистых топлив.

4.4 Экологические аспекты при сжигании угля в высокотемпературном кипящем слое

С точки зрения снижения твердых выбросов реконструкция типовых слоевых промышленных котлов на сжигание угля в ВТКС обеспечивает:

-?увеличение высоты и объема топочного пространства за счет размещения решетки ВТКС ниже штатной отметки обслуживания котла (т. е. в зольном отделении котельной), что позволяет существенно улучшить условия выгорания топлива;

-?установку в топочной камере дополнительного поворотного экрана для организации встроенного сепаратора (поворотной камеры) непосредственно перед конвективным пучком для осаждения основной массы грубых фракций уноса;

-?реконструкцию системы возврата уноса для повышения ее производительности, эффективности и надежности;

-?применение эффективных золоуловителей последнего поколения со степенью очистки газов до 96%.

Применение высокотемпературного сжигания в кипящем слое с золоуловителями БЦ-512 позволяет:

-?только за счет особенностей способа сжигания топлива снизить выбросы оксидов азота в 1,3?1,5 раза по сравнению с уровнем NOx слоевых котлов, т. е. обеспечить их концентрацию в пределах 250?300 мг/м3;

-?при сжигании углей с содержанием серы до 0,6?0,7% снизить выбросы оксидов серы до нормативных величин без применения специальных дорогостоящих методов очистки;

-?при сжигании углей с повышенным содержанием серы обеспечить подавление оксидов серы наиболее простым и наименее затратным методом?- путем присадки к топливу известняковой добавки;

-?обеспечить как минимум троекратное снижение выбросов летучей золы без применения дорогостоящих и громоздких аппаратов электрической, тканевой и мокрой очистки газов.

4.5 Охрана окружающей среды при складировании и вывозе отходов

Планируемое место размещение отходов - шлаковый отвал ОАО "КГМК". Загрузка золы и шлака из бункера в котельной через закрытый транспортер, загрузка из бункера в автомобиль - через брезентовый рукав. Вывоз шлака из котельной до места размещения - специализированными самосвалами для перевозки сыпучих грузов, оборудованными тентами.

Использование угольного шлака: одним из самых золоемких направлений в производстве строительных материалов является изготовление керамического кирпича, камней и блоков. Изготовление строительного кирпича из золы не требует разработки глиняных карьеров, перевозки, многомесячного выдерживания сырья в запасниках. И даже сейчас зола и шлаки используются как сырьевой компонент и в качестве добавки (5-20%) на многих кирпичных заводах.

- Зола, в составе которой, как правило, присутствует легкая фракция в виде микросфер, представляющих собой полые шарики размером от 10 до 500 мкм, наполненные углекислым газом. По своим основным характеристикам легкие огнеупорные теплоизоляционные изделия с использованием микросфер с успехом могут заменить традиционный шамотный легковес. Область их применения весьма широка: строительство зданий и сооружений, теплоизоляция в холодильной промышленности, теплозвукоизоляция в судостроении, самолетостроении и других отраслях, где требуется легкий, теплоизоляционный, негорючий материал;

- Применение в дорожном строительстве, использование золы-уноса для формирования теплоизолирующих слоев дорожных одежд в условиях сурового климата;

- Высококальциевая зола находит применение в раскислении почв сельскохозяйственных угодий;

4.6 Сравнительный анализ воздействия на окружающую среду

Существующее положения работы котельной на мазутном топливе и работы котельной после реконструкции можно сделать вывод, что при работе котельной на угле выбросы по диоксиду азота и оксиду азота ниже, а по диоксиду серы значительно ниже, чем при работе котельной на мазуте.

Однако, после реконструкции котельной выбросы загрязняющих веществ по окиси углерода выше, чем при использовании мазутного топлива. Также реконструкция котельной приведет к незначительному увеличению выбросов сажи. Общий объем выбросов загрязняющих веществ значительно уменьшится, благодаря более чем десятикратному снижению выбросов основного загрязняющего вещества при работе котельной на мазуте - диоксида серы.



5. Охрана труда

5.1 Анализ возможных (ОВПФ) при переводе котла КВ-ГМ-50 для сжигания угля

Анализ имеющихся неблагоприятных (опасных или вредных) производственных факторов (ОВПФ) предполагает их количественную оценку, сопоставление полученных фактических значений с нормативными и общую оценку состояния условий и охраны труда на рабочих местах, в структурных подразделениях и в целом на предприятии. В соответствии с ГОСТ 12.1.003 - 74 все опасные и вредные производственные факторы подразделяются по природе действия на следующие группы: физические, химические, биологические, психофизиологические.

К группе физических ОВПФ относятся: движущиеся машины и механизмы; подвижные части производственного оборудования; повышенная или пониженная температура, влажность, подвижность воздуха рабочей зоны; повышенный уровень шума, отсутствие или недостаток естественного света; недостаточная освещенность рабочей зоны; расположение рабочих мест на значительной высоте относительно поверхности земли (пола).

Психофизиологические ОВПФ по характеру воздействия подразделяются на физические (статические и динамические) и нервно-психологические перегрузки (умственные перенапряжения, перенапряжения анализаторов, монотонность труда, эмоциональные перегрузки).

К наиболее опасным работам на промышленных предприятиях можно отнести:

- монтаж и демонтаж тяжелого оборудования;

- ремонтно-строительные и монтажные работы на высоте, а также на крыше;

- работы в дымоходах;

- пневматические испытания сосудов и емкостей под давлением, а также ряд других работ.

5.2 Требования по безопасности труда

При обслуживании котлоагрегатов соблюдать правила безопасности, изложенные в "Инструкции по охране труда для машинистов котлов ТЭЦ"; "Инструкции по охране труда старшему машинисту котлотурбинного цеха ТЭЦ". При выполнении ремонтных работ и технического освидетельствования котлов соблюдать требования "Инструкции о применении нарядов-допусков при производстве работ на тепломеханическом оборудовании ТЭЦ".

5.3 Разработка технических или организационных мероприятий по снижению воздействия опасных и вредных производственных факторов на обслуживающий персонал

5.3.1 Требования к помещению, оборудованию и его размещению

Оборудование котельной должно соответствовать Правилам устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением ПБ 03-576-03, Правилам устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов ПБ 10-574-03, Правилам устройства и безопасной эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды ПБ 10-573-03, требованиям ГОСТ 12.2.085-2002 "Сосуды, работающие под давлением. Клапаны предохранительные. Требования безопасности".

А также требованиям ГОСТ 12.2.062-81* "Оборудование производственное. Ограждения защитные", ГОСТ Р 12.4.026-2001 "Цвета сигнальные, знаки безопасности и разметка сигнальная", СНиП 41-02-2003 "Тепловые сети", СНиП 41-03-2003 "Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов".

Помещение котельной должно соответствовать требованиям СНиП II-35-76* "Котельные установки" и ПОТ РО-14000-004-98 "Положение. Техническая эксплуатация промышленных зданий и сооружений".

Конструкция котла и его основных частей должна обеспечивать надежность, долговечность и безопасность эксплуатации на расчетных параметрах в течение расчетного ресурса безопасной работы котла (элемента), принятого в технических условиях (техническом задании), а также возможность технического освидетельствования, очистки, промывки, ремонта и эксплуатационного контроля металла [6].

Участки элементов котлов и трубопроводов с повышенной температурой поверхности, с которыми возможно непосредственное соприкосновение обслуживающего персонала, должны быть покрыты тепловой изоляцией, обеспечивающей температуру наружной поверхности не более 55°С при температуре окружающей среды не более 25°С [6].

Защитные ограждения производственного оборудования предназначены для защиты работающих от опасности, создаваемой движущимися частями производственного оборудования.

Ограждение, периодически открывающееся вручную, должно быть окрашено с внутренней стороны в сигнальный цвет. На наружную сторону ограждения крепят предупреждающий знак.

5.3.2 Требования к рабочим местам и инструментам

Рабочие места и инструменты должны соответствовать требованиям ГОСТ 12.2.032-78 " Рабочее место при выполнении работ сидя. Общие эргономические требования".

ГОСТ 12.2.033-78 "Рабочее место при выполнении работ стоя. Общие эргономические требования", ГОСТ 12.2.049-80 "Оборудование производственное. Общие эргономические требования", ГОСТ 12.2.061-81 "Оборудование производственное. Общие требования безопасности к рабочим местам", СНиП 2.2.2.540-96 "Гигиенические требования к ручным инструментам и организации работ", СНиП 2.2.3.570-96 "Гигиенические требования к предприятиям угольной промышленности и организации работ".

Уровни (концентрации) опасных и (или) вредных производственных факторов, воздействующих на человека на рабочем месте, не должны превышать установленных предельно допустимых значений.

Рабочее место при необходимости должно быть оснащено вспомогательным оборудованием (подъемно-транспортными средствами и т.д.). Его компоновка должна обеспечивать оптимизацию труда и его безопасность.

Инструменты и приспособления должны соответствовать характеру выполняемой работы. Запрещается работа неисправным инструментом и приспособлениями, а также на неисправном оборудовании.

Технологические агрегаты и установки должны иметь необходимые контрольно-измерительные приборы и сигнализацию, позволяющие следить за нормальным ходом технологического процесса [14].

5.3.3 Требования к технологическим процессам

Технологический процесс должен соответствовать требованиям ГОСТ 12.3.002-75 "Процессы производственные. Общие требования безопасности", СНиП 2.2.3.570-96 "Гигиенические требования к предприятиям угольной промышленности и организации работ".

Производственные процессы должны быть пожаро- и взрывобезопасными в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004-85 "Пожарная безопасность. Общие требования", ГОСТ 12.1.010-76 "Взрывобезопасность. Общие требования".

Основной задачей обслуживающего персонала является обеспечение надежной и экономичной работы оборудования водогрейной котельной, выдерживание температурного графика и гидравлического режима тепловых сетей, не допускать загрязнения окружающей среды и распространения вредных факторов выше предельно допустимых норм.

Машинист котла постоянно следит за исправностью котла, вспомогательного оборудования, правильной работой средств автоматики и защиты; ежесменно проверяет световую и звуковую сигнализацию; режим работы котла ведет согласно режимной карте.

Регулирование тепловой нагрузки котла производить изменением расхода угля и подачи воздуха.

Требования безопасности к технологическому процессу должны быть из ложены в технологической документации.

5.4 Расчет вентиляции

Расход приточного воздуха L для системы вентиляции и кондиционирования следует определять расчетом для обеспечения санитарно-гигиенических норм СНиП 41-01-2003.

По нормируемому удельному расходу приточного воздуха:

	(79)

где площадь помещения;

нормируемый расход приточного воздуха на 1 м² пола помещения.

Мощность вентилятора N определяется по формуле:

	(80)



где L - подача вентилятора, м³/ч;

коэффициент запаса мощности;

коэффициент полезного действия вентилятора;

коэффициент полезного действия передачи при непосредственной установке колеса вентилятора на двигатель.

Напор вентилятора:

	(81)

Потери давления в воздухопроводе на прямолинейных и криволинейных участках воздухопровода:

(82)

где скорость движения воздуха в воздухопроводе, принимается для магистральных воздухопроводов и не менее 8 м/с в ответвлениях;

плотность воздуха;

длина воздухопроводов;

диаметр воздухопроводов;

сумма коэффициентов местных сопротивлений;

Коэффициент сопротивления трению:

(83)



где абсолютная шероховатость стенок стальных воздухопроводов;

число Рейнольдса; (84)

коэффициент кинематической вязкости.[20]

Сечение воздухопровода определяется по формуле:

(85)

Диаметр для воздухопровода круглого сечения:

(86)

Динамическое давление на выходе воздуха из вентиляционной сети:

(87)

где допустимая скорость воздушной струи в рабочей зоне.

Вентилятор радиальный ВР8677-6,3(ВК1Ж2), предназначенный для систем вентиляции производственных зданий, Взрывозащищенные коррозионностойкие теплостойкие из нержавеющей стали. Характеристики вентилятора приведены в таблице 13.



Таблица 13 - Характеристики вентилятора

Производительность, тыс. м3/ч	Напор, Па	КПД, %	Масса, Кг	Электродвигатель
				Тип	n, об/мин	N, кВт
9,2-17,8	1200-1750	87,5	201	Аир132м4	1500	11

Количество требуемых вентиляторов - 1.

5.5 Пожарная безопасность

5.5.1 Причины пожара

Согласно ВППБ 01-02-95 (РД 34.03.301-95) "Правил пожарной без-

опасности для энергетических предприятий" существуют следующие основные причины возникновения пожаров: нарушение персоналом правил пожарной безопасности при проведении ремонтных работ и эксплуатации; образование горючей смеси вследствие возможной запыленности или загазованности помещения; разлитые кипящие изоляционные мастики и битумные составы, используемые при теплоизоляционных работах; электрические искры (капли раскаленного металла), образующиеся при электросварке; открытое пламя (горящая спичка, сигарета); износ и повреждение тепловой изоляции оборудования.

5.5.2 Технические мероприятия по профилактике и тушению пожара

Для устранения причин пожаров и взрывов, согласно ГОСТ 12.1.004 - 91, проводятся: технические мероприятия - соблюдение противопожарных норм при сооружении зданий, устройстве отопления и вентиляции; эксплуатационные мероприятия - правильная техническая эксплуатация силовых установок и электрооборудования, котельных, компрессорных и другого оборудования; организационные и режимные мероприятия - обучение производственного персонала противопожарным правилам, проведение противопожарных тренировок, создание пожарных расчётов, издание необходимых инструкций и плакатов.

Территория станции должна постоянно содержаться в чистоте, очищаться от сгораемых отходов. Запрещается загромождать материалами и оборудованием проезды вокруг зданий и дороги. Запрещается на территории котельного цеха без согласования с пожарной охраной сооружение временных сгораемых зданий и сооружений. Сжигание мусора и отходов на территории станции проводится в специальной печи. В помещениях котлотурбинного цеха запрещается: загромождать пути эвакуации и лестничные марши оборудованием, материалами; убирать помещения с применением бензина, керосина и других легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, запрещается хранить в шкафах просмоленную спецодежду. В цехах и на рабочих местах разрешается хранить только такое количество смазочных материалов, которое не превышает сменную потребность.

Перед началом отопительного сезона котельные, теплогенераторные и калориферные установки должны быть проверены и отремонтированы. Зола и шлак, выгребаемые из топок, должны быть пролиты водой и удалены в специально отведенное для них безопасное место.

При обнаружении пожара или признаков горения (задымление, запах гари, повышение температуры и т.п.): немедленно сообщить об этом начальнику смены или руководству предприятия, а также в пожарную охрану (при этом необходимо назвать адрес объекта, место возникновения пожара, а также сообщить свою фамилию) и приступить к тушению пожара, используя средства пожаротушения; принять по возможности меры по эвакуации людей, тушению пожара и сохранности материальных ценностей.

5.5.3 Определение класса пожара

В соответствии с ГОСТ 27331-87 "Пожарная техника. Классификация пожаров" пожары в котельных относятся к классу А - горение твердых веществ, сопровождаемое тлением (горение угля).

Рекомендуемые огнетушащие составы и средства - распыленная вода, все виды водопенных составов, составы на основе галогеналкилов, порошки, газоаэрозольные составы.

5.5.4 Средства пожаротушения

Нормы первичных средств пожаротушения устанавливаются согласно ВППБ 01-02-95 "Правил пожарной безопасности для энергетических предприятий".

В котельном зале для тушения пожара предусмотрены пенные и водные огнетушители (6 шт.) вместимостью 10 л, порошковые огнетушители (6 шт.) вместимостью 5 л, углекислотные огнетушители (6 шт.) вместимостью 5 л. Возле каждого котельного агрегата имеется ящик с песком вместимостью 0,5 м³. На складе топлива (узел пересыпки четырех транспортеров) тушения пожара предусмотрены пенные и водные огнетушители (4 шт.) вместимостью 10 л. Котельная имеет автоматическую установку водяного пожаротушения, которая обеспечивает подачу воды из оросителей (дренчерных) автоматических установок водяного пожаротушения с требуемой интенсивностью подачи воды.



