Pbl nhà máy nhiệt Điện 1500mw Đốt than

LỜI NÓI ĐẦU

Quá trình phát triển mạnh mẽ của nền công nghiệp nước ta đang đặt ra yêu cầu về năng lượng rất lớn Ở nước ta, ngoài việc sử dụng các nguồn năng lượng sơ cấp trong các ngành công nghiệp và đời sống thì năng lượng điện là dạng năng lượng được sử dụng phổbiến và hiệu quả nhất Vì vậy, ngày càng nhiều các nhà máy điện mọc lên ở khắp mọi nơiđáp ứng nhu cầu ngày càng cao của phụ tải Với việc thay thế dần nguyên liệu truyền thống của nhà máy nhiệt điện từ than đá sang dầu mỏ và khí đốt thì sự phát triển của các nhà máy nhiệt điện trong tương lai là rất lớn Trong kỳ này nhóm chúng em được giao đề tài thiết kế nhà máy nhiệt điện 1500MW, nhiên liệu Than cám cũng xuất phát từ thực tế đó

Được sự hướng dẫn, giúp đỡ rất nhiệt tình của thầy giáo PGS.TS Trần Thanh Sơn, cùng

với sự đoàn kết, nổ lực học tập nghiên cứu của cả nhóm đã hoàn thành được đồ án một cách nghiêm túc và đúng thời hạn Tuy nhiên, vì kiến thức có hạn, nên chúng em không tránh khỏi những sai sót trong khi thực hiện Chúng em rất mong thầy bỏ qua

Em xin chân thành cám ơn

Sinh viên thực hiện:

Mục lụcChương 1 Lựa chọn phương án.

1.1 Đề xuất và lựa chọn phương án1.2 Tính chi phí đầu tư, chi vận hành cho dự án

Chương 2 Lập sơ đồ tính toán nhiệt nguyên lý.

2.1 Tính chọn Turbine2.1.1 Lập đồ thị I-s trong turbine hơi2.1.2 Lập phương trình cân bằng nhiệt, phương trình cân bằng hơi2.2 Tính các chỉ tiêu kinh tế của nhà máy nhiệt điện

2.2.1 Suất tiêu hao hơi2.2.2 Suất tiêu hao nhiệt2.2.3 Suất tiêu hao nhiệt của nhà máy2.2.4 Hiệu suất của nhà máy

Chương 3 Lựa chọn thiết bị

3.1 Lựa chọn thiết bị chính

3.1.1 Lựa chọn Turbine

3.2 Lựa chọn thiết bị phụ

3.2.1 Lựa chọn bình ngưng3.2.2 Lựa chọn bình gia nhiệt3.2.3 Lựa chọn bơm nước ngưng, bơm nước cấp, bơm tuần hoàn

3.2.4 Lựa chọn Ejecter

3.2.4.1 Lựa chọn Ejecter chính3.2.4.2 Lựa chọn Ejecter phụ

Chương 4 Thuyết minh sơ đồ nhiệt chi tiết

4.1 Khái niệm về sơ đồ nguyên lý4.2 Khái niệm sơ đồ chi tiết4.3 Thuyết minh sơ đồ chi tiết4.4 Bố trí ngôi nhà chính của nhà máy nhiệt điện

Chương 5 Tính toán đường ống nước và hơi

5.1 Đường ống nước cấp5.2 Đường ống nước ngưng5.3 Đường ống nước bổ sung5.4 Đường ống hơi quá nhiệt5.5 Đường ống hơi bảo hòa

Nội dung chương này tập trung xác định, so sánh chi phí đầu tư và chi phí vận hành củacác phương án lựa chọn số tổ máy, công suất tổ máy dựa trên công suất nhà máy Từ đó

chọn lựa phương án tối ưu nhất cho nhà máy

1.1 Xác định loại nhà máy nhiệt điện sẽ thiết kế:

Trên thực tế chúng ta thấy có hai loại nhà máy nhiệt điện đốt nhiên liệu hữu cơ sửdụng chu trình Rankine là:

-Nhà máy nhiệt điện: Chỉ sản xuất điện cung cấp cho lưới điện chung.-Trung tâm nhiệt điện: Vừa sản xuất điện cấp lên lưới điện chung vừa cung cấp hơi hoặcnước nóng cho hộ tiêu thụ

Với công suất yêu cầu tương đối lớn (1500 MW) cần đảm bảo cung cấp điện ổn định cholưới điện Quốc Gia nên ta chọn nhà máy nhiệt điện ngưng hơi (hơi thoát ra khỏi tuabinđược đưa vào bình ngưng để thải nhiệt cho môi trường làm mát) Trên thế giới hiện naycác tổ máy có công suất nhỏ hơn 1500 MW có thông số cao nhưng vẫn thuộc loại dướitới hạn tức nó có áp suất hơi quá nhiệt nhỏ hơn áp suất tới han pc=221,3 bar của hơi nước.Do đó ta sử dụng loại lò hơi có bao hơi

-Nhiệm vụ nhà máy: Nhà máy sẽ cung cấp điện vào lưới điện quốc gia

1.2 So sánh các phương án đặt tổ máy và chọn tổ máy.

-Đối với các nhà máy nhiệt điện ngưng hơi có công suất lớn thì ta không nên đặtnhiều tổ máy có công suất khác nhau, vì nếu như vậy thì sẽ ảnh hưởng đến quá trình vậnhành và sữa chữa, bảo dưỡng

-Công suất của nhà máy điện là 1500 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:

+ Đặt 5 tổ máy có công suất mỗi tổ là 300 MW.+ Đặt 3 tổ máy có công suất mỗi tổ là 500 MW + Đặt 2 tổ máy có công suất mỗi tổ là 770 MW

1.3.1 Phương án 1: Đặt 5 tổ máy có công suất mỗi tổ là 300 MW.

-Việc đặt 5 tổ máy như vậy sẽ chiếm khá lớn về tổng mặt bằng diện tích, do việcbố trí thiết bị của mỗi tổ máy, mặt khác do nhiều tổ máy vận hành nên đòi hỏi phải cónhiều 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 + 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 5 tổ máy thì khả năng vận hành và đảm bảo cho việccung cấp đủ điện năng lên mạng lưới điện Nếu có sự cố, một trong các tổ máy bị hưhỏng thì các tổ máy kia vẫn vận hành bình thường và vẫn đảm bảo đủ việc cung cấp điệnnăng Đối với việc lắp đặt nhiều tổ máy như thế này thì việc điều chỉnh phụ tải sẽ dễ dànghơn, dẫn đến khả năng tự động hoá cao và khả năng thay thế các thiết bị trong nhà máykhi có hư hỏng tương đối dễ dàng hơn vì các thiết bị đều có cùng kích cỡ.

1.3.2 Phương án 2: Đặt 3 tổ máy có công suất mỗi tổ 500 MW.

-Việc đặt 3 tổ máy như vậy thì mặt bằng phân bố các thiết bị sẽ chiếm diện tích íthơn so với phương án 1 Do đó tổng diện tích mặt bằng của nhà máy sẽ gọn hơn Mặtkhác sử dụng tuabin khí sản xuất điện năng sau đó sử dụng khí thải để chạy tuabin hơi sẽtận dụng tối đa được lượng nhiệt thừa từ khói thải tăng hiệu quả kinh tế Tuy nhiên sốlượng tua bin nhiều hơn, việc sử dụng kết hợp tuabin khí và tuabin hơi đòi hỏi khả năngsửa chữa bảo dưỡng cao hơn so với tôt máy dùng 1 loại tuabin cho nên cũng phải cần cómột lượng công nhân cán bộ kỹ thuật đáng kể Chi phí vốn đầu tư ban đầu sẽ lớn hơn sovới 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

1.3.3 Phương án 3: Đặt 2 tổ máy có công suất mỗi tổ là 770 MW.

-Khi ta đặt một tổ máy như vậy thì mặt bằng phân bố các thiết bị sẽ ít hơn so vớiphương án 1 và 2.Ở phương án này do có hai tổ máy nên chi phí vận hành sẽ ít hơn, vậnhành sẽ có ít cán bộ công nhân kỹ thuật hơn, do đó chi phí cho việc trả tiền lương cũng sẽgiảm xuống đáng kể

