Đồ án Nhà Máy nhiệt điện - đồ án tốt nghiệp

ĐỒ án nhà máy nhiệt điện 200MW - công nghệ nhiệt điện

DANH SÁCH PHÂN CÔNG ĐỒ ÁN NHÓM 07A

Chương 1 : Đề xuất và chọn phương án (Sang)

Chương 2 : Thành lập và tính toán sơ đồ nhiệt

2.1 Thành lập sơ đồ nhiệt (Phúc)

2.2.Thành lập đồ thị i-s biễu diễn quá trình làm việc của dòng hơi trong

tuabin (Phúc)

2.3.Tính toán sơ đồ nhiệt nguyên lí (Tuấn+Liêm )

2.4.Các chỉ tiêu năng lượng của tuabin và trung tâm nhiệt điện(Huy)

Chương 3 : Tính chọn các thiết bị của nhà máy nhiệt điện

3.1 Tính chọn các thiết bị chính (Sang +Tuấn)

3.2 Tính chọn các thiết bị phụ(Phúc+Liêm +Huy)

Chương 4 : Thuyết minh sơ đồ nhiệt chi tiết

4.1.Đường hơi mới(Sang)

4.2 Đường hơi phụ (Sang)

4.3.Đường nước ngưng (Sang)

4.4 Đường nước cấp(Sang)

4.5 Đường nước đọng(Sang)

4.6 Lò hơi (Tuấn)

4.7 Tuabin (Tuấn)

4.8 Bình ngưng (Tuấn)

4.9 Ejectơ (Liêm)

4.10.Bình gia nhiệt hạ áp (Liêm)

4.11 Bình khử khí (Liêm)

4.12.Bình gia nhiệt cao áp (Phúc)

4.13 Bơm nước ngưng(Phúc)

4.14.Bơm nước cấp(Phúc)

4.15.Bơm tuần hoàn (Huy)

4.16.Bơm nước đọng(Huy)

4.17.Bình phân ly nước xả (Huy)

Chương 5 : Thuyết minh bố trí nhà máy (Sang +Tuấn+Huy)

5.1.Những yêu cầu chính

6.3.Thiết bị của hệ thống cung cấp nhiên liệu

6.4.Luượng tiêu hao dầu thực tế cho một khối

6.5.Lượng hơi tiêu hao cho việc gia nhiệt dầu

CHƯƠNG 1: ĐỀ XUẤT VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN ĐẶT TỔ MÁY

1 So sánh các phương án đặt tổ máy và chọn tổ máy.

-Đối với các nhà máy nhiệt điện có công suất lớn thì ta không nên đặt nhiều

tổ máy có công suất khác nhau, vì nếu như vậy thì sẽ ảnh hưởng đến quá trình vận hành và sữa chữa, bảo dưỡng.

-Công suất của nhà máy điện là 200 MW trong trường hợp này ta chia làm

ba phương án để so sánh hiệu quả kinh tế, kỹ thuật của từng phương án Bao gồm có các phương án sau:

+ Đặt 4 tổ máy có công suất mỗi tổ là 50 MW.

+Đặt 2 tổ máy có công suất mỗi tổ là 100 MW.

+ Đặt 1 tổ máy có công suất là 200 MW.

1.1 Phương án 1: Đặt 4 tổ máy có công suất mỗi tổ là 50 MW.

-Việc đặt 4 tổ máy như vậy sẽ chiếm khá lớn về tổng mặt bằng diện tích,

do việc bố trí thiết bị của mỗi tổ máy, mặt khác do nhiều tổ máy vận hành nên đòi hỏi phải có nhiều công nhân, cán bộ kỹ thuật vận hành do đó chi phí cho việc trả tiền lương tăng lên.

-Gọi: + K1 là chi phí vốn đầu tư ban đầu của phương án 1.

+ S1 là phí tổn vận hành hằng năm của phương án 1.

-Các trị số K1 và S1 sẽ được so sánh với các trị số ở các phương án 2 và 3.

-Mặt khác khi nói đến việc đặt 4 tổ máy thì khả năng vận hành và đảm bảo cho việc cung cấp đủ điện năng lên mạng lưới điện Nếu có sự cố, một trong các tổ máy bị hư hỏng thì các tổ máy kia vẫn vận hành bình thường và vẫn đảm bảo đủ việc cung cấp điện năng Đối với việc lắp đặt nhiều tổ máy như thế này thì việc điều chỉnh phụ tải sẽ dễ dàng hơn, dẫn đến khả năng tự động hoá cao và khả năng thay thế các thiết bị trong nhà máy khi có hư hỏng tương đối dễ dàng hơn vì các thiết bị đều có cùng kích cỡ.

1.2 Phương án 2 : Đặt 2 tổ máy có công suất mỗi tổ 100 MW.

-Việc đặt 2 tổ máy như vậy thì mặt bằng phân bố các thiết bị sẽ chiếm diện tích ít hơn so với phương án 1 Do đó tổng diện tích mặt bằng của nhà máy

sẽ gọn hơn.Ở phương án này tuy số tổ máy ít hơn so với phương án 1 nhưng số

tổ máy vẫn còn nhiều, công suất của mỗi tổ máy cũng lớn hơn, cho nên cũng phải cần có một lượng công nhân cán bộ kỹ thuật đáng kể Chi phí vốn đầu tư ban đầu sẽ lớn hơn so với phương án 1, nhưng chi phí vận hành hằng năm sẽ nhỏ hơn.

-Gọi: + K2 là chi phí vốn đầu tư ban đầu của phương án 2.

+ S2 là chi phí vận hành hằng năm của phương án 2.

