Μελέτη εγκατάστασης ατμοηλεκτρικού σταθμού σε χημική βιομηχανία ισχύος 8 ΜW με χρήση θερμικής ενέργειας 50GJ/h στην παραγωγική διαδικασία

Abstract

Η παρούσα Πτυχιακή Εργασία αναφέρεται στη μελέτη Εγκατάστασης ενός Ατμοηλεκτρικού Σταθμού σε μία Χημική Βιομηχανία, η οποία θα εκμεταλλεύεται την θερμική ενέργεια που παράγεται εντός του ατμολέβητα, και θα τη χρησιμοποιεί για εφαρμογές που θα βοηθήσουν στην λειτουργία της παραγωγικής διαδικασίας. Ο ατμοηλεκτρικός σταθμός σε μια τέτοια βιομηχανία είναι αρκετά σημαντικός, καθώς η ισχύς ενός ατμοηλεκτρικού εργοστασίου για αυτή την περίπτωση είναι συνήθως μεγάλη. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα να φέρει μεγάλα ποσά θερμικής ενέργειας στο κατάλληλο χρόνο που απαιτείται για να λειτουργήσει σωστά η βιομηχανία. Η ανάπτυξη του θέματος γίνεται σε τέσσερα Κεφάλαια. Στο Πρώτο Κεφάλαιο αναφέρονται κάποιες σημαντικές πληροφορίες για την μελέτη των ατμοηλεκτρικών σταθμών. Αυτές οι πληροφορίες περιλαμβάνουν διάφορους ορισμούς που χρειάζονται ώστε να κατανοήσουμε τη σημασία του ατμοηλεκτρικού σταθμού στο βιομηχανικό τομέα. Αναφέρονται λοιπόν τα μέρη που αποτελείται ο ατμοηλεκτρικός σταθμός και ο τρόπος λειτουργίας του. Επίσης γίνεται αναφορά για τα χαρακτηριστικά του ατμού – νερού και του δικτύου στο οποίο διέρχονται. Στη συνέχεια μιλάμε για τις επιπτώσεις του νερού και τις μεθόδους πρόληψης των, γίνεται επεξήγηση στις φυγοκεντρικές αντλίες του ατμοηλεκτρικού σταθμού και περιγράφουμε το ρόλο της ατμογεννήτριας και του συμπυκνωτή. Τέλος μιλάμε και για διαγράμματα που θα χρησιμοποιηθούν στην μελέτη που θα ακολουθήσει, ώστε να αναπτύξουμε πλήρως τις απαραίτητες μεθόδους για την επίλυση και τον υπολογισμό των ζητημάτων που απαιτούνται στην εργασία αυτή. Στο Δεύτερο Κεφάλαιο γίνεται μία σύντομη αναφορά για την ιστορική αναδρομή των ατμολεβήτων και το πως ταξινομούνται. Στη συνέχεια μιλάμε για τις σύγχρονες ανάγκες του ατμολέβητα και το πως γίνεται η διαδικασία αξιοποίησης της θερμικής ενέργειας από αυτόν. Τέλος γίνεται και μία σύντομη αναφορά για την απαγωγή των καπναερίων. Στο Τρίτο Κεφάλαιο γίνεται μία μικρή αναφορά για τους ατμοστροβίλους και τα τμήματα από τα οποία αποτελούνται. Στο Τέταρτο Κεφάλαιο πραγματοποιείται αναλυτικά, κατά βήματα, η μελέτη της εγκατάστασης του ατμοηλεκτρικού σταθμού με συγκεκριμένα δεδομένα τα οποία δίνονται στην αρχή, στο Κεφάλαιο 4. Στα πρώτα βήματα

iii

επιλέχτηκε η κατάλληλη πίεση και θερμοκρασία του υπέρθερμου ατμού, μία διαδικασία η οποία χρειάστηκε υπομονή, διότι μιλάμε για δύο βασικές μεταβλητές που κρίνουν το τελικό αποτέλεσμα. Πιο συγκεκριμένα χρειάστηκε να υποθέσουμε μία τιμή για την κάθε μεταβλητή. Η τιμή κυμάνθηκε μέσα σε ένα εύρος τιμών που θα ήταν αποδεκτό για τα δεδομένα της εργασίας αυτής, αλλά ήταν τυχαία. Η υποθετική τιμή που πήραμε στην αρχή για την θερμοκρασία ήταν T=400 (_ ^0)C και για την πίεση P=40 bar. Έπειτα και μετά από επαληθεύσεις οι σωστές τιμές για την θερμοκρασία και την πίεση βρέθηκαν και έτσι μπορέσαμε και επιλύσαμε την όλη εργασία. Επίσης μέσα σε αυτά τα πρώτα βήματα, υπολογίστηκε η κατανάλωση καυσίμου και η συνολική ατμοπαραγωγή. Με τον υπολογισμό λοιπόν της ατμοπαραγωγής, διαπιστώσαμε ότι η τιμή της παροχής της θερμικής ενέργειας του ατμού κατά την έξοδο του ατμοστροβίλου, είναι παραπάνω από το όριο που ζητείται πριν μεταφερθεί στην παραγωγική διαδικασία. Έτσι λοιπόν το επιπλέον ποσό του ατμού αυτού θα οδηγείται σε συμπυκνωτή και το υπόλοιπο ποσό του ατμού θα οδηγείται στη παραγωγική διαδικασία. Στα επόμενα βήματα υπολογίσαμε το βαθμό απόδοσης και τα μεγέθη των εσωτερικών στοιχείων του λέβητα. Στα τελευταία βήματα υπολογίστηκε η διάμετρος της καπνοδόχου, η ισχύς του ανεμιστήρα των καπναερίων και έγινε και ο υπολογισμός του τυμπάνου και το πάχος ελάσματος αυτού. Τα σπουδαιότερα συμπεράσματα που προέκυψαν για αυτή την εργασία είναι (α) ότι παρόλο που το βαρύ πετρέλαιο θεωρείται ως ένας ορυκτός πόρος με υψηλό κόστος, είναι πολύ αποδοτικός δίνοντας μεγάλα ποσά θερμικής ενέργειας ώστε να λειτουργήσει σωστά και ικανοποιητικά η παραγωγική διαδικασία, (β) ότι αυτή η διαδικασία μελέτης θα βοηθήσει τον φοιτητή να μπορέσει αργότερα μετά το πέρας των σπουδών να ανταπεξέλθει σε τέτοιες καταστάσεις που έχουν να κάνουν με εγκαταστάσεις ατμοηλεκτρικών σταθμών σε διάφορα είδη βιομηχανιών.

iv