Tkc q3 chuong 19 he thong co2n2 (rev 3)

Chương 19 HỆ THỐNG CO2 & N2 Tháng 10/2017 Thực hiện: Nguyễn Hữu Trung Kiểm tra: Bùi Văn Tú Ngày Ký tên MỤC LỤC TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ VÀ SỰ CẦN THIẾT 1.1 Hệ thống CO2 .1 1.2 Hệ thống N2: TIÊU CHÍ THIẾT KẾ .2 2.1 Thông số thiết kế 2.2 Tiêu chuẩn áp dụng: .3 PHÂN TÍCH LỰA CHỌN GIẢI PHÁP 3.1 Hệ thống CO2: .4 3.2 Hệ Thống N2: .7 PHỤ LỤC 10 Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện 1.1 Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ VÀ SỰ CẦN THIẾT Hệ thống CO2 Đa phần máy phát sử dụng khí H2 để làm mát Vì Hydro khí dễ cháy nổ có tỷ lệ hịa trộn với khơng khí nên việc làm không gian máy phát việc quan trọng Ở ta sử dụng phương pháp dung môi chất khí trung gian khơng gây cháy Nên sử dụng khí CO2 làm môi chất trung gian để làm không gian máy phát Khí CO2 sử dụng để làm khơng khí khỏi máy phát điện trước điền khí H2 vào hệ thống làm mát máy phát Trong trình bảo trì máy phát để tránh cháy nổ khí Hydro nên ta cần nạp khí CO2, nhằm làm hồn tồn khí Hydro khỏi máy phát 1.2 Hệ thống N2 Trong NMĐ có nhiều ống thiết bị dạng ống thép, ống lị hơi, ống bình gia nhiệt,ống bình ngưng, ống bình khử khí vv… Việc giữ cho ống khơng bị oxy hóa việc cần thiết, ống bị oxy hóa gây nhiều vấn đề như: làm giảm hiệu xuất trao đổi nhiệt thiết bị, làm giảm chất lượng nước cấp dẫn tới hư hại cánh tua bin lò hơi, làm giảm tuổi thọ ống ống bị ăn mịn dẫn tới bục ống.việc có khơng khí số khí khác dễ dẫn đến cháy nổ gây an toàn cho hệ thống Để tránh giảm thiệt hại ta dùng mơi chất khí trung gian có đặc tính trơ mặt hóa học khơng trì cháy để bơm vào ống thiết bị để đuổi khơng khí Khí Nitơ chiếm 78% thể tích khơng khí, nhiệt độ chuẩn khí N2 khí khơng màu, khơng mùi, khơng vị Khí N2 khơng độc, khơng cháy.Khí Nitơ khí trơ khơng tham gia phản ứng hóa học Do đặc tính trơ mặt hóa học khí Nitơ, chiếm tỷ trọng lớn khơng khí nên Nitơ sử dụng môi trường bảo vệ chống lại Oxy hóa, cháy khơng khí, ô nhiễm độ ẩm Trước khởi động nhà máy ta cần bơm khí Nitơ vào ống thiết bị nhằm giữ cho ống thiết bị khơng bị hư hại bị oxy hóa Và tránh bị cháy nổ trình khởi động Nitơ khí trơ khơng cháy Khi bảo trì nhà máy khí N2 bơm vào đường ống thiết bị nhằm tránh hư hại cho ống thiết bị bị oxy hóa Việc sử dụng khí N2 quan trọng ảnh hưởng tới độ bền ống thiết bị Giúp cao tuổi thọ nhà máy tránh rủi ro cháy nổ Quyển 3, Chương 19 – Hệ thống CO2 & N2 Ấn 3, tháng 10/2017 Trang / 10 Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện 2 2.1 Thiết kế chuẩn công trình Nhà máy Nhiệt điện TIÊU CHÍ THIẾT KẾ Thơng số thiết kế Hệ thống CO2 Bảng 1: Thông số hệ thống cấp khí CO2 Số lượng yêu Ghi cầu cho nhà máy (2 tổ) STT Mơ tả tính toán Đơn vị Áp suất CO2 hệ thống Bar Áp suất Cacbonic bình Bar 70 Độ tinh khiết cho điều kiện hoạt động % bình thường Nhiệt độ mơi trường làm việc C 5~50 lượng điền đầy CO2 Nm3 120 Khay chiết vận hành bình thường Khay chiết dự phòng Lưu lượng CO2 chiết từ bình (tính tốn) Nm3/h/bộ 6.6 10 Chọn Lưu lượng CO2 chiết từ bình Nm3/h/bộ 11 Khối lượng bình chứa cao áp kg 32 12 Số bình chứa cao áp bình 120 > 99.5% Hệ thống N2: Bảng 2: Thơng số hệ thống cấp khí N2 STT Mô tả Đơn vị Số lượng Áp suất N2 hệ thống điền Bar 1.313 Áp suất N2 bình Bar 151 Độ tinh khiết cho điều kiện hoạt động % bình thường Nhiệt độ điền Quyển 3, Chương 19 – Hệ thống CO2 & N2 Ấn 3, tháng 10/2017 C Ghi > 99.5% 40 Trang / 10 Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện STT Mô tả Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện Đơn vị Ghi Số lượng lượng khí N2 điền đầy Nm3 Khay chiết vận hành bình thường 10 Thể tích bình chứa N2 lít 46.7 Số bình chứa cao áp bình 200 994.73 Tiêu chí thiết kế cho van,đường ống phụ kiện Bảng 3: bảng tiêu chí thiết kế van.đường ống phụ kiện Stt Thiết bị Mã tiêu chuẩn Ống mềm JIS K 6375 Van an toàn ASME SEC VIII, DIV Van điều chỉnh áp suất ASME B31.3 van ASME B16.34 Áp kế EN 837-1 Đường ống ASME B31.1 Mặt bích ANSI B16.5 Phụ kiện ASME B16.11 2.2 2.2.1 Tiêu chuẩn áp dụng Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) TCVN 8366:2010: Bình chịu áp lực - Yêu cầu kỹ thuật an toàn thiết kế, kết cấu, chế tạo TCVN 6008:2010: thiết bị áp lực – Mối hàn yêu cầu kỹ thuật Phương pháp kiểm tra TCVN 6155:1996:Bình chịu áp lực - Yêu cầu kỹ thuật an toàn lắp đặt, sử dụng, sữa chữa TCVN 6156-1996:Bình Chịu Áp Lực - Yêu cầu kỹ thuật an toàn lắp đặt, sử dụng, sữa chữa-Phương pháp thử 2.2.2 Tiêu chuẩn quốc tế BS5000 Specification for Unfired Fusion-Welded Pressure Vessels Quyển 3, Chương 19 – Hệ thống CO2 & N2 Ấn 3, tháng 10/2017 Trang / 10 Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện PHÂN TÍCH LỰA CHỌN GIẢI PHÁP 3.1 Hệ thống CO2 Có phương pháp cấp khí CO2 cho hệ thống: - Thu khí CO2 từ nhà máy Với đặc điểm nhà máy nhiệt điện đốt than nên lượng khí CO2 sinh q trình cháy chủ yếu tận dụng lượng khí CO2 phát thải dùng cho hệ thống Sơ đồ thu hồi khí CO2 Với Phương pháp thu hồi lượng khí CO2 lớn dùng cấp cho mỏ khai thác dầu Tuy nhiên chi phí đầu tư hệ thống thu hồi khí CO2 lớn với việc lượng khí CO2 cấp cho máy phát nhỏ nên việc đầu tư hệ thống thu hồi khơng khả