Tài liệu Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế nhà máy nhiệt điện" ppt

Từ đặc tính kỹ thuật của Turbine đã cho ở phần trên, tại các cửa trích đã biết áp suất và nhiệt độ hơi trích.. BẢNG THÔNG SỐ HƠI VÀ NƯỚCCột thứ 1: Điểm đánh số cửa trích trên thân turbin

Khoa………

………… o0o…………

Đồ án tốt nghiệpThiết kế nhà máy nhiệt điện

MỤC LỤC

PHẦN 1 1

THIẾT KẾ SƠ BỘ TRUNG TÂM NHIỆT - ĐIỆN CÔNG SUẤT 120 MW, PHỤ TẢI NHIỆT 130 T/H 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 2

Nhà máy nhiệt điện gồm hai tổ máy, có đường liên hệ ngang về đường nước và đường hơi giữa hai tổ máy 3

CHƯƠNG 2 LẬP VÀ TÍNH TOÁN SƠ ĐỒ NHIỆT NGUYÊN LÝ 5

2.1 LẬP SƠ ĐỒ NHIỆT NGUYÊN LÝ CHO TỔ MÁY 5

CHƯƠNG 4 SƠ ĐỒ NHIỆT CHI TIẾT VÀ BỐ TRÍ TOÀN NHÀ MÁY 56

PHẦN 2 57

NGHIÊN CỨU CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH KINH TẾ CỦA MỘT TRUNG TÂM ĐỒNG PHÁT NHIỆT - ĐIỆN 57

CHƯƠNG 6 NHU CẦU NĂNG LƯỢNG, VỊ TRÍ, VAI TRÒ CỦA NHÀ MÁY VÀ CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH 66

CHƯƠNG 7 LỰA CHỌN HỆ THỐNG LƯỢNG CHO

NHÀ MÁY 69

TÀI LIỆU THAM KHẢO 90

Nguyễn Đức Thắng Kỹ thuật Năng Lượng 1 -

PHẦN 1 THIẾT KẾ SƠ BỘ TRUNG TÂM NHIỆT - ĐIỆN CÔNG SUẤT

120 MW, PHỤ TẢI NHIỆT 130 T/H

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

Nhà máy nhiệt điện thiết kế loại đốt than phun

Công suất điện: 120 MW

Nhà máy nhiệt điện gồm hai tổ máy, có đường liên hệ ngang về đường nước vàđường hơi giữa hai tổ máy

Mỗi tổ máy cấp cho hộ tiêu thụ nhiệt (HTT)

Thông số của Turbine:

Nhiệt độ hơi mới t0 = 560 oC

Cửa trích số 6: p6 = 1,2 at; t6 = tbh(tại p6 ); x6 = 0,983

Cửa trích số 7: p7 = 0,3 at; t7 = tbh(tại p7 ); x7 = 0,947

Áp suất bình ngưng pk = 0,065 at, hơi thoát vào bình ngưng có xk = 0,93.Mỗi tổ máy có 7 bình gia nhiệt tương ứng với 7 cửa trích:

BGNCA7 lấy hơi trích từ cửa trích số 1

BGNCA6 lấy hơi trích từ cửa trích số 2

BGNCA5 lấy hơi trích từ cửa trích số 3

BGNHA4 lấy hơi trích từ cửa trích số 4

BGNHA3 lấy hơi trích từ cửa trích số 5

BGNHA2 lấy hơi trích từ cửa trích số 6

BGNHA1 lấy hơi trích từ cửa trích số 7

T

D /2 = 65 t/h

Mỗi Lò Hơi có hai bộ hâm nước kiểu không sôi.

