Автоматизация котельной

 

 

 

 

Содержание

 

Введение	5
1. Описание технологического процесса	6
1.2 Перечень контролируемых и регулируемых параметров	11
2. Обоснование выбора КТС АСУТП	14
2.1 Обоснование  выбора датчиков	16
2.2 Обоснование  выбора регулирующих органов  и исполнительных          механизмов	18
2.3 Обоснование  выбора контроллера	19
2.4 Карта заказа  на контроллер МФК 1500	22
3. Разработка схемы автоматизации и рабочих чертежей	24
3.1 Описание схемы  автоматизации	24
3.2 Описание принципиальной схемы электропитания	32
3.3 Описание схемы соединения внешних проводок	34
4. Автоматизированная система диспетчерского контроля и управления деаэратором	36
Заключение	38
Список использованных источников информации	39
Приложение 1
Приложение 2
Приложение 3
Приложение 4

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

 Перспективным направлением  в совершенствовании управления  является создание автоматизированных  систем управления технологическим  процессом (АСУТП).

Современные системы автоматизированного  управления технологическими процессами (АСУТП) химической промышленности повышают возможности регулировать качество продукции предприятия химической промышленности согласно требованиям  ее технологического регламента.

АСУТП является новой качественной ступенью развития методов управления. Автоматизация в химической промышленности может дать:

- Снижение себестоимости  продукции благодаря оптимальному  расходованию пара, электроэнергии, воздуха и химического сырья;

- Повышение качества продукции  благодаря точному выполнению  технологического процесса, возможности  объективного контроля качества  полупродуктов на каждой стадии;

- Повышение производительности  труда путем интенсификации процессов  и улучшения использования оборудования, которое при автоматизации не  ограничивается человеческими возможностями;

- Улучшение условий труда;

- Снижение вероятности  появления аварийных ситуаций;

- Снижение влияния «человеческого  фактора»;

- Дистанционное управление  процессами, управление которых  по месту затруднено или токсично.

 

 

 

1. Технологический процесс производства перегретого водяного пара

1.1. Общая характеристика производства перегретого водяного пара

 

В состав производства входят 2 отдельно установленных котельных, каждая из которых состоит из 1 котла  фирмы «Рутс-Борзиг», деаэратора и насосной [1].

Производительность котла:

• Максимальная нагрузка – 130 т/ч;
• Рабочая при h_max – 100 т/ч;
• Нормальное давление – 40-42 кгс/см²;
• Температура – 395-405 °С;
• Коэффициент полезного действия котла при максимальной нагрузке и температуре окружающей среды 26 °С – 90%.

Метод производства:

Выработка пара производится за счёт использования тепла продуктов сгорания природного газа с воздухом через теплообменные поверхности.

Год ввода в эксплуатацию – 1978 год.

Генеральный проектировщик  – ГИАП Москва.

Проектировщик технологической  части – итальянская фирма  «Рутс-Борзиг», строительной части – фирма « Снам Прожетти». Дополнительные узлы к проекту фирмы выполнены Дзержинским филиалом ГИАП.

Проектная максимальная производительность 2х котельных при нормальном технологическом  режиме 260 т/ч перегретого пара.

Котлы установлены на открытой площадке. Для удобства обслуживания фронт горелок и щиты для приборов КИП находятся в закрытой обогреваемой кабине. Насосная для подачи воды на котёл находится в закрытом помещении.

 

1.2 Характеристика изготовляемой продукции

 

Техническое наименование продукта – перегретый водяной пар.

Основные физико-химические свойства вырабатываемого пара:

• Давление 37 – 42 кгс/см²;
• Температура 380 – 400 °С;
• Теплосодержание 766,8 ккал/кг;
• Удельный объём 0,07114 м³/кг.

Области применения :

Вырабатываемый перегретый пар давлением 37 – 42 кгс/см²  и температурой 380 – 400 °С используется для привода паровой турбины производства карбамида, после турбины пар редуцируется до давления 25 – 27 кгс/см² температуры 225 – 230 °С и далее до давления 3,5 – 4,5 кгс/см².

Таким образом в производстве карбамида используется пар 3х параметров:

• перегретый пар давлением 37 – 42 кгс/см²  t=380 – 400 °С;
• насыщенный пар давлением 25 – 27 кгс/см²  t= 225 – 230 °С;
• насыщенный пар давлением 3,5 – 4,5 кгс/см²  t=147 – 160 °С.

Качество пара соответствует  следующим показателям:

pH при 20°С - 8÷8,5;

Проводимость при 20°С –0,3 мs/см;

Двуокись кремния –0,02 мг/кг;

Fe –0,02 мг/кг;

Натрий + Калий –0, 01 мг/кг;

Си –0,003 мг/кг.

 

 

 

1.3 Описание технологического процесса

 

Для производства перегретого водяного пара необходима очищенная от солей и примесей вода, которую получают на стадии химической обработки. Затем из резервуара деминерализованной воды насосами обработанная вода поступает в теплообменник. Для поддержания постоянного pH в линию всоса насосов подается 10% раствор аммиачной воды из бака. В бак аммиак поступает из скруббера II ступени дистилляции. Подогретая до 30° С вода из теплообменника 1 поступает в теплообменник 2. Из теплообменника 2 вода поступает в головку деаэратора.

В головке деаэратора вода распыляется шестью форсунками и  в распылённом виде вода контактирует с поступающим снизу головки  деаэратора паром давлением    0,3 - 0,4 МПа. Выпар удаляется за счёт вакуумного эжектора, установленного на линии сдува. Питательная вода, очищенная от кислорода, собирается в     баке – аккумуляторе деаэратора. Из бака - аккумулятора питательная вода насосом подается в верхний барабан котла.

Котел двухбарабанный, вертикально-водотрубный с естественной циркуляцией, установлен на открытом воздухе. Для удобства обслуживания фронт горелок и щит КИП находятся в закрытой обогреваемом помещении. Котел работает на природном газе. Сжигание топлива осуществляется 4 газовыми горелками при избыточном давлении в камере сгорания 215 - 230 мм.в.ст. (под наддувом).

Котел оборудован 2 дутьевыми  вентиляторами, один из которых имеет  привод от паровой турбины, другой от электродвигателя, устройством для подогрева воздуха теплом уходящих дымовых газов и пароохладителем для регулировки температуры перегретого пара.

Атмосферный воздух в количестве до 129000 нм³/ч, проходящий через паровой воздухоподогреватель, нагревается до температуры 20 - 40° С и подается вентилятором с избыточным давлением 400 - 500 мм в.ст. во вращающийся воздухоподогреватель типа "Люнгстром". В воздухоподогревателе воздух нагревается до температуры 216° С теплом уходящих дымовых газов и поступает в камеру сгорания котла.

Регулирование температуры  воздуха перед воздухоподогревателем "Люнгстром" осуществляется подачей пара в паровой воздухоподогреватель. При минимальном расходе воздуха 33000 нм³/час, поступающего в топку котла, предусмотрена сигнализация и блокировка по закрытия основного и вспомогательных клапанов на линии подачи природного газа в топку котла.

При минимальном давлении воздуха, поступающего в топку котла, предусматривается сигнализация и  блокировка открытия отсекателя на линии сброса природного газа в атмосферу.

При минимальном давлении пара перед паровой турбиной, вентилятора  и минимальной скорости вентилятора  срабатывает блокировка автоматического закрытия клапана на линии подачи пара в турбину, т.е. турбина автоматически останавливается. Закрывается заслонка на линии подачи воздуха от вентилятора с турбиной и открывается на линии подачи воздуха от вентилятора с электродвигателем, который автоматически включается.

Процесс сжигания топлива  осуществляется при избытке воздуха 5% под давлением 215 - 230 мм в.ст. При максимальном давлении в топке котла срабатывает сигнализация и блокировка автоматического закрытия основного и вспомогательных клапанов на линии природного газа. Предусмотрена сигнализация отсутствия пламени на всех горелках топки котла, а также отсутствия пламени у каждой горелки - основной и пилотной и блокировка автоматического закрытия основного и вспомогательного клапанов на линии подачи природного газа в топку котла.

Стены камеры сгорания выполнены  из труб диаметром 57 мм, сваренных между  собой. Низ и верх камеры сгорания покрыт перепускными трубами, соединяющими коллектора боковых экранов с барабанами котла. Средняя эффективная длина камеры сгорания 8000 мм, ширина - 6000 мм, средняя высота - 8700 мм, объем 410 м³.

Пройдя топочную камеру, продукты сгорания поворачивают на 90°, проходят конвективную часть испарительной поверхности из труб диаметром 57 мм и змеевиковый пароперегреватель вертикального типа, состоящий из двух секций труб диаметром 38 мм и коллекторов 355,6 мм.

Вторично повернув на 90°, дымовые газы проходят через трубы, соединяющие верхний и нижний барабаны, и входят из котла с температурой до 380° С. Далее с этой же температурой и давлением 105 мм в.ст. продукты сгорания поступают в воздухоподогреватель типа "Люнгстром".

Перед воздухоподогревателем  производится постоянная регистрация содержания кислорода в дымовых газах для возможности определения избытка воздуха в камере сгорания. Предусмотрена сигнализация минимального и максимального содержания кислорода в дымовых газах.

Пройдя воздухоподогреватель, дымовые газы с температурой 197°С и давлением 20 мм в.ст. выбрасываются в дымовую трубу. Сигнализируется максимальная температура 250°С уходящих дымовых газов.

Питательная вода с температурой 120 -150°С давлением 57 - 60 кгс / см ² подается в верхний барабан котла, где равномерно распределяется вдоль цилиндрического корпуса по продольным просверленным трубам и смешивается с водой, находящейся в барабане. Из верхнего барабана по опускным трубам питательная вода, смешанная с отсепарированной водой, поступает в нижний барабан котла, из которого она направляется по соединительным трубам в коллекторы боковых экранов и далее в экранные трубки испарительной поверхности котла. Образующаяся пароводяная эмульсия поступает в верхний барабан котла. В барабане имеется устройство для отделения пара от воды, состоящее из отдельных диафрагм, циклонных сепараторов и фильтра.

Предусмотрена сигнализация минимального, предминимального, максимального и предмаксимального уровня воды в верхнем барабане котла.

При минимальном и максимальном уровне в барабане котла срабатывает  блокировка автоматического закрытия основного клапана на линии подачи природного газа в котел и вспомогательных клапанов на линии подачи природного газа к каждой горелке котла.

Регулирование уровня воды в верхнем барабане котла осуществляется за счет изменения подачи питательной  воды, поступающей из деаэратора.

Насыщенный пар, осушенный в сепарационных устройствах верхнего барабана, направляется в двух ступенчатый пароперегреватель, где пар перегревается до 400°С. Температура перегрева регулируется за счет изменения подачи деаэрированной воды, скорректированной по расходу пара, в пароохладитель, расположенный между I и II ступенями пароперегревателя.

Топливный газ, подаваемый из заводской сети, пройдя сепаратор, поступает в топку котла на сжигание.

На линии подачи природного газа от коллектора к основным горелкам установлен основной блокировочный клапан, регулятор