Модернизация мазутной котельной в городе Полярные Зори

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение высшего

профессионального образования

Петрозаводский государственный университет

Кольский филиал

Физико-энергетический факультет

Кафедра электроэнергетики и электротехники

ДИПЛОМНАЯ РАБОТА

Тема «Модернизация мазутной котельной в городе Полярные Зори»

Апатиты

2015 г.



Оглавление

• Введение
• 1. Мазутная котельная
• 1.1 Описание тепловой схемы котельной
• 1.2 Котел Б-25/15ГМ
• 1.3 Котел Е-25/14ГМ
• 2. Описание технологической схемы
• 3. Электрокотел КЭП-14000/6,3
• 3.1 Водно-химический режим котла
• 3.2 Правила безопасности при работе с электрокотлом КЭП-14000/6,3
• 4. Бак солерастворитель
• 5. Расчет тепловых нагрузок отопления, вентиляции и горячего водоснабжения
• 5.1 Сезонная тепловая нагрузка
• 5.2 Расчет температур сетевой воды
• 6. Оценка экономической эффективности
• Заключение
• Список использованных источников


Введение

Более 80 процентов объема тепловой энергии Кольского края вырабатывается на мазутных котельных. Получается дорого и неэффективно. В большинстве регионов для этого используют природный газ. Но проблема в том, что в нашей области его никогда не было и нет. Так можем ли мы в принципе избавиться от пресловутой мазутозависимости и что сегодня делается для этого?

Мазут - один из продуктов нефтепереработки. Поэтому увеличение мировых цен на нефть непосредственно влияет на его стоимость. К примеру, в 2010 году под влиянием мировой конъюнктуры на отечественном рынке нефтепродуктов образовался дефицит топлива. В результате подскочили оптовые цены. Они на 26 процентов превысили ожидаемые и запланированные. Кроме того, на его цене отражается и тот факт, что весь мазут (а это ежегодно около 1,7 миллиона тонн, из которых 1,2 миллиона используется для коммунальных нужд населения и бюджетных предприятий) завозится из разных регионов России. А тариф на транспортировку по железной дороге составляет около 25 процентов от его закупочной стоимости на заводах. Вот почему мазут обходится производителям тепла так дорого. [7]

Сейчас уже действует Концепция инфраструктурного развития теплоснабжающих организаций Мурманской области на 2011-2015 годы. Она разработана с участием ОАО "Газпром энергохолдинг" и была одобрена министерствами энергетики и регионального развития РФ. Ее главной целью как раз и является уход от мазутозависимости, экономия ресурсов, оптимизация работы и укрупнение теплоснабжающих организаций.

Это означает в первую очередь перевод мазутных котельных на использование иных видов первичного топлива - древесных отходов и угля. Строительство газовых и модернизацию электрических котельных с переводом на расчеты по высокому напряжению и применение зонных тарифов. Внедрение автоматизированной измерительной системы диспетчерского контроля и учета энергоресурсов.

В городе Полярные Зори введена в строй электрокотельная. Инициатором ее строительства и заказчиком выступила Кольская атомная станция. Генеральным подрядчиком стало ООО "КЭМК-ГЭМ".

Первая и вторая очереди электрокотельной имеют по два котла. Строительство второй очереди началось в июне 2006 года. А уже осенью оборудование новой котельной было поставлено на учет в Мурманском отделении Ростехнадзора. В четвертом квартале 2006 года был введен в строй третий котел котельной. В январе был запущен четвертый котел и электрокотельная вышла на проектную мощность, что позволяет ей выдавать в теплосеть города 25 тонн пара в час.[6]

Ввод котельной стал подарком градообразующего предприятия города Колськой АЭС полярнозоренцам. Новая котельная намного экономичнее обычных, работающих на мазуте, что позволит жителям города экономить на отплате тепла - самой дорогой услуги ЖКХ.

Цель работы - перевод мазутной котельной города Полярные Зори на электричество.

Задачи:

- изучить мазутную котельную города Полярные Зори;

- изучить электрокотельную города Полярные Зори;

- изучить технологическую схему работы котельных;

- провести сравнение котельной на мазутном топливе и на электричестве.



1. Мазутная котельная

До ввода в эксплуатацию электрокотельной теплоснабжение города Полярные Зори осуществлялось только за счет мазутной котельной с установленной мощностью 109,6 Гкал/час.

Перечень оборудования котельной с основными характеристиками представлен в таблице 1.

Таблица 1

Общие сведения об оборудовании мазутной котельной г. Полярные Зори [1]

