Модернизация блочно-модульной котельной промышленного объекта АО "Концерн Росэнергоатом"(Билибинская АЭС)

Московский технологический институт
Направление 13.03.01 Теплоэнергетика и теплотехника
Выпускная квалификационная работа на тему: «Модернизация блочно-модульной котельной промышленного объекта АО "Концерн Росэнергоатом"(Билибинская АЭС)»
Москва, 2025 г.

Исходные данные:
Объект исследования: блочно-модульная котельная (БМК) Билибинской АЭС, расположенная в г. Билибино Чукотского автономного округа в условиях вечной мерзлоты
Климатические условия: расчетная температура наружного воздуха –51°С, продолжительность отопительного периода – 295 суток (7080 ч)
Состав оборудования: 4 водогрейных котла КВЖ-3-150М номинальной мощностью 3 МВт каждый, номинальная теплопроизводительность БМК – 9 МВт, максимальная – 12 МВт
Температурные графики: котловой контур 150/70°С, контур теплосети 130/70°С
Топливо: зимнее дизельное (низшая теплота сгорания 10200 ккал/кг)
Проблема: несоответствие тепловой мощности существующих теплообменников котлового контура (2,25 МВт) тепловой мощности котлов (3 МВт), что ограничивало отпуск тепловой энергии абонентам
Суммарная тепловая нагрузка абонентов промплощадки: 8918,5 кВт (с запасом 10%)
Разработан проект модернизации котлового контура БМК путем замены восьми теплообменников производства "АНКОРТЕПЛОЭНЕРГО" (площадью 18,4 м² каждый, общая площадь 36,8 м² на котел) на четыре пластинчатых разборных теплообменника "РИДАН" НН № 47 рама 2 площадью 48,64 м² каждый
Выполнен тепловой и гидравлический расчет теплообменных аппаратов с запасом площади 25,6% для условий засорения и ухудшения условий теплообмена
Проведен расчет тепловой схемы БМК до и после модернизации: отпуск тепловой энергии увеличен с 6689 кВт до 8918,5 кВт при расчетной температуре наружного воздуха –51°С (рост на 33%)
Подтверждена работоспособность существующего насосного оборудования (циркуляционных насосов котлового контура и сетевых насосов) после модернизации
Разработаны решения по безопасности труда при проведении демонтажных и монтажных работ, а также мероприятия по экологической безопасности при утилизации металлолома
Рассчитаны капитальные вложения в модернизацию: 13,085 млн рублей (включая оборудование, монтажные работы, пусконаладку и командировочные расходы)
Определен годовой экономический эффект от увеличения отпуска тепловой энергии: 4167 тыс. рублей
Установлен срок окупаемости проекта с учетом дисконтирования (ставка 20%): 4 года, что подтверждает экономическую целесообразность модернизации
Модернизация БМК Билибинской АЭС путем замены теплообменного оборудования позволяет значительно повысить эффективность теплоснабжения промплощадки, увеличить отпуск тепловой энергии и обеспечить требуемый экономический эффект при сроке окупаемости 4 года.
СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 3
1. ОБЗОРНО-ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ 5
1.1 Краткая характеристика промышленного объекта АО "Концерн Росэнергоатом» (Билибинская АЭС) 5
1.2 Описание тепловой схемы и существующего оборудования БМК Билибинской АЭС. Перечень и характеристики абонентов 7
1.3 Обоснование и анализ необходимости модернизации оборудования – замены теплообменных аппаратов котлового контура БМК Билибинской АЭС 21
2. ПРОЕКТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ 25
2.1 Определение тепловых нагрузок 25
Тепловые нагрузки объектов промплощадки Билибинской АЭС 25
2.2 Разработка технических решений по модернизации оборудования 27
2.3 Расчет и подбор теплообменных аппаратов котлового контура 34
2.4 Расчет тепловой схемы БМК до и после модернизации 40
2.5 Проверка работоспособности насосного оборудования после модернизации 44
3. БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЯ 47
3.1 Организация безопасности труда при проведении демонтажных и монтажных работ 47
3.2 Опасные и вредные производственные факторы при эксплуатации оборудования БМК 54
3.3 Мероприятия по экологической безопасности 57
4. ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ 58
4.1 Расчёт капитальных затрат на модернизацию системы теплоснабжения 58
4.2 Расчет годовых эксплуатационных затрат 64
4.3 Определение годового экономического эффекта и срока окупаемости мероприятия 67
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 71
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 73
Приложение А. Локальный сметный расчет 75