Наиболее часто выполняются три вида расчетов: определение температуры охлажденной на градирне воды t2, плотности орошения qж и площади орошения градирни F. В зависимости от назначения расчета изменяются состав исходных данных и применяемые формулы расчета

Введение

Теоретическая часть

1 Энергетическое хозяйство ЧерМК ОАО «Северсталь»

2 Описание существующей ситуации

3 Характеристика оборудования I очереди ТЭЦ-ЭВС-2 ОАО «Северсталь»

3.1 Основное теплоэнергетическое оборудование

3.2 Общая характеристика тепловой схемы ТЭЦ-ЭВС-2

3.3 Общая характеристика электрической схемы ТЭЦ-ЭВС-2

3.4 Характеристика паровых турбин ТЭЦ-ЭВС-2

3.5 Теплофикационная установка

3.6 Характеристика паровых котлов ТЭЦ-ЭВС-2

3.7 Пиковые водогрейные котлы КВГМ-100 ст. № 1, 2

4 Топливный режим ТЭЦ-ЭВС-2

5 Характеристика основного оборудования II очереди ТЭЦ-ЭВС-2

5.1 Энергетический котел Е-500-13,8-560 ГДП (ТПГЕ-431)

5.2 Паровая турбина Т-110/120-130-5

5.3 Характеристики газовой турбины SGT 800, фирма «Siemens»

6 Обзор периодической литературы

Расчетная часть

1 Расчет тепловой схемы ГТУ с охлаждением

1.1 Исходные данные

1.2 Определение параметров рабочего тела в компрессоре

1.3 Тепловой расчет основных параметров камеры сгорания ГТУ

1.4 Определение параметров рабочего тела в газовой турбине

1.5 Расчет энергетических показателей ГТУ

1.6 Расчет системы охлаждения

2 Расчет полного сгорания топлива

3 Расчет тепловой схемы ПГУ-С (сбросного типа)

Организационно-экономический раздел

1 Расчет технико-экономических показателей

1.1 Расчет капитальных вложений

1.2 Расчет расходов условного топлива на эксплуатацию оборудования

1.3 Расчет экономического эффекта

1.4 Расчет срока окупаемости и коэффициента экономической эффективности

Безопасность жизнедеятельности

1 Анализ условий труда

2 Меры по обеспечению безопасных и здоровых условий труда

3 Расчет шумовой характеристики

4 Меры по обеспечению устойчивости объекта в условиях ЧС

Экологическая часть

Заключение

Список использованных источников

Введение

Череповецкий металлургический комбинат ОАО «Северсталь» - одна из крупнейших в мире вертикально интегрированных сталелитейных и горнодобывающих компаний. Одним из преимуществ ЧерМК является его географическое положение. Череповец, где построен комбинат, находится на стыке трех экономических районов: Европейского Севера, Северо-Запада и Центра России.

ОАО «Северсталь», открытое для всего нового в области металлургического оборудования и технологий, является крупнейшим разработчиком и поставщиком технологий на рынке интеллектуальной собственности. По числу полученных патентов на изобретения компания - одна из лидеров Российской металлургии. Основная часть изобретений получена на новые марки стали, новые технологии их производства, совершенствование металлургического оборудования и конструкции новых агрегатов. Кроме того, стратегическим направлением ЧерМК ОАО «Северсталь» является внедрение новых технологий, прогрессивных, как с точки зрения создания конкурентоспособной продукции, так и экологической безопасности. теплоэлектроцентраль газовый турбина

Череповецкий металлургический комбинат включает восемь видов производств: агломерационное, коксохимическое, доменное, сталеплавильное, горячекатаного плоского проката, холоднокатаного проката, сортопрокатное и трубное.

Обеспечением потребностей металлургического комбината в электрической и тепловой энергии, их рациональным использованием, обеспечением надежной и бесперебойной работы энерго- и электрооборудования, занимается Управление главного энергетика (УГЭ).

УГЭ включает в себя следующие цеха: ТЭЦ-ПВС, ТЭЦ-ЭВС-2, ТСЦ, газовый цех, кислородный цех, цех водоснабжения, цех электроснабжения, центр энергосбережения.

На ЧерМК ОАО «Северсталь» имеется дефицит как пара для технологических нужд (в зимний период), так и электроэнергии. Если смотреть в процентном соотношении, то потребность комбината в электроэнергии покрывается от собственных производителей примерно на 65 % (на ТЭЦ-ЭВС-2 приходится 25 %, на ТЭЦ-ПВС 35 %, на теплосиловой цех 3 %, на газовый цех 2 %), остальные 35 % электроэнергии закупаются. Выработка дополнительной мощности всегда целесообразнее, т.к. дополнительные затраты на топливо оказываются меньше стоимости дополнительной покупной электроэнергии. К тому же ремонтные циклы основного оборудования не соответствуют друг-другу (капремонт: котел -3 года, турбина - 4 года). Этим обусловлена необходимость расширения ТЭЦ-ЭВС-2.

Одним из решений этой проблемы может быть установка ПГУ со сбросом газов в топку котла. Одним из плюсов данной установки является то, что в топку котла подаются газы, имеющие повышенную температуру, и следовательно расход теплоты для подогрева топочных газов снижается, это является причиной увеличения КПД всей комбинированной установки.

1. Теоретическая часть

1 Энергетическое хозяйство ЧерМК ОАО «Северсталь»

Энергохозяйство ЧерМК ОАО «Северсталь» представляет собой сложный энергетический комплекс, в структуру которого входят 9 энергоцехов.

ТЭЦ-ЭВС-2 - теплоэлектроцентраль электровоздуходувная станция № 2 - является структурным подразделением Череповецкого металлургического комбината ОАО «Северсталь» и входит в управления главного энергетика дирекции по производству.

Основными задачами ТЭЦ-ЭВС-2 являются:

выработка электроэнергии для цехов ОАО «Северсталь»;

отпуск тепла с паром для нужд производства;

отпуск тепла с горячей водой для теплофикации ОАО «Северсталь»;

выработка химочищенной воды для технологических нужд;

использование (утилизация) горючих отходов металлургического производства (доменного и коксового газы, промпродукта после переработки угля);

обеспечение дутьем необходимых параметров доменных печей №№5(4).

Установленная электрическая мощность составляет 160 МВт; тепловая: по пару - 370 т/час, по горячей воде - 360 Гкал/час.

Режим работы агрегатов ТЭЦ-ЭВС-2 круглосуточный.

Схема выработки электрической и тепловой энергии комбинированная.

ТЭЦ-ЭВС-2 обеспечивает технологические нужды ОАО «Северсталь» тепло- и электроэнергией и другими ресурсами, позволяет избежать глубоких ограничений в электроэнергии от системы, возможность ввода новых объектов, развитие, реконструкцию и разрешение действующих производств.

ТЭЦ-ПВС - теплоэлектроцентраль паровоздуходувная станция.

Основные задачи цеха:

выработка электроэнергии для производств комбината и собственных нужд;

выработка дутья для доменных печей № 1-4;

использование (утилизация) горючих металлургических газов (доменного и коксового).

Основными задачами ТСЦ (теплосилового цеха) являются: выработка тепловой и электрической энергии; бесперебойное снабжение потребителей промышленным паром, химочищенной, питательной и горячей водой, топочным мазутом; обеспечение экономичной, безаварийной работы оборудования и сетей цеха.

Газовый цех занимается очисткой доменного газа, бесперебойным обеспечением газообразным топливом структурных подразделений комбината, транспортировкой газа и поддержанием его параметров в заданных пределах, выработкой электроэнегрии ГУБТ, выработкой углекислоты. В качестве газообразного топлива на ЧерМК используются доменный, коксовый и природный газы, а также их смеси различной теплотворной способности.

Кислородный цех обеспечивает своевременное производство и занимается обеспечением подразделений комбината и сторонних потребителей сжатым воздухом, продуктами его разделения (кислородом, азотом, аргоном и водородом установленного качества), обеспечивает безаварийную и экономичную работу оборудования и сетей цеха.

Цех водоснабжения обеспечивает бесперебойное водоснабжение свежей технической, оборотной водой, занимается водоотведением в соответствии с требованиями по качеству воды цехов и сторонних организаций, обеспечивает подразделения Общества питьевой водой для удовлетворения бытовых нужд работников структурных подразделений. Также цех обслуживает экологические объекты, исключает попадания загрязненных вод в поверхностные источники города Череповца.

Цех электроснабжения обеспечивает электроснабжение подразделений комбината и сторонних потребителей. Основными задачами цеха являются эксплуатация и ремонт оборудования главных понизительных подстанций, воздушных и кабельных электрических сетей, сетей наружного освещения, испытание защитных средств.

Основными задачами цеха энергосбережения являются:

контроль и наладка тепловых режимов работы топливопотребляющих агрегатов и режимов сжигания топлива;

контроль основных теплотехнических и теплоэнергетических показателей работы основного оборудования;

обеспечение учета количества и контроля качества энергоносителей;

выявление в момент возникновения и ликвидации средствами противопожарной автоматики загораний и пожаров на объектах ОАО «Северсталь» с целью снижения экономического ущерба и потерь;

снижение непроизводительных затрат и потерь при производстве и распределении энергоресурсов, повышение эффективности их использования;

обеспечение мониторинга за воздействием на окружающую среду.

2 Описание существующей ситуации

ТЭЦ-ЭВС-2 входит в состав объектов теплосилового хозяйства ОАО «Северсталь» и совместно с другими энергоисточниками комбината (ТЭЦ-ПВС и теплосиловым цехом) является источниками пара для технологических нужд, горячего водоснабжения, отопления и вентиляции комбината и г.Череповца. Кроме того, она вместе с другими генерирующими энергоисточниками ОАО «Северсталь» и энергосистемой покрывает потребности комбината в электроэнергии.

На I очереди ТЭЦ-ЭВС-2 установлены:

Два энергетических котла Е-500-13.8-560 ГДП (ТПГЕ-431), производительностью по 500 т/ч каждый с давлением пара - 140 ата и температурой - 560°С;

два турбоагрегата типа ПТ-80-130, электрической мощностью по 80МВт;

два водогрейных котла типа КВГМ-100, производительностью 100 Гкал/ч каждый.

Для энергетических котлов используется доменный и коксовый газы как базовое топливо, в качестве замыкающего - твердое топливо. Природный газ используется по необходимости.

ТЭЦ-ЭВС-2 была спроектирована с учетом её дальнейшего расширения.

Основное оборудование 1-ой очереди расположено в здании, предусматривающем установку 3-го котла и 3-ей паровой турбины.

