Bài tập lớn nhà máy nhiệt điện

NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Các thông số ban đầu:1.Sơ đồ : D12.Công suất: 210MW3.Áp suất hơi vào tuabin: 14Mpa4.Nhiệt độ hơi vào tuabin: 520C5.Áp suất ra khỏi bình ngưng: 4 KpaIXác định quá trình giãn nở trên đồ thị is và thông số các điểm:Điểm O:với các thông số: Điểm O’:chọn tổn thất qua van điều chỉnh và đường ống là: Áp suất hơi vào tuabin: Quá trình giãn nở trong CA: Chọn Pqt= 2,6 MpaTừ điểm O’ trên đồ thị Nhiệt giáng lý thuyết trong tầng cao áp là: Theo bảng 7.1 chọn hiệu suất: từ đồ thị kéo thẳng cắt tại điểm 2 có: Điểm 1:Trước tiên ta xác định áp suất và nhiệt độ bão hòa của hơi trong lò hơi:PS=Po + ∑ΔPtổn thất Chọn Nhiệt độ nước cấp vào lò hơi Chọn Nhiệt độ nước ra khỏi bình gia nhiệt CA1 là Nhiệt độ của hơi bão hòa trong bình GNCA1 là: Với độ hâm nước không tới mức của GNCA1 chọn Tra bảng nước và hơi nước bão hòa ứng với Chọn tổn thất trong đường ống dãn hơi trích là 5% Áp suất hơi tại cửa trích 1 là: Điểm 1 chính là giao điểm của P1’ và đoạn O’2  Quá trình giãn nở trong TA:Hơi ra khỏi bộ quá nhiệt trung gian tiếp tục đi qua các van để đến tầng TA. Chọn tổn thất áp suất của hơi trong giai đoạn này khoảng 14% và chọn nhiệt độ hơi vào tầng TA đúng bằng nhiệt độ to ban đầu.Thông số hơi vào tầng TA và trạng thái này được xác định bởi điểm 2’ trên đồ thị iS Thông số hơi cuối tầng TA được chọn sơ bộ ban đầu với áp suất P6=0,2MpaTa xem hơi dãn nỡ trong tầng TA là đoạn nhiệt. Trạng thái hơi này được xác định bởi điểm 60 trên đồ thị iS Nhiệt giáng lý thuyết trong tầng TA: Thực tế thì quá trình dãn nỡ trên không phải là đoạn nhiệt và nhiệt giáng làm việc trong tầng TA là: Xét điểm 6 :Chọn P6 = 0,2Mpa Để xác định thông số tại các cửa trích 3,4,5 của tầng TA trước hết ta cần xác định các độ gia nhiệt ở bình gia nhiệt thứ 2 và độ gia nhiệt tổng cộng của bình GNCA3, của bơm cấp và bình khử khí. •Xác định in2Áp suất nước ra khỏi bình G2Pn2=PBC + ∑tổn thất áp suất ở G2 và G3Với PBC=1,29PS=1,29.14,4=18,6MpaChọn ΔPG2 = ΔPG3 = 0,3Mpa

NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Các thông số ban đầu:

3 Áp suất hơi vào tuabin : 14Mpa

4 Nhiệt độ hơi vào tuabin : 520C

5 Áp suất ra khỏi bình ngưng : 4 Kpa

I Xác định quá trình giãn nở trên đồ thị i-s và thông số các điểm:

 Điểm O:

với các thông số:

0

0 0

14

3380 / 520



 Điểm O’:

chọn tổn thất qua van điều chỉnh và đường ống là:

0 0, 03 0 0, 44

Áp suất hơi vào tuabin:

 Quá trình giãn nở trong CA:

- P qt 0,15 0, 2  P0 2,1 2,8 Mpa

Chọn Pqt= 2,6 Mpa

- Từ điểm O’ trên đồ thị  i2is  2925 /kj kg

- Nhiệt giáng lý thuyết trong tầng cao áp là:

