đồ án nhà máy nhiệt điện công suất 1200mw bách khoa đà nẵng............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
PBL Nhà máy nhiệt điện GVHD PGS.TS Trần Thanh Sơn MỤC LỤC CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN ĐẶT TỔ MÁY 4 1.1 Giới thiệu về điện năng(Hải) .4 1.2 Các phương án đặt tổ máy và chọn tổ máy(Hiếu) 4 1.2.1 Phương án 1: Đặt 8 tổ máy có công suất mỗi tổ là 150MW 4 1.2.2.Phương án 2: Đặt 6 tô máy có công suất mỗi tổ là 200MW .5 1.2.3 Phương án 3: Đặt 4 tổ máy công suất mỗi tổ là 300MW 5 1.2.4 So sánh và chọn phương án đặt tổ máy(Hưng+Hải+Hiếu) 5 CHƯƠNG 2 : XÂY DỰNG VÀ TÍNH TOÁN SƠ ĐỒ NHIỆT NGUYÊN LÝ 9 2.1 Xây dựng sơ đồ nhiệt nguyên lý của nhà máy(Hưng+Hải+Hiếu) 9 2.2 Các thông số hơi và nước trên đồ thị i - s biểu diễn quá trình làm việc của dòng hơi trong tua bin(Hưng+Hải+Hiếu) 11 2.3 Tính cân bằng nhiệt và cân bằng vật chất .14 2.3.1 Tính toán cân bằng cho bình phân ly và bình gia nhiệt nước bổ sung(Hải) 14 2.3.2 Bình gia nhiệt cao áp số 1 (GNCA1):(Hưng) 17 2.3.3 Bình gia nhiệt cao áp số 2 (GNCA2):(Hưng) 17 2.3.4 Bình gia nhiệt cao áp số 3 (GNCA3):(Hưng) 18 2.3.5 Bình khử khí (KK):(Hưng) .20 2.3.6 Bình gia nhiệt hạ áp 4 (GNHA4):(Hiếu) 21 2.3.7 Bình gia nhiệt hạ áp số 5 và số 6 (GNHA5 và GNHA6):(Hiếu) 22 2.3.8 Bình gia nhiệt hạ áp 7 (GNHA7):(Hải) .24 2.3.9 Bình ngưng:(Hưng) 25 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN LỰA CHỌN CÁC THIẾT BỊ CHÍNH 28 3.1 Tính toán lựa chọn thiết bị chính nhà máy nhiệt điện(Hải) 28 3.2 Tính chọn thiết bị phụ gian máy(Hưng) 29 3.2.1 Tính chọn bơm cấp:(Hưng) 29 3.2.2 Tính chọn bơm ngưng(Hưng) 31 3.2.3 Tính chọn bình ngưng(Hưng) 32 3.2.4 Tính chọn bơm tuần hoàn(Hiếu) 34 3.2.5 Tính chọn bơm nước đọng(Hiếu) 35 3.2.6 Chọn ejectơ(Hiếu) 36 3.2.7 Tính chọn thiết bị khử khí(Hải) 36 3.3 Hệ thống nghiền than 43 3.3.1 Nguyên lý làm việc và ưu nhược điểm của hệ thống nghiền than(Hải) 43 NGUYỄN VĂN HƯNG 20NCLC 1 PBL Nhà máy nhiệt điện GVHD PGS.TS Trần Thanh Sơn 3.3.2 Quá trình nghiền than bao gồm các giai đoạn:(Hải) 45 3.3.3 Thùng nghiền(Hiếu) 46 3.3.4 Quạt tải than bột(Hiếu) 47 3.4 Tính chọn thiết bị gian lò hơi .47 3.4.1 Tính chọn quạt gió(Hưng) 47 3.4.2 Tính chọn quạt khói(Hưng) .50 3.4.3 Ống khói(Hưng) 53 CHƯƠNG 4: THUYẾT MINH SƠ ĐỒ NHIỆT CHI TIẾT 54 4.1 Đường đi của hơi mới(Hải) .54 4.2 Đường hơi quá nhiệt trung gian(Hải) 55 4.3 Đường hơi phụ:(Hải) .55 4.3.1 Hơi trích cho các bình gia nhiệt hồi nhiệt(Hải) 55 4.3.2 Hơi cho Ejectơ(Hiếu) 55 4.4 Đường nước ngưng(Hưng) .56 4.5 Đường nước cấp(Hưng) 56 4.6 Đường nước đọng(Hưng) 56 4.7 Đường nước tuần hoàn(Hiếu) 57 4.8 