đồ án nhà máy nhiệt điện

tài liệu giúp ta biết được các bước tính toán và lựa chọn thông số chu trình nhiệt động các quá trình sản xuất điện năng trong nhà máy điện,từ đó có thể đánh giá được các chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật của một nhà máy nhiệt điện.Từ đó có thể lựa chọn được các thiết bị chính và phụ dựa trên các đặc tính công nghệ của các máy và thiết bị dùng trong nhà máy.

LỜI NÓI ĐẦU

Trong những năm gần đây,với chính sách kinh tế mới Đảng và nhà nước

ta chú trọng đẩy mạnh công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước …cùng với sự phát triển mạnh mẽ của các nghành công nghiệp ,nghành năng lượng Việt Nam đã có những bước tiến vượt bậc ,xứng đáng vai trò mũi nhọn và then chốt trong nền kinh tế

Sản xuất điện năng là một nghành quan trọng trong nền kinh tế quốc

dân.Nó phản ánh tình trạng chung của sức sản xuất của một quốc gia.Trong giai đoạn đổi mới của nước ta hiện nay cần phải phát triển mạnh các nhà máy nhiệt điện,đặc biệt là các nhà máy đốt nhiên liệu hữu cơ.Với nguồn trữ lượng than đá dồi dào như hiện nay,thì khoảng một vài năm tới sản lượng điện của chúng ta sẽ tăng gấp đôi gấp ba,nó sẽ góp phần quan trọng vào việc cung cấp điện năng cho đời sống sinh hoạt và phát triển kinh tế đất nước

Môn học đồ án nhà máy nhiệt điện giúp chúng em biết được các bước tính toán và lựa chọn thông số chu trình nhiệt động các quá trình sản xuất điện năng trong nhà máy điện,từ đó có thể đánh giá được các chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật của một nhà máy nhiệt điện.Từ đó có thể lựa chọn được các thiết bị chính và phụ dựa trên các đặc tính công nghệ của các máy và thiết bị dùng trong nhà máy

Trong quá trình làm bài,em rất cảm ơn thầy Ts.Phạm Văn Tân đã nhiệt tình hướng dẫn chúng em ,giúp chúng em hoàn thành đồ án này.Do thời gian hạn hẹp cùng với những hạn chế về nhận thức nên đồ án không tránh khỏi

những sai sót ,rất mong được thầy đóng góp ý kiến để em có thể hoàn thiện đồ án hơn nữa

Em xin chân thành cảm ơn !

Hà Nội ,ngày 11 tháng 05 năm 2011

ĐỒ ÁN MÔN HỌC NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN

Khoa : Công nghệ năng lượng

Giáo viên hướng dẫn : Phạm Văn Tân

Sinh viên : Hoàng Duy Linh

Đề bài:

Thiết kế sơ bộ một nhà máy nhiệt điện có công suất 100MW

Các số liệu cho trước: αxả = 0,011; αch = 0,006; αrr = 0,011; αej = 0,007 Các thông số: Tuabin K100-90

Áp suất hơi vào tuabin : P0 = 90bar

Công suất một tổ máy : 100MW

Nhiệt độ hơi mới vào tuabin: T0 = 535 o

PHẦN II: TÍNH TOÁN XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ HƠI VÀ NƯỚC TẠI

CÁC ĐIỂM TRÊN CHU TRÌNH.

- Xác định thông số nhiệt cần thiết của dòng hơi, dòng nước vào và ra

khỏi mỗi thiết bị trên sơ đồ

- Áp suất khoang hơi của các bình gia nhiệt:

Chọn: ∆p= 4% với bình gia nhiệt cao áp(BGNCA)

∆p = 8% với bình gia nhiệt hạ áp(BGNHA)

- Tính toán sơ bộ chọn:

θ = 3 o C với BGNCA

θ = 5 o C với BGNHA

- Trở lực trên đường hơi chính: Chọn ∆p = 10%

- Tổn thất áp suất qua mỗi bộ hâm nước: Chọn ∆p = 3 bar

- Tổn thất áp suất qua mỗi BGNCA: Chọn ∆p = 3 bar

- Với BGNHA trước khử khí: Chọn ∆p = Pkk + 2

- Với BGNHA sau chọn tổn thất áp suất: ∆p= 2 bar

- Để đảm bảo làm việc an toàn cho tầng cuối tuabin, chọn sơ bộ: XK = 0.94

- Hiệu suất các bình gia nhiệt chọn sơ bộ: η = 0.98

- Thông số của nước chưa sôi, nếu P < 10 ata, chấp nhận: i = 4.18.t (o C)

- Chấp nhận độ gia nhiệt cho nước bằng hơi dùng cho ejectơ và chèn hạ áp: θ = 4 o

C

• PL1: Bảng thông số hơi và nước

PHẦN III: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NHIỆT VÀ VẬT CHẤT CHO

SƠ ĐỒ NHIỆT NHIỆT NGUYÊN LÝ.

- Các thông số cho trước:

- Lượng hơi trích cho ejector: αej = 0,007

- Lượng hơi chèn tuabin: αch = 0,006

- Lượng hơi rò rỉ: αrr = 0,011

- Lượng nước xả lò: αxả = 0,011

- Hiệu suất lò hơi lấy sơ bộ: ηlh = 0,86

- Hiệu suất máy phát điện và hiệu suất cơ khí (khớp nối, ổ đỡ, sức cản, masát): ηg ηm = 0,96

3.1 Tính cân bằng cho bình phân ly và BGNNBS:

3.1.1 Bình phân ly:

Hình 2: Sơ đồ tính cân bằng cho BPL.

αhoi, i’ hoi

x = 1

Bình Phân ly

12 bar

αxabo, i’

xa

αxa, i’ BH

Áp suất trong bao hơi: P = Po 1,1 = 90.1,1 = 99bar, với nhiệt độ bão hòa tương ứng là 310 o C và entanpy i’

bh = 1403 kJ/kg

Bình phân ly nước xả có hiệu suất 98%, áp suất 12bar tương ứng với nhiệt

độ bão hòa t = 188 o C và entanpy i’

-Phương trình cân bằng nhiệt của bình phân ly:

αxa.i’bh = αhoi i’hoi + αbo

bo bh hoi

xa hoi bo hoi xa xa

- Nhiệt độ nước bổ sung lấy: tnbs = 30 o C

⇒ inbs = Cp.tnbs =4,18.30 = 125,4 kJ/kg

0,01.αch – Lượng hơi chèn mất đi do đưa làm tín hiệu điều chỉnh

- Độ hâm không tới mức: θ = 12 o C t bs s =t xa bo−θ

- Hiệu suất thiết bị sơ bộ chọn: ηnbs = 0,96

Th.Số Điểm

αxabo , i xabo

Hình 3: Sơ đồ tính cân bằng cho BGNNBS

α xabo, i ’ xa

α bss, i s bs

α bst, i s bs

- Lưu lượng nước bổ sung:

i - Entanpy của nước ra khỏi bình gia nhiệt nước bổ sung

- Phương trình cân bằng nhiệt cho BGNNBS là:

Hình 4: Sơ đồ xác định cân bằng BGNCA 8

 Entanpy của hơi trích vào BGNCA 8: i1 = 3218 kJ/kg

 Entanpi của nước đọng ra khỏi BGNCA 8: i1’= 992 kJ/kg

 Entanpi của nước cấp vào BGNCA 8 : iv

Hiệu suất trao đổi nhiệt của BGNCA số 8: η = 0,98

Phương trình cân bằng nhiệt cho BGNCA số 8:

Hình 4: Sơ đồ xác định cân bằng BGNCA 7

 Entanpy của hơi trích vào BGNCA 7: i2 = 3109 kJ/kg

 Entanpy của nước đọng dồn từ BGNCA 8 về là: i’

 Lưu lượng nước đọng dồn từ BGNCA 8 về là: α1 = 0,049183

 Lưu lượng dong nước cấp: αnc = 1,03165Phương trình cân bằng nhiệt cho BGNCA 7:

Hình 5: Sơ đồ tính độ gia nhiệt bơm cấp

- Cột áp đầu hút của bơm cấp:

Số BGNCA là 3 nên: ∑∆pBGNCA = 3.3.105 N/m2

Chọn 2 bộ hâm nước nên: ∑∆phn= 2.3.105 N/m2

Hình 6: Sơ đồ xác định cân bằng BGNCA 6

 Entanpy hơi trích vào BGNCA 6: i3 = 2993 kJ/kg

 Entanpy của nước đọng ra khỏi BGNCA 6: i’

 Lưu lượng dồn từ BGNCA 7 về: α1 + α2 = 0,097802

 Lưu lượng nước cấp: αnc = 1,03165

Phương trình cân bằng nhiệt cho BGNCA 6:

αnc(iCA6r - iCA6v ) = α3(i3 – i’3) η + (α1+ α2)(i'2 – i’3) η

αnc ; ir

kk

Hình 7: Sơ đồ xác định cân bằng BKK

 Entanpy hơi trích vào BKK: ikk = 2993 kJ/kg

 Entanpy nước ra khỏi BKK: ir

KK = 671 kJ/kg

 Entanpy hơi thoát từ BPL: ih = 2785 kJ/kg

 Entanpy nước đọng dồn về từ BGNCA 6: i’

3 = 770 kJ/kg

 Entanpy nước ngưng chính từ BGNHA 5: iv

kk = 560 kJ/kg

 Lưu lượng nước cấp: αnc = 1,03165

 Lưu lượng hơi thoát từ BPL: αh = 0,00335

 Lưu lượng nước bổ sung: αbs = 0,01871

 Entanpy của nước bổ sung: is

bs = 329,2 kJ/kgBình khử khí(PKK)

Phương trình cân bằng nhiệt BKK:

αnc ir

kk=( α1 + α2 + α3 ) i’3+ αbs.is

bs+ αh.ih+ αkk.ikk+ αnn.iv

kk (1)Phương trình cân bằng vật chất BKK

Hình 9: Sơ đồ tính cân bằng BGNHA 5

 Entanpy hơi trích vào BGNHA 5: i4 = 2788 kJ/kg

 Entanpy nước đọng ra khỏi BGNHA 5: i’

 Lưu lượng nước ngưng chính đi qua BGNHA 5: αnn = 0,849573

Phương trình cân bằng nhiệt BGNHA 5:

αnn(ir

HA5 - iv

HA5 ) = α4(i4 – i’4) η

5 5 4

 Entanpy hơi trích vào BGNHA 4: i5 = 2707 kJ/kg

 Entanpy nước đọng ra khỏi BGNHA 4: i’

 Lưu lượng nước ngưng chính đi qua BGNHA 4: αnn = 0,849573

Phương trình cân bằng nhiệt:

Hình 10 Sơ đồ tính cân bằng cho BGNHA 3 và 2

 Entanpy hơi trích vào BGNHA 3: i6 = 2662 kJ/kg

 Entanpy hơi trích vào BGNHA 2: i7 = 2583 kJ/kg

 Entanpy của nước đọng ra khỏi BGNHA 3: i’

 Lưu lượng dòng nước ngưng qua BGNHA 3: αnn = 0,849573

 Lưu lượng dòng nước đọng từ BGNHA 4 về: α5 = 0,046494

Phương trình cân bằng nhiệt cho BGNHA 3:

αnn =αnn' + + + +α α α α4 5 6 7 (c)

Phương trình cân bằng nhiệt cho BGNHA 2:

[(7 7') 7 ( 4 5 6).(6' 7')] 2 ' ( r 2 v 2)

i i− α + α α α+ + i i− η α= i −i (d)Giải hệ bốn phương trình (a),(b),(c),(d) ta được:

6 '

3

7

0,022209 0,724435

0,023062

nn v HA

α α α

Hình 11: Sơ đồ xác định cân bằng BGNHA 1.

 Entanpy hơi trích vào BGNHA 1: i8 = 2497 kJ/kg

 Entanpy nước đọng gia khỏi BGNHA 1: i’

α'nn(ir

HA1 - iv

HA1 ) = α8(i8 – i’8) η

1 1 8

3.11 Tính toán kiểm tra cân bằng cho bình ngưng.

 Entanpy hơi thoát vào BN: ik = 2364 kJ/kg

 Entanpy nước ngưng chính ra khỏi BN: iBN = 140 kJ/kg

 Entanpy nước đọng dồn về từ BGNHA 1: i’

 Entanpy nước bổ sung: ibs = 329,2 kJ/kg

 Lưu lượng nước đọng dồn về từ BGNHA 1: α8 = 0,025289

 Lưu lượng nước đọng dồn về từ BGN làm mát hơi chèn và ejecto là:

αej+ αch = 0,007 + 0,006 =0,013

Kiểm tra cân bằng vật chất của chu trình tính tại bình ngưng theo hai cách:

Theo đường hơi:

Phương trình cân bằng nhiệt cho BN xác định được lượng nước tuần hoàn làm mát BN Tùy theo điều kiện truyền nhiệt trong bình ngưng và điều kiện môi trường (tv

lm) mà duy trì được áp suất trong Bn khác nhau Trong bài tính

ở chế độ định mức, có thể chọn giá trị nhiệt độ nước làm mát vào bình ngưng

là 25o C Độ hâm nước trong bình ngưng cũng trọn trung bình là , tương ứng với entanpy của nước làm mát ra ra khỏi bình ngưng là: r 146,3 /

3.12 Kiểm tra cân bằng công suất Tuabin:

Xác định lưu lượng hơi vào tuabin D0 theo công thức (2.10) trong phần 2.5 Bảng số 2.3 và bảng số 2.4 sau trình bày các kết quả tính toán hệ số không tận dụng nhiệt của các dòng hơi trích, i k

i

o k

i i y

1

100000 (3475 2364).(1 0,146252532).0,96

e o

i

N D

3.13 Xác định các chỉ tiêu kinh tế và chỉ tiêu kỹ thuật của tổ máy.

PL 5 tính toán công suất của mỗi cụm tầng

Từ đó ta tính được tổng công suất điện phát ra ở máy phát (có kể đến tổn thất cơ khí ,khớp nối và tổn thất máy phát )

4,166 (%) 10

e O

i

N D

b) Suất tiêu hao hơi của tuabin

Suất tiêu hao hơi vào tuabin là lượng hơi vào tuabin để sản xuất ra 1 kWh điện năng

395355, 4956

3,953554956 100000

o o e

D d N

c) Tiêu hao nhiệt của thiết bị tuabin:

Tiêu hao nhiệt cho tuabin Qtb là lượng nhiệt của lò hơi phải cung cấp cho

tuabin và bình ngưng

Qtb = Do (io - inc) = 109,820971 (3475 – 983) = 273673,8597(kw)

d) Suất tiêu hao nhiệt của thiết bị tuabin

Suất tiêu hao nhiệt của tuabin là lượng nhiệt tiêu hao cho thiết bị taubin để sản suất ra 1 kw điện năng

273673,8597

2, 736738597 100000

Dlh : lượng hơi sinh ra ở lò hơi

Dlh = (αnc-αxả).Do = 1,024 109,820971= 112,4566743(kg/S)

= 404,844(t/h)

iqn : là là entapi của hơi ra khỏi bộ quá nhiệt

tổn thất trên đường hơi chính là 10% => Pqn = 100 bar ; tqn = 540 o C

=>Entanpi của hơi quá nhiệt iqn = 3482 ( kJ/kg)

=> Qlh = 112,4566743.(3482 – 983) = 281029,2291 ( kw)

f) Suất tiêu hao nhiệt cho lò

281029, 2291

2,810292291100000

g) Tiêu hao nhiệt cho toàn tổ máy (tính cho cả tổ máy )

Tiêu hao nhệt cho toàn tổ máy là lượng nhệt tiêu hao cho lò hơi mà nhiên liệu cung cấp , đựơc xác định như sau :

chọn :ηLH = 0,86

281029, 2291

326778,1734 0,86

LH c

LH

Q Q

η

h) Suất tiêu hao cho toàn tổ máy :

Suất tiêu hao nhiệt cho toàn tổ máy là tiêu hao nhiệt cho toàn tổ máy để sản xuất ra 1 đơn vị điện :

i) Hiệu suất truyền tải môi chất trong nhà máy

Hiệu suất truyền tải môi chất được tính tổn thất nhiệt ra môi trường và tổ thấp

áp suất trên toàn đường vận chuyển môi chất là nước và hơi trên toàn chu trình nhiệt nhà máy , Tuy nhên thành phần tổ thất giữa gian lò hơi và gian tuabin là

lớn nhất nên hiệu suất truyển tải môi chất được tính theo tổn thất năng lượng

trên đường dẫn hơi chính :

0,973827 97,3827%

281029,2291

TB tt

LH

Q Q

l) Hiệu suất toàn tổ máy :

Hiệu suất toàn tổ máy cũng là hiệu suất của toàn nhà máy do các tổ máy có cùng hiệu suất điện như nhau Là đại lượng xác định theo tiêu hao nhiệt của toàn tổ máy để sản suất ra công suât Ne của 1 tổ máy hay theo têu hao nhiệt cho toàn nhà máy để sản xuất ra tổng công suất của tòn nhà máy :

m) Tiêu hao nhiên liệu cho toàn tổ máy :

Do ở đây nhà máy có công suất 100MW , hoạt động với 3 tổ máy có công suất 100MW ,vậy tiêu hao nhiên liệu được tính theo cân bằng nhiệt chung của toàn tổ máy

Với mục đích so sánh các tổ máy khác nhau dunhf các loại nhiên liệu có chất lượng khác nhau , ta quy ước dung loại nhiên liệu tiêu chuẩn có nhiệt trị thấp làm việc là : Qtlv = 29310(kJ/kg)

Theo công thức ta có :

e LH

N Q

B

n) Suất tiêu hao nhiên liệu cho toàn tổ máy :

Suất tiêu hao nhiên liệu cho toàn tổ máy là lượng nhiên liệu tiêu hao để sản suất

ra 1 Kw.h điện :

tc tc 10000040137 0, 40137

e

B b

N