0' 2 3380 2925 455 /

CA

H i  i    kj kg

Theo bảng 7.1 chọn hiệu suất: oi CA  87 %

0,87.455 395,85 /

oi is

2 0' CA 3380 395,85 2984,15 /

     

- từ đồ thị kéo thẳng i2 cắt P qt tại điểm 2 có:

2 2,6

P  Mpa

 Điểm 1:

Trước tiên ta xác định áp suất và nhiệt độ bão hòa của hơi trong lò hơi:

PS=Po + ∑ΔPtổn thấtΔPtổn thấtPtổn thất

14 (0,12 0,15) 14,312 14,39

S

P

Chọn P S 14,39Mpa 14, 4Mpa

S

- Nhiệt độ nước cấp vào lò hơi (0, 65 0, 75) 220, 2343 254,12

Chọn 243o

nc

-Nhiệt độ nước ra khỏi bình gia nhiệt CA1 là

n nc

- Nhiệt độ của hơi bão hòa trong bình GNCA1 là:

s n

Với độ hâm nước không tới mức của GNCA1 chọn    1 2 C

Tra bảng nước và hơi nước bão hòa ứng với

0

Chọn tổn thất trong đường ống dãn hơi trích là 5%

- Áp suất hơi tại cửa trích 1 là:

1' 1, 05 1 41, 77

Điểm 1 chính là giao điểm của P1’ và đoạn O’2

 i1  3084 kJ kg /

 Quá trình giãn nở trong TA:

- Hơi ra khỏi bộ quá nhiệt trung gian tiếp tục đi qua các van

để đến tầng TA Chọn tổn thất áp suất của hơi trong giai đoạn này khoảng 14% và chọn nhiệt độ hơi vào tầng TA đúng bằng nhiệt độ to ban đầu

- Thông số hơi vào tầng TA và trạng thái này được xác định bởi điểm 2’ trên đồ thị i-S

2' 2

0 2' 0

2 '

520





 





2' 2'

3509,712 /

7, 436 /





 





- Thông số hơi cuối tầng TA được chọn sơ bộ ban đầu với áp suất P6=0,2Mpa

- Ta xem hơi dãn nỡ trong tầng TA là đoạn nhiệt Trạng thái hơi này được xác định bởi điểm 60 trên đồ thị i-S

0 0

6 0

2' 6

0, 2 6

7, 436 /









0

6 2848,83 /

- Nhiệt giáng lý thuyết trong tầng TA:

0 2' 6 3509,712 2848,83 661 /

TA is

H i  i    kj kg

Thực tế thì quá trình dãn nỡ trên không phải là đoạn nhiệt và nhiệt giáng làm việc trong tầng TA là:

0,91.661 601,51 /

TA TA TA

oi is

Xét điểm 6 :

- Chọn P6 = 0,2Mpa

- Để xác định thông số tại các cửa trích 3,4,5 của tầng TA trước hết ta cần xác định các độ gia nhiệt ở bình gia nhiệt thứ 2 và độ gia nhiệt tổng cộng của bình GNCA3, của bơm cấp và bình khử khí

4 2 3 3 2 3

2        2  i  n i n



 Xác định in2

- Áp suất nước ra khỏi bình G2

Pn2=PBC + ∑ΔPtổn thấttổn thất áp suất ở G2 và G3 Với PBC=1,29PS=1,29.14,4=18,6Mpa

- Chọn ΔPtổn thấtPG2 = ΔPtổn thấtPG3 = 0,3Mpa

2 18,6 2.0,3 18

n

- Nhiệt độ nước ra khỏi bình G2:

Áp suất hơi bão hòa của bình G2 bằng áp suất hơi trích đi vào G2 và cũng bằng áp suất Pqt Do đó :

2

0 2

0

2

2,6 226,03

226,03 2 224,03 967,11 /

S qt

S

n S

n



     

 Xác định in4

- Áp suất nước ra khỏi bình G4 cũng là áp suất nước vào bình khử khí

- Chọn áp suất bình khử khí:

''

164,96

2764

KH

KH







- Mặt khác, độ gia nhiệt trong bình khử khí KH  (12 16)  0C

Chọn KH  14,96 0C

4 4

164,96 14,96 150

n



Vậy suy ra:

967,11 648

159,6

n n

kj kg

- Ta có:

0 3

0

3

967,11 159,6 807,51 18,6 0,3 18,3

190

190 2 192 13,13

n

S



        

      

- Do tổn thất trong các đường ống dẫn hơi trích nên 3' 1,05 S3 13,8

- Ta xác định được thông số hơi tại cửa trích 3 trên đồ thị (giao điểm của đường P3’ và đoạn 2’6)

3' 3368 /

- Kiểm tra vị trí cân bằng, trong quá trình giãn nở TA:

- Hiệu suất tuabin ngưng hơi phần cao áp:

2

0 0

CA i

nc

i i





   





Trong đó:

- Hiệu suất của các bình gia nhiệt 1 và 2 là

1 0,994 2 0,994

- Độ gia nhiệt của G1:

1 i n1 i n2

  

1

248

n









1

1

1077, 44 /

1077, 44 967,11 110,33 /

n

kJ kg



- Entanpi của nước đọng ra khỏi G1 và G2:

0

1

39,8

10 224,03 10 234,03

1005 /

d







0

2

2,6

10 190 10 200

d







- Lượng nhiệt của phần hơi trích trong các bình gia nhiệt G1

và G2:

1 1 d1 3084 1005 2079 /

1 1

1 1

1,02.110,33

0,0545 2079.0,994

nc

q

 





2

2 2 1,02.159,6 0,0545.(1005 852,52).0,994

2131,63.0,994

nc i d i d

q





 



 



Suy ra:

1 3380 3084 1 0,0545 3084 2984,15

0,168

1 3380 1052

TCA i



- Nhiệt giáng của hơi từ khi vào trung áp cho điểm cân bằng được xác định:

*

0,168.(3509,712 2984,15).(1 0,0545 0,0728)

76,98 /

CA

kJ kg

     



Thông số của điểm cân bằng:

*

* 2'

 P3 * 16,7bar

Ta nhận thấy : *

*

3' 3

3' 3

3368 13,8

i i







Vậy thỏa mãn điều kiện

Độ gia nhiệt của bơm cấp:

iB

B B B

P P v





3 ' 10





Trong đó:

PB : là áp suất nước ra khỏi bơm PB = 18,2Mpa P’B : là áp suất nước vào bơm P’B = 0,7Mpa

iB : là hiệu suất bơm, chọn iB = 85%

85 , 0

10 7 , 0 2 , 18 0011 ,





Độ gia nhiệt trong bình khử khí:

/ /

4 697, 2 641 56, 2 /

     

 KH B

G B KH

G      



156 56, 2 22,65 77,15 kj kg

Vậy suy ra:

từ i 3 =858 kj/kg(tra bảng nước và hơi nước)  t n3  202 C

Xét bình gia nhiệt BGN3 (G3):

chọn độ hâm không tới mức: 3 5 C

3 3 3 202 5 207

s n

từ ts3 tra bảng:

' 3 ' 3

1,816

886, 4

Mpa P

kj kg i

 

 





chọn tổn thất đường ống: P 3 0 , 07 P3

' 3 3

1,816

1,95

1 0.07 1 0.07

P

 

Dựa vào đồ thị i-s phần TA:

3 3

3440 / 490





 



Xác định nhiệt độ của các bình gia nhiệt còn lại:

Để tối ưu hoá ta tính theo công thức sau:

4

'

1, 02

n K

m



    

Tra bảng P K  4Kpa i K'  121, 42kj kg

648 121, 42 115,87

n K

m

m

 

suy ra:  6 m 7  1,02*115,87 118,19  kj kg

5 m 6 1,02*118,19 120,55kj kg

4 m 5 1,02*120,55 123kj kg

Xét bình gia nhiệt BGN7 (G7):

Do bình gia nhiệt hỗn hợp chọn 7 0 C

7 n7 K 7 163, 43 115,87 279,3

7 ' 7

67 0,027

s



 





chọn tổn thất đường ống: P 0 06P7

' 7 7

0,027

0,029

1 0.06 1 0.06

P

 