6. Технико-экономический расчёт

Целью дипломного проекта является перевод котла на более дешевое топливо, в частности перевод с мазута М100 на Интинский уголь. Оценка качества принятого в дипломном проекте технического решения должна производиться на основе анализа ее технико-экономических показателей. Важнейшим экономическим показателем, определяемым в дипломном проекте, является себестоимость отпущенной теплоты.

Проект предусматривает оснащение котла КВ-ГМ-50 топочным устройством для сжигания угля, системами подачи угля, удаления золы и шлака, возврата уноса, подвода первичного и вторичного воздуха, газоочистки. Реализация проекта приведет к экономическому эффекту - экономии затраченных средств на топливо, однако некоторому увеличению текущих затрат.

6.1 Расчет капитальных затрат

, (88)

где - стоимость оборудования;

K_сдр - стоимость демонтажных работ;

- стоимость строительно-монтажных работ (СМР);

- прочие расходы.

Расчет производим по данным предприятий, которые предлагают современное оборудование (ЗАО "Курганский машиностроительный завод конвейерного оборудования", ООО "Кусинский литейно-механический завод", ЗАО "Сибэнергомонтажсервис", ОАО "Бийский котельный завод"). Калькуляция оборудования приведена в таблице 16.



Таблица 16 - Стоимость устанавливаемого оборудования

Наименование оборудования	Кол-во, ед.	Стоимость единицы, тыс. руб.	Общая стоимость, тыс. руб.
1. Топка ВТКС-0,6/6,25	4	29537,5	118150
2. Эжектор возврата уноса	4	32,4	129,6
3. Питатель топлива ПТЗ-400	4	401,8	1607,2
4. Питатель шлюзовой ШЗ-30	2	744,5	1489
5. Конвейер винтовой КВ-3 L=31 м	1	620	620
6. Конвейер винтовой КВ-3 L=28 м	1	560	560
7. Конвейер винтовой КВ-3 L=19 м	1	380	380
8. Конвейер винтовой КВ-3 L=16 м	1	320	320
9. Дымосос ДН-8/1500	4	135,2	540,8
10. Вентилятор 30ЦС-85	2	52,7	105,4
11. Циклон ЦН-15	4	31,3	125,2
12. Циклон батарейный БЦ-512-Р-2-(6х7)	2	2678,8	5357,6
13. Силос для хранения грохоченного угля емкостью 180 т	1	1750	1750
Всего			131134,8

В стоимость оборудования включена оптовая цена (Ц₀) и транспортные расходы (Ц_тр):

К_об=131134,8 тыс. руб.

6.1.1 Расчет сметной стоимости демонтажных работ

, (89)

где - сметная стоимость оборудования, необходимого для демонтажа; К_об= 0 руб.

- стоимость демонтажных работ (СДР): демонтажу подлежат шесть газомазутных горелки типа РГМГ-20, установленные с фронта котла, т.к. практически на их место устанавливаются питатели угля с забрасывателями; демонтируется площадка обслуживания горелок на отметке 3200 мм;

Д - доход строительной организации. Демонтаж будут производить своими силами ( работники КГМК), поэтому Д=0.

	(90)

- материальные затраты определяемые на основе СНиП-ов и ценников; = 0 руб.

- затраты на зарплату строительных рабочих; = 1 млн. руб.

- затраты на эксплуатацию строительных машин; = 0,3 млн. руб.

- накладные расходы; =0,5 млн. руб.

- прочие расходы; =0,072 млн. руб.

=0+1+0,3+0,5+0,072=1,872 млн. руб.

К_{смет. дем}=0+1,872+0=1,872 млн. руб.

6.1.2 Расчет стоимости строительно-монтажных работ реконструкции

Сметную стоимость реконструкции можно подразделить на:

, (91)

где K_об - сметная стоимость оборудования, необходимого для монтажа;

- стоимость строительно-монтажных работ (СМР);

Д - доход строительной организации. Монтаж будет осуществляться своими силами (работники КГМК), поэтому Д=0.



Стоимость СМР может быть определена по формуле:

(92)

где И_МЗ - материальные затраты определяемые на основе СНиП-ов и ценников;

Материальные затраты могут быть определены по формуле:

- при монтаже; (93)

И_МЗ =0,2·131134,8=26,23 млн. руб.

