Bài giảng Kinh tế vận hành hệ thống: Chương 3 - Đặc tính năng lượng của các thiết bị chính trong nhà máy nhiệt điện

Bài giảng Kinh tế vận hành hệ thống: Chương 3 - Đặc tính năng lượng của các thiết bị chính trong nhà máy nhiệt điện được biên soạn với các nội dung chính sau: Cân bằng năng lượng của các thiết bị chính trong nhà máy nhiệt điện; Đặc tính năng lượng của tuabin. Mời các bạn cùng tham khảo bài giảng!

CHƯƠNG ĐẶC TÍNH NĂNG LƯỢNG CỦA CÁC THIẾT BỊ CHÍNH TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 3.1 Cân lượng thiết bị nhà máy nhiệt điện ▪ Khái niệm cân lượng W = WHI + WTT ▪ Hiệu suất thiết bị, trình WHI Whữu W = ích W W ▪Suất tiêu hao b = WHI Wtổn thất WTT ▪ Suất tổn thất btt = WHI ▪ Cân lượng tuabin - Cân lượng tuabin ngưng + Khơng có cửa trích + Tồn lượng vào tuabin sau giãn nở sinh công vào bình ngưng D0 = Dn Do sp cơng suất N từ tuabin lò qđ qc qn Dn Q0 - Cân lượng tuabin ngưng + Giai đoạn 1: Hơi giãn nở sinh cơng quay tuabin, xuống bình ngưng Tổn thất nhiệt (qn) vào bình ngưng, xạ mơi trường, rò chèn + Giai đoạn 2: Cơ truyền từ tuabin sang phần quay máy phát Tổn thất nhiệt dạng (qc) ma sát ổ trục, thơng gió, kích từ máy phát điện + Giai đoạn 3: Cơ máy phát biến đổi thành điện Tổn thất điện từ (qđ) đồng, sắt máy phát điện Phương trình cân lượng tuabin ngưng Q0 = kN + qn + qc + qđ (Gcal/ h) k = 0.86Gcal/MWh sản xuất điện đương lượng nhiệt điện độc lập - Cân lượng tuabin đối áp + Tuabin có áp suất lớn 1ata, khơng có bình ngưng, sử dụng hồn toàn cho hộ tiêu thụ nhiệt + Lượng cung cấp lượng cho hộ tiêu thụ D0 = Dcn N Do qđ qc sản xuất điện phụ thuộc vào việc cung nhiệt nhiều hay Dcn + Phương trình cân lượng: Q0 = Qđ + Qcn = kN + qc + qđ + Qcn Qcn (Qđ+Qcn)=Q0 (Gcal/ h) - Cân lượng tuabin trích + Tuabin có cửa trích để cung cấp cho hộ bên ngồi trích hồi nhiệt, gia nhiệt cho nước cấp + Xem kết hợp TB ngưng TB đối áp Phương trình cân lượng tuabin trích Q0 = Qđcn + Qđng + Qcn = k(Ncn + Nng) + qc + qđ + qn + Qcn (Gcal/h) cung hiệt cao ơn trích N=Nng+Ncn Do cao áp N Dcn Dn qđ qc qn Qcn Q0 - Cân lượng lò + Mối quan hệ nhiệt lượng nhiên liệu đưa vào lò với nhiệt lượng lò sản xuất nhiệt lượng tổn thất + Phương trình cân lượng lị Qnl = Q1 +  Qi Q2 : Tổn thất nhiệt khói Q3 : Tổn thất nhiệt nhiêu liệu cháy khơng hết hóa Q4 : Tổn thất nhiệt cháy khơng hết khí phụ thuộc lò (than lọt ghi, than lẫn than xỉ ) Q5 : Tổn thất nhiệt xạ môi trường, phụ thuộc bảo ôn Q6 : Tổn thất nhiệt xỉ thải 3.2 Đặc tính lượng tuabin Hàm số biểu thị mối quan hệ nhiệt lượng tiêu hao cho tuabin để sản xuất điện, nhiệt với phụ tải điện nhiệt tương ứng Phương trình đặc tính tuabin có dạng Tuabin ngưng Q = f (N) Tuabin cung nhiệt Q = f (N, Qcn) 3.2.1 Đặc tính lượng tuabin ngưng Điều chỉnh vào tuabin khác nhau, đường đặc tính lượng tuabin ngưng khác Điều chỉnh vào bằng: Van tiết lưu Ống phun Van nhánh Tua bin điều chỉnh van tiết lưu ống phun Van tiết lưu mở hoàn toàn tuabin đầy tải Khi tuabin non tải, van tiết lưu mở phần Phụ tải tuabin nhỏ, tổn thất tiết lưu lớn Q  YN để sx tăng thêm kw h điện ta phải tiêu hết bn kcal Nmax Nmin N dQ r = tgα = (kcal/kWh) dN xuất tăn tiêu hao nhiệt tuabin nhiệt tiêu hao 1h cs Dạng đường đặc tính tuabin điều chỉnh ống phun Để giảm tổn thất tiết lưu tuabin lớn Hơi qua van điều chỉnh vào cụm ống phun, cụm ống phun tương ứng với nấc cơng suất Q 2 1 N Phương trình đặc tính lượng tuabin điều chỉnh van tiết lưu ống phun Q = Qkht + rN (Gcal/ h) K6-35 P0 = 35 ata t0 = 4350c Q = 1.6 + 2.62 N Qkht Qkht N 50%Nđm Nđm Tuabin điều chỉnh van nhánh với cs nhỏ mở van làm giảm tổn thất tiết luu van (1) mở van hoàn toàn v (2) - Nkkt - Ndm Van tiết lưu Nmin - Nkt Van nhánh Nkt - Nđm (*) Tầng trung gian (*) Q Q 2 Q2 1 Qkht Nmin Nkt Nđm N q không tải Nkt N Nđm N Tiêu hao lượng tuabin điều chỉnh van nhánh phu tải từ Nmin – Nktế Q = Qkht + r1N (Gcal/ h) Tiêu hao lượng tuabin điểm phụ tải kinh tế Nkt Q = Qkht + r1Nkt (Gcal/ h) Tiêu hao lượng tăng thêm N > Nktế Q2 = (N - Nkt) tg2 = (N - Nkt) r2 Phương trình đặc tính lượng tuabin điều chỉnh van nhánh N > Nktế n kinh tế Q = Qkht + r1Nkt + (N - Nkt) r2 (Gcal/ h) N = N - Nkt Nkt = N - N Phương trình đặc tính lượng tuabin điều chỉnh van nhánh biểu diễn dạng khác: Q = Qkht + r1N + (r2 - r1)N (Gcal/ h) Đặc tính lượng Tuabin điều chỉnh tắt (van nhánh) K25-35: Nkt = 21 MW Q = 6.8 + 2.57 N kt + 2.97( N − N kt )  Q = 6.8 + 2.57 N + 0.4( N − N kt ) Suất tiêu hao nhiệt để sản xuất điện tuabin điều chỉnh van nhánh Đặt không phân biệt đến nkt Qkht q= + r1 N Qkht N q= + r1 + (r2 − r1 ) N N Qkht  N kt  q= + r1 + (r2 − r1 )1 −  N N   Ví dụ: ▪ Đặc tính lượng tuabin điều chỉnh van nhánh : K25-35 Q = 6.8 + 2.57Nkt + 2.97 (N - Nkt) Nkt = 21MW Viết dạng khác đường đặc tính lượng tuabin trên? Tính lượng tiêu hao cho tuabin ngày với đồ thị phụ tải 0h – 6h 6h – 16h 16h – 24h 23MW 25MW 24MW Tính hiệu suất tuabin sản xuất điện? Khi đồ thị phụ tải từ 0h – 6h yêu cầu 20MW có thay đổi gì? Đặc tính lượng tuabin đối áp Q = Qđ + Qcn (Gcal/ h) Qtt = Qđ(tt) + Qcn(tt) (Gcal/h) (I) CN & Điện Qtt C A Q Qđkht I B H G  E Qcnkht Nkht Ncn Qđ(tt) D Qđ (II) đặc tính CN K Qcn(tt) Qcn F Ncn(tt) Xác định tiêu hao nhiệt cho việc sản xuất điện (Qđ) : Qđ = AB + Qđkht AB IB HG HE HE = = =  AB = CD  CD ID HK HF HF CD = Qđ (tt ) − Qđkht N cn  HE = N  AB = ( Q − Q )   cn đ ( tt ) đkht N cn (tt ) HF = N (tt ) cn  Tiêu hao nhiệt cho việc sản xuất điện tuabin đối áp: Qđ = Qđkht + Qđ (tt ) − Qđkht N cn N cn (tt ) (Gcal/h) Qđ (tt ) − Qđkht = rcn N cn (tt ) Tiêu hao nhiệt cho sản xuất điện tuabin đối áp Qđ = Qđkht + rcn  Ncn rcn: Suất tăng tiêu hao nhiệt để sản xuất điện theo phương thức cung nhiệt (Gcal/MWh) rcn : 0.87 – 0.9 (Gcal/MWh) Xác định tiêu hao nhiệt cho việc sản xuất nhiệt tuabin đối áp (Qn): FK  HE Q cn = Q cnkht + GE = Q cnkht + HF Q cn ( tt ) − Q cnkht Q cn = Q cnkht +  N cn N cn ( tt ) PHỤ THUỘC VÀO CUNG CẤP NHIỆT BAO NHIÊU RỒI MỚI QUYẾT ĐỊNH SX ĐIỆN BAO NHIÊU, Q THAY ĐỔI THÌ n THAY I Đ ặt Q cn ( tt ) Q cnkht = rph N cn ( tt ) Suất tăng lượng nhiệt phát (Gcal/h/MW) * Lượng nhiệt cấp cho hộ tiêu thụ tăng rph, công suất điện tuabin tăng 1MW Tiêu hao nhiệt cho việc sản xuất nhiệt tuabin đối áp: Qcn = Qcnkht + rph  N cn = ω cn rph Qcn = Qcnkht +  cn (Gcal/ h) Suất tăng công suất điện cung nhiệt tuabin đối áp (MW/Gcal/h) – *lượng nhiệt cung cấp cho hộ tiêu thụ tăng 1đvị, công suất điện cn tăng ωcn N cn N cn =  cn (Qcn − Qcnkht ) =  cn Qcn −  cn Qcnkht =  cn Qcn − N kht N cn = f (Qcn ) N Ncn(tt) Nkht Qcnkht Qcn(tt) Qcn ko cho Qcn tt Ví dụ: Cho tuabin đối áp P-25-90/1.2, Qcn(tt) = 63.6Gcal/h, đặc tính: Q = 0.65 + 0.88Ncn + Qcn (Gcal/h) Ncn = 0.437Qcn – 2.76 (MW) Tính lượng nhiệt tối đa tuabin cung cấp cho hộ tiêu thụ 1h? Qcn Tính lượng nhiệt tiêu hao tồn cho sản xuất điện nhiệt cho tuabin chế độ tính tốn 8h? Lượng nhiệt tương ứng tiêu hao cho sản xuất điện chế độ? chế độ tính tốn Nếu phụ tải điện 20MW, tính tỷ lệ nhiệt cung cấp cho sản xuất điện nhiệt? Ví dụ: Cho tuabin đối áp P – 50-90/1.2, áp suất thoát 1.2ata 2.5ata, Qcn(tt) = 118Gcal/h, đường đặc tính lượng: Q = 0.86 + 0.88Ncn + Qcn (Gcal/h) Ncn = 0.477Qcn – 6.2 (MW) Tính lượng nhiệt tối đa cung cấp cho hộ tiêu thụ ngày? Nếu phụ tải nhiệt yêu cầu : 0h – 6h 6h – 16h 16 – 24h 60 Gcal/h 100Gcal/h 80Gcal/h Tính lượng nhiệt yêu cầu cho sản xuất điện nhiệt cho tuabin ngày? Tỷ lệ nhiệt cho sản xuất điện nhiệt? Tính lượng than tiêu chuẩn tiêu hao ngày cho lò biết hiệu suất lò 95% Bỏ qua tổn thất từ lị sang tuabin Đặc tính lượng tuabin trích Tuabin cửa trích Tiêu hao nhiệt: Sản xuất điện sản xuất nhiệt Kết hợp tuabin ngưng túy tuabin đối áp Phương trình đặc tính tuabin trích cửa trích Dạng 1: Q = Qkht + rng N ng + rcn N cn + Qcn   N cn =  cn (Qcn − Qcnkht ) Dạng 2: N = Nng + Ncn thay Nng = N - Ncn vào Dạng Q = Qkht + rngN - (rng - rcn)Ncn + Qcn Ncn = cn (Qcn - Qcnkht) thấy rõ đc tương tác thay đổi Dạng 3: Ncn = cn (Qcn - Qcnkht) thay vào dạng Q = Qkht + rngN - (rng - rcn)cn (Qcn - Qcnkht) + Qcn Đặt  = cn (rng - rcn) : Hệ số tiết kiệm nhiệt cho việc sản xuất điện trích Gcal Phương trình đặc tính biểu diễn sau: Q = Qkht + Qcnkht + rngN - Qcn + Qcn Q = Q’kht + rngN + (1 - )Qcn Phương trình đặc tính Tuabin cửa trích Phương pháp xây dựng tương tự tuabin cửa trích cung nhiệt cho hộ tiêu thụ nhiều tiết kiệm nhiều hiêu Phương trình đặc tính lượng tuabin trích _6_35/5 Ptr(tt) = ata trích nhiều giá trị giảm Qcn(tt) = 2.4 Gcal/ h Dạng Q = (1.3 2.2) + 2.65 Nng + 0.88 Ncn + Qcn Ncn = 0.205Qcn - 0.635 rn - rcn Dạng Q = (1.3 2.2) + 2.65 N - 1.77 Ncn + Qcn Dạng Q = (2.4 3.3) + 2.65 N – 0.363Qcn + Qcn Phương trình đặc tính lượng tuabin trích cửa trích T_25_90/10 Ptr1 =  13 ata Ptr2 = 1.2  2.5 ata Dạng Q = (6 82) + 2.25 N - 1.37 Ncn + Qcn Ncn = N1 + N2 Q1(tr) = 46 Gcal/ h Q1max = 91 Gcal/ h Q2(tr) = 31.5 Gcal/ h Q2max = 52 Gcal/ h Dạng Q = (6 82) + 2.25 Nng + 0.88 Ncn1 + Qcn Ncn = 0.265Q1 + 0.48Q2 - 2.5 Dạng Q = (9.4 11.4) + 2.25 N + 0.637Q1 + 0.342Q2 Qcn = Q1 + Q2 Q = (9.4 11.4) + 2.25 N - 0.363Q1 - 0.658 Q2 + Qcn Đặc tính lượng lị Xây dựng mối quan hệ nhiên liệu tiêu hao cho lò nhiệt lượng lò sản xuất B = f(Q1) (ttc/ h) Hiệu suất lò:  = g(Q1) Suất tiêu hao nhiên liệu tiêu chuẩn để phát nhiệt: b = h(Q1) Suất tăng tiêu hao nhiên liệu tiêu chuẩn: , b, B b’ = y(Q1) Cân thuận cân nghịch b Q huwuxu ích' than tiêu chuẩn tổng tiêu hoa nhieeujt lòa Q= B= Q1 +  Q i phần cân lượng lò (ttc / h ) than tiêu chuẩn B = 0.143Q +  B tthÊt i  I B II III Qđm Q1 Hiệu suất lò hơi: η = 100 − Q i Q1 +  Q i  100 = 100 −  q i (%) 2 qi = Qi  100 (%) B tn  Q th lv Suất tiêu hao nhiên liệu lò hơi: 6    0.143 Q +  Q i   Qi B   = 0.1431 + b= =  Q1 Q1 Q1      (ttc/Gcal)    Suất tăng tiêu hao nhiên liệu lò hơi:   d  0.143Q1 +  Btt i  dB  = 0.143 + b' b' = =  tthÊt dQ1 dQ1 (ttc/Gcal) Phương trình đặc tính lượng lị theo vùng làm việc B = Bkht + b’thấpQthấp + b’ktếQktế + b’caoQcao (ttc/h) ... thất nhiệt xỉ thải 3. 2 Đặc tính lượng tuabin Hàm số biểu thị mối quan hệ nhiệt lượng tiêu hao cho tuabin để sản xuất điện, nhiệt với phụ tải điện nhiệt tương ứng Phương trình đặc tính tuabin có dạng... Qcn Q0 - Cân lượng lò + Mối quan hệ nhiệt lượng nhiên liệu đưa vào lò với nhiệt lượng lò sản xuất nhiệt lượng tổn thất + Phương trình cân lượng lò Qnl = Q1 +  Qi Q2 : Tổn thất nhiệt khói Q3 : Tổn... đối áp P-2 5-9 0/1.2, Qcn(tt) = 63. 6Gcal/h, đặc tính: Q = 0.65 + 0.88Ncn + Qcn (Gcal/h) Ncn = 0. 437 Qcn – 2.76 (MW) Tính lượng nhiệt tối đa tuabin cung cấp cho hộ tiêu thụ 1h? Qcn Tính lượng nhiệt