thiết kế sơ bộ nhà máy nhiệt điện ngưng hơi đốt than

Đối với vấn đề này thì địa điểm đặtnhà máy nhiệt điện ngưng hơi là tại xã Tam Hưng - HuyệnThuỷ Nguyên - Hải Phòng, nguồn nước là con Sông Giá bao quanhxã, tuy không lớn nhưng phần nào đá

Trang 1

LỜI NÓI ĐẦU



Ngày nay, điện năng đã trở thành một nhu cầu không thểthiếu trong sự phát triển của mỗi quốc gia Trong đó Việt Namlà một trong những nước có nhu cầu lớn về việc tiêu thụđiện năng, bênh cạnh đó chính sách mở cửa của Việt Nam nhưhiện nay, thu hút sự đầu tư nước ngoài vào Việt Nam ngàymột gia tăng trên tất cả các lĩnh vực, đặc biệt là ngành côngnghiệp sản xuất, do đó đòi hỏi phải tăng cường sản xuất điệnnăng, đó là một nhu cầu hết sức cấp bách Vì thế bênh cạnhsự phát triển của các công trình thuỷ điện thì nhiệt điện cũngđóng một vai trò chủ đạo trong sự phát triển của nền kinh tếđất nước

Theo đánh giá chung của Bộ Năng Lượng Việt Nam, thì nhucầu điện năng vào năm 2020 vào khoảng 150 tỷ kWh Để đảmbảo nhu cầu điện năng này thì ngành nhiệt điện ngưng hơi đốtthan đáp ứng một nhu cầu không nhỏ

Xuất phát từ yêu cầu thực tế này mà mỗi một sinh viênkhoa công nghệ Nhiệt - Điện Lạnh nói riêng và sinh viên của cácngành khác nói chung phải nắm vững một số kiến thức cơbản về nhà máy nhiệt điện Xuất phát từ yêu cầu thực tế

này, em được giao nhiệm vụ “Thiết Kế Sơ Bộ Nhà Máy Nhiệt Điện Ngưng Hơi Đốt Than” có công suất 600MW Để

củng cố thêm kiến thức và hội tụ đủ điều kiện cho việchoàn thành các yêu cầu của nhà trường trước khi tốt nghiệp.Qua thời gian tính toán và nghiên cứu, bằng sự nỗ lựccủa bản thân cùng với sự hướng dẫn tận tình của PGS TS ĐàoNgọc Chân, cũng như các thầy cô trong khoa Nhiệt - Điện Lạnh

em đã hoàn thành đề tài với các phần chính:

Chương 1 : So sánh và chọn phương án đặt tổ máy.Chương 2 : Xây dựng và tính toán sơ đồ nhiệtnguyên lý

Chương 3 : Tính và chọn thiết bị của nhà máy

Chương 4 : Thuyết minh sơ đồ nhiệt chi tiết của nhàmáy

Chương 5 : Bố trí ngôi nhà chính của nhà máy

Phần chuyên đề :Tính toán thiết bị lọc bụi kiểu tĩnhđiện cho toàn nhà máy

Do thời gian còn hạn chế, cũng như kiến thức còn nhiềukhiếm khuyết, do đó em không tránh khỏi những sai sót Em rấtmong nhận được sự thông cảm và chỉ dạy của các thầy, côđể kiến thức của em ngày một hoàn thiện hơn

Trang 2

Lời cuối em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Đào NgọcChân, cùng tất cả các thầy, cô trong khoa Công Nghệ Nhiệt -Điện Lạnh đã giúp em hoàn thành bản đồ án này.

Đà nẵng, tháng 05 năm 2003

Sinh viên Võ Dưỡng

CHƯƠNG 1

GIỚI THIỆU VỀ NHÀ MÁY

NHIỆT ĐIỆN VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN ĐẶT

TỔ MÁY

SVTH : VoÎ Dưỡng - Lớp 98N 1 - Khoa Công Nghệ Nhiệt - Điện

Trang 3

1.1 Giới thiệu về điện năng.

Điện năng là một nhu cầu năng lượng không thể thiếu trênthế giới Dựa vào khả năng sản xuất và tiêu thụ điện năngmà ta có thể hiểu rõ được phần nào về sự phát triển củanền công nghiệp nước đó Điện năng được sản xuất bằngnhiều cách khác nhau và tuỳ theo loaüi năng lượng mà người tachia ra các loại nhà máy điện chính như:

- Nhà máy nhiệt điện

- Nhà máy thuỷ điện

- Nhà máy điện nguyên tử

- Nhà máy điện dùng năng lượng mặt trời

Hiện nay phổ biến nhất là nhà máy nhiệt điện, ở đónhiệt năng phát ra khi đốt các nhiên liệu hữu cơ như: than, dầu,khí đốt vv được biến đổi thành điện năng Trên thế giớihiện nay nhà máy nhiệt điện sản xuất ra khoảng 70 % điệnnăng Riêng ở Việt Nam lượng điện năng do các nhà máy nhiệtđiện sán xuất ra chiếm một tỷ lệ không nhỏ trong số điệnnăng trên toàn quốc Nhưng vẫn còn phụ thuộc vào nguồnnăng lượng dự trữ sẵn có, điều kiện kinh tế cũng như sựphát triển của khoa học kỹ thuật

