Đồ Án Môn Học : Thiết kế nhà máy nhiệt điện công suất 750MW potx

Các thành phần trong sơ đồ nhiệt nguyên lý bao gồm: lò hơi tuần trực lưu, tuabin ngưng hơi, 3 thân, đồng trục K-770-170, máy phát điện, bình ngưng, các bình gia nhiệt cao áp, hạ áp, thi

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 phổ biến và hiệu quả nhất Vì vậy, ngày càng nhiều các nhà máy điện mọc lên ở khắp mọi nơi đáp 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 750MW, nhiên liệu khí đồng hành cũng xuất phát từ thực

tế đó

Được sự hướng dẫn, giúp đỡ rất nhiệt tình của thầy giáo TS Trần Thanh Sơn, các Thầy

Cô trong khoa Công Nghệ Nhiệt – Điện Lạnh và 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 được sự góp ý, chỉ bảo quý báu của các Thầy, các Cô trong

bộ môn để đồ án của chúng em có thể được hoàng chỉnh tốt nhất

Tập thể nhóm 11 chân thành cảm ơn Thầy giáo hướng dẫn, các Thầy Cô trong khoa CN Nhiệt – Điện Lạnh đã giúp đỡ chúng em rất nhiều trong quá trình thực hiện đồ án này.

4 Huỳnh Quốc – Thành viên

5 Nguyễn Văn Quỳnh – Thành viên

CHƯƠNG 1

ĐỀ XUẤT VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN 1.1 Giới thiệu sơ lược về điện năng.

Năng lượng mà chủ yếu là điện năng đã trở thành một nhu cầu không thể thiếu được trong sự phát triển kinh tế của mỗi quốc gia trên thế giới Dựa vào khả năng sản xuất và lượng tiêu thụ điện năng mà ta có thể đánh giá chung được sự phát triển ngành công nghiệp nước đó Điện năng được sản xuất ở nhiều nơi trên thế giới bằng nhiều cách khác nhau như nhà máy thủy điện (NTĐ), nhà máy điện thủy triều, nhà máy điện địa nhiệt, nhà máy điện nguyên tử (NNT), nhà máy phong điện, nhà máy điện dùng năng lượng mặt trời, Hiện nay phổ biến nhất là nhà máy nhiệt điện, ở đó nhiệt năng thoát ra khi đốt các nhiên liệu hữu cơ (than, dầu, khí ) được biến đổi thành điện năng

Trên thế giới điện năng được sản xuất từ nhà máy nhiệt điện chiếm khoảng 70% điện năng thế giới, riêng ở nước ta lượng điện năng do các nhà máy nhiệt điệnsản xuất ra chiếm một tỷ lệ chủ yếu trong tổng số điện năng trên toàn quốc Nhưng đối với mỗi quốc gia trên thế giới thì việc sản xuất ra điện năng còn tùy thuộc vào nguồn năng lượng sẵn có, điều kiện kinh tế và cũng như sự phát triển khoa học kỹ thuật

1.2 Sự cần thiết phải xây dựng nhà máy điện.

Sau hòa bình lập lại năm 1945 chúng ta tiếp quản một số nhà máy điện cũcủa thực dân Pháp xây dựng trong thời gian xâm lược nước ta, các nhà máy này cócông suất thực tế khoảng 30.000KW Các nhà máy này được xây dựng ở các thànhphố và các khu mỏ, với các công suất nhỏ, hiệu suất thấp và thiết bị loại cũ Từ đócho đến năm 1975 chúng ta đã xây dựng thêm nhiều nhà máy điện nhưng công suấtvẫn còn nhỏ, mặt khác cũng trong thời gian đó do cuộc chiến tranh phá hoại ở miềnBắc bởi đế quốc Mỹ gây ra, cho nên đa số các nhà máy điện đều bị oanh tạc và hư

hỏng nặng Hiện nay chúng ta có nhiều nhà máy có công suất lớn hơn ngoài nhàmáy nhiệt điện ra còn có các nhà máy thủy điện, mặc dù vậy lượng điện năng sảnxuất ra để cung cấp cho cả nước vẫn còn thiếu nhiều

Trước sự phát triển như vũ bão của nền kinh tế thế giới, cũng như sự tiến bộcủa khoa học kỹ thuật Đây là một vấn đề lớn mà mỗi quốc gia trên thế giới nóichung và nước ta nói riêng cần có biện pháp giải quyết làm sao cho chúng ta không

bị tụt hậu so với các nước khác Nhờ sự phát triển một cách vượt bậc của khoa học

kỹ thuật, từ đó ta có thể áp dụng vào mà nâng cao các thông số làm việc và độ tincậy làm việc của các thiết bị, từ đó nâng cao hiệu suất của nhà máy điện

Từ các vấn đề đó đòi hỏi mỗi sinh viên của Khoa Công Nghệ Nhiệt Điện Lạnh cần phải tìm hiểu nghiên cứu và làm quen với các thiết bị sản xuất ra điệnnăng để sau này có thể tự thiết kế, vận hành, sửa chữa các thiết bị trong nhà máynhiệt điện Và cũng để góp một phần trí tuệ vào công cuộc xây dựng đất nước ngàycàng giàu mạnh, có uy tín trên thế giới

-1.3 Vài nét về khí đồng hành.

