Thiết kế sơ bộ một nhà máy nhiệt điện công suất 200MW

Với sự quan tâm đúng mức đến vấn đề này trong thời gian tới chúng ta sẽ nâng cao đợc hiệu quả hoạt động của các nhà máy nhiệt điện và đa nớc ta ngày càng phát triển hơn nữa.. CáC CHữ VIế

MụC Lục

Trang

Mục lục……… … ……… 1

Đề tài ……… ……… 2

Lời nói đầu……… ……… 3

Các chữ viết tắt, các kí hiệu……… ………… 4

Chơng 1 Các phơng án đặt tổ máy và công suất đơn vị…… 5

1.1 Phân tích và lựa chọn loại nhà máy nhiệt điện………… …… 5

1.2 Chọn công suất tổ máy……… … 5

1.3 Các thông số chính của tổ máy 200MW … …… 6

Chơng 2 Lập và tính toán sơ đồ nguyên lý khối K-200-130…… …… 7

2.1 Cấu tạo cơ bản và nguyên lý hoạt động của khối tuabin .… … … 7

2.2 Xây dựng quá trình giãn nở hơi trên đồ thị i-s……… 8

2.3 Lập bảng thông số hơi nớc……… 10

2.4 Tính toán cân bằng nhiệt và vật chất cho sơ đồ nguyên lý … 12

2.4.1 Cân bằng hơi và nớc trong nhà máy………… ……… 12

2.4.2 Cân bằng nhiệt trong các bình gia nhiệt……… ……… 13

Chơng 3 Tính toán lựa chọn các thiết bị……… ……… 31

3.1 Tính toán lựa chọn thiết bị gian máy……… ……… 31

3.1.1 Bơm cấp nớc ……… 31

3.1.2 Bơm nớc ngng ……… 33

3.1.3 Bơm tuần hoàn ……… 36

3.1.4 Bơm nớc đọng ……… 38

3.1.5 Bình khử khí ……… 39

3.1.6 Thiết bị bình ngng……… 40

3.1.7 Tính chọn bình gia nhiệt……… 43

3.2 Tímh toán lựa chọn thiết bị gian lò hơi……… 45

3.2.1 Lò hơi……… ……… 45

3.2.2 Hệ thống nghiền than……… ……… 46

3.2.3 Quạt tải bột than……… ………… 50

3.2.4 Quạt gió……… 50

3.2.5 Quạt khói……… ……… 54

3.2.6 ống khói……… ……… 58

3.2.7 Thiết bị khử bụi……… 61

Chơng 4 Sơ đồ nhiệt chi tiết và bố trí toàn nhà máy … ……… 62

Tài liệu tham khảo……… … ……… 63

Kỹ thuật năng lượng2 K48 Trang 1

§Ò tµi

ThiÕt kÕ s¬ bé mét nh m¸y nhiÖt ®iÖn c«ng suÊt 200MW.à

Cã phô t¶i nhiÖt Dt=420t/h

C¸c sè liÖu cho tríc:

αx¶ = 0.014 ; αrr = 0.013 ; αchÌn = 0.006 ; αej= 0.008

Ng y giao nhiÖm vô: 02/02/07à

Ng y ho n th nh : à à à

lời nói đầu

Đất nớc ta đang trong giai đoạn phát triển mạnh mẽ trên mọi lĩnh vực, từng bớc hiện đại hoá với mục tiêu đa đất nớc trở thành một nớc công nghiệp theo định hớng của Đảng và Nhà nớc Trong tiến trình công nghiệp hoá và hiện

đại hoá đất nớc, việc phát triển công nghiệp đợc đặt lên hàng đầu Để làm đợc

điều đó chúng ta cần phải phát triển các ngành công nghiệp mũi nhọn trong đó

có ngành điện Việc phát triển ngành điện cần phải đi trớc một bớc vì nó là cơ sở cho sự phát triển của các ngành công nghiệp khác cũng nh đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của xã toàn hội

Hiện nay điện năng ở nớc ta chủ yếu đợc sản suất ở các nhà máy thuỷ

điện và các nhà máy nhiệt điện Nhng các nhà máy thuỷ điện của chúng ta có công suất phụ thuộc vào mùa do bị chi phối bởi yếu tố từ thiên nhiên Nhà máy nhiệt điện có thể khắc phục đợc hạn chế trên Từ đó có thể nhận thấy nếu chúng

ta muốn có một an ninh năng lợng tốt, một sự phát triển bền vững thì việc phát triển nhiệt điện là tính tất yếu khách quan

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

ý thức đợc điều này khi nhận đợc đề tài thiết kế trung tâm nhiệt điện công suất 100 MW, không có phụ tải nhiệt với sự cố gắng của bản thân cùng sự tận tình giúp đỡ của TS em đã hoàn thành việc thiết kế sơ bộ nhà máy nhiệt điện ngng hơi trên Do thời gian hạn hẹp cùng những hạn chế về nhận thức nên đồ án không tránh khỏi những sai sót, rất mong đợc các thày đóng góp ý kiến để em

có thể hoàn thiện đồ án hơn nữa

Em xin chân thành cảm ơn !

Ngày tháng năm

Kỹ thuật năng lượng2 K48 Trang 3

CáC CHữ VIếT TắT

BGNCA Bình gia nhiệt cao áp LMHC L m mát hơi chènà

BGNNBS Bình gia nhiệt nớc bổ sung NMNĐ Nhà máy nhiệt điện

ĐQNTG Đi quá nhiệt trung gian SĐNCT Sơ đồ nhiệt chi tiết

C Tổng chi phí gồm có vốn đầu t ban đầu v chi phí vận h nhà à [đồng]

D Tiêu hao hơi, lợng hơi mới, sản lợng hơi

chơng 1 các phơng án đặt tổ máy và công suất Đơn vị

1.1 Phân tích và lựa chọn loại nhà máy nhiệt điện

Theo yêu cầu của đề bài: Thiết kế một nhà máy nhiệt điện đốt than có công suất 200 MW, Có phụ tải nhiệt do đó ta có thể đa ra phơng án lựa chọn loại nhà máy nhiệt điện nh sau:

• Thiết kế trung tâm nhiệt điện, tuabin có trích hơi điều chỉnh

1.2 Chọn công suất tổ máy

Theo yêu cầu đề bài: Thiết kế nhà máy nhiệt điện có công suất 200 MW với các số liệu ban đầu nh sau:

0,013 α

0,008;

α 0,006;

Để so sánh chính xác chúng ta phải so sánh kỹ thuật và kinh tế các phơng án đó

So sánh kỹ thuật đánh giá bằng các chỉ tiêu kỹ thuật sơ bộ, đồng thời phải đảm bảo cung cấp điện năng năng trong điều kiện sự cố có thể xảy ra Vì kiến thức còn hạn chế, em nắm bắt đợc giá cả thiết bị trên thị trờng, vốn đầu t, chi phí vận hành hằng năm nên không đa ra các phơng án so sánh kinh tế ở đây chỉ xin trình bày một số phơng án lựa chọn về mặt kỹ thuật từ đó quyết định lựa chọn phơng án

1.3 Các thông số chính của tổ máy 200 MW

Đặc tính kỹ thuật của T-50-130 đợc thể hiện qua bảng:

STT Đặc tính kỹ thuật tuabin T-50-130

Chơng 2 Lập và tính toán sơ đồ nhiệt nguyên lí khối T-50-130

2.1 Cấu tạo cơ bản và nguyên lí hoạt động của khối tuabin

Khối tổ máy T-50-130 gồm có một tuabin 50 MW và 1 lò bao hơi tuần hoàn tự nhiên

Tuabin T-50-130 có 7 cửa trích gia nhiệt hồi nhiệt cho 7 bình gia nhiệt và

1 bình khử khí

- Cửa trích số 1 trích hơi cấp hơi cho BGNCA số 7

- Cửa trích số 2 trích hơi cấp hơi cho BGNCA số 6

- Cửa trích số 3 trích hơi cấp hơi cho BGNCA số 5 và BKK

- Cửa trích số 4 trích hơi cấp hơi cho BGNHA số 4

- Cửa trích số 5 trích hơi cấp hơi cho BGNHA số 3 và HTT

- Cửa trích số 6 trích hơi cấp hơi cho BGNHA số 2 và KKP

- Cửa trích số 7 trích hơi cấp hơi cho BGNHA số 1

Nớc ngng ở bình ngng đợc bơm qua 4 BGNHA lên BKK Tại đây nớc đợc khử các khí hoà tan Sau khi ra khỏi BKK, nớc cấp (trong đó có cả thành phần n-

ớc bổ sung do tổn thất) đợc đẩy qua 3 BGNCA và đợc đa vào lò

Sử dụng sơ đồ dồn cấp nớc đọng Nớc đọng từ BGNCA số 7 đợc dồn về BGNCA số 6 từ bình số 6 dồn về bình số 5 Toàn bộ nớc đọng đợc dồn về BKK Nớc đọng từ BGNHA số 4 đợc dồn về BGNHA số 3, nớc đọng từ BGNHA số 3 dồn về BGNHA số 2 Nớc đọng từ BGNHA số 2 đợc bơm nớc đọng bơm lên

điểm hỗn hợp trên đờng nớc ngng ở ngay trớc BGNHA số 2 Nớc đọng tù BGNHA số 1 dồn về bình ngng Nớc đọng của hơi qua ejecter và của hơi qua bình làm lạnh hơi chèn đợc đa về bình ngng

Để tận dụng nhiệt và hơi của nớc xả lò, trong sơ đồ bố trí 1 bình phân ly nớc xả và 1 bình gia nhiệt nớc bổ xung Nớc xả lò đợc đa vào bình phân ly nớc

Kỹ thuật năng lượng2 K48 Trang 7

xả có áp suất 7at Hơi ra khỏi bình phân ly nớc xả đợc đa vào bình khử khí phụ Nớc xả tiếp tục gia nhiệt cho nớc bổ sung tiếp tục tận dụng nhiệt rồi mới thải ra ngoài theo đờng mơng thải Nớc bổ sung sau khi đợc gia nhiệt tiếp tục đa vào bình khử khí.

Từ đây ta có sơ đồ nhiệt nguyên lý (Hình 1)

2.2 Xây dựng quá trình giãn nở hơi trong tuabin trên đồ thị i-s

Quá trình giãn nở hơi đợc thể hiện trên đồ thị i-s (Hình 2)

áp suất hơi mới qua van stop bị giảm, chọn p0’=0,96 p0, theo đờng lý tởng

2.3 Lập bảng thông số hơi và nớc.

Ta thiết lập bảng thông số hơi và nớc tại đầu vào và ra khỏi thiết bị chính trên chu trình Với giả thiết sơ bộ về thông số lựa chọn trớc nh sau:

 Tổn thất áp suất trên các đờng ống dẫn hơi và các van là 0% so với

áp suất đầu vào.(thc tế có tổn thất nhng không đáng kể)

 Hiệu suất trao đổi nhiệt của các bình gia nhiệt là 0,98

 Độ gia nhiệt không tới mức θ trong các BGNHA là 40C, các BGNCA là 30C

 Lợng hơi chèn, rò rỉ, xả, ejecter theo đề tài lần lợt là 0,6%, 1%, 1,1%, 0,8% so với lợng hơi mới đầu vào TB

 Hiệu suất là hơi lấy sơ bộ là ηLH=0,86

 Hiệu suất máy phát, cơ khí lấy ηg = ηm = 0,99

Từ các giả thiết và các số liệu đã biết ta có thể lập bảng thông số hơi và nớc qua các thiết bị để làm cơ sở tính toán cho các phần sau(đơn vị của áp suất là bar, nhiệt độ là 0C, entanpy là kJ/kg):

Kỹ thuật năng lượng2 K48 Trang 9

2.4 Tính toán cân bằng nhiệt và vật chất cho sơ đồ nhiệt nguyên lý

2.4.1 Cân bằng hơi và nớc trong nhà máy.

Tổn thất hơi và nớc trong nhà máy nhiệt điện đợc chia ra làm hai loại tổn

thất đó là: tổn thất trong và tổn thất ngoài

a Tổn thất trong

Tổn thất rò rỉ của hơi và nớc ngng trong hệ thống thiết bị và ống dẫn của

bản thân nhà máy Nguyên nhân của tổn thất rò rỉ là do những chỗ không kín

nh nối ống bằng mặt bích, tổn thất ở các van an toàn, tổn thất nớc đọng trên

đ-ờng ống, ở các van và các thiết bị Tổn thất rò rỉ phân bố trên toàn bộ đđ-ờng hơi

và nớc trong nhà máy, tập trung hơn ở những nơi có thông số cao nhất của môi

chất (áp suất và nhiệt độ) Để đơn giản trong việc tính toán sơ đồ nhiệt ngời ta

quy ớc tổn thất rò rỉ tập trung trên toàn bộ đờng hơi mới

Tổn thất nớc xả của lò hơi và tiêu hao cho các nhu cầu kỹ thuật ( dùng

hơi để làm vệ sinh lò hơi - sấy nhiên liệu )…

b Tổn thất ngoài

ở nhà máy điện ngng hơi không có tổn thất ngoài, mà tổn thất này chỉ có ở

các trung tâm nhiệt điện

Các số liệu ban đầu đã cho trớc:

• Lợng hơi trích cho ejecter: α = 0,006ej

• Lợng hơi chèn tuabin: α = 0,008ch

• Lợng hơi rò rỉ: α = 0,01rr

• Lợng nớc xả lò: α = 0,011xa

• Lợng hơi vào tuabin: α = 1,0000

Từ đó cân bằng hơi và nớc trong nhà máy nh sau

o Lợng hơi tiêu hao cho toàn bộ tuabin

ej ch

α = 0 + + =1 + 0,008 + 0,006 = 1,014

Kỹ thuật năng lượng2 K48 Trang 11 3446148

o Phụ tải lò hơi:

rr TB

LH α α

α = + = 1,014 + 0,01 = 1,024

o Lợng nớc cấp vào lò:

=+

Trớc khi vào bình phân có áp suất 7 at, nớc xả đợc xả qua một van giảm

bình khử khí phụ Nớc xả sau khi phân ly sẽ gia nhiệt cho nớc bổ sung trớc khi vào bình khử khí phụ, sau đó sẽ thải ra ngoài theo đờng mơng thải

Hơi sau khi phân ly đợc đa vào bình khử khí có P = 5,86bar

Hơi sau khi phân ly có entanpy, với độ khô x = 0,99

x.r i

xabo h

h xa

xa i α i (α α ).i

) i (i α ) i i (η

α xa .xa − xa' = h h − 'xa

↔

xa h

xa xa

i i

i η i α

2 697 99 0

.

Lợng nớc xả sau cấp phân ly:

h xa

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

Kỹ thuật năng lượng2 K48 Trang 13

xabo xabo i

α

r bs

bs, i

α

xa xabo, i'

α

bs

bs, i

α

(10ữ200C ) Ta chọn θ 1 = 150C với độ chênh entanpy tơng ứng là ϑ = 15kcal/kg

bs xabo i

bs xa xabo bs

r bs bs xabo

xa xabo bs

r bs

Vậy

( )

.η α α

η i'

α i α i

xabo bs

xa xabo bs

bs r

− +

,98 0,006368.0 0,01624

.0,98 62,7 697,2 0,006368.

4,5 0,01624.10

+

− +

r

bs

i = 250,4038 kJ/kg2.4.2 Tính sơ đồ khử khí phụ:

α

αh i h αKKP h , iKKP h

αKKP i KKP

Lu lợng hơI mỗi tổ máy cung cấp cho hộ tiêu thụ là :

DHTT=DT/số tổ máy

=90/1=90 (t/h) = 25 (kg/s)Entanpy của HTT về ta lấy bằng antanpy của nơc tại 500C,và:

ve

HTT

α =4,18.50 =209 (kJ/kg)

Lu lợng hơI sinh ra công suất 50MW ứng với tuabin trơn là:

34685 , 45

) 2385 3510

.(

99 , 0 99 , 0

10 50 )

.(

3 0

g

e k

i i

N D

η η

Giả sử hệ số tăng tiêu hao hơI β= 1,380015

Thế thì lu lợng hơI sinh ra công suất 50MW với TB có cửa trích là:

β

.

0 0

r bs

h KKP

h KKP

ve HTT

bs

h KKP

h bs

ve HTT KKP h h bs

r bs

ve HTT

ve HTT h

KKP

i i

i i

i i

−

+ +

− +

bs , αbs,ih, αh, là các giá trị đã tính đợc ở trên

ih

KKP:entanpy trích cho KKP,là entanpy tại cửa trích số 6

iKKP:là entanpy nớc sôI tại áp suất 1,2 at =439,3 (kJ/kg)

Kỹ thuật năng lượng2 K48 Trang 15

Thay số ta tính đợc h

KKP

α =0,038535

Và thay vào phơng trình cân bằng vật chât KKP tính đợc αKKP=0,459088

2.4.3,Tính cân bằng nhiệt cho các bình gia nhiệt:

a Cân bằng bình gia nhiệt cao áp số 7

Chọn hiệu suất của các bình gia nhiệt cao áp là 98%

Phơng trình cân bằng nhiệt bình 7:

7 7 7 1

1 1

1

η i i α i i

CA

r CA nc

i i η

i i α α

1 1 7

7 7 1

= ( )

(3212 1034) 0,052224237

98 0

3 914 1022 035

c Cân bằng bình gia nhiệt cao áp số 6

Chọn hiệu suất của các bình gia nhiệt cao áp là 98%

r CA

Phơng trình cân bằng nhiệt bình 6:

6 6 6 2

' 1 1 2 2 2

1

η i i α i i i

i

CA

r CA nc '

CA

r CA nc

i i η

i i i

i α α

2 2 6

6 2

' 1 1 6 6

98 , 0 4 , 923 1034 052224237 ,

0 4 , 775 3 , 914 035

• Độ gia nhiệt cho nớc qua bơm cấp

Độ gia nhiệt cho nớc qua bơm cấp đợc tính theo công thức sau đây:

b

tb bc

η

p υ

trong đó

υ - thể tích riêng trung bình của nớc ở đầu đẩy và đầu hút của bơmtb

Với áp suất làm việc của bình khử khí là 6 at ta tìm đợc nhiệt độ nớc bão hoà là 158,10C, tơng ứng khối lợng riêng của nớc tại nhiệt độ đó là: ρ = 909 kg/m3, và thể tích riêngυtb= 0,0011 m3/kg

η - hiệu suất bơm cấp; chọn b η = 0,75b

∆p - độ chênh cột áp đợc bơm tạo thành, MPa

tl kk

p

Δp = − + 10 − 5 + Trong đó:

pbhM - áp lực cho phép lớn nhất trong bao hơi pbhM =1,08.pbh = 1,08.143 = 154,44 bar = 15,444 MPa với pbh - áp lực làm việc ở bao hơi

pkk - áp lực bình khử khí; pkk = 6 bar = 0,6 MPa (cho 1at=1bar)

h - chiều cao dâng nớc từ bình khử khí vào bao hơi lò hơi; chọn h = 50m

ρ - mật độ trung bình của nớc cấp ở đầu đẩy và đầu hút bơm cấp; ρ = 909 kg/m3

ptl - tổng trở lực của đờng nớc cấp

Kỹ thuật năng lượng2 K48 Trang 17

Chọn tổn thất áp suất cục bộ của mỗi thiết bị trao đổi nhiệt là 0,3 MPa.Tổng trở lực đờng ống chọn là 1,2 MPa

Vậy:Δp=(15,444 - 0,6+3.0,3+2.0,3+1,2).106 +50.909.9,81= 17,989 MPa Khi đó độ gia nhiệt cho nớc qua bơm cấp là:

385 , 26 10 75

0

989 , 17 0011

=

,

,

Nếu tính đến cả độ gia nhiệt của bơm ngng và độ gia nhiệt dòng nớc

ng-ng chính do BGN làm mát hơI chin và BGN làm mát hơI ejector thì có thể lấy

bc

τ = 30 kJ/kg ứng với độ gia nhiệt khoảng 70C

Do đó tính đợc entanpy của nớc cấp vào BGN số 5 :

iv CA5=i’KK+τ =670,7+30 bc

=700,7 kJ/kg

d Cân bằng bình gia nhiệt cao áp số 5

Chọn hiệu suất của các bình gia nhiệt cao áp là 98%

Phơng trình cân bằng nhiệt bình 5:

5 5 5 3

' 2 2 1 3 3 3

1 )

(

η i i α i i i

i

CA

r CA nc '

CA

r CA nc

i i η

i i i

i α α

3 3 5

5 3

' 2 2 1 5 5 3

) (

−

− +

98 , 0 4 , 781 3 , 924 116248 ,

0 7 , 700 4 , 775 035 1

r CA

1 α ,i

α +

e Cân bằng bình khử khí

Phơng trình cân bằng vật chất: αnn = αnc - αl - α2 - α3 - αKK - αKKP Giả thiết BKK có η = 1 nên phơng trình cân bằng năng lợng có dạng: v KK KK KKP KKP v KK KKP nc r KK nc KK KKP KKP v KK nn KK KK r KK nc i i i i i i i i i i i − − − − − − − + + − = ⇔ + + + + + = ) ( ) ( ) ( 3 2 1 ' 3 3 2 1 ' 3 3 2 1 α α α α α α α α α α α α α α α α α α Thay số ta đợc αKK = 0,050842

Và tính đợc αnn = 0,380391 f Cân bằng bình gia nhiệt hạ áp số 4

Phơng trình cân bằng nhiệt bình 4:

Kỹ thuật năng lượng2 K48 Trang 19

KK

nc i

α

KK

KK i

α

v KK

nn i

α

KKP KKP i

α

' 3 3 2

1 α α ,i

' 4

4,i

α

4

4,i

α

v HA

nn, i 4

α

r HA

nn, i 4

α

( ) ( )

4 4 4 4 4 4 1 η i i α i i α v HA r HA nn ' = − − (do ' 4 n n α α = ) ( )

( − ) = − = ' HA v r HA nn i i η i i α α 4 4 4 4 4 4 ( ) (2845 640 4) 0,016691 98 0 5 528 3 , 623 380391 0 = − − , , , , g Cân bằng bình gia nhiệt hạ áp số 3 và 2

4

'' ,i nc α

Phơng trình cân bằng nhiệt bình GNHA số 3: ( ) ( ) ( ) 3 3 3 5 4 4 5 5 5 1 η i i α i i α i i α v HA r HA nn ' ' ' + − = − − Phơng trình cân bằng nhiệt tại điểm hỗn hợp : ( ) v HA nn r HA nn i i' i 3 6 6 5 4 2 ' α α α α α + + + = Phơng trình cân bằng vật chất tại điểm hỗn hợp :

nn

'

α + 4 + 5 + 6 = Phơng trình cân bằng nhiệt bình 2:

2 2 2 6

5 5 4 6 6 6

1

η i i α i i α α i i

HA

r HA

' nn '

'

− Giải hệ 4 phơng trình 4 ẩn ta đợc kết quả:

α5 = 0,021403 đây chỉ là lợng hơI vào BGNHA số 3,còn lợng hơI từ cửa trích số 5 phảI cộng thêm αve

HTT và =0,021403+0,399493=0,420896

' 6 6 5

4 α α ,i

' 5 5

4 α , i

α +

' 4

4,i

α

v HA

nn' ,i 2

α

r HA

nn' ,i 2

α

hh

i

nn

α

r

HA

nn,i 3

α

6

6,i

α 5

5,i

α