Xây dựng nhà máy nhiệt điện công suất 750MW

Luận văn, khóa luận tốt nghiệp, báo cáo là sản phẩm kiến thức, là công trình khoa học đầu tay của sinh viên, đúc kết những kiến thức của cả quá trình nghiên cứu và học tập một chuyên đề, chuyên ngành cụ thể. Tổng hợp các đồ án, khóa luận, tiểu luận, chuyên đề và luận văn tốt nghiệp đại học về các chuyên ngành: Kinh tế, Tài Chính & Ngân Hàng, Công nghệ thông tin, Khoa học kỹ thuật, Khoa học xã hội, Y dược, Nông - Lâm - Ngữ... dành cho sinh viên tham khảo. Kho đề tài hay và mới lạ giúp sinh viên chuyên ngành định hướng và lựa chọn cho mình một đề tài phù hợp, thực hiện viết báo cáo luận văn và bảo vệ thành công đồ án của mình.

LỜI NÓI ĐẦU

Quá trình phát triển mạnh mẽ của nền công nghiệp nước ta đang đặt ra yêucầu về năng lượng rất lớn Ở nước ta, ngoài việc sử dụng các nguồn năng lượng sơ cấp trong các ngành công nghiệp và đời sống thì năng lượng điện

là dạng năng lượng được sử dụng phổ biến và hiệu quả nhất Vì vậy, ngày càng nhiều các nhà máy điện mọc lên ở khắp mọi nơi đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của phụ tải Với việc thay thế dần nguyên liệu truyền thống của nhàmáy nhiệt điện từ than đá sang dầu mỏ và khí đốt thì sự phát triển của các nhà máy nhiệt điện trong tương lai là rất lớn Trong kỳ này nhóm chúng em được giao đề tài thiết kế nhà máy nhiệt điện 750MW, nhiên liệu khí đồng hành cũng xuất phát từ thực tế đó

Được sự hướng dẫn, giúp đỡ rất nhiệt tình của thầy giáo TS Trần Thanh Sơn, các Thầy Cô trong khoa Công Nghệ Nhiệt – Điện Lạnh và cùng với sự

đoàn kết, nổ lực học tập nghiên cứu của cả nhóm đã hoàn thành được đồ án một cách nghiêm túc và đúng thời hạn Tuy nhiên, vì kiến thức có hạn, nên chúng em không tránh khỏi những sai sót trong khi thực hiện Chúng em rất mong được sự góp ý, chỉ bảo quý báu của các Thầy, các Cô trong bộ môn để

đồ án của chúng em có thể được hoàng chỉnh tốt nhất

Tập thể nhóm 11 chân thành cảm ơn Thầy giáo hướng dẫn, các Thầy Cô trong khoa CN Nhiệt – Điện Lạnh đã giúp đỡ chúng em rất nhiều trong quá trình thực hiện đồ án này.

CHƯƠNG 1

ĐỀ XUẤT VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN 1.1 Giới thiệu sơ lược về điện năng.

Năng lượng mà chủ yếu là điện năng đã trở thành một nhu cầu không thể thiếu được trong sự phát triển kinh tế của mỗi quốc gia trên thế giới Dựavào khả năng sản xuất và lượng tiêu thụ điện năng mà ta có thể đánh giá chung được sự phát triển ngành công nghiệp nước đó Điện năng được sản xuất ở nhiều nơi trên thế giới bằng nhiều cách khác nhau như nhà máy thủy điện (NTĐ), nhà máy điện thủy triều, nhà máy điện địa nhiệt, nhà máy điện nguyên tử (NNT), nhà máy phong điện, nhà máy điện dùng năng lượng mặt trời, Hiện nay phổ biến nhất là nhà máy nhiệt điện, ở đó nhiệt năng thoát

ra khi đốt các nhiên liệu hữu cơ (than, dầu, khí ) được biến đổi thành điện năng

Trên thế giới điện năng được sản xuất từ nhà máy nhiệt điện chiếm khoảng 70% điện năng thế giới, riêng ở nước ta lượng điện năng do các nhà

máy nhiệt điện sản xuất ra chiếm một tỷ lệ chủ yếu trong tổng số điện năng trên toàn quốc Nhưng đối với mỗi quốc gia trên thế giới thì việc sản xuất ra điện năng còn tùy thuộc vào nguồn năng lượng sẵn có, điều kiện kinh tế và cũng như sự phát triển khoa học kỹ thuật.