-Bên cạnh đó chi phí bảo dưỡng các thiết bị hằng năm và chi phí cho việc xâydựng giao thông(đường xe chạy, đường sắt ) cũng như giá tiền nhiên liệu giảm do cácthiết bị có độ tin cậy và hiệu suất nhà máy cao hơn Vốn đầu tư ban đầu cho việc muasắm các thiết bị lớn do những thiết bị này làm việc với thông số cao hơn so với 2 phươngán trên

-Ngoài ra đối với phương án này thì khả năng vận hành và đảm bảo đủ cho việccung cấp điện năng lên mạng lưới điện

-Gọi: +K3 vốn đâu tư ban đầu của phương án 3 +S3 chi phí vận hành hằng năm của phương án 3.=> Trong 3 phương án mà ta đã nêu trên thì phương án kinh tế nhất là phương án cóphí tổn toàn bộ và phí tổn tính toán nhỏ nhất

1.4 So sánh và chọn phương án đặt tổ máy.

1.4.1 Chi phí đầu tư ban đầu

Giả sử vốn đầu tư của 3 phương án như sau:+ K1 = 50000.109 đồng Ứng với phương án 1+ K2 = 45000.109 đồng Ứng với phương án 2+ K3 = 40000.109 đồng Ứng với phương án 3Vậy ta có K1 >K2 >K3

1.4.2 Chí phí vận hành hằng năm

Chi phí vận hành hằng năm của thiết bị như sau:

S=SA+SB+Sn+So, đồng/năm

Trong đó : SA: Chi phí cho khấu trừ hao mòn và sữa chữa SB: Chi phí nhiên liệu

Sn: Chi phí cho việc trả lương cán bộ công nhân viên So: Chi phí công việc chung của nhà máy và các chỉ tiêu khác

1.4.2.1 Chi phí nhiên liệu

SB=C B , đồng/nămHay SB=C b N n , đồng /năm

Trong đó: C: Giá thành một tấn than Tra bảng (đốt than Mạo Khê),

b: Suất tiêu hao than để sản xuất ra 1kWh điện, [kg/kWh]Tra bảng 1.7/23/TL1 với số giờ sử dụng là 6000h ta chọn:

b1 = 376 g/kWh: Ứng với phương án 1 b2 = 371 g/kWh: Ứng với phương án 2

b3 = 338 g/kWh: Ứng với phương án 3Vậy ta có:

SB1 = 15.105 376.1500.103 6000 = 5076 tỷ đồng/nămSB2 = 15.105.271.1500 103 .6000 = 5008,5 tỷ đồng/nămSB3 = 15.105.338.1500 103 .6000 = 4563 tỷ đồng/năm

1.4.2.2 Chi phí về khấu hao thiết bị và sữa chữa.

SA = PA.K , [đồng/năm]Trong đó:

- PA: Phần khấu hao thiết bị và sữa chữa Tra theo bảng 1.13/26/TL1 với công suấtnhà máy là 1500MW ta chọn PA = 6%

- K: Vốn đầu tư ban đầu của các phương án [đồng]Vậy ta có:

SA1 = K1.PA = 50.1012 6% = 3000 tỷ đồng /năm SA2 = K2.PA = 45.1012 6% = 2700 tỷ đồng/nămSA3 = K3.PA = 40.1012.6% = 2400 tỷ đồng/năm

1.4.2.3 Chi phí về trả lương cho cán bộ công nhân viên

Sn = z.N.nTrong đó:

- z: Tiền lương trung bình của một công nhân trong một năm, có thể lấy đối vớinước ta là 120 triệu đồng/năm

- n: Hệ số biên chế công nhân viên vận hành, [người/MW] Chọn theo bảng 1.16/27/TL1 ta có

n1 = 1.56 người/MWn2 = 1.54 người/MWn3 = 1.4 người/MW- N: Tổng công suất nhà máy là 1500MWVậy ta có:

Sn1 = 120.106.1500.1.56 = 280.8 tỷ đồng/năm.Sn2 = 120.106.1500.1.54 = 277.2 tỷ đồng/năm.Sn3 = 120.106.1500.1.4 = 252 tỷ đồng/năm

1.4.2.4 Phí tổn chung

So = α.(SA + Sn), [đồng /năm]

Trong đó:- α: Hệ số khấu trừ lấy lấy khoảng bằng 25% đến 30% tổng chi phí khấu hao và sữa chữavới chi phí trả lương nhân công Lấy α = 25%

Vậy ta có:So1 = 0,25.(SA1 + Sn1) = 0,25.( 3000+ 280.8)= 820.2 tỷ đồng/năm.So2 = 0,25.(SA2 + Sn2) = 0,25.( 2700+ 277.2) = 744.3 tỷ đồng/năm.So3 = 0,25 (SA3 + Sn3) = 0,25.( 2400+ 252) = 663 tỷ đồng/năm

Vậy chi phí vận hành hằng năm của từng phương án là: -S1 = SB1 + SA1 + Sn1 + So1

= 5076 + 3000 + 280.8 + 820.2 S1 = 9177 tỷđồng/năm

-S2 = SB2 + SA2 + Sn2 + So2 = 5008.5 + 2700 + 277.2 + 744.3 S2 = 8730 tỷđồng/năm

-S3 = SB3 + SA3 + Sn3 + So3= 4563 + 2400 + 252 + 663 S3= 7878 tỷ đồng/năm

Nên ta thấy rằng: S1 > S2 > S3

1.4.2.6 Chọn tổ máy

So sánh 3 phương án ta thấy phương án 3 có vốn đầu tư và chi phí vận hành hằngnăm là nhỏ nhất trong 3 phương án trên nên ta chọn phương án 3 là đặt 2 tổ máy có côngsuất mỗi tổ 770MW cho nhà máy nhiệt điện ngưng hơi đang thiết kế

Trong thiết kế này ta dùng nhiên liệu đốt là than cám có thành phần nhiên liệu như sau:Clv = 73,6%; Nlv = 0,2%; H2lv = 1,3%; O2lv = 2,2%; Slv = 0,4%; Alv = 16,8%; Wlv = 5,5%;Vlv = 5,5% Qlvt = 26104,3983 kJ/kg

Lò hơi là lò có bao hơi sử dụng hệ thống cấp than có dùng thùng nghiền than

CHƯƠNG 2: THÀNH LẬP VÀ TÍNH TOÁN SƠ ĐỒ NHIỆT

Nội dung chương này nhằm thành lập sơ đồ nhiệt nguyên lý cho tổ máy đã đượcchọn ở chương trước, tính toán sơ đồ nhiệt và xác định các chỉ tiêu kinh tế- kỹ thuật

2.1 Thành lập sơ đồ nhiệt:

Sơ đồ nguyên lý của nhà máy điện thể hiện quy trình công nghệ, biến đổi và sửdụng năng lượng của môi chất trong nhà máy điện Trong sơ đồ nhiệt nguyên lý gồm có :Lò hơi, tuabin, máy phát, bình ngưng, các bình trao đổi nhiệt (bình gia nhiệt nước ngưng,bình khử khí, bình bốc hơi ), ngoài ra còn có các bơm để đẩy môi chất như bơm cấp,bơm ngưng, bơm nước đọng của bình trao đổi nhiệt…Các thiết bị chính và phụ được nốivới nhau bằng các đường ống hơi, nước, phù hợp với trình tự chuyển động của môi chất.Trên sơ đồ nguyên lý không thể hiện các thiết bị dự phòng, không có thiết bị phụ củađường ống

Đặc tính kỹ thuật của tuabin - Công suất : 770 MW

- Lưu lượng: 2180 t/h- Áp suất hơi mới : P0 = 166 bar- Nhiệt độ hơi mới : t0 = 538 oC- Nhiệt độ hơi quá nhiệt trung gian: tqntg =538 oC - Áp suất hơi quá nhiệt trung gian: Pqntg =34 barBảng 1 Thông số các cửa trích

itr [kJ/kg] 3021 3373 3163 3070 2977 2745 2617G (t/h) 159,5 79,8 67,5 67,8 130 62,87 77,9

LH: Lò hơi tuần hoàn tự nhiên QNTG: Qúa nhiệt trung gianPL: Bình phân ly GNBS: Bình gia nhiệt bổ sung