- затраты на зарплату строительных рабочих;

=1 млн. руб.

- затраты на эксплуатацию строительных машин;

=0,3 млн. руб.

- накладные расходы;

= 0,5 млн. руб.

И_пр - прочие расходы;

Прочие расходы (И_пр) принимаются 10% от материальных затрат:

И_пр=0,26 млн. руб.

=26,23+1+0,3+0,5+0,26=28,3 млн. руб.

Тогда сметная стоимость СМР составит:

К_{смет, монт}= 131,13 +28,3+0 = 159,43 млн. руб.



Прочие расходы (проектирование, пусконаладочные работы, общехозяйственные работы) (К_пр) принимаются 10% от стоимости оборудования: К_пр=1,31 млн. руб.

Тогда К_з:

К_з=К_об+К_сдр+К_смр+К_пр=131,13+1,872+159,43+1,31=293,742 млн.руб.

6.2 Расчет текущих затрат

6.2.1 Эксплуатационные расходы

Эксплуатационные расходы приняты 2% от капитальных затрат и составляют:

млн. руб./год

6.2.2 Расчёт численности трудящихся и заработной платы

Численность эксплуатационного персонала котельной зависит от установленной годовой производственной мощности котельной, уровня механизации, вида сжигаемого топлива.

Численность рабочих котельной устанавливается по единым нормативам численности повременно-оплачиваемых рабочих, занятых обслуживанием котельных. Норматив численности машинистов котельных установок, устанавливается в зависимости от средней площади нагрева одного котла в и количества котлов в работе. Для обеспечения нормальной работы котельной после реконструкции и постоянного наблюдения за ней потребуется привлечение дополнительного персонала по одному человеку в смену (оператора и машиниста-обходчика) для обслуживания котлов и их вспомогательного оборудования с учетом полной механизации и автоматизации всех технологических операций с выводом контролируемых параметров, показателей и сигналов на ЦТЩ. График трехсменный. Таким образом, необходимо нанять оператора, заработная плата которого 25000 руб./мес., и машиниста-обходчика, заработная плата которого 24000 руб./мес. Итого: 49000 руб./мес. - суммарная заработная плата необходимого персонала.

Начисления на зарплату:

Н_зп = 49000·0,3 = 14700 руб. - страховые взносы (30%).

Суммарные затраты на зарплату:

И₃=(49000+14700)·12= 764400 руб./год=0,764 млн. руб./год.

6.2.3 Амортизационные отчисления

; (94)

ПС - первоначальная стоимость оборудования;

N_ам - норма амортизации:

; (95)

Срок полезного использования оборудования составляет 20 лет;

А = 131,13/20 = 6,6 млн. руб.



6.2.4 Прочие расходы

Медкомиссия проводится для вышеуказанного персонала.

Для одного человека стоимость медкомиссии составляет 2500 рублей, проводится 1 раз в год.

Спецодежда для одного работника: костюм х/б; ботинки кожаные; рукавицы.

Стоимость комплекта 0,002 млн. рублей.

Всего издержки на прочее: 0,0045?6=0,027 млн. руб./год.

Всего текущие затраты:

Т_з=5,9+0,764+6,6+0,027=13,3 млн. руб./год;

Ежегодные затраты равны текущим затратам:

И=Т_з=13,3 млн.руб./год

6.3 Определение экономии средств на покупку топлива

Чтобы определить экономию, произведем расчет годовых затрат на топливо при работе котельной на мазуте М100 и сравним с затратами после реконструкции.

Количество тепла, отпускаемое котельной за отопительный сезон [11]

, Гкал, (96)

где Q_гвс - расчётная нагрузка на ГВС, Гкал/ч;

Q_отоп - расчётная нагрузка на отопление, Гкал/ч;

T_гвс - продолжительность обеспечения потребителей горячей водой, ч.

T_гвс=350 дней;

t_нк - температура начала и конца отопительного периода, ⁰С;

t_ср.о - средняя температура за отопительный период, ⁰С;

t_но - расчётная температура воздуха для проектирования отопления, ⁰С;

T_от.пер - продолжительность отопительного периода, ч. T_от.пер=281 день;

k - коэффициент, учитывающий потери в теплосетях. Принимаем

k=1,15.

