Реконструкция котла - утилизатора КСТ-80 (стр. 5 из 24)
Продувочная вода с давлением равным давлению пара в барабане котла-утилизатора по общему коллектору продувочной воды поступает на вход продувочной воды в сепаратор. За счёт тангенциального расположения входа продувочной воды поток приобретает вращательное движение, за счёт чего происходит интенсивное разделение пароводяной эмульсии на пар и воду, имеющие различные значения плотности, у противоположных стенок улитки сепаратора. Проходя через щель в улитке, поток попадает во внутреннее пространство корпуса сепаратора (расширитель). За счет резкого изменения объёма, давление подаваемой воды падает и происходит вскипание перегретой воды.
Пар, отсепарированный в улитке, и пар выделившийся при вскипании жидкости поступает в верхнюю паровую часть сепаратора, проходят каплеуловитель, где освобождается от частичек воды захваченных потоком пара и далее по трубопроводу поступает на деаэрационную колонку. Вода поступает в нижнюю часть сепаратора, где с помощью поплавкового регулятора поддерживается нормальный уровень воды (нормальным считается уровень, колеблющийся в средней части водоуказательного стекла). Излишняя вода удаляется в канализацию.
В случае необходимости (при неисправности регулятора уровня, увеличения уровня воды в сепараторе выше допустимого и т. д.) вода может удаляться через дренаж в нижней части сепаратора.
1.3 Описание подсистем энергоносителей участка УСТК
1.3.1 Потребляемые энергоносители
Участок ЦТГС на УСТК потребляет:
1) Химически очищенную воду, которая поступает с ТЭЦ ОАО «Уральская Сталь» по двум трубопроводам диаметром 219 мм, один из которых резервный. Температура химически очищенной воды порядка 30-40 °С. Количество химически очищенной воды полученной участком УСТК с ТЭЦ за 2006 год равно 503 364 тонны, что составляет 23,2% от всей химически очищенной воды полученной ЦТГС от ТЭЦ. Химически очищенная вода поступает в деаэраторы, а затем на питание котлов.
2) Азот для восполнения инертного теплоносителя используемого для сухого тушения кокса. Азот поступает с кислородно-компрессорного цеха ОАО «Уральская Сталь» по трубопроводу диаметром 76 мм.
3) Кислород и сжатый воздух. Диаметр кислородопровода 25 мм, диаметр воздухопровода 57 мм. Назначение этих энергоносителей - применение при проведении аварийно-восстановительных работ и планово-предупредительных ремонтов на участке.
4) Техническую воду. Вода поступает из системы оборотного водоснабжения ОАО «Уральская Сталь», и применяется для охлаждения подшипников и сальников питательных и циркуляционных насосов.
5) Питьевую воду.
1.3.2 Вырабатываемые энергоносители
Котлы-утилизаторы участка УСТК вырабатывают тепловую энергию в виде перегретого пара. Пар поступает на собственные нужды ОАО «Уральская Сталь». Перегретый пар по двум трубопроводам диаметром 159 мм поступает в общекомбинатовский 16-ти атмосферный паровой коллектор диаметром 219 мм.
Для примера приведены параметры пара, выработанного котлом-утилизатором №1 10 марта 2007 года:
1) Средняя температура перегретого пара 380 °С.
2) Среднее давление перегретого пара 12 атм (1,2 МПа).
3) Среднечасовая выработка перегретого пара 27,2 тонны.
Далее приводится ведомость выработки (Таблица 7) перегретого пара котлами-утилизаторами участка УСТК и всем ЦТГС (включая пар СИО) за 2006 год.
Таблица 7 - Ведомость выработки пара
| Месяц | Объект | Выработка (тонн) |
| 1 | 2 | 3 |
| Январь | Участок УСТК ЦТГС | 42160 137192 |
| Февраль | Участок УСТК ЦТГС | 41162 135642 |
| Март | Участок УСТК ЦТГС | 43647 149324 |
| Апрель | Участок УСТК ЦТГС | 42767 149590 |
| Май | Участок УСТК ЦТГС | 41333 149008 |
| Июнь | Участок УСТК ЦТГС | 34866 143052 |
| Июль | Участок УСТК ЦТГС | 41152 139302 |
| Август | Участок УСТК ЦТГС | 39953 147903 |
| Сентябрь | Участок УСТК ЦТГС | 29350 155831 |
| Октябрь | Участок УСТК ЦТГС | 30837 144968 |
| Ноябрь | Участок УСТК ЦТГС | 36045 174303 |
| Декабрь | Участок УСТК ЦТГС | 51028 174688 |
1.4 Тепловой расчет котла КСТ-80 №1 УСТК
Котел-утилизатор КСТ-80 изначально рассчитан на параметры: паропроизводительность D=26,5 т/час, давление перегретого пара Р=4 МПа, температура перегретого пара Т=440 °С. Работа КУ КСТ-80 в данном режиме недопустима в связи с износом испарительных поверхностей нагрева, барабана-сепаратора, пароперегревателя. В связи с этим Ростехнадзором РФ максимальные разрешенные параметры перегретого пара ограничены: Р=1,8 МПа, Т=420 °С.
Далее приводится тепловой баланс котла КСТ-80 №1. Данные по температуре и давлению перегретого пара, температуре и количестве дымовых газов взяты по показаниям контрольно-измерительных приборов за 10 марта 2007 года. Данные по площадям поверхностей нагрева взяты из характеристики оборудования.
Исходные данные
1 Температура инертных газов поступающих в котел:
°С.2 Состав инертных газов (в % по объему):
Таблица 8 - Химических состав теплоносителя (инертного газа)
| СО2 | О2 | СО | N2 | H2O |
| 17 | 1,6 | 0,3 | 78,6 | 2,5 |
3 Давление в барабане котла Pб=0,85 МПа.
4 Температура перегретого пара Тпп=378 °С.
5 Температура питательной воды Тпв=100 °С.
6 Расход газов Vг=82100 нм3/час.
7 Присосы воздуха – отсутствуют.
Теплосодержание инертных газов.
Объем газов
1
нм3/нм3.2
нм3/нм3.3
нм3/нм3.Таблица 9 - Сводная таблица зависимости теплосодержания дымовых газов от температуры
Наимено-вание величины | Размер-ность | 900 ºС | 800 ºС | 700 ºС | 600 ºС | 500 ºС | 400 ºС | 300 ºС | 200 ºС | 100 ºС |
I | кДж/м3 | 1368 | 1202 | 1037 | 879 | 723 | 570 | 422 | 277 | 137 |
Согласно методическим указаниям /4/ по проведению теплового расчета котельных агрегатов расчет сведен в таблицы.
Тепловой расчет котельного агрегата может иметь двоякое назначение, а именно:
1 при проектировании нового котельного агрегата по заданным параметрам его работы (паропроизводительность, температуры перегретого пара, питательной воды и другим) определяют величины всех поверхностей нагрева его;
2 при наличии готового котельного агрегата проверяют соответствие величин всех поверхностей нагрева его заданным параметрам его работы.
Первый вид расчета называется конструкторским, второй - поверочным.
Элементы котельного агрегата рассчитывают последовательно, переходя от поверхностей нагрева с более высокими температурами дымовых газов (пароперегреватель) к поверхностям нагрева с более низкими температурами дымовых газов (испарительные поверхности нагрева, водяной экономайзер). Предварительно выполняют ряд вспомогательных расчетов, а именно: определяют количество дымовых газов по газоходам котельного агрегата и их энтальпию, составляют тепловой баланс котельного агрегата.
При конструкторском расчете поверхностей нагрева по известным значениям температуры дымовых газов перед поверхностью нагрева и после нее определяют величину поверхности нагрева. При поверочном расчете по заданной величине поверхности нагрева и известной температуре дымовых газов перед ней определяют температуру дымовых газов за поверхностью нагрева.
Все поверхности нагрева рассчитывают по двум основным уравнениям, а именно по уравнению теплового баланса рассчитываемой поверхности нагрева и уравнению теплопередачи в ней. В зависимости от того, производится расчет поверочный или конструкторский, неизвестными в уравнениях теплового баланса и теплопередачи оказываются различные величины. Однако в обоих случаях расчета в этих уравнениях известна температура дымовых газов перед поверхностью нагрева, которая становится исходной величиной для расчета
Таблица 10 - 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 | 22,8 |
| 2 Температура продуктов сгорания перед котлом |  | ºС | по показаниям КИП | 830 |
| 3 Энтальпия продуктов сгорания перед котлом |  | кДж/м3 | по таблице 9 | 1253,6 |
| 4 Температура продуктов сгорания за котлом |  | ºС | по показаниям КИП | 210 |
| 5 Энтальпия продуктов сгорания за котлом |  | кДж/м3 | по таблице 9 | 291,8 |
| 6 Потери тепла с уходящими газами |  | Вт |  , /4, 33/ | 22,8×291 800=6 653 000 |
| 7 Общее количество тепла, вносимое в котел газами |  | Вт |  , /4, 33/ | 22,8×1 253 600=28 582 000 |
| 8 Потери тепла с уходящими газами |  | % |  , /4, 34/ |  |
| 9 Потери тепла в окружающую среду |  | % | нормативный метод, /4, 55/ | 2 |
| Продолжение таблицы 10 | ||||
| 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 11 - Тепловой расчет пароперегревателя