đồ án tốt nghiệp đại học thiết kế nhà máy nhiệt điện ngưng hơi công suất 1200mw trình bày một số giải pháp tiết kiệm năng lượng cho doanh nghiệp công nghiệp

Phương án 1: Đặt 3 tổ máy, mỗi tổ máy công suất 400MWe...17Với ba tổ máy thì khả năng vận hành và bảo đảm cho việc cung cấp đủ điện năng lên mạng lưới điện, nếu một trong ba tổ máy bị hư

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NHIỆT – LẠNH

DOANH NGHIỆP CÔNG NGHIỆP

Hà Nội - 2019LỜI CAM ĐOAN

Em xin cam đoan bản Đồ án này do em tự trình bày, tính toán, thiết kế và nghiên cứu đưới sự hướng đãn của thầy giáo Thạc sỹ Nguyễn Văn An – Viện Khoa học và Công nghệ Nhiệt – Lạnh, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Để hoàn thành đồ án này, em chỉ sử dụng những tài liệu đã ghi trong mục Tài liệu tham khảo, ngoài ra không sử dụng bất cứ tài liệu nào khác mà không được ghi

Nếu sai, em xin chịu mọi hình thức kỷ luật theo quy định

Sinh viên thực hiện(Ký và ghi rõ họ tên)

Nguyễn Huy Hoàng

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 6

CÁC CHỨ VIẾT TẮT 7

PHẦN CHUNG 8

CHƯƠNG I KHÁI QUÁT CHUNG VỀ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIÊN ĐỀ XUẤT VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN ĐẶT TỔ MÁY VÀ CÔNG SUẤT 9

TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN LẮP ĐẶT TỔ MÁY 9

1.TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 9

1.1 Khái niệm và phân loại nhà máy nhiệt điện 9

1.2 Vai trò của nhà máy nhiệt điện 10

1.3 Ưu nhược điểm của nhà máy nhiệt điện 10

1.4 Bước phát triển và vai trò của nhà máy nhiệt điện ở nước ta hiện nay 11

2.PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN CÔNG SUẤT TỔ MÁY 16

2.1 Phương án 1: Đặt 3 tổ máy, mỗi tổ máy công suất 400MWe 17

Với ba tổ máy thì khả năng vận hành và bảo đảm cho việc cung cấp đủ điện năng lên mạng lưới điện, nếu một trong ba tổ máy bị hư hỏng thì còn có hai tổ máy còn lại chạy tăng công suất lên một chút để kịp thời sửa chữa Việc điều chỉnh phụ tải dễ dàng dẫn đến tự động hóa cao, khả năng thay thế các thiết bị trong nhà máy khi có hư hỏng thì dễ dàng do các thiết bị đều có cùng kích cỡ 17 2.2 Phương án 2: Đặt 2 tổ máy, mỗi tổ máy có công suất 600MWe 17

2.3 Phương án 3: Đặt 1 tổ máy với công suất 1200MWe 18

CHƯƠNG II THIẾT LẬP VÀ TÍNH TOÁN SƠ ĐỒ NHIỆT NGUYÊN LÝ 19

3 Xây dựng quá trình dãn nở của dòng hơi trên đồ thị i-s 23

4 Lập bảng thông số hơi và nước 25

5 Tính toán sơ đồ nhiệt nguyên lý 27

5.1 Cân bằng hơi và nước trong tuabin 27

5.1.1 Tổn thất trong 27

5.1.2 Tổn thất ngoài 27

5.2 Tính cân bằng 28

5.2.1 Nhóm bình phân ly và gia nhiệt bổ sung 28

6 Tính toán sơ đồ nhiệt nguyên lý 32

6.1 Cân bằng hơi và nước trong tuabin 32

6.1.1 Tổn thất trong 32

6.1.2 Tổn thất ngoài 32

6.2 Tính cân bằng 33

6.2.1 Nhóm bình phân ly và gia nhiệt bổ sung 33

6.2.2 Cân bằng bình gia nhiệt cao áp 37

6.2.3 Cân bằng bình khử khí 47

6.2.4 Cân bằng bình gia nhiệt hạ áp 49

6.2.5 Tính toán kiểm tra cân bằng bình ngưng 57

6.3 Tính kiểm tra 59

6.3.1 Kiểm tra Do 59

6.3.2 Kiểm tra cân bằng công suất tuabin 60

6.4 Xác định các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của tổ máy 60

6.4.1 Tiêu hao hơi cho tuabin 60

6.4.2 Suất tiêu hao hơi cho tua bin 61

6.4.3 Tiêu hao nhiệt cho thiết bị tuabin (tuabin và bình ngưng) 61

6.4.4 Suất tiêu hao nhiệt cho thiết bị tuabin 62

6.4.5 Tiêu hao nhiệt cho lò hơi 62

6.4.6 Suất tiêu hao nhiệt cho lò hơi 63

6.4.7 Tiêu hao nhiệt cho toàn tổ máy 63

6.4.8 Suất tiêu hao nhiệt cho toàn tổ máy 63

6.4.9 Hiệu suất truyền tải của môi chất 64

6.4.10 Hiệu suất của thiết bị tuabin 64

6.4.11 Hiệu suất của toàn nhà máy 64

6.4.12 Tiêu hao nhiên liệu cho toàn tổ máy và toàn nhà máy 64

6.4.13 Suất tiêu hao nhiên liệu cho toàn tổ máy 65

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN LỰA CHỌN CÁC THIẾT BỊ CHÍNH 66