Определим стоимость затрачиваемого за год мазута М100 по формуле:

(97)

где s - стоимость мазута М100; s=12500 руб/т;

g_М100 - удельный расход мазута, кг/Гкал;

Определяем удельный расход мазута М100.

КПД котлов на полной нагрузке составляет 91,9%.

Удельный расход условного топлива при КПД котла = 91,9%:

g = 180?100/ = 180?100/91,9 = 195,9 кг/Гкал (98)

Удельный расход мазута М100 на выработку:

g_М100 = g/к_М100 = 195,9/1,37 = 143,0 кг/Гкал, (99)

где к_М100 - калорийный эквивалент. Для М100 к_М100 =1,37;



Стоимость 1 Гкал на предприятии до реконструкции:

Определим затраты на Интинский уголь после реконструкции:

где s - стоимость угля; s=1530 руб/т;

g_ИУ - удельный расход угля, кг/Гкал;

Определяем удельный расход угля.

КПД котлов на полной нагрузке составляет 88,4%.

Удельный расход условного топлива при КПД котла = 88,4%:

g = 190?100/ = 190?100/88,4 = 214,9 кг/Гкал

Удельный расход угля на выработку:

G_ИУ = g/к_ИУ = 214,9/0,64 = 335,8 кг/Гкал,

где к_ИУ - калорийный эквивалент. Для Интинского угля к_ИУ =0,64;



Стоимость 1 Гкал на предприятии после реконструкции:

Годовая экономия затрат на топливо:

414-119=295млн.руб/год. (100)

6.4 Показатели эффективности

Произведём определение срока окупаемости проекта:

, (101)

где К.з. - капитальные затраты (стоимость реконструкции), млн.руб. (стоимость оборудования, прочие расходы (затраты на демонтаж, установку оборудования);

Э - годовая экономия затрат на топливо, млн.руб.;

И - ежегодные издержки, ежегодные амортизационные отчисления, млн.руб.

лет = 1 год. (102)



6.5 Сводная таблица

Таблица 15 - Технико-экономические показатели эффективности перевода котлов КВ-ГМ-50 котельной г. Мончегорска на сжигание Интинского угля

Показатель	Величина
Капитальные вложения, млн руб	293,7
Стоимость мазута, затрачиваемого на 1 Гкал, на производстве до реконструкции, руб./Гкал	1787,5
Стоимость угля, затрачиваемого на 1 Гкал, на производстве после реконструкции, руб./Гкал	513,8
Экономия затрачиваемых средств за год, млн. руб./год	295
Ежегодные затраты, млн.руб/год	13,3
Срок окупаемости проекта, лет	1

6.6 Вывод

Осуществление проекта приведет к ежегодной экономии 295 000 000 рублей в результате использования более дешевого топлива, что в свою очередь снизит себестоимость тепловой энергии.

Из произведенных расчетов следует, что данный проект является быстроокупаемым, так как срок окупаемости составляет 1 год.

Заключение

Изучив существующую систему теплоснабжения города Мончегорска, которая характеризуется; высокой степенью износа основных фондов, высокими затратами и большими потерями. Было принято решение о реконструкции котельной, котлы типа КВ-ГМ-50 переведены на сжигание угля в топках высокотемпературного кипящего слоя.

В проекте были разработаны концепции реконструкции котла, а также проработаны конструктивные решения по топочному устройству ВТКС, системам возврата уноса и топливоподачи.

При оснащении котлов типа КВ-ГМ-50 топками ВКТС обеспечивается оптимальное использование угля по технологии его сжигания в высокотемпературном кипящем слое с высокими технико-экономическими показателями и снижением вредного влияния на окружающую среду. После реконструкции общий объем выбросов при переводе котельной с использования мазута на использование угля сократится в 3 раза.

Так же в проекте отражены вопросы техники безопасности и охраны окружающей среды, сделан сравнительный анализ работы котла на угле и мазуте, из чего определен экономический эффект.

