GIỚI THIỆU VỀ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN ĐẶT TỔ MÁY

GIỚI THIỆU VỀ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN ĐẶT TỔ MÁY

Lời núi đầu



Đất nớc ta đang trong giai đoạn phát triển mạnh mẽ trên mọi lĩnh vực, từng b

-ớc hiện đại hoá với mục tiêu đa đất n-ớc trở thành một n-ớc công nghiệp theo định ớng của Đảng và Nhà nớc Trong tiến trình công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nớc,việc phát triển công nghiệp đợc đặt lên hàng đầu Để làm đợc điều đó chúng ta cầnphải phát triển các ngành công nghiệp mũi nhọn trong đó có ngành điện Việc pháttriển ngành điện cần phải đi trớc một bớc vì nó là cơ sở cho sự phát triển của cácngành công nghiệp khác cũng nh đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của xã toàn hội Hiện nay điện năng ở nớc ta chủ yếu đợc sản suất ở các nhà máy thuỷ điện vàcác nhà máy nhiệt điện Nhng các nhà máy thuỷ điện của chúng ta có công suất phụthuộc vào mùa do bị chi phối bởi yếu tố từ thiên nhiên Nhà máy nhiệt điện có thểkhắc phục đợc hạn chế trên Từ đó có thể nhận thấy nếu chúng ta muốn có một anninh năng lợng tốt, một sự phát triển bền vững thì việc phát triển nhiệt điện là tínhtất yếu khách quan

h-Với sự quan tâm đúng mức đến vấn đề này trong thời gian tới chúng ta sẽ nângcao đợc hiệu quả hoạt động của các nhà máy nhiệt điện và đa nớc ta ngày càng pháttriển hơn nữa

Xuất phát từ yêu cầu thực tế này ,nhóm em đợc giao nhiệm vụ thiết kế nhàmáy nhiệt điện với công suất 1000MW và nhiên liệu là khí đồng hành để cũng cốthêm kiến thức và hội tụ đủ điều kiện cho việc hoàn thành các yêu cầu của nhà trờngtrớc khi tốt nghiệp.Do kiến thức còn nhiều khiếm khuyết nên trong quá trình tínhtoán và nghiên cứu không tránh khỏi những sai sót.Em rất mong nhận đợc sự thôngcảm và chỉ dạy của thầy, cô

Em xin chân thành cảm ơn !

Đà Nẵng, Ngày 22 tháng 3 năm2011

CHƯƠNG 1

GIỚI THIỆU VỀ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN VÀÌ CHỌN PHƯƠNG ÁN ĐẶT TỔ MÁY

1.1 Chọn loại nhă mây nhiệt điện

Điện năng lă nguồn năng lượng thứ cấp được sản xuất từ nguồn năng lượng

sơ cấp lă câc nhiín liệu hoâ thạch, sinh khối, câc nguồn năng lượng tự nhiín nhưthuỷ năng , quang năng, năng lượng gió …Tuỳ văo dạng năng lượng sơ cấp đó măngười ta phđn ra câc loại nhă mây điện chính: nhiệt điện, thuỷ điện vă điện hạtnhđn

Trong nhă mây nhiệt điện dựa văo câc tiíu chí khâc nhau mă trong nhă mâynhiệt điện cũng phđn ra câc loại khâc nhau.Ví dụ như phđn theo loại nhiín liệu đốt

có nhă mây nhiệt điện đốt nhiín liệu rắn, nhiín liệu khí, nhiín liệu lỏng.Trong loạiđốt nhiín liệu rắn có đốt kiểu than phun, kiểu ghi, kiíủ lớp sôi…Nếu phđn theo loạituabin mây phât thì có nhă mây nhiệt điện tuabin khí, nhă mây nhiệt điện tuabin hơi Việc xđy dựng câc nhă mây nhiệt điện chạy bằng khí tự nhiín hay khí đồng hănh đã mở ra một bước phât triển mới cho nghănh sản xuất điện năng, giảm thiểu ônhiễm, đâp ứng đủ điện năng trong thời gian tới Muốn phât triển được thì cần phải khai thâc vă vận dụng tối đa những nguồn năng lượng đã có trong nước bằng câc phương phâp hiện đại hơn, hiệu quả hơn

Do không có yíu cầu về phụ tải nhiệt nín ta chọn tuabin ngưng hơi Để giảm tổnthất nhiệt do hơi thoât văo bình ngưng, tuabin có câc cửa trích gia nhiệt hồi nhiệt cho nước Vă để giảm độ ẩm của hơi ở câc tầng cânh cuối của tuabin nín ta chọn chu trình có quâ nhiệt trung gian

Một vấn đề cần quan tđm lă tiết kiệm năng lượng cho câc nhă mây

Từ những phđn tích trín vă theo yíu cầu của bản đồ ân nín em chọn nhămây nhiệt điện đốt khí đồng hănh, lò hơi tuần hoăn tự nhiín,có bao hơi, tuabinngưng hơi có cửa trích gia nhiệt hồi nhiệt, quâ nhiệt trung gian một cấp Nhă mâyđược thiết kế theo sơ đồ khối

1.2 Phân loại nhà máy nhiệt điện.

Nhà máy nhiệt điện đốt nhiên liệu bằng hữu cơ cóthể chia ra các loại sau:

* Phân loại theo loại nhiên liệu sử dụng:

- Nhà máy nhiệt điện đốt nhiên liệu rắn

- Nhà máy nhiệt điện đốt nhiên liệu lỏng

- Nhà máy nhiệt điện đốt nhiên liệu khí.