Trong những thập kỷ gần đây nhu cầu về nhiên liệu lỏngtrong công nghiệp, giao thông vận tải và sinh hoạt ngày càngtăng Do đó người ta đã hạn chế dùng nhiên liệu lỏng cho cácnhà máy nhiệt điện mà chủ yếu người ta sử dụng nhiên liệurắn và nhiên liệu khí trở thành những nhiên liệu hữu cơ chínhcủa nhà máy nhiệt điện

1.2 Phân loại nhà máy nhiệt điện.

Nhà máy nhiệt điện đốt nhiên liệu bằng hữu cơ có thểchia ra các loại sau:

* Phân loại theo loại nhiên liệu sử dụng:

- Nhà máy nhiệt điện đốt nhiên liệu rắn

Trang 4

- Nhà máy nhiệt điện đốt nhiên liệu lỏng.

- Nhà máy nhiệt điện đốt nhiên liệu khí

- Nhà máy nhiệt điện đốt hai hoặc ba loại nhiênliệu 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 cung cấpđiện

- Trung tâm nhiệt điện : cung cấp điện và nhiệt

* 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 số giờsử dụng công suất đặt hơn 5.103 giờ

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

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

1.3 Aính hưởng của vị trí địa lý và khí hậu đối với nhà máy nhiệt điện.

Việt Nam là một nước nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới.Nguồn nhiên liệu than ở nước ta có thể là rất dồi dào, nhấtlà nguồn nhiên liệu rắn và khí, nguồn dự trữ đã phát hiệncũng như còn tìm tàng rất phong phú Các nguồn nhiên liệunày nằm rải rác ở các nơi như: trữ lưỡng than ở Quảng Ninhước chừng khoảng trên 10 tỷ tấn, phẩm chất tốt đa số là cácloại than như than antraxit có nhiệt trị cao vào khoảng 7000 Kcal/

kg, độ tro bình quân từ 14  15 %, chất bốc 4,5  9 % Trữlượng khí ở Cà Mau,vv

Vị trí địa lý có ảnh hưởng không nhỏ đến chế độ làm việccủa nhà máy và hiệu suất của nhà máy Trong những nhà máySVTH : VoÎ Dưỡng - Lớp 98N 1 - Khoa Công Nghệ Nhiệt - Điện

Trang 5

nhiệt điện lớn thì hay gặp phải những vấn đề vướng mắtnhư: cung cấp nhiên liệu, cung cấp nước, nồng độ tro bay vàkhí độc thoát ra ngoài qua đường khói thải lớn, điều này có ảnhhưởng không nhỏ đến môi trường sinh thái tự nhiên cũng nhưcuộc sống của con người xung quanh.

Khí hậu cũng có ảnh hưởng rất lớn đến hiệu suất củanhà máy nhiệt điện, ở những vùng có nhiệt độ thấp thì hiệusuất của nhà máy sẽ cao hơn

Đối với nước ta là một nước nằm trong vùng nhiệt đới,nóng ẩm mưa nhiều Nhiệt độ thay đổi theo mùa trong năm, vìvậy khả năng làm việc của tuabin không được tốt, do đó cầnphải khảo sát và tính toán để tìm được nhiệt độ thích hợpcho việc thiết kế, cũng như việc lựa chọn và đặt thiết bịmột cách hợp lý nhất

1.4 Địa điểm đặt nhà máy nhiệt điện ngưng hơi.

Khi lựa chọn địa điểm đặt nhà máy nhiệt điện ngưng hơiphải đảm bảo điều kiện làm việc định mức, chi phí xây dựngvà vận hành bé nhất Hiện nay trên thế giới cũng như nước tanhiều nhà máy điện lớn với chất đốt là than và khí đã đi vàohoạt động, trong đó đặt biệt là than có thể vận chuyển bằngcác phương tiện giao thông đường bộ cũng như đường thuỷ vớimột khoảng cách tương đối xa Bên cạnh đó nguồn cung cấpnước cũng là một yêu cầu quan trọng khi lựa chọn địa điểmđặt nhà máy nhiệt điện ngưng hơi, bởi vì lượng nước tiêu haođể làm lạnh hơi thoát là rất lớn, do đó nếu phải đưa nước vàovới một khoảng cách xa và cao thì vốn đầu tư xây dựng và chiphí vận hành rất đắt Đối với vấn đề này thì địa điểm đặtnhà máy nhiệt điện ngưng hơi là tại xã Tam Hưng - HuyệnThuỷ Nguyên - Hải Phòng, nguồn nước là con Sông Giá bao quanhxã, tuy không lớn nhưng phần nào đáp ứng được nhu cầulượng nước cấp cho toàn nhà máy trong quá trình vận hành.Khi xây dựng nhà máy điện đòi hỏi phải có một mặt bằnglớn, cho nên phải có diện tích và kích thước đầy đủ Đối vớinhà máy nhiệt điện ngưng hơi đốt bằng than thì phải có mộtkhu vực gần nhà máy để chứa than, thu nhận lại lượng trovà xỉ do nhà máy thải ra Bênh cạnh đó khu vực cán bộ côngnhân viên vận hành và bảo dưỡng nhà máy phải được xâydựng không xa nhà máy nhưng phải đảm bảo môi trường trongsạch Địa hình diện tích xây dựng nhà máy phải bằng phẳng

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

Trang 6

Công suất của nhà máy điện là 600MW trong trường hợpnày ta chia làm ba phương án để so sánh hiệu quả kinh tế, kỹthuật của từng phương án Bao gồm có các phương án sau:

- Đặt 6 tổ máy có công suất mỗi tổ là 100MW

1.5.1 Phương án 1: Đặt 6 tổ máy có công suất mỗi tổ là

100MW.

Việc đặt 6 tổ máy như vậy sẽ chiếm khá lớn về tổngmặt 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 nhiềucông nhân, cán bộ kỹ thuật vận hành do đó chi phí cho việc trảtiền 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 cácphương án 2 và 3

Mặt khác khi nói đến việc đặt 6 tổ máy thì khả năng vậnhành và đảm bảo cho việc cung cấp đủ điện năng lên mạnglưới điện Nếu có sự cố, một trong các tổ máy bị hư hỏngthì các tổ máy kia vẫn vận hành bình thường và vẫn đảm bảođủ việc cung cấp điện năng Đối với việc lắp đặt nhiều tổmáy 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 cácthiết bị trong nhà máy khi có hư hỏng tương đối dễ dàng hơn

vì các thiết bị đều có cùng kích cỡ

1.5.2 Phương án 2 : Đặt 3 tổ máy có công suất mỗi tổ

200MW.

Việc đặt 3 tổ máy như vậy thì mặt bằng phân bố cácthiết bị sẽ chiếm diện tích ít hơn so với phương án 1 Do đótổng diện tích mặt bằng của nhà máy sẽ gọn hơn Ơí phươngán này tuy số tổ máy ít hơn so với phương án 1 nhưng số tổmáy vẫn còn nhiều, công suất của mỗi tổ máy cũng lớn hơn,cho nên cũng phải cần có một lượng công nhân cán bộ kỹthuật đáng kể Chi phí vốn đầu tư ban đầu sẽ lớn hơn so vớiphương án 1, nhưng chi phí vận hành hằng năm sẽ nhỏ

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

Trang 7

1.5.3 Phương án 3: Đặt hai tổ máy có công suất mỗi tổ

là 300MW.

Khi ta đặt hai tổ máy như vậy thì mặt bằng phân bố cácthiết bị sẽ ít hơn so với phương án 1 và 2 Ơí phương án này docó hai tổ máy có cùng công suất nên việc vận hành sẽ có ítcán bộ công nhân kỹ thuật hơn, do đó chi phí cho việc trả tiềnlương cũng sẽ giảm xuống đáng kể

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

Ngoài ra đối với phương án này thì khả năng vận hành vàđảm bảo đủ cho việc cung cấp điện năng lên mạng lưới điện.Việc điều chỉnh phụ tải đễ dàng nên mức độ tự động hoácao, khả năng thay thế các thiết bị trong nhà máy khi có hưhỏng 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 tếnhất là phương án cá phí tổn toàn bộ và phí tổn tính toánnhỏ nhất

1.5.4 So sánh và chọn phương án đặt tổ máy.

1.5.4.1 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 cảcác chỉ tiêu khác

1.5.4.1.1 Chi phí cho nhiên liệu:

SB = C.B,đồng/năm

Trong đó:

Trang 8

C : giá thành một tấn than.

Q

Q B

p=7000kCal/kg :Nhiệt trị than tiêu chuẩn

Qt=6020kCal/kg :Nhiệt trị than mỏ Vàng Danh

 B1 = 1455 , 6 10 Tấn / năm

6020

7000

Trang 9

B3 = 1413 , 5 10 Tấn / năm

6020

7000

PA= 6%: Phần khấu hao thiết bị và sữa chữa

K: vốn đầu tư thiết bị nhiệt của các phươngán,đồng

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

Z: tiền lương trung bình một người trong 1 năm

Giả sử mỗi tháng cán bộ công nhân viên nhậnlương trung bình một người là 1000000đồng/tháng

Thì : Z = 1000000.12= 12000000đồng/năm

N= 600MW: công suất của nhà máy

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

Giả sử : n1= 1,56người/MW ứng với 6 tổ máy100MW

Trang 10

n2= 1,54người/MW ứng với 3 tổ máy200MW.

n3= 1,4người/MW ứng với 2 tổ máy 300MW

 Chi phí trả lương cho cán bộ công nhân viên từng phươngán là:

SA : chi phí khấu hao và sữa chữa

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

 S0 của mỗi phương án là:

S01 =  (SA1 + Sn1) = 0,27.(9.106 + 11230.106) =3034,53.106đồng/năm

S02 =  (SA2 + Sn2) = 0,27.(12.106 + 11088.106) =2997.106đồng/năm

S03 =  (SA3 + Sn3) = 0,27.(18.106 + 10080.106) =2726,46.106đồng/năm

Vậy chi phí vận hành hằng năm của từng phương án là:

Từ các tính toán ở trên ta có: K1 K2 K3 và S1  S2 S3

Trang 11

Về mặt đầu tư thì phương án 3 là lớn nhất nhưng ngượclại chi phí vận hành hằng năm thì phương án 3 là nhỏ hơn sovới hai phương án kia, mặt khác ta thường ưu tiên cho phươngán có vốn đầu tư lớn thiết bị công nghệ cao, vì vậy ở đây tachọn phương án 3 là đặt 2 tổ máy có công suất mỗi tổ là300MW Trong thiết kế này ta dùng nhiên liệu đốt là than MạoKhê 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 trực lưu có thông số cao và sửdụng hệ thống cung cấp than có dùng thùng nghiền than

