Қабатты газ генераторлары

Л. Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университеті

Әбдіхалықова Томирис Нурманқызы

Нұр-Сұлтан қаласы үшін энергия өндіретін Шұбаркөл көмірін газификациялау кешенінің жобасы

ДИПЛОМДЫҚ ЖОБА

5В071700 - «Жылуэнергетика» мамандығы

Нұр-Сұлтан 2020

Л. Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университеті

«Қорғауға жіберілді»

Кафедра меңгерушісі

С. А. Глазырин

ДИПЛОМДЫҚ ЖОБА

Нұр-Сұлтан қаласы үшін энергия өндіретін Шұбаркөл көмірін газификациялау кешенінің жобасы

5В071700 -«Жылуэнергетика» мамандығы бойынша

Орындаған: Әбдіхалықова Т. Н

Ғылыми жетекшілері:

Т. ғ магистрі, аға оқытушы: Өмірбаева А. Ө

Нұр-Сұлтан 2020

Л. Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университеті

Факультет Көлік-энергетика

Мамандық_ 5В071700 "Жылу энергетикасы"

Кафедра _ Жылуэнергетика __

Бекітемін

Кафедра меңгерушісі

«» 2020 ж.

Әбдіхалықова Томирис Нурманқызы студентке

(тегі, аты, әкесінің аты)

1. Жобаның (жұмысының) тақырыбы Нұр-Сұлтан қаласы үшін энергия

өндіретін Шұбаркөл көмірін газификациялау кешенінің жобасы университет

бойынша 2019 ж. « 27 » 11 берілген № 1935-n бұйрықпен бекітілген.

2. Студент аяқтаған жобаны (жұмысты) тапсыру мерзімі:« 25 » 04 2020ж.
3. Жобаның (жұмыстың) бастапқы деректері (заңдар, әдебиеттер, лаборатория-

лық-өнеркәсіптік деректер) : 1 Нұр-Сұлтан қаласындағы ЖЭО-2 бойынша мәлі-мет, 2 Шұбаркөл көмірінің сипаттамасы, 3 Қатты отын көмір газификациясын жүргізудің әдістері, 4 Лурги газгенераторы.

4. Есептеу - түсіндірме хатының мазмұны (қаралатын мәселелердің тізбесі) :

1 Шұбаркөл көмірі үшін газификатордың есептік әдістемесі, 2 Синтез газ,

3 Қатты отынды газификациялау процесінің физика-химиялық негіздері,

4 Газификатор ішіндегі химиялық процесінің есебі.

5. Графикалық материалдың тізбесі (міндетті сызбалары нақты көрсетілген) :

ЖЭО-2-нің генпланы, Лурги газ генераторының 2 схемасы,

6. Негізгі ұсынылатын әдебиеттердің тізімі: 1 Энергетика XXI века: Условия развития, технологии, прогнозы / Л. С. Беляев, А. В. Лагерев, В. В. Посекалин и др. ; Отв. ред. Воропай. - Новосибирск: Наука, 2004. - 386 с. 2 Рыжков А. Ф., Перспективы развития когенерационных энергоисточников и газогенераторные технологии // Проблемы развития централизованного теплоснабжения: Материалы международного научно-практический конф., г. Самара, 21-22 апреля 2004 г. - Самара, 2004. - С. 125-130. 3 Мировая энергетика и переход к стойчивому развитию / Беляев Л. С., Марченко О. В., Филиппов С. П. и другие - Новосибирск: Наука, 2000. - 269 с .

7. Жоба (жұмыс) бойынша тиісті бөлімдері көрсетілген кеңестер

8. Дипломдық жұмысты (жобаны) орындау графигі

Тапсырманы беру мерзімі: « 20 » 10 2018 ж.

Ғылыми жетекші: Өмірбаева А. Ө

қолы, Т. А. Ж., ғылыми дәрежесі, атағы

Тапсырма алдым: студент Әбдіхалықова Т. Н

қолы, Т. А. Ж.

Аннотация

В данной дипломной работе рассматривается проект ТЭЦ-2 с газифи-кации Шубаркульского угля с выработкой тепловой и электрической энергии для города Нур-Султан. Проанализирован опыт производства и использования синтетических газов для получения энергии. Приведены схемы подготовки и газификации Шубаркульского угля в газогенераторе Лурги. Проведены расc-четы газификатора при газификации Шубаркульского угля и химических про-цессов внутри газификатора. В разделе охраны окружающей среды определены количество выбросов в атмосферу и высота дымовых труб. В экономической части рассчитаны стоимость получаемого газа и его окупаемость. Общий дипломный проект состоит из 6 разделов, 22 таблиц, 9 рисунка и 93 страниц. В дипломном проекте представлены 5 чертежей формата А1.

Аңдатпа

Бұл дипломдық жобада ЖЭО-2 мен Шұбаркөл көмірін газификациялау арқылы Нұр-Сұлтан қаласын жылу және электр энергиясымен қамтамасыз етуді талқылайды. Синтез газды қолдану арқылы энергия өндіру және қолдану тәжірибелеріне анализ жасалды. Лурги газ генераторында Шұбаркөл көмірін газификациялау және дайындау схемалары көрсетілген. Шұбаркөл көмірін газификациялаудағы газификатордың және оның ішіндегі химиялық процесс-терінің есептері жүргізілді. Еңбекті қорғау бөлімінде атмосфераға шығатын зиянды заттарды және түтіндік құбырдың биіктігі анықталды. Экономика бөлімінде жалпы газ құнын және қанша жылға жететіндігі есептелінді. Барлық дипломдық жоба 6 бөлімнен, 22 кестеден, 9 суреттен және 93 беттен тұрады. Дипломдық жобада А1 форматтағы 5 сызбасы көрсетілген.

Annotation

This thesis examines the project of TPS-2 with gasification of Shubarkul coal with the production of heat and electricity for the city of Nur-Sultan. The experience of production and use of synthetic gases for energy production is analyzed. Schemes of preparation and gasification of Shubarkul coal in the Lurgi gas generator are given. Calculations of the gasifier for the gasification of Shubarkul coal and chemical processes inside the gasifier were carried out. The environmental protection section defines the amount of emissions to the atmosphere and the height of chimneys. In the economic part, the cost of the gas produced and its payback are calculated. All diploma projects consist of 6 sections, 22 tables, 9 figures and 93 pages.

МАЗМҰНЫ

КІРІСПЕ

Қазақстан Республикасы пайдалы қазбаларға өте бай. Менделеев кесте-сінің 118 элементінің 99-ы Қазақстан жер қойнауында анықталды, соның ішінде 60-тан астам элементі өндіріле бастады. Жалпы еліміздің басты ресурстарының бірі, яғни жанғыш қасиеті бар пайдалы қазбалардың бірі-көмір болып табылады. Негізінен көмір 1960 жылдары жер бетінде энергия өндіру қажеттілігінен пайда болған. Көмірдің құрамына - көміртек, сутегі, оттегі және тағы басқа химиялық элементтерінің қоспасынан тұрады. Қазақстан Республикасының жалпы геологиялық қоры мен көмірінің болжамды ресурстары 150 млрд тоннаға бағаланады, оның ішінде: тас көмір 17, 6 млрд. тонна, қоңыр көмір 92, 8 млрд тонна. Олардың 63%-ы тас көмір (оның кокстел-гені 17%), 37% - қоңыр көмір. Республикадағы ең ірі көмірлі алқаптар Орталық Қазақстанда орналасқан (Екібастұз, Майкөбе және т. б. ) . Солардың ішінде ең ірі кен орындары - Шұбаркөл (қоры 2, 2 млрд. тонна), Борлы (0, 5 млрд тон-на), Самара (1, 3 млрд. Тонна) . Торғай энергетикалық қоңыр көмір алабының қоры 52 млрд тонна, оның өндірілетіні 7 млрд. тонна. Оңтүстік Қазақстанда Іле

және Төменгі Іле қоңыр көмір алаптары орналасқан. Іле алабының геологиялық қорлары 14, 8 млрд. тоннаға бағаланады, өндірілген қоры 0, 9 млрд. тонна. Төменгі Іле алабының геологиялық қоры 9, 9 млрд. тонна, оның 3 млрд. тоннасы өндірілген. Шығыс Қазақстанда Қаражыра (қоры 1, 5 млрд. тонна), Кендірлік (1, 6 млрд. тонна, өндірілгені 250 млн. тонна) кен орындары белгілі. Қазақстанның батыс бөлігіндегі ең ірісі - Мамыт қоңыр көмір кен орны. Оның жалпы геологиялық қоры - 1, 5 млрд тонна болса, оның 0, 6 млрд тоннасы өндірілген.

Қазақстанның жалпы көмірінің қоры 150 млрд. тоннаға жетеді. Республикамыз жылына 100 млн тонна (2010 жылы) көмір өндіреді. Ғалымдардың жобалауы бойынша жылына 140 млн тонна өндірілсе, еліміздегі көмір қоры 250 жылға жетеді. Көмір кен орындарының басым бөлігі Қарағанды, Павлодар және Қостанай облыстарында орналасқан. Қазіргі кезде Қарағанды алабы 3600 шаршы км жерді алып жатыр. Бұл - Қазақстанның негізгі көмір базасы болып есептелінеді. Қарағанды көмірі кокстелетіндіктен сапасы өте жоғары. Тас көмірдің 80 қабаты анықталған, олардың жалпы қалыңдығы 120 метрді құрайды. Ал, көмірдің өндірілген жалпы қоры 60 млрд тоннаны құрайды. Елімізде маңыздылығы жағынан екінші орынды - Екібастұз көмір алабы алады. Бұл алап Сарыарқа мен Ертіс маңының аралығында орналасқан. Павлодар облысында ауданы 160 км кв, қазып алынатын көмір қабатының қалыңдығы 150 м. Ашық әдіспен өндірілетін болғандықтан, еліміздегі көмірдің ең арзаны болып табылады.

Қазіргі уақытта әлемде энергия тұтынудың шамамен 70%-ы мұнай және газбен қамтамасыз етіледі. Алайда, мұнай мен газдың әлемдік қоры шектеулі. Егер энергияны тұтынудың өсуін ескеретін болсақ, олар 20 ең көп дегенде 50 жыл ішінде таусылуы мүмкін. Мұнай мен газ - бұл бірқатар химиялық өнім-дерді алуға арналған шикізат екенін ұмытуға болмайды. Ал біздің еліміз көмірдің геологиялық қорына бай. Нұр-Сұлтан қаласының орталықтанды-рылған жылуымен жабдықтау жүйесінің негізгі көзі ЖЭО-2 болып табылады. Онда 5 энергетикалық қазандық БКЗ-420-140-5 жұмыс істейді. ЖЭО-2-нің негізгі отыны - Екібастұз тас көмірі. Маркасы КСН(коксовые слабоспекаю-щиеся ) . Қазақстанда жылу беру жүйесін көмір арқы-лы газификациялау (газдандыру) әдісі - ең өзекті мәселелерінің бірі болып та-былады. Сондықтан соңғы жылдары елімізде көмірді газификациялауға қызы-ғушылық артып келеді және де осыған байланысты ғылыми - зерттеу жұмыс-тары қарқынды жүргізіліп жатыр. Себебі, атмосфераға шығатын улы газдар-дың мөлшері азаяр емес, ал Нұр-Сұлтан қаласының тұрғындары осы күнге дейін көмір жағып, өз үйлерін жылумен қамту үстінде. Қаланы газбен қамтама-сыз ету оңай емес, себебі елімізде минералды газдардың көп бөлігі батыс өңірлерінде ғана шоғырланған. Ал ол өңірлерден құбыр тартып газ жіберу жүйесі әлі күнге дейін шешімі табылмас мәселелердің бірі. Қазақстанның көмірлерін жалпы зерттей отырып, олардың сапасы жағынан жоғары көмірлерді тікелей жақпай, олардан газ алып, сол алынған синтез газды жағу арқылы ПӘК-і жоғары таза энергия алуға болады. Ал сапасы жағынан төмен тас көмірлерді тікелей жағуға болады. Бұл бағыт бойынша Қазақстанда жыл сайын ғылыми конференциялар өткізілуде. Мысалы, 2020 жылы 1- наурыз күні Нұрсұлтан Назарбаев Университетінде өткізілген конференцияны айтып кетуге болады. Мұнда «Қазақстандағы көмір энергиясының мәселелері және оларды шешу жолдары», «Айналмалы қайнаған қабатта көмірді газификациялау процессінің кинетикалық моделі», «Қоршаған ортаға төмен әсер ететін көмірді жағу технологиясы» және тағы басқа тақырыптары талқыланды. Яғни, бұл жобада мен көмірден газ алып, ЖЭО-2 арқылы Нұр-Сұлтан қаласына жылу және электр энергиясымен қамтамасыз ету тақырыбын зерттеймін. Ал отын ретінде мен Қарағанды облысы, Нұра ауданында шығатын Шұбаркөл көмірін таңдадым. Көмірді газификациялаудың бірнеше әдістері бар, солардың бірі - Лурги газ генераторы әдісі.

Осы мақсаттарға жету үшін келесі міндеттер шешілді.

• Жалпы көмір газификациясы туралы әлем әдебиеттеріне, әлемнің тәжіри-

белеріне шолу жасау, көмір газификациясының әдістері туралы анализдеу және Лурги әдісі.

• Газификатор ішіндегі физикалық және химиялық процестерінің жылулық

есептерімен химиялық реакциялары.

• Жалпы қауіпсіздік ережелері, автоматика, экономика бөлімдері және эко-

логия бөлімдері.

1 СИПАТТАМАЛЫҚ ЖӘНЕ АНАЛИЗДЕУ БӨЛІМІ

1. 1 Нұр-Сұлтан қаласындағы ЖЭО-2 бойынша мәлімет

1971 жылғы 29 маусымда КСРО энергетика министрлігінің Целиноград ЖЭО-2-нің техникалық жобасын әзірлеу жөнінде арнайы шешімі қабылданды. Құрылыстың басында негізгі тарихи алғышарттары мынадай: Қазақстанның тың жерлерін игеру, бұл дәуірде кең даланың астанасы және алдыңғы қатарлы жастар армандаған, Кеңес Одағының барлық бұрыштарынан тың игерудегі аңыз қала болған, бұрынғы уездік Ақмола қаласының қарқынды дамып келе жатқан өнеркәсібі. Осыдан көптеген жас энергетиктердің, студенттердің, қазіргі басшылар мен энергетика саласының мамандары, энергетика саласының жаңа ұрпақтары және тәрбиешілері үшін болашағы зор кәсіп болды.

1974 жылдың көктем айында ЖЭО-2 құрылысы басталды. 1979 жылдың тамыз айында электр қуаты 80 МВт және жылу қуаты 180 Гкал/сағ белгіленген, Целиноград ЖЭО-2 1-ші кезеңінің 1-ші блогын пайдалануға берілуі туралы құжаттарға қол қойылды. 1979 жылдың шілде айында № 1 ст. ПТ-80/100-130/13 турбина агрегаты мен БКЗ-420-140-5 қазан агрегаты іске қосылды. 1980 жылдың қараша айында №2 ст. ПТ-80/100-130/13 турбина агрегаты іске қосылды. 1981 жылдың желтоқсан айында БКЗ-420-140-5 қазан агрегаты іске қосылды. 1983 жылдың наурыз айында №3 ст. 1985 жылдың желтоқсан айында №4 ст. БКЗ-420-140-5 қазан агрегаты іске қосылды. 1992 жылдың желтоқсан айында №5 ст. БКЗ-420-140-5 қазан агрегаты іске қосылды. 2006 жылғы желтоқсан айында қуаты 120 МВт, №4 ст. Т-120/130-130-8 турбина агрегаты іске қосылды. 2008 жылдың қаңтар айында бу өнімділігі 420 т/сағ., №6 ст. БКЗ-420-140-5А қазан агрегатын пайдалануға берілді. 2012 жылдың қазан айында қуаты 120 Гкал/сағ., №1, 2, 3, 4 ст. КВ-Т-139, 6-150 су жылытатын шаңкөмір қазандары іске қосылды. 2015 жылдың маусым айында қуаты 120 МВт №5 ст. Т-120/130-130 турбина агрегаты іске қосылды. 2016 жылғы қазан айында бу өнімділігі 550 т/сағ., №7 ст. Е-550-13, 6-560-КТ қазан агрегатын пайдалануға берілді. 2016 жылдың желтоқсан айында №5, 6 ст. су жылыту қазан агрегаттары пайдалануға берілді.

Қазіргі уақытта ЖЭО-2-нің белгіленген электр қуаты 480 МВт, белгіленген жылу қуаты 1918 Гкал/сағ құрайды. 40 жыл ішінде станция 61 млрд. 943 млн. кВт/сағ электрэнергиясын және 98 млн. 767 мың Гкал жылу энергиясын өндірді. ЖЭО-2 белгіленген электр қуатын пайдалану коэффициенті 2019 жылдың 1-ші жартыжылдығында 81% - ды құрады, бұл мамандардың жоғары техникалық деңгейін, негізгі жабдықтарының пайда-лануы мен жөндеу сапасының жоғары екенін білдіреді. Содан соң №6 ст. турбина агрегатын, №8 ст. қазан агрегатын пайдалануға берілді. Елордамызда атмосфераға зиянды түтін газдарының шығарылуын азайту үшін су жылыту қазандарын газға ауыстыру туралы жоспарлар талқыланды.

2004 жылы 4 қарашада құрылтайшының шешімімен ЖЭО-2 мүліктік кешені «Акционерлік қоғамдар туралы» ҚР Заңына сәйкес құрылған «Астана-Энергия» АҚ жарғылық капиталына берілді. «Астана - Энергия» АҚ құрамына құрылымдық бөлімшелер ретінде ЖЭО-1, ЖЭО-2 және аудандық қазандық кіреді.

Қазақстан Республикасында ұлттық бизнес-рейтинг қорытындысына сәйкес 433774 шаруашылық жүргізуші субъекті арасында жүргізілген зерттеулер нәтижесі бойынша «Астана-Энергия» АҚ мемлекеттік бюджетке үлес көрсеткіші бойынша 1 орын (алтын жүлде) берілді. Осылайша, ЖЭО-2 елордамыз Нұр-сұлтан қаласының ірі стратегиялық нысандарының бірі болып табылады. ЖЭО-2 1979 жылғы 29 тамызда пайдалануға берілді және Нұр-Сұлтан қаласының орталықтандырылған жылумен жабдықтау жүйесінің негізгі көзі болып табылды. ЖЭО-2-де өндірілген электр энергиясы Нұр-Сұлтан қаласының электр жүктемелерін және станцияның өзіндік мұқтаждықтарын жабуға жұмсалады. ЖЭО-2 жылумен және электр энергиясымен жабдықтау бойынша жұмыс істейді, ең алдымен Нұр-Сұлтан қаласының жеке аймағына және С-1 (ЖЭО-2 - ЖЭО-1) жалғастырушы магистралі бойынша ЖЭО-1 қалалық жылумен жабдықтау аймағының жылу жүктемесінің базалық бөлігін жабады. Ыстық сумен жабдықтау жүйесі жабық. Жылулық схемасы жедел будың негізгі және қосалқы технологиялық құбырлары, қоректік су, конденсат, әртүрлі қысымдағы бу құбырлары бойын-ша көлденең бетімен орнатылған.

Желілік су қызған соң желілік жылытқыштарымен өтіп, турбинаға түсіп болғаннан кейін оның бір бөлігі желілік сорғылармен беріледі. Өткізудің қарбалас жылытқыштар қазандық бөлімшесінің бұдан әрі диаметрі 1000 мм магистраль-1, ЖЭО-1-ге жіберіледі. Желілік судың басқа бөлігі машиналық залда орнатылатын турбиналы бөлімшенің ең жоғарғы бойлерінен өтіп, насостар арқылы тікелей қала тұрғындарына (тұтынушы-ларға) жіберіледі.

Қазіргі уақытта суқыздырғыш қазандықтар ЖЭО-2-нің қазандық цехы болып табылады. КВ-Т-139. 6-150 (120 Гкал / сағ) суқыздырғыш қазандығы - бұл өндірістік және тұрмыстық мақсаттар ретінде жылыту, желдету және ыстық сумен жабдықтау жүйелерінде, ыстық суды өндіруге арналған су құбыры ретінде қолданылады. Қазандықтар қатты отынмен жұмыс істейді. Отынның негізгі түрі - Екібастұз көмірі. Жанармай ретінде М-100 маркалы мазут қолданылады. Қазандыққа мазутты ЖЭО-2 мазут қондырғысы арқылы жеткізіледі. Көмір №1 қазандық цехының қоймасына белдік ені В = 1400 мм, белдік конвейерлері 2, 5/1, 5/2, белдік ені В = 1400 мм арқылы жеткізіледі. № 5/3 белдік конвейерімен белдеуінің ені У = 1400 мм UZR көмегімен (стержен - қоршау роторы UZR 900/250) қазандықтағы көмір қоймасына жіберіледі.

Су жылыту қазандық цехының қоймасынан көмір екі схема бойынша беріледі: 1 жұмыс схемасы - УЗР, содан кейін УЗР ЛК 5/3-ге, әрі қарай 2/1, МД конвейерлері бойынша (өнімділігі 240т/с балға ұнтақтаушы) . ), 3/1, 3/2, 4/1; 2- ші жұмыс схемасы бойынша - ВКО қоймасынан бульдозермен көмір ЛК 6/1, одан әрі 2/1, МД, 3/1, 4/1 ені 800мм болатын лента тербелмелі қоректен-діргіштер арқылы беріледі. Көмір ашық қоймада сақталады, оның жобалық көлемі 112713 тоннаны құрайды. 2016 жылы су жылыту қазандық цехы бойынша жылу энергиясын жіберу 795 311, 61 Гкал (102, 64 Гкал/сағ) құрайды, су жылыту қазандықтарының жұмыс уақыты 7748, 74 сағатты құрайды, 226981 тонна Екібастұз тас көмірі және 449, 475 тонна мазут жұмсалады.

ЖЭО-2-нің негізгі отыны - Екібастұз тас көмірі. Маркасы КСН 0-300. Жанармай теміржол арқылы жеткізіледі. 65 ашық вагондары көмір маршруттарын (шамамен 4550 тонна) қабылдау және түсіру жолдарына келеді. Содан кейін ЖШС ЖЭО-2-нің 5-ші, 7-ші трассасындағы бағдарлар ұсынылады, кейін ЖЭО-2 маневрлік локомотиві бар 17 (4 осьті) вагондар топтамаларында ЖЭО-2 түсіру жолдарына жанармайды жеткізеді.

Кесте 1

ЖЭО-2 АҚ «Астана Энергия» (Ақмолалық ЖЭО-2) негізгі техникалық деректері бойынша

---

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.

• Іс жүргізу
• Автоматтандыру, Техника
• Алғашқы әскери дайындық
• Астрономия
• Ауыл шаруашылығы
• Банк ісі
• Бизнесті бағалау
• Биология
• Бухгалтерлік іс
• Валеология
• Ветеринария
• География
• Геология, Геофизика, Геодезия
• Дін
• Ет, сүт, шарап өнімдері
• Жалпы тарих
• Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
• Журналистика
• Информатика
• Кеден ісі
• Маркетинг
• Математика, Геометрия
• Медицина
• Мемлекеттік басқару
• Менеджмент
• Мұнай, Газ
• Мұрағат ісі
• Мәдениеттану
• ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
• Педагогика
• Полиграфия
• Психология
• Салық
• Саясаттану
• Сақтандыру
• Сертификаттау, стандарттау
• Социология, Демография
• Спорт
• Статистика
• Тілтану, Филология
• Тарихи тұлғалар
• Тау-кен ісі
• Транспорт
• Туризм
• Физика
• Философия
• Халықаралық қатынастар
• Химия
• Экология, Қоршаған ортаны қорғау
• Экономика
• Экономикалық география
• Электротехника
• Қазақстан тарихы
• Қаржы
• Құрылыс
• Құқық, Криминалистика
• Әдебиет
• Өнер, музыка
• Өнеркәсіп, Өндіріс