Котлы	Тип, марка	Мощность, Гкал/час (тн/час)	Завод-изготовитель	Год ввода в эксплуатацию
паровой	Б-25/15ГМ	16,2 (25)	Белгородский котлостроительный завод	1969
паровой	Б-25/15ГМ	16,2 (25)	-«-	1969
паровой	Б-25/15ГМ	16,2 (25)	-«-	1971
паровой	Б-25/15ГМ	16,2 (25)	-«-	1971
паровой	Е-25/14ГМ	14,9 (25)	-«-	1976
паровой	Е-25/14ГМ	14,9 (25)	-«-	1977
паровой	Е-25/14ГМ	14,9 (25)	-«-	1977
Дымососы	Тип, марка	Производи-тельность	Напор	Мощность электродвигателя, кВт
Дымосос	Д-15,5 - центробежный	70000 м3/час	232 мм рт.ст	75
Дымосос	Д-15,5 - центробежный	70000 м3/час	232 мм рт.ст	75
Дымосос	Д-15,5 - центробежный	70000 м3/час	232 мм рт.ст	75
Дымосос	Д-15,5 - центробежный	70000 м3/час	232 мм рт.ст	75
Дымосос	Д-15,5 - центробежный	70000 м3/час	232 мм рт.ст	75
Дымосос	Д-15,5 - центробежный	70000 м3/час	232 мм рт.ст	75
Дымосос	Д-15,5 - центробежный	70000 м3/час	232 мм рт.ст	75
Вентиляторы	Тип, марка	Производи-тельность	Напор	Мощность электродвигателя, кВт
Вентилятор	ВД-12 - центробежный	35000 м3/час	390 мм рт.ст	55
Вентилятор	ВД-12 - центробежный	35000 м3/час	390 мм рт.ст	55
Вентилятор	ВД-12 - центробежный	35000 м3/час	390 мм рт.ст	55
Вентилятор	ВД-12 - центробежный	35000 м3/час	390 мм рт.ст	55
Вентилятор	ВДН-11,2 - центробежный	35000 м3/час	245 мм рт.ст	45
Вентилятор	ВДН-11,2 - центробежный	35000 м3/час	245 мм рт.ст	45
Вентилятор	ВДН-11,2 - центробежный	35000 м3/час	245 мм рт.ст	45
Деаэраторы	Тип, марка	Производи-тельность	Объем аккумул. бака	Количество
Деаэратор	ДСА-150	150	35	6
Подогреватели воды	Тип, марка	Рабочее давление	Тмах на выходе, ОС.	Мощность (Fнагр., м2)	Количество
Подогреватель сетевой воды	ПСВ-200У пароводяной	13/13	150	200	2
Подогреватель сетевой воды	ПСВ-200У пароводяной	13/5	150	200	1
Подогреватель сетевой воды	БО-200 пароводяной	1,5/1,5	120	200	2
Подогреватель сетевой воды	ПСВ-200-7-15 пароводяной	7/5		200	1
Подогреватель подпиточной воды	ПСВ-90-7-15 пароводяной	7/5	150	90	1
Подогреватель подпиточной воды	ПСВ-125-7-15 пароводяной	7/5	150	125	1
Теплообменники прочие (назначение)	Тип, марка	Рабочее давление	Мощность (Fнагр., м2)	Количество
Смешивающие охладители выпара
Сепаратор непрерывной продувки	СНП Ду			2
Подогреватель сырой воды
Подогреватель химочищенной воды			3,2	1
Охладитель конденсата	ТНГ-600		130	1
Охладитель конденсата	ОГ-130	2,5	130	3
Охладитель конденсата	ОГ-130	13	80	2
Охладитель подпиточной воды	ОГ-130	2,5	130	1
Насосы сетевой воды	Тип, марка	Производи-тельность	Напор	Мощность эл. двигателя, кВт	Количество
СН	1Д500-63	500	63	160	1
СН	1Д-500-63	500	63	160	1
СН	ЦН400х105	450	84	200	4
Насосы подпиточной воды	Тип, марка	Производи-тельность	Напор	Мощность эл. двигателя, кВт	Количество
НП	6НДС	320	64	75	2
НП	4К-8	90	55	30	1
НП	Д320х70	320	70	100	1
НП	1КС50х55	50	55	14	1
НП	КС50х55	50	55	20	2
Питательные насосы	Тип, марка	Производи-тельность	Напор	Мощность эл. двигателя, кВт	Количество
ПЭН	ЦНСГ30-330	60 м3/час	330	110	5
Насосы сырой воды	Тип, марка	Производи-тельность	Напор	Мощность эл. двигателя, кВт	Количество
НСВ	6НДС	320 м3/час	64	100	2
НСВ	ЦН400х105	450 м3/час	84	160	3
Прочие насосы	Тип, марка	Производи-тельность	Напор	Мощность эл. двигателя, кВт	Количество
Конденсатный насос	1,5К-6	30	60	7,5	1
Конденсатный насос	К-80-50-200	45	40	22	1
Мазутный насос	4Н5х4	36	222	75	1
Мазутный насос	4Н5х4	36	222	90	1
Мазутный насос	К-60х50	6	60	15	1
Мазутный насос	5Н5х4	80	255	200	1
Мазутный насос	6НДС	125	70	75	2
Мазутный насос	4Н5х4	62	212	90	1
Мазутный насос	4Н5х4	62	212	110	1
Водоподготовка	Производительность	Количество
Фильтр Na-катионитовый	20	4
Солерастворитель		1
Дымовые трубы	Тип	Высота, м	Диаметр устья, м	Количество
Дымовая труба	кирпичная	45	2,1	2

1.1 Описание тепловой схемы котельной

Тепловая схема котельной включает в себя:[4]

- схему трубопроводов и оборудования котлоагрегатов Б-25/15ГМ.

- схему трубопроводов и оборудования котлоагрегатов Е-25/14ГМ.

- схему теплофикационной установки.

- схему химочищенной и питательной воды.

Схема химочищенной и питательной воды котельной состоит из 4 натрий-катионитовых фильтров, трубопроводов химочищенной и питательной воды, трех деаэраторов ДСА-150 и пяти питательных насосов.

1. Натрий-катионитовые фильтры загружены катионитом КУ-2-8 и предназначены для умягчения сырой воды. Производительность одного фильтра по очищенной воде - 19 т/час, рабочее давление - 6 кгс/см². Сырая вода до фильтров проходит подогреватели сырой воды (2шт.), где греющей средой является котловая вода от сепараторов непрерывной продувки (4шт.). Химочищенная вода после фильтров подогревается в подогревателе химочищенной воды и подается в деаэратор.

2. Деаэраторы предназначены для удаления из воды агрессивных газов, вызывающих коррозию металла: кислорода и углекислоты. Деаэратор ДСА-150 - двухступенчатый, с затопленным барботажным устройством. Барботажное устройство предназначено для более глубокой деаэрации воды. Производительность деаэратора - 150 т/час. Деаэрация воды происходит при температуре 104 °С и давлении 0,2 кгс/см². Питательная вода, освобожденная от агрессивных газов, питательными насосами подается в паровой котел.

3. Питательные насосы типа ПЭ 65?42:

- производительность - 65 куб.м./час;

- давление - 28 ати;

- число оборотов - 2950 об./мин.

Котлоагрегаты Б-25/15ГМ и Е-25/14ГМ вырабатывают пар для нагрева воды теплоснабжения.

1. Схема трубопроводов и оборудования котлоагрегатов Б-25/15ГМ состоит из четырех котлоагрегатов и системы трубопроводов в пределах котла.

2. Котлоагрегат Б-25/15ГМ - однобарабанный, вертикально-водотрубный, с естественной циркуляцией и двухступенчатым испарением.

- производительность - 25 т/час;

- рабочее давление в барабане - 17 ата;

- рабочее давление за пароперегревателем - 15 ата;

- температура перегретого пара - 350 °С.

3. Котлоагрегат Е-25/14ГМ - двухбарабанный с естественной циркуляцией и трехступенчатым испарением.

- производительность - 25 т/час;

- рабочее давление в барабане - 15 ата;

- рабочее давление за пароперегревателем - 14 ата;

- температура перегретого пара - 250 °С.

4. Все котлоагрегаты предназначены для работы на газе или мазутном топливе.

5. Пар, полученный в котлах, пройдя РОУ, направляется в сетевые подогреватели для нагрева сетевой воды, циркулирующей по теплосети, и подпиточной воды, используемой для подпитки тепловой сети.

Теплофикационная установка котельной предназначена для отопления и горячего водоснабжения города Полярные Зори, населенного пункта Зашеек и других потребителей.

1.2 Котел Б-25/15ГМ

Котел Б25/15ГМ (рис. 1.) однобарабанный, вертикально-водотрубный с естественной циркуляцией, радиационного типа, поставки Белгородского котельностроительного завода.

Котел П-образной компоновки, с полностью экранированной топочной камерой, предназначен для сжигания природного газа и мазута.

За топочной камерой в горизонтальном газоходе расположен пароперегреватель.

В вертикальной конвективной шахте расположен стальной водяной экономайзер и трубчатый вертикальный воздухоподогреватель.

Стены топочной камеры покрыты экранами, выполненными из труб 60 ?3 мм, шаг труб фронтового и бокового экранов 110 мм. Шаг труб заднего экрана - 80 мм. Материал труб - сталь 20.

Всего экранных труб - 150 шт. Они разделяются следующим образом:

- фронтовой экран - 25 подъемных и 5 опускных (снаружи топки);

- два боковых экрана - по 34 подъемных и 6 опускных (с каждой стороны);

- задний экран - 34 подъемных и 6 опускных.

Под топочной камерой не экранирован.

Котел выполнен по схеме двухступенчатого испарения с односторонним отсеком, расположенным с торца барабана.

Барабан котла выполнен сварным. Внутренний диаметр - 1500 мм и длина - 6053 мм. Толщина стенки - 36 мм.



Рисунок 1. Разрез котла Б-25/15ГМ.

Пароперегреватель состоит из одного пакета, выполненного из труб 38 ?3 мм.

Водяной экономайзер стальной, гладкотрубный, выполнен из труб 28 ?3 мм. котельная отопление вентиляция тепловой

Воздухоподогреватель состоит из вертикально расположенных труб 29 ?1,5 мм, внутри которых проходят дымовые газы.

Котел оборудован двумя комбинированными газомазутными горелками турбулентными с переферийной подачей газа.

Производительность одной горелки - 1100 м³/час.

Техническая характеристика котла Б-25/15ГМ представлена в таблице 2.

Таблица 2

Техническая характеристика котла Б-25/15ГМ [5]

Наименование	Единица измерения	Значение
1.	Производительность	т/ч	25
2.	Расчетное рабочее давление:	кг/см2	14
	а) за паровой задвижкой
	б) в барабане	кг/см2	16
3.	Расчетная температура перегретого пара	°С	350
4.	Поверхность нагрева пароперегревателя	м2	71
5.	Поверхность нагрева экономайзера	м2	316
6.	Поверхность нагрева воздухоподогревателя	м2	678
7.	Объем топочной камеры	м3	98
8.	Объем	м3	10,81
	а) водяной
	б) паровой	м3	7,84
	в) питательный	м3	1,267

1.3 Котел Е-25/14ГМ

Паровой котел с естественной циркуляцией Е-25/14ГМ (рис. 2) производительностью 25 т/ч с рабочим давлением 1,4 МПа предназначен для производства насыщенного или перегретого пара, используемого на технологические нужды промышленных предприятий, в системах отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.

Двухбарабанный котел, вертикально-водотрубный с естественной циркуляцией, с D-образной экранированной топочной камерой и конвективным пучком, расположенным параллельно топочной камерой.

Все блоки котла Е-25/14ГМ (два топочных и один конвективный) собираются на отдельных опорных рамах. На раму передается через опоры камер экранов и барабана вес элементов блока котла под давлением, вес обвязочного каркаса, а также вес обмуровки с обшивкой.

У котлов Е-25/14ГМ температура перегрева 250 °С соответственно пароперегреватель выполнен трехниточным, регулируемым, с вертикальным расположением труб. При установке пароперегревателя часть труб конвективного пучка не устанавливается. Два пакета перегревателя располагаются по обе стороны барабана.

Для обеспечения возможности демонтажа перегревателя при ремонте через боковую стенку крайние трубы пучка в области пароперегревателя расположены с шагом 150 мм, а трубы и змеевики пароперегревателя - с неравномерными шагами по длине пучка 60 и 90 мм. На нижних камерах пароперегревателя имеются штуцеры для их продувки.

Рисунок 2. Котел Е-25/14ГМ

Сепарационное устройство располагается в верхнем барабане. Первичная сепарация осуществляется в отбойных щитах с козырьками. Окончательно очищается пар от влаги горизонтальным жалюзийным сепаратором, расположенным на расстоянии 300 мм от среднего уровня воды в барабане. Равномерный подвод пара к жалюзийному сепаратору обеспечивается размещенным над сепаратором дырчатым листом с отверстиями.

Хвостовые поверхности состоят из одноходового по воздуху воздухоподогревателя с поверхностью нагрева 228 м², обеспечивающего подогрев воздуха до 145 °С, и установленного следом за ним по ходу газов чугунного экономайзера с поверхностью нагрева 646 м².

Решетка приводится в движение при помощи привода ПТ-1200, обеспечивающего регулирование 8 ступеней скорости движения в пределах 2,4-18 м/ч или ПТБ-1200, который имеет бесступенчатое регулирование частоты вращения изменением числа оборотов двигателя постоянного тока. Скорость движения решетки с приводом ПТБ-1200 изменяется в пределах 0,92-18,4 м/ч.

Котел оборудован системой возврата уноса и острого дутья. Выпадающий в конвективном пучке унос оседает в четырех зольниках и возвращается в топочную камеру для дожигания при помощи воздушных эжекторов по прямым трубам через заднюю стенку. Шесть сопл острого дутья расположены в задней стенке топки на высоте 1150 мм от решетки. Воздух в систему острого дутья и возврата уноса подается от высоконапорного вентилятора производительностью 2000 м³/ч и полным напором 3,8 кПа (380 кгс/м²). [8]

Котел снабжен контрольно-измерительными приборами и необходимой арматурой. Котел имеет два предохранительных клапана, один из которых контрольный. У котлов с пароперегревателем контрольный предохранительный клапан устанавливается на выходном коллекторе пароперегревателя.

На котле устанавливается один водоуказательный прибор прямого действия и два сниженных указателя уровня, из которых один поставляется в комплекте с котлом, а второй - с автоматикой.

На верхнем барабане котла установлен манометр, а при наличии пароперегревателя манометр устанавливается и на выходном коллекторе пароперегревателя. На верхнем барабане размещаются главный паровой вентиль или задвижка (у котлов без пароперегревателя), вентили для отбора проб пара, отбора пара на собственные нужды и ввода химикатов. На заднем днище верхнего барабана на патрубке непрерывной продувки установлены запорный и регулирующий вентили. На днище нижнего барабана установлен вентиль, на патрубке прогрева - обратный клапан и вентиль, а на патрубке периодической продувки установлены два запорных вентиля или запорный и регулирующий вентили.

На линиях периодической продувки из всех нижних камер экранов установлены запорные вентили. На паропроводе обдувки установлены дренажные вентили для отвода конденсата при прогреве линии и запорные вентили для подачи пара к обдувочному прибору.

На питательных трубопроводах перед экономайзером устанавливаются обратные клапаны и запорные вентили; на питательной линии, идущей через экономайзер, перед обратным клапаном установлен регулирующий клапан питания, который соединяется с исполнительным механизмом автоматики котла. Для очистки дымовых газов применяется золоуловитель БЦ-2-6Ѕ7.

Диапазон нагрузок котлов типа Е-25/14ГМ составляет от 25 до 100% от номинальной паропроизводительности котла. Котел Е-25/14ГМ работает в диапазоне давлений 0,7-1,4 МПа (7-14 кгс/см²). С уменьшением рабочего давления КПД котлоагрегата не уменьшается. При работе на пониженном давлении предохранительные клапаны котла и дополнительные предохранительные клапаны, устанавливаемые на оборудовании, должны быть отрегулированы на фактическое рабочее давление.

Технические характеристики котла Е-25/14ГМ представлены в таблице 3.

Таблица 3.

Технические характеристики котла Е-25/14ГМ [10]

Параметр	Знечение
Топливо	природный газ/ мазут
Паропроизводительность, т/ч	25
Рабочее давление пара на выходе, МПа (кгс/см?)	1,3 (13,0)
Температура пара на выходе, °С	насыщ. 194
Температура питательной воды, °С	100
Расчетный КПД, %	93,9/91,7
Расчетный расход топлива, м?/ч (кг/ч)	1762 (1670)
Габариты транспортабельного блока котла (L?B?H), мм	9690?3136?4032
Габариты компоновки (L?B?H), мм	10195?5210?6095
Масса транспортабельного блока котла, кг	23500
Масса по компоновке, кг	27843



2. Описание технологической схемы

В 2003 году была введена в эксплуатацию первая очередь электрокотельной мощностью 28МВт. Само здание представляет собой пристройку к действующей городской мазутной котельной. Были введены в эксплуатацию 2 паровых электрокотла мощностью по 14 МВт. Электроснабжение осуществляется от новой подстанции 110/кВ - 28000 кВА, сооруженной рядом с котельной.

Вторая очередь электрокотельной была введена в эксплуатацию в конце 2006 года. Суммарная установленная мощность новой котельной составила 48,16 Гкал/час. Электрокотельная была включена в технологическую схему мазутной котельной.

Котельные работают в едином технологическом режиме. Мазутная котельная ОАО "Тепловодоснабжение" производит подготовку и транспортировку питательной воды для выработки пара электрокотлами филиала ОАО "Концерн Росэнергоатом" "Кольская атомная станция". Продувочная вода электрокотлов транспортируются на очистные установки замазученных стоков ОАО "Тепловодоснабжение". Пар давлением 5,5 Атм, температурой 158 °С, вырабатываемый электрокотлами Кольской атомной станции, подается в паропровод мазутной котельной ОАО "Тепловодоснабжение". [9]

Для технологических и хозбытовых нужд котельной города Полярные Зори осуществляется водозабор из озера Имандра. Сырая вода после хлорирования от насосной 1-го подъема поступает по двум водопроводам Ду-300 на насосную второго подъема в баки запаса сырой воды (2 шт. V = 3500 м³ каждый).