Trang 12

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 quátrình công nghệ biến đổi nhiệt năng trong nhà máy điện Nóbao gồm các thiết bị chính và phụ Các đường hơi và cácđường nước nối chung vào một khối trong một quá trình côngnghệ

Các thành phần trong sơ đồ nhiệt nguyên lý bao gồm: lò hơitrực lưu, tuabin ngưng hơi một trục 3 xilanh ( K- 300 - 240), máyphát 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 nướcngưng chính, đường nước ngưng đọng

Đặt tính kỹ thuật của tuabin K - 300 - 240

Trang 13

Aïp suất hơi đầu vào : 240 at

Số cửa trích : 8Nhiệt độ hơi quá nhiệt trung gian : 5650C

Trên cơ sở đó ta xây dựng sơ dồ nhiệt nguyên lý như sau:

SƠ ĐỒ NHIỆT NGUYÊN LÝ CỦA MỘT KHỐI 300MW

Trang 14

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

CA : Các bình gia nhiệt cao áp 1,2,3

Trang 15

Diễn giải sơ đồ nhiệt nguyên lý.

Trong toàn bộ nhà máy 600MW bao gồm 2 khối mỗi khối300MW gồm có: lò hơi trực lưu, tua bin ngưng hơi một trục K-300-240 có các thông số siêu tới hạn, quá nhiệt trung gian mộtlần, tuabin có 3 xilanh

Hơi quá nhiệt từ lò hơi được dẫn đến phần cao áp củatuabin sẽ giản nở sinh công, sau khi ra khỏi phần cao áp hơi đượcquá nhiệt trung gian một lần nữa rồi tiếp tục giản nở trongphần trung áp và hạ áp của tuabin Trên tuabin có 8 cửa tríchgia nhiệt cho nước ngưng, nước cấp và thiết bị khử khí Phầnhơi còn lại sau khi ra khỏi phần hạ áp của tuabin được đưa vàobình ngưng, tại đây hơi được ngưng tụ thành nước ngưng nhờnước tuần hoàn làm mát

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

Hơi từ các cửa trích của tuabin gia nhiệt cho nước ngưng,nước cấp bao gồm: 2 cửa trích ở phần cao áp được gia nhiệtcho bình gia nhiệt cao áp số 1 và 2; 4 cửa trích ở phần trung ápđược gia nhiệt cho bình cao áp 3, thiết bị khử khí và bình gianhiệt hạ áp 5 và 6 Trong 4 cửa trích ở phần trung áp thì hơi ởcửa trích số 3 có nhiệm vụ vừa cung cấp cho tuabin phụchạy bơm nước cấp sau đó hợp với cửa trích 6 gia nhiệt chobình gia nhiệt hạ áp số 6, ở thiết bị khử khí do hơi đượctrích từ cửa trích có áp suất cao nên được đưa qua thiết bịgảm ôn gảm áp để hạ nhiệt độ và áp suất xuống phù hợpvới yêu cầu Còn lại 2 cửa trích ở phần hạ áp được gia nhiệtcho bình gia nhiệt hạ áp số 7 và 8

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

Trang 16

đồ hỗn hợp: vừa dồn cấp vừa bơm đẩy về đường nướcchính Ở các bình gia nhiệt cao áp (GNCA) nước đọng đượcdồn từ GNCA1  GNCA2  GNCA3 do độ lệch về áp suất, sauđó nước đọng được dồn vào bình khử khí Ở các bình gianhiệt hạ áp thì nước đọng được dồn từ GNHA5  GNHA6 GNHA7 rồi dùng bơm nước đọng dồn về điểm hỗn hợp K trênđường nước ngưng chính Nước đọng trong bình GNHA8 vàbình 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 tiếtlưu, do đó áp suất của hơi trước tầng đầu của tua bin giảm đikhoảng 5% so với áp suất ban đầu P0 [TL- 2]

* Riêng tại bình khử khí chọn làm việc với P’ = 6at =5,88bar hơi cấp cho bình khử khí được lấy từ cửa trích số 4có áp suất cao do đó phải quan van giảm áp trước khi vào bìnhkhử khí

* Do điều kiện khí hậu ở Việt Nam, nhiệt độ nước làmmát 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 +  0C, (NMNĐ tập 2)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 bình ngưng, 0C

Trang 17

Các giá trị hợp lý của tk, được xác định bằng tính toánkinh tế kỹ thuật kết hợp của 3 yếu tố: áp lực cuối Pk củahơi trong tua bin, bình ngưng và hệ thống cung cấp nước.

Độ gia nhiệt nước làm mát t = 8 120C [TL-7]

Độ gia nhiệt thiếu của nước ở bình ngưng  = 350C[TL-7]

 = 30C

 tx = 26 + 8 + 3 = 370CTương ứng có Pk = 0,0632 barTra bảng 3 (NĐKT) ta có i”k = 2569, KJ/kg

i’k = 155, KJ/kgChọn độ khô 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 xácđịnh được nhiệt độ nước đọng Từ đây ta thông qua độ gianhiệt thiếu cho nước  = 3  70C [TL-1] ta tìm được nhiệt độnước ngưng sau bình gia nhiệt (sau khi được hâm nóng)

P, t, i : áp suất, nhiệt độ và entanfai các cửa trích,bar, 0C, KJ/kg

P’ : áp suất hơi trước các thiết bị gia nhiệt, bar

P’ = 0,59P (NMNĐ tập 1)i’H : entanpi nước ngưng bảo hòa, KJ/kg

Trang 18

Bảng 2: Thông số hơi tại các cửa trích, nước đọng và nướcngưng tại các bình gia nhiệt.

Thông số hơi và nướcP

bar

T

0C

iKJ/kg

Bảng 3: Thông số của tua bịn phụ kéo bơm nước cấp

Trong cửa trích của tua bin chính 15,6 450 3363

QUÁ TRÌNH LÀM VIỆC CỦA DÒNG HƠI TRONG TUA BIN K

- 300 - 240 TRÊN ĐỒ THỊ i - S

Trang 19

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

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

Tính toán nhiệt chủ yếu dựa vào phương trình cân bằngnhiệt và phương trình cân bằng vật chất, sau đó giải các

S,kj/kg.độ

Trang 20

phương trình đó Tiến hành tính toán đối với bình cao áp trướcrồi đến bình hạ áp và bình ngưng.

Trong tính toán tổn thất hơi và nước do rò rỉ ở các đườngống các van và các thiết bị khác được quy về tốn thất trênđường hơi mới còn tổn thất nhiệt được kể đến thông quahiệu 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 nhiệttrung gian là 10% Hiệu suất các thiết bị gia nhiệt lấy khoảng

98  99% Tổn thất nhiệt độ lấy từ 2  50C

Theo [TL-2] chọn trước các đại lượng:

Lượng hơi mới đưa vào tua bin: 0 = 1Lượng hơi rò rỏ trên đường ống: rr = 0,02Lượng hơi chèn vào bình làm lạnh hơi chèn cuối : cc

= 0,0025

Lượng hơi chèn xả qua ống tín hiêụ: ’ch = 0,001Phụ tải của lò và lưu lượng nước cấp: nc = qn =  +

rr = 1,02

2.4 Tính toán sơ đồ nhiệt nguyên lý:

Ngày nay đối với các khối có công suất lớn, có các thôngsố siêu tới hạn và có quá nhiệt trung gian đều áp dụng từ 7đến 9 tầng gia nhiệt Trong các nhà máy điện hiện đại hiệnnay hầu hết đều áp dụng các bình gia nhiệt bề mặt, với sơđồ 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 bìnhgia nhiệt hạ áp, trong đó 1 bình gia nhiệt loại hỗn hợp (bìnhkhử khí) Một số nước trên thế giới có một vài nhà máy điệnchỉ dùng sơ đồ hồi nhiệt với các bình gia nhiệt bề mặt hoặcchỉ với các bình gia nhiệt hỗn hợp, nếu áp dụng loại bình gianhiệt hỗn hợp hạ áp đảm bảo được chất lượng nước vìloại trừ được khả năng rỉ ống đồng của bình gia nhiệt

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

2.4.1 Bình gia nhiệt cao áp 1 (GNCA1):

Trang 21

Độ kinh tế của việc hồi nhiệt khi sử dụng hơi quá nhiệt ởcác cửa trích của tua bin có thể được nâng cao nhờ việc làmlạnh hơi trích bằng nước cấp, sở dĩ như vậy là vì khi làmlạnh hơi trích thì sự trao đổi nhiệt năng không thuận nghịchtrong các bình gia nhiệt giảm đi, lượng hơi trích phải tăng lênlàm giảm lượng hơi đi vào bình ngưng do vậy hiệu suất củatuabin nói riêng và của nhà máy nói chung tăng lên Ngoài ra việclàm lạnh nước đọng sẽ làm giảm sự thay thế hơi trích củabình gia nhiệt tiếp nhận nước đọng đó Và như vậy giảmnhiệt tổn thât năng lượng Do đó các bình gia nhiệt cao áp đềuchọn là loại bình có cả 3 phần: Làm lạnh hơi, gia nhiệt chínhvà làìm lạnh nước đọng Việc tính toán các bình gia nhiệt caoáp được tiến hành từ bình có áp suất cao đến bình có ápsuất 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

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

i1n; i2n: entanpi nước cấp ra và vào 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

h1 [(ih1 - i’1) + (i’1 - iđ1)]  = nc (i1n - i2n)

Trang 22

iđ1 = i2n + lđ = 1043,25 + 40 = 1083,25 KJ/kg với lđ = 40 KJ/kg: Nhiệt hàm của nước đọng rakhỏi bình gia nhiệt.

Chọn hiệu suất bình gia nhiệt  = 0,98

1177021

1 1

2 1 1

,,

n n nc h

i i

 h1 = 0,0704

2.4.2 Bình gia nhiệt cao áp 2:

Ở các bình gia nhiệt cao áp, nước đọng từ bình gia nhiệtcó áp suất cao sẽ dồn về bình gia nhiệt có áp suất thấp Vìvậy tại bình gia nhiệt cao áp 2 sẽ có thêm dòng nước đọng từbình GNCA1 về Hơi cấp cho bình gia nhiệt cao áp 2 được lấytừ cửa trích số 2

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

Trong đó:

i2n; i3n: entanpi của nước vào và ra bình GNCA2

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

h1; iđ1: lượng nước đọng, entanpi nước đọng ra khỏibình GNCA1

’h2 = h1 + h2

’h2; iđ2: Lượng nước đọng, entanpi nước đọng ra khỏibình GNCA2

Phương trình cân bằng nhiệt cho bình GNCA2

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

h1 ; iđ1

Trang 23

2 1 1 3

2 2

đ h

đ đ h n n nc h

i i

i i i

, , ,

2.4.3 Bình gia nhiệt cao áp số 3:

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

Trong đó:

h3: lượng hơi cấp cho bình GNCA3 lấy từ cửa trích 3

ih3: entanpi hơi cấp cho bình GNCA3

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

’h2: lượng nước đọng từ binh GNCA2 về

h2’; iđ2

Trang 24

’h3: lượng nước đọnh ra khỏi bình GNCA3 về bìnhkhử khí.

iđ3: entanpi nước đọng ra khỏi bình GNCA3

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

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

- Khi nước cấp đi qua bơm nước cấp thì bị gia nhiệtthêm một lượng B nên ta có:

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

2

h

đ P P

Pđ, Ph: áp suất đầu đẩy, hút của bơm, MPa

Theo[TL-7]: Pđ = PLH + PtLLH + PtLđ + Hđ  G 106, MPa

Với PLH = P0 + P0: áp lực hơi tại chỗ ra khỏi lò hơi

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

P0: tổn thất á lực trong ống hơi từ lò hơi tớitua bin

KK

Trang 25

Hđ (m): chiều cao dâng nước từ trục bơm cấp đếnđiểm cao nhất của hệ thống ống là Chọn Hđ = 30m

 : khối lượng riêng của nước ở đường đẩy;  = 863kg/m3

Ptlđ: tổng trở kháng thuỷ lực của thiết bị (bao gồmcác bình GNCA, bộ hâm nước )

Chọn Ptlđ = 14% PLH

= 0,14 (23,54 + 0,05 23,54) = 3,46 MPa

, , 





P đ P h P

1069940433200110

,

.,,

tb P P V



B = 41,1 KJ/kgThay B vào (3-1)  i4n = 666,9 + 41,1 = 708 KJ/kg

Trang 26

* Phương trình cân bằng nhiệt của bình GNCA3:

nc (i3n - i4n) = [h3 (ih3 - iđ3) + ’h2 (iđ2 - iđ3)] 

3 3

3 2 2 4

3 3

đ h

đ đ h n n nc

i i i

708 8 819 02 1 3

,

, ,

ra khỏi nước trước khi cung cấp cho lò hơi (hay còn gọi là khửkhí cho nước)

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

Trang 27

- h4, in4: lượng hơi, entanpi từ cửa trích 4 cấp choTBKK

- ’h3, iđ3: lượng nước đọng, entanpi nước đọng từbình GNCA3 về

’h3 = h1 + h2 + h3

’h3 = 0,0704 + 0,099776 + 0,0652437 = 0,2354Phương trình cân bằng chất của thiết bị khử khí

nc i’kk + HA

ch i”kk = (h4 ih4 + ’h3 iđ3 + n5 in5).

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

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

Ta sẽ có: i’kk = 666,9 KJ/kg

i”kk = 2757 KJ/kgTừ phương trình cân bằng nhiệt:

1,02 666,9 + 0,0035 2757 = (h4 3263 + 0,2354 748 +

n5 610,5)

3263

5 610 0792 176 8875

 h4 = 0,0121677 n5 = 0,77656

2.4.5 Bình gia nhiệt hạ áp 5:

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

Trang 28

Trong đó:

h5, ih5: lượng hơi và entanpi của dòng hơi lấy từ cửatrích số 5

n5: lượng nước ngưng qua GNHA5

in5, in6: entanpi nước ngưng ra và vào GNHA5

h5, iđ5: lượng nước đọng và entanpi nước đọng rakhỏi GNHA5 phương trình cân bằng nhiệt của GNHA5

Phương trình cân bằng nhiệt tại bình GNHA5

n5 (in5 - in6) = h5 (ih5 - iđ5) Chọn hiệu suất bình GNJA5:  = 0,98

5 5

6 5 5 5

,,

n n n h

i i

h5 = 0,03488

2.4.6 Bình gia nhiệt hạ áp 6 (GNHA6)

Hơi thoát ra từ tua bin phụ được đưa trở lại tầng trung giancủa tua bin chính trên đường hơi về có trích một đường hơi cấpcho GNHA6

Sơ đồ tính toán nhiệt của bình GNHA6 như sau:

Trang 29

Trong đó:

h6: lượng hơi cấp cho gia nhiệt hạ áp 6

ih6: entanpi của dòng hơi cấp cho gia nhiệt hạ áp 6

h5: lưu lượng dòng nước đọng từ gia nhiệt hạ áp 5trở về

ih5: entanpi dòng nước đọng từ GNHA5 về GNHA6

’h6, iđ6: lưu lượng và entanpi dòng nước đọng từGNHA6 về GNHA7

’h6 = h5 + h6 + TA

ch

TAch: dòng hơi chèn phần trung áp về có TA

ch = 0,004và

iTA

ch = i0 - 100 = 3365 = 3265 KJ/kgPhương trình cân bằng nhiệt của GNHA6

n5 (in6 - iHHK) = [h6 (ih6 - iđ) + h5 (iđ5 - iđ6) + TA

ch(iTA

ch - iđ6)] Chọn hiệu suất bình GNHA6 là  = 0,98

Theo bảng 2 ta có:

0,77656 (503,7 - iHHK) = [h6 (2939 - 519,66) + 0,03488(633,08 - 519,66)

+ 0,004 (3265 - 519,66)]

 iHHK = 484,4645 - 3115,458 h6 (6-1)

2.4.7 Cân bằng nhiệt điểm hỗn hợp K:

Trang 30

Nước đọng tự bình GNHA6 đỗ về bình GNHA7 sau đó nướcđọng được bơm trở lại đường nước ngưng tại vị trí hỗn hợp

K ở giữa bình GNHA6 và GNHA7 nhờ bơm nước đọng

Sơ đồ tính toán nhiệt như hình vẽ sau:

0,77656 iHHK = ’h7 395,85 + n6 377 (7-1)Thay (6-1) vào (7-1) ta có:

0,77656 (484,4645 - 3115,458h6) = (h7 + 0,03488 + h6 +0,004)

395,85 + n6 377

 395,85 h7 + 377 n6 + 2815,19 h6 = 360,825 (7-2)Phương trình cân bằng chất tại điểm K

n6 + ’h7 = n5

 n6 + n7 + n5 + h6 + TA

ch = n5

n6 + h7 + h6 = 0,77256 (7-3)

Trang 31

entanpi nước ngưng vào và ra khỏi GNHA7 là in8 và in7.

Phương trình cân bằng nhiệt của gia nhiệt hạ áp 7:

n6 (in7 - in8) = [h7 (ih7 - iđ7) + ’h6 (iđ6 - iđ7)] Chọn hiệu suất của bình gia nhiệt là:  = 0,98

- 166,5n6 = [2365,15 h7 + 123,81 (h6 + 0,03888)] 0,98 169,9 n6 = 2363,15 h7 + 123,81 h6 + 4,8137 (8-4)Kết hợp (7-2) - (7-3) 8 (8-1)

Ta được

n6 = 0,67218

Trang 32

h6 = 0,03626

h7 = 0,04347

Bình làm lạnh ejectơ (LE) và bình ngưng

- Nước đọng ở bình GNHA8 cũng được đưa về hỗnhợp ở cuối bình ngưng

2.4.9.1 Bình gia nhiệt hạ áp 8:

Phương trình cân bằng nhiệt:

n6 (in8 - inc) = [h8 (ih8 - iđ8) + HA

ch (iHA

ch - iđc)] Chọn hiệu suất thiết kế GNHA8:  = 0,98

141,494 - 0,67218 inc = (2409,84 h8 + 7,8364) 0,98SVTH : VoÎ Dưỡng - Lớp 98N 1 - Khoa Công Nghệ Nhiệt - Điện

Trang 33

 2409,84 h8 = 130,83 - 0,686 inc (9-1)Theo [TL-2] chọn độ gia nhiệt nước ngưng trong bình làmlạnh ejectơ là

e = 32 KJ/kg

Do đó ta có: inc = iHH2 + e = iHH2 + 32 (9-2)

Thay (9-2) vào (9-1) ta có:

2409,84 h8 = 130,83 - 0,686 (iHH2 + 32)2409,84 h8 = 108,878 - 0,686 iHH2 (9-3)

2.4.9.2 Điểm hỗn hợp sau bình ngưng (HH2)

Phương trình cân bằng chất

n6 = K + HA

ch + e + h8; HAch = 0,0035Với K: lượng nước đọng sau khi ra khỏi bình ngưng

 K + h8 = n6 - (HA

ch + e) = 0,67218 - (0,0025 + 0,0035)

K + h8 = 0,66618 (9-4)Phương trình cân bằng nhiệt tại điểm hỗn hợp 2

n6 iHH2 = h8 iđ8 + HA

ch iđ8 + e i’e + K i’K

Theo bảng 2 ta có:

iđ8 = 231,16 KJ/kgi’K = 154,9 KJ/kg

n6 = 0,67218Thay vào phương trình cân bằng nhiệt

231,16 h8 + 154,9 K - 0,67218 iHH2 = - 1,3342 (9-5)Kết hợp 3 phương trình (9-3); (9-4) và (9-5)

Ta được

h8 = 0,004464

K = 0,661638

iHH2 = 156 KJ/kg

2.4.10 Tua bin phụ truyền động bơm cấp:

Dòng hơi ra khỏi cửa trích số 3: một phần cấp cho gianhiệt cao áp, phần khác cấp cho tua bin phụ hơi ra khỏi tua binphụ được đưa về cấp cho gia nhiệt HA6

Trang 34

Theo bảng 3:P0TP = 14,82 bar; PKTP = 2,35 bar

i0TP = 3363 KJ/kg; iKTP = 2939 KJ/kgLượng hơi trích tương đối cho tua bin phụ

TP Xơ

TP i

Ba nc TP

B: hiệu suất toàn bộ của bơm có tính đến tổn thất

TPcơ: Tổn thất cơ học cuả tua bin truyền động: TP

cơ =0,9

9 0 8 0 424

9 34 02 1

, ,

Trang 35

= 0,0704 + 0,099776 + 0,03707 + 0,0121677 +0,03488 + 0,03626

+ 0,04347 + 0,004464

r = 0,3384877

h = 1 - r = 0,6615123Tính sai số tương đối

1006615123

0

66151230

6616380

,

,,

n k



 = 0,019%  0,1%

Vậy kết quả tính toán ở trên là hợp lý

2.6 Cân bằng năng lượng và tiêu hao hơi trên tua bin:

Tổng cộng của dòng hơi trên tua bin được xác định ở bảngsau:

Bảng 4: Nhiệt giảng thực và công của 1kg hơi mối:

kg).H iJ

Công thực của 1kg hơi mới (KJ/kg)

30035183100

296,8532,1685149,936278,225

Trang 36

0,2571541

0,5143082

0,4708382

0,4663742

204120566178120268

157,096789288,224276145,5492291,546859656,500584124,9882856

Trong đó:

Hj(J+1): Nhiệt giáng trong tua bin từ cửa trích thửa Jđến (J + 1)

J: lượng hơi trích từ các cửa trích của tua bin

J(J+1): lượng hơi qua phần tua bin giữa cửa trích thứ Jvà (J + 1)

Phương trình năng lượng của tua bin có dạng

Do

F máy cơ

E J

J J J

W H

Với cơ = 0,994: hiệu suất phần cơ khó của tua bin

máy F = 0,99: hiệu suất phần điện và phần cơ khí củamáy phát

WE = 300MW = 300 103 KW: lượng điện năng sản xuấtra

Theo bảng 4: j HiJ = 1221,085714 KJ/kg

Từ phương trình trên  D0 =

J j F máy cơ

E

H

W

.

D0 = 0,994.0,99300.1221.103,085714

D0 = 249,66262 kg/s = 898785,4355 kg/hSuất tiêu hao hơi của tua bin

Trang 37



2.7 Tiêu hao hơi và nước:

Nhằm mục đích xác định trị số tuyệt đối của các dòng hơivà nước

Bảng 5: Trị số các dòng hơi và nước D0 = 449,66262 kg/s

Các dòng hơi và nước Trị số tương đối  đối .D Trị số tuyệt

0 (kg/s)

Hơi cấp cho bình GNCA1

Hơi trích cho tua bin truyền

động bơm cấp

Hơi trích cho bình khử khí

Hơi cấp cho bình GNHA5

Hơi vào bình ngưng

Hơi và nước rò rỉ

Lượng hơi vào bộ quá nhiệt

trung gian

Lượng nước cấp

0,07040,0997760,0370740,11660,01216770,034880,036260,043470,0044640,6616380,020,8193241,02

17,57624824,9103379,255991929,110661493,03781988,7082329,052766610,8528341,1144939165,18627664,9932524204,554576254,65587

2.8 Các chỉ tiêu năng lượng của tua bin và hơi:

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

QTB = D0 (i0 - inc) + Drg (i”rg = i’rg)Với D0 = 249,66262 rg/s: lưu lượng hơi mới

i0 = 3365 KJ/kg

inc = 1177,12 (KJ/kg): entanpi nước cấp vào lò hơi

Trang 38

Drg = 204,554576 kg/s: lượng hơi vào bộ quá nhiệttrung gian

i’’rg; i’rg: entanpi của hơi được xác định theo áp suất vànhiệt độ của hơi khi ra khỏi phần cao áp và khi vào phàn trungáp của tua bin

i”rg = 3546 KJ/kgi’rg = 3025 KJ/kg

 QTB = 249,66262 (3365 1177,12) + 204,554576 (3546 3025)

QTB = 652804,7871 KW

2.8.2 Suất tiêu hao nhiệt của tua bin để sản xuất điện

KWh KJ

W

Q q

300

7871 652804

1 1

Bảng 6: Thông số hơi và nước trước và sau khi quá nhiệttrung gian tại lò

(bar) Nhiệt độ 0 C Entanpi, KJ/ kg

Trang 39

Hơi trước quá nhiệt

Hơi sau quá nhiệt trung

Vậy Qqn = 254,65587 (3369,07 147,12) + 204,554576 (3609,2 2981)

-Qqn = 686694,1189 KW

2.8.5 Hiệu suất tải nhiệt:

95 0 1189 686694

7871 652804

, ,

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

rinh = thô (1 - etd)Với etd : hệ số tự dùng; eN = 0,04

 rinh = 0,4037 (1 - 0,04) = 38,75%

2.8.8 Suất tiêu hao nhiệt của khối:

KWh KJ

q

thô

, 4037 2477 89175130

1 1

,

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

2.8.11 Lượng tiêu hao nhiên liệu thực tế:

tt rinh

E

W B

.





Trang 40

Với Qtt = 6020 Kcal/kg = 25204,10299 KJ/kg

s kg

,

. 307169649610299

25204 3875 0

Định dạng
Số trang	94
Dung lượng	765 KB

thiết kế sơ bộ nhà máy nhiệt điện ngưng hơi đốt than

THUYẾT MINH SƠ ĐỒ NHIỆT CHI TIẾT