Đề tài: Nguyên lý và thiết bị trong nhà máy điện potx

Các thiết bị phụ trợ cho nhà máy nhiệt điện: Để thực hiện các quá trình chuyển hóa nhiệt năng thành cơ nang rồi sau đó thành điện năng,ngoài các thiết bị chính trong khu nhà máy ch

Luận văn

Đề tài: Nguyên lý và thiết bị

trong nhà máy điện

Mục lục

Tran g

I Tổng quan về nhà máy nhiệt điện

1 Khái niệm phân loại

2 Vai trò nhà máy nhiệt điện

3 Ưu điểm nhà máy nhiệt điện so với nhà máy khác

4 Một số thiết bị chính trong nhà máy

5 Các thiết bị phụ trợ cho nhà máy điện

1

II Lò hơi sử dụng nhiên liệu than

1 Cấp nhiện liệu cho nhà máy điện dùng than

2 Sự đốt cháy nhiên liệu và trao đổi nhiệt trong lò đốt của nồi

hơi

5

IV Thiết bị khử khí và bình ngưng trong nhà máy nhiệt điện

1 Thiết bị khử khí

2 Bình ngưng

16

BÁO CÁO MÔN NGUYÊN LÝ THIẾT BỊ

Đề bài: Xây dựng sơ đồ nguyên lí hoạt động của nhà máy nhiệt điện chạy than dùng turbine đối áp Giải thích nguyên lí hoạt động của từng thiết bị trong hệ thống.

I TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN

1 Khái niệm và phân loại:

Khái niệm nhà máy nhiệt điện: Nhà máy nhiệt điện là nhà máy sử dụng nguồn nguyên liêu

hóa thạch, biến đôi thành nhiệt năng sau đó thành cơ năng để làm quay máy phát điện Nguyênliệu chủ yếu phục vụ cho nhà máy là than Than được nghiền nhỏ, đủ tiêu chuẩn được đưa vàotrong buồng đốt Hơi nóng được dẫn tới các thiết bị để làm nóng và chuyển hóa nước cấp vàothành hơi nước bão hòa Từ đó hơi bão hòa lại được gia nhiệt một lần nữa thành hơi quá nhiệt rồiđược đưa tới turbine làm quay turbine và như vậy đã làm chạy máy phát điện

Một số nhà máy nhiệt điện lớn: Nhà máy nhiệt điện Phả Lại, Uông Bí,…

Phân loại nhà máy nhiệt điện: Các nhà máy nhiệt điện có sự phân loại khác nhau phụ thuộc

vào nhiều yếu tố

Theo dạng năng lượng tạo thành có thể phân loại thành nhà máy điện turbine hơi với sự

ngưng tụ hơi ra khỏi turbine chỉ để sản xuất điện, đó là nhà máy nhiệt điện nhưng hơi thuần túy

và nhà máy nhiệt điện vừa sản xuất điện năng vưa sản xuất điện năng, đó là nhag máy điện đồngphát

Theo dạng thiết bị điện để làm quay máy phát người ta phân thành: nhà máy nhiệt điện

turbine hơi và nhà máy nhiệt điện turbine khí hoặc khí kết hợp cả turbine hơi và turbine khí gọi

là nhà máy điện turbine khí hỗn hợp

Theo dạng nhiên liệu sơ cấp sẽ phân loại thành: nhà máy nhiệt điện dùng nhiên liệu hóa

thạch (than, dầu, khí) và nhà máy nhiệt điện sử dụng nhiên liệu hạt nhân (đòng vị Uran) đó lànhà máy điện nguyên tử và nhà máy điện nguyên tử có sản xuất nhiệt

Ngoài ra người ta còn phân loại các nhà máy nhiệt điện theo các đặc điểm khác: theo thông

số hơi ban đầu, theo công suất đặt, theo công nghệ, theo nhu cầu sử dụng các nhà máy để phủbiểu đồ phụ tải (phủ đáy, bán phủ đáy, phủ đỉnh, bán phủ đỉnh,…)

2 Vai trò của nhà máy nhiệt điện:

 Làm nhiệm vụ cung cấp điện năng:

Đáp ứng nhu cầu đa dạng của phụ tải

Đảm bảo việc cung cấp điện năng một cách đầy đủ cho hệ thống

 Giữ sự ổn định trong hệ thống cung cấp:

Trong mùa khô, các nhà máy thủy điện thiếu nước sẽ không cung cấp đủ lượng điện phục vụcho sản xuất và sinh hoạt, khi đó nhiệt điện đóng vai trò đáng kể trong việc cung cấp đủ lượngđiện chi hệ thống

Vào những giờ cao điểm, một số nhà máy nhiệt ddienj chưa sử dụng hết công suất có thếtiến hành tăng công suất phát để đáp ứng nhu cầu sử dụng điện

 Các lợi ích khác:

Sự ảnh hưởng tới môi trường của nhừ máy này ít hơn so với nhà máy thủy điện

Giá thành sản xuát 1 kWh điện năng cũng hợp lí, không quá cao

3 Ưu nhược điểm của nhà máy nhiệt điện so với những nhà máy khác:

Ta so sánh nhà máy nhiệt điện với các nhà máy thủy điện và điện nguyên tử:

ra cũng khác nhau

Tác động tới môi trường sinh thái không lớn Nhà máy thủy điện có thể ảnh hưởng tới chế

độ dòng chảy của con sông do người ta phải đắp đập để tích nước Nhà máy điện nguyên tử cóảnh hưởng rất lớn tới môi tường bởi nó có thể làm nhiễm xạ môi trường xung quanh

Khả năng vận hành linh hoạt, có thể sử dụng để chạy phủ đáy hoặc chạy phủ đỉnh

 Nhược điểm:

Tốn nhiều diện tích cho kho bãi để chứa nguyên liệu phục vụ cho sản xuất điện.

Thải ra môi trường lượng khói khá lớn

Nguồn nguyên liệu không thể tái sinh vì vậy phải có kế hoạch khai thác hợp lí

4. Một số thiết bị chính trong nhà máy:

Trong nhà máy nhiệt điện có rất nhiều thiết bị, nhưng ta chỉ xét đến các thiết bị chính phục

vụ trong nhà máy:

 Lò hơi: Trong bất kì nhà máy nhiệt điện nào cũng cần phải có lò hơi Lò hơi là nơi diến raquá trình hâm nóng và biến chúng cơ bản thành hơi bão hòa trước khi dẫn chúng đến thiết bị gianhiệt thành hơi qua nhiệt cung cấp, phục vụ cho quá trình chạy máy phát điện

 Turbine hơi: là động cơ biến đổi nhiệt năng của hơi thành cơ năng quay roto turbine Sựbiến đổi năng luợng diễn ra trong các tầng của turbine

 Máy phát điện: Máy phát điện có nhiệm vụ biến đổi cơ năng thành nhiệt năng phục vụcho các quá trình sản xất và sinh hoạt

 Thiết bị ngưng hơi: Sau khi hơi quá nhiệt ra khỏi turbine được thiết bị này ngưng lạithành nước và được bơm nước bơm trở lại bể chứa Thiết bị này giúp thu hồi lại lượng nước đã

sử dụng để phục vụ cho quá trình tạo hơi tiếp theo

 Bể chứa: là nơi cung cấp nước cho lò hơi và cũng là nơi chứa lượng nước được ngưng lạinhờ thiết vị ngưng hơi

5 Các thiết bị phụ trợ cho nhà máy nhiệt điện:

Để thực hiện các quá trình chuyển hóa nhiệt năng thành cơ nang rồi sau đó thành điện năng,ngoài các thiết bị chính trong khu nhà máy chính, nhà máy điện cần có các thiết bị phụ trợ: hệthống cung cấp nước kĩ thuật, hệ thống cung cấp nhiên liệu, hệ thống thải tro, xỉ

Hệ thống cung cấp nước kĩ thuật phục vụ nhu cầu nước cho: ngưng tụ hơi cuối trong bình

ngưng turbine, làm mát dầu, làm mát các thiết bị máy phát, bù tổn thất nước trong chu trình, thảitro xỉ và cho các nhu cầu khác trong nhà máy

Hệ thống cung cấp nhiên liệu gồm các thiết bị: tiếp nhận và cung cấp nhiên liệu, vận chuyển

bên trong nhà máy, kho chứa và hệ thống nghiền than, chế biến nhiên liệu cấp vào lò

Hệ thống thu tro ở nhà máy nhiệt điện là làm sạch tro, bay khói khỏi thải lò hơi trước khi ra

khỏi môi trường qua đường ống khói Theo tiêu chuẩn của Liên Xô cũ thì tro bay cho phép trongkhí quyển có nồng độ tức thơi: 0,5 mg/m3 và nông độ trung bình ngày là 0,15 mg/m3

Hệ thống thải tro xỉ của nhà máy điện chạy bằng nhiên liệu hữu cơ đòi hỏi các thiết bị riêng

đảm bảo độ cơ giới hóa và quá trình liên tục thải tro, xỉ tạo thành một lượng lớn do đốt nhiênliệu Thông dụng nhất là thỉa tro xỉ bằng thủy lực

Sau đây ta sẽ đi nghiên cứu, tìm hiểu một cách khái quát nhất về sơ đồ nguyên lí và nguyên lí hoạt động của nhà máy nhiệt điện.

6 Sơ đồ nguyên lí và nguyên lí hoạt động nhà máy nhiệt điện:

Ta xét sơ đồ nguyên lí của nhà máy nhiệt điện đơn giản nhất

 Sử dụng turbine đối áp:

Hình 1: Nhà máy nhiệt điện sử dụng turbine đối áp

Nguyên lí làm việc chung của nhà máy nhiệt điện sử dụng turbine đối áp: Nước được bơmcấp bơm từ bề chứa lên lò hơi Hơi ra khỏi lò hơi là hơi bão hòa, và nó tiếp tục được gia nhiệtbằng thiết bị gia nhiệt thành hơi quá nhiệt và dẫn vào turbine làm quay máy phát điện Ngoàiviệc chạy máy phát điện thì nhà máy sử dụng turbine đối áp còn dùng để chạy các phụ tải nhiệt.Hơi nuớc sau khi dùng để chạy phụ tải nhiệt cũng được thiết bị ngưng hơi ngưng lại và bơm trởlại bể chứa Rồi từ bể chưa bươm nước cấp lại bơm lên lò hơi, tiếp tục quá trình tạo hơi đưa vàoturbine và chạy máy phát điện

Tóm lại: việc cung cấp nhiên liệu cho lò hơi và loại turbine được sử dụng là hai yếu tố quan trọng giúp ta phân loại các loại nhà máy nhiệt điện Chúng ta sẽ làm rõ về lò hơi sử dụng nhiên liệu than và turbine đối áp trong phần tiếp theo.

II LÒ HƠI SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU THAN

1 CẤP NHIÊN LIỆU CHO NHÀ MÁY ĐIỆN DÙNG THAN

a) Sơ đồ công nghệ.