LE: Bình làm lạnh Ejectơ LC: Bình làm lạnh hơi chènGN7, GN6, GN5: Bình gia nhiệt cao áp BNĐ: Bơm nước đọngGN3, GN2, GN1: Bình gia nhiệt hạ áp

CA, HA, TA: Phần cao áp, hạ áp, trung áp của tuabin

*Nguyên lý làm việc:Hơi mới có p0= 166 bar; t0= 5380C qua van stop có tổn thất (3÷5)%, do đó áp suất và nhiệt độ đưa vào dãy cánh tầng đầu tiên của phần cao áp của tuabin có p0’=161,02 bar; t0’=5380C Hơi đưa qua phần cao áp của tuabin có thông số p1= 37,2 bar; t1=3420C Sau đó hơi đưa vào bộ quá nhiệt trung gian, sau khi quá nhiệt trung gian đến p1’= 34 bar; t1’=5380C Hơi đi qua phần trung áp tuabin, giản nở đến p3=19,3 bar; t3=4600C Tiếp tục hơi đi vào phần hạ áp tuabin, tại đây hơi được chia làm 3 dòng vào 3 xylanh hạ áp Mỗi dòng được chia làm hai nửa để khử lực dọc trục và giảm tiết diện thoát hơi

Tuabin có 7 cửa trích hồi nhiệt, 1 cửa trích phần cao áp, 2 cửa trích phần trung áp, 4 cửa trích phần hạ áp Nước ngưng sau bình ngưng được gia nhiệt trong bình làm lạnh hơi chèn cuối, làm lạnh ejecto, trong 4 bình hạ áp Sau khi ra khỏi bình khử khí nước được bơm cấp đẩy qua 3 bình gia nhiệt cao áp 7,6,5 và bình gia nhiệt cao áp số 7,6 đều có phầnlàm lạnh hơi và làm lạnh nước đọng Nước cấp được đưa vào bao hơi của lò hơi

Truyền động bơm nước cấp bằng tuabin phụ.Nước xả lò qua van giảm áp vào bình phân ly, tại đây một phần hơi khô sẽ được phân ly đưa vào bình khử khí, lượng nước xả còn lại sẽ tiếp tục qua bình gia nhiệt nước bổ sung, gia nhiệt cho nước bổ sung, cấp vào bình khử khí

-Sơ đồ sử dụng hơi chèn như sau:+ Hơi chèn van stop được đưa vào bình khử khí

+ Hơi chèn cuối tuabin phần cao áp, trung áp, hạ áp được đưa về bình làm lạnh hơichèn cuối.

+ Hơi chèn ejectơ làm việc ở BN được đưa về bình làm lạnh hơi chèn ejectơ.- Vì tổ máy có công suất 770 MW nên có ba thân ( CA-TA-HA)

2.2 Thành lập đồ thị i-s biểu diễn quá trình làm việc của dòng hơi trong tuabin

Trên đồ thị i-s của nước, xây dựng quá trình giản nở của dòng hơi trong toàn bộ tuabinbắt đầu từ điểm thông số hơi mới ở trước van stop đã cho bởi đặc tính của tuốc bin Vớiáp suất hơi mới là po và nhiệt độ hơi mới là to ta xác định được điểm 0 và entanpy củađiểm này là io Vì hơi đi vào tuabin qua van stop bảo vệ tác động nhanh và các van điềuchỉnh lưu lượng nên sẽ bị tổn thất áp suất Ở chế độ định mức, các van này hầu như mởhoàn toàn do đó có thể xem xấp xỉ áp suất hơi bắt đầu vào dãy cánh tĩnh tầng đầu tiên củatuabin thấp hơn áp suất hơi mới khoảng (3 – 5) % Ta chọn 3 % Quá trình này gần đúngcó thể coi là quá trình tiết lưu lý tưởng với entanpy không đổi Vậy điểm trạng thái hơi 0’ở đầu vào dãy cánh tĩnh tầng đầu tuabin được xác định là giao điểm của đường đẳngentanpy (io=io’) và đường đẳng áp po’ (với po’=(0,95÷0,97).po) lấypo’=0,97.po=0,97.166=161,02 bar Biết điểm 0’ từ đó suy ra i0’ = 3399,67 kJ/kg

Từ các thông số tại các cửa trích chúng ta biết được áp suất và nhiệt độ, entanpi củachúng, từ đó ta xác định được các điểm trạng thái của hơi trích tại các cửa trích như bảng2 Với các giả thuyết sơ bộ về các thông số lựa chọn như trước như sau:

- Tổn thất áp suất trên các đường ống dẫn hơi và các van là 2 % (34/TL1) so vớiáp suất ở đầu vào tại cửa trích tương ứng

- Độ gia nhiệt không tới mức  trong các BGNHA lấy là 4oC và trong các BGNCAlấy là 2oC

- Nhiệt độ nước làm mát vào bình ngưng càng thấp càng có khả năng duy trì độchân không sâu trong bình ngưng Các xứ lạnh có lợi thế này Ở miền Trung cao hơnmiền Bắc nên theo mục 4/32/TL1 ta chọn nhiệt độ nước làm mát là t1 = 27 oC Do đó ápsuất ngưng tụ pk thay đổi

Nhiệt độ ngưng tụ được xác định:

tk = t1 + t +  , oCTrong đó :

t = 8 ÷ 12 oC : độ gia nhiệt nước làm mát Ta chọn t = 12oC.Vậy tk = 25 + 12 = 37oC Tương ứng với áp suất Pk= 0,064 bar.Chọn độ khô của hơi sau tầng cuối của tuabin là x = 0,92Tra bảng nước và hơi bão hòa ta có:

ik = 2233 kJ/kg.- Độ bão hòa của nước đọng tương ứng với áp suất tại bình gia nhiệt tbh

- Nhiệt độ dòng nước cấp hoặc nước ngưng chính ra khỏi BGNCA hoặc BGNHA tươngứng Về độ lớn nhiệt độ này bằng hiệu nhiệt độ bão hòa tại áp suất bình gia nhiệt với độgia nhiệt không tới mức.

- Độ lớn áp suất nước cấp hoặc nước ngưng chính ra khỏi BGNCA và BGNHA + Với BGNCA áp suất này được tính bằng áp suất hơi vào các tuabin cộng ngược vềbao hơi (tăng 10% so với hơi mới ), bộ hâm nước (2 cấp lấy từ 4 ÷ 8 bar ) và BGNCAtrước đó ( mỗi bộ 2 ÷ 3 bar)

+ Với BGNHA áp suất đường nước ngưng chính tại đầu ra của mỗi BGNHA đượctính theo áp suất làm việc trong bình khử khí là 6 bar cộng lùi về phía đầu đẩy bơmngưng, do bình khử khí thương đặt ở độ cao khoảng (20÷30)m tương ứng với cột áp bìnhkhử khí là (2 ÷ 3)bar nên áp suất đường nước ngưng chính tại đầu ra khỏi gần bình khửkhí ít nhất khoảng (8 ÷ 9)bar Trở lực đường nước qua mỗi BGNHA là (1 ÷ 2,5) bar.Cộng lùi lại phía bơm ngưng ta sẻ có áp suất đường nước ngưng tạ đầu ra mỗi BGNHATừ đó ta có bảng thông số hơi nước như sau

- Entanpy của dòng nước cấp hoặc nước ngưng chính tại đầu ra mỗi BGN tương ứng.Căn cứ vào áp suất và nhiệt độ dòng nước ta sẻ xác định được nhiệt độ này Nước cấp vànước ngưng chính là nước chưa sôi Entanpy của nước chưa sôi phụ thuộc ít vào áp suấtnhưng phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ

Bảng 2: Thông số hơi và nước

STT

TS hơi tại của trích TS hơi tại

 η

ptr[ bar

]

ttr[oC]

itr[kJ/kg]

pb[bar]

ib[kJ/

kg]

tbh[oC]

ibh[kJ/

kg]

tnc[oC]

pnc[bar

]

inc[kJ/kg]

521,86

3399

-347,82

1654,

-CA7 37,2 321 3021

36,456 3021

244,88 1061

242,88

188,6

1054,47

2 0,98CA

6 19,3

456,76 3373

18,914 3373

209,55 895,6

207,55

192,6 894

2 0,98CA

320,31 3163

10,78 3163

183,13

777,05

181,13

196,6

778,17

2 0,98K

683,53

0 1

HA3 4,1

257,51 2977

4,018 2977

143,78

605,38

139,

590,52

4 0,98H

A2 1 135 2745 0,98 2745

99,06

414,98

95,06 12 400,1

4 0,98H

A1 0,5

x=0,988 2617 0,49 2617 80,8

338,3

323,49

4 0,98

BN 0,06

4x=0,9

2 2233

0,064 2233

37,32

156,2

157,25

0

166 bar

538

o

C

161,02bar

37,2bar

34 bar

19,3 bar

8

o

C

538

o

C

456,67

o

C

320,31

o

C

305,47

oC

257,51

oC

135

4

5

67

x=1

0,064 bar x=0,988

s [kJ/kgK]i [kJ/kg]

3529,97

337331633021

3070

2977

274526173399, 6

321 0C

x=0,92K

2233

Hình 1 Đồ thị i – s

2.3 Tính toán sơ đồ nhiệt nguyên lý:

Mục đích là xác đinh được lưu lượng các dòng hơi trích khỏi tuốc bin và các dònghơi phụ khác để cuối cùng xác định dược tổng lưu lượng hơi mới vào tuốc bin cần thiếtđể sinh ra công suất theo yêu cầu thiết kế của tổ máy đã chọn Có cơ sở để tính toán cácchỉ tiêu kinh tế- lỹ thuật của tổ máy và tính đượcc ác chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của toànnhà máy Coi lưu lượng hơi mới ở đầu vào tuốc bin bằng một đơn vị lưu lượng Hơi rò rĩ,hơi chèn và hơi dùng cho ejector lấy hơi mới ở đầu vào tuốc bin.

2.3.1 Tính toán cân bằng cho bình phân ly và bình gia nhiệt nước bổ sung.2.3.1.1 Bình phân ly

- Bình phân ly thực chất là một bình sinh hơi do giảm áp suất nước sôi trong baohơi xuống áp suất nước sôi trong bình làm cho một lượng hơi bão hòa khô sinh ra, hơinày được đưa vào bình khử khí Thực tế độ khô của hơi sinh ra chỉ có thể đạt đượckhoảng 0,96 ÷ 0,98 Nước xả sau khi phân ly sẽ gia nhiệt cho nước bổ sung trước khi vàobình khử khí, sau đó được thải ra ngoài Chọn bình phân ly có áp suất 7,2 bar vì bình khửkhí là 6,2 bar

Sơ đồ tính cân bằng cho bình phân ly:

αbỏxả : Lưu lượng tương đối của nước xả khỏi bình phân lyi’

xả : Entanpi của nước sôi ở áp suất trong bình phân lyαh : Lưu lượng tương đối của hơi ra khỏi bình phân lyih : Entanpi của hơi ra khỏi bình phân ly

ih = i’(pBPL) + xh.( i’’(pBPL) - i’(pBPL) )xh : Độ khô của hơi ra khỏi bình phân lyChọn xh = 0,98 theo mục 2.4/36/TL1- Phương trình cân bằng nhiệt của bình phân ly:

αxa iBH' = αh ih+ αxabo ixa' (1)- Phương trình cân bằng vật chất của bình phân ly:

αxa= αh+ αxabo (2)Giải hai phương trình (1), (2) trên ta có:

xa = i’BPL = 701,76 kJ/kg, i’’

BPL = 2765 kJ/kg.Ta có entanpi của hơi ra khỏi bình phân ly là :

ih = 701,76 + 0,98.( 2765 – 701,76) = 2723,7 kJ/kg.- Lưu lượng nước xả lò là αxa = 1%

αh=0,01 (1740,8−701,76)

2723,7−701,76 =0,0051 đvllTừ đó suy ra αxabo= αxa−αh=¿ 0,01 – 0,0051 = 0,0049 đvll

2.3.1.2 Bình gia nhiệt nước bổ sung.

Nước bổ sung đã được xử lý hóa học được đưa vào gia nhiệt sơ bộ trong bình gia nhiệt nước bổ sung (BGNBS) tận dụng nhiệt của dòng nước xả lò hơi sau khi đã phân ly một phần thành hơi

Nhiệt độ nước bổ sung ở đầu vào BGNBS : tbs= 25oC =>Entanpi của nước bổ sung ở đầu vào BGNBS : itr

bs = cp.tbs = 4,18.25 = 104,5 kJ/kgHiệu suất trao đổi nhiệt của bình: ηBGNBS =0,95÷ 0,97 Chọn ηBGNBS =0,97

Nhiệt độ nước bổ sung ra khỏi BGNBS chọn thấp hơn nhiệt độ nước xả bỏ một giá trị làθ = (10 ÷ 15 )oC trang 37/TL1 , chọn θ = 13oC

Lưu lượng nước bổ sung vào chu trình được tính bằng tổng tất cả các lưu lượngcủa các dòng hơi và dòng nước mất đi khỏi chu trình mà không tận dụng lại được CácNMNĐ ngưng hơi ít chịu tổn thất nên lượng nước bổ sung sẽ ít, chủ yếu là bù vào tổnthất do rò rĩ, xả bỏ, lượng hơi chèn không tận dụng lại do lấy đi làm tín hiệu điều chỉnhvà lượng hơi mất mát ở ejector do thải lẫn với không khí ra ngoài Theo TL1/52 lấylượng hơi chền bằng 0,5%, lượng hơi rò rĩ là 0,1%, lượng hơi dùng cho ejector là 0,5%so với lượng hơi mới ở đầu vào tuốc bin.

Lượng nước bổ sung cho chu trình do đó chỉ cần đủ để khắc phục lượng rò rĩ củahơi chèn nên:

xả = 701,76 kJ/kg : Entanpi của nước sôi ở áp suất trong bình phân lyis

bs : Entanpi của nước bổ sung ra khỏi BGNBSibỏ

xả : Entanpi của nước xả bỏ ra khỏi BGNBSPhương trình cân bằng nhiệt cho BGNBS là :

αxabo.(ixa' - ixabo) ηBGNBS= αbs (ibss - ibstr) (1)Phương trình liên hệ giữa nhiệt độ ra của hai dòng nước là:

cp.θ = 4,18 θ = cp.(txabo- tbss ) = ixabo- ibss (2)Giải hệ hai phương trình (1) và (2) ta có:

ibss =αxabo.(ixa' - 4,18.θ) ηBGNBS+αbs ibstr

αbs+αxabo ηBGNBS

ibss =0,0049 (701,76−4,18.13)0,97 +0,0149.104,5

iboxa = is

bs + 4,18.13 = 235,27 + 4,18.13 = 289,61 kJ/kg

2.3.2 Tính cân bằng nhiệt cho các bình gia nhiệt.

-Độ kinh tế của việc hồi nhiệt sử dụng hơi quá nhiệt của các cửa trích của tuabin có thể được nâng cao nhờ việc làm lạnh hơi trích bằng nước cấp, sở dĩ như vậy là khi làm lạnh hơi trích thì sự trao đổi nhiệt không thuận nghịch trong các bình gia nhiệt giảm đi , lượng hơi trích phải tăng lên làm giảm lượng hơi đi vào bình ngưng dovậy hiệu suất của tuabin nói riêng và nhà máy nói chung tăng lên Ngoài ra sự làm lạnh nước đọng cũng làm giảm sự thay thế hơi trích của bình gia nhiệt tiếp nhận nướcđọng đó Và như vậy giảm nhiệt tổn thất năng lượng Do đó các bình gia nhiệt cao áp đều chọn là các bình có ba phần : Làm lạnh hơi, gia nhiệt chính và làm lạnh nước đọng Việc tính toán các bình gia nhiệt cao áp được tiến hành từ bình áp suất cao đến bình có áp suất thấp

2.3.2.1 Bình gia nhiệt cao áp số 7 (BGNCA 7)

Trong đó:- Entanpi của hơi trích vào BGNCA số 7: i1 = 3021 kJ/kg- Entanpi của nước đọng ra khỏi BGNCA số 7: i’1 = 1061 kJ/kg- Lưu lượng dòng nước cấp :nc = 1 + rr = 1 + 0,01 = 1,02 đvll- Entanpy nước cấp ra và vào bình gia nhiệt số 7: ir

CA7 = 1054,47 kJ/kg iv

CA7 = 894 kJ/kg1 : Lưu lượng nước đọng ra khỏi BGNCA 7

nc ; i7n

h1 ; ih1

i7’

nc ; i6nh1 ; id1LĐ7

GN7LH7

Phương trình cân bằng nhiệt cho bình gia nhiệt 7.1 (i1 - i’1) 7 = nc (ir

CA7 – iv

CA7) Chọn hiệu suất bình gia nhiệt 7 = 0,98 Thay vào ta được:

α1=1,02(1054,47−894 )(3021−1061).0,98 =0,085 dvll

 1 = 0,085

2.3.2.2 Bình gia nhiệt cao áp 6 (BGNCA 6)

-Ở các bình gia nhiệt cao áp, nước đọng từ bình gia nhiệt áp suất cao sẽ dồn về bình gia nhiệt áp suất thấp Vì vậy tại bình gia nhiệt cao áp 6 sẽ có thêm dòng nước đọng từ bình gia nhiệt cao áp 7 về Hơi cấp cho bình gia nhiệt cao áp 6 lấy từ cửa tríchsố 2

Sơ đồ tính toán nhiệt cho bình gia nhiệt số 6

Trong đó:- Entanpi của hơi trích vào BGNCA số 6: i2 = 3373 kJ/kg- Entanpi của nước đọng dồn từ BGNCA số 7 về: i’1 = 1061 kJ/kg- Lưu lượng dòng nước cấp :nc = 1,02 đvll

- Entanpi của nước đọng ra khỏi BGNCA số 6: i’2 = 895,6 kJ/kg- Entanpy nước cấp ra và vào bình gia nhiệt số 6: ir

CA6= 894 kJ/kg iv

CA6 = 778,17 kJ/kg1: lưu lượng nước đọng dồn từ BGNCA số 7 về 1 = 0,085 đvllPhương trình cân bằng nhiệt của bình gia nhiệt số 6:

nc ; i6n

h2 ; ih2

nc ; i5nh2’ ; iâ2LĐ6

GN6LH6

h1 ; iâ1

nc (irCA6 – iv

CA6) = [2 (i2 – i’2) + 1(i’1 – i’2)] 6 Chọn hiệu suất của bình gia nhiệt là 6 = 0,98

pđ= pBH + ∆ptlđ +∆pBGNCA + ∆pHN + ρ.g.Hđ , [N/m2]

Trong đó ∑∆ptl = ∆ptlđ + ∆ptlh + ∑∆ pBGNCA + ∑∆ pHN là tổng các trở lực đường ống đầuđẩy, đầu hút với các trở lực của các BGNCA và trở lực bộ hâm nước

Khổi lượng riêng ρ của nước, được lấy trung bình cộng của khối lượng riêng củanước tạ đầu đẩy và đầu hút Lấy vào khoảng (950÷990) kg/m3 Ta lấy ρ=960kg/m3

Chọn tổng trở lực đường ống vào khoảng (3÷5).105 N/m2 Lấy bằng 5.105 N/m2 ,mỗi BGNCA hoặc mỗi bộ hâm nước có trở lực khoảng (2÷3).105 N/m2 Lấy bằng 3.105N/m2 Chiều cao đầu đẩy lấy khoảng (50 ÷70)m Ta lấy Hđ=70m, chiều cao đầu hút lấykhoảng (20÷30)m ta lấy Hh= 20m Nên chiều cao chênh lệch giữa bao hơi và bình khửkhí là: Hch= Hđ – Hh = 50m

Áp suất trong bao hơi lớn hơn áp suất hơi mới khoảng 10% nên pBH= 1,1.166= 182,6 bar = 182,6.105 N/m2

Áp suất bình khử khí là pkk = 5,766 bar = 5,766.105 N/m2 Nên ∆pBC= [(182,6 – 5,766) + 5 + 5 + 2.3 + 3.3].105 +960.9,81.50 = 206,5.105 N/m2

Độ gia nhiệt của bơm cấp là:

ηb : hiệu suất của bơm cấp, thông thường chọn ηb=0,7÷0,85 Chọn ηb=0,8

Do đó ta tính được entanpy của nước cấp vào BGNCA số 5 là :

ivCA5 = i’

KK + τ = 674 + 26 = 700 kJ/kg

-Ta chọn tuabine hơi chạy bơm nước cấp với các thông số sau:

Thống số

Trong cửa tríchcủa tucbine

t0 , [C] 456,76 456,76

Lượng hơi trích tương đối cho tuabine truyền động bơm cấp (CT 6.10/193/TL[2]

αTP= αnc× hBaηb× HiTP×ηcoTPTrong đó:+hBa, [kJ/kg] Công nén đoản nhiệt trong bơm

hBa=vtb×( pđ−ph)×103hBa= 1

960×20,65 × 10

3

=21,5 kJ /kg

+HiTP

: Nhiệt giáng thực của dòng hơi trong tuabine truyền động bơm cấp

HiTP=3373−2379=994 kJ /kg

+ηb: Hiệu suất toàn bộ bơm có tính đến tổn thất cơ và lưu lượng

ηb=ηc× ηb,=0,8 ×0,98=0,784

+ηcoTP

=0,98: Hiệu suất tính đến tổn thất cơ học của tuabine truyền động

αTP= 1,01 ×21,50,784 × 994 × 0,98=0,0287 dvll

Vậy

α2=α2+αTP=0,0079+0,028=0,0359< 2max = 0,0366 (TM)

2.3.2.3 Bình gia nhiệt cao áp 5 ( BGNCA 5)

Sơ đồ tính toán nhiệt bình cao áp 5

nc ; i5n

h3 ; ih3

nc ; iCA5v

h3’ ; iâ3LĐ5

GN5LH5

h2’ ; iâ2

Trong đó:- Entanpi của hơi trích vào BGNCA số 5: i3 = 3163 kJ/kg- Entanpi của nước đọng dồn từ BGNCA số 6 về: i’2 = 895,6 kJ/kg- Lưu lượng dòng nước cấp nc = 1,02 đvll

- Entanpi của nước đọng ra khỏi BGNCA số 5: i’3 = 777,05 kJ/kg- Entanpy nước cấp ra và vào bình gia nhiệt số 5: ir

CA5= 778,17 kJ/kg iv

CA5 = 710,39 kJ/kgLưu lượng nước đọng dồn từ BGNCA số 6 về: 1 + 2 = 0,128 dvll3 : Lưu lượng nước đọng ra khỏi BGNCA 5 về bình khử khíVậy ta có phương trình cân bằng nhiệt :

Tại bình khử khí gồm có:

- Đường nước ngưng chính sau khi đi qua BGNHA số 3: nn, iKKv.- Đường hơi trích từ cửa trích số 4 sau khi qua van giảm áp: KK, iKK- Đường hơi thoát ra từ bình phân ly: h, ih

- Đường nước đọng từ BGNCA số 4: ’

3, i’3- Đường nước bổ sung từ bình gia nhiệt bổ sung: is

bs , bs- Lượng nước cấp ra khỏi bình khử khí: nc , i’

KK.Sơ đồ tính toán nhiệt cho thiết bị khử khí như hình vẽ:

Ta có ’

3 = 1 + 2 + 3 = 0,085 + 0,043 + 0,023 = 0,151 - Ta có phương trình cân bằng chất của thiết bị khử khí nc = ’

3 + h +KK + nn + bs - Ta có phương trình cân bằng năng lượng của thiết bị khử khí

nc.i’

KK = (1 + 2 + 3) i’3 + KK iKK+ nn iKKv - Entanpi của hơi trích vào BKK: iKK = 3070 kJ/kg

- Entanpi của nước ra khỏi BKK: i’kk = ir

kk = 683,53 kJ/kg- Lưu lượng dòng nước cấp: nc = 1,02

- Entanpi của nước đọng dồn từ BGNCA số 5 về i’3 = 777,05 kJ/kg- Entanpi của nước ngưng chính từ BGNHA số 4 đến iv

kk = 590,52 kJ/kgVậy KK = 0,026 < Kkmax = 0,0311 (TM)

2.3.2.5 Tính cân bằng nhiệt cho BGNHA 3 và 2

Sơ đồ tính toán nhiệt cho BGNHA 3 và 2:

- Entanpi của nước đọng ra khỏi BGNHA số 3: i’5 = 605,38 kJ/kg- Entanpi của nước đọng ra khỏi BGNHA số 2: i’6 = 414,98 kJ/kg- Entanpi của nước ngưng chính ra khỏi BGNHA số 3 ir

HA3 = 590,52 kJ/kg- Entanpi của nước ngưng chính vào BGNHA số 2 iv

HA2 = 323,49 kJ/kg

- Entanpi của nước ngưng chính ra khỏi BGNHA số 2 ir

HA2 = 400,1 kJ/kg- Lưu lượng dòng nước ngưng chính qua BGNHA số 3 nn = 0,84

Ta có phương trình cân bằng năng lượng cho BGNHA 3 như sau:

¿ - Phương trình cân bằng năng lượng cho điểm hỗn hợp

αnn iHA 3v =αnn' iHA 2r +(α5+α6).i6' -Phương trình cân bằng vật chất cho điểm hỗn hợp:

αnn=αnn' +α5+α6 - Phương trình cân bằng năng lượng cho BGNHA 2 như sau:

nn = 0,77 ta được iv

- Entanpi của nước ngưng chính vào BGNHA số 1: iv

HA1 = 157,25 kJ/kg- Entanpi của nước ngưng chính ra khỏi BGNHA số 1: ir

HA1 = 323,49 kJ/kg- Lưu lượng nước ngưng chính đi qua bình ’

nn = 0,77 đvll-Phương trình cân bằng năng lượng của BGNHA1 là:

α7(i7−i7').=αnn' (iHA 1r −iHA 1v )

=> α7=αnn' (irHA 1−iHA 1v )

(i7−i7') =

0,766.(323,49−157,25)0,98 (2617−338,31) =0,06 đvll

2.3.2.8 Tính kiểm tra cân bằng cho bình ngưng.

'iv ,(ch+ej)

'inBN ,nn

vilm ,lm

rilm ,lm

ik ,k

rid7 ,h7

-Tính theo đường hơi : với lượng hơi ban đầu 0 =1.k = 1- (1 + ’

2 + 3 + KK +5 + 6 + 7 )=1 – (0,085 + 0,043 + 0,023 + 0,027+ 0,068 + 0,006 +0,028 ) = 0,72- Tính theo đường nước :

k =’nn - 7 = 0,766 – 0,057 = 0,71Sai số : ∆=0,71−0,72

0,718 .100=0,06 %<0,5 % Vì vậy kết quả tính toán trên là hợp lý

- kiểm tra cân bằng cho bình ngưng:

-Lưu lượng nước ngưng tính theo đường hơi: αh

k = 1 - (α1 - α2 -aTP- α3 - αkk - α5 - α6 - α7) = 1- ( 0,085 - 0,043 - 0,023 – 0,026 – 0,07 – 0,01 – 0,0287 ) = 0,72 đvll

- Lưu lượng nước ngưng tính theo đường nước: αn = α'nn - α7 - αej - αch - αbs = 0,77 – 0,06 = 0,71 đvll

- kết quả kiểm tra: ∆=¿|αkn

−αkh

|

αkh 100 =¿0,71−0,72/¿

0,72 .100=1,16 %<5 %(TM )¿

2.3.2.9 Kiểm tra cân bằng công suất tuabin

a Cân bằng năng lượng và tiêu hao hơi trên tuabine.

Đối với các cửa trích phía trên và đường đi QNTG

yi= ii−ik+(isQNTG−itrQNTG)

i0 '−ik+(isQNTG−itrQNTG)

- isQNTG=3538,76 kJ/kg là entanpy hơi sau khi đi QNTG về.- itrQNTG=3021 kJ/kg là entanpy hơi đi QNTG

qQNTG=isQNTG−itrQNTG=3538,76 -3021 = 517,76 kJ/kgVới các cửa trích phía sau cửa trích đi QNTG

yi= ii−iki0 '−ik+(isQNTG−itrQNTG)

Bảng: Xác định các hệ số không tận dụng nhiệt giáng

Tiêu hao hơi cho tuốc bin

2105.44

BNN

BN

BNÐA

chStopcc

ce

cold water

QNTG

Suất tiêu hao hơi do =2105,44770 =2,73 (kg/kW.h)

b Tiêu hao nhiệt cho thiết bị tuabin.

d Tiêu hao nhiệt cho lò hơi.

QLH=DLH.(iqn−inc+αQNTG qQNTGLH )

Trong đó : - DLH là lượng hơi ra khỏi lò : DLH = nc Do = 1,02×584,84 =596,54 kg/s - iqn là entanpy của hơi quá nhiệt ra khỏi bộ quá nhiệt Áp suất hơi quá nhiệt sơ bộ chọn =100 ata ,nhiệt độ hơi quá nhiệt là 540 oC Tra bảng nước chưa sôi và hơi quá nhiệt ta có iqn = 3476,9 kJ/kg.Thay vào công thức trên ta có :

f Tiêu hao nhiệt cho toàn tổ máy

ĐN: Tiêu hao nhiệt cho toàn tổ máy là lượng nhiệt năng tiêu hao cho lò hơi mà nhiên liệuphải cung cấp Qc=QLH

ηLH,[kJkg]

g Suất tiêu hao nhiệt cho toàn tổ máy

ĐN: Suất tiêu hao nhiệt cho toàn tổ nhà máy là tiêu hao nhiệt cho toàn tổ nhà máy để sản xuất ra một đơn vị điện năng (thường 1kWh)

qc=3600 Qc

Ne, [

kWkW]qc=3600 Qc

Ne =

3600.1914238,48770000

¿8949,69 kJ /kWh

h Hiệu suất truyền tải môi chất trong nhà máy

Hiệu suất truyền tải môi chất được tính theo các tổn thất nhiệt ra môi trường xung quanh và tổn thất áp suất trên đường vận chuyển môi chất nước và hơi trong toàn bộ chu trình nhiệt của nhà máy Nhưng do tổn thất trên đường vận chuyển giữa gian lò và gian tuabinelà lớn nhất nên hiệu suất truyền tải tính theo tổn thất trên đường này.

ηtr=QTBQLH=

1653209,011732385,83=0,954=95,4 %

i Hiệu suất của thiết bị tuabine.

ĐN: Hiệu suất của thiết bị tuabine là hiệu suất khối thiết bị tuabine - máy phát, có kể cả tổn thất nhiệt ở bình ngưng

ηTB= NeQTB=

7700001653209,01=0,4658=46,58 %

j Hiệu suất toàn bộ nhà máy.

ĐN: Hiệu suất của toàn nhà máy cũng chính là hiệu suất của toàn tổ máy khi các tổ máy có cùng công suất điện với nhau

ηc=NeQc=

7700001914238,48=0,4022=40,22 %

k Tiêu hao nhiên liệu cho toàn tổ máy và toàn nhà máy.

Tiêu hao nhiệt cho toàn tổ máy được tính bằng cân bằng nhiệt của riêng lò.Tiêu hao nhiên liệu cho toàn bộ nhà máy có nhiều tổ máy được tính bằng tổng tiêu hao nhiên liệu cho từng tổ máy

+Tiêu hao nhiệt cho toàn tổ máy

Btc= Neηc×Qthlv, [kg

l Suất tiêu hao nhiên liệu tiêu chuẩn.

ĐN: Suất tiêu hao nhiên liệu tiệu chuẩn là lượng nhiên liệu tiêu chuẩn tiêu hao để sản xuất ra một đơn vị điện năng

65,31.3600770000 =0,31 kg/kWh

CHƯƠNG 3: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ CỦA NHÀ MÁY

Nội dung chương này nhằm tính toán lựa chọn các thiết bị trong nhà máy như cácloại bơm cấp, bơm nước ngưng, bơm tuần hoàn, các loại quạt, các bình gia nhiệt

3.1 TÍNH TOÁN LỰA CHỌN THIẾT BỊ GIAN MÁY

Đối với những khối lớn có công suất từ 250-300 MW hoặc lớn hơn thì nên dùngtruyền động bằng tuabin hơi là kinh tế hơn Ở đây ta chọn bơm được dẫn động bằng độngcơ điện do tuabin có công suất nhỏ Có bơm dự phòng, bơm nước cấp 1 cấp do độ tin cậycao của bơm vì làm việc ở vùng nhiệt độ thấp Nhưng khi đó thì độ tin cậy của bình gianhiệt cao áp giảm do phía làm việc với môi chất áp suất cao Nên ta chọn sơ đồ một cấp,dẫn động bằng điện Đặt thêm 1 bơm dự phòng để đảm bảo làm việc an toàn, liên tục khibơm kia bị hỏng

- Năng suất của bơm cấp có tính đến dự trữ :

Q=(1+a) DLH

ρ

= (1+ 0,05).3600.596,54960 = 2348,88 m3/h

- Độ chênh áp của bơm cấp có tính đến dự trữ: pBC = (1+0,05).∆ pbc = 1,005 20630880 = 21662424 N/m2

WBC=Q ∆ pBC

ηBC

¿2348,88.216624243600.0,85

= 16628246 [W] = 16628,25 [kW].Từ kết quả tính toán ta chọn bơm CBΠT350-1350 ( Bảng PL3.9f/168/TL1) có thông số:T350-1350 ( Bảng PL3.9f/168/TL1) có thông số:

- Năng suất : 1500 [m3/h]- Áp suất đầu đẩy: 350 [at]- Áp suất đầu hút: 20 [at]- Số vòng quay: 5500 [v/p]- Công suất tiêu thụ: 16400 [KW]

- Hiệu suất: 84 [%]- Công tổ máy : 800 [MW]

3.2.2 Bơm nước ngưng

Năng suất tổng của bơm ngưng bằng lượng nước cực đại của bình ngưng kể cảlượng nước đọng và được chọn ở điều kiện làm việc xấu nhất: như chân không thấp, mùahè

Vì bơm ngưng làm việc ở nhiệt độ thấp nên độ gia nhiệt cho nước của bơm khôngđáng kể Chúng ta có thể lấy thể tích riêng của nước qua bơm ngưng ở áp suất ngưng tụ.Khối lượng riêng trung bình của nước ngưng có thể lấy sơ bộ là khối lượng riêng củanước bình thường, khoảng (990÷1000) kg/m3.Tra bảng thông số vật lý của nước trênđường bão hòa ta được: ρk = 990 kg/m3, hệ số dự trữ a=10%

Lưu lượng nước qua bơm nước ngưng : DBN = αnn.DoVậy năng suất bơm nước ngưng có dự trữ : Dbn = αnn.Do=0,84×584,84×3600=1772236,18 (Kg/h)

QN=Q=(1+a) ×(Dbnρ )=(1+0.1) ×1772236,18

3

/h

b, Tính toán lựa chọn bơm nước ngưng

- Cột áp đầu hút của bơm xác định tho công thức:

pk: áp suất tuyệt đối trong bình ngưng pk = 0,07 barpKK: áp suất tuyệt đối trong bình khử khí pKK=6barρ: khối lượng riêng trung bình của nước trước và sau bơm ngưng, kg/m3 lấy ρ=995 kg/m3

g: gia tốc trọng trường, m/s2 lấy g=9,81 m/s2

∑∆ ptl: Tổng trở lực trên đường hút và đường đẩy, các trở lực của các bình gia nhiệt hạáp, các thiết bị trao đổi nhiệt nằm trên đường nước ngưng từ bình ngưng đến bình khửkhí, các van và đường ống (N/m2)

Trở lực của các BGNHA lấy sơ bộ khoảng (2÷ 3).10 5 N/m2 đối với mổi bình LấyBGNHA là 3.105 N/m2 Trở lực đường ống có thể lấy vào khoảng (3÷5).105 N/m2 lấybằng 5.105 N/m2 Trở lực của bình làm lạnh hơi chèn, ejector là 4.105 N/m2

Do đó:

∑∆ ptl=∆ ptlđ+∆ ptlh+∑∆ pBGNHA=(3.3+5+4 ).105=18.105N /m2Hh chiều cao tính từ mức nước trong khoang nước của bình ngưng tới miệng hút củabơm ngưng, m

Hđ chiều cao tính từ miệng đẩy của bơm đến đầu ống đưa vào cột khử khí, mChiều cao đầu hút của bơm ngưng có thể lấy sơ bộ là Hh=2m Chiều cao đầu đẩy có thểchọn sơ bộ là Hđ=20÷30 m Lấy bằng 25 m

Vậy thay số ta có :

∆ pbn=(pkk−pk)+∑∆ ptl+ρg(Hđ−Hh)=(6−0,064)+18 105+9,81.990 (25−2)=2023379,64 N /m2

Độ chênh áp của bơm nước ngưng có tính dự phòng :

ΔppBN = (1 + a).Δppbn = 1,1 2023379,64 = 2225717,6 N /m 2.

Công suấ động cơ : W = Q.ΔppBN /ɳ= 1969,15× 2225717,63600.1000.0,85 =1432,28(kW )

Từ kết quả tính toán ta chọn bơm 16KcB – 15×10( Bảng PL3.10/169/TL1) có thông số:- Năng suất :450 [m3/h]

- Sức ép : 240 [mH2O]- Số vòng quay: 1480 [v/p]- Hiệu suất bơm: 75 [%]- Công suất động cơ kéo bơm : 500 [KW]

3.1.3 Bơm tuần hoàn

Bơm tuần hoàn được lựa chọn trong điều kiện mùa hè, lưu lượng hơi vào bìnhngưng là lớn nhất, nhiệt độ nước làm mát đầu vào bình ngưng cao nhất Không đặt bơmtuần hoàn dự phòng chỉ đặt khi sử dụng nước biển làm mát theo sơ đồ kín có bổ sung

Kênh Van điều chỉnh

Hình 3.3 : Nguyên lý làm việc bơm tuần hoàn

Năng suất bơm tuần hoàn ngoài lưu lượng nước cần thiết để làm mát bình ngưngcòn phải kể đến những nhu cầu dùng nước khác trong nhà máy như dùng nước làm mátcho gối trục, làm mát khí làm mát máy phát điện, các nhu cầu khác về thảu tro xỉ Nếucoi nhu cầu nước làm mát bình ngưng là 100% thì các nhu cầu tiêu thụ nước khác trongnhà máy sẻ vào khoảng

Bảng 3.1 : Nhu Cầu Tiêu Thụ Nước Trong Nhà Máy

Lấy bằng 110%Lưu lượng nước tuần hoàn cung cấp cho bình ngưng của một tổ máy tính theo công thức:

Gk = m.Dk =m.Do.αk [kg/h]Trong đó:

+ m: Bội số tuần hoàn (đây là một thông số quan trọng), thông thường có giá trị tùytheo loại tuabin, ta chọn m = 50

Dk và Do là lượng hơi thoát khỏi tuabin vào bình ngưng và lưu lượng hơi vàotuabin Do = 584,84 kg/s

αk: giá trị lượng hơi thoát tương đối αh

k = 0,72=> Gk¿50.584,84 3600 0,72=¿ 75564626,49 (kg/h)Lấy khối lượng riêng trung bình của nước tuần hoàn có thể lấy sơ bộ là khối lượngriêng của nước bình thường, lấy bằng ρk=990 kg/m3

Năng suất của bơm tuần hoàn cần phải chọn dư ra khoảng (5-10)% so với tính toán

Sức ép của bơm tuần hoàn thường thấp, nó chỉ có thể khắc phục trở lực đường đicủa đường ống dẫn nước từ trạm bơm đến bình ngưng và các nơi tiêu thụ khác trog nhàmáy với các trở lực riêng của bình ngưng Trong đó thành phần trở lực của bình ngưng làđáng chú ý hơn cả.

Trở lực của bình ngưng có thể được xác định theo công thức:∆pBN=z (b ω1,75+0,135 ω1,5).0,981 104, [N

m2]

Trong đó: +z = 2 : Số chặng đường nước của bình ngưng + = 2 m/s(1,8÷2,2)m/s: Tốc độ nước đi trong bình ngưng.TL1/70 +b: Hệ số thực nghiệm Nó phụ thuộc vào đường kính trong của ống bình ngưng(d = 22mm) và nhiệt độ trung bình của nước làm mát đi trong ống

Tra theo bảng 3.2 TL1/70 nhưng ở đây nhiệt độ trung bình của nước làm mát có khác nênphải thêm hệ số :

φt = 1 + 0,007.(t – 20)t là nhiệt độ trung bình của nước đi trong ốngbt= 0,078.[1+0,007.(t + 20)]=0,11

Khi tính toán phải lấy dư trở lực đường nước tuần hoàn ra khoảng (5-8)% ΔppBn = (1 + a).z.(b.ω1,75 + 0,135.ω1,5).0,981.104

Từ kết quả tính toán ta chọn bơm 40πPB – 60 ( Bảng PL3.11B/171/TL1) có thông số:PB – 60 ( Bảng PL3.11B/171/TL1) có thông số:- Năng suất : 10000 - 17300 [m3/h]

- Cột áp : 6 - 11 [mH2O]- Số vòng quay: 485 [v/p]- Hiệu suất bơm: 80 – 85 [%]- Công suất: 260 - 500 [KW]

3.1.4 Chọn bình ngưng

Thực chất của bình ngưng chính là một thiết bị trao đổi nhiệt kiểu bề mặt

Mục đích: Hơi thoát ra khỏi tuabine đi vào bình ngưng trao đổi nhiệt kiểu bề mặt với

nước làm mát ngưng tụ lại thành lỏng, rồi đi vào thiết bị gia nhiệt hồi nhiệt nhận nhiệt từhơi trích thành hơi bão hòa, cuối bình gia nhiệt cao sau cùng lỏng bão hòa đưa vào baohơi Việc chúng ta sử dụng bình ngưng là vì nếu ta đưa trược tiếp lượng hơi thoát ra khỏituabine vào bao hơi thì bắt buộc chúng ta dùng máy nén hoặc bơm Nếu dùng máy nénthì đòi hỏi công nén rất cao, đồng thời dễ xảy ra hiện tưởng thủy kích phá hủy máy nén.Nếu dùng bơm thì công bơm thấp nhưng đòi hỏi bơm phải vận chuyển dòng môi chất haipha, đều này khiến bơm dễ bị xâm thực phá hỏng bơm

Tính chọn bình ngưng chính là chọn thiết bị trao đổi nhiệt sao cho nó có một bề mặttruyền nhiệt thỏa mãn làm ngưng tụ được hơi thoát ra khỏi tuabin

Tính toán truyền nhiệt trong bình ngưng.

-Phương trình cân bằng nhiệt giữa hơi ngưng tụ và nước làm mát, công thức(3.9)/71/TL[1]

Qk=Dk (ik−i' k ),[kW]Trong đó:

+Gk; Dk: lưu lượng nước làm mát và lưu lượng hơi thoát vào bình ngưng, [kg/s].+ Cp=4,18 kJ /kgK: nhiệt dung riêng khối lượng đẳng áp của nước làm mát.+∆ t=t1−t2,0C: Độ hâm nước của nước làm mát, t1 là nhiệt độ đầu vào của nước làm mát.Nhiệt độ nước làm mát vào bình ngưng phụ thuộc vào điều kiện thời tiết khí hậu và sơ đồlàm mát t1 = 27 oC t2 là nhiệt độ đầu ra của nước làm mát Giá trị nhiệt độ nước ra phụthuộc vào điều kiện truyền nhiệt bên trong bình ngưng và phụ thuộc vào chế độ làm việccủa tổ máy Trong điều kiện thiết kế ở chế độ định mức có thể lấy nó thấp hơn nhiệt độbõa hòa của hơi thoát vào bình ngưng một khoảng là δt Tức tt Tức t2=tk- δt Tức tt=39- 4 = 35 oC ( giátrị δt Tức tt được các nhà chế tạo bình ngưng tính toán lựa chọn vào khoảng 3-60C)

+k, [kW/m2K]: Hệ số truyền nhiệt tổng trong bình ngưng, nó phụ thuộc vào loại vật liệulàm ống, mức độ bám cáu trong ống, vào tốc độ dòng hơi thoát trong bình ngưng, vàokhả năng làm việc của thiết bị hút thải không khí (ejector) và nhiều yếu tố khác (72/TL[1])

Việc tính k dựa trên công thức bán thực nghiệm của Becman, “(3.13)/72/TL [1]”:

+ = 2 m/s  (1,8÷2,2) [m/s] : Tốc độ nước chảy trong ống.+d1 = 22mm: Đường kính trong của ống làm lạnh bình ngưng.+ ti nhiệt độ nước làm lạnh đầu vào bình ngưng t1 = 27oC+ϕz=1+0,1 ×(Z −2)×(1− t1

35): Hệ số tính đếnảnh hưởng của số chặng đường nước làmmát Z, do Z = 2 nên ϕz=1

+ϕD=1: Hệ số tính đến ảnh hưởng của suất phụ tải hơi dk vào bình ngưng. (Suất phụ tảihơi là lưu lượng hơi vào bình ngưng tính trên một đơn vị diện tích trao đổi nhiệt của bìnhngưng dk=Dk/F (kg/s)/m2 Thông thường có giá trị vào khoảng (30÷45) kg/m2h )

Vậy diện tích bề mặt trao đổi nhiệt:

F=Qkk ×∆ tt=

871818,48

3202,30 ×7,98=34106,16 m

2

3.1.5 Tính chọn bình khử khí và các bình gia nhiệt

a Tính chọn bình khử khí

Bình khử khí thường được chọn một bình cho một tổ máy Dung tích khoang chứabình khử khí được chọn có dự trữ khi lò làm việc cực đại mà vẫn đáp ứng được khoảngtrên 5 phút

Lưu lượng hơi trích cần thiết và lưu lượng nước đưa vào bình khử khí đã được xácđịnh trong phần sơ đồ nhiệt nguyên lý Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt của bình khử khíđược xác định theo:

F=QKKk ∆ ttb=

G.(ir−iv)

k ∆ ttb, m

2

Trong đó:QKK: tổng lượng nhiệt trao đổi trong bình khử khí, kWiv, ir entanpy của nước đưa vào bình và của nước sôi ra khỏi bình, kJ/kgG lưu lượng nước cấp ra khỏi bình khử khí, m3/s

∆ttb độ chênh nhiệt độ trung bình logarit , 0C xác định theo:

∆ ttb= t2−t1

lntbh−t1tbh−t2

ln159−143,78159−157

-Áp suất định mức: 7 [at]

-Thể tích thùng chứa nước: 150 [m3]b Tính chọn bình gia nhiệt

Bình gia nhiệt là thiết bị trao đổi nhiệt kiểu bề mặt, nước cấp đi trong ống còn hơitrích bao bên ngoài Hơi trích gia nhiệt cho nước cấp Ở đây do hệ số truyền nhiệt k củanước lớn hơn của hơi nên trong tính toán trao đổi nhiệt ta xét đến đường kính trong Để chọn bình gia nhiệt ta phải tính toán diện tích trao đổi nhiệt của bình gia nhiệt,trong tính toán diện tích bình gia nhiệt ta chỉ tính phần gia nhiệt chính

* Bình gia nhiệt cao áp số 7

Bề mặt trao đổi nhiệt của bình gia nhiệt được xác định theo phương trình truyềnnhiệt, công thức (3.17)/75/TL [1]

+in 1r;in 1v, [kJ

kg]: Entanpy của nước ở đầu ra và vào bộ gia nhiệt số 1 Nhiệt lượng trao đổi tại bình: Q = W.(ir

n1 - ivn1)=596,54.(1054,47-894)=95726,97 KW+k =4400 W /m2K: Hệ số truyền nhiệt

(Tra theo đồ thị 3.5/76/TL [1] ứng với  = 2 m/s; ttb = (t1 + t2)/2, [0C])+t1;t2;tbh, [¿0C ]¿: Nhiệt độ của nước ở đầu vào, ra khỏi bộ gia nhiệt và nhiệt độ nướcđọng

+∆ ttb, [¿oC ]¿: Độ chênh nhiệt độ trung bình logarit

* Bình gia nhiệt cao áp số 6

Bề mặt trao đổi nhiệt của bình gia nhiệt được xác định theo phương trình truyềnnhiệt, công thức (3.17)/75/TL [1]