- Nhà máy nhiệt điện đốt hai hoặc ba loạinhiên liệu trên (hỗn hợp)

* Phân loại theo tuabin quay máy phát:

- Nhà máy nhiệt điện tuabin hơi

- Nhà máy nhiệt điện tuabin khí

- Nhà máy nhiệt điện tuabin khí - hơi

* Phân loại theo dạng năng lượng cấp đi:

- Nhà máy nhiệt điện ngưng hơi : chỉ cungcấp điện

- Trung tâm nhiệt điện : cung cấp điện vàìnhiệt

* Phân loại theo kết cấu công nghệ:

- Nhà máy điện kiểu khối

- Nhà máy điện kiểu không khối

* Phân loại theo tính chất mang tải:

- Nhà máy nhiệt điện phụ tải gốc, có sốgiờ sử dụng công suất đặt hơn 5.103 giờ

- Nhà máy nhiệt điện phụ tải giữa, có sốgiời sử dụng công suất đặt khoảng (3 4).10).103 giờ

- Nhà máy nhiệt điện phụ tải đỉnh, có sốgiời sử dụng công suất đặt khoảng 1500 giờ

1.3 Địa điểm đặt nhà máy.

Khi lựa chọn địa điểm đặt nhà máy nhiệt điện ngưnghơi phải đảm bảo điều

kiện làm việc định mức, chi phí xây dựng vàì vận hành bé nhất Hiện nay trên thế giới cũng như nước ta nhiều nhà máy điện lớn với chất đốt là than vàì khí đã đi vàìo hoạt động, trong đó đặt biệt là khí có thể vận chuyển bằng các phương tiện giao thông đường bộ cũng như

đường thuỷ với một khoảng cách tương đối xa Bên cạnh

đó nguồn cung cấp nước cũng là một yêu cầu quan trọng khi lựa chọn địa điểm đặt nhà máy nhiệt điện ngưng hơi,bởi vì lượng nước tiêu hao để làm lạnh hơi thoát là rất lớn, do đó nếu phải đưa nước vàìo với một khoảng cách xa vàì cao thì vốn đầu tư xây dựng vàì chi phí vận hành rất đắt Nhà máy nhiệt điện ngưng hơi là tại Phíng Hµ Kh¸nh - Thµnh phỉ H¹ Long - TØnh Qu¶ng Ninh, Nguơn níc lµm m¸t lµ níc mƯn ị cöa s«ng

DiÔn Vông,níc ngôt : LÍy tõ ®íng ỉng cÍp níc th« cho nhµ m¸y níc DiÔn Vông

1.4 So sánh các phương án đặt tổ máy vàì chọn tổ máy.

Đối với các nhà máy nhiệt điện có công suất lớn thì takhông nên đặt nhiều tổ máy có công suất khác nhau, vìnếu như vậy thì sẽ ảnh hưởng đến quá trình vận hànhvà sữa chữa, bảo dưỡng

Công suất của nhà máy điện là 1000MW trong trườnghợp này ta chia làm 2 phương án để so sánh hiệu quả kinhtế, kỹ thuật của từng phương án Bao gồm có các phươngán sau:

- Đặt 10 tổ máy có công suất mỗi tổ là 100MW

- Đặt 5 tổ máy có công suất mỗi tổ là 200MW

1.4.1 Phương án 1: Đặt 10 tổ máy có công suất mỗi tổ

là 100MW.

Việc đặt 10 tổ máy như vậy sẽ chiếm khá lớn vềtổng mặt bằng diện tích, do việc bố trí thiết bị của mỗitổ máy, mặt khác do nhiều tổ máy vận hành nên đòi hỏiphải có nhiều công nhân, cán bộ kỹ thuật vận hành do đóchi 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 vàì S1 sẽ được so sánh với các trị số ởcác phương án 2

Mặt khác khi nói đến việc đặt 10 tổ máy thì khả năngvận hành vàì đảm bảo cho việc cung cấp đủ điện năng lênmạng lưới điện Nếu có sự cố, một trong các tổ máy bị

hư hỏng thì các tổ máy kia vẫn vận hành bình thường vàìvẫn đảm bảo đủ việc cung cấp điện năng Đối với việclắp đặt nhiều tổ máy như thế này thì việc điều chỉnhphụ tải sẽ dễ dàng hơn, dẫn đến khả năng tự động hoácao vàì khả năng thay thế các thiết bị trong nhà máy khi có

hư hỏng tương đối dễ dàng hơn vì các thiết bị đều cócùng kích cỡ

1.4.2 Phương án 2 : Đặt 5 tổ máy có công suất mỗi tổ

200MW.

