Thiết kế sơ bộ nhà máy nhiệt điện ngưng hơi đốt than “ có công suất 1200MW

Nhà máy nhiệt điện tô 400 x TS Phạm Duy Vũ LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, điện trở thành nhu cầu thiếu phát triển quốc gia Trong Việt Nam nước có nhu cầu lớn việc tiêu thụ điện năng, bên cạnh sách mở cửa Việt Nam nay, thu hút đầu tư nước vào Việt Nam ngày gia tăng tất lĩnh vực, đặc biệt ngành cơng nghiệp sản xuất, địi hỏi phải tăng cưởng sản xuất điện năng, nhu cầu cấp bách Vì bên cạnh phát triển cơng trình thuỷ điện nhiệt điện đóng vai trị chủ đạo phát triển kinh tế đất nước Theo đánh giá chung Bộ Năng Lượng Việt Nam, thi nhu cầu điện vào năm 2020 vào khoảng 200 tỷ kWh Đẩ đảm bảo nhu cầu điện ngành nhiệt điện ngưng đốt than đáp ứng nhu cầu không nhỏ Xuất phát từ yêu cầu thực tế mà sinh viên khoa công nghệ Nhiệt Điện Lạnh nói riêng sinh viên ngành khác nói chung phải nắm vững số kiến thức nhà máy nhiệt điện Xuất phát từ yêu cầu thực tế này, em giao nhiệm vụ “ Thiết kế sơ nhà máy nhiệt điện ngưng đốt than “ có cơng suất 1200MW Để củng cố thêm kiến thức hoàn thành đồ án mơn học.Qua thời gian tính tốn nghiên cứu, nỗ lực thân với hướng dẫn tận tình TS Phạm Duy Vũ, thầy cô khoa Nhiệt - Điện lạnh em hồn thành đề tài Do kiến thức cịn nhiều khiếm khuyết, em khơng tránh khỏi sai sót Em mong nhận thơng cảm dạy thầy, cô để kiến thức em ngày hoàn thiện Lời cuối em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS Phạm Duy Vũ, tất thầy, cô khoa Công Nghệ Nhiệt - Điện Lạnh giúp em hoàn thành đồ án Huế, ngày 21/8/2021 Đồn Đình Chương Trang Mục lục LỜI NÓI ĐẦU .1 Mục lục CHƯƠNG 1: ĐỀ XUẤT VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN 1.1 XÁC ĐỊNH LOẠI NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN SẼ THIẾT KẾ 1.2 VỊ TRÍ ĐẶT NHÀ MÁY 1.3 Phân tích lựa chọn công suất tô máy 1.3.1 Phương án 1: Đặt tô máy có cơng suất 300MW .6 1.3.2 Phương án 2: Đặt tô máy 400MW 1.3.3 Phương án 3: Đặt tô máy 600MW 1.4 So sánh tiêu kinh tế phương án với 1.4.1 Vốn đầu tư ban đầu K 1.4.2 Chi phí vận hành hàng năm S 1.4.2.1 Ch i phí cho nhiên liệu .7 1.4.2.2 Chi phí cho khấu trừ hao mịn sữa chữa .8 1.4.2.3 Chi phí trả lương cho công nhân .8 1.4.2.4 Phí tơn chung .8 CHƯƠNG 2: LẬP VÀ TÍNH TOÁN SƠ ĐỒ NHIỆT NGUYÊN LÝ .10 2.1 Lậ p sơ đồ nhiệt nguyên lý cho tô máy chọn .10 2.2 Các thông số nước đồ thị i - s biểu diễn trình làm việc dịng tua bin 12 2.3 Cơ sở tính tốn thơng số nhà máy .16 2.3.1 Bình gia nhiệt nước bơ sung 17 2.3.2 Sơ đồ tính cân bình gia nhiệt nước bơ sung 17 2.4 Tính tốn sơ đồ nhiệt nguyên lý .17 2.4.1 Bình gia nhiệt cao áp (GNCA1) 18 2.4.2 Bình gia nhiệt cao áp (GNCA2) 19 2.4.3 Bình gia nhiệt cao áp số 3: (GNCA3) .20 2.4.4 Thiết bị khử khí cấp nước (KK) 22 2.4.5 Bình gia nhiệt hạ áp số (GNHA5) 23 2.4.6 Bình gia nhiệt hạ áp (GNHA6) 24 2.4.7 Cân nhiệt điểm hỗn hợp K .25 2.4.8 Bình gia nhiệt hạ áp (GNHA7) 25 2.4.9 Bình gia nhiệt hạ áp (GNHA8),bình làm lạnh ejectơ (LE) bình ngưng ’ ’ „ 726 2.4.9.1 Bình gia nhiệt hạ áp .27 2.4.9.2 Lưu lượng vào bình ngưng 27 2.5 Cân nước ngưng 27 2.6 Cân lượng tiêu hao tua bin 28 2.6.2 Suất tiêu hao tuabine 29 2.6.3 Tiêu hao nhiệt cho thiết bị tuabin 29 2.6.4 Suất tiêu hao nhiệt cho thiết bị tuabin .29 2.6.5 Tiêu hao nhiệt cho lò 29 2.6.6 Suất tiêu hao nhiệt cho lò 29 2.6.7 Tiêu hao nhiệt cho toàn tổ máy .30 2.6.8 Suất tiêu hao nhiệt cho toàn tổ máy 30 2.6.9 Hiệu suất truyền tải môi chất nhà máy 30 2.6.10 Hiệu suất thiết bị tuabine 30 2.6.11 Hiệu suất toàn nhà máy 30 2.6.12 Tiêu hao nhiên liệu cho toàn tổ máy toàn nhà máy 31 2.6.13 Suất tiêu hao nhiên liệu tiêu chuẩn 31 CHƯƠNG 3: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ CỦA NHÀ MÁY 32 3.1 LỰA CHỌN THIẾT BỊ CHÍNH CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN .32 3.2 Lựa chọn thiêt bị phụ .33 3.2.1 Bơm nước cấp 33 3.2.2 Bơm nước ngưng 33 3.2.3 Bình ngưng .35 3.2.4 Bơm tuần hoàn 35 3.2.5 Bơm nước đọng .36 3.2.6 Chọn ejectơ .37 3.3 Chọn bình khử khí bình gia nhiệt 37 3.3.1 Chọn bình khử khí 37 3.3.2 Tính chọn bình gia nhiệt .38 3.3.2.1 Bình gia nhiệt cao áp .38 3.3.2.2 Bình gia nhiệt cao áp .38 3.3.2.3 Bình gia nhiệt cao áp .39 3.3.2.4 Bình gia nhiệt hạ áp 39 3.3.2.5 Bình gia nhiệt hạ áp 40 3.3.2.6 Bình gia nhiệt hạ áp 40 3.3.2.7 Bình gia nhiệt hạ áp 41 3.4 TÍNH TỐN LỰA CHỌN THIẾT BỊ GIAN LÒ HƠI 42 3.4.1 Hệ thống chuẩn bị nhiên liệu 42 3.4.1.1 Nguyên lý làm việc ưu nhược điểm hệ thống nghiền than 42 3.4.1.2 Thùng nghiền 44 3.4.2 Quạt gió 45 3.4.2.1 Lưu lượng gió yêu cầu quạt 45 3.4.2.2 Tính sức ép (H) quạt gió 45 3.4.3 Quạt khói 46 3.4.3.1 Tính suất quạt khói 46 3.4.3.2 Tính sức ép quạt khói H .47 3.4.4 Ống khói 48 CHƯƠNG 4: SƠ ĐỒ CHI TIẾT VÀ BỐ TRÍ TỒN NHÀ MÁY 50 THUYẾT MINH SƠ ĐỒ NHIỆT CHI TIẾT CỦA NHÀ MÁY 50 4.1 SƠ ĐỒ CHI TIẾT VÀ BỐ TRÍ TỒN NHÀ MÁY 50 4.1.1 Những quy định chung cho việc thiết lập sơ đồ nhiệt chi tiết 50 4.1.2 BỐ TRÍ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 51 4.1.2.1 Lựa chọn địa điểm bố trí 51 4.1.2.2 Tổng bình đồ nhà máy .51 4.1.2.3 Những yêu cầu bố trí gian nhà 52 4.2 THUYẾT MINH SƠ ĐỒ NHIỆT CHI TIẾT CỦA NHÀ MÁY .53 4.2.1 Đường mới, phụ .53 4.2.1.1 Đường 53 4.2.1.2 Đường phụ 54 4.2.2 Đường nước 54 4.2.2.1 Đường nước ngưng 54 4.2.2.2 Đường nước cấp .55 4.2.2.3 Đường nước đọng 55 4.2.3 Các thiết bị nhà máy 55 4.2.3.1 Lò .55 4.2.3.2 Tuabine 56 4.2.3.3 Bình ngưng 56 4.2.3.4 Ejectơ .56 4.2.3.5 Bình gia nhiệt hạ áp 57 4.2.3.6 Bình khử khí 57 4.2.3.7 Bình gia nhiệt cao áp 57 4.2.3.8 Tuabine truyền động bơm cấp 57 4.2.3.9 Bơm nước ngưng .58 4.2.3.10 Bơm tuần hoàn .58 4.2.3.11 Bơm nước cấp 58 4.2.3.12 Các thiết bị xử lý khói 58 CHƯƠNG 1: ĐỀ XUẤT VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN Nội dung chương tập trung xác định, so sánh chi phí đầu tư chi phí vận hành phương án lựa chọn số tổ máy, công suất tổ máy dựa công suất nhà máy Từ chọn lựa phương án tối ưu cho nhà máy 1.1 XÁC ĐỊNH LOẠI NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN SẼ THIẾT KẾ Trên thực tế thấy có hai loại nhà máy nhiệt điện đốt nhiên liệu hữu sử dụng chu trình Rankine là: - Nhà máy nhiệt điện: Chỉ sản xuất điện cung cấp điện cho lưới điện chung - Trung tâm nhiệt điện: Vừa sản xuất điện cấp lên lưới điện chung vừa cung cấp nước nóng cho hộ tiêu thụ 1.2 VỊ TRÍ ĐẶT NHÀ MÁY - Chúng ta đặt nhà máy Quãng Nam - Nhiệm vụ nhà máy: Nhà máy cung cấp điện vào lưới điện quốc gia 1.3 PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN CƠNG SUẤT TỔ MÁY Sau xác định loại nhà máy nhiệt điện phải xác định cơng suất tổ máy thông số Công suất tổ máy thông số liên quan chặt chẽ với nhau.Nếu chọn công suất tổ máy(công suất đơn vị) lớn ,thông số cao dẫn đến hiệu suất toàn nhà máy tăng lên Và ta cần ý công suất đơn vị tổ máy khơng vượt q cơng suất dự phịng hệ thống tức cơng suất tổ máy phải chọn nhỏ 10% so với công suất tổng toàn hệ thống Và điều thuận lợi sau muốn mở rộng tối đa công suất không làm cho số tổ máy tăng nhiều nhà máy - Các tổ máy nên chọn có cấu hình cơng suất để thuận tiện cho việc vận hành, sữa chữa, thay quản lý thiết bị - Công suất nhà máy điện 1200MW trường hợp ta chia làm ba phương án để so sánh hiệu kinh tế, kỹ thuật phương án Bao gồm có phương án sau: + Đặt tổ máy có công suất tổ 300MW + Đặt tổ máy có cơng suất tổ 400MW + Đặt tổ máy có cơng suất tổ 600MW 1.3.1 Phương án 1: Đặt tổ máy có cơng suất 300MW Đặt tổ máy có nhược điểm tốn diện tích bố trí máy, tốn nhiều thiết bị phụ cho tổ máy, tốn chi phí vận hành, chi phí trả lương cho cơng nhân, tốn chi phí hao mịn bảo trì bảo dưỡng hàng năm Nhưng bù lại có nhiều tổ máy tổ máy có cố tổ máy cịn lại hoạt động bình thường để đáp ứng nhu cầu, khơng cịn thuận tiện cho việc vận hành, sữa chữa, thay quản lý thiết bị 1.3.2 Phương án 2: Đặt tổ máy 400MW Khi đặt tổ máy so với phương án tốn nhiều diện tích hơn, tốn nhân cơng, hao mịn Nhưng bố trí chia nhỏ cơng suất vận hành dễ dàng hơn, tốn thiết bị phụ 1.3.3 Phương án 3: Đặt tổ máy 600MW Khi bố trí tiết kiệm diện tích bố trí tổ máy so với phương án 2, số lượng thiết bị phụ cho tổ máy giảm dẫn đến giảm chi phí đầu tư cho dự án.Nhưng mặt khó khó điều chỉnh công suất cần tăng hay giảm công suất tuarbine Trên ba phương án mà em đề xuất, để chọn phương án phù hợp thỏa mán tính kinh tế - kỹ thuật, em thực so sánh vốn đầu tư ban đầu K phí tổn hàng năm S ba phương án để so sánh tính kinh tế phương án với Chỉ tiêu kỹ thuật phương án phải đảm bảo cung cấp điện nhiệt điều kiện cố xảy 1.4 SO SÁNH CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ GIỮA CÁC PHƯƠNG ÁN VỚI NHAU Những tiêu kinh tế nhà máy nhiệt điện vốn đầu tư ban đầu phí tổn hàng năm Vậy ta gọi K1, K2,K3, S1, S2, S3 chi phí đầu tư ban đầu chi phí vận hành hàng năm phương án 1, 2, Trong chi phí vận hành bao gồm phí tổn nhiên liệu, phí tổn khấu hao mịn sửa chữa phí tổn trả lương cho cán cơng nhân viên, phí tổn chung nhà máy phí tổn khác 1.4.1 Vốn đầu tư ban đầu K -Vốn đầu tư ban đầu nhà máy điện K gồm hai phần phần phần không đổi phần thay đổi - Phần không đổi: chi phí đường tơ, đường sắt phục vụ sinh hoạt, chi phí chung cho tồn nhà máy lắp ráp khởi động - Phần thay đổi bao gồm vốn đầu tư cho thiết bị lắp ráp nó, cơng trình xây dựng liên quan đến việc thay đổi cơng suất nhà máy 1.4.2 Chi phí vận hành hàng năm S Phí tổn vận hành hàng năm S thiết bị xác định sau: S= SA+SB+Sn+So [ đồng/năm] SA phí tổn cho khấu trừ hao mòn sửa chữa, SA = PA.K, [ đồng/năm] SB phí tổn cho nhiên liệu [ đồng/năm] Sn phí tổn cho việc trả lương cán cơng nhân viên [ người/đồng/năm] So phí tổn cơng việc chung nhà máy tất tiêu liên quan [đồng/năm ] 1.4.2.1 Chi phí cho nhiên liệu SB = C.B [ đồng/năm] C : giá thành khí LNG C = 2.106 [đồng/tấn] B : lượng nhiên liệu tiêu tốn năm B = b.N.n [ tấn/năm] Với b : suất tiêu hao LNG để sản xuất kWh điện, thường thay đổi khoảng 0,145 - 0,3 kg/kWh Chọn: b1 = 0,25 [kg/kWh] : Ứng với phương án b2 = 0,27 [kg/kWh] : Ứng với phương án b3 = 0,3 [kg/kWh] : Ứng với phương án N : tổng công suất nhà máy N= 1200 MW n : số làm việc năm n= 7000h ^ SB1 = 2.106 0,25.1200.7000 = 4,2.1012 [đồng/năm] ^ SB2 = 2.106.0,27.1200.7000 = 4,54.1012 [đồng/năm] ^ SB3 = 2.106 0,23.1200.70 00 = 5,04.1012 [đồng/năm] 1.4.2.2 Chi phí cho khấu trừ hao mịn sữa chữa SA = PA.K [đồng/năm] PA1= 5,9%: Phần khấu hao thiết bị sửa chữacủa phương án PA2= 5,9%: Phần khấu hao thiết bị sửa chữacủa phương án PA3= 5,9%: Phần khấu hao thiết bị sửa chữacủa phương án PA tra theo bảng 1.12 giáo trình thiết kế NMNĐ K: vốn đầu tư thiết bị nhiệt phương án K1 = 46368 tỷ đồng = 46368.109 đồng 1.4.2.3 1.4.2.4 K2 = 43056 tỷ đồng = 43056.109 đồng K3 = 36432 tỷ đồng = 36432.109 đồng Thì ta có: SA1 = 0,059.46368.109 = 273 5,7.109 đồng/năm SA2 = 0,059.43056.109 = 25 40,3.109 đồng/năm SA3 = 0,059.36432.109 = 2149,4.109 đồng/năm Chi phí trả lương cho cơng nhân Sn = Z.N.n [đồng/năm] Z: Tiền lương trung bình người năm Tiền lương trung bình công nhân năm 1,32.108 đồng/năm N = 1200 MW: công suất nhà máy n: hệ số biên chế công nhân viên vận hành ứng với phương án công suất tổ máy Giả sử : n = 0,27 người/MW ứng với tổ máy 300MW n2 = 0,25 người/MW ứng với tổ máy 400MW n3 = 0,23 người/MW ứng với tổ máy 600MW ^ Chi phí trả lương cho cán công nhân viên phương án là: Sn1 = 1,32.1081200.0,27 = 4,28.1010 đồng/năm Sn2 = 1,32.108.1200.0,25= 3,96.1010 đồng/năm Sn; = 1,32.108.1200.0,23 = 3,64.1010 đồng/năm Phí tổn chung S0 = Ơ(SA + Sn),đồng/năm a = 30%: hệ số khấu hao thiết bị sữa chữa trả lương cho công nhân SA : chi phí khấu hao sửa chữa Sn : chi phí trả tiền lương cho cán công nhân viên ^ S0 phương án là: 501 = a (SA1 + Sn1) = 0,3.( 2735,7.109 + 4,28.1010) = 7,83.1011 đồng/năm 502 = a (SA2 + Sn2) = 0,3.( 2540,3.109 +3,96.1010) = 7,35.1011 đồng/năm 503 = a (SA3 + Sn3) = 0,3(2149,4.109 + 3,64.1010) = 6,18.10" đồng/năm Vậy chi phí vận hành năm phương án là: 51 = SB1 + SA1 + Sn1 + S01 = 5,04.1012 + 2735,7.109 +4,28.1010 + 7,83.10" =7,881012 đồng/năm 52 = SB2 + SA2 + Sn2 + S02 = 4,54.1012 + 2540,3.109 +3,96.1010 + 7,35.1010 =7,99.1012 đồng /năm 53 = SB3 + SA3 + Sn3 + S03 = 4,2.1012 + 2149,4.109 + 3,64.1010 + 6,18.10“ = 7,95.1012 đồng /năm Ta chọn phương án bố trí tổ máy 400MW CHƯƠNG 2: LẬP VÀ TÍNH TỐN SƠ ĐÒ NHIỆT NGUYÊN LÝ Nội dung chương nhằm thành lập sơ đồ nhiệt nguyên lý cho tổ máy chọn chương trước, tính tốn sơ đồ nhiệt xác định tiêu kinh tế- kỹ thuật 2.1 LẬP SƠ ĐÒ NHIỆT NGUYÊN LÝ CHO TỔ MÁY ĐÃ CHỌN SƠ ĐÒ NHIỆT NGUYÊN LÝ CỦA MỘT KHỐI 400MW Nhà máy nhiệt điện tơ 400 x Đồn Đình Chương TS Phạm Duy Vũ Trang Nhà máy nhiệt điện tô 400 x TS Phạm Duy Vũ 2.6.502 ° = 100.0 Vk 2.6.503 Trong đó: 2.6.504 Ap = 23%: Thành phần tro nhiên liệu 2.6.505 az: Tỷ lệ tro bay theo khói, đốt than bột nên lấy AZ = 85% Đồn Đình Chương Trang Nhà máy nhiệt điện tô 400 x TS Phạm Duy Vũ 2.6.506 Y0: Trọng lượng riêng khói điều kiện tiêu chuẩn 2.6.507 Ỵ0 =0,853kg/m3 2.6.508 Vk: Thể tích sản phẩm cháy 2.6.509 Vk = SVy = 5,88 m3/kg 2.6.510 0,85.23 2.6.511 Vậy : ® 100.0,853.5,88 0,04 2.6.512 Hz: Trở lực khử bụi lấy Hz = 20 mmH2O khử bụi kiểu xyclon Hy: Trở lực đường khói từ chỗ khử bụi đến chỗ khói theo bảng 3.5 TL3,tr 84 bao gồm: 2.6.513 Trở lực từ khử bụi đến quạt: 15 mmH2O 2.6.514 Trở lực từ quạt đến ống khói: 30 mmH2O 2.6.515 Trở lực ống khói: 15 mmH2O 2.6.516 ^ Hy = 15 + 30 + 15 = 60 mmH2O 2.6.517y 293 2.6.518 , : Hệ số hiệu chỉnh trọng lượng riêng khói 2.6.520 2.6.519 273 y=y _—- = 0,853 2.6.521 273+t , Ỵ = 0,564 kg/m3 2.6.522 273 273+140 hk = [ 250 ( 1+ 0,0659) + 20+60] 2.6.523 2.6.524 1,293 50 750 hk = 150,03 mmH2O Tổng sức hút tự nhiên đường khói kể sức hút ống khói tạo nên hck = 1,2 273 — kh 273 +tk Hkh: Chiều cao ống khói tính từ chỗ vào đến chỗ thốt, lấy Hkh = 120 m Ỵ0 = 0,853 kg/m3: trọng lượng riêng khói điều kiện tiêu chuẩn tk: Nhiệt độ trung bình dịng khói ống khói Lấy tk = 120 0C 273 _ Hck = 72,89 mmH2O 0,853 120 -Hck= (1,2 - 272+120 Vậy : H = hm + hk - hck ’ = + 151,03 - 72,89=80,14 mmH2O Lấy độ dự trữ 20 % ^ H = 1,2 80,14 = 96,168 mmH2O Từ Q H ta chọn quạt khói sau:tra bảng PL2.3, trang 140 TL[1]: -Ký hiệu quạt:Li,25 x -Năng suất : 600.000 m3/h -Sức ép quạt : 420 mmH2O -Số vòng quay : 490 v/p -Cơng suất động kéo quạt: 1200kW 3.4.4 Ống khói Tồn nhà máy 1200MW theo thiết kế có lò 950 t/h ta đặt chung ống khói Ơng khói chọn chủ yếu dựa vào lưu lượng khói yêu cầu tốc độ khói Tốc độ khói phải đủ thắng trở lực ống khói để bay ngồi khơng khí Đồn Đình Chương Trang Nhà máy nhiệt điện tô 400 x TS Phạm Duy Vũ khơng q lớn để ống khói khơng bị mài mịn Theo qui định tốc độ khói phải đạt từ ^ 20m/s Khi thơng gió cưỡng chiều cao ống khói chọn chủ yếu dựa vào yêu cầu vệ sinh môi trường khu vực xung quanh nhà máy, ngồi cịn phụ thuộc vào u cầu độ bền xây dựng Trong thiết kế ống khói đặt cho lị 950 t/h có chiều cao 120 m, xây bê tông cốt thép Đường kính miệng ống khói xác định theo cơng thức: