Thiết kế nhà máy nhiệt điện 1200mw 2

Thiết kế nhà máy nhiệt điện 1200MW GVHD: TS.Trần Thanh Sơn CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ KHÍ LNG Nhóm Trang 1 Thiết kế nhà máy nhiệt điện 1200MW GVHD: TS.Trần Thanh Sơn CHƯƠNG 2: CHỌN PHƯƠNG ÁN ĐẶT TỔ MÁY VÀ CÔNG SUẤT ĐƠN VỊ Vì nhiên liệu nhà máy nhiệt điện sử dụng là khí đồng hành là khí đốt thường được dẫn về từ các dàn khoan trên biển bằng ống dẫn khí, cho nên khi thiết kế Nhà máy nhiệt điện cần chọn vị trí của nhà máy sao cho thuận tiện cho quá trình vận chuyển khí đồng hành từ các dàn khoan Nguồn khí khai thác từ các mỏ thuộc khu vực biển Tây Nam có trữ lượng khai thác tại các mỏ khí PM-3/CAA (vùng khai thác chung Việt Nam và Malaysia) là 52,3 tỷ m3, trong đó Việt Nam hưởng 50% (26 tỷ m3), mỏ khí Cái Nước (thuộc Lô 46) khoảng 2 tỷ m3, và trong tương lai có thể bổ sung nguồn khí khai thác từ các mỏ 46/51, Lô B, 52/97 Công suất 2 tỷ m3/ năm Chiều dài đường ống tổng cộng 325 km (298 km ngầm dưới biển) Đường kính ống: 18 inch; độ dày ống 12,7 mm Địa điểm đặt nhà máy Khu công nghiệp Khánh An thuộc huyện U Minh, Cà Mau Gồm các phần chính như sau: Phần 1 : Đề xuất và chọn phương án (Hoàng Lân) Phần 2 : Lập và tính toán sơ đồ nguyên lý + 2.1 → 2.3.9 (Nguyên Nhật Khánh) + 2.3.10→ 2.3.12 (Nguyễn Văn Huy) Phần 3 : Tính toán lựa chọn các thiết bị chính Phần 4 : Thuyết minh sơ đồ nhiệt chi tiết Phần 5 : Thuyết minh bố trí nhà máy 1 So sánh 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 sữa chữa, bảo dưỡng - Vì nhiên liệu sử dụng là khí đồng hành nên ta nên lựa chọn sử dụng kết hợp tua bin khí và tua bin hơi -Công suất của nhà máy điện là 1200 MW trong trường hợp này ta chia làm ba phương án để so sánh hiệu quả kinh tế, kỹ thuật của từng phương án Bao gồm có các phương án sau: + Phương án 1; đặt 6 tổ máy có công suất mỗi tổ là 200 MW + Phương án 2: đặt 4 tổ máy có công suất mỗi tổ là 300 MW với 1 tuabin khí 200 MW và 1 tua bin hơi 100 MW + Phương án 3: đặt 2 tổ máy có công suất mỗi tổ là 600 MW với 2 tuabin khí 200 MW và 1 tuabin hơi 200 MW 1.1 Phương án 1: Đặt 6 tổ máy có công suất mỗi tổ là 200 MW -Việc đặt 6 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 tiền lương tăng lên -Gọi: + K1 là chi phí vốn đầu tư ban đầu của phương án 1 Nhóm Trang 2 Thiết kế nhà máy nhiệt điện 1200MW GVHD: TS.Trần Thanh Sơn + S1 là phí tổn vận hành hằng năm của phương án 1 -Các trị số K1 và S1 sẽ được so sánh với các trị số ở các phương án 2 và 3 -Mặt khác khi nói đến việc đặt 6 tổ máy thì khả năng vận hành và đảm bảo 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 điện 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 hoá cao và khả năng thay thế các thiết bị trong nhà máy khi có hư hỏng tương đối dễ dàng hơn vì các thiết bị đều có cùng kích cỡ 1.2 Phương án 2: Đặt 4 tổ máy có công suất mỗi tổ 300 MW -Việc đặt 4 tổ máy như vậy thì mặt bằng phân bố các thiết bị sẽ chiếm diện tích ít hơn so với phương án 1 Do đó tổng diện tích mặt bằng của nhà máy sẽ gọn hơn Mặt khác sử dụng tuabin khí sản xuất điện năng sau đó sử dụng khí thải để chạy tuabin hơi sẽ tận dụng tối đa được lượng nhiệt thừa từ khói thải tăng hiệu quả kinh tế Tuy nhiên số lượng tua bin nhiều hơn, việc sử dụng kết hợp tuabin khí và tuabin hơi đòi hỏi khả năng sửa chữa bảo dưỡng cao hơn so với tôt máy dùng 1 loại tuabin cho nên cũng phải cần có một lượng công nhân cán bộ kỹ thuật đáng kể Chi phí vốn đầu tư ban đầu sẽ lớn hơn so với phương án 1, nhưng chi phí vận hành hằng năm sẽ nhỏ 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 1.3 Phương án 3: Đặt 2 tổ máy có công suất mỗi tổ là 600 MW Đặt máy tuabin khí 200 - Khi ta đặt một 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 hai tổ máy nên chi phí vận hành sẽ ít hơn, vận hành sẽ có ít cán bộ công nhân kỹ thuật hơn, do đó chi phí cho việc trả tiền lương cũng sẽ giảm xuống đáng kể - Bên cạnh đó chi phí bảo dưỡng các thiết bị hằng năm và chi phí cho việc xây dựng giao thông (đường xe chạy, đường sắt ) cũng như giá tiền nhiên liệu giảm do các thiết bị có độ tin cậy và hiệu suất nhà máy cao hơn Vốn đầu tư ban đầu cho việc mua sắm các thiết bị lớn do những thiết bị này làm việc với thông số cao hơn so với 2 phương án trên - 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 - Tuy nhiên vốn đầu tư vào 2 tuabin khí cho mỗi tổ sẽ cao hơn - Gọi: +K3 vốn đâu tư ban đầu của phương án 3 +S3 chi phí vận hành hằng năm của phương án 3 1.4 So sánh và chọn phương án đặt tổ máy 1.4.1 Tính chi phí vận hành hằng năm Chi phí vận hành hằng năm của các thiết bị như sau: S = SA + SB + Sn + S0, đồng/năm Trong đó: SA: chi phí cho khấu trừ hao mòn và sữa chữa SB: chi phí cho nhiên liệu Sn: chi phí cho việc trả lương cán bộ công nhân viên S0: chi phí công việc chung của nhà máy và tất cả các chỉ tiêu khác 1.4.1.1 Chi phí cho nhiên liệu: Nhóm Trang 3 Thiết kế nhà máy nhiệt điện 1200MW GVHD: TS.Trần Thanh Sơn SB = C.B Trong đó: * C: giá thành một m3 khí Từ 8 USD/1 triệu BTU =>1m3= 0,2926 USD C = 6438,3962 [đồng/m3] * B: lượng nhiên tiêu tốn trong một năm B = b.N.n [ tấn/năm] Với: B1 * b : suất tiêu hao khí để sản xuất 1 kWh điện, b= W = t [m3/ kJ] E Qlv ηc hoặc b= t 3600 [m3/kWh ] Qlv ηc với B lượng nhiên liệu tiêu hao [m3/s] Qlvt nhiệt trị thấp của khí đồng hành Qtlv = 30MJ/m3 hiệu suất = (0,7-0,86) Với: Qlvt nhiệt trị thấp của khí đồng hành, Qtlv = 30MJ/m3 Hiệu suất ηc = (0,70-0,86) Nên: b1 = 0,16 m3/kWh: Ứng với phương án 1 b2 = 0,15 m3/kWh: Ứng với phương án 2 b3 = 0,14 m3/kWh: Ứng với phương án 3 * n: số giờ làm việc trong một năm n = 6000 h * N: Tổng công suất nhà máy, [kW] Vậy lượng chi phí nhiên liệu cho các phương án là: SB1 = C.B1 = 6,4.103.1200.1000.6000.0,16 = 7,3728.1012 đồng/năm SB2 = C.B2 = 6,4.103.1200.1000.6000.0,15 = 6,912.1012 đồng/năm SB3 = C.B3 = 6,4.103.1200.1000.6000.0,14 = 6,4512.1012 đồng/năm 1.4.1.2 Chi phí cho khấu trừ hao mòn và sữa chữa SA = PA.K,đồng/năm Trong đó: PA= 6 %: Phần khấu hao thiết bị và sửa chữa K: vốn đầu tư thiết bị nhiệt của các phương án,đồng Giả sử vốn đầu tư thiết bị nhiệt của ba phương án là: (tra theo công suất tổ máy) Nhóm Trang 4 Thiết kế nhà máy nhiệt điện 1200MW GVHD: TS.Trần Thanh Sơn K1 = 20000.109 đồng K2 = 25000.109 đồng K3 = 30000.109 đồng Thì ta có: SA1= 0,06.20000.109= 1200.109 đồng/năm SA2= 0,06.25000.109= 1500.109 đồng/năm SA3= 0,06.30000.109= 1800.109 đồng/năm 1.4.1.3 Chi phí trả lương cho công nhân Sn = z.N.n,đồng/năm Trong đó: z: tiền lương trung bình một người trong 1 năm Giả sử mỗi tháng cán bộ công nhân viên nhận lương trung bình một người là 5.106 đồng/tháng Thì z = 5.106.12=60.106 đồng/năm N = 1200 MW: công suất của nhà máy n: hệ số biên chế của công nhân ứng với từng phương án và công suất của tổ máy Giả sử : n1= 0,48 người/MW ứng với 6 tổ máy 200 MW n2= 0,45 người/MW ứng với 4 tổ máy 300 MW n3= 0,4 người/MW ứng với 2 tổ máy 600MW  Chi phí trả lương cho cán bộ công nhân viên từng phương án là: Sn1 =60.106.1200.0,48 = 34,6.109 đồng/năm Sn2 = 60.106.1200.0,45 = 32,4.109 đồng/năm Sn3 = 60.106.1200.0,4 = 28,8.109đồng/năm 1.4.1.4.Phí tổn chung S0 = (SA + Sn),đồng/năm Trong đó:  = 27%: hệ số khấu hao SA : chi phí khấu hao và sửa chữa Sn : chi phí trả tiền lương cho cán bộ công nhân viên  S0 của mỗi phương án là: S01=(SA1+Sn1)=0,27.(1200.109+34,6.109)=333,3.109 đồng/năm S02=(SA2+Sn2)=0,27.(1500.109+32,4.109)=413,7.109 đồng/năm S03=(SA3+Sn3)=0,27.(1800.109+28,8.109)=493,7.109 đồng/năm Vậy chi phí vận hành hằng năm của từng phương án là: S1 = SB1 + SA1 + Sn1 + S01 = 7,3728.1012 + 1200.109 + 34,6.109 + 333,3.109 = 8,9407 1012 đồng/năm S2 = SB2 + SA2 + Sn2 + S02 = 6,912.1012 + 1500.109 + 32,4.109 + 413,7.109 = 8,8581.1012 đồng/năm S3 = SB3 + SA3 + Sn3 + S03 = 6,4512.1012 + 1800.109 + 28,8.109+ 493,7.109 = 8,7737.102 đồng/năm 2.1 Chọn tổ máy Từ các tính toán ở trên ta có: K1