Стоимость 1 Гкал на предприятии:

- до реконструкции - 1787,5 руб/Гкал

- после реконструкции - 513,8 руб/Гкал

Отсюда годовая экономия затрат на топливо составила: 295млн.руб/год

Внедрение проекта требует определенных затрат, а это - 293,7млн.руб

Но как показал технико-экономический расчет, эти затраты окупятся в течение одного года.

Список литературы

1. Котельные агрегаты большой производительности/ В.М. Максимов, М.: Машгиз,1961.

2. Котельные агрегаты/ О.М. Рабинович, М., Л.: Машгиз, 1963.

3. Котельные установки: Учебник для вузов/ Р.Г. Зах, М.: Энергия, 1968.

4. Новое оборудование и системы пылеприготовления для пылевого сжигания бурых и каменных углей и котлов с кипящим слоем. Новые технологии сжигания твердого топлива: их текущее состояние и использование в будущем, М.: ВТИ, 2001.

5. Опыт практического внедрения технологии кипящего слоя в промышленной и коммунальной энергетике/ В.Н. Шемякин, А.Э. Карапетов, С.В. Крылов, Труды ЦКТИ, 2009.

6. Охрана труда: Учебное пособие/ В.А. Подобед, Н.Е. Подобед, Мурманск: МГТУ, 2006.

7. Паровые и водогрейные котлы: Справочное пособие/ Ю.Ф. Самойлов, СПб.: Деан, 2000.

8. Пиковые водогрейные котлы большой мощности/ Н.И. Жириов, Л.Б. Кроль, М., Л.: Энергия, 1964.

9. Пожарная безопасность: Учебное пособие/ В.А. Подобед, Н.Е. Подобед, Мурманск: МГТУ, 2006.

10. Промышленные котельные установки: Учебник для техникумов/ Р.И. Эстеркин, Л.: Энергоатомиздат, 1985.

11. Противоаварийные тренировки в производственно-отопительных котельных/ Р.И. Эстеркин, Л.: Энергоатомиздат, 1990.

12. Сжигание топлива в псевдоожиженном слое/ К.Е. Махоркин, П.А. Хинкис, Киев: Наукова Думка, 1989

13. Система подготовки топлива для теплоэнергетических установок с кипящим слоем/ В.З. Лейкин и др., Труды ЦКТИ, 1993.

14. Стационарные котельные установки. Основные понятия о котельных установках и их работе: Методические указания, Г.И. Томский, Мурманск: МГТУ, 2009.

15. Тепловой расчет котельных агрегатов. Нормативный метод/ АООТ НПО ЦКТИ, СПб.: б. н., 1998.

16. Тепловой расчет стационарного котла: Учебно-методическое пособие, Г.И. Томский, Мурманск: МГТУ, 2008.

17. Теплогенераторы котельных/ В.М. Фокин, М.: Издательство Машиностроение-1, 2005.

18. Теплоснабжение/ С.Ф. Копьев, М.: Госстройиздат, 1953.

19. Теплофикация и тепловые сети: Учебник для вузов/ Е.Я. Соколов, М.: Издательство МЭИ, 2001.

20. Термодинамические свойства воды и водяного пара/ М.П. Вукалович, М.: Машгиз, 1958.

21. Техническая термодинамика и теплопередача: Учебник для вузов/ Л.В. Арнольд, Г.А. Михайловский, В.М. Селиверстов, М.: Высшая школа, 1979.

22. Технологические исследования котлов и топочных процессов: Учебное пособие ч. 1/ Ю.А. Рундыгин, СПб.: 1995.

23. Технология, оборудование, совершенствование подготовки и сжигания твердого топлива на ТЭС и котельных: Учебное пособие ч. 1/ В.З. Лейкин, СПб.: ПЭИПК, 2003.

24. Топки с пневмо-механическими забрасывателями/ Е.В. Нечаев, М.: б. н., 1959.

25. Топливо для стационарных паровых и водогрейных котлов: Учебно-методическое пособие, Г.И. Томский, Мурманск: МГТУ, 2008.

26. Эксплуатация и ремонт паровых и водогрейных котлов/ П.А. Баранов, М.: Энергоатомиздат, 1986.

Размещено на Allbest.ru