Đồ án tốt nghiệp thiết kế buồng đốt khí thiên nhiên của lò hơi nhà máy nhiệt điện

Thiết kế buồng đốt khí thiên nhiên của lò hơi nhà máy nhiệt điện MỞ ĐẦU Dầu mỏ đã được con người biết đến từ lâu, đến thế kỉ XVII, dầu mỏ được sử dụng làm nhiên liệu để đốt cháy, thắp

Thiết kế buồng đốt khí thiên nhiên của lò hơi nhà

máy nhiệt điện

MỞ ĐẦU

Dầu mỏ đã được con người biết đến từ lâu, đến thế kỉ XVII, dầu mỏ được sử dụng làm nhiên liệu để đốt cháy, thắp sáng Sang thế kỉ XIX, dầu được coi là nguồn nguyên liệu chính cho mọi phương tiện giao thông và cho nền kinh tế quốc dân Hiện nay, dầu mỏ đã trở thành nguồn năng lượng quan trọng nhất của mọi quốc gia trên thế giới Khoảng 65 đến 70% năng lượng sử dụng đi từ dầu mỏ, chỉ 20 đến 22% năng lượng nước và 8 đến 12% từ năng lượng hạt nhân [V- 3]

Công nghệ chế biến dầu mỏ được xem như bắt đầu ra đời vào năm

1859 khi mà Edwin Drake (Mỹ) khai thác được dầu thô Lúc bấy giờ lượng dầu thô khai thác được còn rất ít, chỉ một vài nghìn lít ngày và chỉ phục vụ cho mục đích thắp sáng Nhưng chỉ một năm sau đó, không chỉ ở Mỹ mà còn

cả các nước khác người ta cũng đã tìm thấy dầu Từ đó sản lượng dầu khí khai thác ngày càng được tăng lên rất nhanh Chúng ta có thể thấy rõ điều này từ các số liệu dưới đây [VI- 3]

Lượng dầu thô đã khai thác được trên thế giới

Năm Sản lượng (Triệu tấn)

1860 0,1

1880 4,2

1900 19,9

1920 96,9

1930 296,5

1945 354,6

1950 524,8

1960 1051,5

1970 2336,2

1980 3067,1

1990 3700

1994 3003,4

1995 2982,5

Cho đến nay, tổng trữ lượng dầu khí thế giới nhìn chung vẫn tăng đều

đặn mặc dù tốc độ tăng không còn như trước và hiện tượng này xảy ra cũng

không giống nhau ở các vùng khác nhau

Bảng: Sự thay đổi trữ lượng dầu khí thế giới từ 1/1/1994 đến1/1/2003

Theo thông tin dữ liệu của HIS Energy, vào giữa 2002 cho biết tổng trữ lượng vùng nước sâu ở Đông Á- Đông Nam Á ước tính đạt 4598 triệu thùng dầu (tức là cả dầu thô và khí đốt), trong đó có 1040 triệu thùng dầu thô và 20 Tcf (nghìn tỷ feet khối) khí

Bảng: Trữ lượng và sản lượng dầu khí Đông Á- Úc

Nước Trữ lượng xác minh (dầu- triệu thùng;

khí- tỷ feet)

Sản lượng khai thác dầu (nghìn thùng/

ngày)

TrungQuoc 18250 53325 24000 48300 3400 3296

Dầu Khí Dầu Khí

Hiện nay ở Việt Nam có 3 mỏ dầu quan trọng được khai thác

+ Mỏ Bạch Hổ: Bắt đầu khai thác từ năm 1986, tổng sản lượng thác đạt

trên 3 triệu tấn Sản lượng khai thác hiện nay khoảng 7÷9 triệu tấn/năm

+ Mỏ Rồng: bắt đầu khai thác từ năm 1994, song sản lượng chưa

nhiều, đạt 12000÷18000 thùng/ngày

+ Mỏ Đại Hùng: bắt đầu khai thác từ 10-1994, sản lượng 32000

thùng/ngày (5000 tấn/ ngày)

Về khí hyđrôcacbon hiện nay có các nơi được khai thác như sau:

+ Mỏ Tiền Hải (Thái Bình): là mỏ khí thiên nhiên đây là mỏ nhỏ, hàng năm cung cấp 10÷30 triệu m3 khí cho công nghiệp địa phương

+ Mỏ Đại Hổ: là dạng khí đồng hành đi kèm khi khai thác dầu có thể thu được 180÷200 m3 khí đồng hành Sản lượng của mỏ là 1,5 triệu tấn/năm

+ Riêng mỏ khí Lan Tây- Lan Đỏ với trữ lượng là 58 tỷ m3 sẽ dung cấp lâu dài ở mức 2,7 tỷ m3 khí/ năm

Theo dự kiến của PetroVietNam, trong thời gian từ 2003 đến 2010, cụm mỏ dầu khí ở vùng biển Cửu long và Nam Côn Sơn có thể cung cấp đến 6÷8 tỷ m3 khí/năm

Từ dầu khí, bằng các quá trình chế biến hóa học có thể tạo ra hàng loạt các sản phẩm

+ Sản phẩm năng lượng: những sản phẩm này được sử dụng để làm chất đốt và nhiên liệu động cơ như: dầu hoả dầu FO, xăng, dienzel…

+ Sản phẩm phi năng lượng: những sản phẩm này không được sử dụng như một dạng năng lượng mà được sử dụng vào mục đích khác như dầu nhờn,

mỡ bôi trơn, nhựa đường (bitum)

+ Sản phẩm hoá học: kà những bán thành phẩm thuộc loại các hoá chất trung gian như: axit, rượu, anđêhit, xêtôn…

Nói chung phần dầu khí dùng để sản xuất các sản phẩm năng lượng chiếm tỷ lệ cao: trệ 90% sản lượng dầu khai thác được trên thế giới

Với tầm quan trọng của năng lượng chủ yếu là điện năng phục vụ cho đời sống và cho nền kinh tế cuả mỗi nước Vì thế, các nước trên thế giới đã tiến hành xây dựng các nhà máy điện gồm: nhà máy thuỷ điện hạt nhân Ở nước ta hiện nay có 2 loại nhà máy phát điện đó là: nhà máy nhiệt điện (Sông

Đà, Taly, Trị An, Hoà Bình…) và nhà máy nhiệt điện (Phú Mỹ lấy nhiên liệu đốt là khí đồng hành, nhà máy Phả Lại, Uông Bí lấy nhiên liệu đốt là than…)

Ở nước ta, tiềm năng xây dựng thuỷ điện còn rất ít nếu có chỉ ở tiềm năng rất nhỏ khoảng vài trăm MW Việc xây dựng các nhà máy nhiệt điện

cho nghành sản xuất điện năng, giảm thiểu ô nhiễm, đáp ứng đủ điện năng trong thời gian tới Muốn phát triển được thì cần phải khai thác và vận dụng tối đa những nguồn năng lượng đã có trong nước bằng các phương pháp hiện đại hơn, hiệu quả hơn

Trong quá trình sản xuất điện năng của nhà máy nhiệt điện, lò hơi là khâu quan trọng đầu tiên, có nhiệm vụ biến đổi năng lượng tàng trữ của nhiên liệu thành điện năng của lò hơi Lò hơi là thiết bị lớn, vận hành rất phức tạp,

nó có khả năng sản xuất ra hơi quá nhiệt để cung cấp hơi nước tạo áp suất đẩy tua bin kéo theo trục quay máy phát điện nhằm tạo ra điện năng Do thấy vai trò và tính chất quan trọng của lò hơi trong lò máy nhiệt điện như vậy, nên việc tính toán và thiết lò hơi sao cho phù hợp là việc làm rất cần thiết khi thi công nhà máy nhiệt điện Nhằm tăng thêm kiến thức hiểu biết của mỗi sinh viên, em được giao đồ án tốt nghiệp với đề tài: " Thiết kế buồng đốt khí thiên nhiên của lò hơi nhà máy nhiệt điện năng suất 30 tấn hơi/ giờ"

PHẦN I KHÁI NIỆM CƠ BẢN CỦA LÒ HƠI NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN

Trong nhà máy nhiệt điện lò hơi là thiết bị lớn và quan trọng nhất, nó vận hành rất phức tạp và khả năng cơ khí hoá, tự động hoá cao Nhiệm vụ của

lò hơi là sản xuất ra hơi quá nhiệt để cung cấp hơi nước chạy máy tuabin làm quay trục máy phát điện nhằm biến đổi từ cơ năng sang điện năng Ngoài ra trong các lĩnh vực khác, lò hơi còn cung cấp hơi nóng để phục vụ cho các nhu cầu như: sấy, hấp, luyện… nhưng trong các lĩnh vực này thì lò hơi của nó thường nhỏ hơn, khả năng tự động hoá thấp hơn sơ với nhà máy nhiệt điện

I CẤU TẠO CỦA LÒ HƠI (HÌNH 1)

Lò hơi trong nhà máy nhiệt điện

1 Bao hơi 13 Ống dẫn nước nóng vào bao hơi

2 Phần nước trong bao hơi 14 Ống dẫn hơi bão hoà từ bao hơi tới

bộ quá nhiệt

3 Phần hơi của bao hơi 15 Bộ quá nhiệt cấp I

4 Buồng lửa 16 Bộ giảm ôn để điều chỉnh

5 Vòi phun khí tự nhiên 17 Bộ qúa nhiệt cấp II

6 Đường nhiên liệu tới vòi phun 18 Bộ sấy khí cấp I

7 Các dàn ống đặt xung quanh 19 Bộ sấy khí cấp II

9 Ẩng nước xuống 21 Quạt gió

10 Ống góp dưới của dàn ống 22 Quạt hút khói lò

11 Bộ hâm nóng nước cấp 1 23 Ống dẫn khói

12 Bộ hâm nóng nước cấp 2

II NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA NỒI HƠI

Không khí nóng trong đường ống (20) cùng nhiên liệu khí tự nhiên (từ ống dẫn 6) được phun vào vòi phun (5) và vào buồng lửa (4) Dưới tác dụng của nhiệt độ cao trong buồng lửa, nhiên liệu kết hợp với O2 tạo ra hỗn hợp cháy, nhiệt toả ra do quá trình cháy sẽ cung cấp nhiệt cho dàn ống (7) rồi bốc hơi đẩy hỗn hợp hơi + nước lên bao hơi (1) Sự truyền nhiệt trong buồng lửa được thực hiện bàng bức xạ nhiệt giữa buồng lửa và dàn ống Bao hơi được dùng để phân ly hỗn hợp hơi và nước Phần nước trong bao hơi được đưa trở lại các dàn ống qua đường ống (9) đặt bên ngoài Nước đi trong ống (9) không được đốt nóng nên có trọng lượng riêng lớn hơn hỗn hợp hơi nước ở các dàn ống (7), điều đó đã tạo nên sự chênh lệch trọng lượng cột nước làm cho môi chất chuyển động tuần hoàn tự nhiên kín mà không cần phải bơm

Lượng hơi nước trong bao hơi là lượng hơi nước bão hoà sẽ đi vào ống dẫn (14) đến bộ qúa nhiệt cấp I (15) và bộ quá nhiệt cấp II (17) để tạo thành hơi quá nhiệt có nhiệt độ cao, lượng hơi này được điều chỉnh ổn định bằng giảm ôn (16) Hơi quá nhiệt được đưa sang phân xưởng tuabin để chạy máy phát điện

Để có hơi quá nhiệt ở trên người ta phải cung cấp 1 lượng nước mềm, lượng nước này đã đi qua bộ hâm nóng nước cấp I (11) và bộ hâm nóng nước cấp II (12) Khi ra khỏi bộ hâm nóng nước cấp II thì nước đã có nhiệt độ khoảng 1500C và nó được đưa đến bao hơi

Lượng không khí nóng đưa vào buồng (4) được lấy từ không khí nhờ quạt gió (21) và được hâm nóng bằng bộ hâm nóng không khí cấp I (18) và bộ hâm nóng không khí cấp II (19) Phần ống ở cửa ra buồng lửa gọi là ống pheston (8) được chia thành nhiều dãy (ống được đặt thưa) để giảm bớt tro, bẩn bám trên ống Pheston còn hấp thụ thêm 1 phần nhiệt lượng của khói trước khi đi vào bộ quá nhiệt Khói lò ra khỏi bộ quá nhiệt có nhiệt độ cao, vì vậy người ta đặt thêm bộ hâm nóng nước (11), (12) và bộ hâm nóng không khí (18), (19) để tiết kiệm nhiệt thừa của khói thải Nhiệt độ khói thải khoảng

110 - 1700C Quạt hút khói (22) để hút khói từ buồng đốt (4) và đẩy ra môi trường bằng ống khói (23)

II.1 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của bao hơi

Sơ đồ thiết bị phân ly để đưa hỗn hợp hơi và nước dưới mức nước trong bao hơi (hình 2)

Hình 2: Cấu tạo bao hơi

1 Ống sinh hơi 6 Ống đưa nước cấp

2 Tấm không đục lỗ 7 Tấm đục lỗ ở khoang hơi

3 Tấm đục lỗ đặt chìm 8 Ống lấy hơi

4 Cánh hướng của tấm đục lỗ 9 Ống nước xuống

5 Mép gỗ của tấm đục lỗ

Nguyên lý làm việc:

Hỗn hợp hơi - nước từ ống sinh hơi (1) đi vào bao hơi và được hướng xuống dưới tấm chắn có đục lỗ (3) nhờ 1 tấm chắn không đục lỗ (2) Hơi đi lên chỉ có thể chui qua lỗi đặt chìm trong nước, cách mức nước thấp nhất ở

7

3

5 4

9

1 2 6

trong bao hơi khoảng 50 - 150mm Gờ ghép của tấm đục lỗ (3) có kích thước không nhỏ hơn 50mm để ngăn hơi không lọt ra phía ngoài tấm đục lỗ

Nước cấp vào theo ống đưa nước cấp (6) rồi chảy vào máng lớn đặt dọc theo bao hơi giữa tấm (3) và vách bao hơi, rồi chảy tràn lên tấm đục lỗ Tiết diện máng chọn theo yêu cầu, tốc độ nước đi trong máng khoảng 0,2 - 0,3m/s

Hơi nước trong bao hơi đã phân li nước đi qua tấm đục lỗ ở khoang hơi (7) và vào ống lấy hơi (8) Nhờ tấm đục lỗ (7) này mà hơi nước đi vào ống lấy hơi (8) được phân bố đồng đều và ổn định hơn Mặt khác tấm (7) có tác dụng tách ẩm cho hơi nước lần cuối Nước trong bao hơi được tuần hoàn khi đi xuống ống (9) để đun nóng

Tác dụng của tấm đục lỗ (3) là:

+ Đảm bảo phụ tải của mặt bốc hơi được đồng đều

+ Tăng trở lực của dòng làm cho động năng của dòng hơi giảm đi do

đó hơi không đủ khả năng mang theo những giọt nước lớn

+ Sử dụng tốt hơn thể tích khoang hơi và diện tích của mặt bốc hơi

II.2 Các đặc tính kỹ thuật cơ bản của lò hơi

a Thông số hơi

Trong nhà máy nhiệt điện, các trị số áp suất và nhiệt độ hơi quá nhiệt được chọn trên cơ sở kinh tế - kỹ thuật của chu trình nhiệt Trong công nghiệp, lò hơi khi dùng để sản xuất hơi bão hoà thì có thể chỉ cần đặc trưng thông số hơi là áp suất (N/m3 = Pascal, 1 ATM = 105Pascal)

b Sản lượng hơi

Là số lượng hơi sản xuất ra của lò trong một đơn vị thời gian (đo bằng kg/s, kg/h, hoặc tấn/h)

Người ta phân biệt các số lượng hơi sau đây:

- Sản lượng hơi định mức của lò hơi là sản lượng lớn nhất mà lò hơi có thể cho phép làm việc lâu dài ở thông số hơi quy định