bài tập lớn kinh tế vận hành hệ thống điện tìm hiểu về hệ thống lò hơi trong nhà máy nhiệt điện

Có thể nói lò hơi là trái tim của nhà máy nhiệt điện, chịu tráchnhiệm chuyển đổi năng lượng từ nhiên liệu hoặc nguồn năng lượng tái tạo thành hơinước để sản xuất điện năng, đồng thời đảm

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

~~~~~~*~~~~~~

BÀI TẬP LỚN

Kinh tế vận hành hệ thống điện

TÌM HIỂU VỀ HỆ THỐNG LÒ HƠI TRONG

NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN

Họ và tên: Đỗ Văn Lộc MSSV: 20213217 Lớp: Kinh tế công nghiệp K66

Giảng viên hướng dẫn: TS.Phan Diệu Hương

HÀ NỘI, 2/2024

Chữ ký của GVHD

LỜI CẢM ƠN

Từ khi bước chân vào cổng trường Đại học Bách khoa Hà Nội, em là một học sinh trường làng mang lên thủ đô bao nhiêu hy vọng của cả gia đình và nhà trường Nhưng được học tập trong một môi trường mới và khắc nhiệt từ những năm đầu đã khiến em dần dần mất đi động lực phấn đấu Cho đến khi hết năm nhất em đã tìm ra ước mơ của mình và đã lấy lại được động lực phấn đấu trong học tập Trong quãng thời gian học tập giờ đây chúng em đã sắp phải xa mái trường với biết bao nhiêu kỉ niệm này rồi Em rất cảm ơn sự động viên, sự giúp đỡ và sự quan tâm của thầy cô và các bạn đã giúp em trở thành một người như ngày hôm nay Em xin gửi đến các thầy cô Viện Kinh tế và Quản lý- Đại học Bách khoa Hà Nội đã nhiệt huyết trong quá trình giảng dạy Em cũng xin chân thành cảm ơn cô Phan Diệu Hương đã quan tâm, giúp đỡ và động viên em rất nhiều trong quá trình học tập bộ môn “Kinh tế vận hành hệ thống điện” Tuy em là một học sinh chưa chăm chỉ trong giờ môn của cô nhưng qua những cử chỉ thân thiện và những lời nói làm cho em cảm thấy cô như một mẹ thúc đẩy chúng em tiến bộ hằng ngày Có kỉ niệm chắc em sẽ nhớ mãi đó là cô giúp đỡ chúng em làm bài tập lớn “Khảo sát hệ thống điện các tòa nhà” Nhờ có sự giúp đỡ của cô mà bài tập lớn của chúng em

đã được gửi lên cho thầy hiệu trưởng đọc và tham khảo trong quá trình quản lý trang thiết bị của nhà trường ạ Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn cô Mặc dù phần trình bày bài tập lớn của em không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của cô và các bạn để em có thể nhận ra những sai sót và sửa chữa cho những lần tiếp theo ạ Lời cuối, em xin chúc thầy hiệu trưởng, quý thầy cô của Viện Kinh tế và Quản lý, cô Phan Diệu Hương sức khỏe, hạnh phúc và luôn kiên nhẫn, dìu dắt chúng em trong năm tháng cuối cùng ở giảng đường đại học

Trân trọng, Hà Nội, ngày 2 tháng 2 năm 2024

Tóm tắt nội dung Bài tập lớn

Trong các nhà máy nhiệt điện nói chung thì hệ thống lò hơi là không thể thiếu trong quá trình sản xuất điện năng Có thể nói lò hơi là trái tim của nhà máy nhiệt điện, chịu trách nhiệm chuyển đổi năng lượng từ nhiên liệu hoặc nguồn năng lượng tái tạo thành hơi nước để sản xuất điện năng, đồng thời đảm bảo hiệu suất và an toàn của hệ thống

Về mục tiêu của bài tập lớn nhằm nắm vững kiến thức về hệ thống lò hơi trong nhà máy nhiệt điện, hiểu dõ cấu trúc và hoạt động của hệ thống lò hơi Dựa vào kiến thức môn “ Kinh tế vận hành hệ thống điện” có thể biết được đặc tính năng lượng của hệ thống lò hơi trong nhà máy nhiệt điện, tính toán được cân bằng năng lượng phân xưởng lò hơi Hơn thế nữa, khi em tìm hiểu hệ thống lò hơi của nhà máy nhiệt điện cung cấp cho em kiến thức chuyên sâu về hệ thống lò hơi trong ngành công nghiệp nhiệt điện và có thể giúp đỡ em trong công việc sau này

Trong quá trình học tập và tiếp thu kiến thức em đã có cái nhìn sâu và rộng hơn về cách vận hành một nhà máy nhiệt điện Qua đó có thể giúp em áp dụng những kiến thức vào thực tiễn, để thấy được cách vận hành một hệ thống lò hơi trong một nhà máy theo đúng chuyên ngành của mình theo học thực sự sẽ như thế nào Việc nghiên cứu một hệ thống quan trọng trong một nhà máy nhiệt điện có thể giúp em lựa chọn được đề tài nghiên cứu sâu hơn trong giai đoạn làm đồ án tốt nghiệp sau này

Nhờ có sự giúp đỡ và giúp đỡ của cô Phan Diệu Hương, cùng sự góp ý của bạn bè và công sức nghiên cứu của bản thân, em đã hoàn thành báo cáo môn học “ Kinh tế vận hành hệ thống điện” Nội dung gồm có các phần phần chính như sau:

Phần thứ nhất: Giới thiệu tổng quát về hệ thống lò hơi

Phần thứ hai: Vị trí lò hơi trong nhà máy nhiệt điện

Phần thứ ba: Cấu tạo chung và đặc tính kĩ thuật của hệ thống lò hơi

Phần thứ tư: Cân bằng năng lượng và đặc tính năng lượng của lò hơi

Phần thứ năm: Cân bằng năng lượng phân xưởng lò hơi- nhiên liệu

MỤC LỤC CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT VỀ HỆ THỐNG LÒ HƠI 6 CHƯƠNG 2: VỊ TRÍ NỒI HƠI TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 7

2.1 VỊ TRÍ NỒI HƠI TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 7

CHƯƠNG 3: CẤU TẠO CHUNG VÀ ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CỦA LÒ HƠI 8 CHƯƠNG 4: CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG VÀ ĐẶC TÍNH NĂNG LƯỢNG CỦA LÒ HƠI 11

4.1 Cân bằng năng lượng của lò hơi 11 4.2 Đặc tính năng lượng của lò hơi 11

CHƯƠNG 5: CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG PHÂN XƯỞNG LÒ HƠI-NHIÊN LIỆU 14

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT VỀ HỆ

THỐNG LÒ HƠI

Hệ thống lò hơi là một phần không thể thiếu trong các nhà máy nhiệt điện, đóng vai trò quan trọng trong quá trình sản xuất điện năng Mục tiêu chính của hệ thống lò hơi là chuyển đổi năng lượng từ nhiên liệu ( thường là than, dầu hoặc khí đốt ) thành nhiệt năng, sau đó sử dụng nhiệt năng này để biến nước thành hơi nước ở áp suất và nhiệt độ cao

Cấu trúc của hệ thống lò hơi bao gồm các thành phần chính như lò đốt, bộ trao đổi nhiệt, hệ thống điều khiển và các bộ phận phụ trợ khác như hệ thống xử lý khí thải Lò đốt là nơi nhiên liệu được đốt cháy, tạo ra nhiệt năng cần thiết để biến nước thành hơi Bộ trao đổi nhiệt là nơi nhiệt năng được truyền sang cho nước, khiến cho nước đun sôi và biến thành hơi nước Hệ thống điều khiển giám sát và điều chỉnh các thông số quan trọng như áp suất, nhiệt độ và lưu lượng của nước và nhiên liệu, đám bảo hoạt động của hệ thống ổn định và hiệu quả Trong quá trình vận hành, hệ thống lò hơi đòi hỏi sự chăm sóc và bảo dưỡng định

kỳ để đảm bảo hoạt động an toàn và hiệu quả Việc duy trì sạch sẽ, kiểm tra định

kỳ và thay thế các bộ phận cũng như làm sạch hệ thống là những hoạt động cần thiết để tránh sự cố và tuổi thọ của hệ thống

Hệ thống lò hơi là trái tim của một nhà máy nhiệt điện, cung cấp năng lượng cần thiết để sản xuất điện năng một cách hiệu quả và bền vững Điều này đòi hỏi sự tích hợp chặt chẽ giữa công nghệ, quản lý và bảo trì để đảm bảo hoạt động ổn định và an toàn của hệ thống

CHƯƠNG 2: VỊ TRÍ NỒI HƠI TRONG NHÀ

MÁY NHIỆT ĐIỆN 2.1 VỊ TRÍ NỒI HƠI TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN

Nồi hơi là một thiết bị giúp đưa nhiệt của quá trình đốt cháy cho nước cho đến khi nước được đun nóng hoặc thành hơi Nhiên liệu dùng để đốt trong nồi hơi công nghiệp thường là than hoặc dầu Nước nóng hoặc hơi nước dưới tác động của áp suất sẽ truyền nhiệt sang một quy trình Khi nước được chuyển thành hơi, thể tích sẽ tăng lên khoảng

1600 lần, tạo ra một lực mạnh như là thuốc súng Vì vậy nồi hơi là thiết bị phải được vận hành với tinh thần cẩn trọng cao độ Hơi nước lấy ra từ nồi hơi với áp suất cao được

sử dụng trong nhiều lính vực khác nhau trong công nghiệp:

Để sinh công quay tuabin phát điện trong các nhà máy nhiệt điện

Giặt là trong nhà máy may

Hấp sấy, thanh trùng, tiệt trùng trong các nhà máy thực phẩm, đồ uống, nhà máy bánh kẹo

Sấy gỗ, sấy xốp, sấy bột cá thức ăn gia súc , hấp mây tre đan

Hệ thống nồi nấu rượu

Hệ thống nấu ăn, bếp ăn công nghiệp

Bể hơi nước nóng bốn mùa, mạng lưới nước nóng cho khu vui chơi và nhà hàng, khách sạn, trường học, khu phục hồi chức năng

Hệ thống xông hơi, matxa

Hệ thống làm bánh phở, bún, bánh ướt và các loại thực phẩm

CHƯƠNG 3: CẤU TẠO CHUNG VÀ ĐẶC TÍNH

CỦA LÒ HƠI 3.1 CẤU TẠO CHUNG CỦA LÒ HƠI

Hệ thống lò hơi bao gồm:

Hệ thống nước cấp: Cấp nước cho nồi hơi và tự động điều chỉnh nhằm đáp ứng nhu cầu hơi Sử dụng nhiều van nên cần bảo trì và sửa chữa

Hệ thống hơi: Thu gom và kiểm soát hơi do dò hơi sản xuất ra Một hệ thống đường ống dẫn hơi tới vị trí cần sử dụng Qua hệ thống này, áp suất hơi được điều chỉnh bằng các van và kiểm tra bằng máy đo áp suất hơi

Hệ thống nhiên liệu: Bao gồm tất cả các thiết bị được sử dụng để tạo ra nhiệt cần thiết Các thiết bị cần dùng trong hệ thống nhiên liệu phụ thuộc vào loại nhiên liệu sử dụng trong hệ thống nhiên liệu

Nước đưa vào nồi hơi được chuyển thành hơi được gọi là nước cấp Nước cấp có hai nguồn chính là: (1) Nước ngưng hay hơi ngưng tuần hoàn từ các quy trình và (2) nước đã qua xử lý ( nước thô đã qua xử lý) từ bên ngoài bộ phận nồi hơi và các quy trình của nhà máy Để nâng cao hiệu quả

sử dụng nồi hơi, một thiết bị trao đổi nhiệt đun nóng sơ bộ nước cấp sử dụng nhiệt tải từ khí lò

Blow down separator: Hệ thống ống xả khí

Vent: lỗ thông

Steam to process: khí đưa tới quá trình

Economizer: Bộ phận tiết kiệm

Fuel: Nạp nhiên liệu

Burner: Buồng đốt

Chemical feed: nạp nước

Softener: những chất làm mềm nước

Brine: Nước muối

Water source: nguồn nước

Pumps: Bơm

Deaerator: bình khử khí

Stack: Ống xả

Exhaust gas: khí xả

3.2 CÁC ĐẶC TÍNH KĨ THUẬT CỦA LÒ HƠI

Dưới đây là các đặc tính kỹ thuật của một số loại nồi hơi thường được dùng trong công nghiệp:

3.2.1 Nồi hơi đốt than ống nước dạng E

Đặc tính kĩ thuật :

Kiểu ống nước, tuần hoàn tự nhiên

2 balông bố trí theo chiều ngang

Ghi tĩnh

Cấp than, thải xỉ: thủ công

Hiệu suất: >= 75%

Nhiên liệu đốt: than cục, than cám, củi

3.2.2 Nồi hơi đốt than ống nước dạng KE

Đặc tính kỹ thuật:

Kiểu ống nước, tuần hoàn tự nhiên

2 balông bố trí theo chiều ngang

Ghi tĩnh

Cấp than, thải xỉ: thủ công

Hiệu suất: >= 75%

Nhiên liệu đốt: than cục, than cám, củi

3.2.3 Nồi hơi đốt than ống lửa kiểu đứng

Đặc tính kỹ thuật:

Kiểu ống lửa, đứng

Ghi tĩnh

Cấp than, thải xỉ: Thủ công

Nhiên liệu đốt: than cục, than cám, củi

3.2.4 Nồi hơi đốt than ống nước ghi xích

Đặc tính kỹ thuật:

Kiểu ống nước, tuần hoàn tự nhiên

2 balong bố trí theo chiều dọc

Ghi xích ( kiểu vảy cá)

Cấp than, thải xỉ: hoàn toàn cơ khí Hiệu suất: 77~ 78%

Nhiên liệu đốt: than cục, than cám

CHƯƠNG 4: CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG VÀ

ĐẶC TÍNH CỦA LÒ HƠI 4.1 Cân bằng năng lượng của lò hơi

+ Mối quan hệ giữa nhiệt lượng của nhiên liệu đưa vào lò với nhiệt lượng lò sản xuất ra và nhiệt lượng tổn thất

+ Phương trình cân bằng năng lượng lò hơi

Q2: Tổn thất nhiệt khói

Q3: Tổn thất nhiệt do nhiêu liệu cháy không hết về hóa

Q4: Tổn thất nhiệt do cháy không hết về cơ khí phụ thuộc lò (than lọt ghi, than lẫn than xỉ )

Q5: Tổn thất nhiệt do bức xạ ra môi trường, phụ thuộc bảo ôn

Q6: Tổn thất nhiệt trong xỉ thải

4.2 Đặc tính năng lượng của lò hơi

Xây dựng mối quan hệ giữa nhiên liệu tiêu hao cho lò và nhiệt lượng lò hơi sản xuất:

B=f(Q1)

Hiệu suất lò:

=g(Q1)

Suất tiêu hao nhiên liệu tiêu chuẩn để phát nhiệt:

b =h(Q1)

Suất tăng tiêu hao nhiên liệu tiêu chuẩn:

b’ = y(Q1)

Cân bằng thuận và cân bằng nghịch:

Hiệu suất lò hơi:

Suất tiêu hao nhiêu liệu của lò hơi:

Suất tăng tiêu hao nhiên liệu của lò hơi:

CHƯƠNG 5: CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG PHÂN

XƯỞNG LÒ HƠI- NHIÊN LIỆU

5.1 Cân bằng năng lượng phân xưởng lò hơi- nhiên liệu

5.1.1 Tổng sản lượng nhiệt năng do phân xưởng lò sản xuất kỳ kế hoạch

Q lò sx = Q + Q + Q đ ph cn tth + Q pp + Q + Q x lò td

Trong đó:

Qđ : Nhiệt năng để sản xuất điện năng của phân xưởng tuabin

Qph : Nhiệt năng phát ra ngoài cho hộ tiêu thụ ( hơi nước, nước nóng)

Qcntth : Tổn thất nhiệt năng trong các thiết bị cung cấp hơi và nước nóng cho hộ tiêu thụ bên ngoài

Qpp : Tổn thất nhiệt trong hệ thống phân phối hơi và nước nóng trong nhà máy ( không kể tiêu hao nhiệt năng tự dùng phân xưởng lò và tổn thất nước xả) tính bằng % sản lượng tinh về nhiệt phân xưởng lò)

Qx : Tổn thất nhiệt trong nước xả của lò tính bằng % sản lượng thô về nhiệt năng của phân xưởng lò hay một giờ làm việc của lò

Qlò : Nhiệt năng tự dùng của phân xưởng lò hơi- nhiên liệu ( sấy than, thổi lò, truyền động bơm tiếp nước )

Sản lượng nhiệt tinh lò sản xuất ra được biểu diễn như sau:

Q lò tinh =

Qđ+Qph+Qcntth

1−qpp

100

Q lò tinh = Q + Q + Q đ ph cn tth + Q cn tth

Trong đó:

Qlòtinh : Sản lượng nhiệt năng tinh phát ra từ phân xưởng lò hơi- nhiên liệu

qpp : Tỷ lệ tổn thất phân phối (%)

Lượng nhiệt tổn thất trong hệ thống phân phối hơi và nước nóng trong nhà máy được biểu diễn qua sản lượng nhiệt tinh lò sản xuất:

Qpp = qpp

100 Qlò

tinh = Qlò

tinh

−[Qđ+Qph+Qcn

tth]

Q lò sx = Qlò

tinh+Qlò+Qx

Tổn thất nhiệt trong nước xả lò hơi được tính bằng % sản lượng nhiệt thô của phân xưởng lò hơi sản xuất ra:

Qx=Qlòtinh+Qlò

đ+ Q x

Trong đó:

Qx : Hệ số tổn thất nhiệt nước xả (%)

5.1.2 Nhiên liệu tiêu hao cho lò theo đặc tính năng lượng để sản xuất nhiệt

B dt = B t + b kht ` Q ` t + b Q t + b

th kt ` kt ` c Q t c

Trong đó:

Bdt: Nhiên liệu tiêu hao để sản xuất nhiệt năng trong kỳ tính theo đặc tính năng lượng của lò

Bkht: Nhiên liệu tiêu hao không tải của lò

t: Số giờ làm việc của lò trong kỳ

b`

th,kt,c : Suất tăng tiêu hao nhiên liệu trong phạm vi công suất thấp, công suất kinh tế và công suất cao của lò

Qth,kt,cao: Sản lượng nhiệt năng sản xuất ra trong phạm vi công suất thấp, kinh tế, cao của lò

Phạm vi làm việc công suất thấp: < 20-40% Q đm1

Phạm vi làm việc công suất kinh tế: 20-40% đến 80- 87% Q đm1

Phạm vi làm việc công suất cao: > 80-87% Q đm1

KẾT LUẬN

Việc tìm hiểu hệ thống lò hơi trong nhà máy nhiệt điện là một quá trình quan trọng để hiểu rõ cách hoạt động của một trong những thành phần cốt lõi của nhà máy này Thông qua việc nắm vững kiến thức về cấu trúc, nguyên lý hoạt động

và các thành phần của hệ thống lò hơi, chúng ta có thể hiểu được quy trình chuyển đổi năng lượng từ nhiên liệu sang hơi nước và cuối cùng là điện năng Ngoài ra, việc nắm bắt sâu sắc về hệ thống này cũng giúp chúng ta phát hiện và giải quyết các vấn đề kỹ thuật, từ việc tối ưu hóa hiệu suất hoạt động đến bảo dưỡng và sửa chữa định kỳ Đặc biệt, trong bối cảnh ngày càng tăng sự chú trọng vào việc sử dụng nguồn năng lượng sạch và hiệu suất cao, việc hiểu rõ về hệ thống lò hơi trở nên ngày càng quan trọng Tóm lại, việc nắm vững kiến thức về

hệ thống lò hơi không chỉ là một yêu cầu kỹ thuật mà còn là một cơ hội để nâng cao hiệu suất và bền vững của nhà máy nhiệt điện trong tương lai