Khí đồng hành (associated gas) là khí tự nhiên được tìm thấy cùng dầu thô,

có thể ở dạng hoà lẫn với dầu thô hoặc tạo thành không gian phía trên lớp dầu thô trong mỏ dầu

Khí đồng hành khi được tách khỏi dầu thô là

hỗn hợp chủ yếu gồm etan (C2H6), propan

(C3H8), butan (C4H10) và pentan (C5H12) Ngoài ra

còn những tạp chất không mong muốn như

nước, sunlfua hidro (H2S), CO2, Helium (He), Nito (N2) và một số tạp chất khác

Trong quá khứ loại khí này là thành phần không mong muốn và thường bị đốt bỏ Kể cả tới năm 2003, việc đốt bỏ vẫn ở khối lượng lớn, hàng ngày có đến 10-13 tỷ feet khối trên toàn thế giới Tuy nhiên, với tiến bộ của công nghệ, giá thành dầu thô và khí tự nhiên tăng lên và các ứng dụng của khí tự nhiên trở nên phổ

biến, khí đồng hành được tận dụng và trở thành nguồn nguyên liệu mang lại hiệu quả cao Năm 1947, ở Mỹ, hàng ngày khoảng 3 tỷ feet khối khí đồng hành bị đốt bỏ; đến năm 2002, con số này giảm 13 lần trong khi sản lượng khai thác cao hơn năm 1947 Nigeria là quốc gia có trữ lượng khí tự nhiên rất lớn, chiếm 30% trữ lượng toàn Châu Phi Tuy vậy 75% khí đồng hành ở các mỏ dầu thường bị đốt bỏ một cách lãng phí Chính phủ Nigeria đã ra một đạo luật quy định đến năm 2008, khí đồng hành sẽ không bị đốt nữa, các hãng dầu khí có trách nhiệm lắp đặt các thiết bị xử lý khí để tận dụng nguồn tài nguyên này

- Tách các tạp chất để có khí hóa lỏng tự nhiên rồi chuyển xuống bồn chứa

- Chuyến hóa thành các hợp chất (ví dụ metanol) làm nguyên liệu cho côngnghiệp hóa dầu

- Vận chuyển bằng đường ống tới nhà máy xử lý khí

- Và một giải pháp hiện nay rất có tiềm năng là dùng khí đồng hành làm nhiên liệu đốt cho lò hơi nhằm tạo ra điện

* Tình hình sử dụng khí đồng hành ở Việt Nam:

Ở Việt Nam, dầu thô được khai thác ở quy mô công nghiệp từ năm 1986nhưng khí đồng hành vẫn bị đốt bỏ ngay tại chổ cho đến năm 1997 Hình ảnhnhững ngọn lửa rực sáng trên các dàn khoan trong đêm đã một thời là hình ảnh nổitiếng và có phần tự hào về ngành công nghiệp còn non trẻ của Việt Nam Việc xử

lý khí đồng hành với khối lượng lớn cần một lượng máy móc đồ sộ mà điều kiệnkhai thác trên biển thì không cho phép thực hiện Giải pháp triệt để là đặp đườngống dẫn và đưa số khí đó vào bờ Năm 1997 hệ thống xử lý khí đồng hành của Việt

Nam bắt đầu vận hănh, hằng năm đưa khoảng 1 tỷ m3 văo bờ, cung cấp khí hóalỏng, dung môi pha xăng, lă nhiín liệu đốt cho câc nhă mây, trung tđm nhiệt điện.

1.4 Địa điểm đặt nhă mây.

- Lựa chọn địa điểm đặt nhà máy điện ngưng hơi phảibảo đảm điều kiện làm việc định mức, chi phí để xâydựng và vận hành bé nhất Hiện nay trên thế giới vàcũng như nước ta nhiều nhà máy điện lớn dùng khí đồng hănhlăm chất đốt Khí đồng hănh thường được dẩn về từ câc dăn khoan trín biển bằngống dẫn khí Do đó khi thiết kế NMNĐ cần lưu ý vấn đề năy, nín chọn vị trí củanhă mây sao cho hạn chế chiều dăi ống dẫn căng ngắn căng tốt

- Gần nguồn cung cấp nước lă một yíu cầu quan trọng khi lựa chọn địa điểm đặtnhă mây nhiệt điện ngưng hơi, bởi vì lượng nước tiíu hao để lăm lạnh hơi thoât rấtlớn, do đó nếu như phải đưa nước với khoảng câch xa vă cao thì vốn đầu tư xđydựng vă chi phí vận hănh rất đắt

- Khi xđy dựng nhă mây điện đòi hỏi có một mặt bằng lớn, cho nín phải có diệntích vă kích thước đầy đủ Đối với nhă mây nhiệt điện ngưng hơi đốt bằng nhiínliệu rắn thì cần phải có một khu vực ở gần nhă mây để chứa than, thu nhận tro vă

xỉ, khu vực nhă ở của công nhđn vă cân bộ kỹ thuật cũng được xđy dựng không xanhă mây nhưng mă phải bảo đảm có môi trường trong sạch Địa hình diện tích phảibằng phẳng, độ dốc, tuyến đường nối từ đường sắt vă ôtô chính tới nhă mây phảithuận lợi, khoảng câch đó không xa nhă mây

- Ở nước ta, khí đồng hănh phđn bố chủ yếu ở bể Cửu Long với trữ lượng 58,4

tỉ m3 (15%) tập trung trong câc mỏ dầu lớn: Bạch Hổ, Rạng Đông, Hồng Ngọc văcâc mỏ dầu – khí: Emerald, Sư Tử Trắng Ngoăi ra một lượng khí đồng hănh rấtnhỏ (3%) còn phđn bố trong câc mỏ khí – dầu như: Bunga Kekwa – Câi Nước,Bunga Raya thuộc về Malay – Thổ Chu

1.5 Đề xuất và chọn phương án:

Với đề tài “ thiết kế nhà máy nhiệt điện công suất 750 MW đốt khí đồng hành ”

ta có thể có nhiều phương án, qua đó chọn ra một phương án tối ưu nhất

1.5.1 Phương án 1: Đặt 5 tổ máy có công suất 150 MW

Việc đặt 5 tổ máy như vậy sẽ chiếm khá lớn về tổng mặt bằng diện tích, do việc

bố trí nhiều thiết bị cho mỗi tổ máy Mặt khác do có nhiều tổ máy vận hành nên cầnphải có nhiều công nhân, cán bộ kỹ thuật vận hành dẫn đến chí phí cho việc trảlương nhân viên tăng lên

Chi phí bảo dưởng các thiết bị hàng năm tăng và chi phí cho việc xây dựng giaothông (đường xe chạy, đường sắt) cũng như giá tiền nhiên liệu tăng lên do phải cóthêm các hệ thống xử lý, chưng cất và hệ thống xử lý khói thải ra môi trường theođúng tiêu chuẩn

Với 5 tổ máy thì khả năng vận hành và bảo đảm cho việc cung cấp đủ điện nănglên mạng lưới điện, nếu một trong 5 tổ máy bị hư hỏng thì còn có 4 tổ máy còn lạichạy tăng công suất lên một chút để kịp thời sửa chữa Việc điều chỉnh phụ tải dễdàng 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

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

1.5.2 Phương án 2: Đặt hai tổ máy có công suất 2 x 300MW và 150MW.

Theo phương án này thì ta có 3 tổ máy như vậy thì mặt bằng phân bố các thiết

bị sẽ chiếm diện tích ít hơn phương án 1, nên tổng mặt bằng của cả nhà máy cũng nhỏ hơn so với phương án trên Ở phương án này có đến hai tổ máy với công suấtkhác nhau cùng vận hành nên cần phải có nhiều công nhân, cán bộ kỹ thuật vận hành dẫn đến chí phí cho việc trả lương nhân viên tăng lên

Chi phí bảo dưởng các thiết bị hàng năm tăng và chi phí cho việc xây dựng giaothông (đường xe chạy, đường ống dẫn khí đồng hành, ) cũng như tốn chi phí cho

hệ thống xử lý khói thải ra môi trường theo đúng tiêu chuẩn Giá tiền nhiên liệu vàphí tổn vận chuyển nhiên liệu vẫn còn lớn do có quá nhiều thiết bị khác nhau cùnglàm việc trong nhà máy (lò hơi, cung cấp nước, turbine, )

Với 3 tổ máy thì khả năng vận hành và bảo đảm cho việc cung cấp đủ điện nănglên mạng lưới điện Việc điều chỉnh phụ tải gặp nhiều khó khăn, khả năng thay thếcác thiết bị trong nhà máy khi có hư hỏng cũng khó do các thiết bị làm việc trongnhà máy có các kích cỡ khác nhau Độ tin cậy và hiệu suất nhà máy còn chưa cao

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

1.5.3 Phương án 3: Đặt 1 tổ máy có công suất 770MW.

Việc đặt 1 tổ máy như vậy thì mặt bằng phân bố các thiết bị sẽ chiếm diện tích íthơn nên tổng mặt bằng của cả nhà máy cũng nhỏ hơn so với cả hai phương án trên

Ở phương án này do chỉ có 1 tổ máy vận hành nên không cần phải có nhiều côngnhân, cán bộ kỹ thuật vận hành dẫn đến chí phí cho việc trả lương nhân viên giảmxuống rất đáng kể

Chi phí bảo dưởng các thiết bị hàng năm và chi phí cho việc xây dựng giaothông (đường xe chạy, đường dẫn khí đồng hành) 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 cho việcmua sắm các thiết bị ban đầu lớn do những thiết bị này làm việc với các thông sốcao hơn so với hai phương án trên

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

bị làm việc trong nhà máy

Gọi K3 là chi phí vốn đầu tư ban đầu của phương án 3

S3 là chi phí vận hành hằng năm của phương án 3

1.6 Tính chọn phương án:

1.6.1 Tính chi phí vận hành hằng năm.

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

S = SA + SB + Sn + S0 , đồng/năm

Trong đó: SA : chi phí cho khấu trừ hao mòn và sữa chữa

SB : chi phí cho nhiên liệu

Sn : chi phí cho việc trả lương cán bộ công nhân viên

S0 : chi phí công việc chung của nhà máy và tất cả các chỉ tiêu khác

1.6.2 Chi phí cho nhiên liệu:

Với b suất tiêu hao nhiên liệu tiêu chuẩn để sản xuất ra 1 kWh điện

Hay với b: suất tiêu hao khí để sản xuất 1 kWh điện

Trong đó: PA= 6%: Phần khấu hao thiết bị và sửa chữa

K: vốn đầu tư thiết bị nhiệt của các phương án; [đồng]

Giả sử vốn đầu tư thiết bị nhiệt của ba phương án là:

Trong đó: Z: tiền lương trung bình một người trong 1 năm

Giả sử mỗi tháng cán bộ công nhân viên nhận lương trung bình một người là4.106 đồng/tháng Thì : Z = 4.106.12 = 48.106 đồng/năm

N = 750MW: công suất của nhà máy

n: hệ số biên chế của công nhân ứng với từng phương án và công suất của tổ máy

Giả sử : n1= 1,56người/MW ứng với 5 tổ máy 150MW

n2= 1,54người/MW ứng với 2 tổ máy 300MW và 1 tổ máy 150MW

n3= 1,4người/MW ứng với 1 tổ máy 770MW

 Chi phí trả lương cho cán bộ công nhân viên từng phương án là:

Trong đó:  = 27%: hệ số khấu hao

SA : chi phí khấu hao và sửa chữa

Sn : chi phí trả tiền lương cho cán bộ công nhân viên

 S của mỗi phương án là:

Dùng khí đồng hành với nhiệt trị nhiên liệu là Qlvt = 29500kJ/kg.

CHƯƠNG 2

THÀNH LẬP VÀ TÍNH TOÁN SƠ ĐỒ NHIỆT

2.1 Xây dựng sơ đồ nhiệt nguyên lý của nhà máy.

Sơ đồ nhiệt nguyên lý xác định nội dung cơ bản của quá trình công nghệ biếnđổi nhiệt năng trong nhà máy điện Nó bao gồm các thiết bị chính và phụ Các đường hơi và các đường nước nối chung vào một khối trong một quá trình công nghệ Các thành phần trong sơ đồ nhiệt nguyên lý bao gồm: lò hơi tuần trực lưu,

tuabin ngưng hơi, 3 thân, đồng trục (K-770-170), máy phát điện, bình ngưng, các

bình gia nhiệt cao áp, hạ áp, thiết bị khử khí, bơm nước cấp, bơm nước đọng, bơm nước ngưng Các đường ống dẫn hơi đến các bình gia nhiệt, đường nước ngưng chính, đường nước ngưng đọng

Đặc tính kỹ thuật của tuabin K-770-170:

Công suất định mức: 770MW

Tốc độ: 3000 v/p

Áp suất hơi đầu vào: 170kg/cm2 (166bar)

Nhiệt độ hơi mới: 5380C

Số cửa trích: 7

Nhiệt độ hơi quá nhiệt trung gian: 5380C

Nhiệt độ nước cấp: 2650C

Lưu lượng hơi tuabin: G = 2180 T/h

Bảng 1: Dẫn ra các hiệu suất của các phần tuabin chính như sau:

Sơ đồ nhiệt nguyên lý

GOA : Bộ giảm ôn, giảm áp

* Diễn giải sơ đồ nhiệt nguyên lý :

Trong toàn bộ nhà máy 750MW bao gồm 1 khối mỗi khối 770MW gồm có: lò hơi trực lưu, tua bin ngưng hơi một trục K-770-170 có 3 xilanh

Hơi quá nhiệt từ lò hơi được dẫn đến phần cao áp của tuabin sẽ giãn nở sinh công, sau khi ra khỏi phần cao áp hơi được quá nhiệt trung gian một lần nữa rồi tiếp tục giãn nở trong phần trung áp và hạ áp của tuabin Trên tuabin có 7 cửa trích gia nhiệt cho nước ngưng, nước cấp và thiết bị khử khí Phần hơi còn lại sau khi ra

khỏi phần hạ áp của tuabin được đưa vào bình ngưng, tại đây hơi được ngưng tụ thành nước ngưng nhờ nước tuần hoàn làm mát.

Nước ngưng sau khi ra khỏi bình ngưng được bơm nước ngưng bơm qua bình làm lạnh Ejectơ sau đó qua các bình gia nhiệt hạ áp rồi dồn về thiết bị khử khí Nước ngưng sau khi được khử khí sẽ được chứa trong bể khử khí, sau đó được bơmnước cấp đưa qua các bình gia nhiệt cao áp làm tăng nhiệt độ trước khi đưa vào lò hơi

Hơi từ các cửa trích của tuabin gia nhiệt cho nước ngưng, nước cấp bao gồm: haicửa trích ở phần cao áp được gia nhiệt cho bình gia nhiệt cao áp số 1, số 2; ba cửa trích ở phần trung áp được gia nhiệt cho bình cao áp số 3 và bình khử khí, bình gia nhiệt hạ áp số 4, số 5 và hai cửa trích phần hạ áp gia nhiệt cho bình hạ áp 6 và số 7

Ở thiết bị khử khí do hơi được trích từ cửa trích có áp suất cao nên được đưa qua thiết bị giảm ôn giảm áp để hạ nhiệt độ và áp suất xuống phù hợp với yêu cầu Hơi

ở các cửa trích của tuabin sau khi gia nhiệt cho nước ngưng, nước cấp thì sẽ ngưng

tụ thành nước đọng Sơ đồ dồn nước đọng ở các bình gia nhiệt được chọn ở đây là

sơ đồ dồn cấp phối hợp với bơm: vừa dồn cấp ,vừa bơm đẩy về đường nước chính

Ở các bình gia nhiệt cao áp (CA) nước đọng được dồn từ CA1  CA2  CA3 do

độ lệch về áp suất, sau đó nước đọng được dồn vào bình khử khí Ở các bình gia nhiệt hạ áp thì nước đọng được dồn từ bình gia nhiệt hạ áp HA4  HA5 HA6 rồi dùng bơm nước đọng dồn về điểm hỗn hợp trên đường nước ngưng chính phía đầu

ra của bình gia nhiệt hạ áp số 6 Nước đọng của bình gia nhiệt số 7, bình làm lạnh ejectơ được đưa về bình ngưng

2.2 Các thông số hơi và nước đồ thị i - S biểu diễn quá trình làm việc của dòng hơi trong tua bin.

* Khi hơi đưa vào tua bin, qua các van điều chỉnh, hơi bị tiết lưu, do đó áp suất của hơi trước tầng đầu của tua bin giảm đi khoảng 5% so với áp suất ban đầu P0

Nghĩa là: P0’ = 0,95 P0

Vậy áp lực trước tầng dầu tua bin: P’0 = 0,95 P0 = 0,95 166 = 157,7

* Từ áp suất và nhiệt độ của hơi tại các cửa trích entanpi của hơi ứng với các cửa trích đó

* Áp suất làm việc tại bình gia nhiệt được lấy nhỏ hơn áp suất tại các cửa trích tương ứng từ 3  8% Ở đây ta chọn P = 5%

* Riêng tại bình khử khí chọn làm việc với P’ =6bar hơi cấp cho bình khử khí được lấy từ cửa trích số 3 có áp suất cao do đó phải quan van giảm áp trước khi vào bình khử khí

* Do điều kiện khí hậu ở Việt Nam, nhiệt độ nước làm mát bình ngưng là 260C

do đó áp suất ngưng tụ PK thay đổi

Nhiệt độ ngưng tụ được xác định như sau:

tk = t1 + t + , 0CTrong đó:

tk: Nhiệt độ ngưng tụ ở bình ngưng, 0C

t1: Nhiệt độ nước làm mát, 0C

t: Độ gia nhiệt nước làm mát, 0C

: Độ gia nhiệt thiếu của nước ở trong bình ngưng, 0CCác giá trị hợp lý của tk, được xác định bằng tính toán kinh tế kỹ thuật kết hợp của 3 yếu tố: áp lực cuối Pk của hơi trong tua bin, bình ngưng và hệ thống cung cấp nước

Độ gia nhiệt nước làm mát t = 8 120C

Độ gia nhiệt thiếu của nước ở bình ngưng  = 350C

Chọn: t = 80C

 = 30C

 tx = 26 + 8 + 3 = 370CTương ứng có Pk = 0,064 barTra bảng, ta có i”k = 2569 KJ/kg

i’k = 155 KJ/kgChọn độ khô sau tầng cuối của tua bin là x = 0,95 thì

tn: Nhiệt độ nước ngưng sau bình gia nhiệt, 0C

: Độ gia nhiệt thiếu cho nước, 0C (chọn  = 30C)Trên cơ sở đó ta có bảng 3 và từ đó ta xây dựng đồ thị i - S biểu diễn quá trình làm việc của dòng hơi trong tua bin với các thông số:

P, t, i : áp suất, nhiệt độ và entanpi các cửa trích, bar, 0C, KJ/kgp’ : áp suất hơi trước các thiết bị gia nhiệt, bar Xác định được áp lực hơi tại các thiết bị gia nhiệt như sau: p’ = 0,95.p

tH, i’H : nhiệt độ và entanpi của nước ngưng bão hòa, 0C, kJ/kg

tn, in : nhiệt độ và entanpi của nước sau các bình gia nhiệt, 0C, kJ/k

Bảng 2: Thông số hơi tại các cửa trích, nước đọng và nước ngưng tại các bìnhc ng ng t i các bìnhư ại các bình

Trên giản đồ i-s, điểm 0’ ứng với trạng thái hơi ở trước phần cao áp Các điểm

2, 2’ biểu thị thông số hơi trước và sau khi quá nhiệt trung gian Nhiệt độ nước cấp sau bình gia nhiệt cao 1 bằng 2650C Còn điểm 4 là đường hơi trích đi vào ởbình khử khí chính, 6 là đường hơi trích đi vào ở bình gia nhiệt hạ áp số 6 và turbine chính từ turbine truyền động bơm nước cấp

2.3 Tính toán sơ đồ nhiệt nguyên lý:

*Cơ sở tính toán các thông số của nhà máy:

Mục đích cơ bản của việc tính toán sơ đồ nhiệt nguyên lý của nhà máy điệnngưng hơi là ở chỗ xác định các đặt tính kỹ thuật của thiết bị nhằm đảm bảo công suất điện Đảm bảo yêu cầu về chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật và năng lượng của nhà máy điện và các phần tử của chúng

Tính toán nhiệt chủ yếu dựa vào phương trình cân bằng nhiệt và phương trình cân bằng vật chất, sau đó giải các phương trình đó Tiến hành tính toán đối với bình cao áp trước rồi đến bình hạ áp và bình ngưng

Trong tính toán tổn thất hơi và nước do rò rỉ ở các đường ống các van và các thiết bị khác được quy về tốn thất trên đường hơi mới còn tổn thất nhiệt được kểđến thông qua hiệu suất của các thiết bị nhiệt (hệ số khuyếch tán nhiệt) và tốn thất nhiệt độ, áp suất

Trong thiết kế này tổn thất áp suất trong bộ quá nhiệt trung gian là 10% Hiệu suất các thiết bị gia nhiệt lấy khoảng 98  99% Tổn thất nhiệt độ lấy từ 2 

50C

Theo chọn trước các đại lượng:

Lượng hơi mới đưa vào tua bin: 0 = 1Lượng hơi rò rỏ trên đường ống: rr = 0,02

Lượng hơi chèn vào bình làm lạnh hơi chèn cuối : cc = 0,0025Lượng hơi chèn xả qua ống tín hiêụ: ’ch = 0,001

Phụ tải của lò và lưu lượng nước cấp: nc = qn =  + rr = 1,02

* Tính toán sơ đồ nhiệt nguyên lý:

Ngày nay đối với các khối có công suất lớn, có các thông số siêu tới hạn và cóquá nhiệt trung gian đều áp dụng từ 7 đến 9 tầng gia nhiệt Trong các nhà máy điện hiện đại hiện nay hầu hết đều áp dụng các bình gia nhiệt bề mặt, với sơ đồ

xả nước đọng hỗn hợp nghĩa là xả nước đọng dồn cấp ở các bình gia nhiệt cao

áp và bơm nước đọng ở 1 hoặc 2 bình gia nhiệt hạ áp, trong đó 1 bình gia nhiệt loại hỗn hợp (bình khử khí) Một số nước trên thế giới có một vài nhà máy điện chỉ dùng sơ đồ hồinhiệt với các bình gia nhiệt bề mặt hoặc chỉ với các bình gia nhiệt hỗn hợp, nếu áp dụng loại bình gia nhiệt hỗn hợp hạ áp đảm bảo được chấtlượng nước vì loại trừ được khả năng rỉ ống đồng của bình gia nhiệt

Áp dụng hồi nhiệt thì giảm tiêu hao nhiên liệu nhưng lại làm tăng hơi tiêu hao cho tuabin, tăng công suất của lò, tăng kích thước phần cao áp của tuabin nhưng có trích hơi thì lượng hơi đi vào bình ngưng và các kích thước của các tầng cuối của tua bin và ống thoát dẫn đi

2.3.1 Bình gia nhiệt cao áp 1 (GNCA1):

Độ kinh tế của việc hồi nhiệt khi sử dụng hơi quá nhiệt ở các cửa trích của tua bin có thể được nâng cao nhờ việc làm lạnh hơi trích bằng nước cấp, sở dĩ như vậy là vì khi làm lạnh hơi trích thì sự trao đổi nhiệt năng không thuận nghịch trong các bình gia nhiệt giảm đi, lượng hơi trích phải tăng lên làm giảm lượng hơi đi vào bình ngưng do vậy hiệu suất của tuabin nói riêng và của nhà máy nói chung tăng lên Ngoài ra việc làm lạnh nước đọng sẽ làm giảm sự thay thế hơi trích của bình gia nhiệt tiếp nhận nước đọng đó và như vậy giảm nhiệt tổn thất

năng lượng Do đó các bình gia nhiệt cao áp đều chọn là loại bình có cả 3 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 có áp suất cao đến bình có áp suất thấp.

Sơ đồ tính toán bình gia nhiệt cao áp số 1:

Trong đó:

LH1: Phần làm lạnh hơi trong bình gia nhiệt 1GN1: Phần gia nhiệt chính trong bình gia nhiệt 1LĐ1: Phần làm lạnh nước đọng trong bình gia nhiệt 1

h1; nc: Lượng hơi, lượng nước cấp vào bình gia nhiệt

i1n; i2n: entanpi nước cấp ra và vào bình gia nhiệt

iđ1: entanpi nước đọng ra khỏi bình gia nhiệt

ih1: entanpi hơi ra khỏi cửa trích 1Phương trình cân bằng nhiệt cho bình gia nhiệt cao áp 1

h1 [(ih1 - i’1) + (i’1 - iđ1)]  = nc (i1n - i2n)

Với nc = 1,02

ih1 = 3023,5 KJ/kg;

i1n = 1140 KJ/kg

i2n = 1040,6 KJ/kg

iđ1 = i2n + lđ = 1040,6 + 40 = 1080,6 KJ/kgvới lđ = 40 KJ/kg: Nhiệt hàm của nước đọng ra khỏi bình gia nhiệt

Chọn hiệu suất bình gia nhiệt  = 0,98

02 , 1 1

1

2 1 1

n n nc h

i i

i i

 h1 = 0,0532

2.3.2 Bình gia nhiệt cao áp 2:

Ở các bình gia nhiệt cao áp, nước đọng từ bình gia nhiệt có áp suất cao sẽ dồn

về bình gia nhiệt có áp suất thấp Vì vậy tại bình gia nhiệt cao áp 2 sẽ có thêm dòng nước đọng từ bình GNCA1 về Hơi cấp cho bình gia nhiệt cao áp 2 được lấy từ cửa trích số 2

Sơ đồ tính toán nhiệt cho bình gia nhiệt cao áp số 2

Trong đó: LH2: Phần làm lạnh hơi trong bình gia nhiệt 2

GN2: Phần gia nhiệt chính trong bình gia nhiệt 2LĐ2: Phần làm lạnh nước đọng trong bình gia nhiệt 2

i2n; i3n: entanpi của nước vào và ra bình GNCA2

h2; ih2: lượng hơi và entanpi của hơi cấp cho bình GNCA2

h1; iđ1: lượng nước đọng, entanpi nước đọng ra khỏi bình GNCA1

2

2 1 1 3

2 2

â h

â â h n n nc h

i i

i i i

2.3.3 Bình gia nhiệt cao áp số 3:

Sơ đồ tính toán nhiệt cho bình gia nhiệt cao áp số 3:

Trong đó: LH3: Phần làm lạnh hơi trong bình gia nhiệt 3

GN3: Phần gia nhiệt chính trong bình gia nhiệt 3LĐ3: Phần làm lạnh nước đọng trong bình gia nhiệt 3

h3: lượng hơi cấp cho bình GNCA3 lấy từ cửa trích 3

ih3: entanpi hơi cấp cho bình GNCA3

in3; in4: entanpi nước cấp ra và vào bình GNCA3

’h2: lượng nước đọng từ binh GNCA2 về

’h2 = h1 + h2 = 0,0532 + 0,1 = 0,1532

iđ2: entanpi nước đọng từ bình GNCA2 về

’h3: lượng nước đọnh ra khỏi bình GNCA3 về bình khử khí

iđ3: entanpi nước đọng ra khỏi bình GNCA3

- Chọn hiệu suất bình gia nhiệt:  = 0,98

- Theo [TL-2]: lấy iđ3 = in4 + 40, KJ/kg

- Khi nước cấp đi qua bơm nước cấp thì bị gia nhiệt thêm một lượng

B nên ta có:

in4 = i’kk + , KJ/kg (3-1)

Trong đó: i’kk: entanpi của nước cấp ở đầu hút bơm nước cấp

B: độ gia nhiệt của nowcs của bơm nước cấp

B.B = Vtb (Pđ - Ph) 103, theo (3-2)Với: B: Hiệu suất của bơm; chọn B = 0,85

Vtb, m3/kg: Thể tích riêng của nước tại áp suất P

Với: PLH = P0 + P0: áp lực hơi tại chỗ ra khỏi lò hơi

P0: áp lực hơi trước tua bin P0 = 23,54 MPa

P0: tổn thất á lực trong ống hơi từ lò hơi tới tua binChọn P0 = 5% P0 = 23,54 0,05 = 1,177 MPa

PtlLH: trở kháng thuỷ lực của lò hơi: PtlLH = 4MPa (theo NMNĐ 2)

Hđ (m): chiều cao dâng nước từ trục bơm cấp đến điểm cao nhất của

hệ thống ống là Chọn Hđ = 30m

 : khối lượng riêng của nước ở đường đẩy;  = 863 kg/m3

Ptlđ: tổng trở kháng thuỷ lực của thiết bị (bao gồm các bình GNCA, bộ hâm nước )

Chọn Ptlđ = 14% PLH

= 0,14 (23,54 + 0,05 23,54) = 3,46 MPa

, , 





P â P h P

10 6994 0 43 32 0011 0

,

, ,

B = 41,1 KJ/kgThay B vào (3-1)  i4n = 666,9 + 41,1 = 708 KJ/kg

* Phương trình cân bằng nhiệt của bình GNCA3:

3 3

3 2 2 4

3 3

â h

â â h n n nc h

i i

i i i

3158 , 4 748 0 , 98

95 , 0 748 6 , 821 1532 , 0 708 6 , 781 02 , 1

Không khí hòa tan trong nước có chứa một lượng không khí không ngưng như

CO2, O2 dẫn đến gây ăn mòn thiết bị và ống dẫn trong nhà máy nhiệt điện Để bảo vệ chúng khỏi bị ăn mòn của khí trong nước, người ta áp dụng biện pháp tách khí ra khỏi nước trước khi cung cấp cho lò hơi (hay còn gọi là khử khí cho nước)

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

Trong đó:

- E

ch: lượng hơi lấy từ thiết bị khử khí đi chèn bình làm lạnh ejecter

Ech = 0,0035

- n4 ; in4: lượng nước ngưng, entanpi nước ngưng sau bình gia nhiệt hạ áp 4 về

- h3, in3: lượng hơi, entanpi từ cửa trích 3 cấp cho TBKK

- ’h3, iđ3: lượng nước đọng, entanpi nước đọng từ bình GNCA3 về

’h3 = h1 + h2 + h3

’h3 = 0,0532 + 0,1 + 0,0272 = 0,1804Phương trình cân bằng chất của thiết bị khử khí

nc i’kk + HA

ch i”kk = (h3 ih3 + ’h3 iđ3 + n4 in4).

Chọn hiệu suất trung bình khử khí:  = 0,98

Chọn áp lực làm việc của TB KK là 6 at = 5,88 bar

640 95

2.3.5 Bình gia nhiệt hạ áp 4:

Sơ đồ tính toán nhiệt cho bình gia nhiệt hạ áp 4:

Trong đó:

h4, ih4: lượng hơi và entanpi của dòng hơi lấy từ cửa trích số 4

n4: lượng nước ngưng qua GNHA4

in4, in5: entanpi nước ngưng ra và vào GNHA4

h4, iđ4: lượng nước đọng và entanpi nước đọng ra khỏi GNHA4 phương trình cân bằng nhiệt của GNHA4

Phương trình cân bằng nhiệt tại bình GNHA4

n4 (in4 - in5) = h4 (ih4 - iđ4) Chọn hiệu suất bình GNJA4:  = 0,98

5 4 4 4

n n n h

i i

i i

h4 = 0,0068

2.3.6 Bình gia nhiệt hạ áp 5 (GNHA5)

Hơi thoát ra từ tua bin phụ được đưa trở lại tầng trung gian của tua bin chính trên đường hơi về có trích một đường hơi cấp cho GNHA5

Sơ đồ tính toán nhiệt của bình GNHA5 như sau:

Trong đó:

h5: lượng hơi cấp cho gia nhiệt hạ áp 5

ih5: entanpi của dòng hơi cấp cho gia nhiệt hạ áp 5

h4: lưu lượng dòng nước đọng từ gia nhiệt hạ áp 4 trở về

ih4: entanpi dòng nước đọng từ GNHA4 về GNHA5

’h5, iđ5: lưu lượng và entanpi dòng nước đọng từ GNHA5 về GNHA6

n4 (in5 - iHHK) = [h5 (ih5 - iđ4) + h4 (iđ4 - iđ5) + TA

ch(iTA

ch - iđ5)] Chọn hiệu suất bình GNHA5 là  = 0,98

Theo bảng 2 ta có:

in5 = 620,4 KJ/kg

ih5 = 2980 KJ/kg

iđ5 = 519,66 KJ/kg

iđ4 = 633,08 KJ/kg

n4 = 0,836

h4 = 0,0068Thay vào phương cân bằng nhiệt ta có:

0,836 (620,4 - iHHK) = [h5 (2980 - 519,66) + 0,0068 (633,08 - 519,66)

+ 0,004 (3306 - 519,66)]

 iHHK = 606,136 - 2943 h5 (6-1)

2.3.7 Cân bằng nhiệt điểm hỗn hợp K:

Nước đọng tự bình GNHA5 đỗ về bình GNHA6 sau đó nước đọng được bơm trở lại đường nước ngưng tại vị trí hỗn hợp K ở giữa bình GNHA5 và GNHA6 nhờ bơm nước đọng

Sơ đồ tính toán nhiệt như hình vẽ sau:

n4 = 0,836

in6 = 394,3 KJ/kgThay vào ta có:

0,836 iHHK = ’h6 395,85 + n6 394,3 (7-1)Thay (6-1) vào (7-1) ta có:

0,836 (606,136 - 2943 h5) = (h6 + 0,0068 + h5 + 0,004)395,85 + n5 394,3

 395,85 h6 + 394,3 n5 + 2856,198 h5 = 505.146 (7-2)Phương trình cân bằng chất tại điểm K

Sơ đồ tính toán nhiệt như hình vẽ sau:

Trong đó: h6 : lưu lượng hơi trích từ cửa trích số 6 cấp cho GNHA6 và có entanpi ih6

’h5 ; iđ5: lưu lượng và entanpi dòng nước đọng từ GNHA5 về

entanpi nước ngưng vào và ra khỏi GNHA7 là in7 và in6.

Phương trình cân bằng nhiệt của gia nhiệt hạ áp 6:

n5 (in6 - in7) = [h6 (ih6 - iđ6) + ’h5 (iđ5 - iđ6)] Chọn hiệu suất của bình gia nhiệt là:  = 0,98

Ta được: n5 = 0,745

h5 = 0,02 = 0,071