Установка оборудования 2-ой очереди предусмотрена поэтапно, тремя пусковыми комплексами:

Паровой энергетический котел Е-500-13.8-560 ГДП (ТПГЕ-431) и его вспомогательное оборудование

Газотурбиная установка (ГТУ), мощностью 45 МВт, газовая компрессорная.

Паровая турбина Т-110/120-130.

Первый пусковой комплекс

Паровой энергетический котел Е-500-13.8-560 ГДП (ТПГЕ-431) устанавливается на месте, предусмотренном для него при строительстве здания ТЭЦ-ЭВС-2 в осях 10-12, Г-Д существующего здания. Котел практически такой же как существующие котлы, но работает только на газообразном топливе.

Для обеспечения работы котла устанавливается 3 вентилятора ВДН-26-0,62, дымососы ДН 26х2-0.62. Дымосоcы размещаются в расширяемой части дымососной.

Сброс дымовых газов предусмотрен в существующую дымовую трубу уже на которую работают два существующих котла.

Устанавливается деаэрационная установка котла типа ДП-500, а так же другое вспомогательное котельное оборудование.

В сетевой установке предусматривается установка дополнительных сетевых насосов, деаэратора подпитки теплосети ДА-200.

Второй пусковой комплекс

ВВЕДЕНИЕ 5

ГЛЛВЛ 1. Аналитический обзор и иосіаиовка задачи 10

Современное состояние вопроса построения, исследования и 10 оптимизации топливно-энергобаланса металлургического комбинат

Современное сосюяние вопроса математического 15 моделирования и оптимизации источника энерюснабжения промышленного предприятия

Парогазовые технологии на современном этапе развития 21 энергетики

1.4. Постановка задачи 30
ГЛЛВЛ 2. Построение математических моделей ПГУ-ВГЭР, ТЭЦ- 32
ПВС и математической модели усредненного металлургического
комбината

2.1. Описание математической модели ПГУ-ВГЭР 32

Описание математической модели ГТУ 32

Описание математической модели котла-утилизатора 41

Моделирование геплофизических свойств воды и 44 водяного пара

Математическое описание рабоїьі іепловой схемы 48 паровой турбины ПГУ-ВГЭР

Методика упрощенных расчетов показателей 50 ушлизационных и сбросных схем ПГУ-ВГЭР

2.2. Интеграция математической модели ТЭЦ-ПВС с ПГУ-ВГЭР в 55
расчет энергобаланса металлургического комбината

Постановка задачи схемно-параметрической оптимизации 60 ТЭЦ-ПВС в рамках рассмотрения полною энергобаланса металлурі ического комбината

Критерии оптимизации энеркмехнологической системы, 63 включающей ТЭЦ-ПВС, в рамках полного энергобаланса металлу pi ического комбината

Особенности применения меюдов ошимизации в задачах 64 оптимизации меіаллургических и теплоэнергетических процессов

Краткое описание применяемого метода оптимизации DSFD 65 (Метод прямого поиска возможных направлений)

Поиск глобальною оптимума на базе мноюкрагного поиска 67 локальных оптимумов

ГЛАВА 3. Расчетно-теоретичсское исследование характеристик ГТУ 70
и ПГУ, работающих на ВГЭР меіаллурі ическоіо комбината

Особенности применения парогазовых технологий в условиях 70 металлургического комбинат

Характеристики доменною і аза 71

Характеристики коксового газа 73

Харак і еристики конвертерною і am 74

Характеристики простого цикла ГТУ при работе на различных 77 топливах

Характеристики ПГУ с ко і лом - утилизатором (ІІГУ-КУ) при 100 работе на различных іазовьіх топливах

Выводы 103

ГЛАВА 4. Опіимизация схемно-парамеїрических решений ТЭЦ-ПВС 105
металлургическої о комбината
4.1. Структура топливно-энергетическою баланса 105

металлурі ического комбинаїа

Топливно-знеріегические балансы зарубежных 111 металлургических заводов

Топливно-энергетический и материальный балансы 115 усредненного металлургическою комбинат

Схемно-параметрическая оптимизация энергоснабжения 126 усредненного металлургическою комбината на базе традиционных паротурбинных установок по критерию минимума потребления топливно-знеріеіических ресурсов

Схемно-параметрическая оптимизация энергоснабжения 131 усредненною металлурі ического комбината на базе традиционных паротурбинных усіановок по критерию минимума затрат на топливно-энергетические ресурсы

Схемно-параметрическая оніимизация энергоснабжения 136 усредненного металлургическою комбинаїа на базе ПГУ-ВГЭР

по криіерию минимума иоіребления топливно-энергетических ресурсов.

4.7 Схемно-параметрическая ошимизация энергоснабжения 141
усредненного металлургическою комбинаїа на базе ПГУ-ВГЭР

по критерию минимума затрат на топливно-знеріетические ресурсы.

4.8 Схемно-параметрическая оптимизация эиерюспабжспия 147
усредненною металлурі ическою комбината на базе ПГУ-ВГЭР

по критерию минимума шраг на гопливноонеріетические
ресурсы в условиях увеличения стоимости природної о газа.
4.9. Схемно-параметрическая ошимизация энергоснабжения 149
усредненною металлургическою комбинаїа на базе ПГУ-ВГЭР
по критерию минимума суммарных (интегральных) затрат.
Выводы 151

Выводы по работе 152

Литература 154

Введение к работе

Одной из наиболее акіуальньїх проблем в черной металлургии является повышение энерюэффективности и ЭКОЛ01ИЧНОСГИ производства на металлургических предприятиях. В условиях постепенного роста цен на топливно-энергетические ресурсы, энергопотребление при производстве стали становится всё более и более значимым фактором. Крупный металлургический комбинат полного цикла можеі имеїь производительность около 10 млн. т. стали в год и поіреблять колоссальное количеспю топлива - более 10 млн. т у.т. в год. В целом по стране иредприяіия черной металлургии потребляют около 15% всею производимого природного юплива и более 12% электроэнергии. Доля предприятий черной меіаллуріии в общем объеме промышленной продукции Российской Федерации составляет весомую величину - более 12%.

По оценкам, потенциал энергосбережения российских металлургических нредприяіий составляет 20-30%. Доля покупных энергоресурсов - угля, кокса, природного газа и электроэнергии - в сірукіуре себестоимости проката составляет 30-50%, что говори і о высокой энергоемкости производства. Значительного эперюсбережения можно добиться, в первую очередь, за счет рационального построения и оптимизации топливно-энергетического баланса металлургического комбината, а также оптимизации энерюиснользования в отдельных технологических процессах.

ТЭЦ-ПВС меткомбината компенсирует небаланс производственного пара, одновременно обеспечивая утилизацию ВГЭР, отпускает заданные объемы сжатого воздуха и электроэнергию. "Го есть является важнейшим звеном, замыкающим юпливно-знеріеіический баланс меткомбината по этим энергоносителям, поэтому вопросы оптимизации энергоиспользования в отдельных технологических процессах должны рассматриваться совместно не только между собой, но и включать вопросы, касающиеся энергетики предприятия.

Для решения этих задач необходимо применение сие і ємного анализа для энерготехнологическою комплекса металлургического комбината,

6 являющеюся сложной системой.

На мноіих меткомбинаїах оборудование ТЭЦ-ПВС физически и морально усгарело, в связи с чем назрела необходимосіь проводить ее техническое перевооружение, используя современное или даже разрабатывая новое энергетическое оборудование.

Повышение экономии ТЭР, снижение выбросов вредных веществ и парниковых газов, а, следовательно, повышение экономической эффективности меткомбината, за счет разработки оптимальных схемно-параметрических решений ТЭЦ-ПВС на базе ИГУ и с увязкой топливно-энергетического баланса металлургического комбината являеіся весьма актуальной задачей.

Цель работы. Целью рабоїьі является разработка и выбор оптимальных схемно-параметрических решений "1ЭЦ-ПВС на базе ПГУ в увязке топливно-энергетического баланса металлургического комбината Для достижения указанной цели требуеіся

разработать математическую модель ТЭЦ-ПВС, включающую модель ПГУ (ГТУ) на ВГЭР, модель пароіурбинной ТЭЦ-ПВС, позволяющую проводить расчет и оптимизацию схем и параметров 1ЭЦ-ПВС с учетом полною топливно-энергетического баланса ме і комбината;

разработать метод оценки оптимальных обласіей применения ПГУ и ГТУ, ПТУ-ТЭЦ, рабоїающих на ВГЭР меіаллурі ического комбината;

разработать инструмент выбора оптимальной страгеїии развития ТЭЦ-ПВС на основе математических моделей и методов с учетом полного топливно-знеріеі ического баланса меткомбинаїа.

Научная новизна рабопл заключается в следующем:

Впервые разрабоїана единая матемаїическая модель ТЭЦ-ПВС, включающая модель ПГУ на ВГЭР, модель паротурбинной ТЭЦ и ПВС, позволяющая проводить расчет и ошимизацию схем и параметров ТЭЦ-ПВС с учетом полного топливно-энергетическою баланса меткомбината.

Получены характернеіики ПГУ-КУ на гопливах ВГЭР меткомбината, установлено, что при одинаковых начальных параметрах ГТУ на их

7 характеристики оказьіваеі влияние объемное содержание в топливе ССЬ, СН 4 , ЬЬО, СО, Иг, СЬ, N 2 (по степени убывания влияния).

Получены условия взаимозаменяемости топлив ВГЭР для ПГУ-КУ, показано, что в зависимости от состава юплива ВГЭР ГТУ (ПГУ) ее агрегатная и схемная реализация должна бьпь различна. Для группы низкокалорийных смесей (до 12 МДж/м) на основе доменного, конвертерною и природного газов должен использоваться топливный компрессор ГТУ динамического действия; для группы высококалорийных смесей (более 17 МДж/м 3) на основе коксового и природною газов - топливный компрессор ГТУ объемного действия.

Установлено, что для задач наращивания только электрической мощности оптимально использование ПГУ, для задач замены оборудования с высокой долей отопительной нагрузки - ПТУ, для задач замены оборудования с наращиванием электрической мощное і и и с высокой долей производственной тепловой нагрузки - сочетание ПТУ и ПГУ (ГТУ) на ВГЭР металлургического комбината, которое зависит от структуры производства меткомбината.

Усыновлено, что сущее і вую г оптимальные области применения на ТЭЦ-ПВС металлургическою комбината ИГУ-ТЭЦ и ГТУ-ТЭЦ, работающих на топливах ВГЭР, в зависимости от нарамеїров отпуска тепла.

