Организационная структура управления системой утилизации на ТЭЦ

Окомкование или грануляция дисперсных отходов, которыми являются зола-унос ГРЭС и последующее их складирование, является наиболее перспективным в направлении развития технологий хранения дисперсных минеральных остатков. Потребительские свойства гранулированного материала, в сравнении с порошком, выше, поскольку окускованный продукт удобнее в обращении. И экологически более безопасен С другой стороны, качественные характеристики гранулированного продукта по отношению к дисперсному аналогу, особенно значительно выше — за счет улучшения фазовой однородности. В итоге грануляция создает лучшие условия для утилизации отходов. Кроме того, удельная материалоемкость площади хранения для гранулированных отходов выше, чем для дисперсных материалов.

 

Зола из котла в четырех точках пневмослоевым переключателем подается аэрожелоб, на технологию сухого золоудаления или на схему мокрого золоудаления. Из аэрожелоба через шиберную задвижку зола поступает в монжус (ПН-10).

Далее через клапан (шибер) зола транспортируется поочередно из котлов в общий пневмопровод. Монжус рассчитывается   на давление обеспечивающее транспортировку материала на расстояние 600м. Он оборудуется системой датчиков, клапанов, задвижками, управление компьютером для создания режима транспортировки золы плотным слоем, что позволит минимизировать износ трубопровода. Материал из пневмопровода поступает в существующий силосный склад и далее на участок гранулирования или непосредственную отгрузку потребителю. На участке силосного склада устанавливается переключатель потока сухой золы.

Участок гранулирования включает в своем составе: гранулятор барабанного типа с дозирующим устройством, узла приготовления жидкого компонента и устройства подсушки гранул. Материал после гранулирования подается на открытый  склад ленточным конвейером, установленным в галерее. Откосы открытого склада планируются бульдозером. Погрузочно-разгрузочные работы на открытом складе обеспечиваются фронтальным погрузчиком.

1.3 Основные особенности пневматических систем, как объектов автоматизации

В рассматриваемой системе  сухого золоудаления, ключевыми объектами, нуждающимися в автоматизированном управлении является пневматическое оборудование, способные путем перекачки огромных воздушных потоков через насосные станции по пневмозолопроводам (пневматическим трубам) транспортировать поступающую золу от аспирационных систем котлов ТЭЦ (систем очистки воздуха от пыли) к местам ее хранения (складирования).

Самым надежным видом пневмотранспорта золы является пневмотранспорт в плотной фазе с подачей пневмокамерным насосом. Транспорт в плотной фазе реализуется специальной схемой трубопровода с принудительной аэрацией транспортируемого потока.

Рисунок # — Труба в разрезе с золой плотной фазы

Рассмотрим принцип работы транспортировки золы в плотной фазе.

В камерный питатель, заполненный материалом, и в трубопровод при закрытом клапане на его конце подается сжатый газ. После выравнивания давления во всей системе запорный клапан открывают. За счет энергии сжатого газа материал продвигается по золопроводу и поступает к потребителю. Выброс материала происходит до тех пор, пока накопленная энергия газа не иссякнет. После этого клапан закрывают, и цикл повторяется, причем время между циклами может быть произвольным.

Существующие схемы установок  включают в себя переключатели, которые  срабатывают только при свободной  от материала (золы) трассе. Поэтому  перед каждым переключением осуществляют полную разгрузку камерного питателя и продувку трассы. При использовании эффекта волны разрушения пневмопровод представляет собой разветвленную систему (типа водопровода), где перед каждым потребителем установлен запорный клапан. Установка находится под давлением. При открытии какого-либо клапана начинается пневмотранспорт. После загрузки потребителя (бункера) клапан закрывают. После выравнивания давления по все длине трассы установка готова к следующему циклу транспортировки золы. Предложенная система раздачи материала будет работать наиболее эффективно в том случае, если использовать камерный питатель непрерывного действия.

[Ссылка на источник: Г.М. Островский http://chemanalytica.com/book/novyy_spravochnik_khimika_i_tekhnologa/09_protsessy_i_apparaty_khimicheskikh_tekhnologiy_chast_I/5178]

На рисунках # и # представлена схема работы системы транспортировки ЗШМ плотной фазой. Рассмотрим схему поэтапно:

1. На этапе I система находится в состоянии покоя, золоспуск закрыт купольной задвижкой, воздух не поступает, вентиляционный клапан закрыт, купольная задвижка ПЗП открыта.
2. На этапе II, при срабатывании датчика уровня в бункере ЭФ, начинается цикл транспортировки, открывается золоспуск и материал поступает в сосуд, открывается вентиляционный клапан, в результате чего воздух вытесняется в бункер ЭФ, купольная задвижка ПЗП закрыта.
3. На этапе III   система переходит в состояние покоя, купольная задвижка закрывается, когда ЗШМ заполнил рабочий объем сосуда. Транспортный воздух не подается, открывается купольная задвижка ПЗП.
4. На этапе IV при закрытом вентиляционном вентиле начинается подача воздуха в сосуд, в результате чего материал начинает перемещаться по золопроводу при высоком давлении. Одновременно с этим при закрытом золоспуске материал снова накапливается в бункере.

     (а)         (б)   (в)     (г)

Рисунок # — Схема работы системы транспортировки ЗШМ плотной фазой

 

Рисунок # — Этапы работы системы транспортировки ЗШМ плотной фазой

Основные преимущества применения транспортировки плотной фазой:

• Дискретные порции продукта транспортируются давлением в воздушных карманах.
• Транспортировка за счет цикличной и дозированной подачи воздуха.
• Давление воздуха используемое в трубопроводе > 3.0 bar(g)
• Скорость перемещения продукта – от 1.5 до 10.0 м/сек.- минимизирует износ трубопровода.
• Применяется для транспортировки различных видов летучей золы на расстояние до 1000 метров.
• Диаметр трубопровода значительно меньше чем при среднеплотной фазе пневмотранспортировки.
• Энергетические затраты прямо пропорциональны объему транспортируемого продукта.

Одним из преимуществ данной технологии является полностью автоматизированная, ультрасовременная система контроля и управления, интегрированная с  системой управления золоудалением и обладающая возможностью удаленного контроля. Плотноступенчатая фаза транспортировки ЗШМ обеспечивает минимальные скорости транспортировки, в результате абразивный износ пневмозолопроводов минимизируется, одновременно с минимизацией энергозатрат.

Рисунок # — Уровень износа пневмопровода с увеличением скорости потока и уменьшением плотной фазы

Ключевыми составляющими  такой пневматической системы сухого золоудаления являются:

1. Пневмокамерные насосы
2. Пневмослоевой переключатель
3. Шиберные задвижки
4. Насосы высокого давления
5. Воздуховод высокого давления
6. Золопровод

Пневмотранспорт в плотном  слое (плотной фазе) характеризуется высокой концентрацией материала, свыше 50кг/м³ и невысокой скоростью транспортирования – не более 2-10 м/с в начале тракта и 20-25 м/с в конце длинного тракта, то есть скорость воздушного потока становится меньше критической. Однако просто снизить расход воздуха и соответственно скорость потока нельзя, поскольку при снижении скорости ниже критической происходит закупорка трубы. Поэтому необходима специальная конструкция, позволяющая транспортировать материал при скоростях потока ниже критической.

Принцип организации плотного слоя — установка внутри транспортной трубы специальной аэрационной трубы меньшего диаметра. Аэрационная труба имеет отверстия небольшого диаметра, расположенные с определенным шагом. Одновременно при этом изменяется разводка внешнего коллектора подвода сжатого воздуха в пневмокамерный насос с присоединением к нему отвода для аэрационной трубы и подключением запорной арматуры аэрационной трубы к шкафу автоматики ПКН. 

В пневмокамерный насос под разгрузочной трубой устанавливается аэрационный элемент специальной конструкции, осуществляющий аэрацию транспортируемого материала. Благодаря такой конструкции становится возможным транспортировать материал при высокой концентрации и низкой скорости (ниже критической), то есть с низкими удельными затратами сжатого воздуха. Возможен также другой способ организации пневмотранспорта плотного слоя — с внешней аэрационной трубой.

[ссылка на лит-ру: http://www.zpto-tlt.ru/pnevmosystem]

Рабочие камеры пневмокамерных насосов (ПКН) проектируются в соответствии с требованиями по эксплуатации сосудов высокого давления.

Каждая рабочая камера ПКН комплектуется:

- купольной задвижкой  с пневмоприводом (пневмокупольный клапан), при этом приводы устанавливаются на наружной стороне золоспусков и ПКН для защиты от абразивного воздействия золы;

- створчатой задвижкой  с ручным приводом для обеспечения  ремонтов и технического обслуживания  купольной задвижки и ПКН.

 

[изображение купольной задвижки и принципа ее работы] (есть в презентации)

 

Основные купольные задвижки, обеспечивающие загрузку ЗШМ из золоспусков в ПКН, оснащаются пневмоприводом. Данные задвижки, проектируются с возможностью удаленного автоматизированного управления системой.

Система транспортировки  золы обеспечивает возможность осуществления  перекачки, одновременно по одному пневмозолопроводу всех ПКН, расположенных на золоспусках от одного энергоблока.

Объем рабочих камер пневмокамерных насосов принимаются минимально возможным. Для этого предусматривается установка оптимального количества однотипных пневмокамерных и пневмоимпульсных насосов (ПИН). В случае достаточности высоты подбункерных помещений предусматривается возможность объединения золоспусков, без применения аэрожелобов, с целью сокращения количества пневмокамерных насосов. Выбор окончательного варианта обосновывается технико-экономическими расчетами, анализом наработки на отказ. Количество установленных пневмокамерных насосов зависит от конструкции электрофильтров. Таким образом, зола будет удаляться по двум трубопроводам от каждого блока с разделением её по фракциям (крупная фракция и мелкая фракция). При размещении пневмозолопроводов на эстакаде предусматривается устройство сквозных площадок для обслуживания, осмотров, проведения продувок и ремонтов пневмозолопроводов.

Рисунок # — Схема организации установки отбора золы

Производительность камерных насосов практически не снижается  из-за абразивного износа в процессе эксплуатации из-за отсутствия вращающихся  или трущихся с большим усилием  о золу деталей в отличие от пневмовинтовых насосов, производительность которых существенно зависит от изменения геометрических размеров шнека и гильзы питателя в результате их износа. Кроме того, в установках с пневмокамерными насосами удельные энергозатраты на пневмотранспорт золы при прочих равных условиях ниже примерно на 25-30% по сравнению с установками с пневмовинтовыми насосами.

Основные недостатки пневмовинтовых насосов:

- абразивный износ деталей  шнекового питателя, уплотнений и смесительной камеры;

- недостаточно широкий  типовой ряд насосов по производительности.

Пневмотранспорт всегда являлся  наиболее универсальным способом транспортировки  сыпучих материалов из одной точки  в другую. Первоначальные инвестиции и затраты на техническое обслуживание пневмотранспорта обычно значительно ниже по сравнению с механическим системами, но пневмотранспорт требует более высоких затрат электроэнергии для снабжения сжатым воздухом.

Для обеспечения сжатым воздухом системы пневмотранспорта золы необходимо предусмотреть проектом установку  компрессорной станции с параметрами, достаточными для нормальной работы системы. Окончательный выбор состава  оборудования компрессорной станции  будет выполнен на этапе разработки проекта.

 

[ссылка: http://rubin-group.ru/sistemy_suhogo_zoloudaleniya]

 

(Добавить общие схемы). ……

 

2 Аналитический обзор работ по автоматизации управления системой золоудаления и постановка задачи ВКР

2.1 Автоматическое управление пневматическим оборудованием

Автоматизированный контроль и мониторинг системы сухого золоудаления

(поместить сюда информацию об  автоматическом управлении (коротко) и основных аспектах управления. –>   разграничить с автоматизированным и переключиться на 2.2)

Управление параметрами  технологического процесса золоудаления посредством устройств пневмоавтоматики и собственно средства пневмоавтоматики с некоторой условностью можно  разделить на 4 подсистемы, неразрывно связанных между собой. Эффективность  системы пневмоавтоматики в целом  зависит от правильности выбора оборудования в каждой из этих подсистем, что в  свою очередь подразумевает знание особенностей функционирования средств  пневмоавтоматики в условиях конкретного  технологического процесса, производства определённого продукта. В частности, для системы золоудаления подсистемы будут выглядеть следующим образом: