Автоматизація котельні на ТЗВ "Волинь-Шифер" (стр. 2 из 20)

Відхилення параметрів стану від їх оптимальних значень суттєво знижують коефіцієнт корисної дії (к. к. д) котельної установки, а інколи можуть привести до аварійних ситуацій. В зв'язку з цим при проектуванні котельних установок дуже важливим є забезпечення надійного контролю за ходом технологічних процесів та їх автоматизація. Тому вони обладнуються контрольно-вимірювальними приладами (манометрами, термометрами, рівнемірами, витратомірами та іншими приладами), пристроями автоматичного керування і регулювання, та високонадійною арматурою (електрифікованими засувками і заслінками; електромагнітними, зворотніми та запобіжними клапанами).

Застосування програмних мікропроцесорних засобів управління - мікроконтролерів надає можливість забезпечити багатофункціональність і гнучкість управління, покращити його якість та надійність.

Зв'язок між сигналами давачів і керуючими сигналами виконавчих механізмів зафіксований у програмі, в яку трансльований алгоритм управління. Наявність мікроконтролера дає можливість скоригувати похибки давачів і зменшити вплив випадкових похибок за допомогою багаторазових вимірювань з наступним усередненням результатів вимірів. Разом з тим стає можливим визначення комплексних показників технологічних процесів за допомогою одночасного вимірювання кількох контрольованих величин і обчислення на їх основі потрібної величини, а також реалізація адаптивного принципу автоматичного управління.

Підвищення надійності обробки інформації забезпечується за рахунок автодіагностики, завадозахисту, запису робочих програм в енергонезалежну пам'ять та блочно-модульної будови автоматичних пристроїв.

Для автоматичного управління тепловими процесами доцільно використовувати спеціалізований пристрій: - блок автоматичного управління технологічними процесами (БАУ ТП) "Альфа-М".

2. ТЕХНІЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОБ’ЄКТУ

2.1 Опис технологічного процесу пароутворення на ТЗВ "Волинь-шифер"

Паровим котлом називається комплекс агрегатів, призначених для одержання водяної пари. Цей комплекс складається з ряду теплообмінних пристроїв, зв'язаних між собою для передачі тепла від продуктів згоряння палива до води і пари. Вихідним носієм енергії, наявність якого необхідно для утворення пари з води, служить паливо.

Основними елементами робочого процесу, що здійснюється в котловій установці, є:

1) процес горіння палива;

2) процес теплообміну між продуктами згоряння та водою; 3)процес пароутворення, що складає з нагрівання води, її випару і нагрівання отриманої пари.

Під час роботи в котлоагрегатах утворяться два взаємодіючих один з одним потоки: потік робочого тіла і потік теплоносія, що утвориться в топці.

У результаті цієї взаємодії на виході об'єкта виходить пара заданого тиску і температури.

Однієї з основних задач, що виникає при експлуатації котлового агрегату, є забезпечення рівності між виробленою і споживаною енергією. У свою чергу процеси пароутворення і передачі енергії в котлоагрегаті однозначно зв'язані з кількістю речовини в потоках робочого тіла і теплоносія.

Горіння палива є суцільним фізико-хімічним процесом. Хімічна сторона горіння являє собою процес окислювання елементів палива киснем, що протікає при визначеній температурі і супроводжується виділенням тепла. Інтенсивність горіння, а так само економічність і стійкість процесу горіння палива залежать від способу підведення і розподілу повітря між частками палива. Умовно прийнято процес спалювання палива поділяти на три стадії: запалювання, горіння і допалювання. Ці стадії в основному протікають послідовно в часі, частково накладаються одна на іншу.

Розрахунок процесу горіння звичайно зводиться до визначення кількості повітря в м³, необхідного для згоряння одиниці чи маси обсягу палива кількості і складу теплового балансу і визначенню температури горіння.

Значення тепловіддачі полягає в теплопередачі теплової енергії, що виділяється при спалюванні палива, води, з якої необхідно одержати пару, або пари, якщо необхідно підвищити її температуру вище температури насичення. Процес теплообміну в котлах йде через водогазонепроникні теплопровідні стінки, що називаються поверхнею нагрівання. Поверхні нагрівання виконуються у виді труб. Усередині труб відбувається безупинна циркуляція води, а ззовні вони омиваються гарячими топковими газами, а також сприймають теплову енергію випромінюванням. У такий спосіб у котлоагрегаті мають місце усі види теплопередачі: теплопровідність, конвекція і випромінювання. Відповідно поверхня нагрівання підрозділяється на конвективну і радіаційну. Кількість тепла, передана через одиницю площі нагрівання в одиницю часу - зветься тепловою напругою поверхні нагрівання. Величина теплової напруги обмежена, по-перше, властивостями матеріалу поверхні нагрівання, по-друге, максимально можливою інтенсивністю теплопередачі від гарячого теплоносія до поверхні, від поверхні нагрівання до холодного теплоносія.

Інтенсивність коефіцієнта теплопередачі тим вища, чим вища різниця температур теплоносіїв, швидкість їхнього переміщення щодо поверхні нагрівання і чим вища чистота поверхні.

Утворення пари в котлоагрегатах протікає за визначеною послідовністю. Вже в екранних трубах починається утворення пари. Цей процес протікає при великих температурі і тиску. Явище випаровування полягає в тому, що окремі молекули рідини, що знаходяться в її поверхні і володіють високими швидкостями, а отже, і більшої в порівнянні з іншими молекулами кінетичною енергією, переборюючи силові впливи сусідніх молекул (поверхневий натяг), вилітають у навколишнє середовище. Зі збільшенням температури інтенсивність випаровування зростає. Процес зворотний пароутворенню називають конденсацією. Рідина, що утвориться при конденсації називають конденсатом. Вона використовується для охолодження поверхонь металу в пароперегрівниках.

Пара, утворена в котлоагрегаті, підрозділяється на насичену і перегріту. Насичену пару у свою чергу поділяють на суху і вологу. Якщо на теплоелектростанціях потрібна перегріта пара, то для його перегріву встановлюється пароперегрівники, у яких для перегріву пари використовується тепло, отримане в результаті згоряння палива і вихідних газів.

2.2 Підготовка води для живлення котлів

2.2.1 Характеристика природних вод

Природні води можна розділити на дві категорії: на води відкритих водойм (моря, ріки, озера, ставки і т.п.) і на підземні чи ґрунтові води (артезіанські, ключові і т.п.). Природні води завжди містять деяку кількість різних домішок, як, наприклад, кухонної солі, солей кальцію і магнію, а також газів — кисню, вуглекислоти і т.п.), що додають їм мутність. Склад природних вод дуже різноманітний і залежить головним чином від того, у яких породах протікають ці води і які речовини вони вимивають, а також і від ряду інших причин. Усяка вода, що містить у собі розчинені солі, називається "твердою " водою, і, навпаки, якщо вода таких солей не містить (наприклад, дощова чи дистильована), вона називається "м'якою". Зовнішньою ознакою м'якої води є гарне омилення. Твердість води вимірюється особливими одиницями - градусами твердості. За одиницю твердості води приймається вміст одного міліграм-еквівалента кальцію чи магнію в1л води (мг-екв/л) чи тисячна частка міліграм - еквівалента -мікрограм - еквівалента в1л води (мкг-екв/л). Вміст лугу у воді також вимірюється в мг-екв чи в мкг-екв/л.

Загальна твердість води складається з карбонатної (тимчасовий) твердості і некарбонатної (постійної) твердості. Карбонатна твердість характеризується наявністю у воді в розчиненому виді бікарбонатів (двовуглекислих солей) кальцію Са(НСОз)

і магнію Мg(НСОз) , а некарбонатна твердість - наявністю у воді сульфатів (сірчанокислих солей) і хлоридів (хлористих солей) кальцію і магнію - СаSО₄, МgS0₄, СаС1₂ і МgС1₂. Якщо "тверду " воду нагрівати до температури вище 70°С, то солі твердості, що знаходяться в ній, будуть кристалізуватися і поступово випадати з розчину на внутрішні поверхні нагрівання у виді твердих відкладень різного хімічного складу, які утворюють накип. Основним джерелом відкладень накипоутворювачів в котлах і теплообмінниках є солі кальцію (СаSО₄) і магнію (МgSО₄), що потрапляють з водою, у якій вони знаходяться в розчиненому виді.

2.2.2 Якість води для парогрійних котлів

Для забезпечення нормальної роботи парогрійних котлів і теплових мереж вода, яка в них використовується повинна мати визначену якість. Основними показниками якості води для парогрійних котлів і мереж є вміст агресивних газів (СО₂ і О₂), прозорість води, тобто вміст зважених речовин, які видаляються легко при фільтруванні, і твердість води, тобто вміст у воді солей кальцію і магнію.

Варто також відмітити, що природна вода являє собою слабкий розчин електролітів, дисоційованих на позитивно заряджені іони чи катіони Са ⁺, Na⁺, Мg²⁺, Fе²⁺, H

і ін. і негативно заряджені іони чи аніони ОН , НС О , SО , Сl і ін. Якщо концентрація водневих іонів H дорівнює концентрації гідроксильних іонів ОН , то вода нейтральна; при перевазі гідроксильних іонів вода лужна.