Lò hơi(Hiếu) 57 4.9.Tuabin(Hiếu) 57 4.10 Bình ngưng(Hiếu) 58 4.11 Ejectơ(Hưng) 58 4.12 Bình gia nhiệt hạ áp(Hải) 58 4.13 Bình khử khí(Hưng) 58 4.14 Bình gia nhiệt cao áp(Hưng) 59 4.15 Bơm nước cấp(Hải) .59 4.16 Bơm nước ngưng(Hải) 59 4.17 Bơm tuần hoàn(Hải) 59 CHƯƠNG 5: THUYẾT MINH BỐ TRÍ NGÔI NHÀ CHÍNH CỦA NHÀ MÁY 60 5.1 Những yêu cầu chính:(Hiếu+Hải+Hưng) .60 5.2 Gian máy: 61 5.2.1 Bố trí dọc:(Hiếu) 61 5.2.2 Bố trí ngang:(Hiếu) 61 5.2.3 Bố trí gian máy:(Hải+Hưng+Hiếu) 62 5.3 Gian phểu than và gian khử khí:(Hải+Hưng) 62 5.4 Gian lò:(Hải+Hưng+Hiếu) 62 NGUYỄN VĂN HƯNG 20NCLC 2 PBL Nhà máy nhiệt điện GVHD PGS.TS Trần Thanh Sơn CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN ĐẶT TỔ MÁY 1.1 Giới thiệu về điện năng Điện năng là một nhu cầu năng lượng không thể thiếu trên thế giới dựa vào khả năng sản xuất và tiêu thụ điện năng mà ta có thể hiểu rõ được phần nào về sự phát triển của nền công nghiệp nước đó Điện năng được sản xuất ra bằng nhiều cách khác nhau và tùy theo loại năng lượng ta có thể chia ra các loại nhà máy điện như sau: Nhà máy Nhiệt điện Nhà máy Thủy điện Nhà máy điện nguyên tử Nhà máy điện dung năng lượng tái tạo Hiện nay, phổ biến nhất là nhà máy nhiệt điện Ở đó nhiệt năng phát ra khi đốt các nhiên liệu hữu cơ như: than, dầu, khí đốt,…được biến đổi thành điện năng NGUYỄN VĂN HƯNG 20NCLC 3 PBL Nhà máy nhiệt điện GVHD PGS.TS Trần Thanh Sơn 1.2 Các phương án đặt tổ máy và chọn tổ máy Đối với các nhà máy nhiệt điện có công suất lớn thì ta không nên đặt nhiều tổ máy có công suất khác nhau, vì nếu như vậy thì sẽ ảnh hưởng đến quá trình vận hành và sửa chữa, bảo dưỡng Việc chọn công suất tổ máy cũng phải chú ý đến công suất toàn bộ của nhà máy Nếu sau này có mở rộng tối đa công suất cũng không làm cho số tổ máy tăng quá nhiều trong một nhà máy Những chỉ tiêu kinh tế chủ yếu của nhà máy điện là vốn đầu tư ban đầu K và phí tổn vận hành hằng năm Vốn đầu tư ban đầu phụ thuộc chủ yếu vào giá tiền thiết bị và tiền xây dựng phí tổn vận hành bao gồm phí tổn nhiên liệu, phí tổn khấu trừ hao mòn và sửa chữa, phí tổn trả lương cho cán bộ công nhân viên, phí tổn chung của nhà máy và các phí tổn khác, trong đó phí tổn nhiên liệu là lớn nhất Công suất của nhà máy điện là 1200MW Trong trường hợp này ta chia làm 3 phương án để so sánh hiệu quả kinh tế, kỹ thuật của từng phương án Bao gồm có các phương án sau: Đặt 8 tổ máy có công suất mỗi tổ là 150MW Đặt 6 tổ máy có công suất mỗi tổ là 200MW Đặt 4 tổ máy có công suất mỗi tổ là 300MW 1.2.1 Phương án 1: Đặt 8 tổ máy có công suất mỗi tổ là 150MW Việc đặt 8 tổ máy như vậy sẽ chiếm khá