Реконструкция котла - утилизатора КСТ-80 (стр. 10 из 24)

1.6.3 Коксо-энергетический комплекс в США /6, 102/

Промышленный коксо-энергетический комплекс, включающий 4 коксовые батареи (268 печей) без улавливания химических продуктов коксования мощностью 1,107 млн. тонн в год сортированного кокса и энергоутилизационную установку с электрогенератором мощностью 94 МВт, работает на полную мощность с июня 1998 года на заводе Индиана Харбор в Ист Чикаго фирмы «Indiana Harbor Coke Co».

Энергетическое оборудование комплекса получает от коксовых печей дымовые газы с температурой 870-1200 ºС. Эти газы проходят через 16 котлов-утилизаторов отходящего тепла (по 4 на каждую батарею), где температура газов снижается до 175-180 ºС. Генерируемый пар с параметрами: T=400 ºС, P=5,3 МПа собирается в общем коллекторе и направляется в паровую турбину, где энергия пара превращается в электроэнергию. Использованные газы отводят из котла-утилизатора в коллектор холодного газа, а затем в безнасадочные циклонные мокрые скрубберы для десульфурации. Через вращающийся распылитель в верхней части скруббера внутрь подается гашеная известь, эффективность десульфурации газа 68-98%. Затем двумя вентиляторами газ отсасывается в батарею тканевых фильтров и сбрасывается в дымовую трубу. Таким образом, на энергоутилизационной установке теплота сгорания летучих процессов коксования угля превращается в электроэнергию и технологический пар, который поступает в доменный цех фирмы-потребителя.

Пар из котлов-утилизаторов со средним расходом 2 050 тонн в час поступает в паровую конденсационную турбину мощностью 94 МВт с автоматическим отбором пара. Технологический пар для использования потребителем отбирается из турбины с расходом 45-227 тонн в час. Паровая турбина снабжена байпасной линией. Конденсатор турбины способен принять весь объем сброшенного пара в случае нарушения нормальной работы оборудования. Электрогенератор имеет установленную мощность 94 МВт при напряжении 13,8 кВ.

Основная задача энергосистемы комплекса состоит в переработке всего объема дымовых газов из коксовых печей и поддержании величин атмосферного выброса в пределах, установленных экологическими нормативами.

Процесс производства кокса без улавливания газообразных продуктов в сочетании с энергетическим оборудованием не только представляет конкурентную альтернативу традиционному коксохимическому производству, но и предлагает путь к решению экологических проблем.

1.7 Постановка задачи дипломного проектирования

Проведя анализ результатов энергоаудита ОАО «Урал Сталь» можно сделать следующие выводы:

1) На ОАО «Урал Сталь» низкий уровень использования вторичных энергетических ресурсов.

2) Нет потребности в перегретом паре 16-ти атмосфер.

3) На ОАО «Урал Сталь» недостаточна выработка электрической энергии собственными генераторами. Выработка электрической энергии генераторами ТЭЦ составляет 60-62% от потребления электрической энергии комбинатом. Недостающие 38-40% электрической энергии покупается у ОАО «Межрайонные электрические сети».

4) На ОАО «Урал Сталь» нет дополнительных генераторов электрической энергии кроме комбинатовской ТЭЦ-ПВС.

5) В котельной УСТК на котлах утилизаторах имеются проблемы с работой котлов, в части быстрого износа предвключенных испарительных поверхностей.

На сегодняшний день, в эпоху жестких тарифов на топливо и энергоносители, необходимым условием для нормального функционирования промышленного предприятия и его рентабельности является развитие собственных энергетических мощностей, а также рациональное использование и грамотная утилизация вторичных энергоресурсов.

Задачей дипломного проектирования является установка турбогенератора за котлами-утилизаторами КСТ-80 участка УСТК цеха теплогазоснабжения, с целью выработки дополнительной электрической энергии за счет вторичных энергоресурсов (в частности физической теплоты раскаленного кокса). Выработанная за счет ВЭР электрическая энергия более дешевая, так как в ее себестоимости отсутствует топливная составляющая, которая составляет порядка 75-85% себестоимости электрической энергии получаемой на ТЭС или КЭС.

В дипломном проекте предлагается установить конденсационную паровую турбину для привода синхронного электрического генератора. Для этого потребуется реконструировать котлы-утилизаторы: исключить из работы третью предвключенную испарительную секцию; заменить поверхностный пароохладитель на впрыскивающий с подачей питательной воды, рассмотреть вопросы по установке турбогенераторов, расчету трубопроводов, изменению схемы электронсабжения.

