Đồ án môn học: Nhà máy nhiệt điện

Nhằm giúp các bạn đang học chuyên ngành Điện Điện tử có thêm tài liệu tham khảo, mời các bạn cùng tham khảo đồ án môn học Nhà máy nhiệt điện dưới đây. Nội dung đồ án giới thiệu đến các bạn những nội dung thiết kế sơ đồ công nghệ nhà máy, thuyết minh sơ đồ nhiệt nguyên lý của nhà máy,... Mời các bạn cùng tham khảo để có thêm tài liệu phục vụ nhu cầu học tập và nghiên cứu.

kế trung tâm nhiệt điện Các yêu cầu này liên quan đến địa điểm xây dựng nhàmáy, vấn đề cung cấp nhiên liệu và cung cấp nước và công suất tổng của nhà máy

Như vậy nhà máy nhiệt điện cần thiết kế là nhà máy nhiệt điện ngưng hơi

1.2 Chọn số tổ máy và thông số của các thiết bị chính

a Điều kiện chọn tổ máy.

+ Công suất càng lớn, thống số hơi càng cao thì hiệu suất của nhà máy càng lớn

+ Công suất đơn vị của nhà máy nằm trong hệ thống điện vượt quá công suất dựphòng của hệ thống điện nghĩa là phải nhỏ hơn 10% công suất của hệ thống

+ Công suất đơn vị của các tổ máy phải chọn giống nhau để thuận tiện cho việcthiết kế xây dựng, dự phòng, cũng như vận hành nhà máy

+ Khi chọn công suất của tổ máy phải chú ý đến công suất toàn bộ của nhà mát saukhi phát triển tối đa để cho tổ máy của nhà máy thỏa mãn điều kiện:

2 ≤ Số tổ máy ≤ 8

Ta có công suất của hệ thống:

b Chọn lò hơi và nguyên liệu đốt lò:

+ Lò hơi: Khi chọn năng suất lò hơi phải dựa trên cơ sở sau:

- Đảm bảo cung cấp hơi

- Mức độ kinh tế vận hành ở các chế độ vận hành ở các chế độ khác nhau

- Áp dụng cấu trúc lò hơi hợp lý

Tổng năng suất lò hơi định mức phải cao hơn phụ tải hơi cực đại một ít phụ tảicủa lò hơi bao gồm lượng hơi cực dại đến tuabin làm việc Các thiết bị giảm áplượng hao hơi đến các ê jeter, bơm dầu hơi đến các tuabin phụ

Phụ tải của lò hơi (năng suất hơi) đực chọn theo tiêu hao hơi cực đại cho tuabinvới độ dự chữ (3 – 5%) Nếu áp suất hơi mứi P0 < Pth chọn lò bao hơi

Chọn loại nhiên liệu:

- Do điều kiện nước ta có nguồn than đá rồi rào nên ta chọn: Than đá

- Theo bảng tra 26 ta chọn loại nhiên liệu cho cả 2 phương án là than mua tại

mỏ Hòn Gai, với nhiệt khi làm việc tương đối cao và độ tro thấp:

Với số liệu về than cám

Loại nhiên liệu Than cám A (Hòn Gai)

1.2.1.1 Số tổ máy và thông số của chúng.

Theo đề bài ta có công suất tổng của nhà máy:

Chọn loại tuabin:

Theo dẫn chứng trên tra bảng đặc tính của tuabin ngưng hơi trang 69 (tàiliệu hướng dẫn thiết kế nhà máy điện) ta chọn loại tuabin K – 100 – 90 với cacthông số trong bảng sau:

Lưu lượng hơi cực đại qua phần cao áp [t/h] 405

Lưu lượng hơi cực đại qua phần hạ áp [t/h] 298

Suất tiêu hao khi đóng các cửa trích hồi nhiệt

[kg/kW.h]

3,37

1.2.1.3 Xác định chỉ tiêu kinh tế của phương án.

Cb = giá bán + chi phí vận chuyển + công bốc dỡ

Tra tài liệu hướng dẫn và các số liệu tra cứu dùng cho thiết kế của ngành nhiệt tacó:

Cb= 23*104 + 0,015 *23*104 + 0,09*23*104 +36000 = 290150 (đ/tấn)

Zb = 290150*964600 = 279,88*109 (đ)

+ Chi phí khấu hao thiết bị và sửa chữa:

Zk = k*V1 (đ/năm)

k: hệ số khấu hao trang 27 ‘tài liệu hướng dẫn và các số liệu tra cứu dùng cho thiết kế của ngành nhiệt’

β= 20*106 (chi phí trả lương công nhân)

n= 1.3 (hệ số biên chế công nhân viên tra trang 29 ‘tài liệu hướng dẫn và các số liệu tra cứu dùng cho thiết kế của ngành nhiệt’

1.2.2 Phương án 2

1.2.2.1 Số tổ máy và thông số của chúng:

Theo đề bài ta có công suất tổng của nhà máy

Nhiệt độ hơi mới [oC] 535

Lưu lượng hơi cực đại qua phần cao áp [t/h] 216

Lưu lượng hơi cực đại qua phần hạ áp [t/h] 210

Suất tiêu hao khi đóng các cửa trích hồi nhiệt

Ta tra bảng 126-127 tài liệu “hướng dẫn và các số liệu dung cho thiết kế của ngànhnhiệt điện ” ta chọn lò hơi có thông số sau:

1.2.2.3 xác định chỉ tiêu kinh tế của phương án .

Chi phí cho nhiên liệu có thể xác định

Zb = Cb *B (đ/năm)

Cb = giá bán + chi phí vận chuyển + công bốc dỡ

Tra tài liệu hướng dẫn và các số liệu tra cứu dùng cho thiết kế của ngànhnhiệt ta có:

n= 1,5 (hệ số biên chế công nhân viên tra trang 29 ‘tài liệu hướng dẫn và các số liệu tra cứu dùng cho thiết kế của ngành nhiệt’

1.4 Thiết kế sơ đồ công nghệ của nhà máy.

Sau khi đã xác định phương án 1 là phương án thiết kế với thông số củatuabin và lò hơi:

Áp lực hơi mới (ata) 90

Nhiệt độ hơi mới [oC] 500

Áp lực hơi thoát [ata] 0,0033

Số cửa trích không điếu chỉnh 5

Lưu lượng hơi cực đại qua phần cao

Đối với loại tuabin K100-90 ta tra bảng đặc tính làm việc hệ thống hồi nhiệtcủa tuabin ngưng hơi khi chế độ định mức, ta xác định được thông số của các cửatrích gia nhiệt hồi nhiệt dùng cho loại tuabin (K100-90) như sau:

Thông số của các cửa trích gia nhiệt hồi nhiệt ở chế độ làm việc định mức:

Chọn các bình gia nhiệt

Các bình gia nhiệt được chọn theo loại của tuabin nên theo bảng thông số bình gia

nhiệt trang 99 ‘tài liệu hướng dẫn và các số liệu tra cứu dùng cho thiết kế của ngành nhiệt’ta được loại bình gia nhiệt với thông số trong bảng sau:

1.4.1 Chọn bình khử khí

Nước cấp bình khử khí được tính với khả năng nước vào bình lớn nhất đối với sơ

đồ thường đặt một hoặc hai bình khử khívới nhà máy điện không lớn thì phải lựachọn có bình dự phòng bình chính cần tu bổ sứa chữa.

Thể tích bình khử khí được tính dự trữ được trong khoảng thời gian 5 phút với nhàmáy điện khối và trước 10 phút với nhà máy điện không khối khi làm việc với phụtải cực đại

D0= 405 (t/h)

Lượng dự chữ nước trong 5 phút Gkk>Gmax= 405*5/60 =33,75 (tấn)

Tra bảng 107 ta chọn bình khử khí với thông số kỹ thuật sau:

Loại bình

khử khí

Năng suất [t/h]

Thông số định mức Áp lực bình

[ata]

Trọnglượng[kg]

Pdm(ata) Tdm(oC)

1.4.2 Chọn bơm cấp

Bơm cấp là loại thiết bị quan trọng trong nhà máy điện tuabin hơi chọn sao cho cấp

đủ nước ở công suất cực đại với độ dự trữ nước không nhỏ hơn 5%

Dbc > DTBH + 5% DTBH = 450 + 5%*450 =425,25 [t/h]

Dùng bơm cấp chạy bằng điện đặt một bơm làm việc và một bơm dự trữ mỗi

• Xác định cột áp bơm cấp.

• Áp lực đầu đẩy

Đối với lò bao hơi tuần hoàn tự nhiên và mắc bơm sau bình cấp khử khí:

Pđ=Pbhm +Hd*δd*g*106 + Ptlđ (MPA)

Trong đó:Pđ là áp lực đầu đẩy bơm cấp

Pbhm = (1,05 ÷1,08)Pbh: áp lực lớn nhất cho phép rong bao hơi tính đến làm việc củacác van an toàn

Chọn Pbhm= 1,05 Pbh

Pbh: là áp lực bao hơi

Hđ: chiều cao đầu đẩy- khoảng cách từ tâm trục bơm đến mức nước trong bao hơi

δd: khối lượng riêng trung bình của nước cấp

Ptlđ: Trở lực cua thiết bị ở đầu đẩy

Chọn Pbhm= 1,05 Pbh

Pbh: là áp lực bao hơi

Hh: độ cao dâng nước từ trục bơm cấp đến mức nước trong bình khử khí

δd: khối lượng riêng trung bình của nước cấp

Ptlh: Trở kháng thủy lực của đường ống

Sơ đồ mắc bơm cấp vào mạng đường bơm

Chọn bơm cấp có đặc tính kỹ thuật sau:

Loại bơm Năng

suất [m3/h]

Độ chênh cột áp [mH2O]

Tốc độ vòng quay

Công suất động

cơ kéo bơm (MW)

Nhiệt độ nước [oC]

Пɜ_500_18

0

1.4.3 Thiết kế sơ đồ sử dụng nước xả và nước bổ xung.

Vì lò hơi là lò bao hơi nên thường xuyên phải xả một lượng nước từ bao hơi

để làm giảm lượng muối hòa tan trong nước, tất nhiên xả như vậy sẽ gây nên tổnthất nhiệt và nước trong nhà máy, làm giảm chỉ tiêu kinh tế để thực hiện thu hồinước và nhiệt trong nước xả bằng cách mắc sơ đồ phân lượng một cấp nối tiếp vớibình làm lạnh nước xả lò

Nước bổ sung, được thực hiện bằng nhiệt có sử dụng bình bốc hơi 1 cấptrước khi nước cấp bổ xung vào bình phân ly được hâm nóng ở bình nước xả hơithứ cấp được ngưng tụ trong bình GNHA

Năng suất của bình sinh hơi của tuabin phải đảm bảo cung cấp đủ lượng hơi

và lượng tổn thất có độ dự trữ tổn thất 5%

Năng suất sinh hơi của phải đảm bảo điều kiện.

DT = (αrr+ αxả)*Dtbmax+ 0,05(αrr+ αxả)*Dtbmax

= 1,05*405 = 21,2625 (t/h)

Tra bảng 112 ta có loại bình bốc hơi có đặc tính như sau:

Loại bình Ps (ata) Ts(oC) Pt(ata) tt(oC)

1.4.4 Thiết kế sơ đồ nguyên lý:

Sau khi chọn các thiết bị chính trong NMNĐ ta xây dựng sơ đồ nhiệt nguyên

Sử dụng bình phân ly nối nối tiếp với bình làm lạnh nước xả

Bổ xung nước cấp bằng thiết bị bốc hơi 1 cấp, hơi thứ cấp được ngưng tụtrong bình gia nhiệt hồi nhiệt hạ áp

Sơ đồ nước đọng của bình gia nhiệt có áp suất thấp hơn bình khử khí đồngthời là bình gia nhiệt 4,là bình gia nhiệt kiểu hỗn hợp

Nước đọng trong BGN hạ áp được đưa trực tiếp tới điểm hỗn hợp đặt trướcbình ngưng và sau bơm cấp

2 Thuyết minh sơ đồ nhiệt nguyên lý của nhà máy.

Trong toàn bộ nhà máy 400MW bao gồm 4 khối, mỗi khối 100MW gồm có:

lò hơi, tuabin ngưng hơi K-100-90

Hơi quá nhiệt từ lò hơi sau khi đưa qua bộ quá nhiệt sẽ được đưa tới tuabin, tại đây hơi được thổi vào các tầng cánh cứng của tuabin sẽ giãn nở sinh công, 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 ngưng bơm nước qua cácbình 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 cấp 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 và nước cấp bao

gồm: 3 cửa trích được gia nhiệt cho 3 BGNCA và KK, 4 cửa trích gia nhiệt cho

BNGHH và 3 BGNHA Ở thiết bị khử khí do hơi từ cửa trích có áp suất cao nên

được đưa qua giảm áp để hạ nhiệt độ và áp suất xuống cho phù hợp với yêu cầu

Hơi ở các cửa trích sau khi đi qua các BGN sẽ ngưng tụ thành nước đọng Sơ đồ

dồn nước đọng ở các BGN 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 BGNCA nước đọng được dồn từ CA1 sang CA2 sang CA3 do độ lệch về áp suất sau đó nước đọng được dồnvào bình khử khí Ở các BGNHA thì nước đọng được dồn từ bình GNHA: HA7

sang HA6 sang HH

3 Lập bảng thông số hơi và nước, xây dựng đồ thị i-s

3.1 Lập bảng thông số hơi và nước

Lập bảng thông số hơi và nước theo quá trình làm việc của dòng hơi và nướckết hợp với phân chia độ gia nhiệt giữa các bình gia nhiệt khi biết áp lực hơi tạicửa trích (Pr) xác định được áp lực làm việc thực tế của dòng hơi nước các bình gianhiệt khi tính đến giảm áp trên đường dẫn hơi tổn thất áp lực trên đường dẫn hơikhoảng từ (3÷8)% áp lực hơi các cửa trích (chọn 5%) ta xác định được nhiệt hàmcủa nước ngưng dựa vào bảng nước sôi và hơi quá nhiệt từ đó xác định được nhiệt

độ của nước cấp trước các bình gia nhiệt (xác định nhiệt hàm tương ứng của nướccấp theo độ gia nhiệt thiếu) áp lực làm việc trước các bình gia nhiệt có tính đến tổnthất

Bảng: Thông số hơi trên các cửa trích của Tuabin làm việc ở chế độ định mức:

Số cửa trích 1 2 3 4 5 6 7

AS (ata/bar) 27/26.4

8

14.31/14.03

9.54/9.36

6.21/6.09

4.59/4.5 2.43/2.3

8

0.81/0.79

Riêng tại bình khử khí chọn làm việc với 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 là 26

do đó áp suất ngưng tụ thay đổi

Nhiệt độ ngưng tụ được xác định như sau:

Trong đó:

Nhiệt độ ngưng tụ tại bình ngưng

Nhiệt nước làm mát

Độ gia nhiệt nước làm mát

Độ gia nhiệt thiếu của nước trong bình ngưng

Các giá trị hợp lí của , được xác định bằng tính toán KT-KT kết hợp 3 yếu

tố: áp lực cuối của hơi trong tuabin, bình ngưng

Độ gia nhiệt nước làm mát

Độ gia nhiệt thiếu của nước ở bình ngưng

Bảng: Thông số hơi và nước chưa kể đến độ gia nhiệt thêm của nước sau bơm cấp và bình ngưng tụ của thiết bị bốc hơi.

Hiệ u suất (Ƞ)

Pr (bar)

T r ( o C) i r

(kj/kg )

PGN (bar)

iGN (kj/kg )

Tbh (oC )

i'bh (kJ/kg )

Pnc (bar)

Tnc (oC )

inc (kj/kg )

x=0.9 5

2630 2.217 2630 124 518 10.59 121 504 3 0.98

7 GN

7

0.794 6

x=0.9 5

2550 0.739 2550 90 385 12.59 87 355 3 0.98

K BN 0.33 x=0.9

5

2371 0.314 2371 28 163 14.59 28 125 0 0

3.2 Xây dựng đồ thị i-s

3.2.1 Phương pháp xây dựng đồ thị i-s

Đồ thị i-s được xây dựng dựa vào áp suất và nhiệt độ của dòng hơi của

tuabin tại các cửa trích với trạng thái của hơi trích là hơi quá nhiệt

- Điểm O: là điểm có áp suất hơi mới và nhiệt độ hơi mới trước khi đưavào tuabin với thông số của áp suất hơi mới và nhiệt độ hơi mới được xác định theo loại tuabin K-100-90

- Điểm O’: là điểm có thông số áp suất và nhiệt độ của hơi mới khi đi qua van STOP vào tầng cánh đầu tiên của tuabin Van STOP có tác dụng điều chỉnh lưu lượng của dòng hơi khi phụ tải điện thay đổi

- Áp suất tại điểm O’ được lấy bằng 95% áp suất của hơi mới do ảnh

hưởng của van STOP

- Nhiệt độ tại điểm O’ sẽ được giảm đi so với nhiệt độ của hơi mới là

 Điểm : là điểm làm việc của các bình gia nhiệt cao áp Thông số áp

suất và nhiệt độ được xác định theo thông số của các bình gia nhiệt cao áp ứng với loại tuabin K-100-90

 Điểm 4: là điểm làm việc của bình khử khí Do hơi quá nhiệt đưa vào bình khử khí được trích ra từ đường hơi từ cửa trích thứ 3 Do hơi trích tại cửa trích có áp suất cao hơn áp suất làm việc tại bình khử khí (áp suất định mức) để đảm bảo an toàn cho bình khử khí, áp suất đưa vào bình khử khí phải không vượt quá áp suất định mức của bình khử khí Như vậy hơi trích từ đường hơi trích cửa số 3 được đưa qua 1 van giảm áp điều chỉnh sao cho áp suất hơi quá nhiệt đưa vào bình khử khí phải bằng áp suất định mức của bình khử khí là 6 ata Nhiệt

độ của hơi quá nhiệt tại bình khử khí được lấy bằng nhiệt độ của bình GNCA3

 Điểm : là điểm làm việc của các bình gia nhiệt hạ áp với áp suất được xác định theo thông số của các BGNHA ứng với loại tuabin.

Nhiệt độ tại BGN này không được xác định theo nhiệt độ của hơi quá nhiệt mà xác định theo độ khô của hơi Do BGN này lấy hơi trích từ tầng cánh cuối của tuabin nên sau khi sinh công ở những tầng cánh trên đã giảm nhiệt độ và độ ẩm của hơi tăng lên, hơi không còn là hơi quá nhiệt mà thuộc vùng hơi ẩm, hơi thoát ra khỏi tầng cánh cuối được chọn với độ khô từ

 Điểm 8: là điểm làm việc của bình ngưng (BN), tại đây áp suất được xác định theo áp suất hơi thoát khỏi tuabin trừ đi lượng tổn thất trong ống thoát của tuabin Với độ khô của hơi thoát là

 Entanpi (i):

- Entanpi được tra theo bảng nước chưa sôi và hơi quá nhiệt theo nhiệt

độ và áp suất ứng với các điểm làm việc từ

- Entanpi của điểm làm việc được tra theo bảng nước và hơi bão hòa

 Entropi (s):

- Được xác định theo nhiệt độ và áp suất tại các điểm làm việc tương

ứng Cách xác định tương tự như xác định “i”

- Đồ thị i-s được xây dựng trên hình

3.2.2 Đồ thị i-s

4.1 Tính toán cân bằng năng lượng và cân bằng vật chất

4.1.1 Tính toán cân bằng cho BGNCA1

Trên hình 4.1, tất cả các đại lượng được xác định

(trừ lưu lượng hơi trích ) trích cho bình này là chưa biết

Dựa vào các đại lượng trong bảng thông số hơi và nước ta

xác định được:

- Entanpi của hơi trích vào BGNCA1:

- Entanpi nước đọng ra khỏi BGNCA1:

- Entanpi nước cấp vào BGNCA1:

- Entanpi nước cấp ra khỏi BGNCA1:

- Lưu lượng nước cấp qua BG

NCA1:

Phương trình cân bằng năng lượng cho BGNCA1 có dạng:



Entanpi nước đọng dồn từ BGNCA1 về:

Lưu lượng nước cấp qua BGNC2:

Lưu lượng nước đọng dồn từ BGNCA1:

Phương trình cân bằng năng lượng cho BGNCA2 có dạng:

Nước cấp ra khỏi bơm cấp bị tăng 1 chút về entanpi do đặc tính của quá

trình nén có thể làm tăng nhiệt độ Nước cấp ra khỏi bình khử khí coi như ở trạng thái sôi để đáp ứng được hiệu quả khử khí kiểu nhiệt Vì thế trước khi tính toán

BGNCA3 ta cần phải tính sơ bộ độ gia nhiệt bơm cấp để xác định entanpi của

nước ra khỏi bơm cấp

Dựa vào tính toán bình khử khí và hình 3.1 ta có tổng chiều cao cột áp của bơm cấp:

Độ gia nhiệt bơm cấp:

- Thể tích riêng trung bình của nước tại đầu đẩy và hút ,

- : Hiệu suất của bơm cấp ,



4.1.3 Tính toán cân bằng cho BGNCA3

Lưu lượng nước cấp qua BGNC3:

Lưu lượng nước đọng dồn từ BGNCA2:

Phương trình cân bằng năng lượng cho BGNCA3 có dạng:

Thay các thông số đã biết ta có:



4.1.4 Tính toán cân bằng cho bình khử khí (KK)

khí có dạng:



Phương trình cân bằng năng lượng cho bình khử khí có dạng:

Thay các thông số đã biết ta có:





Lưu lượng nước ngưng qua BGNH4:

Phương trình cân bằng năng lượng và vật chất có dạng:

(1)

(2)

4.1.6 Tính toán cân bằng cho BGHA6

Entanpi của hơi trích vào BGNHA6:

Entanpi nước đọng ra khỏi BGNHA6:

Entanpi nước đọng vào BGNHA6:

Entanpi nước ngưng vào BGNHA6:

Entanpi nước ngưng ra khỏi BGNHA6:

Phương trình cân bằng năng lượng cho BGNHA6 có dạng:

(3)

(4)

4.1.7 Tính toán cân bằng cho BGNHA7