Tính Toán Thiết Kế Nhà Máy Điện Công Suất 480MW

Có thể kể ra như : Xây dựng mới các nhà máy nhiệtđiện trong khi nguồn thuỷ điện ở nước ta không còn nhiều , xây dựng các nhàmáy điện nguyên tử , xây dựng các nhà máy điện sử dụng sức gió

Lời Nói Đầu

Nước ta hiện nay , với sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế hội nhập đã vàđang mở ra cho đất nước ta những thế và lực mới trên trường quốc tế , đưa nước

ta có những biến đổi sâu sắc trong mọi lĩnh vực : kinh tế , chính trị và xã hội Nhờ đó mà đời sống của người dân ngày càng được cải thiện và không ngừngđược nâng cao Công cuộc công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước đang là mụctiêu hàng đầu của Đảng - Chính Phủ và cũng đang có được những bước tiến hếtsức quan trọng trong thời kì quá độ lên chủ nghĩa xã hội trên đất nước ta hiệnnay Cũng vì thế mà nhu cầu sử dụng năng lượng đang là một trong những mốiquan tâm đặc biệt của Đảng và Chính Phủ Có thể nói năng lượng chính làngành đi đầu của nền kinh tế quốc dân , nhất là về điện năng Tuy nhiên sự pháttriển của ngành điện lại chưa theo kịp hay có thể nói là chưa đáp ứng được sựphát triển của xã hội , tình trạng thiếu điện gây khó khăn cho đời sống sinh hoạt ,cũng như sản xuất của nhân dân và các doanh nghiệp vẫn còn đang là một bàitoán cần lời giải đáp

Có thể nói , có rất nhiều những biện pháp cấp thiết để giải quyết tình hìnhthiếu điện như hiện nay Có thể kể ra như : Xây dựng mới các nhà máy nhiệtđiện trong khi nguồn thuỷ điện ở nước ta không còn nhiều , xây dựng các nhàmáy điện nguyên tử , xây dựng các nhà máy điện sử dụng sức gió , các nhà máyđiện sử dụng năng lượng mặt trời v v Nhưng nhìn lại , chi phí xây dựng tất cảcác nhà máy trên đều quá tốn kém , và tốn kém hơn nhiều so với việc xây dựngcác nhà máy nhiệt điện để có thế đáp ứng được nhu cầu của xã hội như hiệnnay Do đó , phương án xây dựng các nhà máy nhiệt điện là khả thi nhất trongthời điểm hiện nay Sở dĩ nói như vậy là vì : Nước ta có nguồn khoáng sản than

vô cùng phong phú với trữ lượng rất lớn khoảng 3,9 tỷ tấn và dự kiến sử dụng

Bản đồ án tốt nghiệp này giúp sinh viên chúng em tìm hiểu rõ hơn về cácphương pháp tính toán , cũng như thiết kế sơ bộ một nhà máy nhiệt điện Quaquá trình thực hiện đồ án , sinh viên chúng em được ôn tập lại những gì đã đượcdạy , cũng như được tìm hiểu sâu hơn về kiến thức chuyên ngành Với việc thựchiện một nhiệm vụ cụ thể như vậy sẽ là rất hữu ích cho chúng em trong việc rènluyện kỹ năng làm việc của mình trong tương lai.

Do còn hạn chế về kiến thức chuyên môn cũng như kinh nghiệm thực tế nênbản đồ án này không thể không tránh khỏi những sai sót và khiếm khuyết Vìvậy chúng em kính mong được sự chỉ bảo , hướng dẫn của các thầy , các cô đểchúng em ngày càng hoàn thiện hơn trong việc tiếp thu kiến thức chuyên ngànhcủa mình

Chúng em xin chân thành cám ơn thầy giáo hướng dẫn và các thầy cô giáotrong viện KH & CN Nhiệt - Lạnh đã luôn luôn tạo điều kiện , hướng dẫn vàgiúp đỡ chúng em trong quá trình hoàn thiện bản đồ án tốt nghiệp này

Em xin chân thành cảm ơn !

Sinh viên

Các Chữ Viết Tắt

Các Kí Hiệu

D Tiêu hao hơi, lưu lượng hơi, sản lượng hơi

P áp suất: [N/m2]; [at]; [bar]; [mH2O]

=========

Phần I Tính Toán Thiết Kế Nhà Máy Điện Công Suất 480MW

CHƯƠNG I Các Phương án Đặt Tổ Máy Và Công Suất Đơn Vị 1.1 Lựa chọn sơ bộ loại nhà máy nhiệt điện

Theo yêu cầu của đề bài thiết kế sơ bộ một nhà máy nhiệt điện không có phụtải nhiệt nghĩa là nhà máy chỉ sản xuất điện năng mà không cung cấp nhiệt chocác hộ tiêu thụ nhiệt Vậy ta chọn thiết kế nhà máy nhiệt điện ngưng hơi thuầntúy , với công suất thiết kế là 480MW gồm 3 tổ máy công suất của mỗi tổ máy là160MW, sử dụng Tuabin ngưng hơi loại K-160-130 có cửa trích gia nhiệt hồinhiệt Để giảm tổn thất nhiệt do hơi thoát vào bình ngưng , thì tuabin có các cửatrích gia nhiệt hồi nhiệt cho nước Để giảm độ ẩm của hơi ở các tầng cánh cuốituabin thì ta chọn chu trình có quá nhiệt trung gian Một vấn đề nữa là giải nhiệtcho các nhà máy nhiệt điện , thì các nhà máy nhiệt điện thường đặt cạnh các consông và tận dụng nước sông để làm mát bình ngưng

Sơ đồ nhiệt nguyên lý xác định nội dung cơ bản của quá trình công nghệ biếnđổi nhiệt năng trong nhà máy nhiệt điện Nó bao gồm các thiết bị chính , phụ ,các đường hơi và đường nước tham gia vào quá trình công nghệ trên Một nhàmáy nhiệt điện (NMNĐ) ngưng hơi thuần tuý sơ đồ nhiệt nguyên lý sẽ bao gồm :

lò hơi , tuabin , máy phát , bình ngưng , các bình trao đổi nhiệt (bình gia nhiệt ,bình khử khí , bình phân ly) Ngoài ra còn có các loại bơm như bơm cấp , bơmngưng , bơm nước đọng của các bình trao đổi nhiệt , ejector các thiết bị đó được

nối với nhau bầng các đường ống hơi và các đường ống nước phù hợp với trình

tự chuyển động của môi chất Trên sơ đồ nhiệt nguyên lý không có các thiết bị

dự phòng , các thiết bị phụ của đường ống

Trên cơ sở sơ đồ nhiệt nguyên lý , ta xác định các đăc tính kĩ thuật và lựachọn thiết bị nhiệt , thiết lập sơ đồ chi tiết cho nhà máy điện

1.2 Lựa chọn một số thông số của các thiết bị chính

 Tuabin: Loại tuabin: K-160-130;

+ Công suất Tuabin 160MW;

+ áp suất hơi mới 130 at;

+ Nhiệt độ hơi mới 565 oC;

+ Sử dụng chu trình có quá nhiệt trung gian cho NMNĐ;

+ Bảng thông số cửa trích của Tuabin:

Bảng 1.1: Thông số cửa trích tuabin

 Dùng bộ hâm nước hai cấp.

 Các loại bơm : bơm cấp , bơm ngưng , bơm tuần hoàn , bơm nước đọng.Dùng sơ đồ phân ly nước xả lò sẽ tận dụng được lượng nhiệt của nước xả

lò , làm giảm tổn thất nhiệt trong lò hơi và tăng hiệu suất của chu trình nhiệt Đểtận dụng dược lượng nhiệt này hơi sau khi phân ly được đưa vào bình khử khí ,nước còn lại được đưa vào bình gia nhiệt nước bổ sung để gia nhiệt cho nước bổsung , sau đó thải ra ngoài theo đường ống thải

1.3 Sơ đồ nhiệt nguyên lý

(Hình 1.1)

CHƯƠNG II Lập và tính toán sơ đồ nhiệt nguyên lý khối K-160-130

2.1 Xây dựng quá trình giãn nở của dòng hơi trong tuabin trên đồ thị i-s

2.2 Quá trình giãn nở của dòng hơi trong tuabin trên đồ thi i-s

(Hình 2.1 trang bên)

2.3 Tính toán xác định thông số hơi và nước tại các điểm trên chu trình

 Thông số hơi:

+ áp suất tại cửa trích Ptr(bar) đã biết;

+ Nhiệt độ hơi tại cửa trích ttr(oC) đã biết;

+Entanpi tại cửa trích (tra bằng phần mềm CATT2 ) từ Ptr và ttr;+ áp suất hơi tại bình gia nhiệt;

tbh : Nhiệt độ bão hoà của nước đọng tương ứng với áp suất tại bìnhgia nhiệt Pbgn ;

 : Độ gia nhiệt không tới mức;

Chọn độ gia nhiệt không tới mức  = 4oC với các bình gia nhiệt cao áp và

hạ áp ,  =0 oC với bình khử khí;

+ áp suất nước cấp hoặc nước ngưng chính ra khỏi bình gia nhiệt :

Pnc được tính theo độ chênh áp suất;

+ Entanpi của nước cấp : inc; Tra phần bằng mềm CATT2 theo Pnc và tnc;

 Bảng thông số hơi và nước:

Bảng 2.1: Thông số hơi và nước:

Bảng thông số hơi và nước

2.4 Tính toán cân bằng nhiệt và vật chất cho sơ đồ nhiệt nguyên lý

Các thông số cho trước:

Lượng hơi trích cho ejector: ej = 0,008;

Lượng hơi chèn Tuabin: ch= 0,006;

Lượng hơi rò rỉ: rr= 0,012;

Lượng nước xả lò: xả= 0,013;

Hiệu suất lò hơi lấy sơ bộ: ỗLH = 0,86;

Hiệu suất máy phát điện và hiệu suất cơ khí (khớp nối, ổ đỡ, masát):

D E q u

' BH

Đồ án tốt nghiệp: Nhà Máy Nhiệt Điện Sinh viên thực hiện : Nguyễn Văn A

xả, i’xả - Lưu lượng tương đối và entapy của hơi xả;

Chọn áp suất bình phân ly là 8 at, áp suất hơi mới là 130at=127,4 bar

 Chọn sơ bộ áp suất trong bao hơi cao hơn 10% là 140 bar

Tra bảng nước và hơi nước bão hoà theo áp suất ta được:

 Nhiệt độ bão hoà trong bao hơi là : tbh = 336,80C;

 Entanpy của nước xả lò : i’

 Phương trình cân bằng năng lượng:

xả.i’BH = hơi.ihơi + xảbỏ.ixả’ (2.2);

 Giải hệ hai phương trình trên:

3

b) Bình gia nhiệt nước bổ sung

Nước bổ sung đã được sử lý hóa học được đưa vào gia nhiệt sơ bộ trong bìnhgia nhiệt nước bổ sung(GNNBS) tận dụng nhiệt của dòng nước xả lò hơi sau khi

đã phân ly một phần thành hơi Lượng nước bổ sung chủ yếu là để bù lại nhữngtổn thất do rò rỉ , xả bỏ , lượng hơi chèn không tận dụng lại do lấy đi làm tín hiệuđiều chỉnh và lượng hơi mất đi ở êjector do thải lẫn với không khí ra ngoài

Hình2.3: Sơ đồ tính cân bằng cho BGNNBS

Nước bổ sung đã qua xử lí hoá học đưa vào gia nhiệt sơ bộ trong BGNNBStận dụng nhiệt của dòng nước xả lò hơi sau khi qua phân li một phần biến thành

hơi Nhiệt độ nước bổ sung lấy: tNBS = 30oC

 iBStr = CP .tNBS = 4,18.30 = 125,4 kJ/kg

Nhiệt độ nước bổ sung ra khỏi BGNNBS thấp hơn nhiệt độ nước xả bỏ

Chọn:  = 12oC;

tbss=txảbỏ-

Hiệu suất thiết bị sơ bộ chọn ỗNBS = 0,96;

