Модернизация мазутной котельной в городе Полярные Зори

Более 80 процентов объема тепловой энергии Кольского края вырабатывается на мазутных котельных. Получается дорого и неэффективно. В большинстве регионов для этого используют природный газ. Но проблема в том, что в нашей области его никогда не было и нет. Так можем ли мы в принципе избавиться от пресловутой мазутозависимости и что сегодня делается для этого?
Мазут – один из продуктов нефтепереработки. Поэтому увеличение мировых цен на нефть непосредственно влияет на его стоимость. К примеру, в 2010 году под влиянием мировой конъюнктуры на отечественном рынке нефтепродуктов образовался дефицит топлива. В результате подскочили оптовые цены. Они на 26 процентов превысили ожидаемые и запланированные. Кроме того, на его цене отражается и тот факт, что весь мазут (а это ежегодно около 1,7 миллион ...

ВВЕДЕНИЕ 3
1. МАЗУТНАЯ КОТЕЛЬНАЯ 5
1.1 Описание тепловой схемы котельной 8
1.2 Котел Б-25/15ГМ 10
1.3 Котел Е-25/14ГМ 12
2. ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ 16
3. ЭЛЕКТРОКОТЕЛ КЭП-14000/6,3 18
3.1 Водно-химический режим котла 21
3.2 Правила безопасности при работе с электрокотлом КЭП-14000/6,3 23
4. БАК СОЛЕРАСТВОРИТЕЛЬ 25
5. РАСЧЕТ ТЕПЛОВЫХ НАГРУЗОК ОТОПЛЕНИЯ, ВЕНТИЛЯЦИИ И ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ 26
5.1 Сезонная тепловая нагрузка 27
5.2 Расчет температур сетевой воды 29
6. ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ 31
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 32
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 33

Более 80 процентов объема тепловой энергии Кольского края вырабатывается на мазутных котельных. Получается дорого и неэффективно. В большинстве регионов для этого используют природный газ. Но проблема в том, что в нашей области его никогда не было и нет. Так можем ли мы в принципе избавиться от пресловутой мазутозависимости и что сегодня делается для этого?
Мазут – один из продуктов нефтепереработки. Поэтому увеличение мировых цен на нефть непосредственно влияет на его стоимость. К примеру, в 2010 году под влиянием мировой конъюнктуры на отечественном рынке нефтепродуктов образовался дефицит топлива. В результате подскочили оптовые цены. Они на 26 процентов превысили ожидаемые и запланированные. Кроме того, на его цене отражается и тот факт, что весь мазут (а это ежегодно около 1,7 миллион а тонн, из которых 1,2 миллиона используется для коммунальных нужд населения и бюджетных предприятий) завозится из разных регионов России. А тариф на транспортировку по железной дороге составляет около 25 процентов от его закупочной стоимости на заводах. Вот почему мазут обходится производителям тепла так дорого. [7]
Сейчас уже действует Концепция инфраструктурного развития теплоснабжающих организаций Мурманской области на 2011-2015 годы. Она разработана с участием ОАО "Газпром энергохолдинг" и была одобрена министерствами энергетики и регионального развития РФ. Ее главной целью как раз и является уход от мазутозависимости, экономия ресурсов, оптимизация работы и укрупнение теплоснабжающих организаций.
Это означает в первую очередь перевод мазутных котельных на использование иных видов первичного топлива – древесных отходов и угля. Строительство газовых и модернизацию электрических котельных с переводом на расчеты по высокому напряжению и применение зонных тарифов. Внедрение автоматизированной измерительной системы диспетчерского контроля и учета энергоресурсов.
В городе Полярные Зори введена в строй электрокотельная. Инициатором ее строительства и заказчиком выступила Кольская атомная станция. Генеральным подрядчиком стало ООО "КЭМК-ГЭМ".
Первая и вторая очереди электрокотельной имеют по два котла. Строительство второй очереди началось в июне 2006 года. А уже осенью оборудование новой котельной было поставлено на учет в Мурманском отделении Ростехнадзора. В четвертом квартале 2006 года был введен в строй третий котел котельной. В январе был запущен четвертый котел и электрокотельная вышла на проектную мощность, что позволяет ей выдавать в теплосеть города 25 тонн пара в час.[6]
Ввод котельной стал подарком градообразующего предприятия города Колськой АЭС полярнозоренцам. Новая котельная намного экономичнее обычных, работающих на мазуте, что позволит жителям города экономить на отплате тепла - самой дорогой услуги ЖКХ.