Dựa vào đồ thị ta suy ra được:

7 7

2605 / 99,3 %

x





 





Xét bình gia nhiệt BGN6 (G6):

Theo trên ta có : P6 = 0,2Mpa

6 6

2870 202









Xét bình gia nhiệt BGN5 (G5):

Là bình gia nhiệt bề mặt nên chọn tổn thất nhiệt 5 4 C

5 6 5 397, 49 120,55 518,04

n n

Với '

6 n6 n7 6 279,3 118,19 397, 49

Áp suất nước P n5  0 21Mpa

5

5 5

518,04 /

123

0, 21

n

n n



'

5 5 5 123 4 127 5 0, 25

s n

chọn tổn thất đường ống: P 5 0 07P5

' 5 5

0, 25

0, 269

1 0.07 1 0.07

P

 

Dựa vào đồ thị i-s ta có thể xác định được:

5 5

2940 / 235









Xét bình gia nhiệt BGN4 (G4):

chọn tổn thất nhiệt 4 3 C

4 5 4 518,04 123 641,04

n n

C

t n  

 4 152 , Pn4 = 0.5MPa

C t

t s n     

Tra bảng nước và hơi bão hoà:

' 4 ' 4

0,54 653,9

Mpa P

kj kg i

 







Chọn tổn thất đường ống: P 4 0 06P4

' 4 4

0,54

0,578

1 0, 06 1 0, 06

P

 

Dựa vào đồ thị i-s ta có thể xác định được:

4 4

3118 / 322









Hiệu suất của phần hạ áp:

Quá trình giãn nở trong hạ áp được xây dựng lúc làm việc trong vùng quá nhiệt lúc đó hiệu suất tương đối của hạ áp lấy theo hơi quá nhiệt, sau đó hạ áp sẽ làm việc trong vùng hơi ẩm Do đó cần phải hiệu chỉnh lại theo hơi ẩm:











 



a

HAa a a HA

oi

HA a oi

H

H K

1 1

, 

 Trong đó:

2

a

y y

Tuỳ vào tuabin chọn   0 , 8

K

y

y ,0 : Là trạng thái hơi ẩm đầu và cuối

2

07 , 0 0 8 , 0 1 2

1  0     

a

y y

Dựa vào đồ thị i-s ta có:

6 2250 2870 2325 545

2630 2380 250

HA a HAa a

    

  

Vậy suy ra:

,

1 0,972 250

545

HA

oi a

      

Cân bằng nước và hơi:

chọn 0  nc  1

Xét bình khử khí:

Ta có lượng hơi trích cho bình gia nhiệt cao áp G3:

  

3

0 3

3 3 2 2 1 3 3















q

i

i d d

nc G









Trong đó:

1 2 0

3 1

0 3

0,031 0,073

235 10 245 0,98 0,98*1,816 1,78 2896

n LH











Từ đó:

0 0

3 3 d3 2896 742 2154

     

Vậy suy ra:

3 1 2 2 3 3

3 3

1*56 0,031 0,073 892 742 0,994

0,066 2154*0.994

G

q





  



  

Phương trình cân bằng chất ở bình khử khí:

1 2 3

3 3

0,066 0,031 0,073 0,066 0,015 1 0,881

KH G KC BH nc

KC KC

chọn áp suất nước sau bơm ngưng:

5 5

2

462.4 / 110

518,04 462, 4 55,64

nKB

G n nKB





     

3

3

.10 0,0011 2,5 0,084 10

3, 22 0,85

BN BN BN

BN

kj kg





Trong đó:

'

3 6 0,084

BN n

Mà:  5  KB BN3  G5

5 3 5 120,55 3, 22 55,64 61,7

Xét bình ngưng KB của bình bay hơi:

''

0,015* 2804 *0.993 *61,7

BH BH BH KB KC KB

i



 

(1)

Phương trình cân bằng nhiệt bình khử khí:

3 4

3 3 2 1 3 3

3 G i   G i d KC i n BH i BH nc i

 3 0,066 3440 0,031 0,073 0,066 742 KC641, 04 0.015.i BH 886, 4

3

3440  641,04 KC 0,015i BH 987,3

Giải hệ phương trình gồm (1), (2), (3) ta được:

3 0,152 0,729

KC















Xét bình gia nhiệt BGN4 (G4):

Lượng hơi trích cho bình gia nhiệt G4 được xác định:

4 4

4 4

0,729*123

0,035 2538*0,996

KC

q

 





Xét bình gia nhiệt BGN5 (G5):

Phương trình cân bằng nhiệt G5 được xác định:

 5   5 55 4 4 55

KC i n  i nKB  G q  i d  i d

0, 729* 518,04 462, 4 G *2458*0,997 0,035 580 482 0,997

5 0,015

G



Xét bình gia nhiệt BGN6 (G6):

Phương trình cân bằng chất ở bình gia nhiệt G6:

Phương trình cân bằng nhiệt ở bình LC:

'

7 7 7

7

0,001 3750 450 0,998

0,57

285 279,3

K K n LC LC LC LC

K



  





Thế vào phương trình * ta được:

0,035 0,015   B  0,57   6  0,729

6 0,109

B

Phương trình cân bằng nhiệt ở bình G6:

' 5 5

4 G i d B i B K i K  i KC i n

0,035 0,015 482 B*529 0,57*285  6 *2870 0,729*397, 49

6

529 B 2870  148,53

Giải hệ phương trình ** và *** ta được:

6

0,07 0,039

B















Lượng hơi trích cho bình G5 là:

5 B G5 0,07 0,015 0,085

Xét bình gia nhiệt BGN7 (G7):

Phương trình cân bằng chất:

7

7 K K

  

7 K 0,57

Phương trình cân bằng nhiệt:

7 7 7

7i K i LE K i n

2 , 159 3 , 279

* 57 , 0 i

* 2605

Bình LE:

 " '   ' 

LE i LE i LE LE K i LE i K

     

0,0028 2750 420 0,999 163, 43 163, 43 6,52

K LE

K LE K

i i



  

Giải hệ phương trình (a),( b), (c) ta được:

7 0,0244 0,5456

K















Kiểm tra cân bằng hơi và nước ngưng:

Lượng hơi vào bình ngưng:

    









H

Trong đó:

- Lượng nước bổ sung vào bình bôc hơi: bs  ro  0 , 015

- Lượng rò rỉ:

0003 , 0

002 , 0

003 , 0 0







qt d d s







0023 , 0

0003 , 0

0004 , 0 0







d

qt sd sd







- Lượng hơi chèn đầu tiên trước, sau cao áp:

0006 , 0

1 

c

 c2  0 , 0004

- Lượng hơi chèn đầu tiên trước trung áp:

0006 , 0

3 

c

 c4  0 , 0004

- Lượng hơi làm lạnh các bộ chèn:

001 , 0



LC



- Lượng lạnh hơi từ ejector:

0028 , 0



LE



1 0,0023 0,0004 0,0003 0,031 0,073 0,152 0,035 0,085 0,039 0,0244

H

K



0,0026 0,001 0,0028 0,5512

   

Lượng nước ngưng ra khỏi bình ngưng:

qt sd sd LC LE H K H

      0 

0,5512 0,0028 0,001 0,0004 0,0003 0,5557

K H

Sai số tính toán:

0,5456 0,5557

0,018 0,5557

K

K K H

K H











 

Phương trình năng lượng xác định lưu lượng hơi và nước:

 Phương trình năng lượng của tuabin được thể hiện ở bảng:

 Chỉ tiêu hơi mới cho tuabin được xác định:











ij j p c

r r i

H

N D

hay

y H

N D









0

0 : 1

Trong đó:

0,994 0,99 1115,87

c p















Các

phần

truyề

n hơi

của

tuabi

n

Lượng hơi tương đối truyền qua Nhiệt giáng của hơi

trong các phần Hij

(kj/kg)

