Автоматизация котельной установки

дипломная работа

Система выработки перегретого пара высокого давления (пар

П110)

Из деаэратора питательная вода поступает на всас питательного насоса.

Насос имеет линии минимального расхода, с установленными на них клапанами FZV-12, FZV-13, FZV-14, FZV-15 со сбросом воды в деаэратор, для предотвращения работы насоса при низком или нулевом расходе питательной воды. Открытие клапана происходит при расходе воды 30 т/ч, закрытие - 70 т/ч.

Насос оснащен индивидуальной маслосистемой. Смазка подшипников осуществляется за счет разбрызгивающего кольца. Уровень масла контролируется по указательному фонарю (лубрикатору). Подшипники насоса оборудованы приборами контроля температуры.

Охлаждение подшипников питательного насоса осуществляется оборотной водой. На сальниковые уплотнения насосов подается деминерализованная вода. При аварийных ситуациях, технологическая схема предусматривает подачу деминерализованной воды в систему охлаждения подшипников питательных насосов.

Расход питательной воды не более 100 т/ч регулируется клапаном FCV-02А,В в зависимости от нагрузки котла и уровня в барабане. Котловая вода из барабанов по опускным трубам, одновременно являющимися опорами барабана котла, поступает в нижние коллектора экранов топки и конвективного газохода диаметром 318 х 25.4 мм. Для предотвращения образования вихревых воронок в горлови-нах опускных труб-колонн, над патрубками горловины расположены успокаивающие решетки.

В процессе теплопередачи происходит нагрев воды до темпера-туры кипения при соответствующем давлении в экранных трубах. При этом образуется пароводяная смесь, удельный вес которой значительно ниже поступающей котловой воды. В результате чего происходит естественная циркуляция воды в котле и образование пара. Кратность циркуляции для котлов - 17.

Для увеличения активной поверхности нагрева труб экранных поверхностей, все трубы экранов имеют приварные боковые плавниковые пластины по всей длине, что, помимо того, позволило выполнить топку и газоходы газоплотными, способными работать под избыточным давлением до 200 мм вод.ст. Это благоприятно сказывается на процессах сгорания топлива, отсутствие присосов и необходимости применения дымососного агрегата. Котел имеет следующие экранные поверхности:

- фронтовой экран, образующий под, фронт и свод топки;

- боковые (правый, левый) экраны топки;

- задний экран топки;

Эти экраны образуют топочную камеру котла.

- боковые (правый, левый) экраны конвективного газохода;

- задний экран конвективного газохода.

Эти экраны образуют конвективный газоход, передней стенкой которого одновременно является задний экран топки.

Суммарная поверхность экранных труб составляет 431 м2.

Пароводяная смесь поступает вверх по экранным трубам к верхним коллекторам и затем поступает в боковые отсеки барабана, где проходя через циклонные сепараторы, разделяется на пар и воду. Вода стекает в водяной объем барабана, а пар устремляется вверх и, проходя через жалюзийный сепаратор, поступает в паровой объем барабана. Уровень воды в барабане поддерживается с помощью системы автоматического регулирования подачи питательной воды на уров-не оси барабана.

Для аварийного сброса уровня воды в барабане от (+150) мм до (-50) мм поз.В-LISA-02А,В, поз.В-LISA-04А,В барабан оборудован линией аварийного слива. Для обеспечения визуального контроля за уровнем воды барабан оборудован двумя водоуказательными колонками прямого действия, одна из которых имеет перископное устройство для передачи показаний на отм.6.00 м.

На барабане котла установлены два предохранительных импульсных клапана - рабочий и контрольный со сбросом пара через глушитель шума в атмосферу.

Для обеспечения вывода солей и поддержания требуемого солесодержания в барабане котла производится непрерывная продувка. Продувочная вода из барабана поступает в расширитель непрерывной продувки через регулирующий ручной вентиль. Расход котло-вой воды на продувку определяется по солесодержанию котловой воды. В результате падения давления в баке-расширителе происходит вскипание воды и паровыделение. Пар вторичного вскипания с температурой 151оС в количестве 0.42 т/ч проходит через сепарирующие перегородки, установленные в верхней части бака, и попадает в деаэратор, а котловая вода оставшаяся после упарки с большим соле-содержанием, поступает в бак-барбатер В-Т-01А,В через конденсатоотводчик, где смешивается с деминерализованной водой от уплотне-ний питательный насосов.

Насыщенный пар из барабана поступает в коллектор I ступени пароперегревателя. Поверхность нагрева 324 м2. Движение пара снизу вверх поперечно-противоточное по отношению к движению газов. Пар, двигаясь по змеевикам пароперегревателя за счет процесса теплопередачи от горячих дымовых газов к стенкам труб пароперегревателя, перегревается и тем самым увеличивает свою кинетическую и потенциальную энергию. Температура пара на выходе с I ступени пароперегревателя (375-400)оС. Затем пар поступает на II ступень пароперегревателя с поверхностью нагрева 270 м2. Пар, нагретый на II ступени пароперегревателя до температуры (455-480)оС, затем поступает на III ступень пароперегревателя с поверхностью нагрева 135 м2. Движение пара в III ступени пароперегревателя сверху вниз, параллельно движению дымовых газов. С III ступени пароперегревателя выходит перегретый пар высокого давления П110 с температурой (512-540)оС и давлением (10.0-11.9) МПа.

Перегретый пар П110 поступает в коллектор перегретого пара высокого давления П110 и распределяется по потребителям:

- на производство мономеров;

- к турбогенератору и далее в коллектор пара среднего давления П25;

- на РОУ 110/25 и далее в коллектор пара среднего давления П25;

- на РОУ-110/15 и далее через охладительную установку в коллектор перегретого пара среднего давления П15.

Сброс давления пара с котлов В-01А,В осуществляется на глу-шитель открытием электрозадвижек. Кроме того, система защиты котла включает электрозадвижку, установленную на общем паропроводе П110 со сбросом пара в атмосферу через глушитель.

Для контроля качества перегретого пара предусмотрены приборы анализаторы электропроводимости.

Система топливного узла

В качестве топливного газа для работы котлов используется природный газ с ГРС и метано-водородный газ производства мономеров.

Природный газ поступает в котельную с ГРС в количестве (2000-16000) м3/ч через трубчатый теплообменник, где подогревается паром до температуры (70-90)оС.

Для обеспечения надежного отключения подачи природного газа на каждую горелку, на каждый котел и целиком на котельную, и безопасности в случаях срабатывания автоматической системы защиты (блокировок) котлов или аварийного их отключения со щита управле-ния, на газопроводе смонтированы:

- клапан-отсекатель поз.SCV-01А на газопроводе к запальным;

- клапаны отсекатели поз.UZV-(01-04)А,В на газопроводах к каждой горелке;

Все вышеуказанные клапаны входят в систему автоматической системы защиты котлов, а также в систему автоматического розжига горелок. Клапана, помимо автоматического управления, имеют дистанционное управление.

Каждый котел оборудован четырьмя горелками, расположенными в два яруса на фронте котла. Горелки представляют собой цилиндрическую жесткую конструкцию, наружным фланцем крепящуюся к кожуху воздушного короба, внутренним фланцем - к обечайке амбразуры горелки, образованной разводкой труб экрана. Для прохода воздуха в кожухе горелки выставлен промежуточный фланец, между которым и внутренним фланцем смонтированы поворотные лопатки воздушного регистра. Привод лопаток выведен наружу горелки. Газопровод к котлу разводится к каждой горелке, проходит через отсечные клапаны поз.UZV-01А, поз.UZV-02А, поз.UZV-03А, поз.UZV-04А и ручные газовые клапаны по гибкому соединению, подается в газовый коллектор горелки. От коллектора горелки через фланцевые уплотнения до устья амбразуры проходят газовые стволы, оканчивающиеся распределительными наконечниками. Газ из коллектора по стволам выходит через отверстия наконечников под углом к потоку воздуха и смешивается с ним. Для интенсификации процесса смешения газа с воздухом в зоне амбразуры горелки на центральном стволе горелки расположен лопастной завихритель воздуха.