1.2 Sự cần thiết phải xây dựng nhà máy điện.

Sau hòa bình lập lại năm 1945 chúng ta tiếp quản một số nhà máyđiện cũ của thực dân Pháp xây dựng trong thời gian xâm lược nước ta, cácnhà máy này có công suất thực tế khoảng 30.000KW Các nhà máy nàyđược xây dựng ở các thành phố và các khu mỏ, với các công suất nhỏ, hiệusuất thấp và thiết bị loại cũ Từ đó cho đến năm 1975 chúng ta đã xây dựngthêm nhiều nhà máy điện nhưng công suất vẫn còn nhỏ, mặt khác cũng trongthời gian đó do cuộc chiến tranh phá hoại ở miền Bắc bởi đế quốc Mỹ gây

ra, cho nên đa số các nhà máy điện đều bị oanh tạc và hư hỏng nặng Hiệnnay chúng ta có nhiều nhà máy có công suất lớn hơn ngoài nhà máy nhiệtđiện ra còn có các nhà máy thủy điện, mặc dù vậy lượng điện năng sản xuất

ra để cung cấp cho cả nước vẫn còn thiếu nhiều

Trước sự phát triển như vũ bão của nền kinh tế thế giới, cũng như sựtiến bộ của khoa học kỹ thuật Đây là một vấn đề lớn mà mỗi quốc gia trênthế giới nói chung và nước ta nói riêng cần có biện pháp giải quyết làm saocho chúng ta không bị tụt hậu so với các nước khác Nhờ sự phát triển một

cách vượt bậc của khoa học kỹ thuật, từ đó ta có thể áp dụng vào mà nângcao các thông số làm việc và độ tin cậy làm việc của các thiết bị, từ đó nângcao hiệu suất của nhà máy điện.

Từ các vấn đề đó đòi hỏi mỗi sinh viên của Khoa Công Nghệ NhiệtĐiện - Lạnh cần phải tìm hiểu nghiên cứu và làm quen với các thiết bị sảnxuất ra điện năng để sau này có thể tự thiết kế, vận hành, sửa chữa các thiết

bị trong nhà máy nhiệt điện Và cũng để góp một phần trí tuệ vào công cuộcxây dựng đất nước ngày càng giàu mạnh, có uy tín trên thế giới

1.3 Vài nét về khí đồng hành.

Khí đồng hành (associated gas) là khí tự nhiên được tìm thấy cùng

dầu thô, có thể ở dạng hoà lẫn với dầu thô hoặc tạo

thành không gian phía trên lớp dầu thô trong mỏ

dầu

Khí đồng hành khi được tách khỏi dầu thô là

hỗn hợp chủ yếu gồm etan (C2H6), propan (C3H8), butan (C4H10) và pentan (C5H12) Ngoài ra còn những tạp chất không mong muốn như nước, sunlfua hidro (H2S), CO2, Helium (He), Nito (N2) và một số tạp chất khác

Trong quá khứ loại khí này là thành phần không mong muốn và

thường bị đốt bỏ Kể cả tới năm 2003, việc đốt bỏ vẫn ở khối lượng lớn, hàng ngày có đến 10-13 tỷ feet khối trên toàn thế giới Tuy nhiên, với tiến

bộ của công nghệ, giá thành dầu thô và khí tự nhiên tăng lên và các ứng dụng của khí tự nhiên trở nên phổ biến, khí đồng hành được tận dụng và trở thành nguồn nguyên liệu mang lại hiệu quả cao Năm 1947, ở Mỹ, hàng ngày khoảng 3 tỷ feet khối khí đồng hành bị đốt bỏ; đến năm 2002, con số này giảm 13 lần trong khi sản lượng khai thác cao hơn năm 1947 Nigeria là quốc gia có trữ lượng khí tự nhiên rất lớn, chiếm 30% trữ lượng toàn Châu Phi Tuy vậy 75% khí đồng hành ở các mỏ dầu thường bị đốt bỏ một cách lãng phí Chính phủ Nigeria đã ra một đạo luật quy định đến năm 2008, khí đồng hành sẽ không bị đốt nữa, các hãng dầu khí có trách nhiệm lắp đặt các thiết bị xử lý khí để tận dụng nguồn tài nguyên này

- Vă một giải phâp hiện nay rất có tiềm năng lă dùng khí đồng hănh lăm nhiín liệu đốt cho lò hơi nhằm tạo ra điện.

* Tình hình sử dụng khí đồng hănh ở Việt Nam:

Ở Việt Nam, dầu thô được khai thâc ở quy mô công nghiệp từ năm

1986 nhưng khí đồng hănh vẫn bị đốt bỏ ngay tại chổ cho đến năm 1997.Hình ảnh những ngọn lửa rực sâng trín câc dăn khoan trong đím đê một thời

lă hình ảnh nổi tiếng vă có phần tự hăo về ngănh công nghiệp còn non trẻcủa Việt Nam Việc xử lý khí đồng hănh với khối lượng lớn cần một lượngmây móc đồ sộ mă điều kiện khai thâc trín biển thì không cho phĩp thựchiện Giải phâp triệt để lă đặp đường ống dẫn vă đưa số khí đó văo bờ Năm

1997 hệ thống xử lý khí đồng hănh của Việt Nam bắt đầu vận hănh, hằngnăm đưa khoảng 1 tỷ m3 văo bờ, cung cấp khí hóa lỏng, dung môi pha xăng,

lă nhiín liệu đốt cho câc nhă mây, trung tđm nhiệt điện

1.4 Địa điểm đặt nhă mây.