Nội công của 1kg hơi mới

jHij(kj /kg) O’ –

1

0

0 s d sd

oi    

    

9964 , 0 0004 , 0 002 , 0 003 , 0

1    

3030 3374 i

i

H0'1 0 1  

=344

342,76

1 – 2 12  oi  1 0 , 9654

6 , 33

4 , 2996 3030

i i

H12 1 2









2’ –

3

8904 , 0

2 cr 12

3

'

2       

888 , 0

s

qt sd

qt d 3 ' 2

qt         

3440 3540

i i

H2'3 2' 3









3 – 4 34  2'3 3  0 , 8904  0 , 152  0 , 7384

322

3118 3440 i

i

H34 3 4









4 – 5 45 34 4  0 , 7384  0 , 035  0 , 7034

178

2940 3118

i i

H45 4 5









5 – 6 56  45 5  0 , 7034  0 , 085  0 , 6184

70

2870 2940 i

i

H56 5 6









( Theo bảng bên dưới )

6’ –

1 3

1 0,6184 0,039 0,0006 0,0004 0,0028

3 0,58

c c LE

          

    



265

2605 2870 i

i

H67 6 7









7 –

K

5556 , 0 0244 , 0 58 , 0 7 7 ' 6 K

165

H  i i  



91,67

Vậy suy ra :

0 3

210.10

191, 24 0,994*0,99*1115,87

Suất tiêu hao hơi của tuabin:

0

3600 3600.191, 24

3, 27 210.10

D

N

Các dòng hơi và nước:

1 1 0

2 2 0

3 3 0

4 4 0

5 5 0

6 6 0

7 7 0

0,031*191, 24 5,93 0,073*191, 24 13,96 0,152*191, 24 29, 07 0,035*191, 24 6, 7 0,085*191, 24 16, 25 0,039*191, 24 7, 46 0,0244*191, 24 4,67















0 0 0

0,5512*191, 24 105, 4 0,015*191, 24 2,87 0,888*191, 24 169,8

H H

K K

bs b

qt qt







Các chỉ tiêu năng lượng của tổ máy:

 Tiêu hao nhiệt cho tuabin:

 nc qtqt qt bs nc bs

tu D i i D i i D i i

Q  0 0  ''  '  

191, 24 3374 1038 169,8 3540 2996,1 2,87 1038 165 536585, 4Kw

 Suất tiêu hao nhiên liệu của tuabin:

3600 3600*536585, 4

9198,6 210000

tu tu

Q

N

 Hiệu suất của tuabin:

3600 3600

0,39 9198,6

tu tu

q

 Phụ tải nhiệt của lò hơi:

   '' ' 

0 nc qt qt qt

l D i i D i i

Trong đó:

Hơi trước quá nhiệt trung gian:

'

2,8

2910 290

t tg

qt t

tg





Hơi sau quá nhiệt trung gian:

''

2,408

3518 520

s tg

qt s

tg





Thông số hơi ra khỏi lò:

14

3374 520

k lo k lo

Mpa P

C t







Suy ra:

191,24 3374 1038 169,8 3518 2910 549975

l

 Hiệu suất truyền tải điện năng:

536585,4

0,976 549975

tu tt l

Q Q

 Tiêu hao nhiệt cho tổ máy:

549975

597799 0,92

l l

Q



 Hiệu suất tổ máy:

0,39*0,976*0,92 0,35

tu tt l

 Hiệu suất tổ máy NET theo:

net





  1 

Ở đây chọn hiệu suất tự dùng:  td 0,05

 net 1  0,35 1 0,05  0,3325

td

       

 Suất tiêu hao nhiệt NET cho tổ máy:

3600 3600

10827 0,3325

net net



 Tiêu hao nhiên liệu cho tổ máy:

- Nhiên liệu têu chuẩn:

20,4

29308 29308

tc

Q

- Nhiên liệu thông thường:

597799

54,54

10960 10960

l th

Q

 Suất tiêu hao nhiên liệu tiêu chuẩn net:

123 123

370 0,3325

net

tc net

