Сбережение энергоресурсов посредством модернизации системы регулирования энергетических котлов

Дудков А. Ю., Якобсон М. Я., Шерстюк О. Ю.

ОАО «АрселорМиттал Кривой Рог», г. Кривой Рог, Украина
Частная фирма «Вестас», г. Днепропетровск, Украина

Модернизация систем регулирования энергопотребляющего и энергогенерирующего оборудования является важным ресурсом энергосбережения.

Так на металлургическом комбинате «АрселорМиттал Кривой Рог» на ТЭЦ №3 была выполнена по внедрению современной автоматики в существующую схему управления котлом.

В котельном цехе ТЭЦ №3 установлены четыре паровых котла высокого давления ПК-14-2М (ст. №№ 5 - 8).

Котел ПК-14-2М – вертикально-водотрубный П-образной компоновки, с естественной циркуляцией. Котел оборудован двумя барабанами, вынесенными за пределы зоны обогрева. Топочная камера котла, объемом 1210 м³, предназначена для сжигания доменного газа либо доменного газа в смеси с природным газом и оборудована шестью горелками доменного газа и четырьмя газомазутными горелками.

Производительность горелок доменного газа по 25000 нм³/час каждая. Производительность горелок природного газа по 2300 нм³/час каждая. Характеристика котлов: максимальная производительность – 220 тонн пара в час; давление в барабане – 110 кгс/см²; давление пара у ГПЗ – 100 кгс/см²; температура перегретого пара – 540°С; расчетная температура питательной воды – 215°С.

Работа систем регулирования котла в целом сводится к поддержанию следующих параметров:

– «тепловая нагрузка» – поддержание заданного расхода пара посредством изменения расхода топлива на котел.
– соотношение «топливо-воздух» – поддержание оптимального соотношения природный (доменный) газ – воздух для качественного сгорания газа, что контролируется анализом дымовых газов.
– Заданный режим горения в топке – поддержание оптимального разряжения в топке для оптимального сгорания топлива и безопасности работы котла.
– Солесодержание котловой воды – поддержание необходимого качества пара посредством изменения процента непрерывной продувки.
– «уровень в барабане котла» – поддержание необходимого уровня в барабане котла путем изменения расхода питательной воды на котел.
– Температура пара на выходе из котла – выдача пара с постоянной температурой в общестанционный коллектор посредством впрыска конденсата в паропровод на выходе из пароперегревателя.

Автоматизированное управление котлом позволяет существенно повысить технико-экономические показатели как работы котлов, так и работы ТЭЦ в целом. Так же повышается надежность и безопасность эксплуатации котлов.

Современная микропроцессорная техника выводит процесс регулирования на новый уровень, позволяет выйти на оптимальные значения параметров, что улучшит качество работы котла и снизит затраты как топлива, так и электроэнергии.

Специалистами Инженерного центра «Вестас» и ТЭЦ меткомбината разработана система технологических алгоритмов, описывающих технологические процессы энергетического котла.

На базе технологических алгоритмов ООО «ТРЕI-Украина» разработали математическую модель процессов и программное обеспечение, изготовлены контроллеры, обеспечивающие управление процессами.

Одновременно была выполнена модернизация КИП котла, с целью обеспечить необходимую точность измерений и токовую связь с контроллером.

Реконструируемая система регулирования обеспечивает:

• Полное сжигание избытков доменного газа, так как расход доменного газа к горелкам регулируется по давлению доменного газа в коллекторе;
• Минимальный расход природного газа, так как его расход определяется необходимостью поддержания давление в паропроводе при полном сжигании доменного газа;
• Оптимальный расход воздуха на горение благодаря раздельному расчету расходных коэффициентов для доменного газа и природного газа;
• Минимальные потери тепла с продувкой при обеспечении необходимого солевого режима котла;
• Стабильное качество пара благодаря надежному регулированию температуры пара и уровня воды в барабане котла;
• Оптимизацию процессов горения благодаря надёжному регулированию разрежению в топке.

В результате внедрения сжигание доменного газа на котлах ТЭЦ№3 увеличилось в полтора раза, сокращение расхода природного газа по всей ТЭЦ составило свыше 100 млн. м³ в год.

В настоящее время аналогичная система автоматизированного регулирования разрабатывается для ТЭЦ №2 металлургического комбината «АрселорМиттал Кривой Рог».

Литература.

1. РД 34.35.101-88. Методические указания по объекту технологических измерений, сигнализации, автоматического регулирования на тепловых электростанциях. – М. 1990г.

Октябрь 2008 г.