Lượng nước bổ sung:

BS = rr + bỏ

xả + 0,01.ch

= 0,012+ 0,007417 + 0,01.0,006 = 0,019477;

(0,01.ch - Lượng hơi chèn mất đi do đưa đi làm tín hiệu điều chỉnh)

 Phương trình cân bằng nhiệt :

GNNBS.xảbỏ(ixa’- ixảbỏ) = BS(iBSs - iBStr) (2.3);

(ixảbỏ - Entanpy của nước ra khỏi bình gia nhiệt nước bổ sung ).

 Phương trình liên hệ ra của hai dòng nước là:

2.4.2 Tính toán cân bằng cho các bình gia nhiệt cao áp

a) Tính toán cân bằng cho bình gia nhiệt cao áp số 7

Hình 2.4: Sơ Đồ Cân Bằng Bình CA7

 Entanpy hơi trích vào BGNCA7 : i1 = 3170 kJ/kg;

 Entanpy của nước đọng ra khỏi BGNCA7: i’1 = 1014 kJ/kg;

 Entanpy của nước cấp vào BGNCA7 : ivCA7a = 785.8kJ/kg;

 Entanpy của nước cấp ra khỏi BGNCA7 : irCA7a = 1004 kJ/kg;

 Lưu lượng nước cấp vào và ra khỏi BGNCA7:

0,5.nc = 0,5.(1+rr+xả +ch+ej) = 0,5195;

 Khi đưa hơi chèn về bình gia nhiệt,lấy tổn thất nhiệt khi chèn bằng 100kJ/kg:

ich = i0 - 100 = 3512 - 100 = 3412 kJ/kg;

 Hiệu suất của tất cả các bình gia nhiệt chọn chọn:  = 0,98;

Phương trình cân bằng nhiệt của BGNCA7 :

è ng gãp vµo bé h©m nuí c

è ng gãp ®Çu ®Èy b¬m cÊp

C¸c BGNCA

è ng gãp ®Çu hót b¬m cÊp B¬m cÊp

Hình 2.5: Sơ đồ tính độ gia nhiệt bơm cấp

Độ gia nhiệt của bơm cấp được tính theo các công thức (2.7) , (2.8) , (2.9)(Thiết kế NMNĐ) và dựa vào hình vẽ :

Lấy g = 9,81 m/s2.

Số BGNCA là 3 nên: PBGNCA = 3 3 105 = 9 105 N/m2 ;

Chọn 2 bộ hâm nước nên: PHN = 2 2 105 = 4 105 N/m2 ;



 

Trong đó:

tb

 - thể tích riêng trung bình của nước ở đầu vào và ra của bơm cấp;

ÄPBC- hiệu suất tổng chiều cao chênh cột áp của bơp cấp;

bc- hiệu suất của bơm cấp, chọn bc= 0,85;

Từ đó ta có: tb = 1 = 9091 = 0,0011 m3/kg;

 Độ gia nhiệt bơm cấp:

5 bc

Hình 2.6: Sơ Đồ Cân Bằng cho bình CA6

 Entanpy của hơi trích vào BGNCA6: i2 = 3370 kJ/kg;

 Entanpy của nước đọng dồn từ BGNCA7A và 7B về: i’1 = 1014 kJ/kg;

 Entanpy của nước cấp vào BGNCA6 : i CA v 6 = 697,1 kJ/kg;

 Entanpy của nước cấp ra khỏi BGNCA6: i CA r 6 = 785,8 kJ/kg;

 Entanpy của nước đọng ra khỏi BGNCA6: i’2 = 794,2 kJ/kg;

 Lưu lượng nước đọng dồn từ BGNCA7 về:

1 + 0,5.0.99ch = 0,10696558

 Lưu lượng nước cấp vào và ra khỏi BGNCA6: nc = 1,039

Phương trình cân bằng nhiệt cho BGNCA6:

Hình 2.7: Sơ đồ cân bằng cho bình KK

 Entanpy của hơi trích vào khử khí: i2KK = 3370 kJ/kg;

