Описание схемы автоматического контроля технологических параметров

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

        СОДЕРЖАНИЕ 

Введение…………………………………………………………………………

1 Анализ  технологического процесса………………………………………….

1. 1 Физико-химические  основы процесса…………………………………….

1.2 Описание  технологического процесса, производства…………………….

1.3 Основное  оборудование производства…………………………………….

1.4 Параметры  нормального технологического  режима……………………..

…………………………………………………..

3 Описание   схемы   автоматического   контроля   технологических параметров…………………………………………………………………………

4 ………………………………………………………………………..

5 ……………………………

Заключение………………………………………………………………………..

Список  литературы……………………………………………………………….

Приложение  А Спецификация технических средств………………………….. 
 
 
 
 

        ВВЕДЕНИЕ

        По уровню автоматизации  теплоэнергетика занимает одно из ведущих  мест среди других отраслей промышленности. Теплоэнергетические установки  характеризуются непрерывностью протекающих  в них процессов. При этом выработка  тепловой и электрической энергии  в любой момент времени должна соответствовать потреблению (нагрузке). Почти все операции на теплоэнергетических установках механизированы, а переходные процессы в них развиваются сравнительно быстро. Этим объясняется высокое развитие автоматизации в тепловой энергетике. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

        1 АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО  ПРОЦЕССА

        1.1 Физико-химические  основы процесса

        Горение топлива является сплошным физико-химическим процессом. Химическая сторона горения представляет собой процесс окисления его горючих элементов кислородом. проходящий при определенной температуре и сопровождающийся выделением тепла. Интенсивность горения, а так же экономичность и устойчивость процесса горения топлива зависят от способа подвода и распределения воздуха между частицами топлива. Условно принято процесс сжигания топлива делить на три стадии: зажигание, горение и дожигание. Эти стадии в основном протекают последовательно во времени, частично накладываются одна на другую./2/

        Расчет процесса горения обычно сводится к определению  количества воздуха в м³, необходимого для сгорания единицы массы или объема топлива количества и состава теплового баланса и определению температуры горения.

        Значение теплоотдачи  заключается в теплопередаче  тепловой энергии, выделяющейся при  сжигании топлива, воде, из которой  необходимо получить пар, или пару, если необходимо повысить его температуру  выше температуры насыщения. Процесс  теплообмена в котле идет через  водогазонепроницаемые теплопроводные стенки, называющиеся поверхностью нагрева. Поверхности нагрева выполняются  в виде труб. Внутри труб происходит непрерывная циркуляция воды, а снаружи  они омываются горячими топочными  газами или воспринимают тепловую энергию  лучеиспусканием. Таким образом, в  котлоагрегате имеют место все  виды теплопередачи: теплопроводность, конвекция и лучеиспускание. Соответственно поверхность нагрева подразделяется на конвективные и радиационные. Количество тепла, передаваемое через единицу площади нагрева в единицу времени носит название теплового напряжения поверхности нагрева. Величина напряжения ограничена, во-первых, свойствами материала поверхности нагрева, во-вторых, максимально возможной интенсивностью теплопередачи от горячего теплоносителя к поверхности, от поверхности нагрева к холодному теплоносителю.

        Интенсивность коэффициента теплопередачи тем выше, чем выше разности температур теплоносителей, скорость их перемещения относительно поверхности нагрева и чем  выше чистота поверхности.

        Водоподготовка котельных является необходимым атрибутом любой котельной./1/ Основная задача системы водоподготовки для котельных - предотвратить образование минеральных отложений на внутренней поверхности водогрейных котлов, теплообменников и трубопроводов тепловых станций. Эти отложения приводят к значительным потерям мощности водогрейных котлов, а в некоторых случаях могут полностью заблокировать работу котельной из-за закупоривания внутренней конструкции водогрейного оборудования или образования очаговой коррозии.

              Натрий-катионирование

        Процесс натрий-катионирования широко используется в промышленности для умягчения воды, т. е. удаления из нее катионов Са²⁺ и Mg²⁺. Он заключается в том, что умягчаемая вода фильтруется с определенной скоростью через слой катионита с обменным катионом натрия.

        В этом слое протекают  обменные реакции

         2RNa +Са²⁺ →R₂Ca + 2Na⁺   (*)

        2RNa+Mg²⁺ → R₂ Mg + 2Na⁺

        в результате которых  катион натрия переходит в воду, а Са²⁺ и Mg²⁺ остаются в катионите. После замещения всех обменных катионов натрия кальцием и магнием процесс умягчения прекращается. 

Рисунок 1 - Графическая интерпретация процесса катионирования воды. 

        Реакции (*) протекают во времени. Поэтому, начавшись при контакте обрабатываемой воды с катионитом, они заканчиваются в плоскости в, г (рисунок 1, /) на некоторой глубине h_рз. Ниже плоскости в, г находится свежий (неистощенный) катионит. В процессе работы фильтра работающая зона а-б-в-г смещается вниз, и спустя некоторое время в слое катионита образуются три зоны: А— истощенного, Б— работающего, В — свежего катионита (рисунок 1,//). Верхняя горизонталь в-г (рисунок 1, IV) соответствует жесткости исходной воды, а нижний а-б — умягченной. Точка а характеризует начало работы катионитного фильтра. В момент, когда плоскость работающей зоны в-г достигнет нижней границы слои катионита (рисунок 1,///), отмечается повышение жесткости умягченной воды  («проскок» жесткости) и фильтр отключается на регенерацию, чему на графике соответствует точка б. При дальнейшей работе фильтра жесткость фильтрата будет возрастать,  пока в точке д не достигнет значения  Ж_ив. Площадь а-б-г-в соответствует полной рабочей динамической обменной емкости (ДОЕ) всего слоя катионита. 

        1.2 Описание технологического  процесса, производства

        Технологический процесс  в водогрейном котле /3/ – это процесс сгорания топлива и выработки тепла для нагрева воды. Природный газ, основную горючую часть которого составляет метан СН₄ (94%), по топливопроводу котла поступает в горелку и по мере выхода из нее сгорает в виде факела в топочной камере. Воздух для поддержания процесса горения подается с помощью вентилятора. Так как теплота сгорания газа высока и составляет 8500 ккал/м³, то удельная потребность в подаваемом воздухе велика: на 1 м³ газа требуется 9,6 м³ воздуха, а с учетом коэффициента избытка воздуха a = 1,05 - 10 м³.  В результате непрерывного горения топлива в топочной камере образуются нагретые до высокой температуры газообразные продукты сгорания. Они омывают снаружи топочные экраны, которые состоят из труб с циркулирующей внутри них водой и пароводяной смеси. Затем продукты сгорания, охлажденные в топочной камере до температуры 980^°С, непрерывно двигаясь по газоходам котла, омывают вначале пучок кипятильных труб, затем экономайзер, охлаждаются до температуры 115^°С и дымососом удаляются через дымовую трубу в атмосферу. Питательная вода предварительно проходит через фильтры химической очистки, а затем поступает в деаэратор, где происходит удаление кислорода О₂ из воды за счет ее подогрева паром до температуры 104^оС, что соответствует избыточному давлению в деаэраторе 0,02 ÷ 0,025 МПа. Выделившийся из воды воздух уходит через трубу в верхней части деаэраторной колонки в атмосферу, а очищенная и подогретая вода выливается в бак-аккумулятор, расположенный под колонкой деаэратора, откуда расходуется для питания котла. В верхний барабан котла питательная вода подается после дополнительного подогрева в экономайзере до температуры 91-100^°С.

        В общем виде процесс  работы котельной выглядит так: 

        

1. При температурах наружного воздуха от плюс 8 ^°С до минус 5 ^°С в работе находится один котел с постоянным расходом воды и температурой на входе плюс 60 ^°С, на выходе плюс 85 ^°С, температурный график обеспечивается автоматически регулятором сетевого перепуска и регулированием мощности котлов, температура воды перед котлами поддерживается линией рециркуляции.

 
        

2. При дальнейшем понижении температуры наружного  воздуха (от минус 12 ^°С и ниже) повышение температуры теплоносителя обеспечивается увеличением мощности котлов вплоть до максимальной. Это производится в соответствии с заданной режимной картой и настройками автоматики регулирования котлов.

        1.3 Основное оборудование  производства

        В котельной установлено:

1. Четыре котла ДКВР 10/13 с чугунными экономайзерами, три из которых переведены в водогрейный режим, четвертый котел законсервирован. Общая мощность котельной 20.14 Гкал/час. Максимальная присоединенная нагрузка потребителей - 11.13 Гкал/час.
2. Два сетевых насоса Д–320/70 производительностью 320 м³/час и давлением 7 кгс/см².
3. Химводоподготовка двухступенчатая производительностью 16 м³/час. Первая ступень подготовки происходит через натрий-катионитовые фильтры, которых в котельной смонтировано два и работают они поочередно. 2-я ступень подготовки воды производится через сульфоугольный фильтр.
4. Вакуумный деаэратор ВДПУ–5А производительностью 3-5 м³/час с накопительной емкостью 8 м³.
5. Три подпиточных насоса типа К-20/30, производительностью 20 м³/час,
6. Линия рециркуляции с двумя насосами НКУ-140 М, производительностью 140 м³/час.
7. Линия сетевого перепуска.
8. Три дымососа типа Д-10.
9. Три вентилятора дутьевых типа ВД-8.
10. Кирпичная дымовая труба высотой 31 м.
11. Протяженность тепловой сети присоединенной к котельной 11476 погонных метров.
12. Объем тепловой сети 384 м³.

        Рисунок 2 - Схема  водяной обвязки котлов. 

        Сетевые насосы Д320-70 СН-13 и СН-14 (Рисунок 2) служат для создания циркуляции теплоносителя (воды) во внешней теплосети и внутренней тепловой системе котельной. Отбор воды идет из обратного трубопровода внешней сети, подача - в обратный коллектор котельной. В работе постоянно находится один насос СН-13, второй насос СН-14, остается в резерве на случай выхода из строя основного. На входном и выходном трубопроводах обоих насосов установлены задвижки СН-13.1 и СН-14.1, манометры для контроля давления, кроме того, на выходных трубопроводах установлены обратные клапаны СН-13.2 и СН-14.2, для предотвращения прохода воды в обратном направлении при остановке насоса. Аварийный байпас с задвижкой СН-13.14, служит для создания независимой циркуляции воды во внешней тепловой сети в случае остановки котельной или аварии в её внутренней теплосети. Во всех режимах работы котельной сетевой насос работает постоянно, обеспечивает расход воды равный 280 м³/ч, давление на входе на уровне 2,2-3,2 кгс/см², на выходе - 7,8-8,0 кгс/см².

        Котлы ДКВР-10/13, реконструированные для использования в водогрейном режиме, служат для нагрева воды, которая поступает из внешней тепловой сети по обратному коллектору и затем, через вентиль СВ-2 на вход экономайзера, где происходит её предварительный нагрев дымовыми газами. Далее через вентиль СВ-3 вода поступает во фронтовой коллектор котла и далее семью ходами проходит последовательно от верхнего барабана к нижнему и обратно до выходного патрубка в задней части верхнего барабана.

        Линия рециркуляции. Для нормальной работы котлов необходимо поддерживать температуру воды на входе в экономайзер не менее плюс 60 °С, чтобы исключить образование росы на деталях и конструкциях котла и их преждевременных износ. Кроме того, для нормальной работы деаэрационной установки ВДПУ-5А также необходимо подача греющей воды с температурой не менее плюс 60 °С. Подогрев осуществляется с помощью линии  рециркуляции, которая отбирает часть горячей воды из прямого коллектора котельной и подает её в обратный коллектор перед котлами.

        Сетевой перепуск. Сетевой перепуск предназначен для того, чтобы скомпенсировать отбор воды на линию рециркуляции и чтобы подать в теплосеть воду с температурой согласно графику 110-70°С. Также он служит гидравлическим эквивалентом котла при работе только одного котла.

        Вакуумный деаэратор ВДПУ–5А  с баком-накопителем и теплообменником.