Nghiên cứu mô phỏng hệ thống tự động hoá cấp nước vào bao hơi của nhà máy nhiệt điện na dương tkv

+ Trong nhà máy điện khâu cấp nước vào bao hơi là khâu hết sức quan trọng đảm bảo cho nhà máy luôn vận hành ổn định vấn đề tự động hoá trong khâu cấp nước vào bao hơi cần được nghiên cứu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

LƯƠNG LÊ NGỌC HÂN

NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HOÁ CẤP NƯỚC VÀO BAO HƠI CỦA NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN

NA DƯƠNG - TKV

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI - 2010

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

LƯƠNG LÊ NGỌC HÂN

NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HOÁ CẤP NƯỚC VÀO BAO HƠI CỦA NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN 2

MỤC LỤC 3

DANH MỤC CÁC Kí HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT 8

DANH MỤC CÁC HèNH VẼ

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

MỞ ĐẦU……… 8

1 Cơ sở khoa học và thực tiễn của luận văn 2 Mục đớch nghiờn cứu của luận văn 3 Nội dung của đề tài, cỏc vấn đề cần giải quyết 4 Nội dung nghiờn cứu 5 Phương phỏp nghiờn cứu 6 í nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của luận văn 7 Bố cục của luận văn CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CẤU TRÚC CỦA HỆ THỐNG CẤP NƯỚC VÀO BAO HƠI CỦA NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN VIỆT NAM VÀ TRấN THẾ GIỚI 1 Tổng quát về nhà máy nhiệt điện đốt than Việt Nam và trên thế giới 11

1.1 Tổng quát về nhà máy nhiệt điện Na Dương 12

1.2 Tổng quát về cấu trúc của hệ thống cấp nước vào bao hơi trong nhà máy nhiệt điện đốt than 13

1.2.1 Tổng quát về cấu trúc hệ thống cấp nước vào bao hơi 14

1.2.2 Cấu trúc hệ thống cấp nước nhà máy nhiệt điện Na Dương 14

1.2.3 Cỏc thiết bị chớnh của hệ thống cấp nước vào bao hơi 15

1.2.3.1 Lũ hơi 15

1.2.3 Cỏc thiết bị chớnh của hệ thống cấp nước vào bao hơi 15

1.2.3.1 Lũ hơi

1.2.3.2 Cấu tạo của lũ hơi ……… 17

1.2.3.2.2 Hệ thống cung cấp khụng khớ và thải sản phẩm chỏy, gồm cỏc loại quạt, bộ sấy khụng khớ, hệ thống thải xỉ, bộ khử bụi, ống khúi 18

1.2.3.2.3 Hệ thống sản xuất hơi quỏ nhiệt, gồm cỏc loại bề mặt truyền nhiệt như ống nước lờn, ống quỏ nhiệt 21

1.2.4 Hệ thống cấp nước, gồm các loại bơm, bộ hâm nước, bao hơi, bình gia nhiệt

cao, hạ áp 22

1.2.4.1 Hệ thống cấp nước và hơi 22

1.2.4.2 Hệ thống nước và hơi phụ khác 23

1.2.4.4 Bơm cấp 26

1.2.4.5 Bình khử khí: 27

1.2.4.6 Cấu tạo bộ hâm nước .27

1.2.4.7 Cấu tạo van toàn 28

1.2.4.8 Bình gia nhiệt cao áp và hạ áp 29

CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC VÀ CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA KHÂU CẤP NƯỚC VÀO BAO HƠI 2.1 Nguyên lý làm việc của hệ thống cấp nước bao hơi 30

2.2 Các thông số kỹ thụât của khâu cấp nước vào bao hơi của nhà máy nhiệt điện Na Dương 31

2.2.1 Các thông số kỹ thuật chính 31

2.2.2 Thông số chính của Tuabin: 32

2.2.3 Thông số chính của Máy phát .33

2.3 Các thông số kỹ thuật và thiết bị của hệ thống cấp nước vào bao hơ 34

2.3.1 Bao hơi 34

2.3.2 Thống cấp nước cho bao hơi 36

2.3.2.1 Bơm nước ngưng 36

2.3.2.2 Các bộ gia nhiệt hạ áp 36

2.3.2.3 Khử khí 37

2.3.2.4 Bơm cấp 37

2.3.2.5 Bộ gia nhiệt cao áp 40

2.3.2.6 Các loại van trong hệ thống 41

2.2.3.7 Thiết bị đo lưu lượng 51

Ch−¬ng 3 X©y dùng m« h×nh to¸n häc m« t¶ hÖ thèng cÊp n¦íC vµo bao h¬i 3 Tổng quan về hệ thống điều khiển trong nhà máy nhiệt điện 54

3.1 Đối tượng điều khiển lò hơi 54

3.1.2 Hệ thống điều khiển lò hơi 56

3.2 Hệ thống điều khiển mức nước bao hơi 57

3.2.1 Yêu cầu chung 57

3.2.2 Các hệ thống điều khiển mức nước 60

3.2.2.1 Hệ thống điều khiển một phần tử 60

3.2.2.2 Hệ thống điều khiển hai phần tử 62

3.2.2.3 Hệ thống điều khiển ba phần tử 65

3.2.2.4 Hệ thống điều khiển mức nước bao hơi của nhà máy Nhiệt điện Na Dương 67

3.2.3 Các thành phần của hệ thống 68

3.2.3.1 Sơ đồ quá trình và đo lường của hệ thống hơi và nước 68

3.4 Xây dựng mô hình toán học .73

3.4.1 Hàm truyền đạt của thiết bị đo 74

3.4.2 Hàm truyền đạt của van 76

3.1.3.1 Đặc tính dòng chảy 77

3.1.3.2 Đặc tính động học 79

3.1.4 Hàm truyền đạt của đối tượng điều chỉnh - bao hơi 80

CHƯƠNG 4 NGHIÊN CỨU ĐỂ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN KHÂU CẤP NƯỚC VÀO BAO HƠI 4.1 1.Tổng quan ứng dụng phần mền Mallab và simulink để mô phỏng hệ thống điều khiển khâu cấp nước vào bao hơi 84

4.1.2 Lựa chọn hệ thống điều khiển 85

4.1.3 Cấu trúc điều khiển tầng 86

4.1.4 Các bộ điều khiển 87

4.1.4.1.Bộ điều khiển P 88

4.1.4.2 Bộ điều khiển PI 89

4.1.4.3 Bộ điều khiển PID 90

4.2 Mô phỏng hoá hệ thống điều khiển khâu cấp nước vào bao hơi một vòng điều khiển 93

4.2.1 Xây dựng cấu trúc hệ thống điều khiển mức nước bao hơi 93

4.2.2 Sử dụng phần mền Simulink và Matlab xây dựng mô hình cấu trúc mô tả hệ thống điều khiển một vòng điều khiển (một tầng) van điều khiển mức nước bao 94

4.2.2.1 Khảo sát đáp của hệ thống khi chưa có bộ điều khiển PID thứ cấp 94

4.2.2.2 Giao diện công cụ tìm tham số PID 95

4.2.2.3 Kết quả tìm được tham số PID tối ưu 95

4.2.2.4 Hệ số PID tối ưu tìm đươc 96

4.2.2.5 So sánh đồ thị đáp ứng quá độ của hệ thống có bộ điều khiển PID và hệ thống không có bộ điều khiển PID 96

4.2.2.6 Thử nghiệm với các mức đặt khác nhau và so sánh với có hệ thống điều khiển PID 97

4.2.2.7 Kết quả điều khiển các mức đặt khác nhau tính (m) 97

4.3 Mô phỏng hoá hệ thống điều khiển khâu cấp nước vào bao hơi hai vòng điều khiển 4.3.1 Xây dựng cấu trúc hệ thống điều khiển mức nước bao hơi hai vòng điều khiển 98

4.3.2 Giao diện công cụ tìm tham số PID sơ cấp tối ưu 99

4.3.3 Tìm được tham số PID sơ cấp tối ưu 99

4.3.4 Đồ thị đáp ứng quá độ của hệ thống có bộ điều khiển PID sơ cấp 100

4.3.5 Kết quả mức nước đặt ở 0.5 m 101

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 102

TÀI LIỆU THAM KHẢO 103

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT

STT Kí hiệu Giải thích

1 DCS Hệ thống điều khiển phân tán

DANH MỤC CÁC HèNH VẼ

Hình 1.1a Sơ đồ nguyên lý chu trình hơi nước 11

Hình 1.1b Sơ đồ nguyên lý 11

Hỡnh.1.2 Toàn cảnh nhà máy nhiệt điện Na Dương 12

Hỡnh 1.3 : Sơ đồ hệ thống cấp nước của nhà mỏy nhiệt điện Na Dương 15

Hỡnh 1.4 : Giàn ống sinh hơi 18

Hỡnh 1.5 Hệ thống làm mỏtt tro dưới 20

Hỡnh 2.1: Chu trỡnh hơi nước 30

Hỡnh 2.2 Bao hơi và cỏc đường ống chớnh 34

Hỡnh 2.3 Bao hơi và cỏc đường ống chớnh 34

Hỡnh 2.4 : Cấu tạo bơm ly tõm 39

Hỡnh 2.5 Van cầu khớ nộn 42

Hỡnh 2.6 Van một chiều 43

Hỡnh 2.7: Cỏch đấu van một chiều với van cấp nước 43

Hỡnh 2.8 Van an toàn kiểu lũ xo; .44

Hỡnh 2.9 Van an toàn kiểu xung lượng 44

Hỡnh 2.10 Hiển thị mức nước dựa trờn nguyờn tắc bỡnh thụng nhau và từ tớnh 46

Hỡnh 2.11 Phần tử biến dạng kiểu ống hỡnh trụ 46

Hỡnh 2.12 Lũ xo ống 48

Hỡnh 2.13 Sơ đồ cấu tạo xiphong 48

Hỡnh 2.14 Sơ đồ màng đo ỏp suất 49

Hỡnh 3.15 Sơ đồ cấu tạo màng dẻo cú tõm cứng 50

Hỡnh 2.16 Phõn bố vận tốc và ỏp suất của một dũng chảy lý tưởng qua lỗ thu 52

Hỡnh 2.17 Lưu lượng kế 53

Hỡnh 2.17 Sơ đồ hệ thống đo lưu lượng dựng màng ngăn 53

Hỡnh 3.1: Sơ đồ hệ thống điều khiển mức nước bao hơi 58

Hỡnh 3.2.a Sơ đồ mụ tả hệ thống điều khiển mức nước một phần tử 60

Hỡnh 3.2 b: Sơ đồ hệ thống điều khiển mức nước một phần tử 60

Hỡnh 3.3 Sơ đồ điều khiển một tớn hiệu 61

Hỡnh 3.4: Đặc tớnh điều khiển của bộ điều khiển một tớn hiệu 62

Hỡnh 3.5 Cỏc đường đặc tớnh tuyến tớnh trong điều khiển van và bơm nước cấp 63

Hỡnh 3.6a: Sơ đồ mụ tả hệ thống điều khiển mức nước hai phần tử 63

Hỡnh 3.6 b: Sơ đồ hệ thống điều khiển mức nước hai phần tử 63

Hỡnh 3.7a Mạch vũng điều khiển hai tớn 64

Hỡnh 3.7b Đặc tớnh điều khiển của bộ điều khiển hai tớn 64

Hỡnh 3.8: Sơ đồ hệ thống điều khiển ba phần tử 65

Hình 3.9: Sơ đồ điều khiển ba phần tử 66

Hình 3.10: Đặc tính điều khiển của bộ điều khiển ba tín hiệu 67

Hỡnh 3.11: Mụ tả chi tiết hệ thống hơi và nước và bố trớ cỏc thiết bị trong hệ thống……… 70

Hỡnh 3.12: Sơ đồ điều khiển mức nước bao hơi 71

Hỡnh 3.13: Bảng chỳ thớch ký hiệu dựng trong bảng điều khiển 72

Hỡnh 3.14 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển mức nước, lưu lượng nước cấp và lưu lượng hơi của bao hơi 73

Hỡnh 3.15 Cấu trỳc cơ bản của thiết bị đo trong hệ thống điều khiển 73

Hình 3.16 Đặc tuyến thiết bị đo mức và đặc tuyến thiết bị đo lưu lượng và áp suất 74

Hỡnh 3.17 Đặc tớnh tĩnh của thiết bị đo; Đường đặc tớnh tuyến tớnh húa 75

Hỡnh 3.18 Đặc tớnh động học của thiết bị đo 76

Hỡnh 3.19 Cỏc đặc tớnh dũng chảy cố hữu 78

Hỡnh 3.20: Quan hệ giữa cỏc thành phần của van điều khiển 79

Hỡnh 3.25 Đặc tớnh động học của van điều khiển 79

Hỡnh 3.26 Đặc tớnh động của mức nước bao hơi khi thay đổi lưu lượng nước cấp…82 Hỡnh 4.1 Sơ đồ cấu trỳc điều khiển phản hồi tiờu biểu 85

Hỡnh 4.2 Sơ đồ cấu trỳc điều khiển phản hồi một tầng 86

Hỡnh 4.3: Sơ đồ cấu trỳc điều khiển tầng nối tiếp (02 vũng điều khiển) 87

Hỡnh 4.4 Đặc tớnh biờn độ và đặc tớnh pha của bộ PI 90

Hỡnh 4.5 Đặc tớnh tần số bộ PID 92

Hỡnh 4.6 Sơ đồ điều khiển một vũng điều khiển van điều khiển mức nước bao hơi 94

Hỡnh 4.7 Đồ thị đỏp ứng quỏ độ của hệ thống khi chưa cú PID 94

Hỡnh 4.8 Giao diện tỡm tham số PID tối ưu 95

Hỡnh 4.9 Đồ thị đỏp ứng quỏ độ với tham số tối ưu 95

Hỡnh 4.10 Kết quả tham số PID mong muốn 96

Hỡnh 11 Kết quả so sỏnh đỏp ứng quỏ độ của hệ thống điều khiển cú PID và hệ thống điều khiển khụng cú bộ PID 97

Hình 12 Đặt các mức thử nghiệm khác nhau 97

Hình 13 Kết quả với các mức đặt khác nhau 97

Hình 14 Sơ đồ điều khiển hai vòng điều khiển mức nước bao hơi 98

Hình 4.15 Đồ thị đáp ứng quá độ của hệ thống khi chưa có PID thứ cấp 98

Hình 1.16 Giao diện tìm tham số PID tối ưu sơ cấp 99

Hình 4.18 Kết quả tìm được tham số PID tối ưu sơ cấp 99

Hình 4.17 Đồ thị đáp ứng quá độ với tham số tối ưu tìm PID sơ cấp 99

Hình 4.18 Kết quả tham số PID mong muốn 100

Hình 19 Kết quả đáp ứng quá độ của hệ thống điều khiển 101

Hình 20 Kết quả với mức đặt 0.5 m .101

Hình 21 Sơ đồ điều khiển ba tín hiệu điều khiển mức nước bao hơi 101

Hình 22 Kết quả điều khiển ba vòng điều khiển 102

MỞ ĐẦU

1 Cơ sở khoa học và thực tiễn của luận văn

Tập đoàn công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam có rất nhiều các Mỏ Than có nhiệt trị thấp khó sử dụng trong các nghành luyện kim, hoá chất và trong xuất khẩu vì vậy để tận dụng và sử dụng các loại than có nhiệt trị thấp Lãnh đạo Tập đoàn công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam đã quyết định đầu tư 22 các nhà máy nhiệt điện gần các mỏ than có nhiệt trị thấp để thu được hiệu quả cao trong kinh doanh và đã được Thủ Tướng Chính phủ cho phép thành lập Tổng công ty Điện lực - TKV trực thuộc Tập đoàn công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam hiện nay đã có một loạt các nhà máy đang xây dựng và vận hành thương mại ví dụ:

1 Nhà máy nhiệt điện Na Dương công suất 110MW

2 Nhà máy nhiệt điện Cao Ngạn công suất 110MW

3 Nhà máy nhiệt điện Sơn Động công suất 220 MW

4 Nhà máy nhiệt điện Cẩm Phả 1,2 công suất 660 MW

5 Nhà máy nhiệt điện Lý Sơn công suất 6 MW

6 Nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân 1 tỉnh Bình Thuận 1100 MW

7 Nhà máy nhiệt điện Mông Dương Cẩm Phả tỉnh Quảng Ninh công suất 1100MW

8 Nhà máy nhiệt điện Hải Phòng 3 công suất 2400MW

+ Trong nhà máy điện khâu cấp nước vào bao hơi là khâu hết sức quan trọng đảm bảo cho nhà máy luôn vận hành ổn định vấn đề tự động hoá trong khâu cấp nước vào bao hơi cần được nghiên cứu tự động hoá và mô phỏng trên phần mền chuyên dụng nhằm mục đích để giám sát quá trình điều khiển tự động của hệ thống

để phục vụ công tác nghiên cứu tìm tham số hiệu chỉnh hợp lý của hệ thống

+ Có thể dùng chương trình mô phỏng để giảng dậy và đào tạo cho công nhân thực hành và kỹ sư vận hành

Như vậy, việc nghiên cứu mô phỏng hệ thống tự động hoá cấp nước vào bao hơi của Nhà máy nhiệt điện để xác định các tham số làm việc hợp lý có ý nghĩa rất lớn và mang tích chất cấp thiết trong nhà máy nhiệt điện

2 Mục đích nghiên cứu của luận văn

Đề tài này nhằm mục đích chính là: Mô phỏng hệ thống tự động hoá cấp nước vào bao hơi của Nhà máy nhiệt điện Na Dương để xác định các tham số làm việc hợp lý nhằm giúp cho công tác nghiên cứu và hiệu chỉnh

