Курсовая работа

ВОПРОСЫ ЯДЕРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

ОБЩАЯ ЧАСТЬ

1.1 Общая характеристика реактора ВВЭР-440 7

1.2 Компоновка оборудования первого контура 8

1.3 Шахта реактора малой мощности 11

2 РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Тепловой расчёт реактора 13

2.2 Физический расчёт реактора 17

3.1 Биологическая защита и дозиметрический контроль 32

3.2 Обеспечение ядерной и радиационной безопасности 33

при появлении большой течи первом контуре

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 36

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 37

по дисциплине:

«МЕТРОЛОГИЯ, СЕРТИФИКАЦИЯ, ТЕХНИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ»

«Система автоматизации парового котла ДКВР 6.5-13»

Направление/специальность : 140100.62 Теплоэнергетика и теплотехника

Выполнил: Принял:

Самсонов А.А. К.т.н. Драбкина Е.В.

1110-ц/ЭНб-1791

Москва 2014/15

Содержание

Введение

Описание объекта управления

Описание работы систем автоматизации

Характеристика систем автоматических защит

Заключение

Список использованной литературы

Введение

В настоящее время системы автоматизированного управления стали неотъемлемой частью практически всех сфер материального производства. Применение автоматизированных систем управления (АСУ) значительно способствует повышению надёжности и экономичности работы оборудования производственных процессов и в частности теплоэнергетических производств, а также решению экологических проблем.

Рассмотренные системы применяются как для управления отдельными машинами и агрегатами, так и для управления сложными технологическими комплексами, в которых эти машины и агрегаты объединяются в единую систему.

Повышение единой мощности технологического оборудования в значительной мере предопределяет современную автоматизацию, которая способствует росту производительности труда и коренным образом меняет роль человека в процессе производства продукции.

Основными функциональными этапами автоматизации технологических процессов являются:

автоматический контроль (измерение) текущих значений параметров технологического процесса;

автоматическая технологическая сигнализация о состоянии основного и вспомогательного оборудования;

автоматическая защита основного и вспомогательного оборудования от аварийных повреждений в процессе эксплуатации;

дистанционное управление, или управление машинами, механизмами и устройствами на расстоянии;

автоматическое непрерывное регулирование технологических процессов и управление основными вспомогательными установками;

автоматическое дискретное (прерывистое) управление, обеспечивающее включение или отключение регуляторов, машин, механизмов и устройств в заданной последовательности.

За последнее десятилетие существенно изменились состав и структура технологических средств, применяемых в автоматизированных системах управления технологическими процессами.

Дальнейшее совершенствование производства, усложнение реализуемых технологий приводят к такой ситуации, при которой управление технологическим процессом, выполнение требуемого режима эксплуатации и технологического регламента возможны лишь при посредстве АСУ ТП, отвечающим самым современным требованиям.

Конечной целью разработки и внедрения АСУ ТП является улучшение технико- экономических показателей функционирования автоматизированной промышленной установки.

В данной работе рассматривается система автоматизации парового котла ДКВр 6.5-13.

Устройство и принцип работы котла серии ДКВР

На котельной установлены: два водогрейных котла ПТВМ-50, пять паровых котлов ДКВР 6.5-13, один из которых переделан в водогрейный.

В котельной установлен паротурбогенератор ПТГ-750-13/2-04 с целью обеспечения собственных нужд котельной электроэнергией.

Водоснабжение котельной осуществляется из пяти собственных артезианских скважин, расположенных на прилегающей территории. Сырая вода отстаивается в двух подземных емкостях объемом 2000м3 каждая. Далее осветленная вода поступает в здание котельной, а часть её через пункт хлорирования в городской водопровод. В котельной водопровод проходит по периметру здания, образуя замкнутое кольцо. Внутренний водоразбор осуществляется на приготовление питательной воды котлов ДКВР; подпиточной воды теплотрассы; хозяйственные нужды; охлаждение насосов и др.

Для приготовления подпиточной воды исходную сырую воду пропускают через натрий-катионитовые фильтры, а затем через атмосферные деаэраторы. Причём часть воды идёт на подпитку теплотрассы, а часть в три аккумуляторных бака. Суточный расход воды на подпитку меняется в пределах 40-200м3/ч. Запас воды в баках аккумуляторах 600-2400 м3.

На территории котельной располагается склад сухого хранения соли для регенерации натрий-катионитных фильтров.

Сырая вода от узла водопроводных сооружений (УВС) подается насосами в городской водопровод (предварительно эта вода хлорируется в котельной) и в кольцевой водопровод котельной.

Часть воды, приходящей в котельную, насосами сырой воды подается в натрий - катионитовые фильтры, где из воды удаляются соли жесткости (соли магния и кальция). Затем эта умягченная вода поступает в питательный деаэратор, где происходит удаление агрессивных газов. Сюда же поступает пар из паровых котлов и конденсат из бойлера. Из этого деаэратора питательная вода питательными насосами подается в паровые котлы, здесь она нагревается, кипит, и образовавшийся насыщенный пар идет в турбину, на собственные нужды, в ангар и на деаэраторы. Отработавший пар в турбине поступает в бойлер, где нагревает сетевую воду до 70єС, а конденсат этого пара поступает в питательный деаэратор.

Другая часть воды подается насосами -усилителями в натрий-катионитовые фильтры, затем эта умягченная вода охлаждает промежуточный контур турбины, проходит через водоводяной теплообменник «Лаваль», и нагретая вода поступает в подпиточный деаэратор, куда приходит пар из котлов и отработавший пар в турбине. Из деаэратора подпиточная вода перекачивающими насосами подается в баки-аккумуляторы, откуда подпиточными насосами подается в тепловую сеть. А возвращаемая вода от потребителя сетевыми насосами подается в бойлер, где нагревается до прежней температуры.

В момент пиковых нагрузок запускают в работу водогрейные котлы ПТВМ-50.

Воздух, необходимый для горения, забирается летом с улицы, а зимой из помещения котельной, и подается в топку через горелки. Подача воздуха производится дутьевым вентилятором.

Газ поступает в котельную от газопровода высокого давления через ГРУ, где происходит снижение давления с 6 кгс/см2 до 1,5 кгс/см2. Газ по газопроводу из ГРУ поступает в общий газовый коллектор, проходящий вдоль фронта котла. Подача газа на котлы осуществляется непосредственно от общего газового коллектора и через ответвления на горелки. После газорегулирующего устройства (ГРУ) среднего давления с регулятором РДУК2Н-200-50 для котлов ДКВР 10/13 давление дополнительно снижается до 0,3 кгс/см2. В ГРУ газ проходит через механический фильтр, очищаясь от механических примесей; далее проходит через предохранительный запорный клапан (ПЗК), который перекрывает подачу газа в случае аварийной ситуации. Перед каждым котлом установлены для учета расхода газа расходомерные диафрагмы, общие газовые задвижки с электроприводом.

Разрежение продуктов сгорания в топке котла минус 2 мм. в. ст. Продукты сгорания с температурой 1180 C направляются к экономайзеру, на входе которого температура 300 C и давление 70 мм. в. ст. Продукты сгорания после воздухоподогревателя с температурой 130 C направляется в дымосос. Движение дымовых газов по трактам котла осуществляется за счет работы дымососа.

Топки котлов оборудованы горелками типа ГМГБ-5,6. Воздух в горелку подаётся из общего воздушного короба. Перед каждой горелкой установлены контрольная и рабочая задвижки. Розжиг котла производится либо от электрозапальника, либо от ручного запальника. Мазутные форсунки- паро-механические.

В результате сжигания топлива в топке образуются дымовые газы высокой температуры. Для утилизации тепла уходящих газов котел снабжен экономайзером. Эти газы проходят по газоходам котла, омывают пучки труб, по которым движется (циркулирует) вода. В результате газы отдают воде часть своего тепла и охлаждаются, а вода нагревается и превращается в пар, собираемый в верхнем барабане котла.

Для удаления продуктов горения установлен дымосос. Для аварийной отсечки топлива, при срабатывании аварийной защиты, на газопроводе к котлу установлен клапан-отсекатель ПКН.

Котел подключается к групповой дымовой трубе. При необходимости котел может работать с индивидуальной дымовой трубой с верхней отметкой 53406мм, установленной непосредственно на каркас котла.

Мазутное хозяйство, кроме приёмных ёмкостей, включает три расходные ёмкости объёмом 2000м3 каждая, три группы паромазутных двухходовых подогревателей (по две штуки в каждой).

Сжигание топлива

Различные виды газового топлива представляют собой механические смеси газов, как горючих, так и негорючих. Горючая часть состоит из следующих газов: водород Н2, метан СН4, тяжелые углеводороды CmHn (ряд горючих газов: этан, пропан, бутан и т. д.), представляющие собой химические соединения углерода и водорода. В негорючую часть газового топлива входят следующие газы: двуокись углерода (углекислый газ) СО2, азот N2, кислород О2. Негорючую часть газовых топлив принято называть баластом.

При горении газового топлива его горючие составляющие вступают в химическое взаимодействие с кислородом. В результате реакции образуются продукты горения: при горении углерода - углекислый газ СО2, водорода - водяные пары Н2О.

При сжигании топлива в топках в большинстве случаев кислород для горения поступает из воздуха.

Азот, содержащийся в воздухе в горении не участвует и, нагреваясь, уносит значительное количество теплоты. Так как в воздухе содержится по объему около 21% кислорода, а азота 79% и очень небольшое количество других газов, то теоретически необходимый для сжигания газа объем воздуха больше требующегося для реакции горения объема кислорода в 100/21= 4,76 раза, а на каждый использованный кубический метр кислорода приходится 79/21=3,76. Уравнения для определения теоретически необходимого и действительного количество воздуха для полного сгорания газообразного топлива приводятся ниже в тепловом балансе котла.

Реакция полного сгорания любого углеводородного газа в воздухе может быть записана в виде уравнения

CmHn + (m + n/4)*(O2 + 3.76N2)=mCO2 + (m/2)*H2O + (m + n/4)*3.76 N2, (1.4.)

где m и n - число атомов соответственно углерода и водорода в молекуле газа. Очевидно, что при неполном сгорании выделение теплоты уменьшается. Кроме того, при образовании в процессе горения сажи и оседании ее на поверхностях нагрева уменьшается теплоотдача к ним от горячих продуктов горения, а потери теплоты с уходящими газами возрастают.

Практически в продуктах горения может быть кислород, который не вступил в реакцию с горючими составляющими или был подан в топку в избыточном количестве. Кроме перечисленных продуктов полного и неполного сгорания в отходящих газах может быть (при наличии в газе сероводорода) незначительное количество сернистого газа SO2.

Правильное ведение топочного процесса определяет экономичность сжигания топлива, а следовательно, и основные топочные потери: с химической неполнотой сгорания топлива и потери с уходящими газами.

Экономичность работы котла определяется тремя основными факторами, зависящими от эксплуатации: во-первых, ведением топочного процесса с минимальными потерями тепла за счет химической неполнотой сгорания топлива, а также поддержанием минимальных присосов холодного воздуха в топку и газоходы котла, что снижает потери тепла с уходящими газами; во-вторых, величиной расхода электроэнергии на собственные нужды; в-третьих, поддержание наружных и внутренних поверхностей нагрева относительно чистыми.

Топочный процесс устанавливается и контролируется по показаниям тягомера и газоанализатора, которые приведены в режимной карте котла соответственно нагрузке на принятом топливе. Регулирование тяги должно вестись так, чтобы разрежение в верхней части топки не должно превышать 2-5 мм.в.ст. Газовое сопротивление котлоагрегата или отдельных элементов его (например, экономайзера) не должно заметно отклоняться от данных режимной карты. При повышении сопротивлении газохода необходимо обдуть его, очистить от шлака, проверить положение заслонки и величину присосов. Последняя должна контролироваться газоанализаторами.

Регулирование тяги и дутья производится одновременно путем дистанционного воздействия на направляющие аппараты, поворотные заслонки (шибера).

О чистоте поверхностей нагрева в процессе работы судят по температуре дымовых газов в газоходах и тепловосприятию поверхностей нагрева, которое сказывается на изменении температуры рабочего тела, воздуха или паропроизводительности котла. Вторичным признаком служит газовое сопротивление. Отклонение этих показателей от режимных параметров при соответствующих нагрузках требует оперативного воздействия. Изменение режимов работы котла производится в соответствии с режимной картой. Режимная карта котла приводится в таблице.

Режимная карта парового котла ДКВр-6.5-13

№п.п.	Наименование показателя	Размернось	Нагрузка в от номинальной
			60%	80%	100%	120%	145%
	Паропроизводительность котла	т/ч					14,5
	Теплопроизводительность к/агрегата
	Давление пара в барабане	кгс/см2	12-13
	Количество работающих горелок	шт.
	Давление газа на горелках	кПа	0,45	0,8	1,25	1,8	2,65
	Давление воздуха на горелках	кгс/м2
	Разрежение в топке	Па
	Разрежение за котлом	****
	Разрежение за экономайзером	***
	Содержание углекислого газа за котлом	%	7,2	7,3	7,3	7,3	7,7
	Содержание кислорода за котлом	%	8,2	8,0	8,0	8,0	7,3
	Коэффициент избытка воздуха за котлом		1,57	1,55	1,55	1,55	1,43
	Содержание углекислого газа за экономайзером	%	6,8	6,9	6,9	6,9	7,2
	Содержание кислорода за экономайзером	%	8,9	8,7	8,7	8,7	8,2
	Коэффициент избытка воздуха за экономайзером		1,66	1,64	1,64	1,64	1,57
	Температура газов за котлом.	0С
	Температура ух. газов за эконом.	0С
	Температура питательной воды	0С
	Расход топлива
	Коэффициент полезного действия брутто	%	89,8	90,4	90,4	90,2	90,0
	Удельный расход условного топлива на 1Гкал отпущенного с котла тепла	кг у.т./Гкал

Котлы ДКВР-6.5-13.

Двухбарабанные котлы водотрубные реконструированные Бийского котельного завода рассчитаны на избыточное давление 1,3 МПа (13кгс/см2) и номинальную производительность 10 т/ч. Котёл ДКВР 6.5-13 имеет два барабана: верхний длинный(6325мм) и нижний короткий (3000мм). Оба барабана диаметром 1000мм и толщиной стенки 13мм. Барабаны соединены между собой конвективными трубами Ш51Ч2,5. Первые трубы по ходу газов подъемные, вторые опускные. Топка экранирована с четырёх сторон двумя боковыми экранами, задним и фронтальным.

Котлы имеют 5 контуров циркуляции воды:

) контур циркуляции фронтового топочного экрана,

) контур циркуляции заднего топочного экрана,

) контур циркуляции левого топочного экрана,

) контур циркуляции правого топочного экрана,

) контур циркуляции конвективного пучка.

Трубная система котла ДКВр-6.5-13:

,19- верхний и нижний барабаны; 2 - выход пара; 3 - предохранительный клапан;

- подвод питательной воды; 5 - манометр; 6 - водоуказательная колонка; 7 - непрерывная

продувка; 8 - опускные трубы фронтового экрана; 9 - опускные трубы боковых экранов;

-фронтовой экран; 11, 14-камеры боковых экранов; 12-дренаж (периодическая продувка);

- камера фронтового экрана; 15, 17 - боковой и задний экраны;16 - камера заднего экрана;

- опускные трубы заднего экрана; 20 - продувка нижнего барабана; 21- конвективный пучок труб

Барабаны имеют люки для обслуживания. Верхний барабан имеет 2 люка, нижний - один люк с наружной стороны барабана.

В верхнем барабане смонтированы:

а) в водяном объёме

2 питательные трубы,

труба для ввода фосфатов (химических реагентов),

труба непрерывной продувки.

б) в паровом пространстве установлены сепарационные устройства:

дырчатый металлический лист,

пластинчатые жалюзийные сепараторы.

К верхнему барабану с левой фронтовой его стороны смонтированы 2 трубы Ш 57мм, на которых установлены:

2 водоуказательных прибора,

котловой манометр,

сигнализатор предельных уровней.

На верхней образующей верхнего барабана смонтирована следующая арматура:

воздушник с вентилем,

2 ввода питательной воды,

вентиль на трубопроводе ввода фосфатов,

главный парозапорный вентиль,

2 предохранительных клапана,

вентиль на паропроводе собственных нужд.

На нижней образующей верхнего барабана над топкой имеется две легкоплавкие предохранительные пробки.

В нижнем барабане установлены:

перфорированная труба для периодической продувки с 2 вентилями,

паропровод (устройство для подвода пара от других котлов в период его растопки или нахождения в горячем резерве котла).

На этом паропроводе имеются: вентиль, обратный клапан и установлен манометр.

штуцер и дренажный спускной трубопровод с вентилем.

Все нижние коллектора имеют продувочные трубопроводы с 2 вентилями для выполнения периодической продувки.

Котлы ДКВР могут работать на топливе различных видов. Для работы на том или ином топливе котлы комплектуются соответствующими топочными устройствами.

Три котла оборудованы горелками типа ГМГм завода «Ильмарине», состоящими из паромеханической форсунки, к которой мазут подается по внутренней трубе-стволу, пар по трубе, в которой помещен ствол. Первичный воздух поступает по каналу, в котором размещена паромеханическая форсунка, вторичный по коробу, в котором размещена труба для подачи газа. Все трубы образуют вокруг ствола четыре кольцевых пространства. Первичный и вторичный воздух закручиваются завихрителями.

Один котел оборудован горелкой фирмы РЕТRОКRАFТ с системой управления горелкой ЕТАМАТIК с операционным терминалом Е300. Данная система автоматически поддерживает заданное давление пара в барабане котла путем добавления или уменьшения топлива в топочную камеру. Система управления воздействует на дутьевой вентилятор, регулятор давления газа, дымосос. Программа пуска автоматической горелки включает следующие основные этапы: предпусковую вентиляцию топки (время вентиляции определяется предварительным расчетом и задается программе); проверку герметичности запорных газовых клапанов перед горелкой; включение электрозапальника; плавную подачу газа и воздуха в горелку и контроль за их воспламенением. Если на любом из этих этапов возникают сбои, то пуск горелки блокируется, а причина остановки запоминается. Программа розжига может быть запущена повторно, после устранения причины, вызвавшей прерывание пуска горелки.

Котлы ДКВР являются унифицированными. Они представляют собой двухбарабанные вертикальноводотрубные котлы с естественной циркуляцией. При естественной циркуляции в результате разности плотностей воды и пароводяной смеси в различных участках циркуляционного контура создается движущий напор, который расходуется на создание скорости и преодоление всех сопротивлений в контуре.

Все котлы типа ДКВР работают на химически очищенной деаэрированной воде.

Технические данные котла ДКВР - 10 - 13 и вспомогательного оборудования приведены в нижеследующих таблицах

Наименование	Размерность	Значение
1. Номинальная паропроизводительность	т/ч	6.5
2. Давление пара в барабане	кгс/см2
3. Площадь поверхности нагрева котла радиационная конвективная общая	м2	47,9 229,1 277
4. Объем котла паровой водяной	м3	2,63 9,11
5. Объем воды по водоуказательному стеклу	м3	1,07
6. Время испарения этого объема	мин	5,8
7. Объем топочной камеры	м2
8. Потери тепла с уходящими газами	%	13,6
9. Потери тепла от наружного охлаждения	%	0,9
1.Тип горелки		ГМГБ -5,6
Номинальная производительность	Гкал/ч	5,6
Давление газа на номинале	кгс/м2
Сопротивление горелки по воздуху	кгс/м2
Коэффициент избытка воздуха на номинале	-	1,1
2. Тип экономайзера		ВЭО-VI-16П
Расчетное давление воды	кгс/см2
Площадь поверхности нагрева	м2
3. Тип вентилятора		ВД - 10
Производительность	м3/ч
Полный напор	мм вод. ст.
Число оборотов	об/мин
Кпд максимальный	%
Мощность электродвигателя	кВт
4. Тип дымососа		Д - 12
Производительность	м3/ч
Полный напор	мм вод. ст.
Число оборотов	об/мин
Кпд максимальный	%
Мощность электродвигателя	кВт
5. Тип питательного насоса		МСГ - 10
Количество	шт.
Производительность	м3/ч
Напор	кгс/см2	16,5
Мощность электродвигателя	кВт

Дата добавления: 2015-06-28