Đề tài thiết kế nhà máy nhiệt điện ngưng hơi công suất 1080 mw

Trong quy hoạch điện VIII, nhà máy nhiệt điện ngưng hơi sử dụng nhiên liệu hoá thạch không còn là yếu tố được phát triển trong hệ thống cung cấp năng lượng của Việt Nam, đặc biệt trong b

DANH MỤC KÍ TỰ VIẾT TẮT BGN Bình gia nhiệt Lh Lò hơi BGNCA Bình gia nhiệt cao áp BGNHA Bình gia nhiệt hạ áp BNg Bơm ngưng GNCA Gia nhiệt cao áp GNHA Gia nhiệt hạ áp bh Bão hoà BH Bao hơi HN Bộ hâm nước ch Chèn QNTG/qntg Quá nhiệt trung gian GNC Gia nhiệt chính lm Làm mát LH Lạnh hơi LD/LĐ Lạnh đọng bs Bổ sung CA Cao áp TA Trung áp nc Nước cấp HA Hạ áp BKK Bình khử khí nn Nước ngưng MP Máy phát TB Tuabin rr Rò rỉ TBP Tuabin phụ BC Bơm cấp ej Ejector BPL Bình phân ly GNNBS Gia nhiệt nước bổ sung tl Trở lực tr Trích vLH Vào lạnh hơi rLH Ra lạnh hơi vLD Vào lạnh đọng rLD Ra lạnh đọng Mục lục DANH MỤC KÍ TỰ VIẾT TẮT 0 LỜI NÓI ĐẦU 4 CHƯƠNG I: THIẾT LẬP SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ 5 1.1 Tổng quan các nhà máy nhiệt điện ở nước ta 5 1.2 Lựa chọn loại nhà máy nhiệt điện 5 1.3 Lựa chọn công suất tổ máy 5 1.4 Thông số tổ máy 540MW 6 1.5 Thiết lập sơ đồ nguyên lý của tổ máy 7 1.6 Xây dựng quá trình dãn nở của dòng hơi trên giản đồ i-s 9 1.7 Lập bảng thông số hơi và nước 9 CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN SƠ ĐỒ NHIỆT NGUYÊN LÝ 12 2.1 Cân bằng hơi và nước trong tuabin 12 2.1.1 Tổn thất trong 12 2.1.2 Tổn thất ngoài 12 2.2 Tính cân bằng nhóm bình phân ly và bình gia nhiệt nước bổ sung 12 2.2.1 Tính cân bằng bình phân ly 12 2.2.2 Tính cân bằng bình gia nhiệt nước bổ sung 14 2.3 Xác định sơ bộ độ gia nhiệt của bơm cấp 15 2.4 Tính cân bằng BGNCA 16 2.4.1 Tính cân bằng BGNCA7 18 2.4.2 Tính cân bằng BGNCA6 19 2.4.3 Tính cân bằng BGNCA5 20 2.5 Tính cân bằng bình khử khí 21 2.6 Tính cân bằng BGNHA 22 2.6.1 Tính cân bằng BGNHA4 22 2.6.2 Tính cân bằng BGNHA3 23 2.6.3 Tính cân bằng BGNHA2 24 2.6.4 Tính cân bằng BGNHA1 25 2.7 Tính kiểm tra cân bằng bình ngưng 26 2.7.1 Tính kiểm tra cân bằng vật chất bình ngưng 26 1 2.7.2 Tính kiểm tra cân bằng nhiệt cho bình ngưng 27 2.8 Tính kiểm tra 27 2.8.1 Tính kiểm tra lưu lượng hơi mới 27 2.8.2 Tính kiểm tra công suất tuabin 28 2.9 Tính các chỉ tiêu kinh tế - kĩ thuật 29 CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN LỰA CHỌN THIẾT BỊ CHÍNH CỦA NHÀ MÁY 33 3.1 Lựa chọn thiết bị gian máy 33 3.1.1 Tính chọn bơm cấp 33 3.1.2 Tính chọn bơm ngưng 34 3.1.3 Tính chọn bơm tuần hoàn 37 3.2 Tính chọn các bình 40 3.2.1 Tính chọn bình ngưng 40 3.2.2 Tính chọn bình khử khí 43 3.2.3 Tính chọn các bình gia nhiệt 44 3.3 Tính toán thiết bị gian lò hơi 50 3.3.1 Chọn lò hơi 50 3.3.2 Chọn hệ thống chuẩn bị nhiên liệu 50 3.3.3 Chọn quạt gió 54 3.3.4 Chọn quạt khói 57 3.3.5 Tính chọn ống khói 61 Chương IV: SƠ ĐỒ NHIỆT CHI TIẾT VÀ BỐ TRÍ TOÀN NHÀ MÁY 65 4.1 Sơ đồ nhiệt chi tiết 65 4.2 Bố trí toàn nhà máy 65 4.2.1 Bố trí ngôi nhà chính 65 4.2.2 Bố trí các thiết bị khác 67 CHƯƠNG V: NGHIÊN CỨU QUI TRÌNH VẬN HÀNH LÒ HƠI NMNĐ MÔNG DƯƠNG 69 5.1 Giới thiệu đặc tính lò hơi NMNĐ Mông Dương 69 5.2 Tham số thiết kế lò hơi 79 5.3 Quy trình khởi động lò hơi 80 5.3.1 Các trạng thái khởi động lò 80 2 5.3.2 Khởi động lò ở trạng thái lạnh 81 5.3.3 Khởi động lò ở trạng thái nóng 92 5.3.4 Khởi động lò ở trạng thái cực nóng 94 5.4 Trông coi theo dõi trong quá trình vận hành lò hơi 95 5.5 Trình tự dừng lò hơi 96 5.5.1 Dừng vận hành bình thường 96 5.5.2 Dừng vận hành để ủ nhiệt 99 5.6 Sự cố thường gặp và cách xử lý 99 5.6.1 Điều kiện dừng khẩn cấp lò hơi 99 5.6.2 Trường hợp dừng lò có điều kiện 100 5.6.3 Các hạng mục chú ý khi dừng lò khẩn cấp 100 5.6.4 Sự cố thiếu nước lò hơi 101 5.6.5 Sự cố đầy nước lò hơi 103 5.6.6 Sự cố nhiệt độ buồng đốt cao 104 5.6.7 Sự cố nhiệt độ buồng đốt quá thấp 106 5.6.8 Sự cố buồng đốt kết keo 106 5.6.9 Cháy lại ở đường khói đuôi lò 108 5.6.10 Sự cố máy cấp than 109 5.6.11 Vỡ dàn ống sinh hơi 110 5.6.12 Vỡ đường ống bộ quá nhiệt 112 5.6.13 Vỡ ống bộ tái nhiệt 113 5.6.14 Vỡ đường ống bộ hâm 114 5.6.15 Lưu hoá tầng sôi không tốt 115 5.6.16 Tắc bộ chèn liệu 116 5.6.17 Sự cố sôi bồng trong bao hơi 116 5.6.18 Sa thải phụ tải 117 5.6.19 Sự cố dã lưới điện 118 5.7 Kết luận 120 TÀI LIỆU THAM KHẢO 121 3 LỜI NÓI ĐẦU Điện năng là nguồn năng lượng quan trọng gắn liền với nền sản xuất hiện đại Sự phát triển của một quốc gia được đánh giá bằng lượng và hiệu suất tiêu thụ năng lượng của nước đó Trong quy hoạch điện VIII, nhà máy nhiệt điện ngưng hơi sử dụng nhiên liệu hoá thạch không còn là yếu tố được phát triển trong hệ thống cung cấp năng lượng của Việt Nam, đặc biệt trong bối cảnh Việt Nam đang có những bước tiến mạnh mẽ trong lĩnh vực công nghiệp hóa, hiện đại hóa kèm theo giảm thiểu ảnh hưởng tiêu cực tới môi trường Tuy vậy, nhà máy nhiệt điện ngưng hơi sử dụng nhiên liệu hoá thạch vẫn là nguồn cấp năng lượng điện ổn định, không phụ thuộc vào các yếu tố khách quan như thời tiết của nhà máy thuỷ điện và điện gió, năng lượng mặt trời hoặc các yếu tố khác như thời gian, địa hình, Do vậy, nhà máy nhiệt điện sử dụng năng lượng hoá thạch vẫn được sử dụng tại Việt Nam cho tới những năm 2050 Để có thể đáp ứng nhu cầu đặt ra trong quy hoạch điện VIII, đã có nhiều giải pháp được đưa ra để nâng cao hiệu suất, giảm phát thải, nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng, Vì vậy, sinh viên ngành năng lượng nhiệt – ĐH bách khoa Hà Nội luôn ý thức học hỏi, tìm tòi đổi mới để bắt kịp và phát triển công nghệ Chính vì vậy, em chọn đề tài “Thiết kế nhà máy nhiệt điện ngưng hơi công suất 1080 MW“ để có cái nhìn tổng quát về ngành năng lượng và đáp ứng được nhu cầu đặt ra trong chiến lược phát triển của đất nước Cùng với chiến lược phát triển đó, em chọn chuyên đề “nghiên cứu quy trình vận hành lò hơi NMNĐ Mông Dương“ để có cái nhìn cụ thể trong vấn đề vận hành của nhà máy nhiệt điện ngưng hơi Với nội dung đó, đồ án được chia làm 5 phần: 1 Thiết lập sơ đồ nhiệt nguyên lý 2 Tính toán sơ đồ nhiệt nguyên lý 3 Tính toán lựa chọn thiết bị chính của nhà máy 4 Bố trí nhà máy nhiệt điện 5 Nghiên cứu qui trình vận hành lò hơi NMNĐ Mông Dương 4 CHƯƠNG I: THIẾT LẬP SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ 1.1 Tổng quan các nhà máy nhiệt điện ở nước ta Trong dự án quy hoạch phát triển điện lực quốc gia giai đoạn 2011 – 2020 có xét đến năm 2030, nước ta đã đang và xây dựng rất nhiều nhà máy đốt nhiên liệu hữu cơ (đốt than) có công suất lớn Theo quy hoạch đến năm 2020 nhiệt điện đốt than chiếm 48% tổng công suất phát điện Hàng loạt các nhà máy đã, đang và sẽ xây dựng sớm lên lưới như: Nghi Sơn, Mông Dương, Quảng Trạch, Thái Bình, Hải Dương, Thăng Long… Các dự án điện này sẽ cung cấp nguồn điện năng phục vụ phát triển kinh tế - xã hội đất nước, đảm bảo an ninh năng lượng quốc gia cho sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa, giải quyết tính trạng thiếu hụt năng lượng của hệ thống điện lưới quốc gia giai đoạn 2020 – 2030 1.2 Lựa chọn loại nhà máy nhiệt điện Trong thực tế trên thế giới, chúng ta có hai loại nhà máy nhiệt điện đốt nhiên liệu hữu cơ sử dụng chu trình Rankine của hơi nước: - Nhà máy nhiệt điện: Chỉ sản xuất điện cung cấp lên lưới điện chung - Trung tâm nhiệt điện: Vừa sản xuất điện cấp lên lưới điện chung vừa cấp hơi hoặc nước nóng cho mục đích sử dụng nhiệt cỡ lớn Theo yêu cầu thiết kế: Thiết kế sơ bộ nhà máy điện công suất 1080 MW do đó ta chọn phương án thiết kế nhà máy điện ngưng hơi thuần túy Để giảm tổn thất nhiệt do hơi thoát vào bình ngưng, tuabin có cửa trích gia nhiệt hồi nhiệt cho nước và chu trình có quá nhiệt trung gian để giảm độ ẩm của tầng cánh cuối của tuabin 1.3 Lựa chọn công suất tổ máy Với yêu cầu thiết kế nhà máy là 1080MW, tôi có thể chọn các phương án xây dựng như sau: + Phương án 1: 1 tổ máy 1100 MW + Phương án 2: 2 tổ máy 540 MW + Phương án 3: 3 tổ máy 330 MW Nếu chọn công suất nhà máy càng lớn, thông số càng cao thì hiệu suất tổ máy càng cao và do đó hiệu suất của toàn nhà máy càng lớn và công suất tổ máy không vượt quá 10% công suất dự phòng của toàn hệ thống Do đó: 5 - Nếu ta chọn phương án 1 dùng một tổ máy 1100 MW thì mặc dù đạt được hiệu suất cao nhất nhưng mức độ dự phòng của nhà máy không cao và dễ ảnh hưởng đến hệ thống lưới điện chung - Nếu ta chọn phương án 2 dùng 2 tổ máy 540 MW thì mức độ dự phòng được đảm bảo và hiệu suất của nhà máy mặc dù thấp hơn phương án 1 nhưng có thể chấp nhận được - Nếu ta chọn phương án 3 dùng ba tổ máy 320 MW hoặc nhiều hơn thì sẽ chiếm nhiều diện tích xây dựng nhà máy, tổn thất trong nhà máy lớn nên hiệu suất không cao Việc lựa chọn công suất tổ máy là một bài toán so sánh về mặt kinh tế và kỹ thuật Khi so sánh về kỹ thuật, các phương án được đánh giá thông qua các chỉ tiêu kỹ thuật sau khi tính toán sơ bộ, đồng thời phải đảm bảo cung cấp điện năng trong các trường hợp có sự cố xảy ra Hiện nay nước ta đang xây dựng rất nhiều nhà máy công suất 1000 MW Nên trong đồ án này, tôi chọn tính toán sơ bộ nhà máy theo phương án 2 1.4 Thông số tổ máy 540MW Turbine: 540 MW Công suất 168 bar Áp suất hơi mới 538 oC Nhiệt độ hơi mới 0,065 bar Áp suất hơi vào bình ngưng 44,5/41 bar Áp suất hơi đi/về QNTG 345/538 oC Nhiệt độ hơi đi/về QNTG 6 Cửa trích Thiết bị p (bar) t (oC) 420 1 GNCA7 75 345 420 2 GNCA6 44.5 335 280 3 GNCA5 18.6 165 tbh 3’ BKK 9 tbh tbh 4 GNHA4 6 5 GNHA3 2 6 GNHA2 0.6 7 GNHA1 0.25 K BN 0.065 Bảng 1.1 Thông số cửa trích tua bin 1.5 Thiết lập sơ đồ nguyên lý của tổ máy 1.5.1 Chọn số cấp khử khí Vì nhà máy nhiệt điện có thông số áp suất dưới tới hạn nên ta chỉ cần một cấp khử khí Chọn bình khử khí cho nước ngưng loại 9 bar 1.5.2 Chọn sơ đồ dồn nước đọng của các bình gia nhiệt Sơ đồ dồn nước đọng của các bình gia nhiệt: Nước đọng từ BGNCA phía trên (phía lò hơi) được dồn cấp từ trên xuống dưới rồi cuối cùng đưa vào bình khử khí Nước đọng của các BGNHA phía trên (phía khử khí) cũng được dồn cấp từ trên xuống dưới tới bình ngưng Nước đọng từ bình làm mát hơi chèn, bình làm mát hơi ejector được dồn cấp và đưa trực tiếp vào khoang nước của bình ngưng 1.5.3 Sơ đồ cấp nước bổ sung Nước bổ sung sau khi xử lý hóa học, được đưa vào bình gia nhiệt bổ sung và tới bình khử khí Lượng nước này sẽ bù lại tổn thất do rò rỉ cho toàn tổ máy 1.5.4 Lựa chọn bơm Vì tổ máy trung bình nên ta chọn động cơ điện để truyền động cho bơm cấp 1.5.5 Hơi chèn turbine Hơi sau khi đi chèn (chèn van stop, van điều chỉnh phần cao áp, van điều chỉnh phần trung áp và buồng chèn đầu của cao áp) phần còn lại sẽ được đưa về bình làm mát hơi chèn 7 Hình 1.1 Sơ đồ nhiệt nguyên lý 8 1.6 Xây dựng quá trình dãn nở của dòng hơi trên giản đồ i-s - Tổn thất hơi chính, hơi QNTG qua van stop: 3 % - Tổn thất trên đường chuyển thân: 0,3 bar - Độ khô hơi thoát khỏi tuabin HA: 0,955 - Độ khô hơi trích cho BGNHA1: 0,985 - Độ khô hơi trích cho BGNHA2: 1 Từ đó ta xây dựng được quá trình dãn nở của dòng hơi: Hình 1.2 Quá trình giãn nở của dòng hơi trên giản đồ i-s 1.7 Lập bảng thông số hơi và nước - Áp suất của bình gia nhiệt cao áp: 0,97.ptr - Áp suất của bình gia nhiệt hạ áp: 0,92.ptr 9