Аннотация
Морозов А.М. «Реконструкция котла-утилизатора КСТ-80 с целью установки конденсационной турбины на ОАО «Урал Сталь». Дипломный проект. – Орск: ОГУ - 2007 г. - 118 стр., 13 рис., 40 табл., 22 источника литературы, 7 форматов А1.
В проекте рассмотрена возможность увеличения производства электрической энергии за счет использования тепла газов отходящих от УСТК.
Анализ энергетической системы ОАО «Урал Сталь» показал, что отходящие от УСТК газы используются в котлах-утилизаторах неэффективно.
Высокий абразивный износ предвключенных испарительных поверхностей приводит к снижению надежности работы котлоагрегата, а неэффективная работа поверхностного пароохладителя приводит к уменьшению КПД котлоагрегата.
Кроме того, на ОАО «Урал Сталь» в летний период нет потребности в перегретом паре.
В данном проекте предлагается реконструкция котлов утилизаторов КСТ-80 и преобразование котельной УСТК в энергоутилизационную мини-ТЭЦ, с установкой 2-х конденсационных паровых турбин суммарной электрической мощностью 6 МВт.
Приведены тепловой, гидравлический, конструктивный расчеты оборудования.
Кроме того, рассмотрены вопросы автоматизации, защиты окружающей среды, численности рабочих.
Проведена оценка ожидаемых технического и экономического эффектов.
Ожидаемый срок окупаемости мероприятия менее 4 лет.
Полученные результаты могут быть использованы для реконструкции существующих и вновь проектируемых УСТК.
Содержание
Введение
1 Анализ энергетического хозяйства цеха теплогазоснабжения ОАО «Урал Сталь»
1.1 Общая характеристика ЦТГС
1.2 Описание энергетического оборудования участка УСТК
1.3 Описание подсистем энергоносителей участка УСТК
1.4 Тепловой расчет котла КСТ-80 №1 УСТК
1.5 Баланс энергоносителей на участке
1.6 Анализ современного развития аналогичных производств в России и за рубежом
1.7 Постановка задачи дипломного проектирования
2 Реконструкция котла-утилизатора КСТ-80 с целью установки конденсационной турбины
2.1 Краткое описание мероприятий предлагаемых в дипломном проекте
2.2 Тепловой расчет реконструированного котла КСТ-80
2.3 Расчет впрыскивающего пароохладителя
2.4 Гидравлический расчет
2.5 Тепловой расчет паропровода
2.6 Расчет схемы электроснабжения
2.7 Энергоутилизационная мини-ТЭЦ
3 Автоматизация и механизация производственных процессов
4 Безопасность и экологичность
4.1 Анализ опасностей и вредностей на проектируемом объекте
4.2 Обеспечение безопасности труда
4.3 Предупреждение и ликвидация чрезвычайных ситуаций
5 Анализ технико-экономических показателей и обоснование экономической целесообразности принятых в проекте решений
5.1 Расчет себестоимости
5.2 Расчет объема инвестиций
5.3 Исходные данные для расчета экономических показателей
5.4 Расчет основных технико-экономических показателей
5.5 Сводный отчет об ожидаемых технико-экономических показателях проекта
Список используемой литературы
Введение
Рациональное использование топливно-энергетических ресурсов - важнейшая задача, значимость которой все возрастает. Основными направлениями экономического развития России предусмотрена программа развития топливно-энергетического комплекса и экономии энергоресурсов. В частности, планируется переход на энергосберегающие технологии производств, сокращение всех видов энергетических потерь и повышение уровня использования вторичных энергоресурсов (ВЭР).
Значительная экономия топливно-энергетических ресурсов может быть достигнута при более широком вовлечении в топливно-энергетический баланс страны вторичных энергоресурсов, имеющихся практически во всех отраслях промышленности, где применяются теплотехнические процессы, в первую очередь высокотемпературные. Коэффициент полезного теплоиспользования для многих процессов не превышает 15-35%.
Использованию ВЭР в последние годы уделяется значительное внимание.
В соответствии с принятыми методическими положениями по выявлению и направлениям использования ВЭР на промышленных предприятиях под вторичными энергоресурсами подразумевают энергетический потенциал продукции, отходов, побочных и промежуточных продуктов, образующихся в технологических агрегатах, который не используется в самом агрегате, но может быть частично или полностью использован для энергоснабжения других агрегатов. Под энергетическим потенциалом понимается наличие в указанных продуктах определенного запаса энергии (химически связанной теплоты, физической теплоты, потенциальной энергии избыточного давления).
ВЭР можно использовать в качестве топлива либо непосредственно (без изменения вида энергоносителя), либо за счет выработки теплоты, электрической энергии, холода, механической работы в утилизационных установках.
ВЭР разделяют на три основные группы:
1) горючие - побочные газы плавильных печей (доменный, колошниковый, газ шахтных печей и вагранок, конверторный и др.);
2) тепловые - физическое тепло отходящих газов технологических агрегатов; физическое тепло основной и побочной продукции; тепло рабочих тел систем принудительного охлаждения технологических агрегатов и установок; тепло шлаков, золы; тепло горячей воды и пара отработавших технологических силовых установок;
3) избыточного давления - потенциальная энергия газов, жидкостей покидающих технологические агрегаты с избыточным давлением, которое необходимо снижать перед последующей ступенью использования этих жидкостей или при выбросе их в атмосферу, водоемы, емкости и другие приемники.
Использование горючих ВЭР особых затруднений не вызывает, и они используются на промышленных предприятиях с достаточной полнотой (90-95%) и эффективностью. Использование тепловых ВЭР еще недостаточно и составляет в среднем 30-40%. Основное значение в структуре тепловых ВЭР имеет физическая теплота отходящих газов теплотехнических установок, доля которой в общем балансе возможного использования тепловых ВЭР составляет 75%.
Вторичными энергоресурсами располагают практически все отрасли промышленности, в которых имеются теплотехнические установки.
Таблица 1 - Использование ВЭР в промышленности /1, 43/
| Отрасль | Виды ВЭР | Использование (%) |
| Черная металлургия | ГорючиеТепловые | 74,3 25,7 |
| Цветная металлургия | Горючие Тепловые | 6,1 93,9 |
| Химическая промышленность | Горючие Тепловые | 17,4 82,6 |
| Газовая промышленность | Горючие Тепловые | 19,3 80,7 |
| Нефтеперерабатывающая и нефтехимическая промышленность | Горючие Тепловые | 53,0 47,0 |
Таким образом, из таблицы 1 видно, что в черной металлургии доля использования тепловых ВЭР чрезвычайно мала.
Из графика на рисунке 1, видно, что черная металлургия является крупнейшим потребителем ВЭР. Основным оборудованием для использования тепловых ВЭР, а также избыточного давления являются: котлы-утилизаторы (КУ), системы испарительного охлаждения (СИО), охладители конвертерных газов (ОКГ), установки сухого тушения кокса (УСТК), газовые утилизационные бескомпрессорные турбины (ГУБТ), адсорбционные холодильные машины.
Котлы-утилизаторы в установках сухого тушения кокса
Котлы-утилизаторы в коксохимическом производстве в комплексе с тушильным устройством предназначены для использования физической теплоты раскаленного кокса и его сухого тушения. В тепловом балансе коксовой батареи теплота, уносимая раскаленным коксом, достигает 45-50% количества теплоты, поступающей на обогрев печи.
На каждый миллион тонн произведенного кокса при мокром тушении теряется примерно 50 тыс. тонн условного топлива. Поэтому использование физической теплоты раскаленного кокса имеет большое значение. Одним из таких способов является сухое тушение кокса, которое дает возможность не только использовать физическую теплоту раскаленного кокса для получения пара энергетических параметров, значительно повысить качество кокса, технико-экономические показатели доменного процесса, но также улучшить условия труда в коксовых цехах, уменьшить загрязнение окружающего воздушного бассейна.
Опыт эксплуатации доменных печей показывает, что при использовании кокса сухого тушения удельный расход его снижается примерно на 10% по сравнению с удельным расходом при применении кокса мокрого тушения. Таким образом, общая экономия условного топлива от использования физической теплоты раскаленного кокса и улучшении эффективности доменного процесса (в результате использования кокса сухого тушения) составляет 110×103 тонн на каждый миллион тонн произведенного чугуна.
На больших газовых заводах и коксохимических производствах металлургических заводов, выпускающих тысячи тонн кокса в сутки, вопрос о наиболее выгодном способе использования тепла раскаленного кокса зависит от потребности в том или ином виде энергии и от стоимости энергии, получаемой со стороны. От правильного выбора способа использования уловленного тепла кокса зависят прежде всего сроки окупаемости капитальных затрат на сооружение установок сухого тушения и рентабельность последних.
Тепло УСТК используется для получения пара, расходуемого на технологические нужды производства. Это объясняется тем, что производительность большинства установок небольшая, а пар, вырабатываемый в таких УСТК, может быть полностью использован на месте.
При крупных бункерных установках целесообразно комбинировать выработку электрической энергии и тепловой в виде пара для технологических нужд. В таких комбинированных установках водяной пар энергетических параметров, получаемой в котлах УСТК, можно направлять в конденсационные турбины с промышленными и теплофикационными отборами или в турбины с противодавлением (в зависимости от энергетического баланса данного предприятия). В обоих случаях паровые турбины служат приводами электрических генераторов /1, 56/.