- Lựa chọn địa điểm đặt nhà máy điện ngưng hơi phải bảo đảm điều kiệnlàm việc định mức, chi phí để xây dựng và vận hành bé nhất Hiện nay trênthế giới và cũng như nước ta nhiều nhà máy điện lớn dùng khí đồng hănhlăm chất đốt Khí đồng hănh thường được dẩn về từ câc dăn khoan trín biểnbằng ống dẫn khí Do đó khi thiết kế NMNĐ cần lưu ý vấn đề năy, nín chọn

vị trí của nhă mây sao cho hạn chế chiều dăi ống dẫn căng ngắn căng tốt

- Gần nguồn cung cấp nước là một yêu cầu quan trọng khi lựa chọn địađiểm đặt nhà máy nhiệt điện ngưng hơi, bởi vì lượng nước tiêu hao để làmlạnh hơi thoát rất lớn, do đó nếu như phải đưa nước với khoảng cách xa vàcao thì vốn đầu tư xây dựng và chi phí vận hành rất đắt.

- Khi xây dựng nhà máy điện đòi hỏi có một mặt bằng lớn, cho nên phải

có diện tích và kích thước đầy đủ Đối với nhà máy nhiệt điện ngưng hơi đốtbằng nhiên liệu rắn thì cần phải có một khu vực ở gần nhà máy để chứa than,thu nhận tro và xỉ, khu vực nhà ở của công nhân và cán bộ kỹ thuật cũngđược xây dựng không xa nhà máy nhưng mà phải bảo đảm có môi trườngtrong sạch Địa hình diện tích phải bằng phẳng, độ dốc, tuyến đường nối từđường sắt và ôtô chính tới nhà máy phải thuận lợi, khoảng cách đó không xanhà máy

- Ở nước ta, khí đồng hành phân bố chủ yếu ở bể Cửu Long với trữ lượng58,4 tỉ m3 (15%) tập trung trong các mỏ dầu lớn: Bạch Hổ, Rạng Đông,Hồng Ngọc và các mỏ dầu – khí: Emerald, Sư Tử Trắng Ngoài ra một lượngkhí đồng hành rất nhỏ (3%) còn phân bố trong các mỏ khí – dầu như: BungaKekwa – Cái Nước, Bunga Raya thuộc về Malay – Thổ Chu

1.5 Đề xuất và chọn phương án:

Với đề tài “ thiết kế nhà máy nhiệt điện công suất 750 MW đốt khí đồnghành ” ta có thể có nhiều phương án, qua đó chọn ra một phương án tối ưunhất.

1.5.1 Phương án 1: Đặt 5 tổ máy có công suất 150 MW

Việc đặt 5 tổ máy như vậy sẽ chiếm khá lớn về tổng mặt bằng diện tích,

do việc bố trí nhiều thiết bị cho mỗi tổ máy Mặt khác do có nhiều tổ máyvận hành nên cần phải có nhiều công nhân, cán bộ kỹ thuật vận hành dẫnđến chí phí cho việc trả lương nhân viên tăng lên

Chi phí bảo dưởng các thiết bị hàng năm tăng và chi phí cho việc xâydựng giao thông (đường xe chạy, đường sắt) cũng như giá tiền nhiên liệutăng lên do phải có thêm các hệ thống xử lý, chưng cất và hệ thống xử lýkhói thải ra môi trường theo đúng tiêu chuẩn

Với 5 tổ máy thì khả năng vận hành và bảo đảm cho việc cung cấp đủđiện năng lên mạng lưới điện, nếu một trong 5 tổ máy bị hư hỏng thì còn có

4 tổ máy còn lại chạy tăng công suất lên một chút để kịp thời sửa chữa Việcđiều chỉnh phụ tải dễ dàng dẫn đến tự động hóa cao, khả năng thay thế cácthiết bị trong nhà máy khi có hư hỏng thì dễ dàng do các thiết bị đều có cùngkích cỡ

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

1.5.2 Phương án 2: Đặt hai tổ máy có công suất 2 x 300MW và

150MW

Theo phương án này thì ta có 3 tổ máy như vậy thì mặt bằng phân bố các thiết bị sẽ chiếm diện tích ít hơn phương án 1, nên tổng mặt bằng của cả nhà máy cũng nhỏ hơn so với phương án trên Ở phương án này có đến hai tổ máy với công suất

khác nhau cùng vận hành nên cần phải có nhiều công nhân, cán bộ kỹ thuật vận hành dẫn đến chí phí cho việc trả lương nhân viên tăng lên