Пракіическан ценность рабоїьі сосюит в том, что разработанные в ней меюды и ее результаты позволяют решить сложную задачу формирования энергетической стратегии металлуріических производств. Разработанная методика рекомендуется к использованию при техническом перевооружении и модернизации 1ЭЦ-ПВС металлургических комбинатов России и стран СНГ.

Достоверное и» и обоснованное! ь резулыатов работы обусловлены применением современных меюдов термодинамическою анализа, апробированных методов маїематического моделирования, надежных и отработанных методов системных исследований в промышленной теплоэнергетике, применением широко используемых методик расчетов теплоэнергетических агрегатов и достоверных справочных данных, сравнением полученных результатов с данными друїих авторов и данными, полученными

8 при проведении энергоаудита теплоэнергетических систем металлургических производств.

разработанную методику и оптимизационную математическую модель ТЭЦ-ПВС, включающую ГТУ- и ПГУ-ВГЭР, интефированную в оптимизационную математическую модель металлургическою комбината;

результаты расчетных исследований характеристик и энергетических показателей эффективности парогазовых и газотурбинных установок, работающих на ВГЭР металлурі ическою комбината

резулыагы оптимизационных исследований и поиска структуры ТЭЦ-ПВС, включающей Г ГУ- и ПГУ-ВГЭР, с учетом полного топливно-энергетического баланса металлурі ическою комбинат.

Личный вклад автра заключается:

в разработке методики и оптимизационной математической модели ТЭЦ-ПВС, включающей ГТУ- и ПГУ-ВГЭР, ишетрированной в оптимизационную математическую модель металлургического комбината;

в проведении расчешых исследований характеристик и энергетических показателей эффективности парогазовых и газотурбинных установок, работающих на ВГЭР металлургического комбината

в проведении оптимизационных исследований структуры энергоисточника металлургическою комбината, построенного на базе традиционного паротурбинного, а также газотурбинного и парогазовою оборудования с учетом полного топливно-энергетическою баланса металлургическою комбината.

Апробация и публикации. Результаты работы были представлены на VIII-XII Международных научно-технических конференциях сіудентов и аспирантов "Радиоэлектроника, электротехника и энергетика" (МЭИ; 2002-2006 г.г.), II и III Всероссийских школах-семинарах молодых ученых и специалистов "Энергосбережение - теория и пракшка" (МЭИ; 2004 г и 2006 г.), III Международной научно-пракіической конференции "Металлургическая теплотехника: история, современное состояние, будущее" (МИСиС, 2006 г.).

Авгор выражает свою глубокую признаїельность за консультации, поддержку и творческое участие при выполнении работы проф. д.т.н. Султангузину И.А., к.т.н. Ситасу В. И., Яшину АЛ I.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения и списка использованных исгочников. Работа изложена на 167 стр. машинописного текста, содержит 70 рисунков, 9 таблиц. Список использованных источников состой і из 136 наименований.

интервью с главным энергетиком ПАО «КМЗ» Мациевским Борисом Николаевичем.

– Борис Николаевич, энергетика – одна из важнейших отраслей экономики, имеющая ключевое значение для развития страны в целом и нашего завода в частности. Именно поэтому руководством завода уделяется такое большое внимание работе ТЭЦ-ПВС, электроцеха, газового и цеха ВиК. Можно ли конкретизировать работу энергетиков по модернизации и ремонту оборудования?

– Да, конечно. За 2015 год в энергетических цехах осуществлены большие ремонты и модернизация оборудования. В ТЭЦ-ПВС под руководством директора электростанции Романа Карпачёва проведены капитальные ремонты котлов №1,№4,№5.

В электроцехе под руководством Виктора Морозова в течение года проведена замена пятнадцати масляных выключателей 6кВ на современные вакуумные, проведена реконструкция распределительного устройства насосной станции №1 с монтажом новой секции.

В газовом цехе под руководством Евгения Чернова проведён капитальный ремонт сухой газоочистки доменной печи №1. Ведутся работы по внедрению электродиализной очистки воды в производство.

В цехе ВиК под руководством Сергея Иванова проведён капитальный ремонт блока аэротенка аэробного сбраживателя очистных сооружений.

Здесь указаны только крупные работы. Но постоянно ведутся работы, которые у нас называются «текучкой». Это текущие ремонты по устранению мелких неисправностей. Они требуют значительной затраты времени и человеческих ресурсов. Объём таких работ зависит от правильной эксплуатации оборудования. Чем меньше нарушений в эксплуатации, тем меньше ремонтов приходится проводить. А правильную эксплуатацию обеспечивает сменный персонал. Это специалисты, которые круглосуточно контролируют работу оборудования и принимают все меры в случае отклонения параметров от заданных.

– Сейчас уже надо думать о будущем. Предвосхищать события. Надёжность оборудования зависит от отношения к нему. Есть ли предварительный план по капитальным ремонтам на начавшийся год?

– Конечно, этот план сейчас прорабатывается. Начальники цехов подготовили свои предложения на 2016 год по капитальным ремонтам оборудования. Эти предложения предварительно обсуждались в отделе главного энергетика, затем у главного инженера. Окончательно определены мероприятия, которые будут включены в план мероприятий 2016 года.

Сейчас необходимо уточнить стоимость этих мероприятий. В январе 2016 года план будет утверждён руководством завода.

– В вашей деятельности, как и в любой другой, всё решают люди. Что можно сказать о кадрах энергетиков?

– В наших цехах работают много грамотных и ответственных специалистов. Особо хочется отметить следующих работников: это Валерий Бакланов – старший машинист ТЭЦ-ПВС, Евгений Казаков – слесарь ТЭЦ-ПВС, Игорь Федряков – газовщик газового цеха, Юрий Меркин – начальник смены газового цеха, Владимир Смоляков – заместитель главного инженера ТЭЦ-ПВС, Александр Ерёмкин – мастер по ремонту оборудования цеха ВиК, Максим Мишин – мастер по ремонту и монтажу электрооборудования электротехнического цеха, Сергей Соловьёв – мастер по ремонту оборудования цеха ВиК, Юрий Засимов – мастер по ремонту и эксплуатации цеха ВиК, Павел Петров – электромонтажник электротехнического цеха и ещё много других замечательных работников.

– Борис Николаевич, как вы оцениваете всю проделанную в 2015 году работу энергетиков?

– Моя оценка – четвёрка с плюсом. Почему? Потому что все мероприятия, запланированные на 2015 год, выполнены. Энергетики работают стабильно и уверенно, бесперебойно обеспечивая энергоресурсами все цехи завода, а также сторонних потребителей. Подтверждением хорошей работы заводских энергетиков является выдача паспорта готовности к отопительному сезону 2015-2016 годов.

Желаю всем в наступившем году безаварийной работы, экономической стабильности, уверенности в своих силах, бодрости духа и новых успехов в благородном труде на благо родного завода.

:
Пресс-центр ПАО "КМЗ"

Информация о глобальном обновлении теплоэлектростанций компании была озвучена в ходе общественных слушаний, прошедших 14 марта в Международном конференц-центре ArcelorMittal.

Большие ожидания

По техническим меркам теплоэлектроцентрали АО «АрселорМиттал Темиртау» -долгожители. Станция ТЭЦ-ПВС была построена в 1959 году, ТЭЦ-2 - в 1973. По словам главного энергетика компании Вадима Лесина, часть оборудования станций уже выработала свой парковый ресурс и поэтому нуждается в реконструкции.

Решение о реконструкции обеих станций зрело давно. Котлы, установленные на ТЭЦ-2, были экспериментальными. Таганрогский котельный завод произвел всего 11 котлов TH-81, шесть из них установлены на нашей станции. Проблемы с ними начались с момента наладки, продолжились и в процессе эксплуатации. Усугубляет ситуацию и то, что сейчас котлы работают на непроектном топливе, потому что изменились условия эксплуатации и добычи угля на шахтах Карагандинского бассейна, - рассказал Вадим Викторович. - Не первую зиму станция работает напряженно в отопительный сезон, мы имеем ряд проблем по обеспечению теплоносителем и города, и комбината. Поэтому ожидания от реализации проекта реконструкции этой станции у нас очень большие: она благоприятно отразится на прохождении отопительных сезонов в регионе и на увеличении производства стали. В этом году мы вышли на технико-экономическое обоснование, дальше - при одобрении общественности и положительном решении о финансировании - ожидаем начала реализации проектов по реконструкции.

Реконструкция с модернизацией

Технико-экономическое обоснование проекта реконструкции ТЭЦ-2 выполнили алматинские специалисты из АО «Институт КазНИПИЭнергопром». Главный инженер Анатолий Корженецкий сообщил, что подготовительные работы по его реализации начаты уже в нынешнем году. Замена первого котла запланирована на 2018 год,

первой турбины - на 2019-й. К 2023 году будут полностью модернизированы три из четырех имеющихся на станции турбин и все шесть котлов. После реконструкции котлы станут более газоплотными и надежными в эксплуатации, вырастет их паропроизводительность.

Помимо основного оборудования, будет произведена замена вспомогательного, в числе которого называют топливное хозяйство, химводоочистку, АСУТП, электротехническое оборудование, а также внедрена новая система водоподготовки. Предусмотрена замена кольцевых эмульгаторов на батарейные.

В качестве основного топлива для энергетических котлов после реконструкции предусматривается использование смеси экибастузского каменного угля и промпродукта карагандинских каменных углей, а также технологического шлама в теплый период времени.

В целом, реализация проекта реконструкции ТЭЦ-2 позволит обеспечить возрастающие потребности города в тепло-и электроэнергии, развитие промышленного сектора с выпуском продукции на высоком уровне организации производства, приведет к повышению надежности энергоснабжения города за счет модернизации основного оборудования, созданию дополнительных рабочих мест.

Результаты предварительной оценки воздействия на окружающую среду свидетельствуют о том,

что с учетом реализации предусмотренных природоохранных мероприятий, воздействие на окружающую среду ТЭЦ-2 после реконструкции будет соответствовать требованиям природоохранного законодательства РК. Влияние будет осуществляться в пределах установленных нормативов качества компонентов окружающей среды, - резюмировала главный специалист техотдела АО «Институт «КазНИПИЭнергопром» Любовь Молчанова.

Минус один котел

Станция ТЭЦ-ПВС обеспечивает цеха комбината электрической и тепловой энергией, доменным дутьем, химически очищенной водой и технологическим паром различных параметров.

Реконструкция станции предусматривает последовательный вывод из работы отработавшего ресурс оборудования и проведение модернизации с установкой нового современного оборудования. Планируется глобальная реконструкция котлоагрегатов с заменой вспомогательного оборудования котельной установки для увеличения паровой мощности и замена золоулавливающих установок.

Все основные технические решения направлены на обеспечение надежного энергоснабжения металлургического комбината и повышение эффективности

работы энергоисточника за счет технического перевооружения с установкой нового оборудования, - пояснила заместитель технического директора ТОО НПФ «СевКазЭнергопром» Раиса Ташлыкова.

К реконструкции ТЭЦ-ПВС предполагается приступить в текущем году. Общая расчетная продолжительность проведения работ составляет

105 месяцев. Ежегодно будет вестись демонтаж и монтаж одного котла. Таким образом, на начало 2025 года на станции установят семь новых котлов паропроизводительностью по 250 т/ч вместо имеющихся сейчас восьми, производительность каждого из которых - всего 220 т/ч.

Замена и модернизация существующего оборудования

станции является важным шагом к улучшению качества окружающей среды и снижению риска возникновения аварийных ситуаций, - отметила главный специалист ТОО «Зеленый мост» Мадина Кунафина. -Применение оборудования с улучшенными характеристиками при реконструкции ТЭЦ-ПВС уменьшит негативные воздействия как на отдельные компоненты окружающей среды, так и на экологическую обстановку территорий в целом, а также не превысит экологически допустимых уровней и не окажет критического или необратимого воздействия на окружающую среду. Качество атмосферного воздуха в районе предприятия в результате реконструкции ТЭЦ-ПВС должно улучшиться. Также планируется обновить существующее оборудование по очистке воды, что приведет к снижению рисков и улучшению качества водных ресурсов.

Директор по экологии АО «АрселорМиттал Темиртау» Галина Дроздова добавила,

что батарейные эмульгаторы, которые будут установлены на ТЭЦ-ПВС, являются надежным очистным оборудованием. Это мокрая система очистки, позволяющая улавливать до 30% сернистого ангидрида. А на ТЭЦ-2, кроме замены кольцевых эмульгаторов, на котлах №5 и №6 отремонтируют электрофильтры, что позволит вести более качественную очистку отходящих газов.

Цель проведенных технико-экономических обоснований

Рассчитать необходимую стоимость реализации проектов по реконструкции станций. Сейчас произведена оценка основных активов. До конца марта в компании будет решен вопрос о создании совместного предприятия для реализации проекта. Переговоры ведутся с Центрально-Азиатской Электроэнергетической Корпорацией. Если стороны не договорятся, то реконструкция ТЭЦ-ПВС и ТЭЦ-2 будет проводиться за счет инвестиций АО «АрселорМиттал Темиртау»,

Сообщил участникам слушаний Вадим Лесин.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

Большинство процессов промышленного производства для обеспечения нормальной работы нуждаются в охлаждающей воде. Нефтеперерабатывающие заводы, нефтехимическое производство и заводы по химической переработке, металлургические заводы, коммунальные службы для обеспечения электроэнергий - все они для своей работы должны использовать охлаждающую воду. Системы водяного охлаждения управляют температурами и давлениями путем передачи тепла от горячих технологических процессов к охлаждающей воде, которая отводит тепло. При этом охлаждающая вода нагревается и перед ее повторным использованием должна быть либо охлаждена, либо заменена свежей подпиточной водой.

Большинство водооборотных систем для промышленного охлаждения построены 30-50 лет назад и к настоящему времени существенно изношены. На ТЭЦ преимущественное применение получила оборотная система технического водоснабжения с градирнями, в частности на ТЭЦ-ПВС в ОАО «Северсталь» применяют башенные градирни. Башенные градирни надлежит применять в системах оборотного водоснабжения, требующих устойчивого и глубокого охлаждения воды при высоких удельных гидравлических и тепловых нагрузках. От эффективности работы башенных градирен на электростанциях в значительной мере зависят технико-экономические показатели их работы - выработка электроэнергии и расход топлива.

Целью дипломного проекта является разработка технических решений по реконструкции технического водоснабжения ТЭЦ-ПВС ОАО «Северсталь». Будет произведен анализ фактического состояния системы и ее элементов и произведен аэродинамический, тепловой и гидравлический расчет башенной градирни.

1. Теоретическая часть

1.1 Общая характеристика ТЭЦ-ПВС

Назначение теплоэлектроцентрали - паровоздушной станции ТЭЦ-ПВС-1 ОАО «Северсталь»:

Сжигание отходов металлургического производства: доменного и коксового газов и промпродукта (отходов углеобогатительной фабрики ОАО «Северсталь» после переработки углей: Печорского бассейна марок 1 ЖР, ГЖО, 2ЖР, Кузнецкого бассейна марок КСР, ГЖО, КР, К, ЖР),

Выработка электроэнергии для ОАО «Северсталь»,

Отпуск тепла с паром для металлургического производства,

Отпуск тепла с горячей водой для теплофикации ОАО «Северсталь» и города Череповца,

Дутьё для доменных печей от паровоздушной станции,

Выработка химочищенной воды для технологических нужд.

Установленные мощности ТЭЦ-ПВС-1 составляют: электрическая 286 МВт, тепловая паровых котлов - 1232 Гкал/ч, в том числе тепловая мощность турбоагрегатов 574 Гкал/ч. Тепловая мощность водогрейных котлов - 540 Гкал/ч.

Число часов использования среднегодовой установленной электрической мощности достигает 5560 часов в год.

В котельном цехе ТЭЦ-ПВС-1 установлены три энергетических котла ТП-170-1 ст. №№ 1,2,3, два энергетических котла ТП-21 ст. №№ 4,5, пять энергетических котлов БКЗ-210-140ФД ст. №№ 6,7,8,9,10 и три пиковых водогрейных котла ПТВМ-180 ст. №№ 1,2,3. Установленная тепловая мощность десяти энергетических котлов - 1232 Гкал/ч и трех пиковых водогрейных котлов - 540 Гкал/ч, нормальная паропроизводительность энергетических котлов 1900 т/ч. Число часов использования среднегодовой установленной тепловой мощности энергетических котлов в рассматриваемый период не превышает 6000 ч/год.

Тепловая схема ТЭЦ-ПВС выполнена с поперечными связями и по рабочим параметрам установленного основного оборудования делится на две очереди.

На первой очереди установлено: пять энергетических котлов, и пять паровых турбин (ВР-6-2 УТМЗ ст. №1; ВПТ-25-4 ЛМЗ ст. №2; ПТ-30-8.8 ЛМЗ ст. №3; ВТ-25-4 БМЗ ст. №4; ВПТ-50-2 ЛМЗ ст. №5).На второй очереди ТЭЦ установлено: пять энергетических котлов, и три паровые турбины: ВТ-50-2 ЛМЗ ст. №5; ВТ-50-1 УТМЗ ст. №6; Т-100-130 УТМЗ ст. №7.

Пар от котлов 1-ой и 2-ой очереди поступает в соответствующие общестанционные коллекторы, откуда распределяется по соответствующим турбогенераторам. Между собой паровые коллекторы связаны через РОУ.

Оборудование турбинного цеха имеет также поперечные технологические связи по основному конденсату, питательной воде, пару собственных нужд, добавочной воде, циркуляционной и технической воде.

Основные потребители пара ТЭЦ-ПВС и внешние потребители питаются паром от общестанционных магистралей давления: 3,2; 0,8-1,3 и 0,12 МПа.

На ТЭЦ-ПВС имеется пятнадцать деаэрационных установок, семь деаэраторов атмосферного типа (0,12 МПа) и 8 деаэраторов повышенного давления (0,6 МПа). Деаэраторы атмосферного типа ст. №№ 1, 4, 10, 11 предназначены для деаэрации конденсата турбин доменных компрессоров, возвратного конденсата производственного пара, обессоленной воды, идущей на питание котлов. Вторая группа деаэраторов атмосферного типа ст. №№ 12, 13 обеспечивает деаэрацию химически очищенной воды для вторичных энергоресурсов, и в деаэраторе ст. №7 деаэрируется химически очищенная вода для подпитки тепловых сетей. Деаэраторы повышенного давления ст. №№ 2, 3, 5, 6, 8, 9, 16, 17 используются для деаэрации питательной воды паровых котлов.

Для покрытия максимумов теплофикационной нагрузки на ТЭЦ-ПВС установлены три пиковых водогрейных котла типа ПТВМ-180.

Энергетические котлы приспособлены для раздельного или совместного сжигания доменного, коксового и природного газов, и пыли промпродукта Воркутинского каменного угля. Водогрейные котлы эксплуатируются только на природном газе. На ТЭЦ-ПВС имеется три водоподготовительные установки: обессоливающая установка для подпитки энергетических котлов производительностью 340 м3/ч; химводоочистка для вторичных энергоресурсов производительностью 450 м3/ч; химводоочистка для подпитки теплосети производительностью 180 м3/ч.

В состав ТЭЦ-ПВС входит паровоздуходувная станция (ПВС), обеспечивающая дутьем доменные печи. На ПВС установлено восемь компрессоров различного типа, шесть из которых ст. №№ 1-6, приводятся во вращение от конденсационных паровых турбин, и два компрессора ст. №№ 7, 8 имеют электрический привод. Пар на турбокомпрессоры ст. №№ 1, 5, 6 подается от котлов первой очереди из общестанционного коллектора свежего пара давлением 100 кг/см2 и температурой 510°С.

Паровые конденсационные турбины компрессоров ст. №№ 2, 3, 4 работают на паре средних параметров, подаваемом от противодавления турбогенератора ст. №1 (ВР-6-2 УТМЗ) и от двух РОУ 100/33. Конденсат из конденсаторов приводных турбин перекачивается в деаэраторы атмосферного типа ст. №№ 4, 10, 11.

ТЭЦ-ПВС имеет оборотную систему технического водоснабжения. В качестве водоохладителей используется семь башенных градирен противоточного типа.

1.2 Системы оборотного водоснабжения ТЭЦ ПВС

Существуют три основных типа систем водяного охлаждения. Конструкция охлаждающей системы зависит от использующей ее установки, а эффективность и производительность установки зависит от типа охлаждаемого процесса, характеристик воды и экологических соображений. Вода является наиболее широко используемым теплоносителем, потому что обычно она имеется в изобилии, без труда может быть использована и дешева, вода способна переносить большие количества теплоты в единице объема, в условиях обычно встречающихся диапазонов температур расширение и сжатие воды незначительны, вода не разлагается.

Хотя двух одинаковых систем водяного охлаждения не существует, фактически существует три базовые конструкции.

Открытая рециркуляционная система является наиболее распространенной конструкцией промышленной системы охлаждения. Она состоит из насосов, теплообменников и градирни. Вследствие наличия испарения, основной химический состав воды в открытых рециркуляционных системах подвергается изменениям.

В прямоточных системах охлаждающая вода проходит через теплообменник только один раз.

Замкнутые рециркуляционные системы используют одну и ту же охлаждающую воду повторно в непрерывном цикле. Сначала вода отбирает тепло у технологической жидкости и затем отдает его в другом теплообменнике. В таких системах градирня не используется.

В цехе ТЭЦ-ПВС открытая рециркуляционная система, а для такого типа характерны такие проблемы как коррозия, загрязнение, накипь, микробиологические загрязнения и разложение древесины.

В настоящее время обеспечение водой, требуемой для охлаждения конденсаторов, масло и воздухоохладителей турбокомпрессоров ПВС и турбогенераторов ТЭЦ осуществляется по двум оборотным циклам.

Оборотная система циркуляционного водоснабжения ТЭЦ-ПВС включает следующие сооружения и оборудование:

1. Охладители циркуляционной воды - градирни, семь шт.

2. Два подземных железобетонных самотечных канала охлажденной воды (1600х2000 мм) разделенных между турбогенераторами ст. № 4, 5 заглушками и входящими, соответственно, в циркуляционный контур № 1 и 2.

3. Четыре стальных подземных коллектора охлажденной воды на ПВС, Ду 1200 мм.

4. Два стальных подземных трубопровода нагретой воды Ду 1200 мм, и Ду 1400 мм, разделенных между генераторами ст. № 4 и 5 заглушками и входящими, соответственно, в циркуляционный контур № 1 и 2.

5. Четыре подземных трубопровода нагретой воды от ПВС, Ду 1200 мм.

6. Циркуляционные насосы турбогенераторов и турбовоздуходувок, по два на каждой турбине.

7. Водяной тракт конденсаторов турбины.

8. Насосы технической и сырой воды для собственных нужд станции.

9. Теплообменники поверхностного типа: маслоохладители турбогенераторов и механизмов; газоохладители генераторов, возбудители, электродвигатели напряжением 6000 В.

10. Общестанционный коллектор технической воды Ду З00 мм. Подпитка коллектора может осуществляться с напора циркуляционных насосов; через соответствующие перемычки, от главного водовода Ду 1400 мм и от насосов сырой воды.

Первый контур циркуляционного водоснабжения включает четыре башенных градирни №№ 1, 2, 3 и 7 и обеспечивает работу турбогенераторов №№ 2, 3, 4 и оборудования ПВС.

Второй контур циркуляционного водоснабжения включает башенные градирни №№ 4, 5, 6 и обеспечивает работу турбогенераторов ст. № 5, 6, 7.

Продувка оборотной системы циркуляционного водоснабжения не регулируется и практически не организована.

Источником технического водоснабжения ТЭЦ-ПВС является: река Шексна (единая фильтровальная станция (ЕФС) ОАО «Северсталь» и заводской водопровод).

Подпитка оборотной системы технического водоснабжения ТЭЦ-ПВС, а также подача исходной воды для химического цеха, осуществляются из реки Шексны непосредственно цехом водоснабжения, по главному водоводу Ду 1400 мм.

Подпитка оборотной системы от фильтровальной станции цеха водоснабжения осуществляется по главному водоводу Ду 1000 мм. Максимальный суммарный расчетный расход воды для химотделения и подпиточной воды для системы оборотного водоснабжения ТЭЦ-ПВС от цеха водоснабжения ОАО «Северсталь» составляет 3400 м3/ч, в том числе, расчетный расход сырой воды для нужд химического отделения составляет 800 м3/ч.

Питьевое и противопожарное водоснабжение всех объектов ТЭЦ-ПВС осуществляется от общезаводской водопроводной сети. Для нужд системы гидрозолоудаления используется осветленная вода в количестве до 680 м3/ч.

Все башенные градирни выполнены в виде многоугольников с металлическим наружным каркасом и обшиты к настоящему времени оцинкованными профлистами.

Водосборный бассейн и нижнее опорное кольцо выполнены из сборного железобетона. Поступление воздуха в градирню регулируется шторами, установленными по, периметру противооблединительного тамбура градирен. Шторы образованы горизонтальными поворотными щитами, управляемыми вручную, возможно одновременное изменение положения трех щитов.

В дипломном проекте будет рассмотрено совершенствование системы оборотного водоснабжения второй очереди.

1.3 Классификация градирен

Охлаждающей водой, нагретой в тепловыделяющем оборудовании, можно распорядиться по-разному, но вариантов фактически три и все они известны. По первому, вода сбрасывается в канализацию, т.е. используется на проток. Очевидно, что в настоящее время не только по экологическим, но и по экономическим соображениям это неприемлемо. По второму варианту, нагретая (условно чистая) вода используется в технологии предприятия. Такое решение самое привлекательное, так как одновременно утилизируется и полученное ею от оборудования тепло. Однако возможность даже частичного использования нагретой охлаждающей воды встречается крайне редко и составляет тысячные доли процента от общей массы ее потребления. Остается последнее -- нагретую воду охладить и повторно использовать, то есть организовать водооборотную систему. Этот вариант является преимущественным в общемировой практике, а усилия специалистов направлены на совершенствование техники и технологии таких систем.

Градирни - основной вид искусственного охладителя, широко распространенный на теплоэлектроцентралях и в настоящее время получивший наибольшее применение.

Градирня представляет собой сложное высотное сооружение и одновременно сложное теплообменное устройство, являющееся связующим звеном между турбиной и атмосферой. Основная рабочая часть градирни - оросительное устройство, в котором вода, подлежащая охлаждению после конденсаторов турбин, разделяется на струи и капли или стекает вниз по щитам в виде пленок. Вода в виде капель или пленок охлаждается вследствие испарения и соприкосновения с воздухом, входящим через оросительное устройство через окна. Нагретый, насыщенный водяными парами воздух отводится вверх под действием естественной тяги через вытяжную башню.

По способу передачи тепла атмосферному воздуху можно классифицировать градирни на:

Испарительные, в которых передача тепла от воды воздуху осуществляется в основном за счет испарения;

Радиаторные, или сухие, в которых передача тепла от воды воздуху осуществляется через стенку радиаторов за счет теплопроводности и конвекции;

Смешанные, в которых используется передача тепла за счет испарения, теплопроводности и конвекции.

Теоретическим пределом охлаждения воды в испарительных градирнях является температура атмосферного воздуха по смоченному термометру, которая может быть ниже температуры по сухому термометру на несколько градусов.

Теоретическим пределом охлаждения воды в радиаторных градирнях является температура атмосферного воздуха по сухому термометру.

В комбинированных радиаторно - испарительных градирнях, так же как и в сухих, охлаждение воды происходит через стенки радиаторов, орошаемые снаружи водой. Отдача тепла водой, протекающей через радиаторы к воздуху, осуществляется за счет теплопроводности через стенки и испарения орошающей воды. Указанные градирни получили меньшее распространение, чем испарительные и радиаторные из-за неудобств при эксплуатации.

По способу создания тяги воздуха градирни разделяются на:

Вентиляторные, через которые воздух прокачивается нагнетательными или отсасывающими вентиляторами;

Башенные, в которых тяга воздуха создается высокой вытяжной башней;

Открытые, или атмосферные, в которых для протока воздуха через них используются естественные токи воздуха - ветер и отчасти естественная конвекция.

В зависимости от конструкции оросительного устройства и способа, которым достигается увеличение поверхности соприкосновения воды с воздухом, градирни подразделяются на пленочные, капельные и брызгальные.

Каждый из указанных видов градирен может иметь разнообразные конструкции отдельных элементов оросительного устройства, отличаться их размерами, расстояниями между ними и может быть выполнен из различных материалов.

Выбор типа градирен следует производить по технологическим расчетам с учетом заданных в проекте расходов воды и количества тепла, отнимаемого от продуктов, аппаратов и охлаждаемого оборудования, температур охлаждаемой воды и требований к устойчивости охладительного эффекта, метеорологических параметров, инженерно-геологических и гидрологических условий площадки строительства градирни, условий размещения охладителя на площадке предприятия, характера застройки окружающей территории и транспортных путей, химического состава добавочной и оборотной воды и санитарно-гигиенических требований к нему, технико-экономических показателей процесса строительства этих сооружений.

На ТЭЦ-ПВС применяются только башенные градирни, поэтому остановимся на них поподробнее.

1.4 Башенные градирни

Общие положения.

Башенные градирни надлежит применять в системах оборотного водоснабжения, требующих устойчивого и глубокого охлаждения воды при высоких удельных гидравлических и тепловых нагрузках. Башенные градирни применяются, главным образом, на атомных и тепловых электростанциях.

Башенные градирни могут быть испарительными, радиаторными, или сухими и смешанными - испарительно-сухими. К испарительно-сухим относятся сухие градирни, в которых для увеличения глубины охлаждения осуществляется набрызг воды (как правило, обессоленной) на радиаторы.

На рисунке 1.1 изображена башенная противоточная градирня.

Рисунок 1.1 - Башенная противоточная градирня: 1 -вытяжная башня; 2 - водоуловитель; 3 - водораспределительная система; 4 - оросительное устройство; 5 - воздухорегулирующее устройство; 6 - водосборный бассейн

Башенные градирни разрабатываются, как правило, испарительные и с противоточной схемой движения воды и воздуха.

Конструктивная характеристика градирни №4.

В дипломном проекте будет произведен расчет башенной градирни №4, относящейся ко второй очереди, с целью замены оросительного устройства и системы водораспределения.

Градирня №4 введена в эксплуатацию в 1963г. Градирня №4 предназначена для охлаждения воды в оборотной системе водоснабжения ТЭЦ-ПВС, в которой вода является средством отведения больших количеств тепла от энергетических агрегатов. По способу охлаждения обследуемая градирня относится к башенной, где благодаря наличию вытяжной башни, создается естественная тяга атмосферного воздуха. По способу создания развитой поверхности соприкосновения охлаждения воды, градирня относится к пленочной. Принцип охлаждения заключается в том, что, проходя сквозь градирню, вода разделяется на тонкие пленки, благодаря чему увеличивается поверхность охлаждения, и продувается потоком воздуха.

Основными элементами градирни №4 являются:

Вытяжная башня, создающая циркуляцию воздуха, а также отводящая насыщенные пары на достаточную высоту для их рассеивания в атмосфере;

Водораспределительное устройство, распределяющее по рабочим лоткам поступающую по центральному стояку воду с последующим разбрызгиванием ее через сопла;

Оросительное устройство, обеспечивающее создание необходимой поверхности охлаждения;

Водосборный бассейн, служащий для сбора охлажденной воды в циркуляционной системе.

Водоуловитель в градирне отсутствует.