thi - Mua khí CO2 (từ bình chứa CO2 cao áp) Như phân tích lượng khí CO2 cần sử dụng nhỏ cần độ tinh khiết cao Lên Phương pháp hợp lý kinh tế đáp ứng yêu cầu kỹ thuật.lên chọn giải pháp để sử dụng cho nhà máy - Sơ đồ cấp khí CO2 từ bình chứa cao áp Hình 1.1:Sơ đồ hệ thống cấp CO2 từ bình cao áp Quyển 3, Chương 19 – Hệ thống CO2 & N2 Ấn 3, tháng 10/2017 Trang / 10 Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện Mơ tả sơ đồ: Bình khí CO2 chất lên khay chiết qua ống kết nối với ống góp, từ ống góp đưa vào giảm áp, CO2 giảm áp đưa qua hóa hơi, sau CO2 bị hóa đưa qua gia nhiệt, sau gia nhiệt khí CO2 đưa vào giảm áp thêm lần nữa, sau giảm áp khí CO2 bơm vào máy phát điện Khay chiết CO2 (CO2 gas rack): Hình 1.2:khay chiết CO2 Hệ thống CO2 nối với ống cấp theo nhu cầu sử dụng khí CO2 khoảng thời gian định Ống thiết kế chịu 80bar làm thép khơng gỉ Để kiểm tra lượng CO2 cịn lại bình chênh áp Bộ giảm áp CO2 (CO2 Pressure Reducing Skid) Hình 1.3:Bộ giảm áp CO2 Quyển 3, Chương 19 – Hệ thống CO2 & N2 Ấn 3, tháng 10/2017 Trang / 10 Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện Bộ giảm áp CO2 dùng để điều chỉnh áp từ chiết áp suất thiết hợp cách sử dụng điều chỉnh áp suất Bộ điều chỉnh thứ điều chỉnh áp từ 70 bar xuống 20 bar, Bộ điều chỉnh thứ chỉnh áp từ 20 bar xuống bar Việc sử dụng giảm áp nhằm mục đích điều chỉnh áp suất cho xác Bộ giảm áp từ áp cao xuống áp thấp, với giảm áp phía sau từ 20bar xuống 5bar áp cấp cho sau áp ban đầu gây hỏng hệ thống Để tránh tình trạng ta nắp van an toàn, van thứ cài áp 24bar, van thứ cài áp 6bar Bộ hóa CO2 (Vaporizer) Hinh 1.4: Bộ hóa CO2 Do đặc tích khí CO2 đễ hóa lỏng nên hóa CO2 sử dụng, nhằm ngăn khí CO2 hóa lỏng sử dụng nhiều bình.Thiết bị bốc trao đổi nhiệt với khơng khí thơng qua cánh gắn ống Vật liệu ống làm nhôm chịu áp 24bar Bộ gia nhiệt CO2 Hình 1.5:Bộ gia nhiệt CO2 Thiết bị gia nhiệt mục đích giữ cho khí CO2 trì 10ºC cấp vào máy phát.Ngăn cho CO2 bị hóa lỏng cấp vào máy phát trường hợp nhiệt độ CO2 bị giảm xuống 0ºC, Khi CO2 tắt qua bay CO2 lẫn lỏng sau qua Quyển 3, Chương 19 – Hệ thống CO2 & N2 Ấn 3, tháng 10/2017 Trang / 10 Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện bay Bộ gia nhiệt hoạt động nhận tín hiệu nhiệt nắp đầu vào ống điều khiển tủ điện.Nhiệt độ thiết bị sấy không vượt 250ºC 3.2 Hệ Thống N2 Có phương pháp cấp khí N2 cho hệ thống: - Chưng cất N2 từ khơng khí N2 chiếm 78% khơng khí Phương pháp chưng cất phân đoạn khơng khí tách N2 nhiệt độ -198℃ Với Phương pháp thu hồi lượng khí N2 lớn Tuy nhiên chi phí đầu tư hệ thống tách N2 lớn với việc lượng khí N2 cấp cho hệ thống nhỏ lên việc đầu tư hệ thống tách N2 khơng khả thi - Mua khí N2 (từ bình chứa N2 cao áp) Như phân tích lượng khí N2 cần sử dụng nhỏ cần độ tinh khiến cao nên phương pháp hợp lý kinh tế đáp ứng yêu cầu kỹ thuật Nên chọn giải pháp để sử dụng cho nhà máy - Sơ đồ cấp khí N2 từ bình chứa cao áp Hình 2.1:Sơ đồ hệ thống cấp N2 từ bình cao áp Mơ tả hệ thống N2: Bình chứa khí N2 chất lên khay chiết qua ống kết nối với ống góp, từ ống góp khí N2 đưa vào giảm áp, khí N2 sau giảm áp cấp vào ống thiết bị Công thức tính tốn : Phương trình khí lý tưởng : P1xV1 / T1= P2xV2 / T2 Quyển 3, Chương 19 – Hệ thống CO2 & N2 Ấn 3, tháng 10/2017 Trang / 10 Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện Từ công thức suy : V1= V2x(P2/P1)x(T1/T2) Trong : V1: Thể tích khí N2 bình (m3 ) P1: Áp suất khí N2 bình (bar) T1: Nhiệt độ khí N2 bình (K) V2: Thể tích trì khí N2 ống thiết bị (m3) P2: Áp suất trì khí N2 ống thiết bị (bar) T2: Nhiệt độ trì khí N2 ống thiết bị (K) Thể tích khí N2 ống thiết bị tính theo cơng thức : V = π/4x D2xL Trong đó: V: Thể tích (m3) D: Đường kính ống dẫn ống L: Chiều dài ống dẫn ống Thể tích hệ thống cần điền N2: Bảng 4: thông số thể tích ống thiết bị Số lượng yêu Ghi cầu cho nhà máy (1 tổ) STT Mô tả tính tốn Đơn vị Hệ thống tái sấy m3 223.23 Hệ thống bình ngưng m3 70.5 Hệ thống bình gia nhiệt m3 89.94 Các thiết bị nhà tua bin m3 571.65 Tổng tích N2 cần điền đầy cho tổ máy m3 994.7 Quyển 3, Chương 19 – Hệ thống CO2 & N2 Ấn 3, tháng 10/2017 Trang / 10 Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện Bảng 4: thơng số tính tốn thể tích khí N2 bình Số lượng yêu Ghi cầu cho nhà máy (1 tổ) STT Mơ tả tính tốn Đơn vị Áp suất khí N2 bình Bar 151 Nhiệt độ khí N2 bình chứa ℃ 40 Thể tích khí N2 tính tốn bình chứa m3 8.65 Số bình N2 tính tốn bình 184 Chọn số bình N2 bình 200 Khay chiết N2 (N2 gas rack): Hình 2.2:khay chiết N2 Hệ thống N2 nối với ống cấp theo nhu cầu sử dụng khí N2 khoảng thời gian định Ống thiết kế chịu 165 bar làm thép không gỉ Bộ giảm áp N2 (N2 Pressure Reducing Skid) Quyển 3, Chương 19 – Hệ thống CO2 & N2 Ấn 3, tháng 10/2017 Trang / 10 Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện Hình 2.3:Bộ giảm áp N2 Bộ giảm áp N2 dùng đểS điều chỉnh áp từ chiết áp suất thích hợp nhằm đưa áp suất khí N2 áp suất 1.313, trước điền vào ống thiết bị khác PHỤ LỤC [1] Thiết kế kỹ thuật Vĩnh Tân [2] Bảng tính tốn cho hệ thống N2&CO2 [3] Bản vẽ chi tiết thiết bị cho hệ thống N2&CO2 Quyển 3, Chương 19 – Hệ thống CO2 & N2 Ấn 3, tháng 10/2017 Trang 10 / 10