lớn về tổng mặt bằng diện tích, do việc bố trí thiết bị của mỗi tổ máy Mặt khác, do nhiều tổ máy vận hành nên đòi hỏi phải có nhiều công nhân, cán bộ kỹ thuật vận hành do đó chi phí cho việc trả lương tăng lên Gọi K1 là chi phí vốn đầu tư ban đầu của phương án 1 S1 là phí tổn vận hành hằng năm của phương án 1 Mặt khác, khi nói đến việc đặt 8 tổ máy như vậy thì khả năng vận hành và bảo đảm cho việc cung cấp đủ điện năng lên mạng lưới điện Nếu có sự cố, một trong các tổ máy bị hư hỏng thì các tổ máy kia vẫn vận hành bình thường và vẫn đảm bảo đủ việc cung cấp đủ diện năng Đối với việc lắp đặt nhiều tổ máy như thế này thì việc điều chỉnh phụ tải sẽ dễ dàng hơn, dẫn đến khả năng tự động hóa cao và khả năng thay thế các thiết bị trrong nhà máy khi có hư hỏng tương đối dễ dàng hơn vì các thiết bị có cùng kích cỡ 1.2.2.Phương án 2: Đặt 6 tô máy có công suất mỗi tổ là 200MW Việc đặt 6 tổ máy như này cũng chiếm khá nhiều diện tích nhưng vẫn ít hơn so với phương án 1 Ở phương án này tuy số tổ máy ít hơn so với phương án 1 nhưng số tổ máy vẫn nhiều, công suất mỗi tổ máy cũng lớn hơn Cho nên cũng cần nhiều công nhân và cán bộ kỹ thuật vận hành Gọi K2 là chi phí vốn đầu tư ban đầu của phương án 2 S2 là chi phí vận hành hằng năm của phương án 2 NGUYỄN VĂN HƯNG 20NCLC 4 PBL Nhà máy nhiệt điện GVHD PGS.TS Trần Thanh Sơn 1.2.3 Phương án 3: Đặt 4 tổ máy công suất mỗi tổ là 300MW Khi ta đặt 2 tổ máy như vậy thì mặt bằng phân bố các thiết bị sẽ ít hơn so với phương án 1 và 2 Ở phương án này do có 4 tổ máy cùng công suất nên việc vận hành sẽ có ít công nhân và cán bộ kỹ thuật vận hành hơn Do đó, chi phí trả lương cũng giảm xuống đáng kể Bên cạnh đó, chi phí bảo dưỡng các thiết bị hằng năm và chi phí cho việc xây dựng cũng như giá tiền nhiên liệu giảm Ngoài ra, đối với phương án này thì khả năng vận hành và đảm bảo đủ cho việc cung cấp điện năng lên mạng lưới điện Việc điều chỉnh phu tải dê dàng hơn nên mức độ tự động hóa cao và khả năng thay thế các thiết bị trong nhà máy khi có hư hỏng dễ dàng hơn Gọi K2 là chi phí vốn đầu tư ban đầu của phương án 2 S2 là chi phí vận hành hằng năm của phương án 2 Trong 3 phương án mà ta đã nêu trên thì phương án kinh tế nhất là phương án có phí đầu tư ban đầu nhỏ nhất và chi phí vận hành nhỏ nhất 1.2.4 So sánh và chọn phương án đặt tổ máy 1.2.4.1 Vốn đầu tư ban đầu Vốn đầu tư ban đầu K của nhà máy điện gồm 2 phần: phần không đổi và phần thay đổi Phần không đổi phụ thuộc vào việc lựa chọn loại và công suất tổ máy Phần thay đổi tỷ lệ bậc nhất với tổng công suất nhà máy điện Phần không đổi là những chi phí cho các công