Акмаганбетова А.С.

Карагандинский государственный индустриальный университет

Повышения эффективности работы котельного цеха ТЭЦ – 2

Современное производство отличается высокой динамичностью, и которая обусловлена техническим прогрессом, развитием науки, обостряющейся конкуренцией, политическими и социальными процессами. В настоящее время каждое эффективно работающее предприятие постоянно находится в состоянии перманентных изменений, продукции, технологии, персонала, системы организации.

Особое место эффективно функционирующего предприятия занимает проблема повышения эффективности производства. Главными направления решениями задачи являются интенсификация производства, техническое переоснащение предприятия, внедрение более совершенной техники, коренное повышение качества продукции, улучшении организации производства и труда, а так же повышения культуры производства и усиления роли «человеческого фактора».

На сегодняшний день ТЭЦ-2 работает на пределе своих возможностей. Высокая степень износа основного и вспомогательного оборудования.

Основным оборудованием ТЭЦ-2 является котел, эксплуатация которого составляет более 30 лет. Котлы (их на станции насчитывается 6 штук), запроектированы на работу в 70-х годах с начальными параметрами: давление перегретого пара – 140 кгс/см и температура перегретого пара = 560 ⁰С, работают в настоящее время на пониженных параметрах (115 кгс/см и 545 ⁰С соответственно). Это объясняется отчасти тем, что установленные змеевики 4 ступени конвективного пароперегревателя на котлах выполнены из стали 12Х1МФ. Температурный предел для данного типа стали по условиям окалинообразования и допустимых механических напряжений равен 565 ⁰С. С учетом неравномерности массового расхода пара по змеевикам и внутреннего загрязнения стенок труб, температура металла в отдельных частях увеличивается относительно температуры пара 15–20^оС. В связи с чем, при температуре пара 560 ⁰С, а давлении 140 кгс/см происходят частые разрывы змеевиков, что приводит к внеплановым остановкам котлов. Для снятия ограничения необходима реконструкция.[3]

Одним из вариантов увеличения выработки и отпуска электроэнергии является повышение начальных параметров пара перед турбинами при неизменном его конечном давлении в конденсаторе. Так как в основу работы паровых турбин, установленных на станции, положен термический цикл преобразования энергии, то экономичность этого цикла повышается с увеличением давления и температуры перегрева пара. Следует отметить, что повышение температуры перегрева при повышении давления необходимо с точки зрения сокращения механических потерь и обеспечения сохранности лопаток цилиндра низкого давления турбин.

Согласно диаграммы водяного пара ( I – S ) при существующих параметрах пара Р_пп = 115 кгс/см² и температуре Тпп = 540 С энтальпия I_п1 = 776 ккал/кг, при предлагаемых параметрах Р_пп = 130 кгс/см² и температуре Т_пп = 555 С энтальпия I_п2 = 801 ккал/кг при конечном, одинаковом в обоих случаях давлении Р = 0,07 кгс/см энтальпия I_к = 614 ккал/кг. Располагаемый тепло перепад составляет

Н₁ = (I_п1 – I_к) , (1)

где I_п1 – теплосодержание пара, ккал/кг

I_к – теплосодержание конденсата, ккал/кг

Н₁ = 815-653=162 ккал/кг

Н₂ = (I_п2 – I_к) , (2)

где I_п2 – теплосодержание пара, ккал/кг

I_к – теплосодержание конденсата, ккал/кг

Н₂ =837-653=184 ккал/кг

За счет увеличения располагаемого теплоперепада термический коэффициент полезного действия цикла работы турбины составляет

П_t = (Н₁ / I_п)*100 , (3)

где Н₁ – начальный располагаемый тепло перепад, ккал/кг

I_п1 – теплосодержание пара, ккал/кг

П_t1 = (162/815)*100 = 19,9 %

П_t2 = (187 / 801)*100 = 22,0%

Удельный расход пара на выработку 1 Мвт составляет

d_т= 860 / Н, (4)

где Н – располагаемый теплоперепад, ккал/кг.

d_т1 = 860 / 162 = 5,31 тн / МВт

d_т2 = 860 / 184 = 4,67 тн / МВт

Электрическая мощность Nэ на одной турбине при номинальном расходе пара Дп= 380 т/ч составит

N_э = Д_п*Н / 860 (5)

где Д_п – номинальный расход пара, т/ч

Н₁- располагаемый тепло перепад, ккал/кг

N_э1 = 380*162/860=72 Мвт

N_э2 = 380*184 / 860 = 81 МВт.

На основании проведенного расчета, увеличение электрической мощности турбогенератора при повышении начальных параметров пара составляет 9 МВт, что подтверждает актуальность внедрения предлагаемого мероприятия.[1]

Для проведения данного мероприятия повышения начальных параметров пара необходимо произвести замену металла 4 ступени конвективного пароперегревателя, на металл более высокого класса. Согласно ГОСТ 8731 – 87 следующая марка стали – 15Х1М1Ф, имеющая предельную температуру стенки при неограниченном давлении 585 С. Предлагаемая марка стали, согласно данным таблицы 1, обладает более высокими механическими свойствами при идентичном наборе легирующих элементов с более высоким их процентным содержанием. Данная схожесть сталей необходима с точки зрения возможности приварки змеевиков к паро-сборным коллекторам, так как коллектора выполнены из стали 12Х1МФ и не подлежат замене при реконструкции.[2]

Таблица 1 - Механические свойства котловых сталей

Марка стали	Сопротивление разрыву, МПа	Предел те- кучести,МПа	Допустимое напря- жение,МПа Т=570^0С
1	2	3	4
12Х1МФ	450	260	53