Bộ khử bụi kiểu tĩnh điện

CHƯƠNG 2 LẬP VÀ TÍNH TOÁN SƠ ĐỒ NHIỆT NGUYÊN LÝ

2.1 LẬP SƠ ĐỒ NHIỆT NGUYÊN LÝ CHO TỔ MÁY

Như đã trình bày ở phần trên, nhà máy nhiệt điện thiết kế gồm hai tổ máy, hoạtđộng theo sơ đồ khối; mỗi tổ một lò, một máy Do đó, trong phần này chỉ lập sơ đồnhiệt nguyên lý cho một tổ máy, tổ máy còn lại hoàn toàn tương tự

Chọn số cấp khử khí: hai cấp Cấp khử khí thứ nhất cho dòng nước ngưng thuhồi từ hộ tiêu thụ nhiệt về, dòng nước ngưng này thường chứa nhiều khí khôngngưng Áp suất khử khí ở cấp thứ nhất pKKP = 1,2 at; lấy hơi trích từ cửa trích số 6

6 at; lấy hơi trích từ cửa trích số 3 (có dùng van giảm áp)

Chọn sơ đồ dồn nước đọng: dồn cấp phối hợp với bơm Nước đọng từ các bìnhBGNCA7,BGNCA6 và BGNCA5 được dồn cấp tự nhiên (dựa vào chênh áp giữa cácbình gia nhiệt) xuống các bình BGNCA6, BGNCA5 và BKK Nước đọng từBGNHA4 được dồn cấp tự nhiên xuống BGNHA3 Nước đọng từ BGNHA3 đượcdồn cấp tự nhiên xuống BGNHA2 Nước đọng từ BGNHA1 được dồn cấp tự nhiêntới bình ngưng Riêng nước đọng từ BGNHA2 được bơm đẩy vào dòng nước ngưngchính

Chọn sơ đồ cấp nước bổ sung Nước bổ sung cho chu trình được lấy từ nguồnnước đã xử lý hóa học, được gia nhiệt sơ bộ từ nước xả của bình phân ly Nước bổsung cấp vào khoang nước của bình ngưng

Chọn sơ đồ tận dụng nước xả lò: một cấp Nước xả sau khi phân ly được tậndụng nhiệt để hâm nóng sơ bộ cho nước bổ sung

Trong các ejector có hệ thống tận dụng nhiệt của hơi thoát, gia nhiệt cho mộtphần dòng nước ngưng chính Tận dụng nước ngưng tại bình làm mát ejector đưa vềbình ngưng

Tận dụng lượng hơi sau khi chèn đưa về các bình gia nhiệt có áp suất phù hợp.

Sơ bộ lý thuyết cho rằng tận dụng được 99% lượng hơi chèn

Nguyễn Đức Thắng Kỹ thuật Năng Lượng 1 -

2.2 XÂY DỰNG QUÁ TRÌNH GIÃN NỞ CỦA DÒNG HƠI TRONG TURBINE TRÊN ĐỒ THỊ i-s

Hơi vào Turbine phải đi qua van Stop bảo vệ tác động nhanh và các van điềuchỉnh lưu lượng nên bị tổn thất áp suất Ở chế độ định mức coi tổn thất này vàokhoảng 5% Quá trình này gần đúng có thể coi là quá trình tiết lưu lý tưởng vớienthalpy không đổi Vì vậy, điểm trạng thái hơi 0' ở đầu vào dãy cánh tĩnh đầu tiênđược xác định là giao điểm của đường đẳng enthalpy (i0 = i0') và đường đẳng áp p0'

(với p0' = 0,95.p0) Biết điểm 0' xác định được enthalpy của điểm này là i0'

Từ đặc tính kỹ thuật của Turbine (đã cho ở phần trên), tại các cửa trích đã biết

áp suất và nhiệt độ hơi trích Theo cặp thông số này xác định được các điểm trạngthái của hơi trích và vẽ trên đồ thị i-s

Hai cửa trích cuối của turbine làm việc trong vùng hơi ẩm, biết thêm độ khô x,xác định được trên đồ thị i-s

2.3 BẢNG THÔNG SỐ HƠI VÀ NƯỚC

Cột thứ 1: Điểm đánh số cửa trích trên thân turbine tính từ đầu hơi vào có

trạng thái ở điểm 0, qua van Stop và van điều chỉnh lưu lượng hơi phân phối vào cáccụm ống phun rồi dọc theo chiều giãn nở của hơi cho đến bình ngưng

Cột thứ 2: Tên thiết bị mà dòng hơi đi vào hay dòng nước đi ra khỏi thiết bị đó Cột thứ 3: Nhiệt độ hơi trích tại cửa trích tương ứng.

Cột thứ 4: Áp suất hơi trích tại cửa trích tương ứng, đơn vị at.

Cột thứ 5: Áp suất hơi trích tại cửa trích tương ứng, đơn vị bar.

Cột thứ 6: Enthalpy của hơi trích tại cửa trích tương ứng.

Cột thứ 7: Áp suất khoang hơi của bình gia nhiệt, bằng 97% của áp suất tại cửa

trích, coi tổn thất áp suất là 3%

Cột thứ 8: Enthalpy của nước bão hoà tại áp suất bình gia nhiệt.

Cột thứ 9: Nhiệt độ bão hoà tại áp suất bình gia nhiệt.

Cột thứ 10: Độ gia nhiệt không tới mức của bình gia nhiệt.

Cột thứ 11: Nhiệt độ dòng nước ra khỏi thiết bị.

Nguyễn Đức Thắng Kỹ thuật Năng Lượng 1 -

Cột thứ 12: Áp suất của dòng nước ra khỏi thiết bị

Cột thứ 13: Enthalpy của dòng nước ra khỏi thiết bị

Cột thứ 14: Hiệu suất các bình gia nhiệt

Áp suất tại bao hơi lấy cao hơn 10% áp suất hơi mới:

pbh = 110%.p0 = 110%.130 = 143 at

Lò Hơi có hai bộ hâm nước, tổn thất áp suất qua mỗi bộ hâm là: 3 bar

Tổn thất áp suất của dòng nước khi qua mỗi BGNCA = BGNHA = 2 bar

Bình khử khí đặt ở độ cao 20m so với GNHA4 tương ứng xấp xỉ 2 bar

Do đó áp suất nước khi ra khỏi BGNHA4 là: 8 bar

Tổn thất áp suất qua phần làm mát ejector là: 1 bar

2.4 TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NHIỆT VÀ VẬT CHẤT CHO SƠ ĐỒ NHIỆT NGUYÊN LÝ

Mục đích của việc tính toán này là để xác định cho được lưu lượng các dònghơi trích khỏi turbine và các dòng hơi phụ khác để cuối cùng xác định được tổng lưulượng hơi mới vào turbine cần thiết để sinh ra công suất theo yêu cầu thiết kế của tổmáy đã chọn.

Khi tính toán các cân bằng nhiệt và vật chất, tính toán lưu lượng các dòng hơi

và dòng nước một cách tương đối theo lưu lưọng của hơi mới vào turbine bằng mộtđơn vị lưu lượng Hơi rò rỉ, hơi chèn và hơi dùng cho ejector được coi là lấy hơi mới

ở đầu vào turbine

2.4.1 Tính toán cân bằng cho bình phân ly và bình gia nhiệt nước bổ sung

a) Tính toán cân bằng cho bình phân ly (BPL)

Các phương trình cân bằng vật chất và năng lượng của BPL:

Hình 2.3 - Bình gia nhiệt nước bổ sung

Các phương trình cân bằng nhiệt cho BGNNBS:

Trong đó:

Nhiệt độ nước bổ sung vào:

áp suất nước bổ sung vào:

2.4.2 Tính toán cân bằng cho BGNCA7

Phương trình cân bằng nhiệt cho BGNCA7:

α = α + 0,99.α

2.4.3 Tính toán cân bằng cho BGNCA6

Nguyễn Đức Thắng Kỹ thuật Năng Lượng 1 -

α = α +α = 0,0698070 + 0,0707101 = 0,1405171

2.4.4 Tính toán cân bằng cho BGNCA5

i = 798,5 kJ/kg

3

i = 3000 kJ/kg

3 d5 d6

2.4.5 Tính toán cân bằng cho BKKP

Hình 2.7 - BKKP

Tiêu hao hơi cho turbine ngưng hơi thuần tuý ở cùng mức nhiệt giáng:

Tiêu hao hơi cho turbine:

Với

Trong đó: các hệ số là lưu lượng hơi trích tương đối tại cửa trích thứ i

yi là hệ số không tận dụng nhiệt giáng tại cửa trích thứ i với tổng sốcửa trích là z

1 1- α y

Ở trên mới xác định được lưu lượng hơi trích tại các cửa trích phía trên cử tríchcho HTT còn các cửa trích phía dưới nó chưa xác định được lưu lượng Thực tế, hệ số

 của các turbine có trích hơi hồi nhiệt và cấp nhiệt cho HTT thường vào khoảng  =(1,31,8) Turbine có trích hơi càng nhiều thì hệ số  càng lớn

Trong bảng tính excel đã tính lặp thành công

 = 1,4051515

Do đó:

HTT)

Phương trình cân bằng nhiệt cho BKKP:

Thông số nước ngưng về từ HTT:

(hơi trích đi từ cửa trích đến BKKP bị tổn thất 3%)

Nguyễn Đức Thắng Kỹ thuật Năng Lượng 1 -

α = α +α = 0,2260405+0,0165096 = 0,2425501

2.4.6 Tính toán cân bằng cho BKK

Nguyễn Đức Thắng Kỹ thuật Năng Lượng 1 -

v kk

2.4.7 Tính toán cân bằng cho BGNHA4

2.4.8 Tính toán cân bằng cho các BGNHA3 và BGNHA2

α = α + α

d3 bh(pBGNHA3)

ir2 = 413,1 kJ/kg

Các ẩn:

Giải hệ 4 ẩn 4 phương trình, được nghiệm:

Nguyễn Đức Thắng Kỹ thuật Năng Lượng 1 -

αααi

2.4.9 Tính toán cân bằng cho BGNHA1

i =i +Δp.vi

r BN

i = 156,1 kJ/kg

Nguyễn Đức Thắng Kỹ thuật Năng Lượng 1 -

v1 r BN

α = α = 0,0221303

2.4.10 Tính toán cân bằng cho bình ngưng

Hình 2.12 - Bình ngưng

a) Kiểm tra cân bằng vật chất của chu trình tại bình ngưng theo hai cách

Tính theo đường hơi:

Tính theo đường nước:

Kết quả tính toán kiểm tra cân bằng vật chất cho toàn chu trình tại điểm nút làbình ngưng theo hai dòng vật chất được kết quả như trên chứng tỏ rằng trong khi tínhtoán đã không có một sai phạm nào về cân bằng vật chất.

b) Kiểm tra lại hệ số 

Nguyễn Đức Thắng Kỹ thuật Năng Lượng 1 -

z

i i i=1

1β

=

β =1,4051514

sai số này rất nhỏ, trong quá trình tính toán coi như không phạm phải sai sót

c) Tính toán cân bằng nhiệt cho bình ngưng

Hình 2.13 - Sơ đồ trao đổi nhiệt trong bình ngưng

Nhiệt độ nước làm mát vào:

Nhiệt độ nước làm mát ra:

Phương trình cân bằng nhiệt cho bình ngưng ở phụ tải định mức:

Với: cp = 4,18 kJ/kg

β = 1,4051514 1,4051515 0,0000001

v o lm

t = 25 C

r o lm

t = 32 C

max min

chọn m = 65

d) Kiểm tra cân bằng công suất Turbine

sai số này rất nhỏ, trong quá trình tính toán coi như không phạm phải sai sót

Nguyễn Đức Thắng Kỹ thuật Năng Lượng 1 -

lm lm

0

0,4488510 2400 156,1G

2.5 XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ - KỸ THUẬT CỦA TỔ MÁY

2.5.1 Tiêu hao hơi cho Turbine

a) Tiêu hao hơi cho một Turbine

b) Tiêu hao hơi cho hai Turbine

2.5.2 Suất tiêu hao hơi của Turbine

Với Ne là công suất của một tổ máy

2.5.3 Tiêu hao nhiệt cho Turbine

a) Tiêu hao nhiệt cho một Turbine

Với:

k

k 0

b) Tiêu hao nhiệt cho hai Turbine

2.5.4 Tổng lượng nhiệt cấp cho HTT

Trong đó:

2.5.5 Tiêu hao nhiệt cho Turbine để sản xuất Điện năng

a) Tiêu hao nhiệt cho hai Turbine để sản xuất Điện năng

b) Tiêu hao nhiệt cho một Turbine để sản xuất Điện năng

2.5.6 Suất tiêu hao nhiệt cho Turbine

2.5.7 Suất tiêu hao nhiệt cho Turbine để sản xuất Điện

Nguyễn Đức Thắng Kỹ thuật Năng Lượng 1 -

2.5.8 Tiêu hao nhiệt cho Lò Hơi

a) Tiêu hao nhiệt cho một Lò Hơi

Với:

Sơ bộ: pqn = 143 ata

tqn = 565 o C

iqn = 3499 kJ/kg

b) Tiêu hao nhiệt cho hai Lò Hơi

2.5.9 Tiêu hao nhiệt cho hai Lò Hơi để sản xuất Điện năng

2.5.10 Suất tiêu hao nhiệt cho Lò Hơi

2.5.11 Suất tiêu hao nhiệt cho Lò Hơi để sản xuất Điện năng

e

2.5.12 Tiêu hao nhiệt cho toàn nhà máy

2.5.13 Tiêu hao nhiệt cho toàn nhà máy để sản xuất Điện năng

2.5.14 Tiêu hao nhiệt cho toàn nhà máy để sản xuất Nhiệt năng

2.5.15 Suất tiêu hao nhiệt cho toàn nhà máy

2.5.16 Suất tiêu hao nhiệt cho toàn nhà máy để sản xuất Điện

2.5.17 Hiệu suất truyền tải môi chất

Nguyễn Đức Thắng Kỹ thuật Năng Lượng 1 -

LH c

e

120000N



c c

E E

e

120000N



TB tr

LH

2.5.18 Hiệu suất Turbine để sản xuất Điện

2.5.19 Hiệu suất toàn nhà máy để sản xuất Điện

2.5.20 Tiêu hao nhiên liệu tiêu chuẩn

a) Tiêu hao nhiên liệu tiêu chuẩn (than tiêu chuẩn) để sản xuất điện toàn nhà máy

b) Tiêu hao nhiên liệu tiêu chuẩn (than tiêu chuẩn) để sản xuất Nhiệt

c) Tiêu hao nhiên liệu tiêu chuẩn (than tiêu chuẩn) toàn nhà máy

tc

c

e E

E tc

E tc

2.5.21 Suất tiêu hao nhiên liệu tiêu chuẩn

a) Suất tiêu hao nhiên liệu tiêu chuẩn (than tiêu chuẩn) để sản xuất Điện

b) Suất tiêu hao nhiên liệu tiêu chuẩn (than tiêu chuẩn) để sản xuất Nhiệt

Nguyễn Đức Thắng Kỹ thuật Năng Lượng 1 -

tc tc

E E

e

120000N



tc tc

T T

T

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN, LỰA CHỌN CÁC THIẾT BỊ CHÍNH

Hai tổ máy giống nhau, nên dưới đây chỉ tính chọn thiết bị chính cho một tổmáy (trừ ống khói), tổ máy còn lại hoàn toàn tương tự

3.1 TÍNH CHỌN THIẾT BỊ GIAN MÁY

Q: năng suất của bơm [m3/s]

Tra bảng PL3.9a trang 164 [1] chọn loại bơm cấp chạy bằng điện có các thông

Chọn 2 bơm ngưng, 1 bơm chính, 1 bơm dự phòng

Công suất của động cơ kéo bơm ngưng

Trong đó:

Q: năng suất của bơm [m3/s]

Tính cho trường hợp toàn bộ hơi vào turbine đổ vào bình ngưng,trong trường hợp sự cố đóng tất cả các cửa trích (kể cả HTT) Dự phòng 10%

Nguyễn Đức Thắng Kỹ thuật Năng Lượng 1 -

-A30-200

 

BC BC

BC dp dp

pBN: Cột áp chênh lệch, tính dự phòng thêm 10%.

3.1.3 Tính chọn bơm tuần hoàn

Chọn 2 bơm tuần hoàn, 1 bơm chính, 1 bơm dự phòng

Công suất của động cơ kéo bơm tuần hoàn

Trong đó:

Q: năng suất của bơm [m3/s]

Tính cho trường hợp toàn bộ hơi vào turbine đổ vào bình ngưng, trongtrường hợp sự cố đóng tất cả các cửa trích (kể cả HTT) Tính thêm 15% lượng nước

Bn BTH

Hiệu suất của bơm tuần hoàn

Tra bảng PL3.11b trang 172 [1] chọn loại bơm tuần hoàn chạy bằng điện cócác thông số sau:

3.1.4 Tính nhiệt bình ngưng

Chọn sơ bộ tốc độ nước đi trong ống:

Nhiệt độ trung bình đại số của nước đi trong ống

Theo toán đồ hình 3.4 trang 74 [1] chọn sơ bộ hệ số truyền nhiệt tổng trong

Tính toán cho trường hợp lưu lượng hơi vào bình ngưng là lớn nhất

Tổng diện tích trao đổi nhiệt của bình ngưng:

Nguyễn Đức Thắng Kỹ thuật Năng Lượng 1 -

3.1.5 Tính toán bình khử khí và bình gia nhiệt

k: hệ số truyền nhiệt tổng, sơ bộ k = 12 kW/m2K ttb: độ chênh nhiệt độ trung bình logarit [o C]

ir là enthalpy của nước sôi ra khỏi bình [kJ/kg]

Nguyễn Đức Thắng Kỹ thuật Năng Lượng 1 -

ir = 433,3 kJ/kgG: lưu lượng nước cấp ra khỏi bình khử khí phụ [kg/s]

k: hệ số truyền nhiệt tổng, sơ bộ k = 12 kW/m2K

ttb: độ chênh nhiệt độ trung bình logarit [o C]

Tra bảng PL3.8a & b trang 163 [1] chọn:

c) Tính toán bình gia nhiệt

Các bình gia nhiệt tính toán tương tự nhau, trong bản đồ án này chỉ trình bàytính đại diện cho BGNCA7

Nhiệt độ trung bình của nước đi trong ống

Dựa vào nhiệt độ trung bình của nước tra các thông số của nước trong ống

Nguyễn Đức Thắng Kỹ thuật Năng Lượng 1 -

Chọn tốc độ nước đi trong ống

Suy ra nước chảy rối trong ống

Hệ số tỏa nhiệt từ vách trong của ống tới dòng nước chảy trong ống

Hơi ngưng tụ ngoài ống có nhiệt độ tnt = 254,5 o C

Tra được các thông số của nước ngưng

Coi nhiệt độ ống bằng nhiệt độ nước

Hệ số tỏa nhiệt đối lưu từ hơi tới vách ngoài ống

0,8 0,43 n

Nu = 0,021.Re Pr

 50,8 0,43n

2

n n 1

t2: nhiệt độ nước ra khỏi BGNCA7

t2 = 251,5 o C

3.2 TÍNH CHỌN THIẾT BỊ GIAN LÒ

3.2.1 Hệ thống chuẩn bị nhiên liệu

Chọn hệ thống phân phối than bột kiểu phân tán thổi thẳng

Hệ thống thùng nghiền loại: thùng nghiền bi

Than có hệ số khả năng nghiền

Suất tiêu hao điện để nghiền 1 tấn than

Công suất thùng nghiền

3.2.2 Quạt tải than bột

Năng suất của quạt tải than bột

G: phụ tải bi trong thùng nghiền, G = 64 t/h

D: đường kính trong của thùng nghiền, D = 3,5 m

n: tốc độ vòng quay của thùng nghiền, n = 17,69 v/p

Nguyễn Đức Thắng Kỹ thuật Năng Lượng 1 -

Công suất của động cơ kéo quạt tải than bột

: hiệu suất của quạt,  = 0,7 : nồng độ bột than so với không khí trong dòng bột than đi qua quạt, [kg/kg]

wnl và wbt: là độ ẩm của nhiên liệu và độ ẩm của bột than