3.1 Tính toán lựa chọn thiết bị gian máy 66

3.1.1 Tính chọn bơm cấp 66

SV: Nguyễễn Huy Hoàng 2

Bảng 3.1 Thông số chọn bơm cấp chạy bằng điện 67

3.1.2 Tính chọn bơm ngưng 67

Bảng 3.3 Thông số bơm ngưng chạy bằng động cơ điện 70

3.1.3 Tính toán lựa chọn bơm tuần hoàn 70

Bảng 3.4 Bảng giá trị thực nghiệm hệ số b theo đường kính trong ống 72

Bảng 3.5 Thông số bơm tuần hoàn 73

3.1.4 Chọn bình ngưng 73

3.1.5 Tính chọn bình khử khí 78

3.2 Tính chọn các thiết bị gia nhiệt 79

3.2.1 Tính toán chi tiết bình gia nhiệt số 7 81

3.2.2 Bảng kết quả tính toán bình bình gia nhiệt 90

3.3 Tính toán lựa chọn thiết bị gian lò hơi 92

3.3.1 Chọn lò hơi 92

3.3.2 Chọn hệ thống chuẩn bị nhiên liệu 92

3.3.2.1 Chọn hệ thống nghiền than 92

3.3.2.2 Chọn thùng nghiền 92

3.3.2.3 Quạt tải bột than 93

3.3.3 Tính chọn quạt gió 95

3.3.4 Tính chọn quạt khói 98

3.3.5 Ống khói 101

CHƯƠNG IV: SƠ ĐỒ NHIỆT CHI TIẾT VÀ BỐ TRÍ TOÀN NHÀ MÁY 104

1 Các bản vẽ 104

2 Bố trí toàn nhà máy 104

2.1 Bố trí ngôi nhà chính 104

2.1.1 Gian máy 104

2.1.2 Gian trung gian 105

2.1.3 Gian lò hơi 105

2.2 Bố trí các thiết bị khác 106

KHÁI QUÁT CHUNG VỀ QUẢN LÝ NĂNG LƯỢNG VÀ KIỂM TOÁN NĂNG

LƯỢNG 109

1.1 QUẢN LÝ NĂNG LƯỢNG 109

1.1.1 Khái niệm Quản lý năng lượng 109

1.1.2 Tầm quan trọng của Quản lý năng lượng 110

1.2 Kiểm toán năng lượng 110

1.2.1 Khái niệm 110

1.2.2 Phân loại dịch vụ kiểm toán năng lượng 111

1.3 Khái quát chung về Tiết kiệm năng lượng 112

CHƯƠNG 2 113

LỢI ÍCH TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG VÀ TIẾT KIỆM TẠI CÁC CÔNG TY DOANH NGHIỆP VIỆT NAM 113

2.1 Lợi ích của việc tiết kiệm năng lượng 113

2.1.1 Tiết kiệm năng lượng mang lại lợi ích cá nhân, gia đình 113

2.1.2 Tiết kiệm năng lượng mang lại nhiều lợi ích khác 113

2.1.3 Lợi ích cho nhà máy, xí nghiệp, quốc gia và toàn cầu 113

2.2 Tiết kiệm năng lượng tại các công ty, doanh nghiệp Việt Nam 114

2.2.1 Thực trạng sử dụng năng lượng tại Việt Nam 114

2.2.3 Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả hiện nay 114

CHƯƠNG 3 116

CÁC GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG CHO DOANH NGHIỆP 116

3.1 Bố trí sản xuất hợp lý để tận dụng cơ chế điện giá 3 pha 116

3.2 Các giải pháp tiết kiệm năng lượng trong hệ thống chiếu sáng 116

3.2.1 Tận dụng ánh sáng tự nhiên 117

3.2.2 Thay thế các bộ đèn kiểu cũ bằng các loại đèn tiết kiệm điện 117

3.3 Các giải pháp tiết kiệm năng lượng cho động cơ điện 118

3.3.1 Sử dụng động cơ hiệu suất cao (High Effiency Motors - HEM) 118

3.3.2 Hạn chế động cơ làm việc non tải hoặc quá tải 119

3.3.3 Điều chỉnh tốc độ bằng biến tần 120

3.3.4 Các biện pháp nâng cao chất lượng nguồn cung cấp 120

3.4 Các giải pháp tiết kiệm năng lượng cho hệ thống khí nén 120

3.4.1 Xác định rõ các khâu cần sử dụng hệ thống khí nén 121

3.4.2 Áp suất, hạn chế sự hạ áp đột ngột 121

3.4.3 Giảm thiểu sự rò rỉ năng lượng 121

SV: Nguyễễn Huy Hoàng 4

3.4.4 Bình lưu trữ phụ 123

3.4.5 Không khí lấy vào 123

3.4.6 Vấn đề sử dụng sai mục đích của không khí nén 123

3.4.7 Bảo dưỡng 123

3.4.8 Bộ thu hồi nhiệt 124

3.5 Các cơ hội tiết kiệm năng lượng trong hệ thống bơm 124

3.6 Các giải pháp tiết kiệm năng lượng cho lò hơi 125

3.6.1 Tối ưu hóa quá trình cháy trong lò 125

3.6.2 Tối ưu hóa quá trình trao đổi nhiệt trong lò 126

3.6.3 Bọc cách nhiệt cho hệ thống phân phối và thiết bị sử dụng hơi .127

3.6.4 Lắp đặt bẫy hơi và hệ thống thu hồi nước ngưng 128

3.6.5 Điều tiết xả hơi tự động 129

3.6.6 Thay thế lò hơi 129

CHƯƠNG 4 130

TÍNH TOÁN MỘT SỐ GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG 130

4.1 GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG SỐ 1: “TĂNG CƯỜNG QUẢN LÝ NỘI VI VÀ BẢO DƯỠNG THIẾT BỊ” 130

4.1.1 Hiện trạng thực tế 130

4.1.2 Đề xuất giải pháp 130

4.1.3 Tính toán thực hiện giải pháp tiết kiệm năng lượng 131

4.2 GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG SỐ 2: “SỬ DỤNG BỘ HÂM NƯỚC CHO LÒ HƠI CÔNG NGHIỆP” 134

4.2.1 Hiện trạng thực tế 134

4.2.2 Đề xuất giải pháp 134

4.2.3 Tính toán thực hiện giải pháp tiết kiệm năng lượng 136 4.3 GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG SỐ 3: “LẮP BIẾN TẦN CHO

LỜI NÓI ĐẦU

Đất nước ta đang trong giai đoạn phát triển mạnh mẽ trên mọi lĩnh vực, từngbước hiện đại hóa với mục tiêu đưa đất nước trở thành một nước công nghiệp theođịnh hướng của Đảng và Nhà nước Trong tiến trình công nghiệp hóa và hiện đạihóa đất nước, việc phát triển công nghiệp được đặt lên hàng đầu Để làm được điều

đó chúng ta cần phải phát triển các ngành công nghiệp mũi nhọn trong đó có ngànhnăng lượng Việc phát triển ngành năng lượng cần phải đi trước một bước vì nó là

cơ sở cho sự phát triển của các ngành công nghiệp khác cũng như đáp ứng nhu cầungày càng cao của xã hội

Ở nước ta, việc sử dụng các nguồn năng lượng sơ cấp trong các ngành côngnghiệp và đời sống thì năng lượng điện là dạng năng lượng được sử dụng phổ biến

và hiệu quả nhất

Hiện nay nhu cầu về sử dụng điện càng ngày càng lớn, vì vậy vấn đề này đòihỏi chúng ta cần phải nghiên cứu và xây dựng nhà máy phát điện để cung cấp chomạng lưới điện quốc gia Do đó mỗi một sinh viên của Viện Khoa học và Côngnghệ Nhiệt - Lạnh (Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội), đặc biệt là sinh viên Kỹthuật Năng Lượng nói riêng và sinh viên của các ngành liên quan nói chung phảinắm vững một số kiến thức cơ bản về nhà máy nhiệt điện, để sau này tham gia vàoviệc vận hành, điều khiển sản suất điện năng đáp ứng đủ nhu cầu sử dụng điện cho

cả nước

Để củng cố thêm kiến thức và tạo đủ điều kiện cho việc hoàn thành các yêucầu của nhà trường trước khi ra trường, trong kỳ học này em được làm Đồ án tốtnghiệp sinh viên Với Đồ án này, em được giao đề tài như sau: “Thiết kế nhà máynhiệt điện ngưng hơi công suất 1200 MW ” và “Trình bày một số biện pháp tiếtkiệm năng lượng cho doanh nghiệp công nghiệp”

Qua nhiều tuần nghiên cứu và tính toán, bằng sự nỗ lực với tất cả khả năngcủa bản thân với sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo ThS Nguyễn Văn An, cũngnhư sự giúp đỡ của bạn bè, đến nay em đã hoàn thành đồ án này Tuy nhiên vì kiếnthức có hạn nên em không tránh khỏi được những sai sót trong quá trình thức hiện

Em rất mong được sự góp ý, chỉ bảo của các Thầy, các Cô trong bộ môn để đồ ántốt nghiệp của em có thể hoàn chỉnh tốt nhất

Em xin chân thành cảm ơn và trân trọng ý kiến của các quý thầy cô

CÁC CHỨ VIẾT TẮT

CHƯƠNG I KHÁI QUÁT CHUNG VỀ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIÊN ĐỀXUẤT VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN ĐẶT TỔ MÁY VÀ CÔNG SUẤT

TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG

ÁN LẮP ĐẶT TỔ MÁY

1.Tổng quan về nhà máy nhiệt điện.

1.1 Khái niệm và phân loại nhà máy nhiệt điện

Khái niệm nhà máy nhiệt điện : Nhà máy nhiệt điện là nhà máy sử dụng nguồnnguyên liệu hóa thạch, biến đổi thành nhiệt năng sau đó thành cơ năng để làm quaymáy phát điện Nhiên liệu chủ yếu phục vụ cho nhà máy là than Than được nghiềnnhỏ, đủ tiêu chuẩn được đưa vào trong buồng đốt Hơi nóng được dẫn tới các thiết

bị để làm nóng và chuyển hóa nước cấp vàothành hơi nước bão hòa Từ đó hơi bãohòa lại được gia nhiệt một lần nữa thành hơi quá nhiệt rồi được đưa tới turbine làmquay turbine và như vậy đã làm chạy máy phát điện.Một số nhà máy nhiệt điện lớn:Nhà máy nhiệt điện Phả Lại, Uông Bí,…

Phân loại nhà máy nhiệt điện : Các nhà máy nhiệt điện có sự phân loại khác nhauphụ thuộc vào nhiều yếu tố

- Theo dạng năng lượng tạo thành: có thể phân loại thành nhà máy điện turbine hơivới sự ngưng tụ hơi ra khỏi turbine chỉ để sản xuất điện, đó là nhà máy nhiệt điện

Theo dạng nhiên liệu sơ cấp sẽ phân loại thành: nhà máy nhiệt điện dùng nhiên liệuhóa thạch (than, dầu, khí) và nhà máy nhiệt điện sử dụng nhiên liệu hạt nhân (đồng

vị Uran) đó là nhà máy điện nguyên tử và nhà máy điện nguyên tử có sản xuấtnhiệt

- Ngoài ra người ta còn phân loại các nhà máy nhiệt điện theo các đặc điểm khác:theo thông số hơi ban đầu, theo công suất đặt, theo công nghệ, theo nhu cầu sửdụng các nhà máy để phủ biểu đồ phụ tải (phủ đáy, bán phủ đáy, phủ đỉnh, bán phủđỉnh,…)

1.2 Vai trò của nhà máy nhiệt điện

*Làm nhiệm vụ cung cấp điện năng:

+ Đáp ứng nhu cầu đa dạng của phụ tải

+ Đảm bảo việc cung cấp điện năng một cách đầy đủ cho hệ thống

+ Giữ sự ổn định trong hệ thống cung cấp:

Trong mùa khô, các nhà máy thủy điện thiếu nước sẽ không cung cấp đủ lượngđiện phục vụ cho sản xuất và sinh hoạt, khi đó nhiệt điện đóng vai trò đáng kể trongviệc cung cấp đủ lượng điện chi hệ thống.Vào những giờ cao điểm, một số nhà máynhiệt điện chưa sử dụng hết công suất có thếtiến hành tăng công suất phát để đápứng nhu cầu sử dụng điện

+ Các lợi ích khác : Sự ảnh hưởng tới môi trường của nhừ máy này ít hơn so vớinhà máy thủy điện Giá thành sản xuát 1kWh điện năng cũng hợp lí, không quácao

1.3 Ưu nhược điểm của nhà máy nhiệt điện

Ta so sánh nhà máy nhiệt điện với các nhà máy thủy điện và điện nguyên tử

- Ưu điểm :

+ Thời gian xây dựng ngắn, vốn đầu tư xây dựng không lớn bằng nhà máy thủyđiện và điện nguyên tử.

+ Quá trình vận hành, sử dụng không phụ thuộc vào thời tiết, lượng điện cung cấp

ổn định.Nhà máy thủy điện do sử dụng sức nước để quay turbine nên nhà máy loạinày phu thuộc nhiều vào điều kiện tự nhiên, thời thiết, tùy vào mùa mưa hay mùakhô mà sản lượng của điên sản xuất ra cũng khác nhau

+ Tác động tới môi trường sinh thái không lớn Nhà máy thủy điện có thể ảnhhưởng tới chế độ dòng chảy của con sông do người ta phải đắp đập để tích nước.Nhà máy điện nguyên tử có ảnh hưởng rất lớn tới môi tường bởi nó có thể làmnhiễm xạ môi trường xung quanh.Khả năng vận hành linh hoạt, có thể sử dụng đểchạy phủ đáy hoặc chạy phủ đỉnh

Bước phát triển vượt bậc :

Từ năm 1956 đến 1960, thực hiện chủ trương của Đảng là phải khẩn trương phát

Nhiệt điện Uông Bí lúc đó là một trong những nhà máy điện chủ lực của miền Bắc.Nhà máy Nhiệt điện Ninh Bình công suất 100 MW do Trung Quốc giúp đỡ cũngđược đưa vào vận hành từ năm 1974.

Ở miền Nam, đến cuối năm 1974 có Nhà máy Nhiệt điện Chợ Quán 55 MW(được xây dựng từ năm 1896), Nhiệt điện Thủ Đức (165 MW), Trà Nóc (33 MW).Ngoài ra còn có các cụm diesel đốt dầu FO (96 MW), đốt dầu DO (286 MW), Tuabin khí sử dụng dầu DO (61,5 MW) đặt ở Sài Gòn và các tỉnh miền Nam

Hình 1.1: Nhà máy Nhiệt điện Nghi Sơn 1

Năm 1980, Nhà máy Nhiệt điện Phả Lại 1 công suất 4x110 MW đã được khởicông, công trình do Liên Xô giúp đỡ thiết kế và trang bị kỹ thuật, đánh dấu bướctrưởng thành vượt bậc của Nhiê §t điê §n Viê §t Nam Từ năm 1995 đến nay, nhiều nhàmáy nhiệt điện than lần lượt được xây dựng và đưa vào vận hành với công suất nhàmáy, tổ máy ngày càng lớn như, Nhà máy Nhiệt điện Phả Lại 2 (2x300 MW), Uông

Bí mở rộng (300 MW), Uông Bí mở rộng 2 (330 MW), Hải Phòng (4x300 MW),

Quảng Ninh (4x300 MW), Nghi Sơn 1 (2x300 MW), Vĩnh Tân 2 (2x622 MW),Vũng Áng 1 (2x600 MW), Mông Dương 2 (2x600 MW).

Cùng với sự phát triển mạnh công suất nguồn nhiệt điện, quy mô, công nghệcác nhà máy nhiệt điện cũng ngày càng cao và hiện đại Bên cạnh các nhà máynhiệt điện lò hơi với công nghệ đốt than phun công suất lớn, kết hợp công nghệ xử

lý môi trường hiện đại, đáp ứng các quy định theo tiêu chuẩn môi trường Việt Nam.Năm 2015, EVN sẽ đưa vào vận hành Nhà máy Nhiệt điện Mông Dương 1 (côngsuất 1.080 MW) với công nghệ lò hơi tầng sôi tuần hoàn

Đối với các nhà máy nhiệt điện tua bin khí, trong các năm 1992-1999, ngành Điện đã tiến hành lắp đặt và đưa vào vận hành các tổ máy tuabin khí chu trình đơn, công suất 37,5 MW tại Bà Rịa, Thủ Đức và Cần Thơ Năm 1997, đã hoàn thành lắpđặt và đưa vào vận hành các tổ máy tuabin khí công suất 145 MW tại Phú Mỹ 2.1

Từ năm 1999 đến nay đã lần lượt xây dựng và đưa vào vận hành các nhà máy điện tua bin khí chu trình hỗn hợp công suất lớn, hiện đại, công nghệ tiên tiến, có hiệu suất và mức độ tự động hóa cao, sử dụng nhiên liệu chính là khí thiên nhiên từ các

bể dầu khí Cửu Long, Nam Côn Sơn như: Nhà máy điện Bà Rịa (390 MW), Trung tâm Điện lực Phú Mỹ với tổng công suất 4.000 MW

Đối với nhà máy nhiệt điện đốt dầu FO, ngoài các nhà máy điện đã vận hành từtrước ngày giải phóng miền Nam, năm 1998 có thêm nhà máy điện Hiệp Phước

nghệ và thông số lò hơi, tua bin, các thiết bị đo lường, điều khiển và tự động hóa,thiết bị và công nghệ bảo vệ môi trường… đáp ứng được yêu cầu vừa sản xuấtđiện, vừa đảm bảo các tiêu chí về bảo vệ môi trường

Hình 1.2: Nhà máy Nhiệt điện Phú Mỹ 4

Vai trò chủ đạo :

Trong 60 năm qua, các nhà máy nhiệt điện luôn giữ vai trò chủ đạo đối với hệthống điện quốc gia Năm 1985, công suất đặt của cả nước 1.605,3 MW, nhiệt điện(bao gồm nhiệt điện than, dầu, tua bin khí) chiếm 81,9% cơ cấu nguồn điện với70% sản lượng điện của cả nước Đến năm 1995, toàn bộ hệ thống có 4.549,7 MW,nhiệt điện chiếm 36,6% cơ cấu nguồn và 28% sản lượng của cả nước

Năm 2005, hệ thống có 8.871 MW, nhiệt điện chiếm 41% cơ cấu nguồn điện

và 48% sản lượng điện của cả nước Đặc biệt, tính đến hết năm 2013, tổng côngsuất đặt hệ thống điện quốc gia là 30.597 MW, trong đó, nhiệt điện là 15.539 MW

chiếm 50,79% và chiếm 53,64% sản lượng điện toàn hê § thống Những con số trên

đã chứng minh cho vai trò đặc biệt quan trọng của nhiệt điện đối với hệ thống điệnquốc gia

Mặc dù nguồn thủy điện có ưu thế đặc biệt là giá thành rẻ, song nhược điểm làphụ thuộc rất nhiều vào diễn biến tình hình khí tượng, thủy văn Do đó, trong quátrình phát triển hệ thống nguồn, đồng thời với việc tận dụng ưu thế nguồn nănglượng giá rẻ của thủy điện, việc chú trọng phát triển các nguồn nhiệt điện đảm bảocung cấp đủ điện cho nhu cầu phát triển phụ tải là rất quan trọng để có sự điều tiếthoạt động hợp lý giữa thủy điện và nhiệt điện

Bình, Hải Dương,… làm tăng đáng kể công suất nguồn và sản lượng điện từ cácnguồn nhiệt điện Tổng công suất nhiệt điện đốt than năm 2020 sẽ chiếm 48% tổngcông suất đặt, sản xuất khoảng 46,8% sản lượng điện sản xuất, đến năm 2030chiếm 51,6% tổng công suất đặt, sản xuất khoảng 56,4% lượng điện sản xuất; tổngcông suất nhiệt điện sử dụng khí thiên nhiên (gồm cả LNG) năm 2020 chiếm16,5% tổng công suất đặt, sản xuất khoảng 24% lượng điện sản xuất, đến năm 2030chiếm 11,8% tổng công suất đặt, sản xuất khoảng 14,8% lượng điện sản xuất Như vậy, theo quy hoạch đến năm 2020 tổng công suất các nhà máy nhiệtđiện (than, khí) đạt khoảng 64,5% tổng công suất đặt, sản xuất khoảng 70,8% sảnlượng điện và đến năm 2030 tổng công suất các nhà máy nhiệt điện (than, khí)chiếm 63,4% tổng công suất đặt, sản xuất khoảng 71,2% sản lượng điện.

Tuy nhiên, việc phát triển nhiệt điện cũng đứng trước những thách thức khôngnhỏ, khi nguồn than và khí trong nước sẽ không đủ cung cấp cho các nhà máy điện,phải nhập khẩu nhiên liệu Do đó, việc đảm bảo ổn định, lâu dài nguồn nhiên liệuthan, khí, trong đó có nguồn nhiên liệu nhập khẩu, cung cấp ổn định cho các nhàmáy nhiệt điện sẽ có vai trò đặc biệt quan trọng, đảm bảo đủ điện cho phát triển đấtnước

2.Phân tích và lựa chọn công suất tổ máy

Với yêu cầu nhà máy công suất 1200MW thì có nhiều phương án chọn tổemáy khác nhau Cấu hình mỗi tổ có thể chọn là một lò hơi, một tuabin hoặc hai lòhơi, một tuabin Việc lựa chọn giống nhau theo kiểu khối (Block; Unit) này cómột ưu điểm nổi bật là thuận tiện cho việc vận hành, sửa chữa, thay thế và quản lýthiết bị

Để chọn được phương án thích hợp nhất cho việc chọn lựa số tổ máy ta cầntính các chi phí vận hành hàng năm của các thiết bị và phân tích từng phương ánđặt số tổ máy theo nhiều cách khác nhau

2.1 Phương án 1: Đặt 3 tổ máy, mỗi tổ máy công suất 400MWe

Việc đặt ba tổ máy như vậy sẽ chiếm khá lớn về tổng mặt bằng diện tích, doviệc bố trí nhiều thiết bị cho mỗi tổ máy Mặt khác do có nhiều tổ máy vận hànhnên cần phải có nhiều công nhân, cán bộ kỹ thuật vận hành dẫn đến chi phí choviệc trả lương nhân viên tăng lên

Chi phí bảo dưỡng các thiết bị hàng năm tăng và chi phí cho việc xây dựnggiao thông (đường xe chạy, đường sắt) cũng như giá tiền nhiên liệu tăng lên dophải có thêm các hệ thống xử lý than và hệ thống xử lý khói thải ra môi trườngtheo đúng tiêu chuẩn

Với ba tổ máy thì khả năng vận hành và bảo đảm cho việc cung cấp đủ điện năng lên mạng lưới điện, nếu một trong ba tổ máy bị hư hỏng thì còn có hai tổ máy còn lại chạy tăng công suất lên một chút để kịp thời sửa chữa Việc điều chỉnh phụ tải dễ dàng dẫn đến tự động hóa cao, khả năng thay thế các thiết bị trong nhà máy khi có hư hỏng thì dễ dàng do các thiết bị đều có cùng kích cỡ

2.2 Phương án 2: Đặt 2 tổ máy, mỗi tổ máy có công suất 600MWe

Việc đặt hai tổ máy như vậy thì mặt bằng phân bố các thiết bị sẽ chiếm diệntích ít hơn nên tổng mặt bằng của cả nhà máy cũng nhỏ hơn so với phương ántrên Ở phương án này có hai tổ máy với công suất như nhau cùng vận hành nên

số lượng công nhân, cán bộ kỹ thuật vận hành giảm so với phương án 1 dẫn đếnchi phí cho việc trả lương nhân viên được giảm bớt

Chi phí bảo dưỡng các thiết bị hàng năm giảm và chi phí cho việc xây dựnggiao thông (đường xe chạy, đường sắt) cũng như giá tiền nhiên liệu giảm đi do bớtđược 1 hệ thống xử lý than và 1 hệ thống xử lý khói thải ra môi trường so với

hiệu suất nhà máy tương đối cao.

2.3 Phương án 3: Đặt 1 tổ máy với công suất 1200MWe

Việc đặt một tổ máy như vậy thì mặt bằng phân bố các thiết bị sẽ chiếmdiện tích ít hơn nên tổng mặt bằng của cả nhà máy cũng nhỏ hơn so với cả haiphương án trên Ở phương án này do chỉ có một tổ máy vận hành nên không cầnphải có nhiều công nhân, cán bộ kỹ thuật vận hành dẫn đến chi phí cho việc trảlương nhân viên giảm xuống rất đáng kể

Chi phí bảo dưỡng các thiết bị hàng năm và chi phí cho việc xây dựng giaothông (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 cho việc mua sắm cácthiết bị ban đầu lớn do những thiết bị này làm việc với các thông số cao hơn sovới hai phương án trên

Khả năng vận hành và bảo đảm cho việc cung cấp đủ điện năng lên mạnglưới điện Việc điều chỉnh phụ tải dễ dàng nên mức độ tự động hóa cao, khả năngthay thế các thiết bị trong nhà máy khi có hư hỏng dễ dàng hơn do chỉ có một loạithiết bị làm việc trong nhà máy

Ngoài ra, ta nhận định rằng xu hướng chung là tăng công suất đơn vị của tổmáy Tổ máy 300MW đã được thế giới sử dụng từ cuối những năm 50 và là tổmáy phổ biến trong những năm 60 và 70 của thế kỷ trước; hiện nay và trong tươnglai cũng còn khá phổ biến (và cũng sẽ là tổ máy phổ biến ở nước ta trong 10 nămsắp tới) Tuy nhiên, cũng cần nâng công suất tổ máy lên cao hơn nữa (600MW vàcao hơn) trong tương lai xa hơn để giảm bớt chi phí đầu tư Các tổ máy có côngsuất nhỏ hơn (từ 50 đến 100MW) chỉ nên đặt ở những vùng có phụ tải bé, gầnnhững mỏ than không lớn

Thông số hơi tốt nhất cho những tổ máy tới 300MW nên có áp suất dưới tớihạn (subcritical, khoảng 180 bar, nhiệt độ hơi quá nhiệt 540 ÷ 585 C với việc táionhiệt 1 ÷ 2 lần) Những tổ máy có công suất đơn vị lớn hơn, kể cả tổ máy 300MWnên dùng hơi trên tới hạn (supercritical, từ 250 đến 300 bar, nhiệt độ hơi quá nhiệt

540 ÷ 585 C) với việc tái nhiệt 2 lần.o

Than Việt Nam nói chung có hàm lượng lưu huỳnh thấp nên phương pháptốt nhất là đốt than bột theo kiểu buồng lửa phun

Nhờ các tiến bộ của kỹ thuật tin học, các nhà máy nhiệt điện công suất lớn

đã thực hiện được việc điều khiển tối ưu để đưa các chế độ vận hành nhanh chóng

về chế độ tối ưu, tạo ra những hiệu quả to lớn trong sản xuất điện

Tuy nhiên, dựa theo yêu cầu cũng như việc thiết kế nằm trong hệ thống củanhà máy nhiệt điện nên trong đồ án tốt nghiệp này, em lựa chọn công suất của hai

tổ máy, mỗi tổ máy sẽ được chọn là 600MW cùng với việc sử dụng áp suất hơidưới tới hạn và công nghệ đốt than phun để phù hợp với đề tài đã được giao

CHƯƠNG II THIẾT LẬP VÀ TÍNH TOÁN SƠ ĐỒ NHIỆT NGUYÊN LÝ

1.Thông số tổ máy 600 MW

Tuabin:

- Thông số hơi tại các cửa trích của tuabin:

Cửa trích

số

1 2 2 qntg 2’ 3 Ct,KK 4 5 6 7 K

Cửa trích Thiết bị p (bar) t (oC)

Nên ta chọn bình khử khí cho nước ngưng loại 8,4 bar

2.2 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 phíatrên (phía lò hơi) được dồn cấp từ trên xuống dưới rồi cuối cùng đưa vào bình khửkhí Nước đọng của các BGNHA phía trên (phía khử khí) cũng được dồn cấp từtrên xuống dưới tới bình ngưng Nước đọng từ bình làm mát hơi chèn, bình làmmát hơi ejector được dồn cấp và đưa trực tiếp vào khoang nước của bình ngưng

2.3 Sơ đồ cấp nước bổ sung

Nước bổ sung sau khi xử lý hóa học, được đưa vào bình gia nhiệt bổ sung vàtới bình khử khí Lượng nước này sẽ bù lại tổn thất do rò rỉ cho toàn tổ máy

Hình 2.1: Sơ đồ nhiệt nguyên lý tổ máy 600M

2.5.1 Thuyết minh, diễn giải sơ đồ nhiệt nguyên lý

Trong toàn bộ nhà máy 1200MW bao gồm hai khối có công suất mỗi tổ làe600MW với lò hơi bao hơi áp suất dưới tới hạn, tuabin ngưng hơi một trục K-621-166,5/40-566/566

Nước cấp qua lò hơi biến thành hơi, được góp lại trong bao hơi Bao hơi

có nhiệm phân ly hơi và nước, phần hơi được tách ra và bay lên trên sau đóđược quá nhiệt nhờ bộ quá nhiệt Hơi quá nhiệt này được dẫn đến phần cao ápcủa tuabin sẽ giãn nở sinh công Sau khi ra khỏi phần cao áp của tuabin, hơiđược quá nhiệt trung gian một lần rồi tiếp tục giãn nở trong phần trung áp và hạ

áp của tuabin Hơi ra khỏi phần trung áp của tuabin được chia làm hai dòng:một dòng đi vào phần hạ áp, dòng còn lại đi qua hai nửa đối xứng nhau củaphần hạ áp để khử lực dọc trục và giảm tiết diện thoát Phần hơi còn lại là phầnhơi ra khỏi phần hạ áp của tuabin được đưa vào bình ngưng Ở bình ngưng, hơiđược ngưng tụ thành nước nhờ nước làm mát tuần hoàn

Trên tuabin có 8 cửa trích gia nhiệt cho nước ngưng, nước cấp và thiết bịkhử khí Hơi từ các cửa trích của tuabin gia nhiệt cho nước ngưng, nước cấpbao gồm:

a Phần cao áp của tuabin bao gồm 2 cửa trích

+ Xilanh cao áp có 2 cửa trích hơi để tái tuần hoàn và gia nhiệt;

+ Cửa trích hơi đầu tiên để đi gia nhiệt cho bình gia nhiệt cao áp số 7 Hơi

ở đầu ra của xilanh cao áp được trích một phần để gia nhiệt cho bình gia nhiệtcao áp số 6, đồng thời phần còn lại cấp đến phần tái nhiệt của lò hơi để đi quánhiệt trung gian

b Phần trung áp gồm có 2 cửa trích với nhiệm vụ như sau

+ Cửa trích hơi số 3 đi gia nhiệt cho bình gia nhiệt cao áp số 5;

+ Cửa trích số 4 được chia thành 2 phần hơi: một đường đi vào tuabin phụ

để truyền động, quay bơm cấp; một đường kia để đi vào bình khử khí;

+ Phần hơi còn lại sẽ chuyển sang phần hạ áp của tuabin

c Phần hạ áp của tuabin có 4 cửa trích

+ Tuabin hạ áp gồm các cửa trích số 5, 6, 7, 8 lần lượt đi gia nhiệt cho cácbình gia nhiệt hạ áp số 5, 6, 7, 8;

+ Hơi ra cuối cùng của tuabin tại điểm K sẽ đi vào bình ngưng

Ở thiết bị khử khí do hơi được trích từ cửa có áp suất cao nên được đưaqua thiết bị giảm ôn giảm áp để hạ nhiệt độ và áp suất xuống phù hợp với yêucầu Để bảm đảo đủ hơi do bị rò rỉ thì có bổ sung một lượng nước bổ sung Hơi

từ các cửa trích đi gia nhiệt cho nước ngưng, nước cấp thì sẽ ngưng tụ thànhnước đọng Sơ đồ dồn nước đọng ở các bình gia nhiệt được chọn ở đây là sơ đồdồn nước cấp phối hợp bơm: vừa dồn cấp, vừa bơm đẩy về đường nước chính.Tại các bình gia nhiệt cao áp (CA), nước đọng được dồn từ CA7 → CA6

→ CA5 do độ chênh lệch về áp suất, sau đó nước đọng này được dồn về bìnhkhử khí Tại các bình gia nhiệt hạ áp (HA) thì nước đọng dồn từ bình gia nhiệt

hạ áp HA4 → HA3 → HA2 rồi dùng bơm nước đọng dồn về điểm hỗn hợp trênđường nước ngưng chính phía đầu ra của bình gia nhiệt HA1 Nước đọng củabình làm lạnh ejector và hơi chèn được đưa về bình ngưng

3 Xây dựng quá trình dãn nở của dòng hơi trên đồ thị i-s

- Từ đó ta xây dựng được quá trình dãn nở của dòng hơi

Hình 2.2: Quá trình giãn nở của dòng hơi trong tuabin trên đồ thị i-s

4 Lập bảng thông số hơi và nước.

- Áp suất khoang hơi của bình gia nhiệt cao áp: 0,99.ptr

- Độ gia nhiệt thiếu của các BGN:

+ DC = 5 C o

+ DC = 5 C o

STT Điểm

Thông số cửa trích Thông số tại

BGN Thông số tại đường nước

- Hệ số Nusselt

- Hệ số tỏa nhiệt trong ống

Hơi bên ngoài ống

B ng 3.4: Thống sốấ nhi t đ trung bình h i bễn ngoài ốấng tf1 = 349,15oC và nhi t đ trung bình bễầ ả ệ ộ ơ ệ ộ

m t kim lo i tw = 312,375oC ặ ạKhốấi lượng riễng h i ngoài ốấngơ ρ 20,92 kg/m3

Diện tích trao đổi nhiệt:

Chiễầu dài phấần l nh h i ạ ơ

b

Phần gia nhiệt chính

Phần chung

Nhiệt độ trung bình nước bên trong ống

Nhiệt độ trung bình hơi bên ngoài ống

Nhiệt độ trung bình bề mặt kim loại

Khoảng cánh vách ngăng: B = 1,5 m

Diện tích mặt cắt ngang hơi đi qua:

Nước bên trong ống

Bảng 3.5: Thông số nhiệt độ trung bình bên ngoài ống

- Hệ số Nusselt

- Hệ số tỏa nhiệt trong ống

Hơi bên ngoài ống

B ng 3.6: Thống sốấ nhi t đ xác đ nh bễn ngoài ốấng tm = 274,925oC ả ệ ộ ị

Khốấi lượng riễng h i ngoài ốấngơ ρ 759,429 kg/m3

- Hệ số tỏa nhiệt ngoài ống

- Hệ số trao đổi nhiệt phần gia nhiệt chính

Nhiệt độ trung bình hơi bên ngoài ống

Nhiệt độ trung bình bề mặt kim loại

Khoảng cách vách ngăn

Nước bên trong ống

Bảng 3.7: Thông số nhiệt độ trung bình nước bên trong ống = 256,2 CoKhốấi lượng riễng nước ch y trong ốấngả ρ 789,7 kg/m3

Đ nh t nộ ớ ước ch y trong ốấngả υ 1,36E-07 m2/s

-Nước bên ngoài ống

B ng 3.8: Thống sốấ nhi t đ n ả ệ ộ ướ c bễn ngoài và nhi t đ trung bình bễầ m t kim lo i ệ ộ ặ ạ

Khốấi lượng riễng h i ngoài ốấngơ ρ 768,705 kg/m3

Đ nh t h i ngoài ốấngộ ớ ơ υ 1,331E-07 m2/s

Hệ số trao đổi nhiệt phần lạnh đọng:

Độ chênh nhiệt độ trung bình:

Di n tích trao đ i nhi t phấần l nh đ ng ệ ổ ệ ạ ọ

Chiễầu dài phấần l nh đ ng ạ ọ

T ng chiễầu dài thiễất b gia nhi t ổ ị ệ

3.2.2 Bảng kết quả tính toán bình bình gia nhiệt

Bảng 3.9: Kết quả tính toán phần lạnh hơi bình GNCA và GNHA

3.3 Tính toán lựa chọn thiết bị gian lò hơi

3.3.1 Chọn lò hơi

Lưu lượng hơi cần thiết cung cấp:

Với tổ máy công suất 621 MW ta chọn một lò hơi cho một tuabin Lò hơi

có năng suất định mức lớn hơn phụ tải cực đại 5%

Tổng năng suất định mức của lò:

Cùng với yêu cầu về thông số hơi tuabin ta sẽ chọn được lò hơi thỏa mãnyêu cầu

3.3.2 Chọn hệ thống chuẩn bị nhiên liệu

3.3.2.1 Chọn hệ thống nghiền than

Chọn hệ thống cung cấp than kiểu phân tán, có phễu than trung gian: Mỗi

lò hơi đều có một hệ thống chuẩn bị bột than riêng bao gồm máy nghiền than,phân ly than thô, phân ly than mịn, quạt nghiền, phễu than tươi, phễu than trunggian Các thiết bị này được đặt gần gian lò hơi

Hệ thống cấp than có phễu than trung gian được thể hiện qua (Hình 3.6)

3.3.2.2 Chọn thùng nghiền

Than của nước ta đa số là loại than cứng: than antraxit, than đá cho nênmáy nghiền thường dùng là loại thùng nghiền bi

Suất tiêu hao điện năng dùng cho một tấn than:

Với:: Hệ số khả năng nghiền, với than anthaxit

Công suất điện tiêu thụ để nghiền than cho một tổ máy:

Với – B: tiêu hao nhiên liệu cho lò hơi của một tổ máy: B = 220,664 (T/h)

Thùng nghiền được lựa chọn căn cứ vào tiêu chuẩn than cần nghiền, vàonăng suất nghiền than và vào đặc tính của than Căn cứ vào số liệu tính toán ta

sẽ chọn được loại thùng nghiền phù hợp

13 26

24 7

16 10

1112

22 20

15 14 23

Trong đó:

- : Thể tích trong của thùng nghiền

- Hệ số nghiền của nhiên liệu, k = 0,95λ

- : Độ chứa bi trong thùng nghiền, được xác định :

- : Tốc độ quay của thùng nghiền: n = 12,2 v/ph

- D: Đường kính trong của thùng nghiền: D = 4 m

()

Từ đây ta sẽ chọn được loại quạt tải bột than phù hợp

Công suất động cơ kéo quạt tải bột than:

Với:

- V: Năng suất của quạt tải than bột, m3/s

- H: Sức ép của quạt, chọn H = 20.10 (N/m )4 2

- η: Hiệu suất của quạt, chọn η = 0,75

- : Nồng độ bột than so với không khí trong dòng bột than đi qua quạt:

= ’.(1 - plm)

Vớí:

o ’: Nồng độ bột than trước phân ly mịn oil à một

o plm: Hiệu suất của bộ phân ly mịn, lấy sơ bộ plm = 0,9

3.3.3 Tính chọn quạt gió

Khi đốt bột than thì lượng không khí đưa vào buồng đốt được phân rathành không khí cấp một, không khí cấp hai và không khí cấp ba Tất cả các loạiđều dùng để vận chuyển than đi trong hệ thống từ thùng nghiền đến vòi phun.Không khí cấp một là đường không khí đi theo than bột từ hộp không khí đểphun bột than vào vòi phun chính

Không khí cấp estoo không khí sấy, không chứa bột than, nó được hòatrộn tại ngay vòi phun với hỗn hợp bột than để phun bột than vào buồng đốt quavòi phun chính

Không khí cấp ba là hỗn hợp không khí và bột than quá mịn đi ra đỉnhphân ly mịn qua quạt tải than bột vào vòi phun gió cấp ba đặt ở ngay trên vòiphun chính

Quạt gió có nhiệm vụ hút không khí từ tầng trên của gian lò thổi vào bộsấy không khí Do đó nó làm mát không gian xung quanh lò hơi và tận dụngnhiệt bức xạ của tường lò

Khi đốt nhiên liệu ẩm, nhiều lưu huỳnh thì nhiệt độ không khí vào bộ sấykhông khí đầu tiên không được bé hơn 30 C để tránh hiện tượng ăn mòn axit doonhiệt độ thấp

Không khí lạnh thường được sấy sơ bộ bằng cách cho hỗn hợp với mộtphần không khí đã được sấy nóng trong bộ sấy, nghĩa là cho một phần không khínóng tái tuần hoàn để hỗn hợp với không khí lạnh ở đầu bộ sấy Đôi khi người ta

Chọn nhiên liệu có thành phần như sau:

Bảng 3.13: Thành phần hóa học của nhiên liệu

Ta tính được:

()

- bl: Hệ số không khí thừa trong buồng lửa ở cụm pheston, bl =1,2

- bl, nt: Độ lọt không khí trong buồng lửa và trong hệ thống nghiềnthan Chấp nhận giá trị tính toán: bl = 0,05; nt = 0,08

- skk: Độ lọt không khí trong bộ sấy không khí Dùng bộ sấy không khíkiểu ống nên có skk = 0,05

- t: Nhiệt độ không khí lạnh đầu vào quạt, chọn t = 30 (oC)

()

- Sức ép của quạt gió khi phụ tải lò là cực đại:

H = H – H – h (N/m )kk sh ck 2Trong đó:

- Hkk: Tổng trở lực của đường không khí có kể đến hiệu chỉnh về áp lực khíquyển

V i: ớ

- hkq: Áp suấất khí quy n, hkq = 750 (mmHg) ể

- hkk: Tổng trở lực đường dẫn không khí

Bao gốầm:

o Đường gió tính đến quạt gió: 40 (mmH2O)

o Đường gió trên đường đẩy không khí lạnh: 30 (mmH2O)