Nguyên lý và thiết bị trong nhà máy điện

Nguyên lý và thiết bị trong nhà máy điện tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập lớn về tất cả...

Luận văn Đề tài: Nguyên lý và thiết bị trong nhà máy điện Mục lục Trang I. Tổng quan về nhà máy nhiệt điện 1. Khái niệm phân loại 2. Vai trò nhà máy nhiệt điện 3. Ưu điểm nhà máy nhiệt điện so với nhà máy khác 4. Một số thiết bị chính trong nhà máy 5. Các thiết bị phụ trợ cho nhà máy điện 1 II. Lò hơi sử dụng nhiên liệu than 1. Cấp nhiện liệu cho nhà máy điện dùng than 2. Sự đốt cháy nhiên liệu và trao đổi nhiệt trong lò đốt của nồi hơi 5 III. Nhà máy nhiệt điện sử dụng tuabin đối áp 14 IV. Thiết bị khử khí và bình ngưng trong nhà máy nhiệt điện 1. Thiết bị khử khí 2. Bình ngưng 16 V. Kết luận 17 BÁO CÁO MÔN NGUYÊN LÝ THIẾT BỊ Đề bài: Xây dựng sơ đồ nguyên lí hoạt động của nhà máy nhiệt điện chạy than dùng turbine đối áp. Giải thích nguyên lí hoạt động của từng thiết bị trong hệ thống. I. TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 1. Khái niệm và phân loại: Khái niệm nhà máy nhiệt điện: Nhà máy nhiệt điện là nhà máy sử dụng nguồn nguyên liêu hóa thạch, biến đôi thành nhiệt năng sau đó thành cơ năng để làm quay máy phát điện. Nguyên liệu chủ yếu phục vụ cho nhà máy là than. Than được nghiền nhỏ, đủ tiêu chuẩn được đưa vào trong buồng đốt. Hơi nóng được dẫn tới các thiết bị để làm nóng và chuyển hóa nước cấp vào thành hơi nước bão hòa. Từ đó hơi bão hòa lại được gia nhiệt một lần nữa thành hơi quá nhiệt rồi được đưa tới turbine làm quay turbine và như vậy đã làm chạy máy phát điện. Một số nhà máy nhiệt điện lớn: Nhà máy nhiệt điện Phả Lại, Uông Bí,… Phân loại nhà máy nhiệt điện: Các nhà máy nhiệt điện có sự phân loại khác nhau phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Theo dạng năng lượng tạo thành có thể phân loại thành nhà máy điện turbine hơi với sự ngưng tụ hơi ra khỏi turbine chỉ để sản xuất điện, đó là nhà máy nhiệt điện nhưng hơi thuần túy và nhà máy nhiệt điện vừa sản xuất điện năng vưa sản xuất điện năng, đó là nhag máy điện đồng phát. Theo dạng thiết bị điện để làm quay máy phát người ta phân thành: nhà máy nhiệt điện turbine hơi và nhà máy nhiệt điện turbine khí hoặc khí kết hợp cả turbine hơi và turbine khí gọi là nhà máy điện turbine khí hỗn hợp. Theo dạng nhiên liệu sơ cấp sẽ phân loại thành: nhà máy nhiệt điện dùng nhiên liệu hóa thạch (than, dầu, khí) và nhà máy nhiệt điện sử dụng nhiên liệu hạt nhân (đòng vị Uran) đó là nhà máy điện nguyên tử và nhà máy điện nguyên tử có sản xuất nhiệt. Ngoài ra người ta còn phân loại các nhà máy nhiệt điện theo các đặc điểm khác: theo thông số hơi ban đầu, theo công suất đặt, theo công nghệ, theo nhu cầu sử dụng các nhà máy để phủ biểu đồ phụ tải (phủ đáy, bán phủ đáy, phủ đỉnh, bán phủ đỉnh,…). 2. Vai trò của nhà máy nhiệt điện:  Làm nhiệm vụ cung cấp điện năng: Đáp ứng nhu cầu đa dạng của phụ tải. Đảm bảo việc cung cấp điện năng một cách đầy đủ cho hệ thống.  Giữ sự ổn định trong hệ thống cung cấp: Trong mùa khô, các nhà máy thủy điện thiếu nước sẽ không cung cấp đủ lượng điện phục vụ cho sản xuất và sinh hoạt, khi đó nhiệt điện đóng vai trò đáng kể trong việc cung cấp đủ lượng điện chi hệ thống. Vào những giờ cao điểm, một số nhà máy nhiệt ddienj chưa sử dụng hết công suất có thế tiến hành tăng công suất phát để đáp ứng nhu cầu sử dụng điện.  Các lợi ích khác: Sự ảnh hưởng tới môi trường của nhừ máy này ít hơn so với nhà máy thủy điện. Giá thành sản xuát 1 kWh điện năng cũng hợp lí, không quá cao. 3. Ưu nhược điểm của nhà máy nhiệt điện so với những nhà máy khác: Ta so sánh nhà máy nhiệt điện với các nhà máy thủy điện và điện nguyên tử:  Ưu điểm: Thời gian xây dựng ngắn, vốn đầu tư xây dựng không lớn bằng nhà máy thủy điện và điện nguyên tử. Quá trình vận hành, sử dụng không phụ thuộc vào thời tiết, lượng điện cung cấp ổn định. Nhà máy thủy điện do sử dụng sức nước để quay turbine nên nhà máy loại này phu thuộc nhiều vào điều kiện tự nhiên, thời thiết, tùy vào mùa mưa hay mùa khô mà sản lượng của điên sản xuất ra cũng khác nhau. Tác động tới môi trường sinh thái không lớn. Nhà máy thủy điện có thể ảnh hưởng tới chế độ dòng chảy của con sông do người ta phải đắp đập để tích nước. Nhà máy điện nguyên tử có ảnh hưởng rất lớn tới môi tường bởi nó có thể làm nhiễm xạ môi trường xung quanh. Khả năng vận hành linh hoạt, có thể sử dụng để chạy phủ đáy hoặc chạy phủ đỉnh.  Nhược điểm: Tốn nhiều diện tích cho kho bãi để chứa nguyên liệu phục vụ cho sản xuất điện. Thải ra môi trường lượng khói khá lớn. Nguồn nguyên liệu không thể tái sinh vì vậy phải có kế hoạch khai thác hợp lí. 4. Một số thiết bị chính trong nhà máy: Trong nhà máy nhiệt điện có rất nhiều thiết bị, nhưng ta chỉ xét đến các thiết bị chính phục vụ trong nhà máy:  Lò hơi: Trong bất kì nhà máy nhiệt điện nào cũng cần phải có lò hơi. Lò hơi là nơi diến ra quá trình hâm nóng và biến chúng cơ bản thành hơi bão hòa trước khi dẫn chúng đến thiết bị gia nhiệt thành hơi qua nhiệt cung cấp, phục vụ cho quá trình chạy máy phát điện.  Turbine hơi: là động cơ biến đổi nhiệt năng của hơi thành cơ năng quay roto turbine. Sự biến đổi năng luợng diễn ra trong các tầng của turbine.  Máy phát điện: Máy phát điện có nhiệm vụ biến đổi cơ năng thành nhiệt năng phục vụ cho các quá trình sản xất và sinh hoạt.  Thiết bị ngưng hơi: Sau khi hơi quá nhiệt ra khỏi turbine được thiết bị này ngưng lại thành nước và được bơm nước bơm trở lại bể chứa. Thiết bị này giúp thu hồi lại lượng nước đã sử dụng để phục vụ cho quá trình tạo hơi tiếp theo.  Bể chứa: là nơi cung cấp nước cho lò hơi và cũng là nơi chứa lượng nước được ngưng lại nhờ thiết vị ngưng hơi. 5. Các thiết bị phụ trợ cho nhà máy nhiệt điện: Để thực hiện các quá trình chuyển hóa nhiệt năng thành cơ nang rồi sau đó thành điện năng, ngoài các thiết bị chính trong khu nhà máy chính, nhà máy điện cần có các thiết bị phụ trợ: hệ thống cung cấp nước kĩ thuật, hệ thống cung cấp nhiên liệu, hệ thống thải tro, xỉ. Hệ thống cung cấp nước kĩ thuật phục vụ nhu cầu nước cho: ngưng tụ hơi cuối trong bình ngưng turbine, làm mát dầu, làm mát các thiết bị máy phát, bù tổn thất nước trong chu trình, thải tro xỉ và cho các nhu cầu khác trong nhà máy. Hệ thống cung cấp nhiên liệu gồm các thiết bị: tiếp nhận và cung cấp nhiên liệu, vận chuyển bên trong nhà máy, kho chứa và hệ thống nghiền than, chế biến nhiên liệu cấp vào lò. Hệ thống thu tro ở nhà máy nhiệt điện là làm sạch tro, bay khói khỏi thải lò hơi trước khi ra khỏi môi trường qua đường ống khói. Theo tiêu chuẩn của Liên Xô cũ thì tro bay cho phép trong khí quyển có nồng độ tức thơi: 0,5 mg/m 3 và nông độ trung bình ngày là 0,15 mg/m 3 . Hệ thống thải tro xỉ của nhà máy điện chạy bằng nhiên liệu hữu cơ đòi hỏi các thiết bị riêng đảm bảo độ cơ giới hóa và quá trình liên tục thải tro, xỉ tạo thành một lượng lớn do đốt nhiên liệu. Thông dụng nhất là thỉa tro xỉ bằng thủy lực. Sau đây ta sẽ đi nghiên cứu, tìm hiểu một cách khái quát nhất về sơ đồ nguyên lí và nguyên lí hoạt động của nhà máy nhiệt điện. 6. Sơ đồ nguyên lí và nguyên lí hoạt động nhà máy nhiệt điện: Ta xét sơ đồ nguyên lí của nhà máy nhiệt điện đơn giản nhất  Sử dụng turbine đối áp: Hình 1: Nhà máy nhiệt điện sử dụng turbine đối áp Nguyên lí làm việc chung của nhà máy nhiệt điện sử dụng turbine đối áp: Nước được bơm cấp bơm từ bề chứa lên lò hơi. Hơi ra khỏi lò hơi là hơi bão hòa, và nó tiếp tục được gia nhiệt bằng thiết bị gia nhiệt thành hơi quá nhiệt và dẫn vào turbine làm quay máy phát điện. Ngoài việc chạy máy phát điện thì nhà máy sử dụng turbine đối áp còn dùng để chạy các phụ tải nhiệt. Hơi nuớc sau khi dùng để chạy phụ tải nhiệt cũng được thiết bị ngưng hơi ngưng lại và bơm trở lại bể chứa. Rồi từ bể chưa bươm nước cấp lại bơm lên lò hơi, tiếp tục quá trình tạo hơi đưa vào turbine và chạy máy phát điện. Tóm lại: việc cung cấp nhiên liệu cho lò hơi và loại turbine được sử dụng là hai yếu tố quan trọng giúp ta phân loại các loại nhà máy nhiệt điện. Chúng ta sẽ làm rõ về lò hơi sử dụng nhiên liệu than và turbine đối áp trong phần tiếp theo. II. LÒ HƠI SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU THAN 1. CẤP NHIÊN LIỆU CHO NHÀ MÁY ĐIỆN DÙNG THAN a) Sơ đồ công nghệ. Nhiên liệu rắn được cung cấp từ nơi khai thác đến nhà máy nhiệt điện bằng đường sắt hoặc đường thủy, với khoảng cách gần bằng băng tải hoặc đường cáp treo. Trường hợp các nhà máy nằm ở nhiều nơi , nhiên liệu được cung cấp đến nhà máy chủ yếu bằng đường sắt, gồm các toa tàu tải trọng lớn đến 125 tấn. Trong tổ hợp hệ thống tuyến nhiên liệu nhà máy điện gồm có : - Thiết bị thu nhận và dỡ nhiên liệu; - Kho nhiên liệu , đảm bảo cho nhà máy điện làm việc liên tục cả ngày khi nhiên liệu cung cấp bị gián đoạn; - Thiết bị nghiền nhiên liệu sơ bộ đến kích thước 15 ÷25 mm; - Các phương tiện vận tải, đảm bảo liên tục vận chuyển và cung cấp nhiên liệu trong khuôn khổ tuyến nhiên liệu đến phễu than của lò hơi; - Thiết bị nghiền nhiên liệu sau cùng và cấp bột nhiên liệu vào buồng đốt của nồi hơi. Hình 2: Sơ đồ nguyên lí cung cấp nhiên liệu nhà máy nhiệt điện đốt than bột 1-cung cấp nhiên liệu;2- thiết bị nhận ;3-kho nhiên liệu;4- máy nghiền nhiên liệu; 5- cơ cấu vận chuyển nhiên liệu ; 6- phễu than của lò hơi. b) Nghiền nhiên liệu Quá trình nghiền than thành bột bao gồm các giai đoạn: Đập sơ bộ  tách mạt sắt ra khỏi lớp nhiên liệu  đập nhỏ nhiên liệu  tách các mảnh gỗ rác ra khỏi nhiên liệu  sấy và nghiền than  chuyển than bột vào phễu trung gian hoặc đưa trực tiếp vào buồng lửa. Tập hợp các thiết bị cần thiết để nghiền, sấy và cấp nhiên liệu dạng bột vào thiết bị buồng đốt gọi là hệ thống chuẩn bị nhiên liệu. Người ta phân biệt hệ thống chuẩn bị bột chung và hệ thống bột riêng khác nhau. Tại hệ thống chuẩn bị bột chung , bột nhiên liệu được chuẩn bị trong thiết bị đặt tại khu nhà riêng riêng biệt (khu nghiền trung tâm ), bột nhiên liệu thu được sẽ sử dụng cho tất cả các lò hơi nhà máy điện. Đối với hệ thống riêng, bột nhiên liệu được chuẩn bị trong thiết bị đặt trực tiếp gần lò hơi. Hình 3: Sơ đồ kín nghiền nhiên liệu và phun trực tiếp vào buồng đốt 1-phễu nhiên liệu thô;2-cửa chắn;3-thiết bị cấp nhiên liệu thô; 4- máy nghiền; 5-ống dẫn bột nhiên liệu; 6-vòi đốt; 7-lò hơi; 8- thiết bị sấy không khí; 9-quạt thổi. Trước khi cho than vào máy nghiền để tiến hành nghiền người ta đập than cục thành than có cỡ hạt tương đối nhỏ. Quá trình đập than tiến hành đồng thời với việc tách mạt sắt. Sơ đồ thiết bị đập than được trình bày ở hình Hình 4: Sơ đồ xử lý than trước khi đưa vào lò Từ sơ đồ này ta thấy, than được đưa tới băng chuyền. Những mạt sắt chuyển động theo băng được thải ra ngoài bằng 2 con đường: mạt sắt nhỏ nằm trên lớp nhiên liệu nhờ có nam châm treo đặt ở phía trên băng chuyền hút ra ngoài, còn những mạt sắt nằm ở dưới lớp nhiên liệu nhờ có trục nam châm điện từ, đồng thời là trục quay đặt dưới băng chuyền hút và thải ra ngoài. Than sau khi tách các mạt sắt xong được đưa tới sàng để sàng, những hạt lớn được đưa vào máy đập còn những hạt nhỏ rơi qua sàng rồi sẽ nhập cùng than đã được đạp nhỏ đi vào băng tải chuyển đến máy nghiền. Theo kinh nghiệm , hệ thống nghiền than yêu cầu than sau khi đập có kích thước như sau: Số than còn lại trên rây có kích thước lỗ rây từ 5mm là không quá 20% và khi kích thước lỗ rây là 10mm thì không quá 5%. Cỡ hạt lớn nhất không quá 15mm. Hình 5: Máy nghiền than Trong thiết bị tách của máy nghiền, các hạt nhiên liệu to được tách ra khỏi dòng không khí và bột nhiên liệu chính, quay lại để được nghiền tiếp. bột nhiên liệu cùng với không khí (gió cấp 1) đi qua thiết bị phân phối vào vòi đốt . Tùy thuộc vào loại nhiên liệu, gió cấp 1 có thể là 15 đến 60% toàn bộ không khí cần thiết cho việc đốt và gió này sau khi cấp nhiệt để sấy nhiên liệu trong máy nghiền, theo điều kiện chống nổ cần phải có nhiệt độ không vượt quá 70 ÷ 130 . Gió cấp 2 (85 ÷ 40%) được đốt nóng trong thiết bị sấy không khí đến nhiệt độ 250÷420 , trực tiếp đi vào thiết bị vòi đốt. [...]... tuabin đối áp trong nhà máy nhiệt điện nên nhóm chúng em chỉ mô tả 2 thiết bị này và giới thiệu nguyên lý chứ không đi sâu vào giải thích 1 THIẾT BỊ KHỬ KHÍ Khử khí cho nước cấp là loại trừ ra khỏi nước các chất khí hòa tan, chủ yếu là O2 Khí này có trong nước sẽ gây ra hiện tượng ăn mòn bên trong bề mặt đốt của lò và các thiết bị Nguyên lý: Bình khử khí gồm cột khử khí và thùng chứa Trong bình khử... trung tâm nhiệt điện độc lập( không nối với mạng điện quốc gia hay khu vực), tuabin đối áp cũng không thông dụng vì trong một nhà máy có hai tuabin sẽ phức tạp, khó vận hành IV THIẾT BỊ KHỬ KHÍ VÀ BÌNH NGƯNG TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Đây là 2 thiết bị quan trọng, không thể thiếu trong các nhà máy nhiệt điện tuy nhiên mục đích của bản báo cáo là làm rõ quá trình cấp nhiên liệu cho lò hơi và việc sử dụng... ở nước ta, các nhà máy nhiệt điện đồng phát nói chung và nhà máy nhiệt điện sử dụng tuabin đối áp nói riêng chủ yếu được sử dụng ở quy mô nhỏ, thường chỉ phục vụ nhu cầu sản xuất công nghiệp của riêng nhà máy như sản xuất đường, giấy,… mà không tham gia phát điện lên lưới điện quốc gia Tuy nhiên nếu xét đến độ kinh tế thì nhà máy điện sử dụng tuabin đối áp tăng đáng kể so với nhà máy điện ngưng hơi... là V020 ≈7,5m3/kg Bụi trong khói thải lò hơi là một tập hợp các hạt rắn có kích thước rất khác nhau, từ vài micrômét tới vài trăm micrômét Công nghệ xử lý khói thải: Hiện nay, công nghệ xử lý khói thải của các nhà máy nhiệt điện chủ yếu dùng bộ lọc tĩnh điện Nhưng nhược điểm của công nghệ này là chi phí cao và sau một thời gian sử dụng hiệu suất giảm xuống Với những nhà máy nhiệt điện dùng tuabin đối... những thao tác xử lý sự cố một cách kịp thời và chính xác III NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN SỬ DỤNG TURBIN ĐỐI ÁP Turbin đối áp là loại turbine vừa sản xuất nhiệt năng vừa sản xuất điện năng Turbin đối áp không có bình ngưng đi kèm, sau khi ra khỏi turbin hơi sẽ được dẫn đến phụ tải nhiệt để cấp nhiệt (Sơ đồ nguyên lý được biểu diễn trong hình dưới đây) Hình 9: Sơ đồ nguyên lý của tuabin đối áp và tuabin ngưng... pn bằng áp suất tiêu thụ của phụ tải nhiệt gọi là áp suất đối áp và thưởng nhỏ hơn áp suất khí quyển Ở turbine đối áp, hơi đi vào turbine dãn nở từ áp suất po đến áp suất pn , sinh công trong turbine để kéo máy phát phát điện Lượng điện do máy phát sản xuất ra là: Ở đây io và in là entanpi của hơi đi vào và ra turbine ứng với áp suất po và pn Hơi có áp suất pn đến phụ tải nhiệt cấp cho phụ tải nhiệt... hiệu suất thiết bị trao đổi nhiệt Hơi mới từ lò hơi với các thông số p0 và t0 được dẫn vào tuốc bin Trong tuốc bin 1 hơi giãn nở tới áp suất pn, hơi thoát đi vào hộ tiêu thụ nhiệt 4 Để sưởi ấm người ta dùng hơi với áp suất pn = 70 đến 250 kPa, đối với mục đích công nghiệp pn = 0,4 đến 0,7 MPa và trong nhiều trường hợp pn= 1,3 đến 1,8 MPa Trong tuốc bin đối áp lượng hơi tiêu thụ phụ thuộc vào hộ tiêu... liệu trong máy nghiền ảnh hưởng đến điều kiện làm việc vệ sinh của công nhân, toàn bộ hệ thống nghiền phải đảm bảo độ kín cao 2 SỰ ĐỐT CHÁY NHIÊN LIỆU VÀ TRAO ĐỔI NHIỆT TRONG LÒ ĐỐT CỦA NỒI HƠI a) Vòi đốt Trong các nồi hơi lớn , nhiên liệu được đốt cháy trong thể tích của buồng đốt Để tăng cường sự cháy cần chuẩn bị tốt hỗn hợp cháy ở thiết bị vòi đốt Bột than nhiên liệu sau khi được nghiền và sấy... b) Nồi hơi Có 2 dạng nồi hơi hình chữ Nồi hơi kiểu chữ và nồi hơi hình chữ T Ở đây ta chọn kiểu nồi hơi hình chữ có những ưu điểm: - Được dùng rộng rãi trong các lò hơi công suất trung bình và lớn, do buồng đốt , đường khói nằm ngang và đường khói đi xuống hợp thành - Độ cao lò hơi và nhà lò thấp Các thiết bị nặng (quạt khí , quạt gió, khử bụi) và các cơ cấu chuyển động bố trí ở vị trí thấp, giảm phụ... giản ,trong đường khói đi xuống bố trí các bề mặt truyền nhiệt đối lưu ngược chiều - Kiểm tra và sửa chữa dễ dàn Nguyên lý làm việc của lò hơi Hình 7 trình bày lò hơi đốt than bột hiện đại theo kiểu tuần hoàn tự nhiên có sự hỗ trợ của bơm tuần hoàn Không khí được quạt gió đưa vào bộ sấy không khí 17 được sấy nóng cùng với bột than được nghiền mịn thông qua máy nghiền than 18 và hệ thống chuẩn bị than . cấp nhiệt khi phụ t i nhiệt t m th i ngừng dùng h i( lượng h i qua tuabin đ i áp bằng 0). Bên cạnh đó ph i có thiết bị gi m ôn gi m áp để đ m bảo lượng nhiệt cho phụ t i nhiệt khi tuabin đ i áp. giờ cao i m của phụ t i nhiệt, nếu nhu cầu h i cho hộ dùng nhiệt vượt quá khả năng cung cấp h i của tuốc bin đ i áp, thì ph i lấy th m h i m i từ lò h i qua bộ gi m ôn- gi m áp 5. Bộ gi m. NHÀ M Y NHIỆT I N SỬ DỤNG TURBIN Đ I ÁP Turbin đ i áp là lo i turbine vừa sản xuất nhiệt năng vừa sản xuất i n năng. Turbin đ i áp không có bình ngưng i k m, sau khi ra kh i turbin h i sẽ