Дипломная работа: Реконструкция котла - утилизатора КСТ-80
1.6
Анализ современного развития аналогичных производств в России и за рубежом
В настоящее время в
России и за рубежом используется как сухое тушение кокса, так и мокрое
(примерное соотношение 1:1). В Японии, например, весь получаемый кокс тушат в
УСТК. В России распространению УСТК, прежде всего, препятствует тяжелое
финансовое положение металлургических предприятий (все УСТК в России уже
выработали свой ресурс, и дальнейшая их реконструкция не проводится).
Вместе с тем в мировой
науке выработано несколько направлений по использованию тепла раскаленного
кокса.
1.6.1
Котлы-утилизаторы в схеме УСТК
Развитие данного направления производства
в России ограничивается модернизацией (усовершенствованием) котла-утилизатора,
а не всей УСТК. Как альтернатива устаревшему КСТ-80 разработан более
совершенный котел КСТК 25/39-С-1 который вырабатывает пар энергетических
параметров /5, 113/, который затем направляется в паровой турбогенератор.
В Германии и Японии также имеются свои
котлы-утилизаторы, вырабатывающие пар иных параметров, но принцип действия всех
этих котлов одинаков.
1.6.2 Газовая турбина в схеме УСТК
Представляет интерес схема УСТК в
сочетании с газовой турбиной /6, 99/. В схемах с газовой турбиной тепло
раскаленного кокса, уловленное в установке сухого тушения, может быть
использовано для нагрева компонентов горения при поступлении их в камеру
сгорания турбины.
В зависимости от того, какое топливо
применено для сжигания в турбине, в цикле УСТК может нагреваться воздух и
топливо, или только воздух или воздух и рабочая смесь.
На рисунке 4 приведена схема
комбинированной установки сухого тушения кокса с газовой турбиной. Горячие
циркулирующие газы после бункера тушения поступают в воздухонагреватель, в
котором нагревается воздух, поступающий в камеру сгорания. Затем газы проходят
паровой котел и вентилятором вновь нагнетаются в бункер тушения. Воздух, сжатый
в воздушном компрессоре газотурбинной установки, нагнетается в камеру сгорания,
предварительно он последовательно проходит теплообменник, нагреваемый выхлопными
газами турбины, и воздухонагреватель. Газовый компрессор нагнетает горючий газ
в камеру смешения, расположенную перед камерой сгорания. Смесь нагретого
воздуха и газа сгорает в камере сгорания турбины, продукты сгорания поступают в
газовую турбину, где, расширяясь, совершают работу. Выхлопные газы перед
выбросом в атмосферу пропускают через газовоздушный теплообменник и через
специальный отсек парового котла для нагрева питательной воды.
1.6.3 Коксо-энергетический комплекс в
США /6, 102/
Промышленный коксо-энергетический
комплекс, включающий 4 коксовые батареи (268 печей) без улавливания химических
продуктов коксования мощностью 1,107 млн. тонн в год сортированного кокса и
энергоутилизационную установку с электрогенератором мощностью 94 МВт, работает
на полную мощность с июня 1998 года на заводе Индиана Харбор в Ист Чикаго фирмы
«Indiana Harbor Coke Co».
Энергетическое оборудование комплекса
получает от коксовых печей дымовые газы с температурой 870-1200 ºС. Эти
газы проходят через 16 котлов-утилизаторов отходящего тепла (по 4 на каждую
батарею), где температура газов снижается до 175-180 ºС. Генерируемый пар
с параметрами: T=400 ºС, P=5,3 МПа
собирается в общем коллекторе и направляется в паровую турбину, где энергия
пара превращается в электроэнергию. Использованные газы отводят из
котла-утилизатора в коллектор холодного газа, а затем в безнасадочные циклонные
мокрые скрубберы для десульфурации. Через вращающийся распылитель в верхней
части скруббера внутрь подается гашеная известь, эффективность десульфурации
газа 68-98%. Затем двумя вентиляторами газ отсасывается в батарею тканевых
фильтров и сбрасывается в дымовую трубу. Таким образом, на энергоутилизационной
установке теплота сгорания летучих процессов коксования угля превращается в
электроэнергию и технологический пар, который поступает в доменный цех
фирмы-потребителя.
Пар из котлов-утилизаторов со средним
расходом 2 050 тонн в час поступает в паровую конденсационную турбину мощностью
94 МВт с автоматическим отбором пара. Технологический пар для использования
потребителем отбирается из турбины с расходом 45-227 тонн в час. Паровая
турбина снабжена байпасной линией. Конденсатор турбины способен принять весь
объем сброшенного пара в случае нарушения нормальной работы оборудования.
Электрогенератор имеет установленную мощность 94 МВт при напряжении 13,8 кВ.
Основная задача энергосистемы комплекса
состоит в переработке всего объема дымовых газов из коксовых печей и
поддержании величин атмосферного выброса в пределах, установленных
экологическими нормативами.
Процесс производства кокса без улавливания
газообразных продуктов в сочетании с энергетическим оборудованием не только
представляет конкурентную альтернативу традиционному коксохимическому
производству, но и предлагает путь к решению экологических проблем.
1.7 Постановка задачи
дипломного проектирования
Проведя анализ результатов энергоаудита
ОАО «Урал Сталь» можно сделать следующие выводы:
1)
На ОАО «Урал
Сталь» низкий уровень использования вторичных энергетических ресурсов.
2)
Нет потребности в
перегретом паре 16-ти атмосфер.
3)
На ОАО «Урал
Сталь» недостаточна выработка электрической энергии собственными генераторами.
Выработка электрической энергии генераторами ТЭЦ составляет 60-62% от
потребления электрической энергии комбинатом. Недостающие 38-40% электрической
энергии покупается у ОАО «Межрайонные электрические сети».
4)
На ОАО «Урал
Сталь» нет дополнительных генераторов электрической энергии кроме
комбинатовской ТЭЦ-ПВС.
5)
В котельной УСТК
на котлах утилизаторах имеются проблемы с работой котлов, в части быстрого
износа предвключенных испарительных поверхностей.
На сегодняшний день, в эпоху жестких
тарифов на топливо и энергоносители, необходимым условием для нормального
функционирования промышленного предприятия и его рентабельности является
развитие собственных энергетических мощностей, а также рациональное
использование и грамотная утилизация вторичных энергоресурсов.
Задачей дипломного
проектирования является установка турбогенератора за котлами-утилизаторами
КСТ-80 участка УСТК цеха теплогазоснабжения, с целью выработки дополнительной
электрической энергии за счет вторичных энергоресурсов (в частности физической
теплоты раскаленного кокса). Выработанная за счет ВЭР электрическая энергия
более дешевая, так как в ее себестоимости отсутствует топливная составляющая,
которая составляет порядка 75-85% себестоимости электрической энергии
получаемой на ТЭС или КЭС.
В дипломном проекте
предлагается установить конденсационную паровую турбину для привода синхронного
электрического генератора. Для этого потребуется реконструировать
котлы-утилизаторы: исключить из работы третью предвключенную испарительную
секцию; заменить поверхностный пароохладитель на впрыскивающий с подачей
питательной воды, рассмотреть вопросы по установке турбогенераторов, расчету
трубопроводов, изменению схемы электронсабжения.
2. Реконструкция котла-утилизатора
КСТ-80 с целью установки конденсационной турбины
2.1. Краткое описание мероприятий
предлагаемых в дипломном проекте
В данном дипломном
проекте предлагаются следующие мероприятия:
1) В связи с высоким
абразивным износом третьей предвключенной испарительной поверхности нагрева
предлагается произвести ее демонтаж;
2) В связи с
неэффективной работой поверхностного пароохладителя, предлагается заменить его
на впрыскивающий, с подачей питательной воды;
После проведения данных
мероприятий котлы-утилизаторы КСТ-80 станут вырабатывать перегретый пар с параметрами:
Р=1,1 МПа и Т=280 ºС, который предлагается использовать в 2-х
конденсационных турбогенераторах ТГ-3/6,3-С-1, с суммарной электрической
мощностью 6 МВт, их установка позволит поднять выработку электрической энергии
на собственных мощностях до 188 МВт, т.е. повысить выработку на 2%.
2.2 Тепловой расчет
реконструированного котла КСТ-80
Исходные данные:
1 Температура инертных
газов поступающих в котел: ºС.
2 Состав инертных газов
(в % по объему):
Таблица 16.
СО2
|
О2
|
СО
|
N2
|
H2O
|
17 |
1,6 |
0,3 |
78,6 |
2,5 |
3 Давление в барабане
котла Pб=1,1 МПа.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39 |