Курсовая работа: Автоматизация производственных процессов в химической промышленности

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.

Образование пара в котлоагрегатах протекает с определенной последовательностью. Уже в экранных трубах начинается образование пара. Этот процесс протекает при больших температуре и давлении. Явление испарения заключается в том, что отдельные молекулы жидкости, находящиеся у ее поверхности и обладающие высокими скоростями, а следовательно, и большей по сравнению с другими молекулами кинетической энергией, преодолевая силовые воздействия соседних молекул, создающее поверхностное натяжение, вылетают в окружающее пространство. С увеличением температуры интенсивность испарения возрастает. Процесс обратный парообразованию называют конденсацией. Жидкость, образующуюся при конденсации, называют конденсатом. Она используется для охлаждения поверхностей металла в пароперегревателях.

Пар, образуемый в котлоагрегате, подразделяется на насыщенный и перегретый. Насыщенный пар в свою очередь делится на сухой и влажный. Так как на теплоэлектростанциях требуется перегретый пар, то для его перегрева устанавливается пароперегреватель, в которых для перегрева пара используется тепло, полученное в результате сгорания топлива и отходящих газов. Полученный перегретый пар при температуре Т=540 С и давлении Р=100 атм. идет на технологические нужды.

2. Технология производства тепловой энергии в котельных

Котельные установки в промышленности предназначаются для получения пара, применяемого в паровых двигателях и при различных технологических процессах, а также для отопления, вентиляции и бытовых нужд.

Принцип работы котельной установки заключается в передаче тепла, образовавшегося при сгорании топлива, воде и пару. В соответствии с этим основные элементы котельных установок – котельный агрегат и топочное устройство. Топочное устройство служит для топлива наиболее экономичным способом и превращения химической энергии топлива в тепло котельный агрегат представляет собой теплообменное устройство, в котором происходит передача тепла от продуктов сгорания топлива воде и пару. Паровые котлы дают насыщенный пар. Однако во время транспортировки на значительные расстояния и использования для технологических нужд, а также на ТЭЦ пар должен быть перегретым, так как в насыщенном состоянии при охлаждении он сразу начинает конденсироваться. В состав котла входят: топка, пароперегреватель, водяной экономайзер, воздухоподогреватель, обмуровка, каркас с лестницами и площадками, а также арматура и гарнитура. К вспомогательному оборудованию относятся: тягодутьевые и питательные устройства, оборудование водоподготовки, топливоподачи, а также контрольно-измерительные приборы и системы автоматизации. В состав котельной установки также входят:

1. Баки для сбора конденсата.

2. Установки химической очистки воды.

3. Деаэраторы для удаления воздуха из химически очищенной воды.

4. Питательные насосы для подачи питательной воды.

5. Установки для редуцирования давления газа.

6. Вентиляторы для подачи воздуха к горелкам.

Дымососы для удаления дымовых газов от топок. Рассмотрим процесс получения пара с заданными параметрами в котельной, работающей на газовом топливе. Газ от газораспределительного пункта поступает в топку котла, где сгорает, выделяя соответствующее количество тепла. Воздух необходимый для горения топлива, нагнетают дутьевым вентилятором в воздухоподогреватель, расположенный в последнем газоходе котла. Для улучшения процесса горения топлива и повышения экономичности работы котла воздух перед подачей в топку может предварительно подогреваться дымовыми газами и воздухоподогревателем. Воздухоподогреватель, воспринимая тепло отходящих газов и передавая его воздуху, во-первых, уменьшает потерю тепла с отходящими газами, во- вторых, улучшает условия сгорания топлива за счет подачи подогретого воздуха в топку котла. При этом повышается температура горения и коэффициент полезного действия установки. Часть тепла в топке отдается испарительной поверхности котла – экрану, закрывающему стенки топки. Дымовые газы, отдав часть своего тепла радиационным поверхностям нагрева, размещенным в топочной камере, поступают в конвективную поверхность нагрева, охлаждаются и дымососом удаляются через дымовую трубу в атмосферу. Непрерывно циркулирующая в экране вода образует пароводяную смесь, которая отводится в барабан котла. В барабане пар отделяется от воды – получается так называемый насыщенный пар, поступающий в главную паровую магистраль. Выходящие из топки дымовые газы омывают змеевиковый экономайзер, в котором подогревается питательная вода. Подогрев воды в экономайзере целесообразен с точки зрения экономии топлива. Паровой котел является устройством, которое работает в сложных условиях – при высокой температуре в топке и значительном давлении пара. Нарушение нормального режима работы котельной установки может вызвать аварию. Поэтому на каждой котельной установке предусмотрен ряд приборов, подающих команду на прекращение подачи топлива к горелкам котла при следующих условиях:

1. При повышении давления в котле сверх допустимого;

2. При понижении уровня воды в котле;

3. При понижении или повышении давления в линии подачи топлива к горелкам котла;

4. При уменьшении давления воздуха в горелках;

5. При угасании или отрыве пламени горелок или запальников.

Для управления оборудованием и контроля его работы котельная оснащена контрольно – измерительными приборами и приборами автоматики.

Для безопасной работы котла необходима сигнализация отклонения следующих параметров от нормы:

1. Понижение давления газа, идущего от ГРП;

2. Уменьшение разрежения в топке котла;

3. Повышение давления пара в барабане котла;

4. Отклонение уровня воды в барабане котла;

5. Погасание факела втопке.

3. Выбор средств измерения технологических параметров и их сравнительная характеристика

3.1 Выбор и обоснование параметров контроля

Выбор контролируемых параметров обеспечивает получение наиболее полной измерительной информации о технологическом процессе, о работе оборудования. Контролю подлежат температура, давление.