Chi phí bảo dưởng các thiết bị hàng năm tăng và chi phí cho việc xâydựng giao thông (đường xe chạy, đường ống dẫn khí đồng hành, ) cũng nhưtốn chi phí cho hệ thống xử lý khói thải ra môi trường theo đúng tiêu chuẩn.Giá tiền nhiên liệu và phí tổn vận chuyển nhiên liệu vẫn còn lớn do có quánhiều thiết bị khác nhau cùng làm việc trong nhà máy (lò hơi, cung cấpnước, turbine, )

Với 3 tổ máy thì khả năng vận hành và bảo đảm cho việc cung cấp đủđiện năng lên mạng lưới điện Việc điều chỉnh phụ tải gặp nhiều khó khăn,khả năng thay thế các thiết bị trong nhà máy khi có hư hỏng cũng khó do cácthiết bị làm việc trong nhà máy có các kích cỡ khác nhau Độ tin cậy và hiệusuất nhà máy còn chưa cao

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.

1.5.3 Phương án 3: Đặt 1 tổ máy có công suất 770MW.

Việc đặt 1 tổ máy như vậy thì mặt bằng phân bố các thiết bị sẽ chiếmdiện tích ít hơn nên tổng mặt bằng của cả nhà máy cũng nhỏ hơn so với cảhai phương án trên Ở phương án này do chỉ có 1 tổ máy vận hành nênkhông cần phải có nhiều công nhân, cán bộ kỹ thuật vận hành dẫn đến chíphí cho việc trả lương nhân viên giảm xuống rất đáng kể

Chi phí bảo dưởng các thiết bị hàng năm và chi phí cho việc xây dựnggiao thông (đường xe chạy, đường dẫn khí đồng hành) cũng như giá tiềnnhiên liệu giảm do các thiết bị có độ tin cậy và hiệu suất nhà máy cao hơn.Vốn đầu tư cho việc mua sắm các thiết bị ban đầu lớn do những thiết bị nàylàm việc với các thông số cao hơn so với hai phương án trên

Khả năng vận hành và bảo đảm cho việc cung cấp đủ điện năng lên mạnglưới điện Việc điều chỉnh phụ tải dễ dàng nên mức độ tự động hóa cao, khảnăng thay thế các thiết bị trong nhà máy khi có hư hỏng dễ dàng hơn do chỉ

có một loại thiết bị làm việc trong nhà máy

Gọi K3 là chi phí vốn đầu tư ban đầu của phương án 3

S3 là chi phí vận hành hằng năm của phương án 3

1.6 Tính chọn phương án:

1.6.1 Tính chi phí vận hành hằng năm.

Chi phí vận hành hằng năm của các thiết bị như sau:

S = SA + SB + Sn + S0 , đồng/năm

Trong đó: 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 chỉtiêu khác

1.6.2 Chi phí cho nhiên liệu:

Với b suất tiêu hao nhiên liệu tiêu chuẩn để sản xuất ra 1 kWh điện

Hay với b: suất tiêu hao khí để sản xuất 1 kWh điện

sB3 = 60.103.770.6000.0,25 = 69,3 109 đồng/năm

1.6.3 Chi phí cho khấu trừ hao mòn và sữa chữa.

SA = PA.K; [đồng/năm]

Trong đó: PA= 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:

Trong đó: Z: tiền lương trung bình một người trong 1 năm

Giả sử mỗi tháng cán bộ công nhân viên nhận lương trung bình mộtngười là 4.106 đồng/tháng Thì : Z = 4.106.12 = 48.106 đồng/năm

N = 750MW: 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= 1,56người/MW ứng với 5 tổ máy 150MW.

n2= 1,54người/MW ứng với 2 tổ máy 300MW và 1 tổ máy 150MW.n3= 1,4người/MW ứng với 1 tổ máy 770MW

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

Trong đó: α = 27%: hệ số khấu hao

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.( 1800.109 +56,16.109) = 501.109 đồng/năm.S02 = α (SA2 + Sn2) = 0,27.( 1500.109+55,44.109) = 420.109 đồng/năm.S03 = α (SA3 + Sn3) = 0,27.( 1200.109+ 51,74.109) = 338.109 đồng/năm.Vậy chi phí vận hành hằng năm của từng phương án là:

S1 = SB1 + SA1 + Sn1 + S01 = 80,1.109 + 1800.109 + 56,16.109 + 501.109 = 2437,26.109 đồng/năm

S2 = SB2 + SA2 + Sn2 + S02 = 72,9 109 + 1500.109+ 55,44.109+ 420.109 = 2048,34.109 đồng/năm.

S3 = SB3 + SA3 + Sn3 + S03 = 69,3 109 + 1200.109 + 51,74.109 + 338.109 = 1659,04.109 đồng/năm

Qua tính toán ta thấy phương án 3 có vốn đầu tư và chi phí vận hành hàng năm nhỏ nhất trong 3 phương án nên ta chọn phương án 3 là đặt 1 tổ máy mỗi tổ có công suất 770MW cho nhà máy nhiệt điện ngưng hơi đang thiết kế

Dùng khí đồng hành với nhiệt trị nhiên liệu là Qlvt = 29500kJ/kg

gồm: lò hơi tuần trực lưu, tuabin ngưng hơi, 3 thân, đồng trục (K-770-170),

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

Đặc tính kỹ thuật của tuabin K-770-170:

Công suất định mức: 770MW

Tốc độ: 3000 v/p

Áp suất hơi đầu vào: 170kg/cm2 (166bar)

Nhiệt độ hơi mới: 5380C

Số cửa trích: 7

Nhiệt độ hơi quá nhiệt trung gian: 5380C

Nhiệt độ nước cấp: 2650C

Lưu lượng hơi tuabin: G = 2180 T/h

Bảng 1: Dẫn ra các hiệu suất của các phần tuabin chính như sau:

Sơ đồ nhiệt nguyên lý

LH : Lò hơi có bao hơi.

GOA : Bộ giảm ôn, giảm áp

* Diễn giải sơ đồ nhiệt nguyên lý :

Trong toàn bộ nhà máy 750MW bao gồm 1 khối mỗi khối 770MW gồm có: lò hơi trực lưu, tua bin ngưng hơi một trục K-770-170 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 lầnnữa 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: hai cửa trích ở phần cao áp được gia nhiệt cho bình gia nhiệt cao áp số

1, số 2; ba cửa trích ở phần trung áp được gia nhiệt cho bình cao áp số 3 và bình khử khí, bình gia nhiệt hạ áp số 4, số 5 và hai cửa trích phần hạ áp gia nhiệt cho bình hạ áp 6 và số 7 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 bìnhgia nhiệt hạ áp thì nước đọng được dồn từ bình gia nhiệt hạ áp HA4 →

HA5→ HA6 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 6 Nước đọng của bình gia nhiệt số 7, bình làm lạnh ejectơ được đưa về bình ngưng

2.2 Các thông số hơi và nước 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 5% so với áp suất ban đầu P0

Nghĩa là: P0’ = 0,95 P0Vậy áp lực trước tầng dầu tua bin: P’0 = 0,95 P0 = 0,95 166 = 157,7

* 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 cửatrích tương ứng từ 3 ÷ 8% Ở đây ta chọn ∆P = 5%.

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

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

260C do đó áp suất ngưng tụ PK thay đổi

Nhiệt độ ngưng tụ được xác định như sau:

tk = t1 + ∆t + θ, 0CTrong 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 thiếu của nước ở bình ngưng θ = 350CChọn: ∆t = 80C

θ = 30C

⇒ tx = 26 + 8 + 3 = 370CTương ứng có Pk = 0,064 barTra bảng, ta có i”k = 2569 KJ/kg

i’k = 155 KJ/kgChọn độ khô sau tầng cuối của tua bin là x = 0,95 thì

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

θ: Độ gia nhiệt thiếu cho nước, 0C (chọn θ = 30C)Trên cơ sở đó ta có bảng 3 và từ đó ta xây dựng đồ thị i - S biểu diễn quá trình làm việc của dòng hơi trong tua bin 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 Xác định được

áp lực hơi tại các thiết bị gia nhiệt như sau: p’ = 0,95.p

tH, i’H : nhiệt độ và entanpi của nước ngưng bão hòa, 0C, kJ/kg

tn, in : nhiệt độ và entanpi của nước sau các bình gia nhiệt, 0C, kJ/k

Bảng 2: Thông số hơi tại các cửa trích, nước đọng và nước ngưng tại các

incKJ/kg

gian Nhiệt độ nước cấp sau bình gia nhiệt cao 1 bằng 2650C Còn điểm 4

là đường hơi trích đi vào ở bình khử khí chính, 6 là đường hơi trích đi vào ở bình gia nhiệt hạ áp số 6 và turbine chính từ turbine truyền động bơm nước cấp

2.3 Tính toán sơ đồ nhiệt nguyên lý:

*Cơ sở tính toán các thông số của nhà máy:

Mục đích cơ bản của việc tính toán sơ đồ nhiệt nguyên lý của nhà máy điện ngưng hơi là ở chỗ xác định các đặt tính kỹ thuật của thiết bị nhằm đảm bảo công suất điện Đảm bảo yêu cầu về chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật và năng lượng của nhà máy điện và các phần tử của chúng

Tính toán nhiệt chủ yếu dựa vào phương trình cân bằng nhiệt và

phương trình cân bằng vật chất, sau đó giải các phương trình đó Tiến hành tính toán đối với bình cao áp trước rồi đến bình hạ áp và bình ngưng

Trong tính toán tổn thất hơi và nước do rò rỉ ở các đường ống các van

và các thiết bị khác được quy về tốn thất trên đường hơi mới còn tổn thất nhiệt được kể đến thông qua hiệu suất của các thiết bị nhiệt (hệ số

khuyếch tán nhiệt) và tốn thất nhiệt độ, áp suất

Trong thiết kế này tổn thất áp suất trong bộ quá nhiệt trung gian là 10% Hiệu suất các thiết bị gia nhiệt lấy khoảng 98 ÷ 99% Tổn thất nhiệt

độ lấy từ 2 ÷ 50C

Theo chọn trước các đại lượng:

Lượng hơi mới đưa vào tua bin: α0 = 1Lượng hơi rò rỏ trên đường ống: αrr = 0,02

Lượng hơi chèn vào bình làm lạnh hơi chèn cuối : αcc = 0,0025Lượng hơi chèn xả qua ống tín hiêụ: α’ch = 0,001

Phụ tải của lò và lưu lượng nước cấp: αnc = αqn = α + αrr = 1,02

* Tính toán sơ đồ nhiệt nguyên lý:

Ngày nay đối với các khối có công suất lớn, có các thông số siêu tới hạn và có quá nhiệt trung gian đều áp dụng từ 7 đến 9 tầng gia nhiệt Trong các nhà máy điện hiện đại hiện nay hầu hết đều áp dụng các bình gia nhiệt bề mặt, với sơ đồ xả nước đọng hỗn hợp nghĩa là xả nước đọng dồn cấp ở các bình gia nhiệt cao áp và bơm nước đọng ở 1 hoặc 2 bình gia nhiệt hạ áp, trong đó 1 bình gia nhiệt loại hỗn hợp (bình khử khí) Một số nước trên thế giới có một vài nhà máy điện chỉ dùng sơ đồ hồinhiệt với các bình gia nhiệt bề mặt hoặc chỉ với các bình gia nhiệt hỗn hợp, nếu áp dụng loại bình gia nhiệt hỗn hợp hạ áp đảm bảo được chất lượng nước vì loại trừ được khả năng rỉ ống đồng của bình gia nhiệt

Áp dụng hồi nhiệt thì giảm tiêu hao nhiên liệu nhưng lại làm tăng hơi tiêuhao cho tuabin, tăng công suất của lò, tăng kích thước phần cao áp của tuabin nhưng có trích hơi thì lượng hơi đi vào bình ngưng và các kích thước của các tầng cuối của tua bin và ống thoát dẫn đi

2.3.1 Bình gia nhiệt cao áp 1 (GNCA1):

Độ kinh tế của việc hồi nhiệt khi sử dụng hơi quá nhiệt ở các cửa trích của tua bin có thể được nâng cao nhờ việc làm lạnh hơi trích bằng nước cấp, sở dĩ như vậy là vì khi làm lạnh hơi trích thì sự trao đổi nhiệt năng không thuận nghịch trong các bình gia nhiệt giảm đi, lượng hơi trích phảităng lên làm giảm lượng hơi đi vào bình ngưng do vậy hiệu suất của tuabin nói riêng và của nhà máy nói chung tăng lên Ngoài ra việc làm lạnh nước đọng sẽ làm giảm sự thay thế hơi trích của bình gia nhiệt tiếp nhận nước đọng đó và như vậy giảm nhiệt tổn thất năng lượng Do đó cácbình gia nhiệt cao áp đều chọn là loại bình có cả 3 phần: Làm lạnh hơi, gia nhiệt chính và làm lạnh nước đọng Việc tính toán các bình gia nhiệt cao áp được tiến hành từ bình có áp suất cao đến bình có áp suất thấp

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

Trong đó:

LH1: Phần làm lạnh hơi trong bình gia nhiệt 1GN1: Phần gia nhiệt chính trong bình gia nhiệt 1LĐ1: Phần làm lạnh nước đọng trong bình gia nhiệt 1

αh1; αnc: Lượng hơi, lượng nước cấp vào bình gia nhiệt.i1n; i2n: entanpi nước cấp ra và vào bình gia nhiệt

iđ1: entanpi nước đọng ra khỏi bình gia nhiệtih1: entanpi hơi ra khỏi cửa trích 1

Phương trình cân bằng nhiệt cho bình gia nhiệt cao áp 1

αh1 [(ih1 - i’1) + (i’1 - iđ1)] η = αnc (i1n - i2n)

Với αnc = 1,02

ih1 = 3023,5 KJ/kg;

i1n = 1140 KJ/kg i2n = 1040,6 KJ/kgiđ1 = i2n + √lđ = 1040,6 + 40 = 1080,6 KJ/kgvới √lđ = 40 KJ/kg: Nhiệt hàm của nước đọng ra khỏi bình gia nhiệt.Chọn hiệu suất bình gia nhiệt η = 0,98

( ) ( ) (3023(, 5 1080 , 6)0 , 98)

6 , 1040 1140

02 , 1

1 1

2 1

â h

n n nc h

i i

i i

⇒αh1 = 0,0532

2.3.2 Bình gia nhiệt cao áp 2:

Ở các bình gia nhiệt cao áp, nước đọng từ bình gia nhiệt có áp suất cao sẽdồn về bình gia nhiệt có áp suất thấp Vì vậy tại bình gia nhiệt cao áp 2 sẽ

có thêm dòng nước đọng từ bình GNCA1 về Hơi cấp cho bình gia nhiệt cao áp 2 được lấy từ cửa trích số 2

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

Trong đó: LH2: Phần làm lạnh hơi trong bình gia nhiệt 2

GN2: Phần gia nhiệt chính trong bình gia nhiệt 2LĐ2: Phần làm lạnh nước đọng trong bình gia nhiệt 2i2n; i3n: entanpi của nước vào và ra bình GNCA2

αh2; ih2: lượng hơi và entanpi của hơi cấp cho bình GNCA2

αh1; iđ1: lượng nước đọng, entanpi nước đọng ra khỏi bình GNCA1

α’h2 = αh1 + αh2

α’h2; iđ2: Lượng nước đọng, entanpi nước đọng ra khỏi bình GNCA2

Phương trình cân bằng nhiệt cho bình GNCA2

αnc (i2n - i3n) = [αh2 (ih2 - iđ2) + αh1 (iđ1 - iđ2)].η

Với: αnc = 1,02

i2n = 1040,6 KJ/kgi3n = 781,6 KJ/kgih2 = 3377,6 KJ/kgiđ2 = i3n + 40 = 781,6 + 40 =821,6 KJ/kg

αh1 = 0,0532iđ1 = 1080,6 KJ/kg

η = 0,98

η α

α α

.

.

2 2

2 1 1 3

2 2

â h

â â h n n nc

i i i

2.3.3 Bình gia nhiệt cao áp số 3:

Sơ đồ tính toán nhiệt cho bình gia nhiệt cao áp số 3:

Trong đó: LH3: Phần làm lạnh hơi trong bình gia nhiệt 3

GN3: Phần gia nhiệt chính trong bình gia nhiệt 3LĐ3: Phần làm lạnh nước đọng trong bình gia nhiệt 3

αh3: lượng hơi cấp cho bình GNCA3 lấy từ cửa trích 3ih3: entanpi hơi cấp cho bình GNCA3

in3; in4: entanpi nước cấp ra và vào bình GNCA3

α’h2: lượng nước đọng từ binh GNCA2 về

α’h2 = αh1 + αh2 = 0,0532 + 0,1 = 0,1532

iđ2: entanpi nước đọng từ bình GNCA2 về

α’h3: lượng nước đọnh ra khỏi bình GNCA3 về bình khử khí.iđ3: entanpi nước đọng ra khỏi bình GNCA3

- Chọn hiệu suất bình gia nhiệt: η = 0,98

- Theo [TL-2]: lấy iđ3 = in4 + 40, KJ/kg

- Khi nước cấp đi qua bơm nước cấp thì bị gia nhiệt thêm một lượng ξB nên ta có:

in4 = i’kk + ξ, KJ/kg (3-1)

Trong đó: i’kk: entanpi của nước cấp ở đầu hút bơm nước cấp

ξB: độ gia nhiệt của nowcs của bơm nước cấp

ξB.ηB = Vtb (Pđ - Ph) 10 3, theo (3-2)Với: ηB: Hiệu suất của bơm; chọn ηB = 0,85

Vtb, m3/kg: Thể tích riêng của nước tại áp suất P

P0: áp lực hơi trước tua bin P0 = 23,54 MPa

∆P0: tổn thất á lực trong ống hơi từ lò hơi tới tua binChọn ∆P0 = 5% P0 = 23,54 0,05 = 1,177 MPa

PtlLH: trở kháng thuỷ lực của lò hơi: PtlLH = 4MPa (theo NMNĐ 2)

Hđ (m): chiều cao dâng nước từ trục bơm cấp đến điểm cao nhấtcủa hệ thống ống là Chọn Hđ = 30m

ρ : khối lượng riêng của nước ở đường đẩy; ρ = 863 kg/m3Ptlđ: tổng trở kháng thuỷ lực của thiết bị (bao gồm các bình GNCA, bộ hâm nước )

Chọn Ptlđ = 14% PLH

= 0,14 (23,54 + 0,05 23,54)

Hh: chiều cao mức nước trong bình khử khí đốt với trục bơm Chọn Hh = 17m

ρh: khối lượng riêng của nước ở đầu hút: ρh = 909 kg/m 3

⇒ Ph = 0,588 - 0,04 + 17 9,8 10-6 909

Ph = 0,6994 MPa = 6,994 bar

2

994 10 3 324 2

P = 165,5 bar

Ta có thể tích riêng tương ứng của nước Vtb = 0,0011 m3/kg

Từ (3-2) ta có:

ξB = ( ) ( )

85 0

10 6994 0 43 32 0011 0

,

, , ,

V

η

ξB = 41,1 KJ/kgThay ξB vào (3-1) ⇒ i4n = 666,9 + 41,1 = 708 KJ/kg

* Phương trình cân bằng nhiệt của bình GNCA3:

αnc (i3n - i4n) = [αh3 (ih3 - iđ3) + α’h2 (iđ2 - iđ3)] η

η α

α α

.

'

3 3

3 2 2 4

3 3

â h

â â h n n nc

i i i

αh3 = 0,0272

2.3.4 Thiết bị khử khí cấp nước (KK)

Không khí hòa tan trong nước có chứa một lượng không khí không ngưng như CO2, O2 dẫn đến gây ăn mòn thiết bị và ống dẫn trong nhà máy nhiệt điện Để bảo vệ chúng khỏi bị ăn mòn của khí trong nước, người ta áp dụng biện pháp tách khí ra khỏi nước trước khi cung cấp cho

lò hơi (hay còn gọi là khử khí cho nước)

Sơ đồ tính toán nhiệt cho thiết bị khử khí như hình vẽ:

- αh3, in3: lượng hơi, entanpi từ cửa trích 3 cấp cho TBKK

- α’h3, iđ3: lượng nước đọng, entanpi nước đọng từ bình GNCA3 về

α’h3 = αh1 + αh2 + αh3

α’h3 = 0,0532 + 0,1 + 0,0272 = 0,1804Phương trình cân bằng chất của thiết bị khử khí

αnc + αHA ch = α’h3 + αn4 + αh3

⇔ αh3 = αnc + αHA ch - α’h3 - αn5

αh3 = 1,02 + 0,0035 - 0,1804 - αn4

αh3 = 0,8431 - αn4 (4-1)Phương trình cân bằng nhiệt thiết bị khử khí

αnc i’kk + αHA ch i”kk = (αh3 ih3 + α’h3 iđ3 + αn4 in4).η

Chọn hiệu suất trung bình khử khí: η = 0,98

Chọn áp lực làm việc của TB KK là 6 at = 5,88 bar

Ta sẽ có: i’kk = 666,9 KJ/kg

i”kk = 2757 KJ/kg

Từ phương trình cân bằng nhiệt:

1,02 666,9 + 0,0035 2757 = (αh3 3069,5 + 0,1804 748 + αn4 640)

5 , 3069

640 95

αh4, ih4: lượng hơi và entanpi của dòng hơi lấy từ cửa trích số 4

αn4: lượng nước ngưng qua GNHA4in4, in5: entanpi nước ngưng ra và vào GNHA4

αh4, iđ4: lượng nước đọng và entanpi nước đọng ra khỏi GNHA4phương trình cân bằng nhiệt của GNHA4

Phương trình cân bằng nhiệt tại bình GNHA4

αn4 (in4 - in5) = αh4 (ih4 - iđ4) η

Chọn hiệu suất bình GNJA4: η = 0,98

Với: αn4 = 0,836

in4 = 640 KJ/kgin5 = 620,4 KJ/kgih4 = 3069,5 KJ/kgiđ4 = 633,08 KJ/kg

( ) (3069( 633 , 08)0 , 98)

4 , 620 640 836 , 0

4 4

5 4 4

â h

n n n h

i i

i i

αh4 = 0,0068

2.3.6 Bình gia nhiệt hạ áp 5 (GNHA5)

Hơi thoát ra từ tua bin phụ được đưa trở lại tầng trung gian của tua bin chính trên đường hơi về có trích một đường hơi cấp cho GNHA5

Sơ đồ tính toán nhiệt của bình GNHA5 như sau:

αn4 (in5 - iHHK) = [αh5 (ih5 - iđ4) + αh4 (iđ4 - iđ5) + αTA ch(i TA ch - iđ5)] η