В плане железобетонный каркас оросительного и водораспределительного устройств градирни №4 имеет форму многоугольника и разбит десятью лучевыми осями на десять секторов с углом 360 каждый и четырьмя кольцевыми рядами «А», «Б», «В» и «Г» по ортогональной схеме. Диаметр наружного ряда 40, 240 м, высота каркаса 8,61 м. Строительный объем составляет 11000 м3.

Щиты оросителя уложены в два яруса на опорную железобетонную конструкцию. Опорная конструкция состоит из радиальных балок, установленных на отметке 3,55 м и 5,60 м.

Водораспределительное устройство градирни запроектировано лотковым. Лотки железобетонные: магистральные - лучевые и рабочие - кольцевые. На рабочих лотках предусмотрены сопла с разбрызгивающими тарелочками. Лотки водораспределительного устройства опираются на радиальные и промежуточные балки, установленные на отметке 8,30 м.

Щиты оросителя при проектировании предусмотрены деревянными.

При эксплуатации градирни №4 были выполнены следующие ремонтные работы, имеющие отношение к каркасу оросительного и водораспределительного устройств:

Монтаж нижнего яруса оросителя, установка разбрызгивающих тарелочек, чистка чаши бассейна градирни (1979 г.);

Реконструкция системы водораспределения с заменой деревянного оросителя на полиэтиленовые блоки, чистка чаши бассейна градирни (1994 -1995 гг.);

Чистка лотков, частичная замена разбрызгивающих устройств (1997 г.).

В ходе обследования строительных конструкций было выявлено, что они находятся в работоспособном состоянии и замены не требуется. Следовательно, снижаются затраты на реконструкцию градирни №4.

Оросительное устройство.

Оросители являются основным конструктивным элементом градирни, определяющим ее охлаждающую способность. Конструкция оросителя должна обеспечивать получение достаточной площади поверхности охлаждения при оптимальном аэродинамическом сопротивлении.

В зависимости от характера преобладающей поверхности охлаждения оросители могут быть:

Пленочные;

Капельно-пленочные;

Капельные;

Брызгальные;

Комбинированные.

В пленочных оросителях вода обтекает поверхность охлаждения в виде тонкой пленки. Эти оросители обеспечивают самое эффективное охлаждение, которое может быть интенсифицировано в 1,5-2 раза или более путем увеличения шероховатости, пористости или волнистости поверхности оросителя. К сожалению, пористые оросители быстро выходят из строя при наличии в воде нерастворимых примесей. Поэтому, если концентрация нефтепродуктов в оборотной воде превышает 25 мг/л, а взвешенных веществ - 50 мг/л, рекомендуется использовать капельные или сетчатые капельно-пленочные оросители. Брызгальные оросители применяют, если общая концентрация нефтепродуктов, жиров, взвешенных веществ и других превышает 120 мг/л.

В настоящее время большинство оросителей изготавливаются из различных полимеров: полиэтилена низкого давления, поливинилхлорида, полиэфирных смол и т. д. Эти материалы практически не подвержены коррозии, прочны и обладают небольшой плотностью. Кроме того, из них достаточно легко можно получать трубы, решетки или сетки сложной конфигурации. В то же время необходимо помнить, что некоторые полимеры (например, полистирол) разрушаются при контакте с различными углеводородами.

Для удобства установки оросительных устройств в градирню отдельные элементы их монтируются в блоки. Размеры блоков в плане не должны превышать 1?1,5 м2, а высота их принимается по конструктивным соображениям с учетом общей высоты оросительного устройства. Блоки могут быть закреплены на подвесках или установлены на опорных балках.

При наличии в оборотной воде большого количества агрессивных химических веществ для продления срока службы оросителя рекомендуется организовывать предварительную водоподготовку. Ороситель работающей градирни постоянно омывается водой, и вероятность его возгорания равна нулю. Однако при длительных остановках охлаждающих установок и проведении ремонтных работ оросители, изготовленные из полиэтилена или другого легкогорючего пластика, могут загореться и устойчиво гореть с выделением большого количества тепла и дыма. Поэтому их рекомендуется изготовлять из полимеров, не поддерживающих горение. Также при выборе материала для оросителя необходимо учитывать, что при низких температурах механические свойства некоторых видов полимеров ухудшаются.

Усовершенствование существующих оросителей и разработка новых конструкций является одной из главных задач, направленных на повышение эффективности градирен за счет создания развитой поверхности теплосъема, увеличение удельного расхода воздуха, улучшения процесса тепломассообмена и, как следствие, - повышение охлаждающей способности.

Полимерные оросители, в отличие от природных материалов, таких как дерево и асбошифер, не обладают высокими показателями смачиваемости поверхности конструкций, способствующей развертыванию пленки воды, т.е. увеличению площади контакта воды с воздухом. В полимерных оросителях необходимая интенсивность тепломассообмена может быть обеспечена увеличением поверхности теплосъема за счет многократного дробления капель разбрызгиваемой воды и увеличения расхода воздуха за счет коэффициента аэродинамического сопротивления.

Мировой практикой установлено, что по экономическим, тепловым и аэродинамическим показателям максимальный эффект достигается в оросителях, имеющих развитую сетчатую структуру.

Тепло, отводимое водой от конденсаторов и других теплообмеников, в охладителях оборотных систем отдается окружающей среде. Охлаждение воды происходит как вследствие частичного ее испарения, так и конвекцией, т.е. посредством теплоотдачи соприкосновением. В теплое время года преобладает теплоотдача испарением.

Таким образом, на работу систем охлаждения, т.е. на температуру охлаждающей воды на выходе из градирни влияют два основных фактора:

Работа элементов градирни;

Метеорологические параметры окружающей среды.

Система охлаждения, построенная на основе испарительной градирни обладает рядом недостатков:

1. Низкое качество воды, её загрязненность, вследствие контакта с пылью окружающего градирню воздуха;

2. Загрязнение системы солями, которые постоянно накапливаются из-за непрерывного испарения воды. От каждого кубического метра водопроводной испарившейся воды в системе происходит накопление как минимум 100 гр. солевых отложений. Это приводит к резкому уменьшению коэффициента теплопередачи на теплообменных поверхностях и следовательно эффективности теплообмена;

3. Развитие в системе водорослей и микроорганизмов, включая опасных бактерии за счет активной аэрации;

4. Непрерывное окисление и коррозия металла;

5. Обледенение градирен в зимний сезон;

6. Отсутствие гибкости и точности регулировки температуры;

7. Постоянные затраты на воду и химические реагенты для чистки;

8. Большие потери давления в системе.

Касательно охраны окружающей среды, основными вредными факторами, производимыми градирнями являются шум и воздействие аэрозолей, выбрасываемых из градирен в окружающую среду

Вредное воздействие происходит в результате выброса капель оборотной воды в атмосферу, осаждения капель на почву и на поверхность окружающих объектов.

В каплях могут содержаться ингибиторы коррозии, накипеобразования и химические реагенты для предотвращения биологических обрастаний, добавляемые в оборотную воду.

Кроме этого, в каплях могут быть патогенные микроорганизмы, бактерии, вирусы, грибы. Некоторые микроорганизмы в градирнях при благоприятных условиях для их жизнедеятельности могут размножаться.

Капли воды распространяются в атмосфере в районе градирен и увлажняют поверхность земли и близ расположенные сооружения, а в зимний период вызывают их обледенение, поэтому в СНиП II-89-80 приведены допустимые минимальные расстояния от градирен до ближайших сооружений.

Зона выпадения капельной влаги на поверхности земли имеет форму эллипса с большой осью, проходящей через центр градирни в направлении ветра. Наибольшая интенсивность выпадения капель на поверхность земли в этой зоне находится на большой оси эллипса на расстоянии примерно двух высот градирни. Размер зоны зависит от высоты градирни, скорости ветра, степени турбулентности воздуха в приземном слое, концентрации и крупности капель, а также от температуры и влажности атмосферного воздуха.

При наличии в атмосферном воздухе газообразных примесей, выходящая из градирен влага может с ними взаимодействовать и образовывать вредные для окружающей среды соединения. Например, при взаимодействии влаги с окислами серы происходит окисление сернистого ангидрида в более вредные для человека сульфаты.

Водоуловитель.

Работающая градирня выбрасывает в атмосферу воздух, насыщенный водяными парами и содержащий капельки воды размером 100-500 мкм

Все известные конструкции водоуловителей работают по одному принципу - осаждение летящих вверх капелек воды на препятствии за счет инерции при отклонении воздушного потока для огибания препятствия. В качестве препятствия используются водоуловители, отличающиеся друг от друга не только материалом, но и формой указанных элементов.

К водоуловителям предъявляются требования максимально возможного снижения выноса капель из градирни с потоком воздуха при минимальном аэродинамическом сопротивлении. Этим требованиям удовлетворяют конструкции водоуловителей, схемы которых изображены на рисунке 1.2.

Водоуловители рекомендуется устанавливать на расстоянии около 2 м над водораспределительными системами, обеспечивающем доступ к водоразбрызгивающим соплам. При необходимости снижения общей высоты градирни этого условия можно не придерживаться, однако расстояние от водоуловителей до водораспределительных систем в этом случае должно быть не менее 0,5 м.

Скорость движения воздуха в створе перед водоуловителем не следует принимать более 3 м/с во избежание значительного повышения уноса капель.

На рисунке 1.2 изображены схемы водоуловителей

Рисунок 1.2 - Схемы водоуловителей

В градирне №4 водоуловитель на данный момент не установлен. При выборе водоуловителя необходимо учитывать, что каждому из них присущи свои достоинства и недостатки. Они различаются материалом, схемой сборки блоков и механической прочностью, а также значением аэродинамического сопротивления проходу воздуха.

Водораспределительное устройство.

Водораспределительное устройство является технологическим элементом градирни, во многом определяющим ее эффективную и надежную работу. Оно должно обеспечивать равномерное распределение воды по оросителю при небольших энергозатратах, не создавая ощутимых препятствий проходу и распределению потока воздуха.

Водораспределительные устройства градирен можно разделить на три основные группы: разбрызгивающие, без разбрызгивания и подвижные. Разбрызгивающие водорасределительные устройства, в свою очередь, подразделяются на безнапорные, представляющие собой системы открытых желобов и лотков, и напорные, выполняемые из закрытых желобов или труб с соплами или разбрызгиватели, к которым вода подводится с большим или меньшим напором.

Сопла при проектировании и привязке градирен необходимо подбирать с учетом их пропускной способности, размеров факела разбрызгивания, незасоряемости примесями оборотной воды и диаметра капель.

На экспериментальном стенде ОАО «ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева для испытаний разбрызгивающих устройств был смоделирован фрагмент водораспределительной системы башенной градирни. По результатам гидравлических испытаний разбрызгивающих сопел различных конструкций были определены типы сопел, обеспечивающих наиболее больший радиус факела разбрызгивания воды.