 Entanpy của nước đọng dồn từ BGNCA6 về: i’2 = 794,2 kJ/kg;

 Entanpy của hơi phân ly vào bình: ih = 2728,042 kJ/kg;

 Entanpy của nước bổ sung: iBS s = 599,5305 kJ/kg;

 Entanpy của nước ngưng chính từ BGNHA5 : iKK v = 631,3 kJ/kg;

 Entanpy của nước cấp ra khỏi bình khử khí: iKK r = 667,1 kJ/kg;

 Lưu lượng nước đọng từ BGNCA6 về:

aCA6v= a1 + 0,5.0,99ach+ a2CA =0,134347002;

 Lưu lượng nước cấp: anc = 1,039;

 Lưu lượng dòng nước ngưng chính:

(2.5) Phương trình cân băng năng lượng cho bình khử khí có dạng:

2.4.3 Tính toán cân bằng cho các bình gia nhiệt hạ áp

a) Tính toán cân bằng bình gia nhiệt hạ áp số 5(GNHA5)

Hình 2.8:Sơ đồ cân bằng cho bình HA5

 Entanpy của hơi trích vào BGNHA4: i3 = 3238 kJ/kg;

 Entanpy của nước đọng ra khỏi bình: i’3 = 649,5 kJ/kg;

 Entanpy của nước ngưng chính vào bình: i = 535,6 kJ/kg; HA v 5

 Entanpy của nước ngưng chính ra khỏi bình: i = 631,3kJ/kg; HA r 5

 Lưu lượng nước ngưng chính qua bình: nn = 0,870568278;

Phương trình cân bằng nhiệt cho bình GNHA5:

Hình 2.9: Sơ đồ cân bằng cho bình HA4

 Entanpy của hơi trích vào BGNHA4: i4 = 3131 kJ/kg;

 Entanpy của nước đọng ra khỏi bình: i’4 = 554,8 kJ/kg;

 Entanpy của nước ngưng chính vào bình: i = 433,8 kJ/kg; HA v 4

 Entanpy của nước ngưng chính ra khỏi bình: i = 535.6 kJ/kg; HA r 4

 Lưu lượng nước ngưng chính qua bình: nn = 0,870568278;

Phương trình cân bằng nhiệt cho bình GNHA5:

c) Tính toán cân bằng bình GNHA3 và GNHA2

Do giữa BGNHA3 và BGNHA2 có điểm hỗn hợp (HH) nên không thể giảiđơn thuần từng BGN được mà phải lập và giải đồng thời cả 2 BGNHA này Sơ

 Entanpi hơi trích vào BGNHA số 3: i5 = 2973 kJ/kg;

 Entanpi hơi trích vào BGNHA số 2: i6 = 2800 kJ/kg;

 Entanpi của nước đọng ra khỏi BGNHA số 3: i’5 = 452,8 kJ/kg;

 Entanpi của nước đọng ra khỏi BGNHA số 2: i6’ = 334,9 kJ/kg;

 Entanpi của nước ngưng chính ra khỏi BGNHA số 3: iHA3r = 433,8 kJ/kg;

 Entanpi của nước ngưng chính vào BGNHA số 2: iv

v HA

3 5 6 ,

319,8539426 0,037463269 0,022126606 0,744239804

v HA

Hình 2.11: Sơ đồ cân bằng cho bình HA1

 Entanpy của hơi trích vào BGNHA1: i7 = 2648 kJ/kg;

 Entanpy của nước đọng ra khỏi bình: i’7 = 246,9 kJ/kg;

Với BGNHA1 nằm gần phía bình ngưng nhất, nên ta coi độ gia nhiệt dòngnước ngưng khi đi qua các BGNLM hơi chèn hạ áp và BGNLM hơi ejectơ chọngần đúng:  = 4 oC

Tương ứng với độ tăng entanpi khoảng: 17 kj/kg;

 Entanpy của nước ngưng chính vào BGNHA1: iHA v 1=172,8+17=189,8kJ/kg;