trình về đường ô tô, đường sắt phục vụ cho nhà máy, chi phí cho việc thu dọn mặt bằng, chi phí về công trình phụ, chi phí về các thiết bị chung cho toàn nhà máy, lắp ráp và khởi động đầu tiên Phần thay đổi bao gồm vốn đầu tư cho thiết bị và lắp ráp nó, các công trình và xây dựng liên quan đến việc thay đổi công suất nhà máy Đối với nhà máy điện ngưng hơi đặt tổ máy cùng loại thì vốn đầu tư có dạng như sau: K = Ko + f.N.10, [đồng] Trong đó: Ko: vốn đầu tư ban đầu, phần không đổi, [đồng] F: hệ số tỷ lệ tính theo 1 kW công suất đặt của nhà máy, [đồng/kW] N: tổng công suất nhà máy, [MW] Vốn đầu tư ban đầu K của nhà máy điện được tính dựa vào cá đồ thi 1.4, 1.5 và 1.6 [TL- 1] Ở đây nhiên liệu được sử dụng là than cám, nên dựa vào đồ thị, ta có: NGUYỄN VĂN HƯNG 20NCLC 5 PBL Nhà máy nhiệt điện GVHD PGS.TS Trần Thanh Sơn Vốn đầu tư của phương án 1: K1 = 26000.109 đồng Vốn đầu tư của phương án 2: K2 = 19000.109 đồng Vốn đầu tư của phương án 3: K3 = 16000.109 đồng 1.2.4.2 Tính toán chi phí vận hành hằng năm Chi phí vận hằng năm của các thiết bị như sau: S = SA + SB + So + Sn, [đồng/năm] Trong đó: SA: chi phí khấu trừ hao mòn và sửa chữa SB: chi phí cho nhiên liệu So: chi phí cho việc trả lương cán bộ công nhân viên Sn: chi phí công việc chung của nhà máy và tất cả các chỉ tiêu khác a) Chi phí cho khấu trừ hao mòn và sửa chữa SA = PA.K, [đồng/năm] Trong đó: PA: khấu trừ hao mòn thiết bị và sửa chữa Tra bảng 1.13 TL-1 trang 26, ta có PA = 6% K: vốn đầu tư của các phương án Xét các phương án, ta có: PA1: SA1 = PA.K = 6%× 26000.109 = 1560×109 đồng/năm PA2: SA2 = PA.K = 6%× 19000.109 = 1140×109 đồng/năm PA3: SA3 = PA.K = 6%× 16000.109 = 960×109 đồng/năm b) Chi phí cho nhiên liệu SB = C×B, [đồng/năm] Trong đó: C: giá thành 1 tấn than Tra theo https://thanda.net/gia-than-cam-2a-5ab-6ab-8c/ ta có giá than năm 2023 là 1,815,000 đồng/tấn B: lượng nhiên liệu tiêu hao trong 1 năm, [tấn/năm] B = b.N.n, [tấn/năm] Trong đó: NGUYỄN VĂN HƯNG 20NCLC 6 PBL Nhà máy nhiệt điện GVHD PGS.TS Trần Thanh Sơn b: suất tiêu hao than để sản xuất ra 1 kWh N: tổng công suất của nhà máy, MW n: số giờ làm việc trong năm Giả sử mỗi năm sử dụng 6000 giờ Với b: suất tiêu hao than tiêu chuẩn để sản xuất 1kWh Tra bảng 1.7 trang 23 TL1, ta có: PA1: Chọn b = 338 g/kWh PA2: Chọn b = 337 g/kWh PA3: Chọn b = 331 g/kWh Xét phương án 1 ( đặt 8 tổ máy công suất mỗi tổ 150MW) B=b N n=(338.1200 6000) 10−3=2.433 600 tấn /năm Xét phương án 2 ( đặt 6 tổ máy công suất mỗi tổ 200MW) B=b N n=(337.1200 6000) 10−3=2.426 400 tấn / năm Xét phương án 3 ( đặt 4 tổ máy công suất mỗi tổ 300MW) B=b N