- Từ thực tế lấy số liệu từ nhà máy nhiệt điện Na Dương

- Về lý thuyết xây dựng mô hình toán học để mô tả hệ thống tự động

3 Nội dung của đề tài, các vấn đề cần giải quyết

- Nghiên cứu tình hình tổng quan về cấu trúc của hệ thống cấp nước vào bao hơi

của nhà máy điện Việt Nam và trên thế giới

- Giới thiệu về nguyên lý làm việc và các thông số kỹ thuật của khâu cấp nước vào bao hơi nhà máy nhiệt điện Na Dương

- Xây dựng mô hình toán học mô tả hệ thống cấp nước vào bao hơi

- Nghiên cứu để mô phỏng hệ thống điều khiển khâu cấp nước vào bao hơi

4 Nội dung nghiên cứu

Nghiên cứu quy luật hệ thống cấp nước vào bao hơi và các phương pháp điều khiển khâu cấp nước vào bao hơi thường dùng trong nhà máy nhiệt điện đốt than để phân tích và đánh giá của các thiết bị điều khiển trong nhà máy nhiệt điện đốt than

và tìm giải pháp tối ưu hoá hệ thống điều khiển

5 Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu lý thuyết, xây dựng mô hình toán học để thực hiện mô phỏng

Mô phỏng các phương pháp điều khiển hệ thống cấp nước vào bao hơi

Phân tích, tổng hợp các số liệu để đưa ra giải pháp khắc phục

6 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của luận văn

Làm phong phú thêm hiểu biết về chức năng sử dụng của các thiết bị điều khiển trong các nhà máy nhiệt điện ở nước ta

Xây dựng được cơ sở để nghiên cứu tìm quy luật điều khiển tự động hoá và các phương pháp điều khiển của hệ thống cấp nước vào bao hơi

Đưa ra các giải pháp xử lý lỗi trong các chế độ làm việc của thiết bị điều khiển trong các nhà máy nhiệt điện đốt than nhằm nâng cao chất lượng điều khiển

an toàn trong các thiết bị điều khiển và đảm bảo tuổi thọ của các thiết thiết bị điều khiển trong nhà máy nhiệt điện đốt than

7 Bố cục của luận văn

Luận văn bao gồm 4 chương nội dung

Luận văn được hoàn thành với sự nỗ lực nghiêm túc của bản thân, sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn và các bạn đồng nghiệp

Tác giả xin trân trọng cảm ơn thầy giáo PGS.TS Thái Duy Thức đã hướng dẫn, giúp đỡ trong suốt quá trình thực hiện luận văn Xin chân thành cảm ơn các anh em học lớp cao học tự động hoá khoá 5 và các đồng nghiệp tại Công ty tư vấn quản lý dự án đầu tư xây dựng - TKV về sự giúp đỡ trong trong suốt quá trình học tập và làm luận văn tốt nghiệp Xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi trong công tác nghiên cứu của các thầy cô giáo Bộ môn Tự Động Hóa xí nghiệp Mỏ và Dầu khí, Khoa Cơ - Điện, Trường Đại học Mỏ - Địa Chất

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ CẤU TRÚC CỦA HỆ THỐNG CẤP NƯỚC VÀO BAO HƠI

CỦA NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN VIỆT NAM VÀ TRấN THẾ GIỚI

1 Tổng quát về nhà máy nhiệt điện đốt than Việt Nam và trên thế giới

Nhà máy nhiệt điện là tổ hợp các thiết bị có mục đích là chuyển nhiệt năng từ các nguồn thành điện năng

Nguồn nhiệt năng bao gồm: nhiệt năng sinh ra từ các phản ứng cháy các dạng nhiên liệu hoá thạch, nhiên liệu hữu cơ ví dụ nh− dầu, than, khí đốt, thậm chí cả rác, trấu nhiệt sinh ra từ các phản ứng hạt nhân và nhiệt thu từ ánh sáng mặt trời, địa nhiệt

Nhà máy nhiệt điện gồm các phần chính sau:

+ Phần điện: Giống nhau cho các nhà máy, bao gồm máy phát, trạm biến áp và

hệ thống điện tự dùng

+ Phần nhiệt: Tuỳ theo từng loại nhà máy, bao gồm:

- Nhà máy tua bin hơi: Lò hơi, tua bin hơi và thiết bị phụ

- Nhà máy tua bin khí: Buồng đốt và tua bin khí và thiết bị phụ

- Nhà máy chu trình hỗn hợp: Buồng đốt và tua bin khí, lò hơi thu hồi nhiệt thải

và tua bin hơi

Nhà máy nhiệt điện thông thường hoạt động theo nguyên lý sau: Nhiệt sinh ra

do cháy nhiên liệu ở buồng đốt sẽ đốt nóng nước (hoặc sinh công ở tua bin khí với chu trình hỗn hợp) để sinh hơi quá nhiệt Hơi quá nhiệt sẽ làm quay tua bin - máy phát Hơi quá nhiệt sau khi sinh công ở tua bin hơi đ−ợc ng−ng tụ ở bình ng−ng và

đ−ợc bơm trở lại lò hơi Sơ đồ của một nhà máy điện nh− hình 1.1

Lò

hơi

Lò hơi

Có rất nhiều cách phân loại nhà máy nhiệt điện

+ Theo thiết bị tua bin dùng nhà máy:

- Nhà máy điện tua bin khí:

Chuyển nhiệt năng của nhiên liệu cháy thành động năng của dòng khí và trực tiếp làm quay tua bin - máy phát Nhiên liệu dùng trong nhà máy này thường là khí

đốt hoặc dầu Nhà máy này ít dùng vì hiệu suất thấp

- Nhà máy điện tua bin hơi:

Nhiệt năng của phản ứng cháy chuyển thành thế năng của hơi nước trong thiết bị

lò hơi Thế năng này chuyển thành động năng làm quay tua bin - máy phát Nhà máy điện tua bin hơi có thể dùng tất cả các nguồn nhiên liệu kể trên

- Nhà máy điện chu trình hỗn hợp:

Là nhà máy điện kết hợp nhà máy điện tua bin khí với nhà máy điện tua bin hơi

Động năng của khí cháy sau khi làm quay tua bin khí được đưa sang lò thu hồi nhiệt thải Tại đây nhiệt năng của dòng khí được dùng để sinh hơi và chu trình hơi nước bắt đầu

+ Theo thiết bị lò hơi (chỉ dùng cho các nhà máy điện có lò hơi) Người ta thường chia nhỏ hơn nữa, có thể theo thông số hơi, dạng chuyển động của nước trong lò, dạng đốt nhiên liệu Các dạng này sẽ xem kỹ trong phần lò hơi

+ Theo sản phẩm đầu ra:

- Trung tâm nhiệt điện: Đây là nhà máy vừa sản xuất điện năng vừa trực tiếp cung cấp nhiệt năng cho các nhà máy khác thông qua việc cung cấp hơi

- Nhà máy nhiệt điện thuần tuý: Chỉ sản xuất điện năng

+ Theo nguyên liệu sử dụng:

- Nhà máy nhiệt điện đốt than: Là nhà máy điện dùng tua bin hơi nước (chu trình hơi nước)

- Nhà máy điện đốt dầu: Có thể chỉ dùng tua bin hơi hoặc dùng chu trình hỗn hợp

- Nhà máy điện đốt khí: Là nhà máy sử dụng chu trình hỗn hợp

- Nhà máy điện nguyên tử

1.2. Tổng quát về nhà máy nhiệt điện Na Dương

Nhà mỏy Nhiệt điện Na Dương cú hai tổ mỏy quy mụ cụng suất khoảng 110 MW tại thụn Toũng Giỏ, xó Sàn Viờn, huyện Lộc Bỡnh, tỉnh Lạng Sơn Nhà mỏy được khởi cụng kể từ đầu thỏng 4/2002 đó hoàn thành 2005 nhà mỏy sửa dụng cụng nghệ

lũ hơi tầng sụi tuần hoàn CFB

Than cấp cho nhà mỏy từ Mỏ than Na Dương gần đấy là loại than cú hàm lượng lưu huỳnh khỏ cao, cú nhiệt trị thấp do vậy để khử được hàm lượng lưu huỳnh, đỏ vụi được đốt kốm cựng với than trong buồng lửa Nhu cầu tiờu thụ đỏ vụi của nhà mỏy phụ thuộc nhiều vào lượng lưu huỳnh trong than Đỏ vụi cấp cho cho nhà mỏy được lấy từ cỏc mỏ đỏ thuộc huyện Lộc Bỡnh, tỉnh Lạng Sơn

Hình 1.2 Toàn cảnh nhà máy nhiệt điện Na Dương1.2 Tổng quát về cấu trúc của hệ thống cấp nước vào bao hơi trong nhà máy nhiệt điện đốt than

1.2.1 Tổng quát về cấu trúc hệ thống cấp nước vào bao hơi

Hệ thống cấp nước trong lò hơi tầng sôi tuần hoàn thì sự tuần hoàn của nước

được thực hiện trong bề mặt sinh hơi nhờ hiệu số trọng lượng của nước trong các ống xuống (không được đốt nóng) và các ống lên (ống được đốt nóng) Để tuần hoàn nhiều lần (4-10 lần) thì các ống xuống và ống lên được nối với bao hơi Hệ thống nước cấp trước khi đi vào bao hơi qua bơm hệ thống bơm cấp, bình gia nhiệt, cao/hạ áp, hệ thống đường ống bypass nước cấp có van điện động, bình khử khí đh

được hâm nóng sơ bộ trong bộ hâm nước Hơi bho hoà sau khi tách ra khỏi nước sôi

được dẫn từ bao hơi đến bộ quá nhiệt bằng ống dẫn Như vậy bao hơi là 1 thành phần quan trọng đối với lò hơi tầng sôi tuần hoàn tự nhiên Nó làm nhiệm vụ tách hơi ra khỏi hỗn hợp hơi và nước đh được tạo ra trong các ống đi lên, phân phối nước theo các ống xuống và đưa hơi bho hoà đến bộ quá nhiệt

1.2.2 Cấu trúc hệ thống cấp nước nhà máy nhiệt điện Na Dương

Nhà máy nhiệt điện Na Dương bao gồm hai tổ máy mỗi tổ máy có một hệ thống nước cấp riêng biệt

Hệ thống gồm:

- Gồm một lò hơi tầng sôi tuần hoàn mỗi lò có công suất thiết kế

Hơi chính đầu ra bộ quá nhiệt

- Hai bình gia nhiệt cao áp lắp nối tiếp nhau và hệ thống van vào/ ra của 04 bình gia nhiệt

- Hệ thống đường ống bypass nước cấp có van điện động

- Hai bình gia nhiệt cao áp có chung một đường bypass nên khi sự cố phía nước một trong hai bình thì phải tách cả hệ thống gia nhiệt cao áp ra ngoài và khi đó nước cấp sẽ đi qua đường bypass Tuy nhiên khi tách hệ thống gia nhiệt thì sẽ làm giảm nhiệt độ nước cấp vào bộ hâm do đó ảnh hưởng đến chế độ cháy trong lò hơi

- Hai bơm nước cấp có bố trí 2 đường tái tuần hoàn nước cấp về bình khử khí, chúng được sử dụng trong chế độ khởi động tổ máy và giảm phụ tải lò hơi, nhằm tránh gây quá áp trong hệ thống nước cấp Nước cấp còn được sử dụng làm nước

gi¶m «n h¬i qu¸ nhiÖt vµ cho c¸c van gi¶m ¸p - gi¶m «n (cho van gi¶m ¸p gi¶m «n trªn ®−êng h¬i c«ng t¸c cña 2 eject¬ chÝnh H×nh 1.3 Sơ đồ hệ thống cấp nước lò hơi Na Dương

Hình 1.3 : Sơ đồ hệ thống cấp nước của nhà máy nhiệt điện Na Dương 1.2.3 Các thiết bị chính của hệ thống cấp nước vào bao hơi

Lò hơi là thiết bị quan trọng trong mỗi nhà máy nhiệt điện Nhiệm vụ của lò hơi

là chuyển hoá các dạng năng lượng khác nhau thành nhiệt năng và truyền nhiệt năng đó cho môi chất để chuyển chúng từ thể lỏng thành hơi bão hoà rồi thành hơi quá nhiệt Hơi quá nhiệt này sẽ được đưa sang làm quay tua bin hơi

Riêng với lò thu hồi nhiệt thải thì không có nhiệm vụ chuyển hoá năng lượng

mà chỉ tận dụng nhiệt từ khói thải của tua bin khí

1.2.3.2 Cấu tạo của lò hơi

Lò hơi dùng trong nhà máy nhiệt điện gồm các phần chính sau:

+ Hệ thống cung cấp và đốt nhiên liệu, bao gồm các vòi đốt, buồng lửa

+ Hệ thống cung cấp không khí và thải sản phẩm cháy, gồm các loại quạt, bộ sấy không khí, hệ thống thải xỉ, bộ khử bụi, ống khói

+ Hệ thống cấp nước, gồm các loại bơm, bộ hâm nước, bao hơi, bình gia nhiệt cao, hạ áp

+ Hệ thống sản xuất hơi quá nhiệt, gồm các loại bề mặt truyền nhiệt như ống nước lên, ống quá nhiệt

Ngoài ra trong lò hơi còn nhiều hệ thống các thiết bị phụ trợ như hệ thống đo lường điều khiển, hệ thống an toàn, khung tường lò

1.2.3.2.1 Hệ thống cung cấp và đốt nhiên liệu, bao gồm các vòi đốt, buồng lửa 1.2.3.2.1 1 Hệ thống cấp than

Có 4 đường ống vận chuyển than bùn, lần lượt cấp cho 4 ống chèn tường ở phía sau buồng lửa

Có các van cổng và van tách chạy bằng khí nén ở đầu vào của đường ống vận chuyển than bùn, ở phía sau của van tách này chạy bằng khí, than được đưa vào khu vực tuần hoàn, ở đó gió thứ cấp được thổi vào và than được đưa vào buồng đốt Van tách chạy bằng khí nén này và các khu vực tuần hoàn khí được đặt ở trong các ống

thẳng đứng Những ống này ở trong các khoang vận chuyển than của tường trước liên kết theo hình chữ T với các bộ phận nghiêng của các ống trong các khu vực tuần hoàn không khí Khoang cấp than cám ở phía tường sau cấp bằng những ống vòng Khoang cấp than bùn đi vào vòng chèn với một góc 150 theo phương thẳng đứng

1.2.3.2.1 2 Hệ thống cấp đá vôi

Hệ thống cấp đá vôi có nhiệm vụ vận chuyển bột đá vôi từ phễu theo băng chuyền đưa vào lò theo các vị trí khác nhau với lượng thích hợp tùy thuộc năng suất máy cấp than, để hấp thụ lượng S02 sinh ra do sự cháy lưu huỳnh có trong than

Có hai băng chuyền đá vôi để xử lý và cấp đá vôi cho lò Đá vôi chứa trong phễu đá vôi Có 2 gầu tro xỉ trong phễu đá vôi Có một bộ cấp liệu kiểu quay dưới phễu của mỗi gầu tro xỉ Đằng sau bộ cấp liệu quay có hai ống cấp liệu song song

Có một bộ chuyển đổi (rẽ nhánh) hoặc cụm rẽ nhánh để cân bằng nhiên liệu cho hai đường ống Có một khóa khí kiểu quay trong đường ống để chèn áp suất ngược của

hệ thống băng tải nhiên liệu Dưới tác động của khóa khí kiểu quay, không khí được đưa vào trong các ống để truyền tải nhiên liệu

Hai băng xích nâng được thiết kế để cung cấp 100 % công suất và có thể cấp toàn bộ đá vôi ở các đầu vào bộ cấp Có 3 ba đầu vào bộ cấp đá vôi ở tường trước, 3

ở tường sau và mỗi bộ ở một tường biên

1.2.3.2.1 4 Buồng đốt

Buồng đốt của lò hơi tầng sôi tuần hoàn gồm 02 vùng cháy nhiên liệu là vùng giảm sơ cấp ở phần thấp buồng lửa và vùng cháy thứ cấp ở phía trên điểm cấp gió thứ cấp vào buồng lửa Buồng đốt hình chữ nhật, có chiều rộng khoảng 18.0 m và sâu 7.5 m, cao 36.2 m Toàn bộ không gian buồng lửa được bao bởi các dàn ống (dàn ống sinh hơi) vách tường được hàn cánh

Giàn ống sinh hơi gồm:

+ Giàn ống tường trước, tường sau mỗi bên 230 ống, đường kính 65mm

+ Giàn ống tường biên, mỗi bên 96 ống, đường kính 65mm

+ Ống góp đầu vào bên dưới , bên trên tường trước có đường kính 273 mm + Ống góp đầu vào bên trên, bên dưới tường biên có đường kính 219 mm

Giàn ống sinh hơi được mô tả ở hình vẽ số 1.4

H

Hình 1.4 : Giàn ống sinh hơi 1.2.3.2.2 Hệ thống cung cấp không khí và thải sản phẩm cháy, gồm các loại quạt, bộ sấy không khí, hệ thống thải xỉ, bộ khử bụi, ống khói

1.2.3.2.2.1 Hệ thống cung cấp không khí

Hệ thống cung cấp không khí được chia thành 3 loại: gió cấp 1, gió cấp 2 và gió tăng áp, có nhiệm vụ chủ yếu là: cung cấp Oxy cho buồng đốt, tạo tầng sôi trong

buồng đốt, sấy và vận chuyển than, chèn máy cấp than

và đi vào các vòi phun gió cấp 2 ở mức trên, mức dưới và vòi dầu khởi động

Thông số kỹ thuật chính

1.2.3.2.2.3 Hệ thống sản phẩm cháy

Hệ thống sản phẩm cháy gió có nhiệm vụ:

+ Duy trì quá trình cháy bên trong buồng lửa CFB trong quá trình khởi động

và vận hành bình thường với lượng gió yêu cầu cho việc tạo tầng lỏng, chèn kín, làm mát, vận chuyển và cho quá trình cháy Tổng lượng gió cấp vào buồng lửa CFB bao gồm gió cấp 1, gió cấp 2, gió vận chuyển đá vôi, gió thổi đáy van L và gió làm mát tro

+ Làm giảm nhiệt độ khói đến nhiệt độ yêu cầu khi qua bộ sấy không khí và ngăn chặn việc ngưng tụ ở bộ sấy không khí khi nhiệt độ của khói giảm thấp hơn nhiệt độ điểm sương

+ Cung cấp vòi phun khởi động trong suốt quá trình khởi động với lượng gió yêu cầu

+ Vận chuyển khói từ buồng lửa qua bề mặt đốt phần đuôi lò, qua bộ lọc bụi tĩnh điện và đi vào ống khói Bên cạnh đó quạt khói còn có nhiệm vụ điều chỉnh áp suất buồng lửa

+ Làm sạch lò hơi trước khi thực hiện đánh lửa vòi phun khởi động, làm mát nhanh buồng lửa lò hơi trong trường hợp dừng nhanh lò phục vụ công tác sửa chữa

1.2.3.2.2.4 Hệ thống thải tro:

Hệ thống thải tro xỉ trong lò hơi tầng sôi tuần hoàn của nhà máy nhiệt điện Na Dương để thải bỏ một số lượng chọn trước chất đệm ra khỏi buồng đốt theo yêu cầu tải lò hơi (lưu lượng hơi), nhiên liệu được đốt cháy và chất lượng lớp sôi Lượng

chất đệm chính xác trong vòng nóng của lò hơi tuần hoàn tầng sôi của lưu chuyển ghi sẽ có ảnh hưởng tới hoạt động của lò hơi

1.2.3.2.2.5 Hệ thống làm mát tro dưới

Sử dụng thiết bị đo vi áp kế ngang qua phần thấp của buồng đốt, một số lượng được kiểm soát của chất đệm có nhiệt độ cao 760-9000C, bao gồm phần lớn tro,

canxi sunphat và đá vôi chưa phản ứng, cộng thêm số lượng nhỏ than chưa cháy

cùng các chất từ bên ngoài (bu lông, mảnh sắt vụn, pyrit, vv) được loại bỏ định kì khỏi buồng đốt và đi qua các thiết bị gắn trên các tường bên của lò gọi là “buồng thải tro có làm mát’ Các thiết bị cấp định kì này cho phép các chất đệm thô đi ra khỏi buồng đốt, được làm lạnh và đưa tới hệ thống thải tro Tốc độ của gió sơ cấp,

gió được đưa vào buồng thải tro có làm mát tại hộp gió, được điều khiển bởi nhiệt

độ tro được gửi trực tiếp vào các buồng thải tro có làm mát bởi các vòi phun trên sàn để hướng chuyển động của tro đi qua buồng thải tro có làm mát Dòng gió sơ cấp nóng được đưa vào khu vực buồng giảm tốc của buồng thải tro có làm mát và dùng để phân loại và làm mát chất đệm, đưa chất đệm nhỏ quay trở lại buồng đốt Dòng gió sơ cấp lạnh được đưa vào vùng làm mát 1 và làm mát 2 để cải thiện quá trình làm mát Đó là nhân tố điều khiển cục bộ rất quan trọng của quá trình cháy trong lò hơi tuần hoàn tầng sôi

lµm m¸t 1 lµm m¸t 2

Lượng chất đệm lấy ra cân bằng với lượng đưa vào buồng đốt Ứng với tốc

độ cấp nhiên liệu và đá vôi cho trước, sự tăng tốc độ thải tro sẽ làm rỗng ghi và làm

áp suất ghi thấp hơn Nếu giảm tốc độ thải tro thì kết quả sẽ ngược lại

1.2.3.2.2.6 Hệ thống thổi bụi ống

Hệ thống máy thổi bụi được lắp đặt trong toàn bộ lò hơi tuần hoàn tầng sôi của nhà máy nhiệt điện Na Dương để thổi mồ hóng phía khói của bề mặt truyền nhiệt trên đường khói đối lưu Vùng này bao gồm bộ quá nhiệt, bộ hâm nước, bộ sấy không khí kiểu dàn ống Sự tích tụ quá nhiều của mồ hóng trên ống trao đổi nhiệt làm giảm hiệu suất lò hơi Người vận hành hay hệ thống điều khiển sẽ phải sử dụng nhiên liệu nhiều hơn để bù lại sự giảm hiệu suất lò hơi do truyền nhiệt giảm Điều này dẫn tới tăng chi phí vận hành của lò hơi và ảnh hưởng xấu đến hoạt động bình thường của lò hơi

1.2.3.2.2.7 Hệ thống khử bụi: Để đảm bảo nồng độ bụi trong khói thải đáp ứng

tiêu chuẩn môi trường TCVN – 1995 (<= 400mg/Nm3), áp dụng công nghệ hệ thống khử bụi tĩnh điện có hiệu suất khử bụi 99.82%

1.2.3.2.2.8 Hệ thống nước làm mát: Nhu cầu nước làm mát cho nhà máy nhiệt

điện Na Dương là tương đối lớn khoảng 7.000 M3 cho một tổ máy 50MW Nước làm mát được dẫn bằng đường ống từ hồ nước nhân tạo cạnh nhà máy 3000m Trạm bơm nước làm ống đặt ngay tại hồ nhân tạo Nước làm mát sau khi qua bình ngưng được xả vào hệ thống nước trong nhà máy và được xả ra ngoài bằng hệ thống kênh

xả

1.2.3.2.3 Hệ thống sản xuất hơi quá nhiệt, gồm các loại bề mặt truyền nhiệt như ống nước lên, ống quá nhiệt

1.2.3.2.3.1 Các bề mặt trao đổi nhiệt đối lưu và bức xạ

Sau khi ra khỏi buồng lửa và đi qua hệ thống cyclone phân ly, dòng khói nóng

đi vào khu vực trao đổi nhiệt đối lưu Trong khu vực này, các bề mặt trao đổi nhiệt của các bộ quá nhiệt và quá nhiệt trung gian hấp thụ nhiệt từ dòng khói nóng để gia nhiệt cho hơi quá nhiệt và quá nhiệt trung gian tới nhiệt độ thiết kế

Cuối khu vực trao đổi nhiệt đối lưu là bộ hâm nước được bố trí ở phía đuôi lò Trong bộ hâm nước, nhiệt sẽ truyền cho nước cấp ở nhiệt độ thấp hơn đáng kể so với bão hòa

1.2.3.2.3.2 Các bộ quá nhiệt và quá nhiệt trung gian: Sau khi ra khỏi bao hơi,

hơi bão hòa đi vào ống góp đầu vào của bộ quá nhiệt sơ cấp được bố trí ngược với dòng khói Bộ quá nhiệt sơ cấp gồm 6 giàn ống bên, mỗi bên có 3 cánh, mỗi giàn có

40 ống, ống có đường kính 44.5 mm

Các đường ống đi vào buồng đốt từ cách xa 15 m so với mặt đất Tường trước

sẽ tạo thành một góc nhất định và uốn thẳng đứng và kết thúc tại 6 ống góp đầu ra Hơi đi vào đầu vào của ống góp bên trong của bộ quá nhiệt cấp 1

+ ống góp đầu vào, ống góp đầu ra: φ 273

+ các ống góp đầu ra được liên kết với các đường ống dẫn nhiệt được trang bị

bộ giảm ôn cấp 1

Bộ quá nhiệt thứ cấp (trao đổi nhiệt bức xạ + đối lưu) được đặt bên trong buồng lửa ở cao độ trung bình đảm bảo không bị ảnh hưởng bởi khu vực lưới các vòi phun cũng như đầu ra buồng lửa

Bộ quá nhiệt thứ cấp gồm 10 tường cánh, mỗi tường cánh gồm 40 ống

Bộ quá nhiệt cuối được bố trí bên trên dòng khói khí ra khỏi hệ thống cyclone phân ly để gia nhiệt hơi tới nhiệt độ quá nhiệt Hơi quá nhiệt cuối cũng có hướng ngược với dòng khói

Hệ thống quá nhiệt trung gian bao gồm 2 cấp quá nhiệt với bộ quá nhiệt trung gian cấp 1 được bố trí trên đường khói Bộ quá nhiệt cấp 2 ( trao đổi nhiệt bức xạ + đối lưu) cũng được treo trong buồng lửa có chiều dòng hơi đi xuống

Trên các đường ống nối giữa mỗi cấp của bộ quá nhiệt và quá nhiệt trung gian

có các bộ giảm ôn kiểu phun nước để điều chỉnh nhiệt độ hơi trong đó nhiệt độ ra khỏi bộ quá nhiệt trung gian cuối sẽ được điều chỉnh chính xác

1.2.4 Hệ thống cấp nước, gồm các loại bơm, bộ hâm nước, bao hơi, bình gia nhiệt cao, hạ áp

1.2.4.1 Hệ thống cấp nước và hơi

Hệ thống nước và hơi gồm các hệ thống ống sau:

1.2.4.1.1 Đường nước cấp chính:

Đường ống nước cấp chính từ đầu ra của bộ quá nhiệt cao áp đến đầu vào của

bộ hâm nước Các vòi cấp nước cấp chính, điểm đấu nối chính được vệ sinh bằng hóa chất và điểm nối để lấy mẫu được thiết kế trên hệ thống đường ống này

1.2.4.1.2 Đường hơi chính:

Đường hơi chính từ đầu ra của bộ quá nhiệt cuối cùng đến đầu vào của van stop chính của tuabin Các van an toàn, van an toàn kiểu lò xo chịu tải và các van xả được lắp đặt trên hệ thống đường ống này Đường ống rẽ nhánh tuabin cao áp được

rẽ nhánh từ đường ống này đến đường ống quá nhiệt trung gian lạnh trong khi khởi động và ngừng máy

1.2.4.1.4 Đường ống hơi quá nhiệt trung gian nóng:

Đường ống hơi quá nhiệt trung gian nóng từ đầu ra của bộ quá nhiệt trung gian tới đầu van stop quá nhiệt trung gian của tuabin trung áp

1.2.4.1.5 Đường ống nước phun của bộ quá nhiệt:

Đường ống nước phun cao áp từ đường ống chung đầu đẩy của bơm nước cấp

lò hơi đến các bộ giảm ôn của bộ quá nhiệt Các bộ giảm ôn của bộ quá nhiệt được

sử dụng để điều chỉnh nhiệt độ hơi chính bằng cách bơm thêm một lượng nước thích hợp vào trong hơi quá nhiệt để có thể giảm nhiệt độ hơi cuối cùng như dự kiến

1.2.4.2 Hệ thống nước và hơi phụ khác

1.2.4.2.1 Đường ống hơi tự dùng:

Đường ống hơi tự dùng cấp hơi phục vụ cho các bộ gia nhiệt dầu, các bộ sấy không khí bằng hơi, để phun mù dầu từ các vòi đốt… được rẽ nhánh khi vận hành bình thường Để khởi động ban đầu, hơi tự dùng sẽ được cấp từ hệ thống lò hơi phụ trợ

1.2.4.2 2 Hơi thổi bụi:

Hơi thổi bụi được trích từ đường ống nối tới đầu vào của bộ quá nhiệt cuối cùng và qua thiết bị giảm ôn giảm áp suất tới nhiệt độ áp suất thích hợp để cấp cho các bộ thổi bụi của lò hơi Hơi cấp cho các bộ thổi bụi của bộ sấy không khí được lấy từ đường ống hơi tự dùng Nước đọng trong quá trình sấy nóng đường ống hơi

sẽ được đưa đến bể chứa nước đọng lò hơi được lắp đặt trong khu vực lò hơi

1.2.4.2 3 Đường ống xả lò từ bao hơi:

Đường ống xả từ bao hơi bao gồm:

+ Đường ống xả liên tục: Đường ống xả liên tục được sử dụng để duy trì chất lượng nước lò hơi ở một mức độ thích hợp

+ Đường ống xả định kỳ: sử dụng khi chất lượng nước lò hơi ở mức độ không chấp nhận được

+ Đường ống xả sự cố: Đường ống giảm mức nước bao hơi khi có sự cố đầy nước trong bao hơi Ngoài ra còn được sử dụng để điều chỉnh mức nước trong bao hơi khi khởi động

1.2.4.2.4 Hệ thống xử lí nước lò hơi

Xử lí nước cấp lò hơi và nước bên trong lò hơi rất cần thiết để đảm bảo sự vận hành của lò hơi và tuabin được an toàn, tránh được sự cố Xử lí nước thích hợp sẽ tránh được:

ăn mòn bên trong các phần có áp suất của lò hơi,

sự hình thành cáu ở bề mặt trong của vòng nước và hơi,

sự mang các chất rắn từ nước lò tới bộ quá nhiệt và tuabin

Sự cần thiết của xử lí nước và các phương pháp thực hiện khi xử lí nước

Xử lí nước bên trong lò hơi là rất quan trọng đối với hoạt động của nhà máy nhiệt điện Na Dương Xử lí nước bên trong lò hơi sẽ dùng các chất hoá học ngăn ngừa cặn lắng trong lò hơi Theo các phương pháp xử lí hoá học và cơ khí, chỉ còn một lượng rất nhỏ các tạp chất còn lại trong hệ thống lò hơi Những tạp chất này không thể loại bỏ hoàn toàn Nước lò sẽ được xử lí hoá để ngăn không cho lượng nhỏ tạp chất này bám vào các bề mặt ống Xử lí nước bên trong lò hơi tốt sẽ giảm

ăn mòn và cáu cặn ở lò hơi Hai phương pháp xử lí nước trong lò là xử lí kết hợp phốt phát và xử lí bay hơi

Xử lí kết hợp phốt phát sẽ đưa Natri phốt phát vào nước lò Kết hợp là vì phương pháp xử lí này điều chỉnh phốtphát dư và độ pH Phương pháp này ngăn được cáu và ăn mòn Tạp chất xác định độ cứng sẽ bị ngăn lại quá trình tập trung và phát triển lớn lên Các ion hình thành cáu , Ca++ và Mg++ lắng xuống với ion phốt phát Sự lắng xuống này hình thành chất rắn lơ lửng và được thải ra qua các van xả

Xử lí phốt phát sẽ không ảnh hưởng tới độ pH của nước cấp Vì thực tế là tất cả phốt phát cấp vào lò hơi vẫn còn lại trong lò hơi, điều đó có nghĩa là độ pH vẫn được giữ như ban đầu Thông thường, ammoniac, morpholine và/hoặc hydrazine được phun vào hệ thống ngưng để điều khiển độ pH Hydrazine (chất dọn) sẽ phản ứng với bất kì khí oxy hoà tan nào trong hệ thống nước cấp nhưng rồi sẽ bị phân huỷ hình thành ammoniac ở nhiệt độ làm việc của lò hơi (Bắt đầu ở 2000C)

Phương pháp xử lí bay hơi sẽ không có các chất hoá học đưa vào lò hơi hay chu trình trước lò hơi Đặc biệt chỉ có ammoniac, morpholine và/hoặc hydrazine được đưa vào lò hơi để điều chỉnh độ pH (thường vào khoảng 8,5-9,5) của nước cấp và nước lò Kiểu xử lí này được dùng trong một số lò hơi hoạt động ở áp suất lớn hơn

15 kg/cm2g nơi có thể xảy ra sự cuốn theo hơi trong bao hơi nếu dùng phốt phát

Xử lí nước cân bằng được chỉ ra ở tất cả các điểm trên đây cần phải được đảm bảo bởi nguồn cung cấp nước xử lí đủ tiêu chuẩn Điều khiển xử lí nước phải được kiểm tra và ghi lại liên tục bởi nhân viên vận hành của nhà máy Nhà xử lí nước chuyên môn sẽ giúp đỡ đào tạo nhân viên vận hành, phương pháp ghi lại, kiểm tra

và điều khiển

Hệ thống cung cấp xử lí nước lò có một hệ thống dây chuyền hoạt động và một

hệ thống dây chuyền dự phòng Nguồn nước xử lý được lấy từ hệ thống bể chứa tổng của nhà máy

1.2.4.3 Bao hơi:

Bao hơi là nơi trong lò hơi có mức nước nhìn thấy được Các ống thuỷ sáng trên mỗi đầu bao hơi cho phép quan sát được mức nước Bộ chuyển đổi mức ở cả hai phía bao hơi đa thông tin về mức nước tới bộ điều khiển áp suất gió sơ cấp (DCS)

và bộ này còn dùng để ngắt bao hơi khi có sự cố

Bao hơi được đặt phía trên buồng lửa, được gia cố bằng thép trợ lực trên đỉnh lò hơi Lí do để sử dụng bao hơi là: để cung cấp nước như một bể chứa nước cho các vòng sinh hơi và tách hơi bão hoà khỏi nước bão hoà Bao hơi chứa bên trong nó các bộ phân ly hơi, các bộ sấy hơi, ống cấp nước hoá bên trong, và ống phân phối

xả bề mặt để giảm chất rắn tích tụ

Hỗn hợp hơi và nước vào bao hơi sau khi đi qua các ống lên Các đờng nước cấp nước vào ống phân phối nước cấp chạy dọc theo chiều dài bao hơi và có các lỗ khoan dọc theo phía dưới trong một đoạn khoảng 300mm Nước cấp từ bộ hâm nước vào bao hơi qua các ống phân phối này và hoà lẫn với nước vào bao hơi từ các ống lên nhờ một khe giữa vách ngăn và đáy bao hơi Vách ngăn kéo dài hầu như suốt chiều dài bao hơi và hình thành một khoang phía trên các đầu vào ống Vách ngăn hướng hơi và hỗn hợp nước đi qua các xyclon nơi diễn ra sự phân ly hơi đầu tiên Dòng hơi được tách ra đi lên từ phía đỉnh bộ phân ly và đi vào bộ sấy với tốc

độ thấp, tại đó hơi tiếp xúc với bề mặt rộng lớn của cuộn dây thép không gỉ có mắt dàyđặc

Hình 2: Mặt cắt bao hơi

Cuối cùng, sự phân ly xảy ra khi ẩm dính dày đặc và chảy xuống phần thấp hơn của bao hơi nhờ trọng lượng Tại đây, nó lại được hoà trộn với nước cấp vào Hơi khô thoát ra ngoài bao hơi qua các ống hơi bão hoà Sự kết hợp này của xyclon phân ly, làm hơi được lọc và sấy nóng đến độ khô 99,9% trước khi đi vào bộ quá nhiệt

Một ống xả liên tục được dùng để loại bỏ các chất rắn khỏi nước lò vì bộ phân ly hơi và nước trong vùng này sinh ra nhiều vật chất tập trung cao trong nước Ống xả liên tục bình thường được mở phía cuối và kéo dài tới điểm giữa bao hơi Bằng một van bên ngoài lò hơi, lượng nước lò hơi liên tục được xả ra ngoài có thể được điều chỉnh cẩn then cung cấp điều khiển lượng chất rắn không hoà tan và lơ lửng trong nước lò ngay khi chế độ vận hành lò hơi ổn định

Đường xả được lắp bên dưới mức nước bình thường của bao hơi một chút điều này tạo ra một phương pháp xả nước bề mặt định kì từ bao hơi trong quá trình vận hành với sự kiểm soát lượng chất không hoà tan và lơ lửng của nước lò trong bao hơi

1.2.4.4 Bơm cấp

Bơm nước cấp lò hơi thuộc loại bơm nằm ngang, vỏ kép, nhiều tầng thường được sử dụng thông thường bơm có kiểu xoắn thường được gọi là bơm xoắn, và bơm có cánh dẫn thường được gọi là bơm khuyếch tán hay bơm kiểu tua bin Thông

thường bơm xoắn được gọi là kiểu nằm ngang và bơm khuyếch tán được gọi là bơm đứng do bởi dạng liên kết của mỗi tầng cánh Do bởi một vấn đề khó khăn là để ngăn chặn hiện tượng rò rỉ tại chỗ nối với bất kỳ kiểu nào của bơm khi mà áp suất tăng cao, để giải quyết hiện tượng này, bơm được bao phủ hoàn toàn nhờ lớp vỏ cứng bên ngoài, lớp vỏ này là một ống hình trụ được chế tạo bằng thép đúc hoặc là thép tôi Đối với bơm nước cấp kiểu vỏ kép cũng được sử dụng thực tế vỏ ngoài chịu áp suất xả của bơm, có vỏ trong chịu cả áp suất bên trong và bên ngoài nên độ chênh áp suất sẽ giảm đi và thiết kế của chúng trở nên dễ dàng hơn

Vỏ bên trong của bơm xoắn thường được chế tạo bằng vỏ thép, và mỗi tầng được bố trí sắp xếp cho phù hợp vì vậy trọng lượng (sức ép) cũng được tạo ra để đảm bảo độ cân bằng, và thông thường được gọi là hệ thống tự cân bằng Để tạo ra

sự đặc biệt về lực hướng tâm nhằm tạo quá trình cân bằng đối với bơm xoắn, kiểu xoắn kép có buồng xoắn thường được sủ dụng Dạng bơm kiểu này có thể đạt được quá trình thực hiện một cách ổn định và kể cả đối với tải cục bộ và nó hạn chế được tiếng ồn cũng như độ rung

1.2.4.5 Bình khử khí:

- Chức năng chính của bình khử khí là để loại bỏ các khí xâm thực O2, CO2

hoà tan ra khỏi nước ngng

- Gia nhiệt cho nước cấp lò hơi

- Bể chứa một lượng nước cấp dự phòng cho lò trong một thời gian nhất định

và điều hoà lưu lượng nước cấp vào lò và lượng nước ngưng chính

- Thu hồi nước đọng từ các bình gia nhiệt cao áp 1&2 và nước ngưng từ bộ sấy không khí sơ bộ bằng hơi

1.2.4.6 Cấu tạo bộ hâm nước

Bộ hâm nước gồm những chùm ống cong, có thể làm bằng gang hoặc bằng thép, nước đi trong ống còn khói đi ngoài ống Thông thường người ta bố trí cho nước đi từ đường lên và khói đi từ trên xuống Cách bố trí này nhằm:

- Tận dụng sự lưu thông nước bằng tuần hoàn tự nhiên

- Hạn chế bọt khí, bọt hơi bám vào vách ống, kích thích ăn mòn bề mặt đồng thời làm giảm hệ số truyền nhiệt

- Tự điều chỉnh sự phân phối nước không đồng đều về lưu lượng giữa các ống với nhau

Ngoài ra còn có thể bố trí đường đi tắt cho cả khói và nước, thậm chí còn bố trí

cả đường tái tuần hoàn nước

+ Bộ hâm nước bằng gang đúc

Bộ hâm nước ống gang có giá thành rẻ, chịu ăn mòn và mài mòn tốt, dễ đúc

Do đó nó thường được đúc thành ống có cánh tản nhiệt phía khói đi, đường kính trong khoảng 76 – 120 mm

Tuy nhiên bộ hâm nước bằng gang có những nhược điểm sau:

- Do gang khó hàn nên các ống phải được nối với nhau bằng mặt bích

- Gang chịu uốn, va đập kém nên không dùng được cho bộ hâm nước kiểu sôi

- Do là ống có cánh nên dễ bị bám bụi nên phải bố trí kèm máy thổi bụi

1.2.4.7 Cấu tạo van toàn

a/ Van an toàn kiểu lò xo

Đây là van an toàn có độ tin cậy cao, được khởi động chính xác ngay tại nơi mà

nó xác định được dao động từ lò Do đặc trưng như vậy, van an toàn dạng lò xo này được dùng rất thường xuyên Về cấu trúc của nó, đĩa van bị đẩy lên trên mặt tiếp xúc của van ở điểm bình thường bằng sự giữ lò xo van và áp suất thoát ra được điều chỉnh bằng sự xiết căng hay lỏng con vít giữ lò xo Cấu trúc của van an toàn dạng lò

xo Đĩa van được đẩy xuống điểm căng ở mặt tiếp xúc van bằng lò xo qua cần van Nếu áp suất hơi tăng được đặt lên van, đĩa van bị đẩy lên để cho hơi thoát ra qua khe hở giữa mặt tiếp xúc van và đĩa van Ở thời điểm này, đĩa van bị đẩy lên một khoảng được biểu diễn bằng từ “lên”, nó được chia thành 4 loại như chỉ dẫn của JIS (Tiêu chuẩn công nghiệp Nhật bản)

(1) Van an toàn nâng thấp

(2) Van an toàn nâng cao

(3) Van an toàn nâng toàn bộ

(4) Van an toàn khoan đầy đủ

Tốc độ thoát ra là nhiều hơn khi độ nâng lớn và vì thế kích thước van có thể được chế tạo nhỏ Do vậy, van an toàn (3) và (4) sử dụng cho tốc độ thoát lớn ở áp suất cao

b/ Van hạ áp dùng điện

Van hạ áp dùng điện này dùng để ngăn ngừa sự quá áp tạm thời của lò hơi và giữ áp suất hơi trong lò ở mức an toàn theo yêu cầu hoặc nhỏ hơn, trong trường hợp trọng lượng và phụ tải của lò không cân bằng

Hoạt động của van hạ áp dùng điện này nhằm ngăn ngừa sự tăng áp của hơi ở đầu ra bộ quá nhiệt và cũng có thể giảm tác động thường xuyên của van an toàn dạng lò xo, do đó có thể ngăn ngừa hỏng hóc của bề mặt tiếp xúc của van

1.2.4.8 Bình gia nhiệt cao áp và hạ áp

Bình gia nhiệt gồm hơi núng và trao đổi nhiệt hỗn hợp với nhau do đó nhiệt độ

nước sau khi ra khỏi bình gia nhiệt gần bằng nhiệt độ hơi bão hoà của hơi, nhiệt lượng của hơi nước được sử dụng triệt để nhất, hiệu quả kinh tế của việc hồi nhiệt hơi nước cung cấp cũng lớn nhất Đó là ưu điểm cơ bản của loại thiết bị này Ngoài

ra cũng ưu điểm là: cấu tạo đơn giản, vận hành chắc chắn, gía thành rẻ Có thể trộn lẫn nhiều dòng nước có nhiệt độ khác nhau và có nhiệt độ khác nhau và có thể khử gần hết các khí hoà tan trong nước (CO2, O2) khi ra nhiệt đến nhiệt độ gần bằng nhiệt hơi bão hoà của hơi nóng

CHƯƠNG 2

GIỚI THIỆU NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC VÀ CÁC THÔNG SỐ

KỸ THUẬT CỦA KHÂU CẤP NƯỚC VÀO BAO HƠI 2.1 Nguyên lý làm việc của hệ thống cấp nước bao hơi

Chu trình tuần hoàn của hơi nước

Chu trình tuần hoàn của hơi - nước được minh họa ở hình vẽ số 2.1

Hình 2.1: Chu trình hơi nước

1- Tuabin cao áp; 2-Tuabin trung áp và hạ áp; 3-Máy phát; 4-Bình ngưng; Bơm ngưng; 6,7,8-Bộ gia nhiệt hạ áp; 9 - Bình khử khí; 10-Bơm nước cấp; 11-Van điều chỉnh lưu lượng; 12, 13, 14-Bộ gia nhiệt cao áp; 15- Bộ hâm nước; 16-Bao

5-hơi; 17- Bộ quá nhiệt; 18-Bộ quá nhiệt trung gian

Nước từ bao hơi đi xuống các đường ống xuống (ống không được đốt nóng) và các đường ống đi lên (ống được đốt nóng) được thực hiện trong bề mặt sinh hơi được bố trí xung quanh thành lò, nước sẽ nhận nhiệt năng từ quá trình đốt cháy nhiên liệu trong lò và trở thành hơi bão hòa Hơi nước bão hòa sau khi tách ra khỏi nước sôi được dẫn từ bao hơi qua bộ lọc khô và bộ quá nhiệt đặt dưới đuôi lò tại đây bộ điều chỉnh hơi quá nhiệt luôn đảm được nhiệt độ, áp suất đúng thiết kế đi vào tuabin cao áp để sinh công lần thứ nhất Sau đó hơi lại được đưa vào bộ gia nhiệt trung gian rồi tiếp tục được đưa vào tuabin trung áp để sinh công lần thứ hai

Từ tuabin trung áp hơi được dẫn thẳng đến tuabin hạ áp để sinh công lần cuối

Hơi sau khi đã sinh công từ tuabin hạ áp sẽ được đưa xuống bình ngưng để ngưng hơi lại thành nước Bình ngưng có hệ thống nước làm mát tuần hoàn và hệ thống hút chân không làm cho hơi nước ngưng tụ nhanh chóng Sau đó nước từ bình ngưng sẽ được hệ thống bơm ngưng, bơm tới các bình gia nhiệt hạ áp Tại đây nước

sẽ được làm nóng lên bởi hơi trích ra từ tuabin hạ áp Sau khi ra khỏi các bình gia nhiệt hạ áp nước được đưa tới bình khử khí để khử hết bọt khí CO2 và SO2 có lẫn trong nước Sau khi nước qua bình khử khí sẽ đến đầu hút bơm cấp, khi nước ra khỏi bơm cấp sẽ đi qua hai van điều chỉnh nó sẽ điều chỉnh lưu lượng nước sao cho phù hợp với tải của lò

Nước sau khi qua van điều chỉnh sẽ đi qua các bộ gia nhiệt cao áp, ở đây nước lại được gia nhiệt một lần nữa để tăng nhiệt độ Về cấu trúc của gia nhiệt cao áp gần giống như gia nhiệt hạ áp, hơi cửa trích đến gia nhiệt cao áp lấy từ đầu ra của Turbine trung áp

Sau khi đi qua bộ gia nhiệt cao áp nước tại đây hơi nóng và nước trao đổi nhiệt hỗn hợp với nhau nước được đi đến bộ hâm tại đây người ta tận dụng nhiệt lượng của khói thoát để tăng thêm nhiệt độ nước lên để đưa vào bao hơi

2.3 Các thông số kỹ thụât của khâu cấp nước vào bao hơi của nhà máy nhiệt

điện Na Dương

2.3.1 Các thông số kỹ thuật chính

+ Lò hơi

Thông số chính của lò hơi:

Bảng thông số kỹ thụât của lò hơi Bảng 2.1

Loại

- Lò hơi tuần hoàn tầng sôi Foster

Wheeler (CFB), tuần hoàn tự nhiên

Hơi chính đầu ra bộ quá nhiệt

Lưu lượng, tại MCR

Áp suất Nhiệt độ

T/h kg/cm2g

0C

205

130

540 Nhiệt độ nước cấp đầu vào bộ

Độ ẩm tương đối % 82 (độ ẩm tuyệt đối: 0,0186)

2.2.2 + Thông số chính của Tuabin:

Kiểu tuabin: Turbine ngưng hơi một than ( phản lực 40 tầng cánh )

Chủng loại:

Công suất định mức: 55.6 MW;

Vận tốc quay định mức: 3000 vòng/phút

Số tầng cánh: 40 tầng cánh phản lực

Tần suất điện lưới: 50Hz;

áp suất hơi chính tại đầu vào van stop: 126kg/cm 2

Nhiệt độ hơi chính tại đầu vào van stop: 535 0

C

- Tua bin gồm 5 cửa trích để gia nhiệt nước ngưng, nước cấp qua các bình gia nhiệt hạ áp, khử khí và các bình gian nhiệt cao áp Các thông số hơi của các cửa trích

áp suất hơi của cửa trích số 1: 27,4 kg/ cm 2

g

áp suất hơi của cửa trích số 2: 15,5 kg/ cm 2

g

áp suất hơi của cửa trích số 4: 2,8 kg/cm2g

áp suất hơi của cửa trích số 5: 1 kg/cm2g

áp suất hơi thoát : 0,09 kg/cm2g

Nhiệt độ nước tuần hoàn (trung bình/ cao nhất): 20/33oC;

Lượng hơi vào tối đa: 250T/H;

Lượng hơi vào định mức: 205T/H;

Tỉ lệ tiêu hao nhiệt năng bảo đảm (trong điều kiện vận hành định mức) : 8930kj/kw.h;

Hướng quay của Roto: Quay theo chiều kim đồng hồ từ phía tuabin sang máy phát;

2.2.3 + Thông số chính của Máy phát

- Kiểu : GTLRI494/58-2

- Công suất toàn phần: 65420kVA

- Công suất hữu công: 55600kW

- Điện áp đầu cực Stato: 11000V ± 5%

- Dòng điện Stato: 3434A

- Số cực 2

- Nhiệt độ khí làm mát 480C

- Nhiệt độ nước làm mát 400C

- Độ tăng nhiệt độ Stato 77 K do ETD

- Độ tăng nhiệt độ Roto 72 K do R

- Bộ cấp nhiệt 10.8kW (400V, 3 pha, 50Hz)

2.3 Các thông số kỹ thuật và thiết bị của hệ thống cấp nước vào bao hơi 2.3.1 Bao hơi

Cấu tạo chi tiết của bao hơi cho ở bản vẽ số

Hình ảnh bao hơi cho ở hình số 2.2 và hình số 2.3, 2.4

Hình 2.2 Bao hơi và các đường ống chính

Hình 2.4 Bao hơi và các đường ống chính

Bao hơi được đặt ở trên đỉnh của lò hơi, và ở tường trước của lò hơi Chức năng của bao hơi tương tự như một bình chứa nước trong quá trình sinh hơi và tuần hoàn Trong bao hơi có chứa các thiết bị phân ly hơi – nước, tách hơi ẩm, các đường ống nước cấp và các đường xả

+ Bộ phân ly hơi: gồm có 55 bộ được bố trí thành 2 hàng có đánh số, trong đó

+ Đường xả liên tục: một đầu ra đơn, hai ống liên kết

+ Đường xả bề mặt: một đầu ra đơn, có khoan nhiều lỗ nhỏ trên bề mặt

+ Đường cấp hóa chất: một đầu ra đơn, có khoan nhiều lỗ nhỏ trên bề mặt Thông số kỹ thuật của bao hơi

2.3.2 Thống cấp nước cho bao hơi

2.3.2.1 Bơm nước ngưng

Nhà chế tạo :TORISHIMA PUMP MFG.CO., LTD

Lưu lượng hơi: 17,5t/h

Lưu lượng nước ngưng: 173,24t/h

áp suất hơi vận hành: 0,94kg/cm2

áp suất nước cấp vận hành: kg/cm2

Nhiệt độ hơi: 97,4 0C

Nhiệt độ nước ngưng vào: 45,2 0C

Nhiệt độ nước ngưng ra: 94,4 0C

Bề mặt hiệu dụng: 180m2

Bình hạ áp số 2 :

Lưu lượng hơi: 10,30t/h

Lưu lượng nước ngưng: 173,24t/h

áp suất hơi vận hành: 2,66 kg/cm2

áp suất nước cấp vận hành: kg/cm2

Nhiệt độ hơi: 128,8 0C

Nhiệt độ nước ngưng vào: 94,4 0C

Nhiệt độ nước ngưng ra: 125,8 0C