Bài giảng Kinh tế vận hành hệ thống: Chương 3 - Đặc tính năng lượng của các thiết bị chính trong nhà máy nhiệt điện

Bài giảng Kinh tế vận hành hệ thống: Chương 3 - Đặc tính năng lượng của các thiết bị chính trong nhà máy nhiệt điện được biên soạn với các nội dung chính sau: Cân bằng năng lượng của các thiết bị chính trong nhà máy nhiệt điện; Đặc tính năng lượng của tuabin. Mời các bạn cùng tham khảo bài giảng!

CHƯƠNG 3 ĐẶC TÍNH NĂNG LƯỢNG CỦA CÁC

THIẾT BỊ CHÍNH TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN

3.1 Cân bằng năng lượng của các thiết bị chính trong nhà máy nhiệt điện

▪ Khái niệm cân bằng năng lượng

W = W HI + W TT

▪ Hiệu suất thiết bị, quá trình

▪Suất tiêu hao

b tt = TT

▪ Cân bằng năng lượng của tuabin

- Cân bằng năng lượng của tuabin ngưng hơi

- Cân bằng năng lượng của tuabin ngưng hơi

+ Giai đoạn 1:

Hơi giãn nở sinh công quay tuabin, xuống bình ngưng

Tổn thất nhiệt (qn) hơi vào bình ngưng, bức xạ ra môi trường, hơi rò các bộ chèn

+ Giai đoạn 2:

Cơ năng truyền từ tuabin sang phần quay của máy phát

Tổn thất nhiệt mất đi ở dạng cơ năng (qc) do ma sát ở các ổ trục, thông gió, kích từ máy phát điện

+ Giai đoạn 3:

Cơ năng máy phát biến đổi thành điện năng

Tổn thất điện từ (qđ) trong đồng, sắt của máy phát điện

Phương trình cân bằng năng lượng của tuabin ngưng hơi

đương lượng nhiệt điện

sản xuất điện độc lập

- Cân bằng năng lượng của tuabin đối áp

+ Tuabin có hơi thoát áp suất lớn hơn 1ata, không có bình ngưng, hơi thoát sử dụng hoàn toàn cho các hộ tiêu thụ nhiệt

+ Lượng hơi cung cấp và lượng hơi cho hộ tiêu thụ

- Cân bằng năng lượng của tuabin trích hơi

+ Tuabin có các cửa trích hơi để cung cấp cho hộ bên ngoàihoặc trích hơi hồi nhiệt, gia nhiệt cho nước cấp

+ Xem như sự kết hợp giữa TB ngưng hơi và TB đối áp

Phương trình cân bằng năng lượng tuabin trích hơi

- Cân bằng năng lượng của lò hơi

+ Mối quan hệ giữa nhiệt lượng của nhiên liệu đưa vào lò với nhiệt lượng lò sản xuất ra và nhiệt lượng tổn thất

+ Phương trình cân bằng năng lượng lò hơi

Q2 : Tổn thất nhiệt khói ra

Q3 : Tổn thất nhiệt do nhiêu liệu cháy không hết về hóa

Q4 : Tổn thất nhiệt do cháy không hết về cơ khí phụ thuộc lò

(than lọt ghi, than lẫn than xỉ )

Q5 : Tổn thất nhiệt do bức xạ ra môi trường, phụ thuộc bảo ôn

Q6 : Tổn thất nhiệt trong xỉ thải

3.2 Đặc tính năng lượng của tuabin

Hàm số biểu thị mối quan hệ giữa nhiệt lượng tiêu haocho tuabin để sản xuất điện, nhiệt với phụ tải điện và nhiệttương ứng

Phương trình đặc tính của tuabin có dạng

Tuabin ngưng hơi Q = f (N)Tuabin cung nhiệt Q = f (N, Qcn)

3.2.1 Đặc tính năng lượng của tuabin ngưng hơi

Điều chỉnh hơi vào tuabin khác nhau, đường đặc tínhnăng lượng của tuabin ngưng hơi có thể khác nhau

Điều chỉnh hơi vào bằng:

Van tiết lưuỐng phunVan nhánh

Tua bin điều chỉnh bằng van tiết lưu và ống phun

Van tiết lưu sẽ mở hoàn toàn khi tuabin đầy tải

Khi tuabin non tải, van tiết lưu chỉ mở một phần

Phụ tải của tuabin càng nhỏ, tổn thất tiết lưu càng lớn

(kcal/kWh)

dN

dQ tg

YN để sx tăng thêm 1 kw h điện thì ta phải tiêu hết bn kcal

Dạng đường đặc tính tuabin điều chỉnh bằng ống phun

Để giảm tổn thất tiết lưu ở các tuabin lớn

Hơi qua mỗi van điều chỉnh sẽ đi vào một cụm ốngphun, mỗi cụm ống phun sẽ tương ứng với một nấc côngsuất

1

2

N Q

Phương trình đặc tính năng lượng tuabin điều chỉnh bằng van tiết lưu và ống phun

Tuabin điều chỉnh bằng van nhánh

Tiêu hao năng lượng của tuabin điều chỉnh van nhánh khi

phu tải từ N min – N ktế

=



− +

+

=

N

N r

r

r N

Q q

N

N r

r

r N

Q q

kt kht

kht

1

1 2

1

1 2

+

=

− +

+

=

) N N

( N

.

Q

) N N

( N

.

Q

kt

kt kt

4 0 57

2 8

6

97 2 57

2 8

6

không phân biệt đến nkt nữa

Ví dụ:

▪ Đặc tính năng lượng của tuabin điều chỉnh van nhánh :

K25-35 Q = 6.8 + 2.57N kt + 2.97 (N - N kt )

N kt = 21MW

1 Viết dạng khác của đường đặc tính năng lượng tuabin trên?

2 Tính năng lượng tiêu hao cho tuabin trong ngày với đồ thị phụ tải

3 Tính hiệu suất tuabin khi sản xuất điện?

4 Khi đồ thị phụ tải từ 0h – 6h yêu cầu là 20MW sẽ có thay đổi gì?

0h – 6h 6h – 16h 16h – 24h

Đặc tính năng lượng của tuabin đối áp

Q = Q đ + Q cn (Gcal/ h)

Q tt = Q đ (tt) + Q cn (tt) (Gcal/h)

E G

B I

F

Xác định tiêu hao nhiệt cho việc sản xuất điện (Q đ ) :

Tiêu hao nhiệt cho việc sản xuất điện của tuabin đối áp:

(

) (

) (

tt N

N Q

Q AB

tt N

HF

N HE

Q tt

Q CD

HF

HE CD

AB HF

HE HK

HG ID

IB CD

AB

Q AB

Q

cn

cn đkht

tt đ cn

cn

đkht

đkht đ

đkht đ

cn cn

đkht

đ đkht

đ

r tt

N

Q tt

Q

N tt

N

Q tt

Q Q

=

) (

) (

) ( ) (

Xác định tiêu hao nhiệt cho việc sản xuất nhiệt tuabin đối áp (Q n ):

* Lượng nhiệt cấp cho hộ tiêu thụ tăng r ph , công suất điện tuabin tăng 1MW

Tiêu hao nhiệt cho việc sản xuất nhiệt của tuabin đối áp:

Suất tăng lượng nhiệt phát (Gcal/h/MW)

Suất tăng công suất điện cung nhiệt của tuabin đối áp

tăng 1đvị, công suất điện cn tăng ω cn

ph cn

cnkht cn

cn cn

cnkht cn

cnkht cn

cnkht cnkht

cn

r )

tt ( N

Q )

tt (

Q

Æt

§

N )

tt ( N

Q )

tt (

Q Q

Q

HF

HE

FK Q

GE Q

=

 +

= +

=

h) (Gcal/

cn ph

cnkht

cn ph

r1 = ω

) (

1

cn cn

kht cn

cn cnkht

cn cn

cn cnkht

cn cn

cn

cn cn

cnkht cn

Q f N

N Q

Q Q

Q Q

N

N Q

Q cnkht Q cn (tt)

N cn (tt)

3 Nếu phụ tải điện là 20MW, tính tỷ lệ nhiệt cung cấp cho sản xuất điện và nhiệt?

Qcn nếu ko cho Qcn tt

cùng chế độ tính toán

Ví dụ: Cho tuabin đối áp P – 5090/1.2, áp suất hơi thoát 1.2ata

-2.5ata, Qcn(tt) = 118Gcal/h, đường đặc tính năng lượng:

Q = 0.86 + 0.88N cn + Q cn (Gcal/h)

N cn = 0.477Q cn – 6.2 (MW)

1 Tính lượng nhiệt tối đa cung cấp cho hộ tiêu thụ trong ngày?

2 Nếu phụ tải nhiệt yêu cầu :

Tính lượng nhiệt yêu cầu cho cả sản xuất điện và nhiệt cho tuabin trong ngày? Tỷ lệ nhiệt cho sản xuất điện và nhiệt?

3 Tính lượng than tiêu chuẩn tiêu hao trong ngày cho lò hơi nếu biết hiệu suất lò là 95% Bỏ qua tổn thất từ lò hơi sang tuabin.

Đặc tính năng lượng của tuabin trích hơi

Tuabin một cửa trích

Tiêu hao nhiệt: Sản xuất điện và sản xuất nhiệt

Kết hợp tuabin ngưng hơi thuần túy và tuabin đối áp

Phương trình đặc tính của tuabin trích hơi 1 cửa trích Dạng 1:

+

=

cnkht cn

cn cn

cn cn

cn ng

ng kht

Q Q

N

Q N

r N

r Q

Q



thấy rõ đc sự tương tác khi chúng ta thay đổi được

Dạng 3:

Ncn = cn (Qcn - Qcnkht) thay vào dạng 2

Q = Qkht + rngN - (rng - rcn)cn (Qcn - Qcnkht) + QcnĐặt  = cn (rng - rcn)

: Hệ số tiết kiệm nhiệt được cho việc sản xuất điện khitrích 1 Gcal

Phương trình đặc tính trên có thể biểu diễn như sau:

Q = Qkht + Qcnkht + rngN - Qcn + Qcn

Q = Q’kht + rngN + (1 - )Qcn

Phương trình đặc tính Tuabin 2 cửa trích

Phương pháp xây dựng tương tự như tuabin 1 cửa trích

cung nhiệt cho hộ tiêu thụ nhiều bao nhiêu thì tiết kiệm được nhiều bấy hiêu

Phương trình đặc tính năng lượng tuabin trích hơi _6_35/5

Q1(tr) = 46 Gcal/ h Q1max = 91 Gcal/ h

Q2(tr) = 31.5 Gcal/ h Q2max = 52 Gcal/ h

Đặc tính năng lượng của lò hơi

Xây dựng mối quan hệ giữa nhiên liệu tiêu hao cho lò và nhiệt lượng lò hơi sản xuất

B = f(Q1) (ttc/ h) Hiệu suất lò:

 = g(Q1) Suất tiêu hao nhiên liệu tiêu chuẩn để phát nhiệt:

b = h(Q1) Suất tăng tiêu hao nhiên liệu tiêu chuẩn:

b’ = y(Q1) Cân bằng thuận và cân bằng nghịch

Q1Qđm

6

2 1

143 0

7

i B Q

B

) h / ttc (

Q Q

B

tthÊt i

tấn than tiêu chuẩn

Hiệu suất lò hơi:

Suất tiêu hao nhiên liệu của lò hơi:

Suất tăng tiêu hao nhiên liệu của lò hơi:

Phương trình đặc tính năng lượng lò hơi theo vùng làm việc

B = B kht + b’ thấp Q thấp + b’ ktế Q ktế + b’ cao Q cao (ttc/h)

(%) Q

B

Q q

(%) q

Q Q

Q

th lv tn

i i

i

i i

100

100 100

100

2 6

2 1

6

2 1

1

1 143 0

143 0

Q

Q

Q

Q Q

Q

B b

i i

tthÊt

' 143 0

143 0 '

1

6

2 1

1

b dQ

i B Q

d dQ

dB b