n=(331.1200 6000) 10−3=2.383 200 tấn /năm Chi phí cho nhiên liệu là: PA1: SB = C.B = 1,815,0002.433.600 = 4416109 đồng/năm PA2: SB = C.B = 1,815,0002.426.400 = 4403109 đồng/năm PA3: SB = C.B = 1,815,0002.383.200 = 4325 109 đồng/năm c) Chi phí trả lương cho cán bộ công nhân viên Sn=z N n Trong đó: z: Tiền lương trung bình của một công nhân trong một năm, giả sử là 20.000.000 đồng/năm N: Tổng công suất của nhà máy, N = 1200MW n: Hệ số biên chế của công nhân viên vận hành Xét phương án 1: n = 0,5 người/MW.(Tra bảng 1.16 trang 27 TL1) Ta có: Sn = z.N.n = 20.000.00012000.5 = 12.109 đồng/năm Xét phương án 2: n = 0,48 người/MW.(Tra bảng 1.16 trang 27 TL1) Ta có: Sn = z.N.n = 20.000.00012000.48 = 11,52.109 đồng/năm Xét phương án 3: n = 0,45 người/MW.(Tra bảng 1.16 trang 27 TL1) NGUYỄN VĂN HƯNG 20NCLC 7 PBL Nhà máy nhiệt điện GVHD PGS.TS Trần Thanh Sơn Ta có: Sn = z.N.n = 20.000.00012000.45 = 10,8.109đồng/năm d) Chi phí cho công việc chung và phí tổn khác So=α ( SA+ Sn) đồng năm Trong đó: : Hệ số khấu trừ, lấy trong khoảng 25 – 30% tổng chi phí khấu hao thiết bị và sửa chữa với chi phí trả lương công nhân Chọn bằng 27% Xét các phương án, ta có: PA1: S0 = .(SA + SB)= 27%× (1560.109 + 12.109) = 424,44109 đồng/năm PA2: S0 = .(SA + SB)= 27%× (1140.109 + 11,52.109) = 310,9×109 đồng/năm PA3: S0 = .(SA + SB)= 27%× (960.109 + 10,8.109) = 262,12×109 đồng/năm Vậy chi phí vận hành hằng năm cho từng phương án là: Phương án 1: S1 = SA1 + SB1 + Sn1 + So1 = 1560.109 + 4416.109+ 12.109 + 424,44.109 = 6412,44.109 đồng/năm Phương án 2: S2 = SA2 + SB2 + Sn2 + So2 = 1140.109 + 4403.109+ 11,52.109 + 310,9.109 = 5865,42.109 đồng/năm Phương án 3: S3 = SA3 + SB3 + Sn3 + So3 = 960.109 + 4325.109+ 10,8.109 + 262,12.109 = 5557,92.109 đồng/năm CHƯƠNG 2 : XÂY DỰNG VÀ TÍNH TOÁN SƠ ĐỒ NHIỆT NGUYÊN LÝ 2.1 Xây dựng sơ đồ nhiệt nguyên lý của nhà máy Sơ đồ nhiệt nguyên lý xác định nội dung cơ bản của quá trình công nghệ biến đổi nhiệt năng trong nhà máy điện Nó bao gồm các thiết bị chính và phụ Các đường hơi và các đường nước nối chung vào một khối trong một quá trình công nghệ Các thành phần trong sơ đồ nhiệt nguyên lý bao gồm: lò hơi có bao hơi, tuabin ngưng hơi một trục 3 xilanh ( K - 300 - 170), máy phát điện, bình ngưng, các bình gia nhiệt cao áp, hạ áp, thiết bị khử khí, bơm nước cấp, bơm nước đọng, bơm nước ngưng Các đường ống dẫn hơi đến các bình gia nhiệt, đường nước ngưng chính, đường nước ngưng đọng Đặt tính kỹ thuật của tuabin K - 300 - 170 Công suất định mức : 300 MW Áp suất hơi đầu vào : 168bar Nhiệt độ hơi mới : 5400C NGUYỄN VĂN HƯNG 20NCLC 8 PBL Nhà máy nhiệt điện GVHD PGS.TS Trần Thanh Sơn Số cửa trích không điều chỉnh: 7 Nhiệt độ hơi quá nhiệt trung gian: 5400C Số thân: 3 Số tầng: 39 Bảng 1: Các thông số hơi của các cửa trích: Cửa trích I II III IV V VI VII VIII p [at] 60,5 39,1 15,6 10,4 5,04 2,35 0,875 0,167 t [0C] 375 315 450 395 300 240 140 76 Trích sau tầng 9 12 16 18 21 24 26 28 Trên cơ sở đó ta xây dựng sơ đồ nhiệt nguyên lý như sau: CA TA HA HA MP BQN LH BQNTG 1 BN 2 K 3 4 GOA BNN BPL 8 LE LC GNBS KK 5 6 7 BND BNC NGUYỄN VĂN HƯNG 20NCLC 9 PBL Nhà máy nhiệt điện GVHD PGS.TS Trần Thanh Sơn Trong đó: LH : Lò hơi có bao hơi BQN : Bộ quá nhiệt QNTG : Bộ quá nhiệt trung gian CA : Tầng cao áp TA : Tầng trung áp HA : Tầng hạ áp BN : Bình ngưng BNN : Bơm nước ngưng LE : Bình làm lạnh Ejectơ LC : Bình làm lạnh hơi chèn HA 5,6,7,8 : Các bình gia nhiệt hạ áp 4,5,6,7 CA 1,2,3 : Các bình gia nhiệt cao áp 1,2,3 BNC : Bơm nước cấp KK : Thiết bị khử khí GNBS : Gia nhiệt nước bổ sung BPL : Phân ly hơi Diễn giải sơ đồ nhiệt nguyên lý : Trong toàn bộ nhà máy 300MW gồm có: lò hơi có bao hơi, tua bin ngưng hơi một trục K- 300-170, quá nhiệt trung gian một lần, tuabin có 3 xilanh Hơi quá nhiệt từ lò hơi được dẫn đến phần cao áp của tuabin sẽ giãn nở sinh công, sau khi ra khỏi phần cao áp hơi được quá nhiệt trung gian một lần nữa rồi tiếp tục giãn nở trong phần trung áp và hạ áp của tuabin Trên tuabin có 7 cửa trích gia nhiệt cho nước ngưng, nước cấp và thiết bị khử khí Phần hơi còn lại sau khi ra khỏi phần hạ áp của tuabin được đưa vào bình ngưng, tại đây hơi được ngưng tụ thành nước ngưng nhờ nước tuần hoàn làm mát Nước ngưng sau khi ra khỏi bình ngưng được bơm nước ngưng bơm qua bình làm lạnh Ejectơ sau đó qua các bình gia nhiệt hạ áp rồi dồn về thiết bị khử khí Nước ngưng sau khi được khử khí sẽ được chứa trong bể khử khí, sau đó được bơm nước cấp đưa qua các bình gia nhiệt cao áp làm tăng nhiệt độ trước khi đưa vào lò hơi Hơi từ các cửa trích của tuabin gia nhiệt cho nước ngưng, nước cấp bao gồm: 3 cửa trích ở phần cao áp được gia nhiệt cho bình gia nhiệt cao áp số 1 ,số 2 ,số 3 và bình khử khí; 4 cửa trích ở phần trung áp và hạ áp được gia nhiệt cho bình gia nhiệt hạ áp số 4, số 5 ,6 và số 7 Ở thiết bị khử khí do hơi được trích từ cửa trích có áp suất cao nên được đưa qua thiết bị giảm ôn giảm áp để hạ nhiệt độ và áp suất xuống phù hợp với yêu cầu.Hơi ở các cửa trích của tuabin sau khi gia nhiệt cho nước ngưng, nước cấp thì sẽ ngưng tụ thành nước đọng Sơ đồ dồn nước đọng ở các bình gia nhiệt được chọn ở đây là sơ đồ dồn cấp phối hợp với bơm : vừa dồn cấp ,vừa bơm đẩy NGUYỄN VĂN HƯNG 20NCLC 10