Каждая горелка оборудована газовым запальным устройством с подводом к ним через блокирующие электроклапаны азота для их продувки, приборами контроля пламени запальника и пламени горелок, гляделками и сервоприводами поворотных лопаток воздушных регистров. Управление отсечными клапанами газа, сервоприводами воздушных регистров и датчики пламени входят в систему автоматики розжига и блокировки котлов.

Для приема газа, пуска и останова горелки газопроводы имеют продувочные свечи, выведенные за пределы корпуса котельной выше уровня крыши.

Розжиг горелок осуществляется от запальных горелок с электроискровым запальным устройством и ионизационным датчиком пламени. Газовые горелки котлов оборудованы фотодатчиками пламени, которые входят в систему блокировки котла для защиты его от загазованности при розжиге горелки или при погасании факела каждой горелки.

Полнота сгорания газа контролируется в отходящих газах авто-матически газоанализаторами.

Воздух, необходимый для горения топливного газа, подается по напорному воздуховоду дутьевым вентилятором В-А-01А с электроприводом. Вентилятор высоконапорный, максимальное давление нагне-тания - 700 мм.вод.ст.

Воздух засасывается с улицы или помещения котельной, что определяется положением переключающих шиберов на шахте всаса, проходит калорифер подогрева воздуха В-Н-02А, где нагревается в холодное время до температуры (15-30)оС теплофикационной водой. Воздух после подогревателя и регулируемого направляющего аппарата подается на всас рабочего колеса вентилятора. Положение лопаток направляющего аппарата, в зависимости от нагрузки потока и расхода газа, изменяется сервоприводом, входящим в систему автоматического регулирования нагрузки котла.

Нагрев воздуха до температуры 250 оС поз.B-TRA-13A, нагнетаемого вентилятором в топку, производится за счет тепла уходящих дымовых газов в регенеративном воздухоподогревателе (РВП) В-Н-01А.

РВП представляет собой вращающийся в вертикальной плоскости ротор, состоящий из набора пластин специального профиля, образующих узкие каналы. Попеременно, при вращении ротора, по каналам проходят горячие газы и нагревают пластины ротора, а затем воздух, которому пластины отдают тепло. Поверхность нагрева РВП составляет 850 м2.

Температура дымовых газов на входе в РВП - (330-370) оС, на выходе - (155-180) оС.

На одном валу с электродвигателем установлен пневмодвигатель, который включается автоматической системой включения резерва, путем открытия электроселеноидного клапана на линии подачи сжатого воздуха при отключении питания основного электродвигателя. Если в течение двух минут РВП не будет вращаться, то произойдет срабатывание блокировки системы аварийной защиты котла.

Система смазки подшипников - «в масляной ванне».

После РВП воздух поступает на воздушный распределительный короб котла и из него через лопатки регистров горелок в каждую горелку котлов, где его поток смешивается с газом, выходящим из газораспределительных сопел. Постоянное соотношение газа с возду-хом поддерживается регулятором соотношения. Производительность котла регулируется как изменением количества газа и воздуха, так и числом работающих горелок. Полнота сгорания газа контролируется и обеспечивается автоматическими газоанализаторами на СО и О2 в отходящих газах и путем коррекции задатчика блока соотношения поддерживается содержание О2 в дымовых газах (1-2) %. Кроме того, косвенный контроль процесса горения осуществляется визуально через охлаждаемые гляделки и по температуре газов по газоходу котла.

Отключение котла от общего газохода осуществляется шиберной заслонкой с электроприводом.