Nhiên liệu rắn được cung cấp từ nơi khai thác đến nhà máy nhiệt điện bằng đường sắt hoặcđường thủy, với khoảng cách gần bằng băng tải hoặc đường cáp treo Trường hợp các nhà máynằm ở nhiều nơi , nhiên liệu được cung cấp đến nhà máy chủ yếu bằng đường sắt, gồm các toatàu tải trọng lớn đến 125 tấn

Trong tổ hợp hệ thống tuyến nhiên liệu nhà máy điện gồm có :

- Thiết bị thu nhận và dỡ nhiên liệu;

- Kho nhiên liệu , đảm bảo cho nhà máy điện làm việc liên tục cả ngày khi nhiên liệu cungcấp bị gián đoạn;

- Thiết bị nghiền nhiên liệu sơ bộ đến kích thước 15 ÷25 mm;

- Các phương tiện vận tải, đảm bảo liên tục vận chuyển và cung cấp nhiên liệu trong khuônkhổ tuyến nhiên liệu đến phễu than của lò hơi;

- Thiết bị nghiền nhiên liệu sau cùng và cấp bột nhiên liệu vào buồng đốt của nồi hơi

Hình 2: Sơ đồ nguyên lí cung cấp nhiên liệu nhà máy nhiệt điện đốt than bột

1-cung cấp nhiên liệu;2- thiết bị nhận ;3-kho nhiên liệu;4- máy nghiền nhiên liệu;

5- cơ cấu vận chuyển nhiên liệu ; 6- phễu than của lò hơi

b) Nghiền nhiên liệu

Quá trình nghiền than thành bột bao gồm các giai đoạn: Đập sơ bộ  tách mạt sắt ra khỏilớp nhiên liệu  đập nhỏ nhiên liệu  tách các mảnh gỗ rác ra khỏi nhiên liệu  sấy và nghiềnthan  chuyển than bột vào phễu trung gian hoặc đưa trực tiếp vào buồng lửa

Tập hợp các thiết bị cần thiết để nghiền, sấy và cấp nhiên liệu dạng bột vào thiết bị buồngđốt gọi là hệ thống chuẩn bị nhiên liệu

Người ta phân biệt hệ thống chuẩn bị bột chung và hệ thống bột riêng khác nhau Tại hệthống chuẩn bị bột chung , bột nhiên liệu được chuẩn bị trong thiết bị đặt tại khu nhà riêng riêng

biệt (khu nghiền trung tâm ), bột nhiên liệu thu được sẽ sử dụng cho tất cả các lò hơi nhà máyđiện.

Đối với hệ thống riêng, bột nhiên liệu được chuẩn bị trong thiết bị đặt trực tiếp gần lò hơi

Hình 3: Sơ đồ kín nghiền nhiên liệu và phun trực tiếp vào buồng đốt

1-phễu nhiên liệu thô;2-cửa chắn;3-thiết bị cấp nhiên liệu thô; 4- máy nghiền; 5-ống dẫn bộtnhiên liệu; 6-vòi đốt; 7-lò hơi; 8- thiết bị sấy không khí; 9-quạt thổi

Trước khi cho than vào máy nghiền để tiến hành nghiền người ta đập than cục thành than có

cỡ hạt tương đối nhỏ Quá trình đập than tiến hành đồng thời với việc tách mạt sắt Sơ đồ thiết bịđập than được trình bày ở hình

Hình 4: Sơ đồ xử lý than trước khi đưa vào lò

Từ sơ đồ này ta thấy, than được đưa tới băng chuyền Những mạt sắt chuyển động theo băngđược thải ra ngoài bằng 2 con đường: mạt sắt nhỏ nằm trên lớp nhiên liệu nhờ có nam châm treo

đặt ở phía trên băng chuyền hút ra ngoài, còn những mạt sắt nằm ở dưới lớp nhiên liệu nhờ cótrục nam châm điện từ, đồng thời là trục quay đặt dưới băng chuyền hút và thải ra ngoài.

Than sau khi tách các mạt sắt xong được đưa tới sàng để sàng, những hạt lớn được đưa vàomáy đập còn những hạt nhỏ rơi qua sàng rồi sẽ nhập cùng than đã được đạp nhỏ đi vào băng tảichuyển đến máy nghiền

Theo kinh nghiệm , hệ thống nghiền than yêu cầu than sau khi đập có kích thước như sau:

Số than còn lại trên rây có kích thước lỗ rây từ 5mm là không quá 20% và khi kích thước lỗ rây

là 10mm thì không quá 5% Cỡ hạt lớn nhất không quá 15mm

Hình 5: Máy nghiền than

Trong thiết bị tách của máy nghiền, các hạt nhiên liệu to được tách ra khỏi dòng không khí

và bột nhiên liệu chính, quay lại để được nghiền tiếp bột nhiên liệu cùng với không khí (gió cấp1) đi qua thiết bị phân phối vào vòi đốt Tùy thuộc vào loại nhiên liệu, gió cấp 1 có thể là 15đến 60% toàn bộ không khí cần thiết cho việc đốt và gió này sau khi cấp nhiệt để sấy nhiên liệutrong máy nghiền, theo điều kiện chống nổ cần phải có nhiệt độ không vượt quá 70 ÷ 130 Gió cấp 2 (85 ÷ 40%) được đốt nóng trong thiết bị sấy không khí đến nhiệt độ 250÷420 ,trực tiếp đi vào thiết bị vòi đốt

Tất cả lực cản của hệ thống được giả quyết bằng quạt, do đó hệ thống bột có áp suất dư.

Để tránh bụi nhiên liệu trong máy nghiền ảnh hưởng đến điều kiện làm việc vệ sinh của côngnhân, toàn bộ hệ thống nghiền phải đảm bảo độ kín cao

2 SỰ ĐỐT CHÁY NHIÊN LIỆU VÀ TRAO ĐỔI NHIỆT TRONG LÒ ĐỐT CỦA NỒI HƠI.

Một số dạng sơ đồ bố trí các vòi đốt trên tường của buồng đốt được trình bày trên hìnhdưới đây:

Hình 6: Sơ đồ bố trí vòi đốt than bột

a-bố trí chính diện, b-bố trí 2 bên cạnh đối nhau, c-bố trí 2 mặt trước-sau, d-bố trí ở góc,

e-bố trí theo hướng pháp tuyến , f- e-bố trí trên trần

- Ở đường khói nằm ngang có thể bố trí các bề mặt đốt có kết cấu treo đỡ đơn giản,trongđường khói đi xuống bố trí các bề mặt truyền nhiệt đối lưu ngược chiều

- Kiểm tra và sửa chữa dễ dàn

Nguyên lý làm việc của lò hơi

Hình 7 trình bày lò hơi đốt than bột hiện đại theo kiểu tuần hoàn tự nhiên có sự hỗ trợ củabơm tuần hoàn

Không khí được quạt gió đưa vào bộ sấy không khí 17 được sấy nóng cùng với bột thanđược nghiền mịn thông qua máy nghiền than 18 và hệ thống chuẩn bị than được phun vào buồnlửa qua vòi phun 15 để tieens hành quá trình cháy trong buồng lửa đồng thời truyền nhiệt cho cácdàn ống sinh hơi 16 đặt xung quanh buồng lửa Nước trong các ống của dàn ống sinh hơi đượcđốt nóng đến sôi và sinh hơi Hỗn hợp hơi nước sinh ra được đưa lên tập trung ở bao hơi 1 Baohơi dùng để phân ly hơi ra khỏi hỗn hợp hơi nước Phần nước chưa bốc hơi có trong bao hơiđược đưa trở lại các dàn qua hệ thống ống xuống 2 được đặt ngoài tường lò (để không hấp thụnhiệt) Hơi ra khỏi bao hơi là hơi bão hòa được đưa tới bộ quá nhiệt 3, 4, 7, và 12 để gia nhiệtthành hơi quá nhiệt nhiệt độ cao Hơi trích từ các cấp của tuabin được tái quá nhiệt qua các dànquá nhiệt trung gian 5, 6 và 11 để đảm bào cho hơi tái nhiệt có thông số nhiệt độ cao

Khói ra khỏi bộ quá nhiệt đối lưu vẫn còn nhiệt độ cao, vì vậy người ta đặt thêm bộ hâmnước 13 và bộ sấy không khí 17 tận dụng nhiệt thừa của khói thải Quạt để hút khói thải ra ngoàiống khói

Hình 7: Sơ đồ lò hơi đốt than

c) Hệ thống xử lý khói thải.

