Модернизация давления сепарационной камеры конверторного цеха

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

Череповецкий металлургический колледж

Специальность: 220301 «Автоматизация технологических процессов и производств»

Модернизация давления сепарационной камеры конверторного цеха

Проект разработал: Десятников Д.А

Студент группы 5-АТП

Преподаватель: Тюриков С.П

Череповец

2013год

Содержание

Введение

1. Общая часть

1.1 Описание технологического процесса объекта

1.2 Описание автоматизированного объекта и его технические характеристики

1.3 Технические требования к САУ

1.4 Анализ известных вариантов САУ

Введение

Автоматизация производства представляет собой процесс передачи функции контроля и управления производством от человека автоматическим устройством.

При создании автоматизированных систем следует принимать во внимание уровень технологии и оборудования, состояние организации и управления производством. Нельзя автоматизацию производства сводить лишь к автоматизации управления, если технологические процессы и основное оборудование остаются на прежнем уровне.

В зависимости от степени автоматизации функции управления различают: ручное, автоматизированное и автоматическое управление. При ручном управлении все функции процесса выполняет человек--оператор. В автоматизированном управлении часть функций выполняет человек, а другую часть -- автоматические устройства. При автоматическом управлении все функции выполняют автоматические устройства.

В зависимости от характера и объема операций, выполняемых автоматическими устройствами, различают следующие виды автоматизации:

ь автоматический контроль, при котором с помощью приборов осуществляется измерение величины, ее регистрация, указание ее значения, автоматическая сигнализация максимальных или минимальных значений;

ь автоматическое управление регулирующими органами в объекте регулирования;

ь автоматическое регулирование, автоматическое поддержание заданных значений каких-либо физических величин в заранее принятых условиях.

Перечисленные виды автоматизации могут быть реализованы либо с помощью приборов, снабженных показывающим, записывающим и регулирующим устройством, и предназначенных обычно для контроля и автоматического управления одним параметром, либо с помощью вычислительных машин, контролирующих и управляющих большим числом параметров.

Приборы контроля и автоматического регулирования классифицируют следующим образом:

ь измерительные преобразователи (датчики), позволяющие измерить контролируемую (или регулируемую) величину и преобразовать ее в сигнал, удобный для дальнейшего использования;

ь вторичные приборы, действующие совместно с датчиками и позволяющие записывать, показывать контролируемую величину, сигнализировать о ее каких-либо отклонениях, преобразовывать и передавать сигнал на автоматические регуляторы;

ь автоматические регуляторы, воспринимающие сигнал от датчика о действительном значении регулируемой величины, а от задатчика -- о заданном значении регулируемой величины; сравнивающие их, в случае различия усиливающие разность этих величин (рассогласование), воздействующие через исполнительные устройства на регулирующий орган для приведения регулируемой величины в соответствие с заданным значением;

ь исполнительные устройства, позволяющие воздействовать на регулирующий орган для изменения подачи вещества или энергии в регулируемый объект;

ь сигнализирующие устройства (сигнальные лампы, звонки, сирены), позволяющие известить о достижении регулируемой величиной определенного уровня или аварийного значения.

Измерительные преобразователи (датчики) следует выбирать по виду контролируемого (или регулируемого) параметра -- температуры, давления, расхода, уровня и т. д. с учетом пределов значений измеряемых величин. После того, как определен тип датчика, следует выбрать вторичный прибор. Например, термопару применяют с автоматическим электронным потенциометром, который снабжен показывающим и записывающим устройствами (выпускают также потенциометры с регулирующим устройством). Потенциометры выбирают в зависимости от пределов контролируемых значений, а также в зависимости от того, каким образом необходимо контролировать величину (запись, сигнализация, передача на щит управления и т. д.). Автоматические регуляторы выбирают с учетом различных факторов, главным образом условий регулирования технологического параметра.

Надежность работы барабанных котлов во многом определяется «правильной» (надежной) работой внутрикотловых сепарационных устройств. От того насколько «правильно» работают сепарационные устройства зависит долговечность пароперегревателя, запорной арматуры, а также рабочая кампания турбины. Кроме того, «правильная» работа сепарационных устройств существенным образом влияет на надежность циркуляционных контуров котла. От «правильной» и надежной работы сепарационных устройств зависит также величина непрерывной продувки, а значит и к.п.д. (нетто) котла. Все вместе взятое накладывает довольно жесткие требования на состояние и конструкцию сепарационных устройств.

1. Общая часть

1.1 Описание технологического процесса обьекта

Пароводяная смесь подводится в барабан по 35 трубам и далее она поступает в распределитель питательной воды с отражательными щитками. Вода вытекает на зеркало испарения через систему отверстий, а пароводяная смесь, сделав поворот на отражательном щитке, поступает в паровой объем.

Пароводяная смесь от фронтового и заднего экранов подводится в короб приема пароводяной смеси, из которого по патрубкам поступает в 18 улиточных циклонов диаметром 250 мм. В циклонах, за счет действия центробежных сил происходит грубое разделение пара от воды. Вода по винтовой линии отводится вниз в водяной объем; для гашения крутки водяного объема в каждом циклоне устанавливаются крестовины, а для уменьшения сноса пара в опускные трубы под циклонами устанавливаются поддоны. Над всеми циклонами устанавливаются «колпаки», которые поворачивают поток пара на 180° и подают в паровой объем. В паровом объеме происходит осадительная сепарация капель влаги, если W''_ос < W''_вит, то капли «выпадают» из парового потока (падают на зеркало испарения), если W''_ос > W''_вит, то капли могут транспортироваться паровым потоком из барабана через дырчатый пароприемный лист в отводящие трубы.

Пароводяная смесь от передних панелей боковых экранов подается в четыре внутрибарабанных циклона, расположенных в торцах барабана. Пар после указанных циклонов сначала направляется в торец барабана, а затем, повернув на 180°, поступает в центральную часть барабана (удлинение пути движения пара, а значит и лучшая сепарация).

Пароводяная смесь задней панели боковых экранов подводится в два выносных циклона диаметром 377 мм, пар из которых подводится в торцы барабана, а питание циклонов осуществляется из водяного объема барабана.

1.2 Описание автоматизированного объекта и его технические характеристики

Элементы паровых котлов, в которых осуществляется отделение пара от воды или снижение концентрации солей в паре, называются сепарационными устройствами (СУ). Сепарационные устройства котлов должны обеспечивать (при различных режимных и водно-химических условиях) надежную работу котла, исключающую занос солями пароперегревателя и турбины, расстройства циркуляции и отложение накипи на обогреваемых элементах котла. Выработка котлом пара, удовлетворяющего нормам ПТЭ [1], обеспечивает длительную надежную работу котла и турбины.

Примеси, содержащиеся в насыщенном паре котла, могут попадать туда двумя путями: в связи с механическим уносом влаги (капелек котловой воды) и в связи с непосредственным их растворением в паре (избирательный вынос).

Содержание солей в паре С_п определяется по формуле

С_п = 0,01 · (w + K_р) · С_кв, (1)

где С_кв - содержание примесей в котловой воде;

w - коэффициент механического уноса, численно равный влажности пара, %. (Работами ЭНИН, МЭИ и МО ЦКТИ показано, что концентрация веществ в каплях влаги и котловой воде, из которой образуется пар, одинаковы);

к_р - коэффициент распределения данного соединения между паром и водой (непосредственное физико-химическое растворение вещества в паре), %.

Для котлов низкого и среднего давления к_р = 0 для основных солей, по которым нормируется пар (Na, SiO₂ и т.д.) [2]. У котлов высокого давления (P_б > 70 кгс/см²) наряду с капельным уносом имеет место значительный избирательный вынос различных солей, прежде всего кремнекислоты (SiO₂). В соответствии с этим и принципы построения сепарационных устройств котлов среднего и высокого давления различны.

Прохождение пара через слой воды (барботаж) сопровождается отрывом капель влаги от зеркала испарения и последующим их забросом в паровой объем барабана. В барабанных котлах процесс барботажа происходит в паропромывочных устройствах, в дырчатых погружных листах, в любых других сепарационных устройствах при подводе пара под уровень воды барабана; условно к барботажному процессу можно отнести и процесс разделения пара от воды во внутрибарабанных и выносных циклонах (только там наряду с процессом барботажа идет и процесс инерционного разделения пара от воды). Образование капель влаги при барботаже обусловлено как за счет динамического воздействия парового потока, так и высвобождения поверхностной энергии при разрыве оболочек всплывающих пузырей. При разрыве оболочек паровых пузырей могут образовываться капли широкого спектра диаметров. Это обусловлено переменной толщиной пленки пузыря, которая в момент разрыва имеет минимальное значение в верхней части купола, а максимальное значение у основания пузыря (за счет стока влаги). Дополнительный выброс в основном крупнодисперсной влаги происходит также за счет смыкания кольцевых волн, образующихся при заполнении жидкостью нижней полусферы пузыря.

В области малых скоростей пара (нагрузок) основное количество капель влаги генерируется за счет разрыва оболочек паровых пузырей. С увеличением скорости пара (нагрузки) увеличивается генерация капель влаги за счет динамического воздействия парового потока. Скорость парового потока существенным образом влияет на высоту подъема капель влаги, образующихся при барботаже. На начальном участке подъема оторвавшихся капель (подпрыгивание) их скорость, как правило, выше скорости парового потока и поэтому они тормозятся. Например, по данным [2], для капель диаметром 0,2 мм, взлетающим в неподвижном водяном паре (с давлением 110 кгс/см²) высота подъема капель составляет около 10 мм. В некоторый момент скорости пара и капли сравниваются и капли при этом могут увлекаться паровым потоком. Скорость, при которой сила аэродинамического сопротивления капли равняется весу капли, называется скоростью витания. Если скорость парового потока меньше скорости витания, то такие капли «подпрыгнув» на определенную высоту могут выпасть из парового потока обратно на зеркало испарения (осадительная сепарация). Если скорость парового потока выше скорости витания, то такие капли могут транспортироваться на любую высоту (несепарируемые капли). Как уже говорилось, в паровой объем барабана выбрасывается громадное количество капель с широким спектром скоростей и диаметров. При увеличении диаметра капли скорость витания капли увеличивается, а значит и отсепарировать крупные капли легче, чем мелкие. Причину увеличения влажности (солесодержания) пара при увеличении нагрузки котла (осевой подъемной скорости пара в барабане) можно объяснить тем, что по мере возрастания нагрузки котла из парового объема барабана могут быть вынесены все более и более крупные капли. Если при небольших нагрузках котла W''_ос > W''_вит только для мельчайших капель, то по мере увеличения нагрузки W''_ос > W''_вит уже для все более крупных капель.

1.3 Технические требования к САУ.

Система регулирования должна отвечать следующим основным требованиям:

· устойчивости;

· обеспечения необходимого качества регулирования;

· многофункциональности;

· обслуживаемости;

· способности к восстановлению после отказов;

· функционирования в непрерывном режиме с остановками на техническое обслуживание;

· система должна отвечать всем необходимым промышленным стандартам по безопасности эксплуатирования САУ.

В системе должна быть предусмотрена зашита информации от воздействия следующих факторов:

· аварий в системе электропитания и кратковременных резких изменений напряжения питания с помощью источников бесперебойного питания;

· несанкционированных действий пользователя путем программной защиты,

· хранения эталона ПО и нормативно-справочной информации на резервных носителях,

· периодического копирования информации на резервных носителях и сверке её с эталоном,

· своевременной замене эталона и его защите от несанкционированного доступа организационными мерами.

Комплекс технических средств должен состоять из типовых и унифицированных узлов и стандартных устройств, датчики и преобразователи информации должны иметь унифицированные выходные сигналы.

В системе должна быть предусмотрена возможность ручного ввода данных, характеризующих процесс.

Система должна являться открытой и допускать возможность функционального расширения с учетом перспектив развития и адаптации к изменяющимся технологическим условиям.

С паровой нагрузкой котла D связаны следующие характеристики сепарационных устройств:

массовая нагрузка зеркала испарения

осевая подъемная скорость пара

удельная паровая безразмерная нагрузка k [9[

где F_з.и. - площадь зеркала испарения (или площадь пароприемного потолка).

Следующий параметр, который существенно влияет на величину влажности пара, а значит и на величину критических нагрузок, это высота активного сепарационного объема. Связь между влажностью пара, паропроизводительностью и высотой парового объема h_п можно представить следующей формулой [5]

(4)

где М - размерный коэффициент, определяемый физическими свойствами воды и пара.

Как видно из этой формулы, существует обратно пропорциональная зависимость между влажностью пара и высотой парового объема. Экспериментально было показано, что при увеличении высоты парового объема более 1000 мм, влажность пара уже практически мало зависит от дальнейшего ее увеличения [4] - [7].

1.4 Анализ известных вариантов САУ

котел внутрибарабанный сепарационный паровой

Котел ЦКТИ-75-39 (D_к = 75 т/ч) - рис. 1. В результате модернизация этого котла номинальная паровая нагрузка будет увеличена до 100 т/ч (133% D_н). Модернизация котла в основном заключается в применении внутрибарабанных циклонов ОРГРЭС (с улиткой) вместо заводских циклонов (тангенциальных), имеющих более низкие удельные паровые нагрузки, а также в установке двух выносных циклонов диаметром 377x16 мм.

Рис. 1. Сепарационная схема котла ЦКТИ-75-39: 1 - распределитель питательной воды; 2 - короб приема пароводяной смеси; 3 - внутрибарабанный циклон (улиточный); 4 - колпак; 5 - дырчатый пароприемный потолок; 6 - поддон; ПВС - пароводяная смесь

Размещено на Allbest.ru