1.3 Phương án 3: Đặt 1 tổ máy có công suất mỗi tổ là 200 MW.

-Khi ta đặt một tổ máy như vậy thì mặt bằng phân bố các thiết bị sẽ ít hơn so với phương án 1 và 2.Ở phương án này do có hai tổ máy có cùng công suất nên việc vận hành sẽ có ít cán bộ công nhân kỹ thuật hơn, do đó chi phí cho việc trả tiền lương cũng sẽ giảm xuống đáng kể.

-Bênh cạnh đó chi phí bảo dưỡng các thiết bị hằng năm và chi phí cho việc xây dựng giao thông(đường xe chạy, đường sắt ) cũng như giá tiền nhiên liệu giảm do các thiết bị có độ tin cậy và hiệu suất nhà máy cao hơn Vốn đầu tư ban đầu cho việc mua sắm các thiết bị lớn do những thiết bị này làm việc với thông số cao hơn so với 2 phương án trên.

-Ngoài ra đối với phương án này thì khả năng vận hành và đảm bảo đủ cho việc cung cấp điện năng lên mạng lưới điện Việc điều chỉnh phụ tải dễ dàng nên mức độ tự động hoá cao, khả năng thay thế các thiết bị trong nhà máy khi có

hư hỏng dễ dàng hơn.

-Gọi: +K3 vốn đâu tư ban đầu của phương án 3.

+S3 chi phí vận hành hằng năm của phương án 3.

=> Trong 3 phương án mà ta đã nêu trên thì phương án kinh tế nhất là phương án có phí tổn toàn bộ và phí tổn tính toán nhỏ nhất.

SA : chi phí cho khấu trừ hao mòn và sữa chữa.

SB : chi phí cho nhiên liệu.

Sn : chi phí cho việc trả lương cán bộ công nhân viên.

S0 : chi phí công việc chung của nhà máy và tất cả các chỉ tiêu khác.

1.4.1.1 Chi phí cho nhiên liệu:

∋ : Lượng điện năng sản xuất ra trong một năm,kWh/năm.

Giả sử mỗi năm sản xuất 7000 h thì:

∋ = 2.105.7.103 = 14.108 kWh.

Vậy lượng than tiêu chuẩn tiêu hao hằng năm của mỗi phương án là:

Q.B

p=7000 kcal/kg :Nhiệt trị than tiêu chuẩn.

Qt = 6056 kcal/kg :Nhiệt trị than Mạo Khê.

6056

7000

B2 = 601,74.103

6056

7000

B3 = 546,44.103

6056

7000

PA= 5,6%: Phần khấu hao thiết bị và sửa chữa.

K: vốn đầu tư thiết bị nhiệt của các phương án,đồng.

Giả sử vốn đầu tư thiết bị nhiệt của ba phương án là:

z: tiền lương trung bình một người trong 1 năm.

Đối với nước ta thì: z =20.106 đồng/năm.

N = 200 MW: công suất của nhà máy.

n: hệ số biên chế của công nhân ứng với từng phương án và công suất của tổ máy.

Giả sử : n1= 2,42 người/MW ứng với 4 tổ máy 50 MW.

n2= 2,26 người/MW ứng với 2 tổ máy 100 MW.

n3= 1,40 người/MW ứng với 1 tổ máy 200MW.

⇒ Chi phí trả lương cho cán bộ công nhân viên từng phương án là:

SA : chi phí khấu hao và sửa chữa.

Sn : chi phí trả tiền lương cho cán bộ công nhân viên.

⇒ S0 của mỗi phương án là:

S01= α (SA1+Sn1)=0,27.(8,064.106+9680.106)=2615,78.106 đồng/năm.

S02= α (SA2+Sn2)=0,27.(8,736.106+9040.106)=2443,16.106 đồng/năm.

S03= α (SA3+Sn3)=0,27.(10,64.106+5600.106)=1514,87.106đồng/năm Vậy chi phí vận hành hằng năm của từng phương án là:

ta thường ưu tiên cho phương án có vốn đầu tư lớn thiết bị công nghệ cao, vì vậy

ở đây ta chọn phương án 3 là đặt 1 tổ máy có công suất là 200 MW.Trong thiết

kế này ta dùng nhiên liệu đốt là than Mạo Khê có các thành phần nhiên liệu như sau:

Clv = 73,6%; Nlv = 0,2%; H2lv = 1,3%; O2lv = 2,2%; Slv = 0,4%; Alv = 16,8%;

Wlv = 5,5%; Vlv = 5,5%

Lò hơi là loại lò hơi có bao hơi và sử dụng hệ thống cung cấp than có dùng thùng nghiền than.

CHƯƠNG 2 : XÂY DỰNG VÀ TÍNH TOÁN SƠ ĐỒ NHIỆT NGUYÊN LÝ

2.1 Xây dựng sơ đồ nhiệt nguyên lý của nhà máy.

Sơ đồ nhiệt nguyên lý xác định nội dung cơ bản của quá trình công nghệ biến đổi nhiệt năng trong nhà máy điện Nó bao gồm các thiết bị chính và phụ Các đường hơi

và các đường nước nối chung vào một khối trong một quá trình công nghệ

Các thành phần trong sơ đồ nhiệt nguyên lý bao gồm: lò hơi có bao hơi, tuabin ngưng hơi một trục 3 xilanh ( K- 200 - 130), máy phát điện, bình ngưng, các bình gia nhiệt cao áp, hạ áp, thiết bị khử khí, bơm nước cấp, bơm nước đọng, bơm nước ngưng Các đường ống dẫn hơi đến các bình gia nhiệt, đường nước ngưng chính, đường nước ngưng đọng

Đặt tính kỹ thuật của tuabin K - 200 - 130

Lưu lượng nước làm mát : 25000 T/h

Suất tiêu hao hơi : 2,82 kg/kWh

Suất tiêu hao nhiệt : 2000 kcal/kWh

Bảng 1: Các thông số hơi của các cửa trích:

Cửa trích I II III IV V VI VII

BND BNC

HA5,6,7,8 : Các bình gia nhiệt hạ áp 5,6,7,8

CA 1,2,3 : Các bình gia nhiệt cao áp 1,2,3

BNC : Bơm nước cấp.