 Đặc điểm khói thải lò hơi đốt than:

Khí thải của lò hơi đốt than chủ yếu mang theo bụi, CO2, CO, SO2 , SO3 và NOx do thànhphần hoá chất có trong than kết hợp với ôxy trong quá trình cháy tạo nên Hàm lượng lưu huỳnhtrong than ~ 0,5% nên trong khí thải có SO2 với nồng độ khoảng 1.333 mg/m3 Lượng khí thảiphụ thuộc vào mỗi loại than, với than An-tra-xít Quảng Ninh lượng khí thải khi đốt 1 kg than làV020 ≈7,5m3/kg.

Bụi trong khói thải lò hơi là một tập hợp các hạt rắn có kích thước rất khác nhau, từ vàimicrômét tới vài trăm micrômét

 Công nghệ xử lý khói thải:

Hiện nay, công nghệ xử lý khói thải của các nhà máy nhiệt điện chủ yếu dùng bộ lọc tĩnhđiện Nhưng nhược điểm của công nghệ này là chi phí cao và sau một thời gian sử dụng hiệu suấtgiảm xuống Với những nhà máy nhiệt điện dùng tuabin đối áp thì chủ yếu là hỗ trợ sản xuấtcông nghiệp nên có thể sử dụng công nghệ xử lý khói thải lò hơi như sau

Khí thải sinh ra từ lò hơi có nhiệt độ rất cao được sục vào trong bể tản nhiệt kín chứa nướclạnh để giảm nhiệt độ Dòng khí mang theo nhiệt độ cao làm cho nước trong bể nóng lên Nướcnóng trong bể tản nhiệt đi theo ống dẫn được lưu thông với bể làm mát Máy thổi khí cung cấpkhí tươi cho hệ thống đường ống sục khí dưới đáy của bể làm mát, kết quả nước trong bể nàyđược làm mát và tuần hoàn trở lại bể tản nhiệt theo dòng đối lưu

Nhiệt độ dòng khí thải tại bể tản nhiệt được giảm xuống đáng kể, dòng khí này đi lên từ đáy

bể sẽ theo đường ống dẫn khí đi đến tháp giải nhiệt Tại đây được bố trí hệ thống giàn phun mưacùng với hai lớp vật liệu lọc với các vách ngăn tràn Dung dịch hấp phụ được bơm từ bể chứadung dịch theo ống dẫn đến giàn phun mưa Nhờ sự phân bố đều dung dịch trên toàn bộ tiết diệnngang của 2 lớp vật liệu lọc đã làm cho khả năng tiếp xúc giữa dòng khí và dung dịch tăng cao.Khí SO2 sẽ tác dụng với dung dịch hấp phụ theo phương trình phản ứng sau:

SO2 + H2O  H2SO3

H2SO3 + Ca(OH)2 -> CaSO3.2H2O

SO3.2H2O + 1/2O2 -> CaSO4.2H2OCác chất rắn CaSOx được lắng nhờ hệ thống lắng ly tâm được đặt trong bể chứa dung dịch.Cặn lắng được bơm vào bể chứa bùn và đem đi xử lý, dung dịch hấp phụ được bơm tuần hoàntrở lại tháp

Khí SO2 chuyển động với vận tốc cao 5,5 – 6 m/s để hòa trộn với chất lỏng có thể mang theocác hạt sương Màng tách nước được đặt ở tầng trên cùng của tháp có chức năng giữ lại các hạt