Цель работы – перевод мазутной котельной города Полярные Зори на электричество.
Задачи:
 изучить мазутную котельную города Полярные Зори;
 изучить электрокотельную города Полярные Зори;
 изучить технологическую схему работы котельных;
 провести сравнение котельной на мазутном топливе и на электричестве.

Водяной экономайзер стальной, гладкотрубный, выполнен из труб 28 ×3 мм.Воздухоподогреватель состоит из вертикально расположенных труб 29 ×1,5 мм, внутри которых проходят дымовые газы.Котел оборудован двумя комбинированными газомазутными горелками турбулентными с переферийной подачей газа.Производительность одной горелки – 1100 м3/час.Техническая характеристика котла Б-25/15ГМ представлена в таблице 2.Таблица 2Техническая характеристика котла Б-25/15ГМ [5]НаименованиеЕдиница измеренияЗначение1.Производительностьт/ч252.Расчетное рабочее давление:кг/см214а) за паровой задвижкойб) в барабанекг/см2163.Расчетная температура перегретого пара°С3504.Поверхность нагрева пароперегревателям2715.Поверхность нагрева экономайзерам23166.Поверхность нагрева воздухоподогревателям26787.Объем топочной камерым3988.Объемм310,81а) водянойб) паровойм37,84в) питательныйм31,2671.3 Котел Е-25/14ГМПаровой котел с естественной циркуляцией Е-25/14ГМ (рис. 2) производительностью 25 т/ч с рабочим давлением 1,4 МПа предназначен для производства насыщенного или перегретого пара, используемого на технологические нужды промышленных предприятий, в системах отопления, вентиляции и горячего водоснабжения. Двухбарабанный котел, вертикально-водотрубный с естественной циркуляцией, с D-образной экранированной топочной камерой и конвективным пучком, расположенным параллельно топочной камерой.Все блоки котла Е-25/14ГМ (два топочных и один конвективный) собираются на отдельных опорных рамах. На раму передается через опоры камер экранов и барабана вес элементов блока котла под давлением, вес обвязочного каркаса, а также вес обмуровки с обшивкой. У котлов Е-25/14ГМ температура перегрева 250 °С соответственно пароперегреватель выполнен трехниточным, регулируемым, с вертикальным расположением труб. При установке пароперегревателя часть труб конвективного пучка не устанавливается. Два пакета перегревателя располагаются по обе стороны барабана.Рисунок 2. Котел Е-25/14ГМДля обеспечения возможности демонтажа перегревателя при ремонте через боковую стенку крайние трубы пучка в области пароперегревателя расположены с шагом 150 мм, а трубы и змеевики пароперегревателя – с неравномерными шагами по длине пучка 60 и 90 мм. На нижних камерах пароперегревателя имеются штуцеры для их продувки. Сепарационное устройство располагается в верхнем барабане. Первичная сепарация осуществляется в отбойных щитах с козырьками. Окончательно очищается пар от влаги горизонтальным жалюзийным сепаратором, расположенным на расстоянии 300 мм от среднего уровня воды в барабане. Равномерный подвод пара к жалюзийному сепаратору обеспечивается размещенным над сепаратором дырчатым листом с отверстиями. Хвостовые поверхности состоят из одноходового по воздуху воздухоподогревателя с поверхностью нагрева 228 м2, обеспечивающего подогрев воздуха до 145 °С, и установленного следом за ним по ходу газов чугунного экономайзера с поверхностью нагрева 646 м2. Решетка приводится в движение при помощи привода ПТ-1200, обеспечивающего регулирование 8 ступеней скорости движения в пределах 2,4-18 м/ч или ПТБ-1200, который имеет бесступенчатое регулирование частоты вращения изменением числа оборотов двигателя постоянного тока. Скорость движения решетки с приводом ПТБ-1200 изменяется в пределах 0,92-18,4 м/ч. Котел оборудован системой возврата уноса и острого дутья. Выпадающий в конвективном пучке унос оседает в четырех зольниках и возвращается в топочную камеру для дожигания при помощи воздушных эжекторов по прямым трубам через заднюю стенку. Шесть сопл острого дутья расположены в задней стенке топки на высоте 1150 мм от решетки. Воздух в систему острого дутья и возврата уноса подается от высоконапорного вентилятора производительностью 2000 м3/ч и полным напором 3,8 кПа (380 кгс/м2). [8]Котел снабжен контрольно-измерительными приборами и необходимой арматурой. Котел