5. Обоснование выбора каналов внесения регулирующих

воздействий

Из многих параметров характеризующих процесс, необходимо выбрать те, которые подлежат регулированию и изменением которых целесообразно вносить регулирующее воздействие. Для этого необходимы результаты анализа целевого назначения процесса. Исходя из результатов анализа, выбирают критерий управления, его заданное значение и параметры, изменением которых наиболее целесообразно на него воздействовать. Последнее осуществляется на основе статических и динамических характеристик процесса, дающих представление о взаимозависимости параметров.

Показателем эффективности работы водогрейного котла является температура прямой воды. На нее действуют следующие возмущения:

· расход воды через котел;

· расход топлива;

· расход воздуха;

· разряжение;

· температура обратной воды.

Стабилизировать, т.е. устранить все возмущения нельзя, т.к. расход топлива, расход воздуха и разряжение взаимосвязаны. Устранить можно только одно возмущение - расход воды через котел. Расход воды стабилизируется при помощи подпитки обратной воды химически-очищенной водой. Кроме того, температура прямой воды должна изменяться в зависимости от температуры наружного воздуха. Анализируя эти возмущения, можно прийти к выводу, что экономически целесообразным будет использование в качестве регулирующего воздействия изменение подачи топлива. Целесообразно использовать каскадно-связанное регулирование с главным регулятором. Он воспринимает изменение температуры наружного воздуха и температуры прямой воды, т.е. в общем коллекторе. Кроме того на регулятор топлива подается сигнал от датчика температуры воды за котлом и от датчика температуры обратной воды. Таким образом, подача топлива изменяется в зависимости от температуры наружного воздуха, температуры в общем коллекторе, температуры воды за котлом и температуры обратной воды. Воздух должен подаваться в таком количестве, чтобы обеспечить полное сжигание топлива. Если воздуха недостаточно, то кроме неполноты сжигания, т.е. экономических потерь будет загрязнение атмосферы. Если воздуха будет избыток, то будет унос тепла в трубу. Таким образом, необходимо регулировать соотношение "топливо-воздух". Топливо может идти разного качества, и расчетный коэффициент соотношения может оказаться не оптимальным. Для повышения качества необходимо контролировать полноту сжигания топлива по содержанию кислорода в дымовых газах. Таким образом, регулятор воздуха будет изменять подачу воздуха в зависимости от расхода топлива, расхода воздуха, с коррекцией по содержанию кислорода в дымовых газах. В данном проекте изменение расхода воздуха затруднительно, так как сечение воздуховода прямоугольное. Тогда регулирование ведется по косвенному параметру - давлению воздуха.

Для процесса горения в топке должно быть создано разряжение, если оно будет недостаточным, то возможно погасание пламени. Если слишком велико, то отрыв пламени от горелок. Разряжение в проекте регулируется в зависимости от расхода воздуха, изменением производительности дымососа.

Итак, в проекте используются следующие САР:

1. САР расхода топливного газа;

2. САР расхода и давления воздуха в топку;

3. САР температуры в топке;

4. САР уровня в барабане котла.

6. Обоснование выбора контролируемых и сигнализируемых

величин

При выборе контролируемых величия необходимо руководствоваться тем, что при минимальном их числе обеспечивалось наиболее полное представление о процессе. Контролю подлежат те параметры, по значениям которых осуществляется оперативное управление технологическим процессом, а также его пуск и остановка. К таким параметрам относятся все режимные и выходные параметры, а также входные параметры, при изменении которых в объект будут поступать возмущения. Обязательному контролю подлежат параметры, значения которых регламентируются технологической картой.

Контролю подлежат все регулируемые параметры :

· расход обратной воды;

· температура обратной воды;

· температура прямой воды;

· давление воздуха;

· концентрация O2 в дымовых газах;

· разряжение в топке котла;

· температура воды в коллекторе.

Кроме регулируемых параметров контролю подлежат следующие:

Делись добром ;)