 Entanpy của nước ngưng chính ra khỏi bình: iHA r 1= 229,3 kJ/kg;

 Entanpy của hơi chèn vào BGNHA1: ich = 3412 kJ/kg;

 Lưu lượng nước ngưng chính qua bình: nn, = 0,744239804;

 Phương trình cân bằng năng lượng cho BGNHA1:

2.5 Tính toán kiểm tra cân bằng cho Bình ngưng (BN)

2.5.1 Tính toán kiểm tra cân bằng vật chất

 Entanpi của hơi thoát vào BN: iK = 2570 kJ/kg;

 Entanpi của nước ngưng chính ra khỏi BN: iBN = 159,2 kJ/kg;

 Entanpi của nước đọng dồn từ BGNHA1 về: i7, = 246,9 kJ/kg;

 Entanpi của nước đọng dồn từ BGNLM ejectơ về, sơ bộ lấy là:

 Lưu lượng nước đọng dồn từ BGNLM ejectơ về là: ej =0,008;

 Chọn nhiệt độ nước làm mát vào bình ngưng là 25 0C , độ hâm nước trongbình ngưng chọn trung bình là  t=10 0C tương ứng ta có Entanpi của nước làmmát vào và ra khỏi BN là:

v lm

i = 105 kJ/kg;

v lm

i = 146 kJ/kg;

Kiểm tra cân bằng vật chất của chu trình tính tại BN theo 2 cách:

* Tính theo đường hơi:

0,724691623

K

Kết quả tính toán kiểm tra cân bằng vật chất cho toàn chu trình tại điểm nút

là BN theo 2 dòng vật chất được kết quả như trên chứng tỏ rằng trong quá trình tính toán các sai phạm về cân bằng vật chất là không đáng kể và chấp nhận được

Để tính lưu lượng nước làm mát cho bình ngưng ta có phương trình cânbằng nhiệt cho BN (không tính đến ảnh hưởng của nước đọng dồn về khoangnước của BN):

 iK iBN  lm cp t

 Hay:

2.5.2 Kiểm tra cân bằng công suất tuabin

Trước hết ta xác định các hệ số không tận dụng nhiệt giáng của tầng hơi trích:

 Với cửa trích số 1 là cửa trích đi quá nhiệt trung gian ta có:

1 1 0'

0'

K

K tg

i i y

itr - Entanpy của dòng hơi tại cửa trích;

iK - Entanpy của hơi thoát khỏi tuabin: iK = 2521 kJ/kg;

i0 - Entanpy của hơi mới: i0 = i0’ = 3512 kJ/kg;

qtg- Nhiệt lượng dòng hơi nhận được sau khi quá nhiệt trung gian:



Trong đó:

Ne – Công suất điện của tổ máy: Ne = 160 MW;

g – Hiệu suất máy phát điện Chọn g = 0,98;

m – Hiệu suất cơ khí Chọn m = 0,98;

Hi – Nhiệt giáng của dòng hơi sinh công trong Tuabin:

Lượng hơi trích tại các cửa trích cho bình gia nhiệt: Di = i.D0.

 Công suất sinh ra do dòng hơi trích ở các cửa trích của bình gia nhiệt:

Đối với cửa trích số 1( là cửa trích trước quá nhiệt trung gian):

Với sai số trên chứng tỏ các tính toán về cân bằng năng lượng cho toàn chutrình là chấp nhận được.

2.6 Xác định các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của tổ máy

Sau khi tính xong các cân bằng nhiệt và vật chất cho các thiết bị của chutrình , kiểm tra cân bằn vật chất của bình ngưng , kiểm tra cân bằng công suấttuabin , chúng ta có thể xác định được các chỉ tiêu kinh tế như sau:

2.6.1 Tiêu hao hơi vào tuabin

Tiêu hao hơi của tua bin được tính theo công thức sau:

1423.(1 0,148804577).0,98.0,98



2.6.2 Suất tiêu hao hơi cho tuabin

Suất tiêu hao hơi cho tuabin cho biết rằng phải dùng bao nhiêu kg hơi đưavào tuabin để sản suất ra được 1 kWh điện năng: