Автоматизация парового котла

Контрольная работа

При поступлении в топочную камеру работающего котла пылеугольной смеси через вихревые горелки, а также воздуха происходит, прежде всего, их быстрое нагревание раскаленными топочными газами. Сначала испаряется оставшаяся в угольной смеси влага. При дальнейшем нагревании из топлива выделяются летучие компоненты, и происходит их воспламенение. Если летучих веществ в топливе много, то горение их обеспечивает дальнейший разогрев топлива и воздуха, и воспламенение остальной более инертной части топлива. Топливо сжигается факельным способом.

Воздух, совместно с которым вносится в топочную камеру измельченное твердое топливо (первичный воздух), составляет только часть воздуха необходимого для процесса горения. Остальной воздух (вторичный воздух) вдувается в топку таким образом, чтобы он смешивался с угольной смесью после воспламенения основной массы ее пылинок. При сжигании бурого угля первичный воздух, вводимый с угольной смесью составляет до 45 процентов от всего воздуха. Воздух нагнетается в топку с помощью вентилятора и предварительно нагревается в воздухоподогревателе до температуры 334 С.

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.

Образование пара в котловых агрегатах протекает с определенной последовательностью. Уже в экранных трубах начинается образование пара. Этот процесс протекает при больших температуре и давлении. С увеличением температуры интенсивность испарения возрастает. Жидкость, образующуюся при конденсации называют конденсатом. Она используется для охлаждения поверхностей металла в пароперегревателях.

Питание барабана котла осуществляется питательной водой, которая предварительно нагревается до температуры 104 С в экономайзере и подается в барабан котла с расходом 80 мі/ч.

Пар, образуемый в котловом агрегате, подразделяется на насыщенный и перегретый. Насыщенный пар в свою очередь делится на сухой и влажный. Циркуляция воды по трубам происходит за счет образования пара в обогреваемых трубах, так как плотность пароводяной смеси меньше чем водяной, поэтому происходит постоянный перетек воды в обогреваемые трубы по которым пароводяная смесь поднимается и в барабане котла образуется пар, который осушается находящимися внутри барабана паро-осушительными устройствами: сепарационными устройствами, циклонами, сепараторами, в которых происходит отделение влаги от пара.

9 стр., 4367 слов

Закаливание. Влияние на здоровье человека солнца, воздуха, воды

... при занятиях физической культурой; закаливание. Влияние на здоровье человека солнца, воздуха, воды. САМОКОНТРОЛЬ ЗА ЭФФЕКТИВНОСТЬЮ САМОСТОЯТЕЛЬНЫХ ЗАНЯТИЙ субъективным Как правило, при систематических ... продуктов питания, состоящих из белков, жиров, углеводов, витаминов, минеральных солей и воды. Основные гигиенические требования, предъявляемые к пище следующие: оптимальное количество, ...

Насыщенный пар из барабана под давлением 39 кгс/см поступает в пароперегреватель, где подогревается до нужной температуры 440С, за счет радиации факела и конвективного обогрева топочными газами, и поступает в паровую магистраль, в которой расход перегретого пара составляет 70 мі/ч.

Регулирование питания котельных агрегатов и регулирование давления в барабане котла главным образом сводится к поддержанию материального баланса между отводом пара и подачей воды. Параметром, характеризующим баланс, является уровень воды в барабане котла. Надежность работы котельного агрегата во многом определяется качеством регулирования уровня. При повышении давления, снижение уровня ниже допустимых пределов, может привести к нарушению циркуляции в экранных трубах, в результате чего произойдет повышение температуры стенок обогреваемых труб и их пережег.

Повышение уровня также ведет к аварийным последствиям, так как возможен заброс воды в пароперегреватель, что вызовет выход его из строя. В связи с этим, к точности поддержания заданного уровня предъявляются очень высокие требования. Качество регулирования питания также определяется равенством подачи питательной воды. Необходимо обеспечить равномерное питание котла водой, так как частые и глубокие изменения расхода питательной воды могут вызвать значительные температурные напряжения в металле экономайзера.

Барабанам котла с естественной циркуляцией присуща значительная аккумулирующая способность, которая проявляется в переходных режимах. Если в стационарном режиме положение уровня воды в барабане котла определяется состоянием материального баланса, то в переходных режимах на положение уровня влияет большое количество возмущений. Основными из них являются изменение расхода питательной воды, изменение парового съема котла при изменении нагрузки потребителя, изменение паровой производительности при изменении при изменении нагрузки топки, изменение температуры питательной воды.

Образовавшиеся в процессе горения дымовые газы отсасываются из топки дымососом. Попутно они проходят через поверхности нагрева обоих ступеней пароперегревателя, водяного экономайзера, воздухоподогревателя и удаляются при температуре 127 С через дымовую трубу в атмосферу.

Регулирование соотношения газ-воздух необходимо как чисто физически, так и экономически. Известно, что одним из важнейших процессов, происходящих в котельной установке, является процесс горения топлива. Химическая сторона горения топлива представляет собой реакцию окисления горючих элементов молекулами кислорода. Для горения используется кислород, находящийся в атмосфере. Воздух в топку подается в определенном соотношении с газом посредством дутьевого вентилятора. Соотношение газ-воздух примерно составляет 1,10.

При недостатке воздуха в топочной камере происходит неполное сгорание топлива. Не сгоревший газ будет выбрасываться в атмосферу, что экономически и экологически не допустимо. При избытке воздуха в топочной камере будет происходить охлаждение топки, хотя газ будет сгорать полностью, но в этом случае остатки воздуха будут образовывать двуокись азота, что экологически недопустимо, так как это соединение вредно для человека и окружающей среды.

21 стр., 10134 слов

Система автоматизации парового котла ДКВР

... автоматизированной промышленной установки. В данной работе рассматривается система автоматизации парового котла ДКВр 10/13. Описание объекта управления ... из паровых котлов и конденсат из бойлера. Из этого деаэратора питательная вода питательными насосами подается в паровые котлы, ... с уходящими газами. Экономичность работы котла определяется тремя основными факторами, зависящими от эксплуатации: ...

Система автоматического регулирования разряжения в топке котла сделана для поддержания топки под наддувом, то есть чтобы поддерживать постоянство разряжения (примерно 4 мм. вод. ст.).

При отсутствии разряжения пламя факела будет прижиматься, что приведет к обгоранию горелок и нижней части топки. Дымовые газы при этом пойдут в помещение цеха, что делает невозможным работу обслуживающего персонала.

В питательной воде растворены соли, допустимое количество которых определяется нормами. В процессе парообразования эти соли остаются в котловой воде и постепенно накапливаются. Некоторые соли образуют шлам — твердое вещество, кристаллизующееся в котловой воде. Более тяжелая часть шлама скапливается в нижних частях барабана и коллекторов.

Повышение концентрации солей в котловой воде выше допустимых величин может привести к уносу их в пароперегреватель. Поэтому соли, скопившиеся в котловой воде, удаляются непрерывной продувкой, которая в данном случае автоматически не регулируется.

Расчетное значение продувки парогенераторов при установившемся режиме определяется из уравнений баланса примесей к воде в парогенераторе. Таким образом, доля продувки зависит от отношения концентрации примесей в воде продувочной и питательной. Чем лучше качество питательной воды и выше допустимая концентрация примесей в воде, тем доля продувки меньше. А концентрация примесей в свою очередь зависит от доли добавочной воды, в которую входит, в частности, доля теряемой продувочной воды.

Сигнализация параметров и защиты, действующие на останов котла, физически необходимы, так как оператор или машинист котла не в силах уследить за всеми параметрами функционирующего котла. Вследствие этого может возникнуть аварийная ситуация. Например, при пуске воды из барабана, уровень воды в нем понижается, вследствие этого может быть нарушена циркуляция, и пережег труб донных экранов. Сработавшая без промедления защита, предотвратит выход из строя парогенератора. При уменьшении нагрузки парогенератора, интенсивность горения в топке снижается. Горение становится неустойчивым и может прекратиться. В связи с этим предусматривается защита по погашению факела.

Надежность защиты в значительной мере определяется количеством, схемой включения и надежностью используемых в ней приборов. По своему действию защиты подразделяются:

  • действующие на останов парогенератора;
  • снижение нагрузки парогенератора;
  • выполняющие локальные операции.

2.1 Средства измерения температуры

При выборе средств автоматического контроля, необходимо учитывать предельные значения температур, в диапазоне которых можно применять различные датчики температуры, а так же вид выходного сигнала.

В данном диапазоне предпочтение термопар, для измерения высоких температур. Выбираем термоэлектрический термометр ТХК-0292 (поз. 6-1).

Выбор вида вторичного прибора зависит от вида термометра и градуированных характеристик прибора и термопары, которые должны совпадать. Вторичный регистрирующий и показывающий прибор ДИСК-250 (поз. 6-2) предназначен для измерения входных сигналов датчиков технологических параметров, регистрации измерений на дисковой диаграмме.

2.2 Средства измерения давления

Для контроля давления выбираем преобразователь САПФИР-22ДИ-2150 (поз. 2-2), подключенный через разделительный сосуд. Унифицированный токовый сигнал 0-5 мА с преобразователя поступает вторичный прибор А-100-2 (поз. 2-3).

2.3 Средства измерения расхода

Измерение и регулирование расхода осуществляется при помощи диафрагм ДКС-10-65 (поз. 1-2, 1-3) и весового устройства поступает на Сапфир22ДД 2420 (поз. 1-4) на регулирующий прибор РС29 34.3 с сигналом 0ч5мА (поз. 1-6).

2.4 Средства измерения уровня

Контроль уровня воды в барабане осуществляется при помощи преобразователя ДГД-Э (поз. 3-2) и преобразуется в унифицированный токовый сигнал 0-5 мА, который подается на вторичный прибор ДИСК-250 с ПИ законом регулирования и регистраций параметра на дисковой диаграмме (поз. 3-3).

2.5 Средства измерения яркости факела в топке котла

Для этих целей используется фотоэлемент ФД-250 в комплекте со вторичным сигнализирующим прибором ЛУЧ-1 (поз. 7-2).

Этот параметр входит в систему аварийной защиты всей котельной системы. При этом закрываются все входные потоки закрываются (прекращается подача топлива и вторичного воздуха) и открываются выходные (паровая магистраль).

Конкретные типы средств автоматизации приведены в заказной спецификации на оборудование и материалы.

D 10 = D0 + K·* l10 (1)

D 10 = 0,0171 + 0,01 *·0,25 = 0,0196.

3.2 Определяем высоту поднятия поплавка над сечением трубки, диаметр которого равен диаметру миделя поплавка

(2)

Где:

h 0 — высота нулевой отметки, м.

3.3 Определяем высоту поднятия поплавка над оцифрованными сечениями трубки

h i = h0 + li (3)

l i = l* I (4)

Где:

  • l — расстояние между оцифрованными делениями, 0,025;
  • i — отметка на оцифрованной шкале;
  • Результат расчёта представлен в Таблице 1.

Таблица 1. — Высота поднятия поплавка над оцифрованными сечениями:

i

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

l i

0

0,025

0,05

0,075

0,1

0,125

0,15

0,175

0,2

0,225

0,25

h i , м

0,7

0,095

0,12

0,145

0,17

0,195

0,22

0,245

0,27

0,295

0,32

3.4 Определяем безразмерный параметр для оцифрованных отметок шкалы

(5)

Результат расчёта представлен в Таблице 2.

Таблица 2:

I

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

a i

4,2683

5,7927

7,317

8,841

10,365

11,89

13,414

14,939

16,463

17,987

19,512

3.5 Определение веса поплавка в измеряемой среде

(6)

3.6 Определяем кинематическую вязкость м 2

(7)

м 2 /с.

3.7 Определяем значение безразмерной величины

3.8 Определяем значение новой безразмерной величины

Для определения безразмерной величины используем график в координатах:

Рисунок 1. — Определение значения безразмерной величины:

Для нахождения промежуточного значения a i применяют приближенную формулу нелинейной интерпретации:

(8)

Где:

  • Х — расстояние от искомой точки до нижней кривой;
  • для нижней кривой от искомой точки;
  • для верхней кривой от искомой точки;
  • b — расстояние между верхней и нижней кривой.

Остальные значения величины Х считаются аналогично. Результат занесём в таблицу 3.

Таблица 3:

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Х

0.032

0.182

0.1121

0.0381

0.0167

0.0807

0.0542

0.0328

0.0157

0.0646

0.0459

3,362

3,582

3,7121

3,8181

3,8767

3,9477

3,9942

4,0338

4,0597

4,1096

4,1359

3.9 Все полученные результаты приводим в таблицу

Таблица 4. — Результат расчета:

l i

d, м 3

Q, м 3

Q, л/ч

0

4,2683

-8,72256

3,362

2301.5597

2.49083*10 -7

0.00057

2064

0,025

5,7927

3,582

3825.2077

0.00095

3430

0,05

7,3171

3,7121

5153.4365

0.00128

4621

0,075

8,8415

3,8181

6578.0354

0.00164

5899

0,1

10,3659

3,8767

7529.2520

0.00188

6751

0,25

11,8902

3,9477

8865.7661

0.00221

7950

0,15

13,4146

3,9942

9867.7801

0.00246

8848

0,175

14,9396

4,0338

10809.777

0.00269

9693

0,2

16,4634

4,0597

11475.106

0.00286

10290

0,225

17,9878

4,1096

12871.405

0.00321

11540

0,25

19,5122

4,1359

13675.342

0.00341

12260

3.10 График в координатах

Рисунок 2. — График:

3.11 Чертежи поплавка и трубки ротаметра

Рисунок 3. — Чертеж поплавка:

Рисунок 4. — Чертеж трубки ротаметра:

3.12 Расчет геометрических размеров поплавка

Расчет веса поплавка.

Найдем вес поплавка по формуле, Н.

(9)

Н.

Найдем объем, м 3 :

(10)

Найдем диаметр в м.:

(11)

м.

Глубина и длина поплавка, м.:

(12)

м.

4. Расчет сопротивлений резисторов измерительной схемы

Рисунок 5. — Схема автоматического потенциометра:

4.1 Определяем сопротивление резистора

(13)

Где:

R н.р — нормированное сопротивление реохорда;

Е д — диапазон измерения прибора;

I 1 — номинальное значение силы тока в нижней ветви измерительной схемы прибора принимаем Rп = (11,5 0,05) Ом.

4.2 Определяем приведённое сопротивление реохорда R пр , Ом

(14)

Производим проверку правильности определения R пр :

(15)

4.3 Определяем сопротивление контрольного резистора R к , Ом

(16)

Принимаем сопротивление контрольного резистора R к = (509,5 0,2).

4.4 Определяем сопротивление резистора R б , Ом

(17)

Принимаем значение сопротивления резистора R б = (330 0,5) Ом.

4.5 Найдем сопротивление медного резистора

(18)

Принимаем значение сопротивления резистора R М = (5,3 0,05) Ом.

4.6 Определим значение сопротивления резистора

(19)

Принимаем R н = 3,3 Ом и rн = 0,4.

4.7 Определим значение

(20)

4.8 Определяем R I

R I = Rи.п — Rbd = 1000 — 205,923 = 794,77 (21)

Принимаем:

R I = 800 Ом;

R I = (794 1) Ом;

R I = (50 5) Ом.

4.9 Определим изменение показаний потенциометра для конечного значения шкалы при изменении температуры свободных концов термометра от t 0 = 20С до t0 = 38С

(22)

Для выполнения курсового проекта было получено задание автоматизация котла БКЗ-35-39-ФБ. Для улучшения автоматизации получения пара нужно внедрять новые более эффективные технологии, которые позволят повысить к.п.д., котла и облегчат труд эксплуатационного персонала, а также позволит снизить стоимость продукции.

При разработке проектов, и подготовке технических условий на заказы оборудования необходимо:

  • значительно сократить число типоразмеров применяемого оборудования, поставив целью устанавливать однотипное оборудование для расширения и реконструкции;
  • обеспечить высокую степень готовности монтажных блоков близкую к 100%, и тем самым заложить условия сокращения продолжительности монтажа до 6-18 месяцев;
  • резко сократить вспомогательные устройства зданий, сооружений и объектов, а также затраты материалов;
  • применять современную автоматику и принципы резервирования трубопроводов, арматуры и вспомогательного оборудования.

Расчетная часть содержит расчет ротаметра и потенциометра, а также схему его подключения.