Автоматизація котла

Економічність роботи парового котла ДКВР-4/13 ГМ та система його автоматизації. Технічна характеристика котла. Основні рішення по автоматизації технологічних процесів, матеріально-технічні засоби. Техніка безпеки і охорона навколишнього середовища.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

1. Техніко-економічне обґрунтування

Економічність роботи парового котла ДКВР-4/13 ГМ значною мірою визначається рівнем його автоматизації через складність протікають у ньому процесів, надійне управління якими неможливо без застосування засобів інформаційної вимірювальної техніки.

Існуюча система автоматизації котла виконана за принципом локального регулювання. Вона фізично і морально застаріла внаслідок зносу її складових. У зв'язку з цим зменшуються економічні параметри і продуктивність котла, доводиться знижувати його навантаження, зменшується надійність системи.

Заміна цієї системи на сучасний керуючий комплекс дозволить більш точно регулювати технологічні параметри, підвищить надійність роботи обладнання.

За рахунок оптимізації роботи котла і підтриманням його технологічних параметрів на необхідному рівні з заданою точністю досягається значна частина економічного ефекту. Наприклад, відомо, що величина розрідження в топці впливає на втрати тепла з відпрацьованими газами. Зниження розрідження з 2,5 до 1,5-2 кПА забезпечить зменшення витрати повітря в відпрацьованих газах, що знижує на - 5% втрати тепла. Використання частотних перетворювачів для регулювання продуктивності вентиляторів і димососів забезпечить зменшення витрат електроенергії більше чим на 20%.

Цілі створення АСУ ТП:

- Забезпечення оператора об'єктивною інформацією про роботу котельної установки.

- Підвищення ефективності роботи котельної установки.

- Запобігання аварійних ситуацій в роботі обладнання.

- Зниження затрат на ремонт обладнання і збільшення терміну його служби за рахунок дотримання технологічних режимів при експлуатації.

- Архівація параметрів для аналізу роботи котла і знаходження рекомендацій по покращенню його роботи.

- Зменшення експлуатаційних затрат на підтримання засобів автоматизації в робочому стані.

- Можливість зменшення чисельності обслуговуючого персоналу, за рахунок надійної інформаційної роботи системи контролю і управління.

АСУ ТП забезпечує виконання наступних функцій:

- Первинний збір, обробку і відображення інформації про параметри технологічного процесу.

- Автоматичний і дистанційний режим управління.

- Аварійне зупинення котла при спрацюванні аварійного захисту.

- Представлення на екранах робочих станцій інформації про роботу котла у вигляді фрагментів мнемосхем, відображенням числових значень параметрів і станів виконавчих механізмів.

- Управління продуктивністю димососа для підтримання заданого розрідження.

- Світлозвукова сигналізація відхилення технологічних параметрів від регламентних значень.

- Вивід на екран інформації про параметри.

- Формування архівів повідомлень і рапорту оператора про стан об'єкту управління.

- Діагностика вимірювального каналу.

- Система повинна допускати можливість розширення при установці додаткових засобів контролю і за рахунок програмного забезпечення.

Для покращення якості контролю і регулювання технологічних параметрів в АСУ ТП використовуються сучасні датчики з вихідним сигналом 4…20 мА, і класом точності не гірше 0,5.

Частотні перетворювачі, котрі використовуються для управління димососом і вентилятором, дозволяють забезпечити більш повне згорання газу в пальниках котла, знизити використовувану електричну потужність, зменшити експлуатаційні витрати і збільшити термін служби обладнання.

В якості приладів зв'язку з об'єктом використовують компактні модулі вводу-виводу сигналів дискретних чи аналогових датчиків.

Електроживлення АСУ ТП передбачає використання джерел безперебійного живлення, котрі виключають хибні спрацювання захисту і забезпечуючи роботу робочих станцій і модулів приладів зв'язку з об'єктом при тимчасовому зникненні напруги.

Автоматизація котла ДКВР-4/13 ГМ забезпечує наступні показники ефективності:

- зниження витрати газу;

- зниження витрати електроенергії;

- зменшення числа штатних працівників;

- зниження затрат на капітальний ремонт котла.

2. Характеристика об'єкта автоматизації

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

Об'єктом автоматизації є паровий котел ДКВР-4/13 ГМ (двохбарабанний котел, водотрубний, реконструйований паропродуктивністю 4 т/год, робочим тиском пари 13 кгс/см?, газомазутний). Паровий котел ДКВР-4/13 ГМ (рисунок 3.1) призначений для отримання насиченої пари тиском 1,3 МПа з температурою 194°С. Котел з природною циркуляцією. В якості палива використовується природний газ. Котел має П-подібну компонування і являє собою дві вертикальні призматичні шахти, з'єднані вгорі горизонтальним газоходом.

У топковій камері котла по всьому периметру і вздовж всієї висоти стін розташовуються трубні плоскі системи - топкові екрани. Вони виконані зі зварених між собою труб, що утворюють суцільну (газонепроникну) оболонку. Газощільна екранна система покрита оболонкою з теплоізоляційного матеріалу, яка зменшує втрати теплоти від зовнішнього охолодження стін агрегату, забезпечує нормальні санітарно-гігієнічні умови в приміщенні і виключає можливість опіків персоналу.

Топка котла має чотири екрани: два бічних, фронтовий і задній. Камера згоряння з метою попередження затягування полум'я в конвективний пучок та зменшення втрат з димовими газами, розділена перегородкою на дві частини: топку і камеру догорання.

Котел має верхній і нижній барабани внутрішнім діаметром 1000 мм на тиск 1,4 МПа, виготовлені зі сталі 16ГС з товщиною стінки 13 мм, розташовані в подовжній осі котла. Верхній барабан довше нижнього і в нього введені всі екрановані труби, нижні частини цих труб приєднані до колекторів зварюванням. Верхні і нижні частини труб кип'ятильного пучка зібрані у верхньому і нижньому барабанах котла і розвальцовані. Менша за розмірами довжина нижнього барабана дозволяє мати вільний простір в топці для розміщення будь-якого топкового пристрою. Нижній барабан є шлаковідстійником і обладнаний перфорованою трубою для періодичної продувки і штуцером для спуску води. Усередині кіпятільной пучка є чавунна перегородка, яка ділить його на перший і другий газоходи.

Для створення циркуляційного контуру в екранах, передній кінець кожного екранного колектора з'єднаний опускне необігрівальній трубою з верхнім барабаном, а задній кінець - перепускний трубою з нижнім барабаном. Вода надходить в бічні екрани одночасно з верхнього барабана по переднім опускним трубах, а з нижнього барабана - по перепускним.

Така схема живлення бічних екранів підвищує надійність роботи котла при зниженому рівні води у верхньому барабані, збільшується кратність циркуляції. Екрановані труби котла ДКВР-4/13 ГМ виготовлені зі сталі 51х2, 5 мм.

Рисунок 3.1 - Котел ДКВР-4/13 ГМ: 1 - пальниковий пристрій, 2 - екрановані труби, 3 - верхній барабан, 4 - манометр, 5 - запобіжні клапани, 6 - труби живильної води, 7 - сепаратор пари, 8 - камера догорання, 9 - кип'ятильні труби, 10 - обдув очний пристрій, 11 - нижній барабан, 12 - продувний трубопровід

Для огляду барабанів і очищення труб на днищах котла є лази розміром 325х400 мм. Для видалення відкладень шламу в котлі є торцеві люки на нижніх камерах екранів,

Для періодичної продувки камер є штуцери діаметром 32х3 мм. Котел комплектується живильним економайзером, газомазутною грілкою, димососом, вентилятором, деаератором живильної води.

Котел забезпечений контрольно-вимірювальними приладами та необхідною арматурою. На паровий котел ДКВР-4-13 ГМ встановлюється наступна арматура: запобіжні клапани, манометри та триходові крани до них; рамки покажчиків рівня з шибками і запірними пристроями покажчиків рівня; запірні вентилі і зворотні клапани живлення котлів; запірні вентилі продувки барабанів, камер екранів, регулятора харчування та пароперегрівача; запірні вентилі відбору насиченої пари (для котлів без пароперегрівачів); запірні вентилі для відбору перегрітої пари (для котлів з пароперегрівачем); запірні вентилі на лінії обдування і прогріву нижнього барабана при розпалюванні котлів (для котлів ДКВР-10); вентилі для спуску води з нижнього барабана; запірні вентилі на лінії введення хімікатів; вентилі для відбору проб пари.

Численні випробування і тривалий досвід експлуатації великої кількості котлів ДКВР підтвердили їх надійну роботу на зниженому в порівнянні з номінальною тиску. Мінімальна допустимий тиск (абсолютний) для котла ДКВР-4-13 ГМ рівний 0,7 МПа (7 кгс/см?). При більш низькому тиску значно зростає вологість виробляємої котлами пари, а при спалюванні сірчистих палив (Sпр>0,2%) спостерігається низькотемпературна корозія. Зі зменшенням робочого тиску ККД котлоагрегата не зменшується, що підтверджено порівняльними тепловими розрахунками котлів на номінальному і зниженому тиску. Елементи котлів розраховані на робочий тиск 1,4 МПа (14 кгс/см?), безпеку їх роботи заб...