имеет два предохранительных клапана, один из которых контрольный. У котлов с пароперегревателем контрольный предохранительный клапан устанавливается на выходном коллекторе пароперегревателя. На котле устанавливается один водоуказательный прибор прямого действия и два сниженных указателя уровня, из которых один поставляется в комплекте с котлом, а второй – с автоматикой. На верхнем барабане котла установлен манометр, а при наличии пароперегревателя манометр устанавливается и на выходном коллекторе пароперегревателя. На верхнем барабане размещаются главный паровой вентиль или задвижка (у котлов без пароперегревателя), вентили для отбора проб пара, отбора пара на собственные нужды и ввода химикатов. На заднем днище верхнего барабана на патрубке непрерывной продувки установлены запорный и регулирующий вентили. На днище нижнего барабана установлен вентиль, на патрубке прогрева – обратный клапан и вентиль, а на патрубке периодической продувки установлены два запорных вентиля или запорный и регулирующий вентили. На линиях периодической продувки из всех нижних камер экранов установлены запорные вентили. На паропроводе обдувки установлены дренажные вентили для отвода конденсата при прогреве линии и запорные вентили для подачи пара к обдувочному прибору. На питательных трубопроводах перед экономайзером устанавливаются обратные клапаны и запорные вентили; на питательной линии, идущей через экономайзер, перед обратным клапаном установлен регулирующий клапан питания, который соединяется с исполнительным механизмом автоматики котла. Для очистки дымовых газов применяется золоуловитель БЦ-2-6Ѕ7. Диапазон нагрузок котлов типа Е-25/14ГМ составляет от 25 до 100% от номинальной паропроизводительности котла. Котел Е-25/14ГМ работает в диапазоне давлений 0,7-1,4 МПа (7-14 кгс/см2). С уменьшением рабочего давления КПД котлоагрегата не уменьшается. При работе на пониженном давлении предохранительные клапаны котла и дополнительные предохранительные клапаны, устанавливаемые на оборудовании, должны быть отрегулированы на фактическое рабочее давление. Технические характеристики котла Е-25/14ГМ представлены в таблице 3.Таблица 3.Технические характеристики котла Е-25/14ГМ [10]ПараметрЗнечениеТопливоприродный газ/ мазутПаропроизводительность, т/ч25Рабочее давление пара на выходе, МПа (кгс/см²)1,3 (13,0)Температура пара на выходе, °Снасыщ. 194Температура питательной воды, °С100Расчетный КПД, %93,9/91,7Расчетный расход топлива, м³/ч (кг/ч)1762 (1670)Габариты транспортабельного блока котла (L×B×H), мм9690×3136×4032Габариты компоновки (L×B×H), мм10195×5210×6095Масса транспортабельного блока котла, кг23500Масса по компоновке, кг278432. Описание технологической схемыВ 2003 году была введена в эксплуатацию первая очередь электрокотельной мощностью 28МВт. Само здание представляет собой пристройку к действующей городской мазутной котельной. Были введены в эксплуатацию 2 паровых электрокотла мощностью по 14 МВт. Электроснабжение осуществляется от новой подстанции 110/кВ – 28000 кВА, сооруженной рядом с котельной.Вторая очередь электрокотельной была введена в эксплуатацию в конце 2006 года. Суммарная установленная мощность новой котельной составила 48,16 Гкал/час. Электрокотельная была включена в технологическую схему мазутной котельной.Котельные работают в едином технологическом режиме. Мазутная котельная ОАО "Тепловодоснабжение" производит подготовку и транспортировку питательной воды для выработки пара электрокотлами филиала ОАО "Концерн Росэнергоатом" "Кольская атомная станция". Продувочная вода электрокотлов транспортируются на очистные установки замазученных стоков ОАО "Тепловодоснабжение". Пар давлением 5,5 Атм, температурой 158 °С, вырабатываемый электрокотлами Кольской атомной станции, подается в паропровод мазутной котельной ОАО "Тепловодоснабжение". [9]Для технологических и хозбытовых нужд котельной города Полярные Зори осуществляется водозабор из озера Имандра. Сырая вода после хлорирования от насосной 1-го подъема поступает по двум водопроводам Ду-300 на насосную второго подъема в баки запаса сырой воды (2 шт. V = 3500 м3 каждый). Вода с баков РСВ через подогреватели (2 шт.), греющей средой в которых является котловая вода от сепараторов непрерывной продувки, поступает на натрий-катионитовые фильтры (4 шт.) предназначенные для умягчения сырой воды. Химобработанная подогретая вода подается в деаэратор.В деаэраторах (3 шт. типа ДСА-150 с аккумуляторными баками V = 35 м3) умягченная вода очищается от агрессивных газов (кислорода и углекислоты), вызывающих коррозию металла. Питательная вода насосами (типа ПЭ 65×42) подается в котлоагрегаты, предназначенные для выработки перегретого пара.Пар от котлов направляется в сетевые подогреватели (4 основных бойлера: типа БО-200 – 2 шт., ПСВ – 200-7-15 – 1 шт., ПСВ – 200у – 1 шт.; 2 пиковых бойлера типа ПСВ-200у) для нагрева воды, циркулирующей по теплосети, и подпиточной воды, используемой для подпитки тепловой сети (2 подпиточный бойлера типа ПСВ-90-7-15, ПСВ-125-7-15).Установленная мощность источников составляет – 154,99 Гкал/час;Подключенная нагрузка – 97,39 Гкал/час;Котельные обеспечивают теплом потребителей города Полярные Зори и поселка Зашеек по температурному графику 115 / 70 °С. В настоящее время котлы мазутной котельной являются резервными, а необходимый для теплоснабжения города пар производят на электрокотельной котлами КЭП-14000/6,3.3. Электрокотел КЭП-14000/6,3Котел электродный паровой тип КЭП-14000/6,3 (рис. 3) предназначен для выработки насыщенного пара давлением 0,6 МПа (6 кгс/см2), подаваемого в паропровод 5 кгс/см2 существующей мазутной котельной.Технические данные электрокотла представлены в таблице 4.Таблица 4Технические данные электрокотла КЭП-14000/6,3 [3]Наименование параметраЕд. измеренияВеличинаНоминальная мощностькВт14000Напряжение питающей сетикВ6,3Номинальный токА1300Паропроизводительностьт/час18ТеплопроизводительностьГкал/час12,04Рабочее давление параМПа0,6Удельное сопротивление воды при температуре t = 20 ОСОм·м480Температура пара при 0,6 МПа°С164Число фазшт.3Водяной объем котла (рабочий)куб.м16Водяной объем котла (полный)куб.м29Масса котлакг8150Габаритные размеры: диаметр высотамммм30205740Рисунок 3. Внешний вид котла КЭП-14000/6,3Принцип работы электрокотла (рис. 4) заключается в прямом нагреве воды и превращении ее в насыщенный пар электрическим током, проходящим непосредственно, через объём воды, представляющей собой активное сопротивление. Электропроводность котловой воды зависит от физико-химических свойств питательной воды и от изменения концентрации солей, растворимых в воде в процессе эксплуатации. Паропроизводительность котла находится в прямой зависимости от электропроводности котловой воды.Конструктивно котел включает в себя следующие элементы:корпус котла;предохранительные клапаны;указатели уровня прямого действия;колонку датчиков уровня;электродную систему;парогенерирующие камеры (экраны);электроды (фазные, нулевые).Рисунок 4. Схема работы электродного отопительного прибораКорпус электрокотла представляет собой сварной сосуд с эллиптическими крышкой и днищем. На крышке установлены шесть патрубков Ду400 для крепления фазных электродов, штуцер воздушника Ду25 и пароотводящий патрубок Ду200.В верхней части обечайки расположен патрубок Ду200 мм для предохранительного клапана и гребенка со штуцерами для манометра и приборов защиты по давлению.В средней части обечайки расположены патрубки для установки колонки датчиков уровня, патрубки для установки указателей уровня, реактор с входным патрубком, предназначенным для подпитки электрокотла водой, патрубок продувки и два патрубка для подсоединения дифманометра.С противоположной стороны реактора расположен смотровой люк Ду600 мм, служащий для монтажа парогенерирующих камер и углевых электродов.Внутри корпуса котла смонтирована опорная решетка с нулевой шиной, для установки парогенерирующих камер (экранов), а также для крепления на ней нулевых электродов.На днище установлены патрубок Ду300 мм, служащий для очистки корпуса электрокотла от шлама и накипи и дренажный патрубок. Кроме того к днищу приварены опорные лапы электрокотла, к одной из которых приварен болт заземления М20.Электродная группа состоит из нулевого и фазного электродов. Фазный электрод состоит из литого электрода, выполненного в форме «звездочки», токоведущей шпильки, проходного изолятора, контактной клеммы крышки. Все уплотнения между изолятором, крышкой и токоведущей шпилькой выполнены из фторопласта-4. Изоляция токоведущих шпилек и стержней выполнена из фторопластовых труб. Нулевые электроды выполнены литыми в форме «звездочек». Они монтируются снизу на опорных решетках парогенерирующих камер.Парогенерирующие камеры (экраны) служат для создания теплового напора и циркуляции котловой воды между нулевым и фазным электродами. Также парогенерирующие камеры являются диэлектрическими экранами, защищающими корпус котла от электроэрозийного износа. Парогенерирующие камеры выполнены в виде цилиндров из фторопластовых труб Ду 400.На электрокотле установлен предохранительный клапан Ду200 мм.На корпусе электрокотла установлены два указателя уровня прямого действия рамочного типа №8. Указатели уровня расположены относительно друг друга таким образом, чтобы они непрерывно показывали уровень воды в электрокотле. Каждый указатель уровня имеет самостоятельное подключение к корпусу котла. Верхний и нижний допустимые уровни воды отмечены специальными указателями.Колонка электродных датчиков уровня предназначена для защиты от переполнения и упуска питательной воды в электрокотле.3.1 Водно-химический режим котлаВ схеме водоподготовительной установки предусмотрена возможность добавки в поступающую в котел воду легкорастворимых солей (тринатрийфосфат) для снижения удельного электрического сопротивления воды до нормируемых значений. Для этого смонтирован блок дозатора соли, состоящий из ёмкости для растворения соли, дозатора с дозаторной шайбой и системой трубопроводов с арматурой.Снижение удельного электрического сопротивления путем введения легкорастворимых солей в питательную и котловую воду применяется при запуске котлов для форсирования набора и поддержания мощности.Таблица 5Зависимость электрической мощности электрокотлов от концентрации соли в котловой воде [3]Нагрузка, МВтСила тока, АЭлектропрово-димость, мкСм/смНагрузка, МВтСила тока, АЭлектропрово-димость, мкСм/см1210406839800517,212,11090696,28,8800507,211,910606748,2750466,311,31010644,57,870043410,9960632,67630397,210,7950621,36,5590372,810,7950611,46,1550346,510,5930604,95,8520324,110,2900594,65,3490302,110,2900593,85,147028810,1900589,9545026910,1900576,64,8420255,99,98905574,4400242,89,3850537,34,1380229,3Продолжение таблицы 5Нагрузка, МВтСила тока, АЭлектропрово-димость, мкСм/смНагрузка, МВтСила тока, АЭлектропрово-димость, мкСм/см2,8< 30015,294,8420261,53,1< 30019,655440276,23,2< 30082,95,1460287,23,2< 300146,75,2470296,23,3< 300176,15,2470302,43,53001875,44903143,5300192,85,7500327,63,7310203,55,9520339,93,9340211,76,1540354,54,1360221,26,3560367,84,2390229,26,6590383,94,44002406,96003984,5400248,77,1620417,74,6410254,88,5780553,1Электрокотел снабжен приборами контроля (таблица 6).Таблица 6Приборы контроля электрокотла КЭП-14000/6,3давление пара в котле- по месту: показывающий- 1 шт.- ЭКМ- 1 шт.- ЩУ: регистрирующий- 1 шт.уровень воды в котле- ЩУ: регистрирующий- 1 шт.давление питательной воды перед регулятором питания котла- по месту: ЭКМ- ЩУ: регистрирующий- 1 шт.- 1 шт.давление питательной воды после регулятора питания котла- по месту: показывающий- 1 шт.давление питательной воды в общей магистрали- по месту: ЭКМ- 1 шт.давление пара в главном паропроводе электрокотельной- по месту: показывающий- 1 шт.солесодержание воды в котле- ЩУ: регистрирующий- 1 шт.расход пара от котла- ЩУ: регистрирующий- 1 шт.расход питательной воды к котлу- ЩУ: регистрирующий- 1 шт.расход непрерывной продувки котла- ЩУ: регистрирующий- 1 шт.расход общий питательной воды к котлам- ЩУ: регистрирующий- 1 шт.расход общий пара от котлов- ЩУ: регистрирующий- 1 шт.Организация водно-химического режима должна обеспечивать надежную работу котла, трубопроводов и другого оборудования без повреждения их элементов вследствие отложения, шлама или в результате коррозии металла.Подпитка сырой водой котлов не допускается.Котел должен работать на питательной воде с удельным сопротивлением 48000 Ом·см. Если удельное сопротивление питательной воды ниже 48000 Ом·см, то необходимо принять меры для уменьшения ее солесодержания.