KK : Thiết bị khử khí

GNBS : Gia nhiệt nước bổ sung

BPL : Phân li hơi

* Diễn giải sơ đồ nhiệt nguyên lý :

Trong toàn bộ nhà máy 200MW gồm có: lò hơi có bao hơi, tua bin ngưng hơi một trục K-200-130, quá nhiệt trung gian một lần, tuabin có 3 xilanh

Hơi quá nhiệt từ lò hơi được dẫn đến phần cao áp của tuabin sẽ giãn nở sinh công, sau khi ra khỏi phần cao áp hơi được quá nhiệt trung gian một lần nữa rồi tiếp tục giãn nở trong phần trung áp và hạ áp của tuabin Trên tuabin có 7 cửa trích gia nhiệt cho nước ngưng, nước cấp và thiết bị khử khí Phần hơi còn lại sau khi ra khỏi phần hạ áp của tuabin được đưa vào bình ngưng, tại đây hơi được ngưng tụ thành nước ngưng nhờ nước tuần hoàn làm mát

Nước ngưng sau khi ra khỏi bình ngưng được bơm nước ngưng bơm qua bình làm lạnh Ejectơ sau đó qua các bình gia nhiệt hạ áp rồi dồn về thiết bị khử khí Nước ngưng sau khi được khử khí sẽ được chứa trong bể khử khí, sau đó được bơm nước cấp đưa qua các bình gia nhiệt cao áp làm tăng nhiệt độ trước khi đưa vào lò hơi

Hơi từ các cửa trích của tuabin gia nhiệt cho nước ngưng, nước cấp bao gồm: 3 cửa trích ở phần cao áp được gia nhiệt cho bình gia nhiệt cao áp số 1 ,số 2 ,số 3 và bình khử khí; 4 cửa trích ở phần trung áp và hạ áp được gia nhiệt cho bình gia nhiệt hạ

áp số 5, số 6 ,7 và số 8 Ở thiết bị khử khí do hơi được trích từ cửa trích có áp suất cao nên được đưa qua thiết bị giảm ôn giảm áp để hạ nhiệt độ và áp suất xuống phù hợp với yêu cầu.Hơi ở các cửa trích của tuabin sau khi gia nhiệt cho nước ngưng, nước cấp thì sẽ ngưng tụ thành nước đọng Sơ đồ dồn nước đọng ở các bình gia nhiệt được chọn

ở đây là sơ đồ dồn cấp phối hợp với bơm : vừa dồn cấp ,vừa bơm đẩy về đường nước chính Ở các bình gia nhiệt cao áp (CA) nước đọng được dồn từ CA1 → CA2 → CA3

do độ lệch về áp suất, sau đó nước đọng được dồn vào bình khử khí.Ở các bình gia nhiệt hạ áp thì nước đọng được dồn từ bình gia nhiệt hạ áp HA5 → HA6→ HA7→

HA8 rồi dùng bơm nước đọng dồn về điểm hỗn hợp trên đường nước ngưng chính phía đầu ra của bình gia nhiệt hạ áp số 7 Nước đọng của bình làm lạnh ejectơ được đưa về bình ngưng

2.2 Các thông số hơi và nước trên đồ thị i - s biểu diễn quá trình làm việc của dòng hơi trong tua bin.

* Khi hơi đưa vào tua bin, qua các van điều chỉnh, hơi bị tiết lưu, do đó áp suất của hơi trước tầng đầu của tua bin giảm đi khoảng (3÷5)% so với áp suất ban đầu po (trang 31, Tài liệu [2])

Nghĩa là: ∆p = po – po’ = 0,05 po

⇒ po’ = 0,95.poVậy áp lực trước tầng đầu tua bin: po’ = 0,95.po = 0,95.130 = 123,5 at = 121,15 bar

* Từ áp suất và nhiệt độ của hơi tại các cửa trích entanpi của hơi ứng với các cửa trích đó.

* Áp suất làm việc tại bình gia nhiệt được lấy nhỏ hơn áp suất tại các cửa trích tương ứng từ 3 ÷ 6% (Tài liệu [2]) ở đây ta chọn ∆p = 4%

* Riêng tại bình khử khí chọn làm việc với p’ = 6 at = 5,89 bar hơi cấp cho bình khử khí được lấy từ cửa trích số 3 có áp suất cao do đó phải qua van giảm áp trước khi vào bình khử khí

* Do điều kiện khí hậu ở Việt Nam, nhiệt độ nước làm mát bình ngưng chọn là

260C do đó áp suất ngưng tụ pk thay đổi

Nhiệt độ ngưng tụ được xác định như sau:

tk = t1 + ∆t + θ, 0C; [TL-7]

Trong đó:

tk: Nhiệt độ ngưng tụ ở bình ngưng, 0Ct1: Nhiệt độ nước làm mát, 0C

∆t: Độ gia nhiệt nước làm mát, 0C

θ: Độ gia nhiệt thiếu của nước ở trong bình ngưng, 0CCác giá trị hợp lý của tk được xác định bằng tính toán kinh tế kỹ thuật kết hợp của