Вода с баков РСВ через подогреватели (2 шт.), греющей средой в которых является котловая вода от сепараторов непрерывной продувки, поступает на натрий-катионитовые фильтры (4 шт.) предназначенные для умягчения сырой воды. Химобработанная подогретая вода подается в деаэратор.

В деаэраторах (3 шт. типа ДСА-150 с аккумуляторными баками V = 35 м³) умягченная вода очищается от агрессивных газов (кислорода и углекислоты), вызывающих коррозию металла. Питательная вода насосами (типа ПЭ 65?42) подается в котлоагрегаты, предназначенные для выработки перегретого пара.

Пар от котлов направляется в сетевые подогреватели (4 основных бойлера: типа БО-200 - 2 шт., ПСВ - 200-7-15 - 1 шт., ПСВ - 200у - 1 шт.; 2 пиковых бойлера типа ПСВ-200у) для нагрева воды, циркулирующей по теплосети, и подпиточной воды, используемой для подпитки тепловой сети (2 подпиточный бойлера типа ПСВ-90-7-15, ПСВ-125-7-15).

Установленная мощность источников составляет - 154,99 Гкал/час;

Подключенная нагрузка - 97,39 Гкал/час;

Котельные обеспечивают теплом потребителей города Полярные Зори и поселка Зашеек по температурному графику 115 / 70 °С.

В настоящее время котлы мазутной котельной являются резервными, а необходимый для теплоснабжения города пар производят на электрокотельной котлами КЭП-14000/6,3.



3. Электрокотел КЭП-14000/6,3

Котел электродный паровой тип КЭП-14000/6,3 (рис. 3) предназначен для выработки насыщенного пара давлением 0,6 МПа (6 кгс/см²), подаваемого в паропровод 5 кгс/см² существующей мазутной котельной.

Технические данные электрокотла представлены в таблице 4.

Таблица 4

Технические данные электрокотла КЭП-14000/6,3 [3]

Наименование параметра	Ед. измерения	Величина
Номинальная мощность	кВт	14000
Напряжение питающей сети	кВ	6,3
Номинальный ток	А	1300
Паропроизводительность	т/час	18
Теплопроизводительность	Гкал/час	12,04
Рабочее давление пара	МПа	0,6
Удельное сопротивление воды при температуре t = 20 ОС	Ом·м	480
Температура пара при 0,6 МПа	°С	164
Число фаз	шт.	3
Водяной объем котла (рабочий)	куб.м	16
Водяной объем котла (полный)	куб.м	29
Масса котла	кг	8150
Габаритные размеры: диаметр высота	мм мм	3020 5740

Рисунок 3. Внешний вид котла КЭП-14000/6,3



Принцип работы электрокотла (рис. 4) заключается в прямом нагреве воды и превращении ее в насыщенный пар электрическим током, проходящим непосредственно, через объём воды, представляющей собой активное сопротивление. Электропроводность котловой воды зависит от физико-химических свойств питательной воды и от изменения концентрации солей, растворимых в воде в процессе эксплуатации. Паропроизводительность котла находится в прямой зависимости от электропроводности котловой воды.

Конструктивно котел включает в себя следующие элементы:

- корпус котла;

- предохранительные клапаны;

- указатели уровня прямого действия;

- колонку датчиков уровня;

- электродную систему;

- парогенерирующие камеры (экраны);

- электроды (фазные, нулевые).

Рисунок 4. Схема работы электродного отопительного прибора

Корпус электрокотла представляет собой сварной сосуд с эллиптическими крышкой и днищем. На крышке установлены шесть патрубков Ду400 для крепления фазных электродов, штуцер воздушника Ду25 и пароотводящий патрубок Ду200.

В верхней части обечайки расположен патрубок Ду200 мм для предохранительного клапана и гребенка со штуцерами для манометра и приборов защиты по давлению.

В средней части обечайки расположены патрубки для установки колонки датчиков уровня, патрубки для установки указателей уровня, реактор с входным патрубком, предназначенным для подпитки электрокотла водой, патрубок продувки и два патрубка для подсоединения дифманометра.

С противоположной стороны реактора расположен смотровой люк Ду600 мм, служащий для монтажа парогенерирующих камер и углевых электродов.

Внутри корпуса котла смонтирована опорная решетка с нулевой шиной, для установки парогенерирующих камер (экранов), а также для крепления на ней нулевых электродов.

На днище установлены патрубок Ду300 мм, служащий для очистки корпуса электрокотла от шлама и накипи и дренажный патрубок. Кроме того к днищу приварены опорные лапы электрокотла, к одной из которых приварен болт заземления М20.

Электродная группа состоит из нулевого и фазного электродов. Фазный электрод состоит из литого электрода, выполненного в форме «звездочки», токоведущей шпильки, проходного изолятора, контактной клеммы крышки. Все уплотнения между изолятором, крышкой и токоведущей шпилькой выполнены из фторопласта-4. Изоляция токоведущих шпилек и стержней выполнена из фторопластовых труб. Нулевые электроды выполнены литыми в форме «звездочек». Они монтируются снизу на опорных решетках парогенерирующих камер.

Парогенерирующие камеры (экраны) служат для создания теплового напора и циркуляции котловой воды между нулевым и фазным электродами. Также парогенерирующие камеры являются диэлектрическими экранами, защищающими корпус котла от электроэрозийного износа. Парогенерирующие камеры выполнены в виде цилиндров из фторопластовых труб Ду 400.

На электрокотле установлен предохранительный клапан Ду200 мм.

На корпусе электрокотла установлены два указателя уровня прямого действия рамочного типа №8. Указатели уровня расположены относительно друг друга таким образом, чтобы они непрерывно показывали уровень воды в электрокотле. Каждый указатель уровня имеет самостоятельное подключение к корпусу котла. Верхний и нижний допустимые уровни воды отмечены специальными указателями.

Колонка электродных датчиков уровня предназначена для защиты от переполнения и упуска питательной воды в электрокотле.

3.1 Водно-химический режим котла

В схеме водоподготовительной установки предусмотрена возможность добавки в поступающую в котел воду легкорастворимых солей (тринатрийфосфат) для снижения удельного электрического сопротивления воды до нормируемых значений. Для этого смонтирован блок дозатора соли, состоящий из ёмкости для растворения соли, дозатора с дозаторной шайбой и системой трубопроводов с арматурой.

Снижение удельного электрического сопротивления путем введения легкорастворимых солей в питательную и котловую воду применяется при запуске котлов для форсирования набора и поддержания мощности.

Таблица 5

Зависимость электрической мощности электрокотлов от концентрации соли в котловой воде [3]

Нагрузка, МВт	Сила тока, А	Электропрово-димость, мкСм/см		Нагрузка, МВт	Сила тока, А	Электропрово-димость, мкСм/см
12	1040	683		9	800	517,2
12,1	1090	696,2		8,8	800	507,2
11,9	1060	674		8,2	750	466,3
11,3	1010	644,5		7,8	700	434
10,9	960	632,6		7	630	397,2
10,7	950	621,3		6,5	590	372,8
10,7	950	611,4		6,1	550	346,5
10,5	930	604,9		5,8	520	324,1
10,2	900	594,6		5,3	490	302,1
10,2	900	593,8		5,1	470	288
10,1	900	589,9		5	450	269
10,1	900	576,6		4,8	420	255,9
9,9	890	557		4,4	400	242,8
9,3	850	537,3		4,1	380	229,3
2,8	< 300	15,29		4,8	420	261,5
3,1	< 300	19,65		5	440	276,2
3,2	< 300	82,9		5,1	460	287,2
3,2	< 300	146,7		5,2	470	296,2
3,3	< 300	176,1		5,2	470	302,4
3,5	300	187		5,4	490	314
3,5	300	192,8		5,7	500	327,6
3,7	310	203,5		5,9	520	339,9
3,9	340	211,7		6,1	540	354,5
4,1	360	221,2		6,3	560	367,8
4,2	390	229,2		6,6	590	383,9
4,4	400	240		6,9	600	398
4,5	400	248,7		7,1	620	417,7
4,6	410	254,8		8,5	780	553,1

Электрокотел снабжен приборами контроля (таблица 6).

Таблица 6

Приборы контроля электрокотла КЭП-14000/6,3

§ давление пара в котле	- по месту: показывающий	- 1 шт.
	- ЭКМ	- 1 шт.
	- ЩУ: регистрирующий	- 1 шт.
§ уровень воды в котле	- ЩУ: регистрирующий	- 1 шт.
§ давление питательной воды перед регулятором питания котла	- по месту: ЭКМ - ЩУ: регистрирующий	- 1 шт. - 1 шт.
§ давление питательной воды после регулятора питания котла	- по месту: показывающий	- 1 шт.
§ давление питательной воды в общей магистрали	- по месту: ЭКМ	- 1 шт.
§ давление пара в главном паропроводе электрокотельной	- по месту: показывающий	- 1 шт.
§ солесодержание воды в котле	- ЩУ: регистрирующий	- 1 шт.
§ расход пара от котла	- ЩУ: регистрирующий	- 1 шт.
§ расход питательной воды к котлу	- ЩУ: регистрирующий	- 1 шт.
§ расход непрерывной продувки котла	- ЩУ: регистрирующий	- 1 шт.
§ расход общий питательной воды к котлам	- ЩУ: регистрирующий	- 1 шт.
§ расход общий пара от котлов	- ЩУ: регистрирующий	- 1 шт.

Организация водно-химического режима должна обеспечивать надежную работу котла, трубопроводов и другого оборудования без повреждения их элементов вследствие отложения, шлама или в результате коррозии металла.

Подпитка сырой водой котлов не допускается.

Котел должен работать на питательной воде с удельным сопротивлением 48000 Ом·см. Если удельное сопротивление питательной воды ниже 48000 Ом·см, то необходимо принять меры для уменьшения ее солесодержания. Если же удельное сопротивление питательной воды выше, чем 48000 Ом·см, то в питательную воду необходимо добавить легкорастворимые соли, не повышающие накипеобразующую способность и коррозионную активность котловой воды и пара.

Периодичность измерения удельного электрического сопротивления питательной воды - перед пуском электрокотла и при изменении источника водоснабжения.

При резком изменении мощности котлов (на 20% и более от нормальной) проводится внеочередное определение удельного сопротивления воды.

Показания качества питательной воды не должны выходить за пределы значений, приведенных в таблице 7.



Таблица 7

Пределы значений показания качества питательной воды

Показатель	Величина
Прозрачность по шрифту, см не менее	20
Удельное сопротивление, Ом·см	48000
Общая жесткость, мкг-экв/л, не более	100
Содержание растворенного кислорода, мкг/кг	100
Содержание нефтепродуктов, мг/кг, не более	5

3.2 Правила безопасности при работе с электрокотлом КЭП-14000/6,3

1. К обслуживанию электрокотлов могут быть допущены лица не моложе 18 лет, прошедшие медицинское освидетельствование, обученные, аттестованные и имеющие удостоверение на право обслуживания электрокотлов и электрокотельных и соответствующую группу допуска для работы с электроустановками.

2. Для защиты персонала от ожогов при срабатывании предохранительного клапана отводящий трубопровод должен быть выведен за пределы котельной. Отводящий трубопровод должен быть защищен от замерзания, а места возможного скопления конденсата оборудованы дренажными устройствами для его удаления. Установка запорных устройств на отводящем трубопроводе и дренажах запрещена.

3. Предохранительные клапаны электрокотла настроены на давление равное 6,3 кгс/см². Максимально допустимое рабочее давление 6,0 кгс/см².

4. Все элементы трубопроводов и вспомогательного оборудования с температурой наружной поверхности выше 55 °С, расположенные в местах, доступных для обслуживающего персонала, должны быть изолированы.

5. Электрическое оборудование и заземление корпуса электрического котла выполнено в соответствии с ПУЭ. Включать в работу котел без заземления категорически запрещается.

6. Переходное сопротивление между зажимами заземления и наиболее доступной металлической частью электрокотла, в том числе съемной, должно быть не более 0,5 Ом.

7. Электрокотел имеет общее заземляющее устройство с трансформаторной подстанцией, причем горизонтальный контур, к которому подсоединено заземляемое оборудование трансформаторной подстанции, охватывает периметр здания электрокотельной. Сопротивление заземляющего устройства соответствует требованиям ПУЭ.

8. Сопротивление изоляции между токоведущими шпильками электродов разных фаз и межу каждой фазой и заземлением должно быть не менее 0,5 МОм. Переходное сопротивление между заземлением и пароотборной задвижкой, панелями управления с аппаратурой, вентилем подачи воды от насоса должно быть не более 0,1 Ом. Проверка сопротивлений проводится перед пуском котла после монтажа и ППР и оформляется актом и протоколом.

9. При пуске вновь смонтированного котла должно быть проверено наличие разрешения на эксплуатацию.



4. Бак солерастворитель

Присутствие в воде солей кальция Ca²⁺ и магния Mg²⁺ обуславливает ее жесткость. Солерастворители предназначены для приготовления регенерационных растворов поваренной соли и сульфата аммония для катионитовых фильтров, а также осветления растворов реагента на водоподготовительных установках. [11]

Солерастворители используют на водоподготовительных установках ВПУ промышленных и отопительных котельных.

Устройство используется в специальных системах, которые необходимы для умягчения исходной воды. Бак солерастворителя служит для специальной очистки катионитовых фильтров и приготовления соляных растворов.

Солерастворитель для котельной (рис. 5) - это вертикальный бак-цилиндр, к которому приварены эллиптические днища. В его строение также входят патрубки, необходимые для соединения с трубопроводом, загрузочное устройство и опоры для установки.

Рисунок 5. Бак солерастворитель

Аппарат имеет следующий принцип работы: через специальное устройство для загрузки, расположенное в верхнем днище, соль помещается в бак. Туда же поступает и вода под давлением, в результате ее прохождения через реагент и образуется раствор. Уже его задача - пройти сквозь слой специального материала-фильтра, находящегося в цилиндре, за счет чего и произойдет осветление. Завершение процесса можно проконтролировать за счет снятия пробы через специальный отвод.



5. Расчет тепловых нагрузок отопления, вентиляции и горячего водоснабжения

С помощью справочной литературы [2] составим таблицу 8, в которую занесем необходимые для расчетов данные.

Таблица 8

Исходные данные

Наименование	Обозначение	Единица измерения	Величина
Расчетная температура воздуха проектирования отопления	tно	?С	- 30
Средняя температура наиболее холодного месяца	tнхм	?С	- 12,1
Расчетная температура воздуха внутри жилых помещений	tв	?C	18
Расчетная температура горячей воды у абонента	tг	?С	65
Расчетная температура холодной воды у абонента в летний период		?С	15
Расчетная температура холодной воды у абонента в зимний период		?С	5
Количество квадратных метров жилой площади на одного жителя	fуд	м2/чел	18
Количество жителей	z	чел	14936
Укрупненный показатель максимального теплового потока на отопление жилых зданий на 1 м2 общей площади	qf	Вт/м2	85
Норма среднего недельного расхода горячей воды для жилых помещений	а	л/сут	100
Норма среднего недельного расхода горячей воды для общественных и административных зданий	b	л/сут	25
Коэффициент, учитывающий расход тепла на общественные здания	К1	-	0,25
Коэффициент, учитывающий тип застройки зданий	К2	-	0,6
Продолжительность работы системы отопления	no	ч	6384



5.1 Сезонная тепловая нагрузка

Расчет сезонных нагрузок включает в себя определение следующих параметров:

- расчетная нагрузка отопления;

- расчетная нагрузка вентиляции;

- нагрузка отпления;

- нагрузка вентиляции.

Расчетную нагрузку отопления определим по формуле

(1)

где - укрупненный показатель максимального теплового потока на отопление жилых зданий на 1 м² общей площади;

- количество квадратных метров жилой площади на одного жителя;

z - количество жителей;

- коэффициент, учитывающий расход тепла на общественные здания.

Расчетную нагрузку вентиляции определим по формуле

(2)

где - укрупненный показатель макс. теплового потока на отопление жилых зданий на 1 м² общей площади;

- количество квадратных метров жилой площади на одного жителя;

z - количество жителей;

- коэффициент, учитывающий расход тепла на общественные здания;

- коэффициент, учитывающий тип застройки зданий.

Нагрузку отопления определим по формуле

(3)

где - расчетная нагрузка отопления;

- расчетная температура воздуха внутри жилых помещений;

- температура наружного воздуха;

- расчетная температура воздуха проектирования отопления.

Расчет нагрузки отопления произведем для двух режимов:

1) Максимально зимний режим ():

2) Режим наиболее холодного месяца ():

Нагрузку вентиляции определим по формуле

(4)

где - расчетная нагрузка вентиляции;

- расчетная температура воздуха внутри жилых помещений;

- температура наружного воздуха;

- расчетная температура воздуха проектирования отопления.

Расчет нагрузки вентиляции произведем для двух режимов:

1) Максимально зимний режим ():

2) Максимально зимний режим ():

Полученные данные сведем в таблицу 9.

Таблица 9

Расчет сезонных нагрузок

Наименование величины	Расчетная формула	Единица измерения	Результат вычисления
Расчетная нагрузка отопления (t = tно = - 30 ?С)	(2.1)	МВт	28,6
Расчетная нагрузка вентиляции (t = tно = - 30 ?С)	(2.2)	МВт	3,4
Нагрузка отопления (tн = - 12,1 ?C)	(2.3)	МВт	17,9
Нагрузка вентиляции (tн = - 12,1 ?C)	(2.4)	МВт	2,1



5.2 Расчет температур сетевой воды

Текущие значения температур сетевой воды в подающем и обратном трубопроводах рассчитываем по формулам (5) и (6).

(5)

(6)

где - расчетная температура воздуха внутри жилых помещений;

- температурный напор нагревательного прибора местной системы, определяемый по формуле:

(7)

где - расчетная температура воды в подающем трубопроводе ;

- расчетная температура воды в обратном трубопроводе, .

- величина относительной тепловой нагрузки, определяющаяся по формуле:

(8)

где - расчетная температура воздуха внутри жилых помещений;

- температура наружного воздуха;

- расчетная температура воздуха проектирования отопления.

- перепад температур тепловой сети, определяемый по формуле:

(9)

где - расчетная температура воды в подающем трубопроводе, ;

- расчетная температура воды в обратном трубопроводе, ;

- расчетная температура воздуха внутри жилых помещений.

- показатель нелинейности теплоотдачи приборов отопления, .

Результаты вычислений по формулам (5), (6), (8) представлены в таблице 10. График температур представлен на рисунке 6.

Таблица 10.

Температуры сетевой воды

Температура воздуха, °С	8	3	0	-5	-10	-15	-20	-25	-30
Относительная тепловая нагрузка, МВт	0,21	0,31	0,38	0,48	0,58	0,69	0,79	0,90	1,00
Текущие значения температуры сетевой воды в подающем трубопроводе, °С	41,31	52,97	59,96	71,62	83,28	94,93	106,59	118,24	129,90
Текущие значения температуры сетевой воды в обратном трубопроводе, °С	28,81	34,22	37,46	42,87	48,28	53,68	59,09	64,49	69,90



Рисунок 6. Графики температур сетевой воды



6. Оценка экономической эффективности

Расход топлива мазутной котельной составляет 162,9 кг на 1 произведенную гигакалорию тепловой энергии. [9] Установленная мощность котельной - 109,6 Гкал/час. Следовательно за 1 час в котельной сжигается:

Годовой расход мазута на отопление составит:

Годовые затраты на топливо, сжигаемое в котельной, руб.:

(10)

где - оптовая цена мазута, руб./т; руб./т.

Потребляемая мощность одного электрокотла - 14 МВт, в электрокотельной их четыре. Следовательно за час расходуется

Стоимость 1 кВт·ч, приобретаемого котельной составляет 1,08 руб. Тогда стоимость произведенной электрокотельной теплоты за час составит:

Годовые затраты на электроэнергию для отопления составят:

Для наглядности сведем полученные результаты в таблицу 11.

Таблица 11

Сравнение затрат на мазут и электроэнергию

Вид топлива	Мазут	Электроэнергия
Стоимость единицы топлива	13789 руб./т	1,08 кВт·ч
Годовой расход топлива на отпление	113 954,4 т	357 504 МВт
Затраты на топливо в год	1 571 317 222 руб.	386 104 320 руб.

Из таблицы 11 видно, что с переводом мазутной котельной на электроэнергию затраты на топливо снизились в 4 раза.



Заключение

В процессе выполнения работы были выполнены поставленные цель и задачи.

Рассмотрена мазутная котельная города Полярные Зори, изучено ее основное оборудование, приведена техническая характеристика и описан принцип работы мазутных котлов, установленных на котельной.

Изучена работа электрокотельной. Приведена техническая характеристика электрокотлов, установленных на котельной, а так же описан их принцип работы. Рассмотрен необходимый водно-солевой режим для работы электродных котлов. Изучена работа бака солерастворителя.

Приведено описание технологической схемы совместной работы мазутной и электрокотельной.

Произведено сравнение котельной на мазутном топливе и на электричестве. А так же произведен расчет экономической эффективности от перевода мазутной котельной на электроэнергию.



Список использованных источников

1. Общие сведения об оборудовании мазутной котельной г. Полярные Зори. - Л.: МЭЭ "Теплоэлектропоект", 1966 г.

2. СНиП 23-01-99. Строительная климатология

3. СТХ-ИЭ-01-13. Инструкция по эксплуатации электродного парового котла КЭП-14000/6,3. - ПЗ, 2013 г.

4. СТХ-ИЭ-16-13. Инструкция по ведению водно-химического режима котельной и тепловой сети г. Полярные Зори. - ПЗ, 2013 г.

5. paruem.ru/kotelnye-ustanovki/parovye-kotloagregaty/

6. www.b-port.com/news/item/7781.html

7. www.hibiny.com/news/archive/30925

8. www.kotel.ru/bkotelpar/text_254_43.htm

9. www.rosteplo.ru

10. www.ustec.ru/boiler_for_steamam_de-250-14gm-g1.htm

11. zavodtm.ru/produkciya/kotelnoe-oborudovanie-dlya-vodopodgotovki/bak-solerastvoritel/

Размещено на Allbest.ru