В дипломном проекте предусмотрена замена лоткового водораспределения на трубное с заменой форсунок и выбором оптимального их количества.

1.5 Конденсаторы паровых турбин

Тепловая энергетика производит 85% всей вырабатываемой в нашей стране электроэнергии и развивается за счет ввода в действие мощных электростанций с крупными энергоблоками, работающими на высоких и сверхвысоких параметрах пара.

Коэффициент полезного действия турбины можно увеличить, повысив температуру и давление пара, поступающего в турбину, или снизив температуру и давление насыщенного пара на выходе из турбины. Последнее достигается путем конденсации выходящего из турбины пара, которая происходит в установленном для этой цели конденсаторе при подаче в него охлаждающей воды.

Поверхностный конденсатор состоит из пучков трубок диаметром 17--25 мм, длиной в несколько метров, которые выполняются из металлов, хорошо проводящих тепло (латунь, мельхиор). Концы трубок ввальцованы в металлические трубные доски, помещенные в корпусе конденсатора, который представляет собой металлическую емкость. Пространства между трубными досками и торцами корпуса образуют водяные камеры. В одноходовых конденсаторах вода поступает в переднюю водяную камеру, проходит через трубки и выходит в заднюю камеру, из которой отводится сливными трубами. В двухходовых конденсаторах вода дважды проходит по длине корпуса и отводится из передней камеры. В трехходовых конденсаторах вода проходит корпус три раза.

Выходящий из турбины пар поступает в паровое пространство конденсатора, заключенное между трубными досками, и конденсируется на внешней поверхности трубок, внутри которых проходит охлаждающая вода. Сконденсировавшийся пар (конденсат) собирается в нижней части корпуса конденсатора и отводится конденсатным насосом для повторного использования.

Известно, что температура охлаждающей воды, подаваемой в конденсатор, непосредственно влияет на температуру конденсации отработавшего в турбине пара и, следовательно, на глубину вакуума в конденсаторе и к. п. д. турбины. Кроме того, при повышении температуры охлаждающей воды сверх определенного значения снижается мощность, отдаваемая турбиной. Предельная температура охлаждающей воды, при которой турбина может работать на минимальную мощность, принимается обычно равной 33° С, а для турбин, изготовляемых для районов с тропическим климатом, --36--40° С.

Величина температурного напора конденсатора зависит от коэффициента теплопередачи его трубок, на который огромное влияние оказывает состояние поверхности трубок -- их чистота. На стенках трубок могут образовываться отложения механического, биологического и химического происхождения, что связано с качеством охлаждающей воды. В результате образования таких отложений коэффициент теплопередачи трубок резко падает, а температурный напор конденсатора возрастает. Например, наличие органических отложений толщиной всего 0,1 мм может привести к повышению температурного напора конденсатора на 10° С. Кроме того, отложения в трубках конденсаторов и циркуляционных трубопроводах увеличивают гидравлическое сопротивление системы.

Из сказанного следует, что хотя для охлаждения конденсаторов используется техническая вода, качество которой не нормируется, необходимо принимать все возможные меры по снижению ее температуры и улучшению качества.

1.6 Выводы по главе и постановка задачи

Таким образом, комплексная программа мероприятий по усовершенствованию градирни, а именно замена оросителя, водораспределительного устройства и установка водоуловителя, позволит увеличить охлаждающую способность градирни, что в свою очередь приведет к увеличению вырабатываемой мощности.

Перед выполнением мероприятий по усовершенствованию градирни необходимо выбрать тип оборудования с оптимальными характеристиками, для чего требуется провести ряд инженерных расчетов, а именно аэродинамический, тепловой расчеты для обоснования выбранного типа оросителя и водоуловителя.

Для определения количества добавочной воды необходимо произвести расчет потерь воды в градирне.

Так же следует произвести гидравлический расчет системы водораспределения с целью подбора диаметра магистральных труб и количества и типа форсунок.

В ходе дальнейшей работы будут произведены все вышеперечисленные типы расчетов, по результатам которых был определен объем мероприятий по усовершенствованию градирни. Так же определен экономический эффект от данного проекта.

2. Расчет башенной градирни

2.1 Методика расчета башенной градирни

Выбор исходных данных.

Технологический - тепловой и аэродинамический - расчет необходим при проектировании новых, модернизации и привязке существующих проектов градирен к местным метеорологическим условиям с учетом требований к температуре охлажденной воды и гидравлическим нагрузкам.

Конечной целью расчета башенных градирен обычно является определение температуры охлажденной воды t2 при заданных значениях площади оросителя fор, удельной гидравлической нагрузке qж, температуре и относительной влажности ц1 воздуха.

В пособии к СНиП по проектированию градирен (к СНиП 2.04.02-84 «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения») аэродинамеческие расчеты башенных градирен рекомендуется производить по прилагаемым к ним графикам. Эти графики были составлены на основании лабораторных исследований, выполненных на клиновых моделях башенных градирен площадью орошения 500-3000 м2. По графикам определяется общий коэффициент аэродинамического сопротивления градирни жобщ и его зависимость от площади (высоты) воздуходувных окон. а также коэффициент сопротивления оросительного устройства. Анализ условий, при которых были разработаны эти графики, показал, что использование их: во-первых, затруднительно, во-вторых, не корректно, т.к. они были составлены для лоткового водораспределения и не учитывают сопротивления водоуловителя. Поэтому возникает необходимость в разработке математической модели для расчета требуемых режимов.

В журнале «Холодильная техника и технология» №1 за 2011 год приводится усовершенствованная методика технологического расчета башенной градирни, отличительной особенностью которой является учет соотношения количества теплоты, отведенного от воды испарением и конвекцией с теплопроводностью.

В расчетные зависимости, отражающие или определяющие работу градирни, входят следующие величины:

Расходы воды и воздуха;

Температуры входящей и выходящей воды;

Расчетные атмосферные параметры (климатические условия), определяющие энтальпию и плотность входящего воздуха, а также предел охлаждения воды в градирне;

Технологические характеристики оросителя;

Площадь орошения градирни.

В зависимости от задачи расчета одна из указанных величин может быть искомой, а остальные заданы. При этом климатические условия (расчетные атмосферные параметры) должны быть всегда заданы.

Расход воды (гидравлическая нагрузка Gж) обычно задается технологами производства исходя из теплотехнических расчетов охлаждаемого водой оборудования - конденсаторов, холодильников, компрессоров, различных технологических аппаратов, металлургических агрегатов и др. Расход воздуха через вентиляторную градирню определяется точкой пересечения зависимости сопротивления градирни от расхода и характеристики используемого вентилятора. Для определения расхода через башенную градирню, необходимого для теплового расчета, проводится расчет аэродинамического сопротивления градирни. Скорость воздуха определяется по величине самотяги, расходуемой на преодоление сопротивления.

Температура входящей воды t1 и выходящей t2 воды устанавливаются технологами производства на основании теплотехнических расчетов с учетом характеристик охлаждаемого оборудования. Следует иметь ввиду, что температуры оборотной воды, особенно t2, могут иметь весьма существенное влияние на параметры технологического процесса, размеры градирни, диаметры труб, подачу насосов и производительность другого оборудования, а также на потребление электроэнергии. Поэтому целесообразно определять t2, а также расход охлаждаемой воды Gж путем технико-экономических расчетов совместной работы всех сооружений водооборотного цикла. Однако эти расчеты не всегда выполнимы. В этом случае при проектировании рекомендуется принимать расчетное значение t2, исходя из условия, чтобы разность t2-ф была не менее 5°С, самые низкие значения могут быть приняты лишь в том случае, когда это диктуется жесткими требованиями производства.

Определение расчетных параметров атмосферного воздуха.

Тепловой расчет градирен производится на неблагоприятные для работы этих сооружений атмосферные условия в летние месяцы года. Однако выполнять расчет на более высокие температуру и влажность атмосферного воздуха нецелесообразно, так как они могут наблюдаться в течение года лишь кратковременно, и чем выше расчетные температуры и влажность, тем больших размеров будет градирня и соответственно выше затраты на ее сооружение. С другой стороны, слишком низкие расчетные температура и влажность воздуха могут привести к тому, что фактическая температура воды на выходе из градирни в течение длительного периода в летнее (жаркое) время года не будет обеспечивать охлаждение технологических продуктов до требуемой температуры tпр.

Следовательно, при выборе расчетных параметров атмосферного воздуха необходимо учитывать допустимость повышения температуры воды t2 сверх расчетной из условий технологического производства, но ограничивать период этого повышения.

Расчет градирен согласно СНиП 2.04.02-84 надлежит выполнять исходя из среднесуточных температур атмосферного воздуха по сухому и влажному термометрам (или относительной влажности воздуха) по многолетним наблюдениям при обеспеченности 1 - 10 % за летний период года (июнь, июль, август). Выбор обеспеченности можно производить в зависимости от категории водопотребителя по таблице 2.1, в которой все водопотребители условно разделены на три категории по уровню требований к температурам охлаждаемой воды.

Таблица 2.1 - Обеспеченность метеорологических параметров в зависимости от категории потребителей воды

Указанной в табл. 2.1 обеспеченности 1 % за три летних месяца соответствует обеспеченность примерно 0,25 % в разрезе года. Аналогично обеспеченности 5 % соответствует обеспеченность 1,25 % и обеспеченности 10 % - обеспеченность 2,5 %.

При выборе обеспеченности метеорологических параметров для расчетов градирен следует учитывать влияние превышения температуры охлажденной воды над расчетной на работу технологического оборудования. Рассматриваемая градирня относится к категории II.

Способы расчета.

Технологический (тепловой и аэродинамический) расчет необходимо производить при разработке новых сооружений, подборе и переработке проектов (типовых или других готовых), для привязки к условиям конкретного предприятия, при оценке работы действующей градирни в процессе эксплуатации и реконструкции.

Наиболее часто выполняются три вида расчетов: определение температуры охлажденной на градирне воды t2, плотности орошения qж и площади орошения градирни F. В зависимости от назначения расчета изменяются состав исходных данных и применяемые формулы расчета.

В первом случае задаются: климатические условия (х,ф,ц,Pб), технологические и конструктивные характеристики оросителя (A, m,жор,Кор, h,qж), площадь орошения секции или градирни. Искомая температура t2 находится по формуле:

.(2.1)

Во втором случае задаются: климатические условия (х,ф,ц,Pб), технологические и конструктивные характеристики оросителя (A, m,жор,Кор, h,qж), температуры воды (t1, t2). Плотность орошения находится по формуле:

.(2.2)

В третьем случае задаются: климатические условия (х,ф,ц,Pб), технологические и конструктивные характеристики оросителя (A, m,жор,Кор, h,qж), температуры воды (t1, t2), расход охлаждаемой воды (Gж). Площадь орошения секции или градирни равна:

. (2.3)

Значительный вклад в разработку методов расчета градирен внесен Ф. Меркелем, Б.В. Проскуряковым, Л.Д. Берманом, И. Лихтенштейном и другими авторами. Наибольшее распространение в практике расчета градирен получил метод расчета по закономерностям процессов испарительного охлаждения, разработанный Меркелем.

2.2 Расчет проектируемой градирни

Исходные данные.

1. Расчетные параметры атмосферного воздуха.

В качестве расчетных климатических данных выбраны параметры 5% обеспеченности атмосферного воздуха по г. Вологде:

Таблица 2.2 - Расчетные параметры атмосферного воздуха

2. Технические данные градирни.

Градирня №4 предназначена для охлаждения воды в оборотной системе водоснабжения ТЭЦ-ПВС, в которой вода является средством отведения больших количеств тепла от энергетических агрегатов. По способу охлаждения обследуемая градирня относится к башенной, где благодаря наличию вытяжной башни, создается естественная тяга атмосферного воздуха. По способу создания развитой поверхности соприкосновения охлаждения воды, градирня относится к пленочной. Принцип охлаждения заключается в том, что, проходя сквозь градирню, вода разделяется на тонкие пленки, благодаря чему увеличивается поверхность охлаждения, и продувается потоком воздуха.

Технические характеристики градирни №4:

тип - пленочная;

площадь орошения - 1280м2;

расчетная производительность - 7000ч9000м3;

фактическая производительность - 6000ч8000м3;

расчетный перепад температур циркуляционной воды - Дt = 8ч10єС;

фактический перепад температуры циркуляционной воды - Дt = 6єС;

фактическое недоохлаждение - 2ч4єС;

количество добавочной воды - 270ч360 м3/ч;

тип противообмерзающего устройства - навесные щиты, противообледенительный тамбур;

результат контроля качества охлаждающей воды - pH 7,1 ч 7,6.

Общий вид градирни представлен на рисунке 2.3.

Расход воды на градирню Gж = 7150 мі/ч

На рисунке 2.4 изображен общий вид башенной градирни

Рисунок 2.4 - Общий вид башенной градирни

На градирне №4 установлен ороситель типа Брикс 63, рекомендуется ороситель типа ПР50, характеристики приведены в таблице 2.3. Характеристики охлаждающей способности оросителя А и m, которые не зависят от гидравлической нагрузки и температурных условий его работы, а также климатических факторов.

Таблица 2.3 - Характеристики охлаждающей способности оросителя

Водоуловитель не установлен, рекомендуется при модернизации установить водоуловитель решетчатый из элементов ПР50 (5 слоев), из ПНД, сопротивление принимается равным.

Аэродинамический расчет.

Для определения расхода воздуха через башенную градирню, необходимого для теплового расчета, проводится расчет аэродинамического сопротивления градирни.

В журнале «Холодильная техника и технология» №1 за 2011 год приводится усовершенствованная методика технологического расчета башенной градирни. Для определения расхода через башенную градирню, необходимого для теплового расчета, проводится расчет аэродинамического сопротивления градирни. Скорость воздуха определяется по величине самотяги, расходуемой на преодоление сопротивления.

Материалы натурных и лабораторных исследований позволяют общее сопротивление градирни определить по формуле:

(2.4)

где с - плотность воздуха, кг/м3; щ - скорость движения воздуха в свободном сечении градирни, м/с;

- общий коэффициент сопротивления градирни:

(2.5)

- коэффициент сопротивления входа в градирню, - коэффициент сопротивления оросителя, м-1, - коэффициент сопротивления водораспределителя, - коэффициент сопротивления водоуловителя, - коэффициент сопротивления дождя, - коэффициент трения поверхности башни градирни, H - высота оросителя, м.

Значения зависят от типа оросителя и водораспределителя. Значение =0,4 для обычных трубных конструкций. Значения:

определены на основании исследований на моделях с учетом натурных измерений.

Значение определяется:

где 0,2- это коэффициент удельного сопротивления дождя под оросителем, отнесенный к скорости воздуха в свободном горизонтальном сечении градирни так же, как и все остальные коэффициенты сопротивления в формулах; l - половина длины воздухораспределителя, равная половине радиуса оросителя, м; - коэффициент распределения дождя в водораспределительном устройстве, принятый для обычного трубного водораспределителя с тангенциальными пластмассовыми соплами ВОДГЕО, по данным натурных исследований равный 0,1; - высота дождя в водораспределителе, при соплах факелами вниз равная 0,2…0,6; 0,8 м - при направлении факела вверх; - коэффициент сопротивления дождя в оросителе, принимаемый в соответствии с данными таблицы 2.4; - удельная гидравлическая нагрузка градирни, м3/(м2·ч).

Таблица 2.4 - Характеристики оросителя

Диаметр градирни в оросительной части:

Половина длины воздухораспределителя:

Для ПР50:

м

Коэффициент сопротивления башни определяется по формуле:

где - гидравлический размер (диаметр градирни):

- число Рейнольдса:

- коэффициент кинематической вязкости воздуха, который может определяться по выражению:

м2/с.

- шероховатость поверхности (для железобетона принято 0,5 мм).

Анализ проведенных расчетов показал, что малая величина и оказывает незначительное влияние на общий коэффициент сопротивления градирни. При определении силы тяги столб воздуха в градирне разбивается на две части, соответствующие оросителю и вытяжной башне, и определятся так:

(2.6)

где - условная высота оросителя, м;

(2.7)

и - средняя плотность воздуха на выходе;

- высота оросителя, м;

- действующая с точки зрения тяги высота башни градирни, м:

- высота башни над оросителем, м;

После соответствующей замены находим самотягу градирни:

где - начальная и конечная плотности воздуха, кг/м3 ;

- барометрическое давление, кПа; относительная влажность воздуха; - 0,28828 КДж/(кг·К) - газовая постоянная для воздуха; - плотность насыщенных водяных паров, кг/м3, кПа; - температура воздуха на входе и на выходе градирни.

Из равенства самотяги и сопротивления находится скорость воздуха в свободном сечении градирни:

Расход воздуха определяется по уравнению неразрывности:

кг/ч

Удельный расход воздуха:

В результате аэродинамического расчета определили удельный расход воздуха, который необходим для определения температурного перепада воды при ее различных температурах на входе в градирню. Следовательно, можем приступить к выполнению теплового расчета.

Тепловой расчет.

Основные расчетные зависимости.

Градирни относятся к категории теплообменных аппаратов, в которых теплоноситель - вода - отдает тепло охлаждающему агенту - воздуху путем непосредственного контакта. Для обеспечения необходимой площади поверхности контакта градирня оборудуется специальным элементом - оросительным устройством.

В виду сложности процессов тепломассообмена в градирнях тепловой расчет их долгое время основывался на так называемых эмпирических «графиках охлаждения». За последнее время все более широкое применение находят методы теплового расчета градирен по формулам теории испарительного охлаждения.

Количество тепла, отдаваемое теплоносителем охлаждающему агенту в градирнях, так же как и в обычных теплообменных аппаратах, пропорционально поверхности теплообмена. Под поверхностью теплообмена в градирне понимают общую поверхность всех капель и пленок воды, вступающих в соприкосновение с воздухом. Для пленочных градирен допускается некоторая условность: в качестве поверхности теплообмена принимается боковая поверхность щитов оросителя, предполагая, что эта часть поверхности теплообмена составляет наибольшую долю.

Для получения основных закономерностей испарительного охлаждения рассматривается стационарный процесс тепломассообмена в простейшей пленочной градирне, в которой вода и воздух приводятся в непосредственный контакт друг с другом по схеме противотока.

Подобные документы

Теоретические основы и конструкция металлургических печей, закладных кессонов и системы охлаждения закладных кессонов печи взвешенной плавки. Характеристика водоснабжения промышленного предприятия. Анализ роли и значения охлаждения металлургических печей.

курсовая работа , добавлен 20.11.2010


Сравнительный анализ технических характеристик типовых конструкций градирен. Элементы систем водоснабжения и их классификация. Математическая модель процесса оборотного водоснабжения, выбор и описание средств автоматизации и элементов управления.

дипломная работа , добавлен 04.09.2013


Классификация и область применения градирен. Показатели водяного охлаждения оборудования турбинного цеха. Анализ технического состояния градирни и решения по реконструкции. Аэродинамический расчет, определение теплового и материального баланса градирни.

дипломная работа , добавлен 15.07.2015


Факторы, влияющие на жизнедеятельность человека в полёте. Работоспособность авиационных систем охлаждения по высоте и скорости полета. Конструкция и принцип работы турбохолодильника. Система охлаждения аппаратуры средних и заднего технических отсеков.

дипломная работа , добавлен 14.11.2017


Характеристика деятельности СПП ПАО "Северсталь". Назначение сортопрокатного цеха, описание основного оборудования. Устройство и принцип работы летучих ножниц. Описание реконструкции привода путем замены зубчатой муфты на упругую втулочно-пальцевую.

дипломная работа , добавлен 13.07.2015


Характеристика сортамента цеха. Определение производительности стана 1700 ПХЛ ОАО "Северсталь". Основные транспортные потоки. Конструкция листоправильной машины. Уборочное устройство обрези. Реконструкция петлевого устройства и привода канатных барабанов.

дипломная работа , добавлен 16.05.2017


Составные части транспортно-грузового комплекса для навалочных и насыпных грузов, их взаимодействие между собой. Разработка графиков работы погрузочно-складского комплекса. Определение технического оснащение склада. Расчет погрузочно-разгрузочного фронта.

курсовая работа , добавлен 11.12.2014


Использование холодильников в промышленной и в бытовой сфер. Назначение, применение, типы и устройство компрессоров. Система охлаждения холодильных компрессоров: описание функций, диапазон применения, схема холодильного цикла, фитинги для компонентов.

курсовая работа , добавлен 02.11.2009


Разработка и обоснование основных технических решений по реконструкции стана. Энергокинематический расчет привода. Расчет и конструирование промежуточного вала. Составление принципиальной схемы гидропривода. Анализ технологичности конструкции детали.

дипломная работа , добавлен 22.03.2018


Характеристика технического творчества как важной сферы интеллектуальной деятельности человека. Классификация методов поиска новых технических решений. Анализ списка вопросов по А. Осборну для изобретателя. Сущность идеального технического решения.