3 yếu tố: áp lực cuối pk của hơi trong tua bin, bình ngưng và hệ thống cung cấp nước

Độ gia nhiệt nước làm mát ∆t = 8 ÷12 0C [TL-7]

Độ gia nhiệt thiếu của nước ở bình ngưng θ = 3÷5 0C [TL-7]

Chọn: ∆t = 80C

θ = 30C

⇒ tk = 26 + 8 + 3 = 370CTương ứng có pk = 0,0632 barTra bảng 3 [TL-4] ta có i”k = 2569 kJ/kg

i’k = 155 kJ/kgChọn độ khô của hơi sau tầng cuối của tua bin là x = 0,92 thì

ik = x i”k + (1 - x)i’k = 0,92 2569 + (1 - 0,92).155

⇒ ik = 2375,88 kJ/kg

* Vì đã biết áp suất làm việc của bình gia nhiệt nên ta xác định được nhiệt độ nước đọng Từ đây ta thông qua độ gia nhiệt thiếu cho nước θ = 3 ÷ 70C [TL-1] ta tìm được nhiệt độ nước ngưng sau bình gia nhiệt (sau khi được hâm nóng):

tđ = tn + θ

Với: tđ: Nhiệt độ nước đọng của bình gia nhiệt, 0C

tn: Nhiệt độ nước ngưng sau bình gia nhiệt, 0C

θ: Độ gia nhiệt thiếu cho nước, 0C (chọn θ = 50C)Trên cơ sở đó ta có bảng 2 và từ đó ta xây dựng đồ thị i - s biểu diễn quá trình làm việc của dòng hơi trong tuabin với các thông số:

p, t, i : áp suất, nhiệt độ và entanpi các cửa trích, bar, 0C, kJ/kgp’ : áp suất hơi trước các thiết bị gia nhiệt, bar

p’ = 0, 96p [TL-2]

in : entanpi nước ngưng bão hòa, kJ/kg

* Tổn thất áp suất do quá nhiệt trung gian (6% ÷ 12%), chọn 6%

* Quá trình hơi chuyển thân turbine xem như đẳng entanpi, tổn thất do chuyển thân là 1%

Bảng 2: Thông số hơi tại các cửa trích, nước đọng và nước ngưng ra khỏi các bình gia nhiệt

2,5 9b ar

0,0 63 r

2.3 Tính cân bằng nhiệt cho các bình gia nhiệt

2.3.1 Tính toân cđn bằng cho bình phđn ly vă bình gia nhiệt nước bổ sung:

2.3.1.1 Bình phđn ly :

Tríc khi vµo b×nh ph©n ly cê ¸p suÍt 7 bar, níc x¶ ®îc x¶ qua mĩt van gi¶m ¸p trị thµnh hìn hîp h¬i vµ níc H¬i ®îc ph©n ly t¬ng ®ỉi s¹ch vµ ®îc ®a vµo b×nh khö khÝ Níc x¶ sau khi ph©n ly sÏ gia nhiÖt cho níc bư sung tríc khi vµo b×nh khö khÝ, sau

đó sẽ thải ra ngoài theo đờng mơng thải Chọn loại bình phân ly có áp suất 7 bar vì bình khử khí là 5,89 bar.

Sơ đồ tớnh cõn bằng cho bỡnh phõn ly:

Trong đú :

αxả : Lưu lượng tương đối của nước xả khỏi lũ hơi

i’ BH : Entanpi của nước sụi ở ỏp suất trong bao hơi

αbỏ xả : Lưu lượng tương đối của nước xả khỏi bỡnh phõn ly

i’ xả : Entanpi của nước sụi ở ỏp suất trong bỡnh phõn ly

αh : Lưu lượng tương đối của hơi ra khỏi bỡnh phõn ly

ih : Entanpi của hơi ra khỏi bỡnh phõn ly

ih = i’(pBPL) + xh.( i’’(pBPL) - i’(pBPL) )

xh : Độ khụ của hơi ra khỏi bỡnh phõn lyPhương trỡnh cõn bằng nhiệt của bỡnh phõn ly :

Với : - Áp suất trong bao hơi là pBH = 110%.po = 143 at = 140,28 bar ,tra bảng nước

và hơi bão hòa ta có i’ BH = 1572 kJ/kg.

- Tra bảng nước và hơi nước bão hòa theo pBPL = 7 bar ta có :

2.3.1.2 Bình gia nhiệt nước bổ sung :

Nước bổ sung đã được xử lý hóa học được đưa vào gia nhiệt sơ bộ trong bình gia nhiệt nước bổ sung (BGNBS) tận dụng nhiệt của dòng nước xả lò hơi sau khi đã phân

ly một phần thành hơi

Nhiệt độ nước bổ sung ở đầu vào BGNBS : tbs= 30oC

=>Entanpi của nước bổ sung ở đầu vào BGNBS : itr bs = cp.tbs = 4,18.30 = 125,4 kJ/kgHiệu suất trao đổi nhiệt của bình chọn : ηBGNBS = 0,96

Nhiệt độ nước bổ sung ra khỏi BGNBS chọn thấp hơn nhiệt độ nước xả bỏ ra khỏi BGNBS một giá trị là θ = (10 ÷ 15 )oC ,chọn θ = 13oC

Lượng hơi rò rỉ: αrr= 0,01

Lượng nước bổ sung :

αbs = αrr + αbỏ

xả = 0,01 + 0,0062 = 0,0162

Sơ đồ tính cân bằng bình gia nhiệt nước bổ sung :

αbỏ xả = 0,0062 : Lưu lượng tương đối của nước xả khỏi bình phân ly

i’ xả = 697,2 kJ/kg : Entanpi của nước sôi ở áp suất trong bình phân ly

is bs : Entanpi của nước bổ sung ra khỏi BGNBS

ibỏ xả : Entanpi của nước xả bỏ ra khỏi BGNBSPhương trình cân bằng nhiệt cho BGNBS là :

s bs

0,0062.(697,2 - 4,18.13).0,96 0,0162.125,4

0,0162 0,0062.0,96

++

=> i = i + 4,18.13 = 264,44 + 54,34 = 318,78 kJ/kgboxa sbs

2.3.2 Bình gia nhiệt cao áp 1 (GNCA1):

Sơ đồ tính toán bình gia nhiệt cao áp số 1:

Trong đó:

α1 ,αnc : Lưu lượng hơi, lưu lượng nước cấp qua bình GNCA số 1

αnc = 1+ αrr +αch + αej + αxả = 1 + 0,01 +0,005+ 0,005 + 0,011= 1,031

ir n1 ,i v n1: entanpi nước cấp ra vàì vàìo bình GNCA số 1

i’đ1: entanpi nước đọng ra khỏi bình GNCA số 1i1: entanpi của hơi trích văo bình GNCA số 1Phương trình cân bằng năng lượng cho bình gia nhiệt cao áp 1:

n1

n1

i = 914,4 kJ/kgHiệu suất bình gia nhiệt: η1 = 0,98

2.3.3 Bình gia nhiệt cao áp 2 (GNCA2):

Sơ đồ tính toán bình gia nhiệt cao áp số 2:

'

v r

ir n2 ,i v n2: entanpi nước cấp ra vàì vàìo bình GNCA số 2

i’đ2: entanpi nước đọng ra khỏi bình GNCA số 2

i2: entanpi của hơi trích văo bình GNCA số 2

α1 vă i’đ1: lưu lượng vă entanpi nước đọng ra khỏi bình GNCA số 1

Phương trình cân bằng năng lượng cho bình gia nhiệt cao áp 2:

2

2 d2

α i - i - α i - i η

α =

3107- 937,26

= 0,0782112.3.4 Bình gia nhiệt cao áp 3 (GNCA3):

Trước khi tính toân bình gia nhiệt cao âp số 3 chúng ta phải xâc định độ gia nhiệt của bơm nước cấp Qua bơm nước cấp nhiệt độ của nước tăng lín một chút do bơm cũng lăm tăng entanpi của nước Sơ đồ tính toân độ gia nhiệt của bơm nước cấp như sau :

3 bình gia nhiệt cao áp +4 bình gia nhiệt hạ áp).Tổng trở lực đường ống lấy là 1,2

MN/m2 Độ chênh mức nước trong bao hơi với trong bình khử khí lấy là 45 m Áp suất làm việc trong bao hơi có thể lấy sơ bộ lớn hơn áp suất hơi mới của tuabin khoảng 10%

i’đ3: entanpi nước đọng ra khỏi bình GNCA số 3

i3: entanpi của hơi trích văo GNCA số 3

Phương trình cân bằng năng lượng cho bình gia nhiệt cao áp 3:

3 d3

α i - i - (α +α ) i - i η

α =

i - i ′

r n3

αnc : Lưu lượng nước cấp ra khỏi bình khử khí

ir nKK ,i v nKK: entanpi nước cấp ra khỏi bình khử khí vàì entanpi nước ngưng văo

bình khử khí

i’đ3: entanpi nước đọng ra khỏi bình BGNCA3

iKK : entanpi của hơi trích văo bình khử khí

Phương trình cân bằng năng lượng cho bình khử khí:

Sơ đồ tính toán bình gia nhiệt hạ âp 5 :

'

v r

i5 , α5

in5 ,αnn in5 , αnn

i d5 , α5

Trong đó:

α5 ,αnn : Lưu lượng hơi trích, lưu lượng nước ngưng qua bình GNHA5

ir n5 ,i v n5: entanpi nước ngưng ra vàì vàìo bình GNHA5

i’đ5: entanpi nước đọng ra khỏi bình GNHA5

i5: entanpi của hơi trích văo bình GNCA5

Phương trình cân bằng năng lượng cho bình gia nhiệt hạ áp 5:

Do giữa bình GNHA6 vă bình GNHA7 có điểm hỗn hợp (HH) nín không thể giải đơn thuần từng bình mă phải lập vă giải đồng thời cả hai bình GNHA năy

Sơ đồ tính toán bình gia nhiệt hạ âp số 6 vă số 7 :

α6 ,αnn : Lưu lượng hơi trích, lưu lượng nước ngưng cho bình GNHA6

α7 ,α’nn : Lưu lượng hơi trích, lưu lượng nước ngưng qua bình GNHA7

ir n6 ,i v n6: entanpi nước ngưng ra vàì vàìo bình GNHA6

ir n7 ,i v n7: entanpi nước ngưng ra vàì vàìo bình GNHA7

i’đ6 ,i’đ7: lần lượt lă entanpi nước đọng ra khỏi bình GNHA số 6 vă số 7

i6 , i7: entanpi của hơi trích văo bình GNCA6 vă bình GNCA7

α5 : Lưu lượng hơi trích cho bình GNHA5

i’đ5: lă entanpi nước đọng ra khỏi bình GNHA số 5

Phương trình cân bằng năng lượng cho bình gia nhiệt hạ áp 6:

α6 = 0,0314966

iv n6 = 417,12 kJ/kg

α7 = 0,048879

α’nn = 0,7373966

Trước khi văo bình gia nhiệt hạ âp số 8 nước ngưng đi qua bình gia nhiệt lăm mât ejecto vă bình lăm mât hơi chỉn.Độ gia nhiệt dòng nước ngưng khi đi qua câc bình gia nhiệt lăm mât ejecto vă câc bình lăm mât hơi chỉn tương ứng với độ tăng entanpi lă khoảng (21 ÷ 34) kJ/kg ,chọn bằng 30 kJ/kg

Sơ đồ tính toán bình gia nhiệt hạ âp 8 :

'

v r

α8 ,α’nn : Lưu lượng hơi trích, lưu lượng nước ngưng qua bình GNHA8

ir n8 ,i v n8: entanpi nước ngưng ra vàì vàìo bình GNHA8

i’đ8: entanpi nước đọng ra khỏi bình GNHA8

i8: entanpi của hơi trích văo bình GNCA8

Phương trình cân bằng năng lượng cho bình gia nhiệt hạ áp 8:

α8 = 0,018976: Lưu lượng hơi trích cho bình GNHA8

i’đ8 = 265,82 kJ/kg : entanpi nước đọng ra khỏi bình GNHA8

ir lm ,i v lm: entanpi nước lăm mât ra vàì vàìo bình ngưng ,i v lm =109 kJ/kg

αlm : Lưu lượng nước lăm mât cho bình ngưng

iv : entanpi của nước đọng dồn từ bình GN lăm mât hơi chỉn vă ejecto về bình ngưng, sơ bộ lấy trung bình lă iv = 450 kJ/kg

(αch + αej ) = 0,01: Lưu lượng nước đọng dồn về từ BGN lăm mât hơi chỉn vă ejecto

αk và ik: là lưu lượng và entanpi của hơi thốt vào bình ngưng ,ik = 2376 kJ/kg

2.3.9.1 Kiểm tra cân bằng vật chất tại bình ngưng: Theo hai cách:

Mục đích kiểm tra cân bằng vật chất theo 2 cách là nhằm kiểm tra kết quả tính tốn

 Tính theo đường nước :

α - α 0,708421 - 0,708289

∆ = 0,019 % < 0,5%

Vậy kết quả tính tốn ở trên là hợp lý

2.3.9.2 Cân bằng năng lượng và tiêu hao hơi trên tuabin:

Tổng cơng của dịng hơi trên tuabin được xác định ở bảng sau:

Bảng 4: Nhiệt giáng thực và cơng của 1kg hơi mới:

Phần truyền Cơng thứcPhần hơi đi quaTrị số Nhiệt giáng thực (kJ/kg).Hij Cơng thực của 1kg hơi mới

Hj(j+1) : Nhiệt giáng trong tuabin từ cửa trích thứ j đến (j + 1);

αj : lượng hơi trích từ các cửa trích của tuabin;

αj(j+1) : lượng hơi qua phần tuabin giữa cửa trích thứ j và (j + 1);

Phương trình năng lượng của tuabin cĩ dạng:

Do

F mạy cå

E J

J J

ηη

Với : ηcơ = 0,994 : hiệu suất phần cơ khí của tuabin;

ηmf = 0,99 : hiệu suất phần điện và phần cơ khí của máy phát;

WE = 200MW = 200 103 kW: công suất điện;

Theo bảng 4: ∑αj Hij = 1263,8579 kJ/kg

Từ phương trình trín ⇒ D0 =

j j mf cơ

E

H

W

η α

D0 =

3

200.100,994.0,99.1263,8579D0 = 160,8089 kg/s = 578,912t/hSuất tiíu hao hơi của tuabin:

0 =

2.3.9.3 Tiíu hao hơi vă nước.

Mục đích lă xâc định trị số tuyệt đối của câc dòng hơi vă nước

Bảng 5: Trị số câc dòng hơi vă nước D0 = 160,8089 kg/sCâc dòng hơi vă nước Trị số tương đối α Trị số tuyệt đối α.D0 (kg/s)

Hơi trích cho bình khử khí αKK 0,0018338 DKK 0,2949

2.4 Các chỉ tiêu năng lượng của tua bin vàì hơi:

2.4.1 Tiêu hao nhiệt của tua bin để sản xuất điện:

QTB = D0 (i0 - inc) + Dtg (i”tg - i’tg) Với D0 = 160,8089 kg/s: lưu lượng hơi mới

⇒ QTB = 160,8089.(3513 - 990,4) + 139,4385 (3611 - 3431)

QTB = 430755,4611 kW2.4.2 Suất tiêu hao nhiệt của tua bin để sản xuất điện

3

430755, 4611

2,1537 7753,32 /200.10

TB TB E

TB TB

q

2.4.4 Tiêu hao nhiệt của lò hơi:

QLH = Dqn (iqn - inc) + Dtg (iLH stg - i LH ttg)Dqn = D0 + Drr = D0 + 0,01 D0 = 1,01 D0 = 162,4169 kg/siqn: entanpi hơi quá nhiệt ở áp suất 22,13bar, nhiệt độ 5650Ciqn = 3611 kJ/kg

inc = 990,4 kJ/kg: entanpi nước cấpDtg = 139,4385kg/s

iLH stg; i LH ttg: entanpi của hơi được xác định theo áp suất vàì nhiệt độ của hơi khi vàìo vàì ra khỏi bộ quá nhiệt trung gian nghĩa là trước vàì sau khi quá nhiệt trung gian

Bảng 6: Thông số hơi vàì nước trước vàì sau khi quá nhiệt trung gian tại lò

(bar)

Nhiệt độ 0C Entanpi,

KJ/kg

Hơi trước quá nhiệt trung gian 23,54 340 3107

Hơi sau quá nhiệt trung gian 22,13 565 3611

Vậy QLH = 162,4169 (3611 - 990,4) + 139,4385 (3611 - 3107)

QLH = 495906,7321 kW2.4.5 Hiệu suất tải nhiệt:

430755, 4611

0,87495906,7321

TB tai LH

Q Q

2.4.6 Hiệu suất (thô) của khối

ηthô = ηTB ηtải ηLHVới ηLH = 0,925

⇒ηthô = 0,4643 0,87 0,925

ηthô = 0,3736 = 37,36%

2.4.7 Hiệu suất của khối có tính đến điện năng tự dùng:

ηtinh = ηthô (1 - etd)

Với etd : hệ số tự dùng; etd = 0,04

⇒ηtinh = 0,3736 (1 - 0,04) = 0,3587 hay 35,87%

2.4.8 Suất tiêu hao nhiệt của khối:

2,7878 10036, 2419 /0,3587

đv thô

E tinh TC

W

kg s Q

Với QTC = 29300: nhiệt trị của nhiên liệu tiêu chuẩn

2.8.10 Lượng tiêu hao nhiên liệu thực tế:

E TT

tinh tt

W B

TT

B

CHƯƠNG 3: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ CỦA NHÀ MÁY

3.1 Lựa chọn thiết bị chính của nhà máy điện.

Thiết bị chính của nhà máy điện bao gồm lò hơi và tuabin Trong phần tính toán ở chương 2 ta đã chọn tuabin, do vậy trong mục này ta chỉ cần đề cập đến việc lựa chọn lò hơi.

- Chọn năng suất, loại và số lượng lò hơi dựa trên cơ sở sau:

+ Đảm bảo cung cấp đủ hơi.

+ Tổn hao kim loại và giá thành thấp.

+ Áp dụng cấu trúc là hợp lý, dùng cùng một loại và cùng năng suất trong một khối cũng như trong toàn nhà máy.

Tổng năng suất định mức của lò hơi làm việc phải cao hơn phụ tải cực đại của lò hơi một ít Phụ tải hơi của lò hơi bao gồm lượng hơi cực đại đến tuabin làm việc, lượng hơi chèn, tiêu hao hơi cho Ejectơ, tổn thất rò rỉ hơi, xả lò Phụ tải hơi của lò được chọn theo tiêu hao hơi cho tuabin có kể đến rò rỉ và lấy thêm 3% dự trữ.

Gọi phụ tải hơi của lò là D thì:

D = D0 (1 + αrr) 1,03 Trong đó:

1 + αrr: hệ số tính đến tổn thất rò rỉ hơi 1,03: hệ số tính đến độ dự trữ

D0 = 160,8089 kg/s: lưu lượng hơi mới

⇒ D = 160,8089 (1 + 0,01) 1,03

D = 167,2894 kg/s Hay D = 603 T/h

Với sản lượng này ta chọn cho một lò hơi Vậy lò hơi nhà máy có các thông

số như sau :

- Sản lượng hơi 640T/h

- Thông số hơi quá nhiệt

+ Nhiệt độ: 5650C + Áp suất: 130at

- Bơm nước cấp được chọn sao cho cấp đủ nước ở công suất cực đại của toàn khối với lượng dự trữ 5%.

- Nhà máy có công suất 200MW dùng bơm cấp truyền động bằng điện Bơm điện dự phòng, khởi động có năng suất 50% lưu lượng toàn khối.

-Để chọn bơm ta dựa vào các thông số sau:

+Lưu lượng nước cấp cho một khối:

Dnc = 165,79 kg/s

⇒ Lưu lượng nước cấp của một bơm có kể đến 5% dự trữ là:

Dnc = 165,79 (1 + 0,05)

Dnc = 174,08 kg/s +Năng suất của bơm nước cấp:

Qnc = Dnc. υ

Với υ = 0,0013 m3/kg: thể tích riêng trung bình của nước cấp

⇒ Qnc = 174,08 0,0013 = 0,226 m3/s = 814,69m3/h +Xác định cột áp của bơm nước cấp :

và tránh hiện tượng xâm thực trong bơm.chon Hh= 45m;

ρh – khối lượng riêng của nước lấy bằng 950 kg/m3.

η

.1000

Q H N

3.2.2 Bơm nước ngưng:

Khối 200MW có một bình ngưng và chọn 2 bơm nước ngưng cho 1 bình ngưng, trong đó 1 bơm làm việc và 1 bơm dự phòng, năng suất của bơm được xác định theo lượng hơi lớn nhất đi vào bình ngưng có tính đến trích hơi đi gia nhiệt hồi nhiệt đồng thời có tính đến độ dự trữ 10%.

1 Lưu lượng của nước ngưng:

Dng = DK + D8 + DHA

ch + De + Drr , kg/s trong đó:

Dng: lượng nước ngưng

DK = αK D0 = 0,708289 D0 : lượng nước do hơi cuối tuabin ngưng tụ ở bình ngưng

D8: lượng nước đọng ra khỏi bình GNHA8

D8 = αh8 D0 = 0,018976 D0

DHA

ch: lượng nước đọng của hơi chèn hạ áp

De: lượng nước đọng của hơi trích cho Ejectơ

Dng = 120,1668 kg/s Nếu tính thêm dự trữ 10% thì :

Dng = 120,1668 (1 + 0,1)

Dng = 121,3684 kg/s Năng suất của bơm nước ngưng:

Q = Dng ν

2

C Tra bảng ta được: ν = 0,0010435 m3/kg

PK: áp lực bình ngưng ; PK = 0,063at = 0,0618bar

γ : trọng lượng riêng trung bình của nước

-Công suất điện tiêu thụ : 122kW

3.2.3 Bình ngưng.

Bình ngưng được chọn là loại làm mát kiểu bề mặt Nó làm việc theo nguyên tắc hơi thoát khỏi tuabin được tiếp xúc gián tiếp với nước tuần hoàn làm mát và ngưng tụ thành nước ngưng Loại này có ưu điểm là nước ngưng đọng rất sạch có thể cung cấp trực tiếp cho lò hơi Nước lạnh được đi trong ống đồng, còn hơi đi ngoài ống thực hiện việc trao đổi nhiệt với nước lạnh.