2. Реконструкция котла-утилизатора КСТ-80 с целью установки конденсационной турбины

2.1. Краткое описание мероприятий предлагаемых в дипломном проекте

В данном дипломном проекте предлагаются следующие мероприятия:

1) В связи с высоким абразивным износом третьей предвключенной испарительной поверхности нагрева предлагается произвести ее демонтаж;

2) В связи с неэффективной работой поверхностного пароохладителя, предлагается заменить его на впрыскивающий, с подачей питательной воды;

После проведения данных мероприятий котлы-утилизаторы КСТ-80 станут вырабатывать перегретый пар с параметрами: Р=1,1 МПа и Т=280 ºС, который предлагается использовать в 2-х конденсационных турбогенераторах ТГ-3/6,3-С-1, с суммарной электрической мощностью 6 МВт, их установка позволит поднять выработку электрической энергии на собственных мощностях до 188 МВт, т.е. повысить выработку на 2%.

2.2 Тепловой расчет реконструированного котла КСТ-80

Исходные данные:

1 Температура инертных газов поступающих в котел:

ºС.

2 Состав инертных газов (в % по объему):

Таблица 16.

СО2	О2	СО	N2	H2O
17	1,6	0,3	78,6	2,5

3 Давление в барабане котла P_б=1,1 МПа.

4 Температура перегретого пара Т_пп=380 ºС.

5 Температура питательной воды Т_пв=100 ºС.

6 Расход газов V_г=82 100 нм³/час.

7 Присосы воздуха - отсутствуют.

Теплосодержание инертных газов.

Объем газов

1

нм³/нм³.

2

нм³/нм³.

3

нм³/нм³.

Таблица 17 - Сводная таблица зависимости теплосодержания газов от температуры

Наименование величины	Размер-ность	900 °С	800 °С	700 °С	600 °С	500 °С	400 °С	300 °С	200 °С	100 °С
I	кДж/м3	1368	1202	1037	879	723	570	422	277	137

3) Просчитать трубопровод охлаждающей воды конденсаторов турбин от градирен КХП, которые в настоящее время загружены на 50%. Это позволит наиболее полно задействовать потенциал градирен на нужды ОАО «Урал Сталь».

4) Произвести электрический, тепловой, гидравлический расчеты.

Тепловой расчет выполнен для котла-утилизатора с демонтированной предвключенной испарительной поверхностью. Конечные и исходные данные приняты на основе данных полученных в разделе 1.6 общей части пояснительной записки, технической характеристики котлов-утилизаторов КСТ-80, а также исходя из параметров пара необходимых для выбранного турбогенератора. Температура перегретого пара принята 380 ºС, дальнейшее снижение температуры перегретого пара нецелесообразно, так как это как следствие повышает температуру уходящих газов и снижает коэффициент полезного действия котельного агрегата (понижает эффективность тушения кокса). Снижение температуры перегретого пара с 380 ºС до необходимых 280 ºС осуществляется во впрыскивающем пароохладителе, который вынесен за пределы котельного агрегата

В настоящее время, установленная мощность электрического оборудования Общества составляет порядка 280 МВт, мощность ТЭЦ - 182 МВт, таким образом, установка турбогенераторов позволит поднять выработку электрической энергии на собственных мощностях до 188 МВт, т.е. повысить выработку на 2%.

Таблица 18 - Тепловой баланс котельного агрегата и паропроизводительности

Наименование	Обозначение	Размерность		Формула	Расчет
1	2	3		4	5
1 Объем продуктов сгорания перед котлом		м3/с		по показаниям КИП
2 Температура продуктов сгорания перед котлом		ºС		по показаниям КИП
3 Энтальпия продуктов сгорания перед котлом		кДж/м3		по таблице 17
4 Температура продуктов сгорания за котлом		ºС		по показаниям КИП
5 Энтальпия продуктов сгорания за котлом		кДж/м3		по таблице 17
6 Потери тепла с уходящими газами		Вт		, /4, 33/
7 Общее количество тепла, вносимое в котел газами		Вт		, /4, 33/
8 Потери тепла с уходящими газами		%		, /4, 34/
9 Потери тепла в окружающую среду		%		нормативный метод, /4, 55/
Продолжение таблицы 18
1	2	3	4		5
10 Потери тепла в окружающую среду		Вт	, /4, 34/
11 Коэффициент сохранения тепла		-	, /4, 35/
12 Сумма тепловых потерь		%	, /4, 35/
13 КПД котла		%	, /4, 35/
14 Паропроизводительность КА	D	кг/с	, /4, 36/

Таблица 19 - Тепловой расчет пароперегревателя