Việc đặt 5 tổ máy như vậy thì mặt bằng phân bốcác 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

Ơí phương án này tuy số tổ máy ít hơn so với phương án 1nhưng số tổ máy vẫn còn nhiều, công suất của mỗi tổmáy cũng lớn hơn, cho nên cũng phải cần có một lượngcông nhân cán bộ kỹ thuật đáng kể Chi phí vốn đầu tưban đầu sẽ lớn hơn so với phương án 1, nhưng chi phí vậnhành hằng năm sẽ nhỏ

Ngoài ra đối với phương án này thì khả năng vận hànhvàì đảm bảo đủ cho việc cung cấp điện năng lên mạng lướiđiện Việc điều chỉnh phụ tải đễ dàng nên mức độ tựđộng hoá cao, khả năng thay thế các thiết bị trong nhà máykhi có hư hỏng dễ dàng hơn

Bên cạnh đó chi phí bảo dưỡng các thiết bị hằng nămvàì chi phí cho việc xây dựng giao thông(đường xe chạy,đường sắt ) cũng như giá tiền nhiên liệu giảm do cácthiết bị có độ tin cậy vàì hiệu suất nhà máy cao hơn.Vốn đầu tư ban đầu cho việc mua săm các thiết bị lớn do

những thiết bị này làm việc với thông số cao hơn so vớiphương án trên.

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

1.4.4 So sánh vàì chọn phương án đặt tổ máy.

1.4.4.1 Tính chi phí vận hành hằng năm.

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

SB : chi phí cho nhiên liệu SB = C.B ,đồng/năm

Với C lă giâ mua nhiín liệu tại nhă mây, đồng/tấn

B lă tiíu hao nhiín liệu cho nhă mây,tấn/năm

Sn : chi phí cho việc trả lương cán bộ công nhânviên, Sn =zNn

Với z lă tiền lương trung bình của 1 người, đồng/người/năm

N lă công suất thiết bị, MW

n lă hệ số biín chế của công nhđn viín vận hănh,người/MW

S0 : chi phí công việc chung của nhà máy vàì tấtcả các chỉ tiêu khác

So = α(SA+Sn) , đồng/nămVới α lă phần khấu trừ tương ứng

1.4.4.1.1 Chi phí cho nhiên liệu:

Với b : suất tiêu hao than tiêu chuẩn để sảnxuất 1kWh, tra bảng 1.7 Tr 23 TL1.

Chọn :

b1= 370 kg/kWh : Ứng với phương án 1

b2= 336 kg/kWh : Ứng với phương án 2.N: Công suất nhà máy N = 1000 MW n: số giờ làm việc trong năm n = 7000hVậy lượng tiêu hao nhiên liệu hằng năm của mỗiphương án là:

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

Giả sử mỗi năm cán bộ công nhân viên nhậnlương trung bình của người Việt Nam là 20000000đồng/năm

N= 1000 MW: công suất của nhà máy

n: hệ số biên chế của công nhân công nhân vậnhành ứng với từng phương án vàì công suất của tổmáy.Tra bảng 1.16 Tr 27 TL1

Ta có : n1= 0,7 người/MW ứng với 10 tổ máy100MW

n2= 0,35 người/MW ứng với 5 tổ máy200MW

 Chi phí trả lương cho cán bộ công nhân viên từngphương án là:

SA : chi phí khấu hao vàì sữa chữa

Sn : chi phí trả tiền lương cho cán bộ công nhânviên

 S0 của mỗi phương án là:

= 1554).10000.106 + 8,85.106 + 14).10000.106 +3782,4).10.106

= 1571791,25.106đồng/năm

S2 = SB2 + SA2 + Sn2 + S02 = 14).1011200.106 + 11,8.106 + 7000.106 + 1893,2.106 = 14).1020105.106đồng/năm

Từ các tính toán ở trên ta có: K1 <K2 vàì S1  S2

Về mặt đầu tư thì phương án 2 là lớn nhất nhưngngược lại chi phí vận hành hằng năm thì phương án 2 lànhỏ hơn so với phương án kia, mặt khác ta thường ưu tiêncho phương án có vốn đầu tư lớn thiết bị công nghệ cao,

vì vậy ở đây ta chọn phương án 2 là đặt 5 tổ máy có côngsuất mỗi tổ là 200MW Trong thiết kế này ta dùng nhiênliệu đốt là khí đồng hành

CHƯƠNG 2

XÂY DỰNG VÀÌ 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 củaquá trình công nghệ biến đổi nhiệt năng trong nhà máyđiện Nó bao gồm các thiết bị chính vàì phụ Các đườnghơi vàì các đường nước nối chung vàìo một khối trongmột quá trình công nghệ

Các thành phần trong sơ đồ nhiệt nguyên lý bao gồm:lò hơi tuần hoàn tự nhiên, tuabin ngưng hơi, máy phát điện,bình ngưng, các bình gia nhiệt cao áp, hạ áp, thiết bị khửkhí, bơm nước cấp, bơm nước đọng, bơm nước ngưng Cácđường ống dẫn hơi đến các bình gia nhiệt, đường nướcngưng chính, đường nước ngưng đọng

Ta có thông số của Tuabin như sau:

Công suất định mức : 210 MW

Số cửa trích : 6Nhiệt độ hơi quá nhiệt trung gian : 5350CAïp suất hơi quá nhiệt trung gian : 36 bar

Bảng 1: Các thông số ở các cửa trích của Tuabin:

7 : Thiết bị khử khí 8: Bộ giảm áp,giảm ôn

9: Tuabin phụ 10,11,12: Các bìnhgia nhiệt cao áp

13: Phân li hơi 14).10: Gia nhiệt nướcbổ sung

15,16,17,18: Các bình gia nhiệt hạ áp 19 : Bộ quánhiệt trung gian

21: Bơm nước ngưng 22: Bơm nướccấp

Diễn giải sơ đồ nhiệt nguyên lý

Trong toàn bộ nhà máy 1000MW bao gồm 5 tổ mỗi tổ200MW gồm có: lò hơi tuần hoàn tự nhiên, tua bin ngưnghơi một trục ,quá nhiệt trung gian một lần

Hơi mới 150 bar; 5350C đưa vào phần cao áp của turbine,sau đó hơi với thông số 36 bar và 3360C được đưa vào bộquá nhiệt trung gian Sau khi quá nhiệt trung gian với 36 barvà 5350C đưa vào phần trung áp của turbine Ra khỏi phầntrung áp của turbine hơi được chia làm hai dòng: một dòngvào phần hạ áp sau phần trungû áp, dòng còn lại qua hainửa đối xứng nhau của phần hạ áp để khử lực dọctrục và giảm tiết diện thoát

Turbine có 6 cửa trích hơi cho gia nhiệt: 1 cửa trích ởphần cao áp được gia nhiệt cho nước cấp ở bình gia nhiệtcao áp số 1;3 cửa trích ở phần trung áp được gia nhiệtcho nước cấp ở bình gia nhiệt cao áp số 3, turbine phụtruyền động bơm nước cấp là loại đối áp, hơi cấp choturbine phụ này lấy một phần từ cửa trích thứ 3 chungvới bình gia nhiệt cao áp số 3; hơi thoát ra của turbine nàyđược đưa vào bình gia nhiệt hạ áp số 6 bình khử khí(hơi ở bình khử khí do được trích từ cửa trích có áp suất

cao nên được đưa qua thiết bị giảm ôn giảm áp để hạ ápsuất và nhiệt độ xuống phù hợp với yêu cầu), bình gianhiệt hạ áp số 5; 2 cửa trích phần hạ áp nối với bìnhgia nhiệt 7 và 8; Nước đọng từ các bình gia nhiệt cao ápxả dồn cấp về bình khử khí, còn nước đọng từ các bìnhgia nhiệt hạ áp số 5, 6, 7 thì dồn cấp đưa về điểm hổnhợp k và nước ngưng ở bình gia nhiệt số 8, bình làm lạnhhơi chèn được đưa về bình ngưng.

Bơm nước cấp được tính với lưu lượng nước cấptoàn bộ và truyền động bằng turbine phụ, bơm dự phòngvà khởi động là bơm điện tính với lưu lượng bằng 1/2công suất toàn bộ Nước xử lý hóa học đưa qua bình gianhiệt nước bổ sung rồi vào bình khử khí Giữa bình khửkhí và bơm cấp có đặt bơm tăng áp bằng điện

Hơi ở các cửa trích của tuabin sau khi gia nhiệt cho nướcngưng, nước cấp thì sẽ ngưng tụ thành nước đọng Sơ đồdồn nước đọng ở các bình gia nhiệt được chọn ở đây là

sơ đồ hỗn hợp: vừa dồn cấp vừa bơm đẩy về đườngnước chính Ở các bình gia nhiệt cao áp (GNCA) nước đọngđược dồn từ GNCA1  GNCA2  GNCA3 do độ lệch về ápsuất, sau đó nước động được dồn vàìo bình khử khí Ởcác bình gia nhiệt hạ áp thì nước đọng được dồn từGNHA5  GNHA6  GNHA7 rồi dùng bơm nước đọng dồn vềđiểm hỗn hợp K trên đường nước ngưng chính Nướcđọng trong bình GNHA8 vàì bình làm lạnh ejectơ được đưavề bình ngưng

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

* Khi hơi đưa vàìo tua bin, qua các van điều chỉnh, hơi bịtiết lưu, do đó áp suất của hơi trước tầng đầu của tua bingiảm đi khoảng 5% so với áp suất ban đầu P0 [TL-1]

Nghĩa là: P0’ = 0,95 P0Vậy áp lực trước tầng đầu tua bin: P’0 = 0,95 P0 =0,95 150 = 14).102,5 bar

* Từ áp suất vàì nhiệt độ của hơi tại các cửa trích tatình được entanpi của hơi ứng với các cửa trích đó

* Áp suất làm việc tại bình gia nhiệt được lấy nhỏhơn áp suất tại các cửa trích tương ứng từ 3  8% [TL-1]

Ở đây ta chọn P = 5%

* Riêng tại bình khử khí chọn làm việc với P’ =7bar hơicấp cho bình khử khí được lấy từ cửa trích số 3 có ápsuất cao do đó phải quan van giảm áp trước khi vàìo bìnhkhử khí

* Do điều kiện khí hậu ở Việt Nam, nhiệt độ nướclàm mát bình ngưng là 260C do đó áp suất ngưng tụ PK thayđổi

Nhiệt độ ngưng tụ được xác định như sau:

tk = t1 + t + , 0C; [TL-3]

Trong đó:

tk: Nhiệt độ ngưng tụ ở bình ngưng, 0C

t1: Nhiệt độ nước làm mát, 0C

t: Độ gia nhiệt nước làm mát, 0C

: Độ gia nhiệt thiếu của nước ở trong bìnhngưng, 0C

Các giá trị hợp lý của tk, được xác định bằng tínhtoán kinh tế kỹ thuật kết hợp của 3 yếu tố: áp lực cuối

Pk của hơi trong tua bin, bình ngưng vàì hệ thống cung cấpnước

Độ gia nhiệt nước làm mát t = 8 120C [TL-3]Độ gia nhiệt thiếu của nước ở bình ngưng  =

350C [TL-3]

ik = x i”k + (1 - x)i’k = 0,95 2569 + (1 - 0,95) 155

 ik = 24).104).108,3 KJ/kg

* Vì đã biết áp suất làm việc của bình gia nhiệt nên taxác định được nhiệt độ nước đọng Từ đây ta thông quađộ gia nhiệt thiếu cho nước  = 3  70C [TL-3] ta tìm đượcnhiệt độ nước ngưng sau bình gia nhiệt (sau khi được hâmnóng)

tH = tn + Với: tH: Nhiệt độ nước đọng của bình gia nhiệt,

Trên cơ sở đó ta có bảng 3 vàì từ đó ta xây dựng đồ thị

i - S biểu diễn quá trình làm việc của dòng hơi trong tua binvới các thông số:

P, t, i : áp suất, nhiệt độ vàì entanpi các cửatrích, bar, 0C, KJ/kg

p’ - áp suất hơi trước các thiết bị gia nhiệt, bar.Xác định được áp lực hơi tại các thiết bị gia nhiệt nhưsau: p’ = 0,95.p [TL-1]

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 gianhiệt, 0C, kJ/k

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

bar

T

0C

iKJ/kg

2 GNCA2 16 432 3057,6 37,15 245,2 1067,4 240,2 1040,6

3 KK 6,5 314 3250,6 9,88 179,34 760,3 174,5 740,5

4).10’ GNHA4).10 3,3 200 2946,1 2,356 125,83 527,65 122,33 513,634).10

5 GNHA5 0,8 106 2750,3 0,83 94,5 397,5 91,5 383,3

6 GNHA6 0,2 61 2645,6 0,16 55,2 230,8 52,2 215,57

QUÁ TRÌNH LÀM VIỆC CỦA DÒNG HƠI TRONG TUA

Trên giản đồ i-s, điểm 0’ ứng với trạng thái hơi ở trướcphần cao áp Các điểm 2, 2’ biểu thị thông số hơi trước vàsau khi quá nhiệt trung gian Nhiệt độ nước cấp sau bìnhgia nhiệt cao 1 bằng 2650C Còn điểm 4).10 là đường hơi trích đivào ở bình khử khí chính, 4).10' là đường hơi trích đi vào ởbình gia nhiệt hạ áp số 4).10 và turbine chính từ turbinetruyền động bơm nước cấp

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

Mục đích cơ bản của việc tính toán sơ đồ nguyên lýcủa nhà máy điện ngưng hơi là ở chổ xác định các đặctính kỹ thuật của thiết bị nhằm đảm bảo đồ thị phụ tảiđiện, đảm bảo yêu cầu về chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật vànăng lượng của nhà máy điện và các phần tử của chúng.Tính toán nhiệt chủ yếu dựa vào phương trình cân bằngnăng lượng (phương trình cân bằng nhiệt) và phương trìnhcân bằng vật chất Tổn thất hơi và nước trong nhà máyđược chia làm hai loại, tổn thất trong và tổn thất ngoài

bị Tổn thất rò rỉ phân bố trên toàn bộ đường hơi vànước trong nhà máy, tập trung hơn ở những nơi có thông sốcao nhất của môi chất Để đơn giản trong việc tính toán sơ

đồ nhiệt người ta quy ước tổn thất rò rỉ tập trung trêntoàn bộ đường hơi mới.

Các số liệu ban đầu ho trước:

 Lîng h¬i trÝch cho ejecter: αej = 0,006

 Lîng h¬i chÌn tuabin: αch = 0,008

 Lîng h¬i rß rØ: αrr = 0,01

 Lîng níc x¶ lß: αxa = 0,011

 Lîng h¬i vµo tuabin: α0 = 1,000

Tõ ®ê c©n b»ng h¬i vµ níc trong nhµ m¸y nh sau

Lîng h¬i tiªu hao cho toµn bĩ tuabin

α TB α0α chα ej=1 + 0,008 + 0,001 = 1,009Phô t¶i lß h¬i:

rr TB

2.4 Tính toán sơ đồ nhiệt nguyên lý:

Ngày nay đối với các khối có công suất lớn, có cácthông số siêu tới hạn vàì có quá nhiệt trung gian đều ápdụng từ 7 đến 9 tầng gia nhiệt Trong các nhà máy điệnhiện đại hiện nay hầu hết đều áp dụng các bình gianhiệt bề mặt, với sơ đồ xả nước đọng hỗn hợp nghĩa làxả nước đọng dồn cấp ở các bình gia nhiệt cao áp vàìbơm nước động ở 1 hoặc 2 bình gia nhiệt hạ áp, trong đó 1bình gia nhiệt loại hỗn hợp (bình khử khí)

Áp dụng hồi nhiệt thì giảm tiêu hao nhiên liệu nhưnglại làm tăng hơi tiêu hao cho tuabin, tăng công suất của lò,tăng kích thước phần cao áp của tua bin nhưng có trích hơithì lượng hơi đi vàìo bình ngưng vàì các kích thước của cáctầng cuối của tua bin vàì ống thoát dẫn đi

Do lượng hơi đi qua các tầng cao áp của turbine tăng lêncho nên chiều cao của các cánh quạt cũng tăng lên và hiệu

suất của các tầng ấy cũng tăng lên Giảm lượng hơi quacác tầng hạ áp làm giảm cấu tạo và giảm tổn thất hơithoát điều này có ý nghĩa rất quan trọng đối với cácturbine lớn của nhà máy điện kiểu khối và cho phép tăngcông suất của turbine Vì thế trong thiết kế này ta chọnloại bình gia nhiệt kiểu bề mặt, trong đó có một bình gianhiệt hỗn hợp.

2.4.1 Bình phân ly:

Tríc khi vµo b×nh ph©n ly cê ¸p suÍt 8 bar, níc x¶ ®îc x¶ qua mĩt van gi¶m ¸ptrị thµnh hìn hîp h¬i vµ níc H¬i ®îc ph©n ly t¬ng ®ỉi s¹ch vµ ®îc ®a vµo b×nh khökhÝ phô Níc x¶ sau khi ph©n ly sÏ gia nhiÖt cho níc bư sung tríc khi vµo b×nh khökhÝ phô, sau ®ê sÏ th¶i ra ngoµi theo ®íng m¬ng th¶i Chôn lo¹i b×nh ph©n ly cê ¸psuÍt 8 bar v× b×nh khö khÝ lµ 7 bar

H¬i sau khi ph©n ly cê entanpy, víi ®ĩ kh« x = 0,99

x.r i

i pl  xa1  = 719,2 + 0,99.2048= 2746,72 kJ/kg Coi nh h¬i sau khi ra khâi ph©n ly cê ®ĩ kh« 1 th× entanpy cña h¬i rakhâi ph©n ly lµ: i h i''at 2769kJ/kg

Ph¬ng tr×nh c©n b»ng vỊt chÍt:

xabo h

xa α α

Ph¬ng tr×nh c©n b»ng n¨ng lîng:

xa xa

i i

i η i α

2 , 719 99 0 1770

α   = 0,011 - 0,00554= 0,00546

2.4.2 Cân bằng bình gia nhiệt nớc bổ sung:

Lợng nớc sau khi phân ly còn lại đợc đi gia nhiệt cho nớc bổ sung:

xabo

 = 0,00546 ; i' xa= 719,2 kJ/kgChọn hiệu suất của bình gia nhiệt nớc bổ sung là 98%; độ không tới mức1

trong bình làm lạnh nớc xả (bình gia nhiệt nớc bổ sung) nằm trong khoảng (10

200C ) Ta chọn 1 = 150C với độ chênh entanpy tơng ứng là  = 15kcal/kg = 62,7kJ/kg

Chọn nhiệt độ nớc bổ sung có nhiệt độ 250C, tơng ứng với entanpy tơng ứng là:

ibs = 104,5 kJ/kg

Lợng nớc bổ sung:

α bs α rr α xabo 0,01ch

Do đó: αbs= 0,01 + 0,00546+0,01.0,008 = 0,01554 Độ gia nhiệt thiếu r

bs xabo i

bs xa xabo bs

r bs bs xabo

xa xabo bs

r bs

Vậy

 

.ηαα

ηi'

α.iαi

xabo bs

xa xabo bs

bs r bs



r bs

bs , i



xa xabo, i'



bs

bs , i



=  

98 0,00546.0, 0,01554

.0,98 62,7 2 , 719 0,00546.

4,5 0,01554.10

2.5 Tính cân bằng nhiệt cho các bình gia nhiệt

2.5.1 Bình gia nhiệt cao áp 1 (GNCA1):

Độ kinh tế của việc hồi nhiệt khi sử dụng hơi quánhiệt ở các cửa trích của tua bin có thể được nâng caonhờ việc làm lạnh hơi trích bằng nước cấp, sở dĩ nhưvậy là vì khi làm lạnh hơi trích thì sự trao đổi nhiệt năngkhông thuận nghịch trong các bình gia nhiệt giảm đi, lượnghơi trích phải tăng lên làm giảm lượng hơi đi vàìo bình ngưng

do vậy hiệu suất của tuabin nói riêng vàì của nhà máy nóichung tăng lên Ngoài ra việc làm lạnh nước động sẽ làmgiảm sự thay thế hơi trích của bình gia nhiệt tiếp nhậnnước đọng đó Vàì như vậy giảm nhiệt tổn thât nănglượng Do đó các bình gia nhiệt cao áp đều chọn là loạibình có cả 3 phần: Làm lạnh hơi, gia nhiệt chính vàì làìmlạnh nước đọng Việc tính toán các bình gia nhiệt cao ápđược tiến hành từ bình có áp suất cao đến bình có ápsuất thấp

Sơ đồ tính toán bình gia nhiệt cao áp số 1

N1L

H1

h1; nc: Lượng hơi, lượng nước cấp vàìo bình gianhiệt.

i1n; i2n: entanpi nước cấp ra vàì vàìo bình gia nhiệt

iđ1: entanpi nước đọng ra khỏi bình gia nhiệt

ih1: entanpi hơi ra khỏi cửa trích 1Phương trình cân bằng nhiệt cho bình gia nhiệt cao áp 1

i1n 1163,66kJ kg/ i2n 1040,6kJ kg/

i h13124,5kJ kg/ i đ11199, 28kJ kg/

Tổn thất tiêu hao nước cấp: nc 1,035

Hiệu suất bình gia nhiệt:   0 , 98

Từ đó thay thế các số ở trên vào phương trình (a), tacó:

h

2.5.2 Bình gia nhiệt cao áp 2:(GNCA2)

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

N2

LH2

; i



i2n; i3n: entanpi của nước ra vàì vàìo bình GNCA2

h2; ih2: lượng hơi vàì entanpi của hơi cấp cho bìnhGNCA2

đ1; iđ1: lượng nước đọng, entanpi nước đọng rakhỏi bình GNCA1

đ2 = h1 + h2

đ2; iđ2: Lượng nước đọng, entanpi nước đọng rakhỏi bình GNCA2

Phương trình cân bằng nhiệt cho bình GNCA2

nc (i2n - i3n) = [h2 (ih2 - iđ2) + h1 (iđ1 - iđ2)].

2

2 1 1 3

2 2

đ h

đ đ h n n nc

i i i

Từ đó thay thế các số ở trên vào phương trình (b), tacó:

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

Đường đ2, iđ2 là đường nước đọng đi vào bình đưa từbình cao áp số 2 đến

nc 1,035 - lưu lượng tương đối của dòng nướccấp vào lò

 0,98- hiệu suất bình gia nhiệt phụ thuộc vàomức độ tổn thất nhiệt ra khỏi bình

i3n 819,6 /kJ kg- entanpi của nước cấp ra bình gianhiệt cao áp số 3

N3

LH3

đ iđ



nc b

h H

  - tổn thất cơ học của turbine truyền động

Công nén nước thực tế của bơm có kể đến tổn thất

cơ học và lượng nước rò rỉ bằng hệ số:

38 38, 77 /

0,98

b b Bi

7 bar) làm việc ở trạng thái bảo hòa tương ứng với164).10,960C

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

iđ3 : entanpy của nước đọng ra khỏi GNCA3 iđ3 = 841,97 kJ/kg ;

ih : entanpy của hơi ra khỏi bình phân ly ih = 2769 kJ/kg ;

α4 : lưu lượng tương đối của hơi trích vào khử khí ;

αnn : lưu lượng tương đối của nước ngưng chính vào khử khí ;

αnbs : lưu lượng tương đối của nước bổ sung αnbs = 0,01554

αđ3 : lưu lượng tương đối của nước đọng ra khỏi GNCA3 αđ3 =0.194

αh : lưu lượng tương đối của hơi từ bình phân ly αh = 0,00554

Phương trình cân bằng năng lượng cho bình khử khí :

4, 4

h i



v KK

nn,i



2.5.5 Bình gia nhiệt hạ áp 5(GNHA5).

Sơ đồ tính toán nhiệt cho bình gia nhiệt hạ áp 5

Trong đó:

h5, ih5: lượng hơi vàì entanpi của dòng hơi lấy từcửa trích số 5

n5: lượng nước ngưng qua GNHA5

in5, in6: entanpi nước ngưng ra vàì vàìo GNHA5

đ5, iđ5: lượng nước đọng vàì entanpi nước đọng

ra khỏi GNHA5

Phương trình cân bằng nhiệt tại bình GNHA5

n5 (in5 - in6) = h5 (ih5 - iđ5) Chọn hiệu suất bình GNHA5:  = 0,98

5 5

0,786 602,54 513,63

0,029 0,98 3053,7 620,9

2.5.6 Bình gia nhiệt hạ áp số 6 và 7.

Hơi thoát ra từ tua bin phụ được đưa trở lại tầng trunggian của tua bin chính trên đường hơi về có trích mộtđường hơi cấp cho GNHA6

Ta có phương trình cân bằng vật chất tại bình gia nhiệt

6, 7 và điểm K là:

n

 'n i'

n K

n i

0 n

i n513,63 / là entanpi của nước cấp ra bình gia nhiệthạ áp số 6.

i n 383,3 / là entanpi của nước cấp ra bình gia nhiệt hạáp số 7

kg kJ

Theo sơ đồ, ta có phương trình cân bằng nhiệt cho bình gianhiệt 7 như sau:

2305,744 127,547 0,1951 0,000326 0,5767 0, 000326 .167,730,096 2473, 474 71,85

0 n

Sơ đồ nối được vẽ ở hình trên Theo sơ đồ, ta cóphương trình cân bằng nhiệt cho bình gia nhiệt 8 như sau:

 

8 8 8 8

n n

lạnh hơi chèn và ejectơ

i K 157,05 / là entanpi của nước cấp vào bình gia nhiệthạ áp số 8

kg kJ

i kk 2764 / là entanpi của hơi chèn lấy từ bình khử khí(p =7bar)

188, 4 /

đe

cuối và ejectơ.(lấy ở nhiệt độ t = 4).1050C, bảng nước và hơinước bão hòa)

Lượng hơi ở cửa trích số 1 h1 = 0,067

Lượng hơi ở cửa trích số 2 h2 = 0,11

Lượng hơi ở cửa trích số 3 h3 = 0,114).10

Lượng hơi ở cửa trích số 4).10 h4).10 = 0,034).10

Lượng hơi ở cửa trích số 5 h5 = 0,029

Lượng hơi ở cửa trích số 6 h6 = 0,04).1005

Lượng hơi ở cửa trích số 7 h7 = 0,04).104).10

Lượng hơi ở cửa trích số 8 h8 = 0,003

Lượng nước ngưng tính theo đường hơi: h

k = ’

nn - ch - ej - h8 = 0,6031-0,008-0,006-0,003=0,5591Tính sai số tương đối

Vậy kết quả tính toán ở trên là hợp lý

2.7 Cân bằng năng lượng và tiêu hao hơi trên turbine.

Việc quá nhiệt trung gian cho hơi nhằm mục đíchnâng cao hiệu suất của nhà máy và giảm bớt độ ẩm củahơi ở cuối turbine khi áp suất ban đầu hơi cao mà nhiệt độban đầu của nó không được nâng cao một cách tươngxứng bởi các nguyên nhân về công nghệ hoặc về kinh tế

Nhờ quá nhiệt trung gian mà nhiệt giáng và công của hơitrong turbine tăng lên do đó giảm lượng hơi tiêu hao choturbine.

2.7.1 Lượng tiêu hao hơi cho turbine trong một giây.

H

N D

ij j mf M

E

Côngthực của1kg hơimới, j.HijkJ/kg

Công thứctính toán

Trịsố, j

Công toàn bộ các đoạn của turbine ứng với bảng trên là:

D

N

2.8 Tiêu hao hơi và nước.

Nhằm mục đích xác định trị số tuyệt đối của cácdòng hơi vàì nước

Bảng 5: Trị số các dòng hơi vàì nước D0 = 224).10,39 kg/s

Các dòng hơi và nước

Trị sốtương đối



Trị sốtuyệt đối

.D0 kg/sTiíu hao hơi cho toăn bộ tuabin 1,014).10 227,53

Lượng hơi đi quâ nhiệt trung gian 1 - 0,067 209,35

2.9 Các chỉ tiêu năng lượng của thiết bị turbine và lò hơi.

2.9.1 Tiíu hao nhiệt của tuabin để sản xuất ra điện.

i”tg = 354).108,9 KJ/kgi’tg = 3057,6 KJ/kg

2.9.2 Suất tiêu hao nhiệt của turbine.

600865, 47

2,002 300.1000

TB TB

E

Q q

Dqn, Dtg, Dxả : lưu lượng hơi quâ nhiệt, hơi quâ nhiệt trung gian, nước xả lò

iLH

tg = 3562,4).10

iOLH

tg= 3026,9Vậy

TB tai qn

Q Q