Ta chọn bình ngưng hợp bộ của tuabin K - 200 - 130 có đặt tính kỹ thuật như sau:

-Ký hiệu : 200KP-18200-1 -Diện tích mặt làm lạnh : 18200m2

-Số chặng : 2 -Lưu lượng nước làm lạnh : 10717 kg/s -Lưu lượng hơi : 173,94 kg/s -Nhiệt độ nước làm mát : 26oC

-Số lượng ống : 21890 -Chiều dài ống : 14m -Kích thước ống : φ 19 x 0,5 và φ 19 x 0,7

Kiểm tra diện tích trao đổi nhiệt:

Bề mặt làm lạnh của bình ngưng xác định theo công thức

i i D t

ik = 2376kJ/kg: entanpi hơi đi vào bình ngưng;

i’k = 155 kJ/kg: entanpi nước ngưng;

∆ tcp: độ chênh lệch nhiệt độ trung bình logarit giữa hơi và nước

k: Hệ số truyền nhiệt được xác định dựa vào tốc độ nước, khi tốc độ nước trung bình từ 1,5 ÷ 3 m/s thì hệ số truyền nhiệt trung bình nằm trong khoảng 1714,5 ÷ 3489 W/m2 0C

Ta chọn k = 3300 W/m2 0C

410036,76 2376 155 1000

14518, 47453300.3600.5, 28

Ftt = 14518,4745 m2

Vậy Ftt < Ftk = 18200m2 do đó bình ngưng mà ta đã chọn là hợp lý.

3.2.4 Bơm tuần hoàn.

Bơm tuần hoàn được chọn trong điều kiện làm việc về mùa hè, lượng hơi vào bình ngưng lớn nhất, nhiệt độ nước tuần hoàn cao nhất và lưu lượng hơi được tính toán ở chế độ ngưng hơi thuần tuý Chọn mỗi khối 300MW làm việc với 2 bơm tuần hoàn không có bơm dự phòng Như vậy toàn nhà máy có 4 bơm tuần hoàn đặt tại trạm bơm bờ sông.

Năng suất của bơm tuần hoàn tương ứng với lượng nước cần cung cấp cho bình ngưng, ngoài ra còn phải kể đến lượng nước làm mát dầu và các yêu cầu khác.

Ta có phương trình cân bằng nhiệt của bình ngưng:

QK = DK (ik - ik) = Glm (in2 - in1), kJ/s Với:

QK: lượng nhiệt hơi truyền cho nước làm mát;

DK = 113,899kg/s: lưu lượng hơi đi vào bình ngưng

ik = 2376kJ/kg: entanpi hơi đi vào bình ngưng

ik = 155kJ/kg: entanpi nước ngưng;

Glm: lưu lượng nước làm mát vào bình ngưng;

i1n; i2n: entanpi nước làm mát vào và ra bình ngưng:

Ngoài ra phải tính đến lượng nước cần dùng cho các nhu cầu khác trong nhà máy Lượng nước này chiếm 5% so với lượng nước làm mát hơi.

Vậy lượng nước tuần hoàn qua bơm:

tp

⇒ ν = 0,00100447 m3/kg Vậy : Dth = 0,5 7967,8205 0,00100447=4,0017m3/s

Dth = 4,0017m3/s = 14406,1860 m3/h

* Cột áp của bơm tuần hoàn.

Để giảm cột áp của bơm tuần hoàn người ta sử dụng tính chất của ống xiphông Tác dụng của ống xi phông là giữ được cột nước trong ống xả của bình ngưng dưới áp lực khí quyển trên bề mặt nước của giếng xả Để đảm bảo tính chất này thì phải đảm bảo sự liên tục của dòng nước trong bình ngưng và trong

hệ thống ống dẫn, không cho lọt không khí vào trong hệ thống Ống xả của bình ngưng phải được đặt ngập dưới mực nước của giếng xả Nhờ vậy mà khi tính cột

áp của bơm tuần hoàn thì chiều cao dâng nước hhh lấy bằng hiệu số mức nước ở giếng xả và chỗ lấy nước.

Cột áp của bơm tuần hoàn được tính:

∆ P = ∆ Phh + ∆ PK + ∆ PtL, bar trong đó:

∆ Phh: áp lực cần thiết để đưa nước lên độ cao hình học hhh trong thiết kế này chọn ∆ Phh = 0,3 bar

∆ PK: Trở lực thuỷ lực của bình ngưng; ∆ PK = 0,4 bar

∆ PtL: Trở lực thuỷ lực đường ống; ∆ PtL = 0,5 bar(chọn) Vậy cột áp của bơm tuần hoàn có tính đến dự trữ 10% là

∆ P = 1,1 (0,3 + 0,4 + 0,5) = 1,32 bar = 13,46mH2O

Từ năng suất Dth = 14406,1860 m3/h

và ∆ P = 13,46 mH O ta chọn loại bơm sau: