Báo Cáo Môn Nguyên Lý Biến Đổi Năng Lượng Đề Bài Tìm Hiểu Nhà Máy Nhiệt Điện Phả Lại.pdf

Mục lụctrang 1.4 Giới thiệu nhà máy nhiệt điện Phả Lại 7 2.1 Các thông số kỹ thuật dây chuyền 1 8 2.2 Các thông số kỹ thuật dây chuyền 2 11 3.1: Các vấn đề đi kèm trong quá trình hoạt độ

Đ I H C QUỐỐC GIA HÀ N I Ạ Ọ Ộ

TR ƯỜ NG Đ I H C CỐNG NGH Ạ Ọ Ệ

KHOA V T LÍ & KỸỸ THU TẬ Ậ

-[] -BÁO CÁO MÔN:

Nguyên lý biến đổi năng lượng

Đề bài: Tìm hiểu nhà máy nhiệt điện Phả Lại

Giảng viên: Phạm Đức Hạnh

Sinh viên: Nguyễn Minh Tuấn - 19020781

Hoàng Huy Tuấn - 19020780

Đỗ Trọng Tuấn - 19020782 Nguyễn Đức Tân - 19020752 Nguyễn Ngọc Tân - 19020753 Ngô Thượng Tiến - 19020770 Phạm Minh Tân - 19020754

Hà Nội, ngày 20 tháng 10 năm 2020

1

Mục lục

trang

1.4 Giới thiệu nhà máy nhiệt điện Phả Lại 7

2.1 Các thông số kỹ thuật dây chuyền 1 8 2.2 Các thông số kỹ thuật dây chuyền 2 11

3.1: Các vấn đề đi kèm trong quá trình hoạt động của nhà máy nhiệt

điện

15

Lời mở đầu

Là các sinh viên về chuyên ngành kĩ thuật năng lượng,

từ đó chúng em hiểu được tầm quan trọng của năng lượng trong

2

thời đại hiện nay, để nói dễ hiểu năng chính năng lượng đã đưa chúng ta phát triển được như ngày hôm nay, năng lượng là thứ tạo ra mọi thứ, như năng lượng trong cơ thể con người giúp con người có thể hoạt động suy nghĩ làm việc, năng lượng như than

đá, dầu mỏ giúp các thiết bị có thể hoạt động được, nhưng vẫn còn những đâu đó có những con người vẫn chưa biết đến mạng

xã hội là gì, điện là gì Chính vì vậy nhóm chúng em đã tìm hiểu quy trình cấu tạo hoạt động của nhà máy nhiệt điện Phả Lại để biết được nguồn điện đã được làm ra như thế nào

Nhóm chúng em xin trân thành cảm ơn thầy đã giảng dạy chúng

em trong những tuần học vừa qua, kính mong các thầy xem xét bài báo cáo của nhóm chúng em và góp ý cho sản phẩm này có thể hoàn thiện được hơn.

Giới thiệu chung

1 Khái quát

3

1.1 Định nghĩa

Nhà máy điện nhiệt là một nhà máy điện, trong đó hóa năng của nhiên liệu được biến thành nhiệt năng cấp nhiệt cho nước để biến thành hơi Nước được đun nóng, chuyển thành hơi nước và quay một tua bin hơi nước và tuabin này làm chạy một máy phát đi nệ Sau khi đi qua tuabin, h i nơ ướ được ng ng tc ư ụ trong bình ngưng và tuần hoàn lại đến nơi mà nó đã được làm nóng, quá trình này được gọi là chu trình Rankine Khác biệt lớn nhất trong thiết kế của nhà máy nhiệt điện

là do các nguồn nhiên liệu khác nhau Một số thiết kế thích sử dụng thuật ngữ trung tâm năng lượng hạn bởi vì các cơ sở đó chuyển đổi hình thức của năng lượng từ nhi t năngệ thành điện năng Một số nhà máy nhiệt điện cũng cung cấp năng lượng nhiệt cho mục đích công nghiệp, để sưởi ấm, hoặc để khử muối trong nước cũng như cung cấp năng lượng điện Một tỷ lệ lớn khí CO2 được tạo ra từ việc đốt nhiên li u hóa th chệ ạ ở các nhà máy nhiệt điện gây ảnh huởng rất lớn đến bầu không khí sống của con người.Vì vậy nhà máy nhiệt điện luôn được hạn chế

sử dụng một cách tối ưu để giảm tác hại của khí thải công nghiệp

1.2 Các nhà máy điện

Nhà máy điện có nhiệm vụ biến đổi năng lượng sơ cấp như than, dầu, khí đốt, thủy năng thành điện và nhiệt năng (đối với nhiệt điện rút hơi) Căn cứ vào dạng năng lượng sơ cấp cung cấp cho nhà máy điện mà người ta phân loại chúng thành nhiệt điện (NĐ), thủy điện (TĐ), điện nguyên tử (NT), điêzen, thủy triều, phong điện , quang điện, Riêng đối với nhà máy NĐ còn phân ra thành hai loại :

- Nhiệt điện rút hơi (NBR): Một phần năng lượng của hơi được sử dụng vào mục đích công nghiệp và sinh hoạt của nhân dân vùng lân cận

- Nhiệt điện ngưng hơi (NPN): Toàn bộ hơi dùng sản xuất điện năng 1.1.1 Nhà máy nhiệt điện (NĐ)

4

Trong nhà máy nhiệt điện người ta dùng nhiên liệu là than đá, dầu hoặc khí đốt, trong đó than đá được sử dụng rộng rãi nhất | Để quay máy phát điện, trong nhà máy nhiệt điện dùng tuabin hơi nước, máy hơi nước (lô cố mô bin), động cơ đốt trong và tuabin khí, tuabin hơi nước có khả năng cho công suất cao và vận hành kinh tế nên được sử dụng rộng rãi nhất

*Ưu điểm:

- Có thể xây dựng gần khu công nghiệp và nguồn cung cấp nhiên liệu để giảm chi phí xây dựng đường dây tải điện và chuyên chở nhiên liệu

-Thời gian xây dựng ngắn (3 + 4) năm

- Có thể sử dụng được các nhiên liệu rẻ tiền như than cám, than bìa ở các khu khai thác than, dầu nặng của các nhà máy lọc dầu, trấu của các nhà máy xay lúa b Nhược điểm:

- Cẩn nhiên liệu trong quá trình sản xuất do đó giá thành điện năng cao

- Khói thài làm ô nhiễm môi trường

- Khởi động chậm từ 6 - 8 giờ mới đạt công suất tối đa, điều chỉnh công suất khó, khi giảm đột ngột công suất phải thải hơi nước ra ngoài vừa mất năng lượng vừa mất nước

- Hiệu suất thấp :30 - 40 %

5

1.3 Phân loại nhà máy nhiệt điện

Nhà máy nhiệt điện có thể được phân loại dựa trên hai tiêu chí: loại nhiên liệu được sử dụng và phương pháp tạo ra động năng quay

Dựa vào loại nhiên liệu

Nhà máy điện hạt nhân dùng nhiệt tạo bởi phản ứng hạt nhân để quay [1] tuabin hơi

Nhà máy nhiệt điện sử dụng năng lượng hóa thạch khí đồng hành dầu ( ,

diesel ) có thể dùng tuabin khí (khi dùng khí đồng hành) hoặc hơi (khi dùng dầu)

Nhà máy địa nhiệt lấy sức nóng từ những tầng sâu của trái đất

Nhà máy năng lượng tái tạo lấy nhiệt bằng cách đốt bã mía rác thải, , khí biogas

Nhà máy điện lấy nhiệt dư thừa từ các khu công nghiệp (nhà máy thép), sức nóng của người và động vật, lò sưởi Tuy nhiên các nhà máy này có công suất thấp

Dựa vào phương pháp tạo động năng quay

Nhà máy tuabin hơi: làm sôi nước và dùng áp suất do hơi phát ra làm quay cánh tuabin

Nhà máy tuabin khí: dùng áp suất do dòng khí di chuyển qua cánh tuabin làm quay tuabin Do nó làm cho tuabin khởi động nhanh nên nó có thể được dùng cho việc tạo động năng đầu cho tuabin trong các nhà máy điện mặc dù tốn kém hơn

Nhà máy tua bin kết hợp hơi - khí: kết hợp ưu điểm của hai loại tuabin trên

6

1.4 Giới thiệu nhà máy nhiệt điện Phả lại

Công ty Cổ phần Nhiệt điện Phả Lại có tiền thân là Nhà máy nhiệt điện Phả Lại, là một Công ty chuyên sản xuất Điện năng từ nhiên liệu than thiên nhiên Công ty thuộc địa phận thành phố Chí Linh, tỉnh Hải Dương, cách thủ đô Hà Nội 56Km về phía Đông bắc, sát góc phía Bắc đường 18 và tả ngạn sông Thái Bình Công ty được khởi công xây dựng ngày 17.05.1980 với công suất

440MW, gồm 4 tổ tua bin máy phát và 8 lò hơi theo khối hai lò - một máy, mỗi máy 110MW Công ty Nhiệt điện Phả Lại có nhà máy điện lớn nhất trong hệ thống điện miền Bắc lúc bấy giờ, có các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cao các tổ máy của nhiệt điện Phả Lại lần lượt vào vận hành đã đáp ứng kịp thời tốc độ tăng trưởng phụ tải mạnh trong thập kỷ 80 Từ năm 1989 đến 1993, sản lượng điện của nhà máy giảm dần do các tổ máy của nhà máy thuỷ điện Hoà Bình lần lượt hoà vào lưới điện miền Bắc Từ năm 1994, khi có đường dây 500kV Bắc Nam, thống nhất

hệ thống điện trong cả nước, nhà máy nhiệt điện Phả Lại được tăng cường khai thác

Ngày 8/6/1998 Nhà máy Nhiệt điện Phả Lại 2 được khởi công xây dựng trên mặt bằng còn lại của Nhà máy Nhiệt điện Phả Lại Nhà máy Nhiệt điện Phả Lại 2 có tổng công suất 600 MW gồm 2 tổ máy mỗi tổ có công suất 300 MW, sản lượng điện hàng năm 3,68 tỷ kWh; lượng than tiêu thụ 1,6 triệu tấn/năm; tổ máy 1 vận hành vào đầu năm 2001 và hoàn thành công trình vào quý 3 năm 2001 Phả Lại 2

là nhà máy nhiệt điện lớn nhất Việt Nam với thiết bị hiện đại được thiết kế và xây dựng đáp ứng tiêu chuẩn quốc tế về bảo vệ môi trường Khi hoàn thành, Nhà máy Nhiệt điện Phả Lại 2 cùng với Nhà máy Nhiệt điện Phả Lại sẽ tăng cường đáng kể công suất của hệ thống điện Việt Nam đáp ứng nhu cầu điện năng ngày càng tăng, đẩy mạnh chương trình điện khí hoá toàn quốc

2.Cấu tạo

7

2.1 Các thông số kỹ thuật dây chuyền 1

- Tổng công suất đặt: 440 MW

- Số tổ máy: 4

- Công suất mỗi tổ máy: 110 MW được lắp theo sơ đồ khối kép, 1 tuabin 2

lò hơi

- Số lượng tua bin: 4 loại K100-90-7

- Số lượng lò hơi:8 loại KZ 220-120-10Cƃ

- Số máy phát điện:4 loại TBФ – 120 – 2T3 công suất 120 MW

- Sản lượng điện sản xuất ra mỗi năm 2,86 tỷ kWh

- Than cung cấp cho nhà máy: Hòn Gai và Mạo Khê

- Nhiệt trị than theo thiết kế: 5035 kcal/kg

- Suất hao than tiêu chuẩn: 439g/kWh

- Lượng than thiêu thụ: 159 triệu tấn/năm (252,8 tấn/h)

- Lưu lượng nước tuần hoàn làm mát bình ngưng ( ở 23 C): 16000 mo 3/h

- Tỷ lệ điện tự dùng: 10,5%

- Hiệu suất nhà máy: 32,5%

- Hiệu suất lò hơi: 86,06%

- Hiệu suất tuabin: 39%

Tuabin:

K100-90-7: là loại tua bin ngưng hơi thuần túy, có các cửa trích hơi không điều chỉnh với công suất 110MW, tốc độ quay là 3000v/p,dùng để quay máy phát điện xoay chiều lắp trên cùng một bệ móng với tua bin

Tua bin được tính toán để làm việc với các thông số định mức sau:

Áp lực tuyệt đối của hơi mới trước van stop: 90kG/cm2

8

Nhiệt độ của hơi mới trước van stop: 535 độ C

Lưu lượng nước làm mát đi qua bình ngưng: 16000m3/h

Độ chân không theo tính toán: 0,062 ata

Nhi t đ làm mát trệ ộ ước bình ng ng:23ư oC

Lò hơi:

+Kiểu: KZ-220-110-10C là loại lò hơi có 1 bao hơi, ống nước tuần ƃ hoàn tự nhiên và thải xỉ than khô ở dạng bột

Năng suất hơi: 220T/h

Áp lực trong bao hơi: 114kG/cm2

Áp lực hơi sau lò: 100kG/cm2

Nhiệt độ nước cấp: 230 độ C

Hiệu suất thô của lò: 86,05%

Nhiệt độ hơi quá nhiệt: 540 độ C

Nhiệt độ hơi bão hòa: 319 độ C

Nhiệt độ đường khói ngang: 450 độ C

Nhiệt độ khói thoát: 130 độ C

Nhiệt độ nước cấp: 230 độ C

Nước giảm ôn cấp 1: 10T/h

Nước giảm ôn cấp 2: 4,4T/h

Hiệu suất lò : 86,05%

Độ chênh lệch cho phép trong lò hơi:-100C<t<50C

Tốn thất do khói thoát: q2=5,4%

Tốn thất do cơ giới: q4=8%

9

Tốn thất do tỏa ra môi trường xung quanh: q5=0,54%

Tổn thất do xỉ mang ra ngoài: q6=0,06%

Lò được cấu tạo ở dạng hình chữ, dung tích nước của lò là 60m3,dung tích hơi là 43m3

-Máy phát:

+Kiểu: TBΦ 120- 2T3

+Công suất: 120MW

+Nước sản xuất: Liên Xô

+Công suất định mức biểu kiến (kVA): 141.200

+Điện áp dây định mức(kV): 10,5+0,525

+Dòng điện stato định mức(A): 7760

+Dòng điện roto định mức(A): 1830

+Hệ số công suất định mức: 0,85

+Hiệu suất nhà máy phát điện: 85%

+Tần số định mức(Hz): 50

+Môi chất làm mát máy phát: Hidro

+Áp suất định mức của H : 2,5-3,5 (kg/cm )2 2

+Số đầu cực ra của stato: 9

+Nhiệt độ định mức của H : 35 C - 37 C Nhiệt độ nhỏ nhất của H ở 2 o o 2 đầu vào máy phát là 20oC

10

Roto hạ áp tuabin số 2 nhiệt điện Phả Lại

Roto tăng áp tuabin nhiệt điện Phả Lại

2.2 Các thông số kỹ thuật dây chuyền 2

Có 2 ổ máy với công suất mỗi tổ máy là 300MW, được thiết kế và lắp đặt hệ thống điều khiể phân tán distributed control system(DCS) tự động 100% đây là 1 công nghệ điều khiển mới có độ tin cậy cao tiên tiến và hiện đại.Thiết bị chính chủ yếu của các nước G7

11

Tua bin hơi nước kiểu 270T-422/423: là tuabin xung lực ngưng hơi thuần túy với công suất định mức 300MW dùng để trực tiếp quay máy phát điện kiểu 290T-422/423 được làm mát bằng hidro với thiết bị kích thích tĩnh

Tua bin được tính toán để làm việc với các thông số định mức sau:

- Công suất đặt: 2 tổ x 300MW

- Sản lượng điện phát: 3,414 tỷ kWh

- Số lượng lò hơi: 2 lò do hang Mitsui Babcock (Vương Quốc Anh)

- Số lượng tua bin: 2 do hang Genneral Electric (Mỹ)

- Số lượng máy phát: 2 do hang Genneral Electric (Mỹ)

- Hiệu suất lò hơi: 88,5%

- Hiệu suất tua bin: 45,1%

- Hiệu suất chung tổ máy: 38,1%

- Điện tự dùng: 7,2%

- Than tiêu thụ: 1,644 triệu tấn/năm

- Nhiệt trị than: Nhiệt trị cao: 5080 kcal/kg

Nhiệt trị thấp: 4950 kcal/kg

-Than sử dụng than Antraxit từ mỏ than hòn gai, Cầm phả

2.3 Nhiên liệu sử dụng cho lò hơi.

2.3.1: Theo thiết kế nhiên liệu chính sử dụng cho nhà máy là than

Antraxit được lấy từ 2 nguồn:

+ Than Mạo Khê

+ Than Hòn Gai

12

- Đặc tính than: Chất bốc thấp ngon lửa cháy ngắn, xanh nhạt, không khói và tỏa ra nhiều nhiệt

- Đặc tính của than Hòn Gai và than Mạo Khê

*Nhiệt trị thấp làm việc: Qt = 5035 kcal/kglv

Độ ẩm tối đa: W lv=11%

Hàm lượng tro tối đa: Alv=31%

Chất bốc cháy: Vc=5,45%

Nhiệt độ biến dạng của tro: T1=1050*C

Nhiệt độ hóa mềm của tro: T2=1500*C

Nhiệt độ hóa lỏng của tro T3=1580*C

2.3.2 Than thực tế sử dụng hiện nay

13

Than thực tế sử dụng trong các lò hơi hiện nay là than hỗn hợp: Mạo khê- Tràng Bạch – Vàng Danh – cẩm phả - Hòn gai có thành phần làm việc sau: (lấy theo số liệu tháng 6/2001)

3.Nguyên lý hoạt động

- Nhà máy nhiệt điện Phả Lại có quá trình sản xuất liên tục 24/24h

- Than được đưa về từ đường song hoặc đường sắt đưa vào kho than hoặc chuyển thẳng lên hệ thống nghiền than

- Than bột được đưa vào lò hơi cùng với dầu thông qua các đường ống phun Trong lò hơi than và dầu được đốt cháy làm bốc hơi nước và nâng nhiệt độ hơi nước lên nhiệt độ quy định ( hơi quá nhiệt ) Từ đó hơi quá nhiệt được đưa sang làm quay tuabin và tuabin kéo máy phát điện quay và phát ra điện

- Điện được đưa vào trạm điện cùng các máy biến áp để hòa vào lưới điện quốc gia

- Tuabin và máy phát được làm mát bằng Hidro

- Nước được bơm từ trạm bơm tuần hoàn, một phần cung cấp cho hệ thống xử

lý nước và hệ thống điện phân, nước còn lại sau khi làm mát bình ngưng sẽ được đưa qua song bằng kênh thải

14

Sơ đồ nguyên lý hoạt động nhà máy nhiệt điện

3.1: Các vấn đề đi kèm trong quá trình hoạt động của nhà máy nhiệt điện

- Tổn thất nguyên nhiên liệu trong quá trình đốt do đốt chưa hết, do bụi than thất thoát ra ngoài trong quá trình nghiền và đốt

- Tổn thất năng lượng (nhiệt lượng, điện năng) trong quá trình truyền tải bị tổn thất ra ngoài môi trường qua đường dẫn

- Về nguồn cung cấp nguyên liệu: than đá được coi là nguồn nguyên liệu sản xuất điện năng lớn nhất do có nhiệt năng cao và hàm lượng lưu huỳnh thấp Trên thực tế, để sản xuất 3,68 tỷ kWh cần 159 triệu tấn than

vì vậy dẫn đến vấn đề không đảm bảo nguồn cung cấp nguyên liệu trong tương lai gần => Nhập khẩu than => khó khăn trong trong việc vận chuyển và chi phí nhập khẩu than

15

- Ô nhiễm môi trường:

+ Ô nhiễm không khí

+ Ô nhiễm nước

+ Ô nhiễm đất

+ Ô nhiễm tiếng ồn

- Ảnh hưởng đến cảnh quan

3.2: Biện pháp khắc phục

hiện nay, trữ lượng thủy điện không còn nhiều Ngoài ra, điện mặt trời, điện gió sử dụng nguồn nguyên liệu tự nhiên chỉ đóng góp được 3-4 tỷ kWh so với nhu cầu khoảng 241 tỷ kWh năm 2019, chi phí lắp đặt cao, lại phụ thuộc vào số giờ nắng trong năm Nhiệt điện sử dụng khí thiên nhiên hóa lỏng (LNG) được cho là thân thiện với môi trường, nhưng hiện tại, Việt Nam mới chỉ đáp ứng được 45%, còn 55% phải nhập khẩu, hơn nữa, giá điện khí đắt, chi phí bảo dưỡng, vận hành lại cao gấp 2 lần điện than Do vậy, với tiềm lực kinh tế của Việt Nam, trong tương lai, nhiệt điện than sẽ vẫn giữ vị trí chính yếu cung cấp năng lượng điện cho hệ thống điện quốc gia do chi phí đầu tư và sản xuất rẻ

Vì vậy, để đảm bảo an ninh năng lượng, việc đảm bảo nguồn cung cấp than ổn định, lâu dài phục vụ sản xuất điện chính là vấn đề ưu tiên cần nhanh chóng tìm ra biện pháp giải quyết

Về nguồn cung: Theo khảo sát của TKV, các nước có khả năng xuất khẩu than cho Việt Nam gồm Úc, Indonesia, Nam Phi và Nga đều là những nước

xuất khẩu than lớn nhất thế giới và đều có giao thương kinh tế với Việt Nam Trước mắt, Việt Nam đang tập trung vào các thị trường Úc, Indonesia do hai nước này có

hệ thống vận tải thuận tiện nên chi phí không cao Úc có hệ thống vận chuyển bằng

16