Trong lò xảy ra phản ứng cháy khói sau khi qua bộ hâm nước và bộ sấy không khí để tận dụng nhiệt thì được thoát ra ngoài nhờ ống khói làm cho nước sôi và tạo thành hơi bão hòa, hơi bão h
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Khoa Quản lý năng lượng
-*** -ĐỒ ÁN MÔN HỌC NGUYÊN LÍ VÀ THIẾT BỊ TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN
Đề tài
Vẽ và giải thích nguyên lý làm việc của nhà máy nhiệt điện than, giải thích chi tiết nguyên lý họat động và chức năng nhiệp vụ của từng thiết bị trong hệ
thống.
Giáo viên hướng dẫn: Ts Dương Trung Kiên
Sinh viên thực hiện: Đào Huyền Trang
Lớp: Đ7-QLNL1 Hà Nội, tháng 11 – 2014
Trang 2MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU
NỘI DUNG
I GIỚI THIỆU CHUNG:
II SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN: (Dùng than)
III NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC THIẾT BỊ
.Bình ngưng:
Lò hơi:
Bộ phận hâm nhiệt:
Tuabin:
Trang 3
LỜI MỞ ĐẦU :
Việt Nam đang trong giai đoạn phát triển mạnh mẽ trên mọi lĩnh vực, từng bước hiện đại hóa với mục tiêu đưa đất nước trở thành một nước công nghiệp hiện đại.Trong đó, ngành điện là ngành phát triển mũi nhọn của nền kinh tế Việc phát triển ngành điện phải luôn đi trước một bước để phục vụ cho ngành công nghiệp cũng như cuộc sống con người
Ở nước ta hiện nay, điện năng được cung cấp chủ yếu từ hai nguồn thủy điện và nhiệt điện Đất nước ta có địa hình dốc và nguồn thủy năng dồi dào Với đặc điểm như vậy thủy điện đang được khai thác tối đa, rất nhiều nhà máy thủy điện đã được xây dựng như nhà máy thủy điện Sơn La, Hòa Bình, Trị An,… Thủy điện có công suất lớn nhưng không chủ động, phụ thuộc vào thiên nhiên Nhiệt điện ra đời đã khắc phục được hiện tượng đó Tận dụng nguồn khoáng sản phong phú, trữ lượng lớn như than, dầu… nhà máy nhiệt điện cũng đang được chú trọng xây dựng và phát triển Một số nhà máy nhiệt điện điển hình ở nước ta như nhà mày nhiệt điện Phả Lại, Uông Bí,…
Nhằm hoàn thiện và bổ sung kiến thức, em xin phép tìm hiểu về nguyên lý vận hành của nhà máy nhiệt điện than Với sự hiểu biết có hạn của mình, đồ án của em còn nhiều thiếu sót, rất mong thầy cũng như các bạn trong lớp góp ý để bài báo cáo của em được hoàn chỉnh hơn
EM XIN TRÂN THÀNH CẢM ƠN
Trang 4
NỘI DUNG
Nhà máy nhiệt điện là tập hợp các thiết bị và cơ cấu phục vụ cho việc thực hiện các chu trình nhiệt động để chuyển hóa năng lượng nhiệt thành cơ và sau
đó thành năng lượng điện
Có rất nhiều dạng nhà máy nhiệt điện khác nhau Nhưng trong báo cáo này
em chỉ xin phép trình bày về nguyên lý hoạt động của nhà máy nhiệt điện than môt trục
Trang 5II.SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN VÀ
NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
Nhiên
liệu
(than)
Máy nghiền
Nước
Thiết bị quá nhiệt hơi Bình
chứa
Phễu than
Bức xạ đối lưu
Buồng đốt
Hâm nhiệt
Trang 7Các bộ phận của nhà máy nhiệt điện gồm
LH :Lò hơi
QN : Bộ quá nhiệt
QNTG :Bộ quá nhiệt trung gian
CA :Tầng cao áp
TA :Tầng trung áp
HA :Tầng hạ áp
BN :Bình ngưng
BNN :Bơm nước ngưng
LE :Ejecto
HA5,6,7,8 :Các bình gia nhiệt hạ áp5,6,7,8
CA1,2,3 :Các bình gia nhiệt cao aps1,2,3
BNC :Bơm nước cấp
KK :Khử khí
TP :Tua bin phụ
GNBS :Gia nhiệt nước bổ sung
PL :Phân li hơi
Ngoài ra còn có quạt gió,bộ sấy không khí,vòi đốt,bộ hâm nước và máy phát điện
Trang 8DIỄN GIẢI SƠ ĐỒ NHIỆT NGUYÊN LÍ
Toàn bộ nhà máy gồm 2 khối là lò hơi trực lưu và tua bin ngưng hơi 1 trục 3 tầng
z**
Qua hệ thống cấp nhiên liệu ,than được đưa vào vòi đốt.Than được sấy khô bằng không khí nóng từ quạt gió qua bộ sấy không khí.Nước đã được xử lí hóa học qua
bộ hâm nước đưa vào lò hơi Trong lò xảy ra phản ứng cháy (khói sau khi qua bộ hâm nước và bộ sấy không khí để tận dụng nhiệt thì được thoát ra ngoài nhờ ống khói) làm cho nước sôi và tạo thành hơi bão hòa, hơi bão hòa qua thiết bị quá nhiệt hơi trở thành hơi quá nhiệt đưa vào tầng cao áp Từ tầng cao áp hơi được biến đổi nhiệt năng thành cơ năng và làm quay tuabin(giãn nở sinh công).Sau khi ra khỏi phần cao áp hơi được quá nhiệt trung gian1 lần nữa rồi tiếp tục giãn nở trong phần trung áp và hạ áp của tuabin.Tren tuabin có 8 cửa trích 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 làm lạnh được lấy từ sông bằng bơm tuần hoàn, để không khí không lọt vào bình ngưng thì chọn bơm chân không)
Nướcngưng sau khi ra khỏi bình ngưng được bơm qua bình làm lạnh Ejectơ,trong quá trình bơm nước từ bình ngưng về lò hơi thì nó qua các thiết bị ra nhiệt hạ áp rồi dồn về thiết bị khử khí.Nước ngưng sau khi được khử khí được chứa trong bể khử khí,sau đó được bơm nước cấp đưa qua các bình gia nhiệt cao áp làm tăng nhiệt độ trước khi vào lò hơi Trong quá trình làm việc để bù lượng nước thiếu hụt phải thường xuyên cấp nước bổ sung qua bộ khử khí Hơi nước ở các tầng được trích một phần để cung cấp cho bình gia nhiệt cao áp, hạ áp, bộ khử khí
Hơi từ các cửa trích của tuabin gia nhiệt cho bình gia nhiệt cao áp số 1,2,3 và bình khử khí.Các cửa trích còn lại từ phần trung áp hạ áp được gia nhiệt cho bình gia nhiệt hạ áp số 6,6,7,8.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
Trang 9hợp với yêu cầu.Hơi từ 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 ở các bình gia nhiệt ở đây được chọn 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 nước đọng được dồn từ CA1-> CA2->CA3 do độ lêch
về áp suất,sau đó nước đọng được dồn về bình khử khí.Ở các bình gia nhiệt hạ áp nước đọng được dồn từ bình gia nhiệt há áp HA5->HA6->HA7 rồi cùng HA8 dùng bơm nước đọng dồn về điểm hỗn hợp trên đường nước ngưng chính phía đầu ra của bình gia nhiệt hạ áp số 7.Nước đọng của bình làm lạnh Ejecto được đưa về bình ngưng
II Nguyên lí hoạt động của các thiết bị
1.Lò hơi
.Lò hơi:
Lò hơi là thiết bị trong đó xẩy ra quá trình đốt cháynhiên liệu, nhiệt lợng tỏa ra sẽ biến nớc thành hơi, biến năng lợng của nhiên liệu thành nhiệt năng của dòng hơi
Lò hơi là thiết bị có mặt gần nh trong tất cả các xí nghiệp, nhà máy, để sản xuất hơi nớc phục vụ cho quá trình sản xuất điện năng trong nhà máy điện; phục vụ cho các quá trình đun nấu, chng cất các dung dịch, sấy sản phẩm trong các quá trình công nghệ ở các nhà máy hóa chất, đờng, rợu, bia, nớc giải khát, thuốc lá, dệt, chế biến nông sản và thực phẩm
Tùy thuộc vào nhiệm vụ của lò hơi trong sản xuất, ta có thể phân thành hai loại sau:
+Trong các nhà máy công nghiệp nh nhà máy hóa chất, đờng, rợu, bia, nớc giải khát, thuốc lá, dệt, chế biến thực phẩm , hơi nớc phục vụ cho các quá
trình nghệ nh đun nấu, chng cất các dung dịch, cô đặc và sấy sản phẩm thờng là hơi bão hòa áp suất hơi tơng ứng với nhiệt độ bão hòa cần thiết cho quá trình công nghệ, nhiệt độ thờng từ 110 đến 180 0 Loại lò hơi này đợc gọi là lò hơi
công nghiệp, có áp suất hơi thấp, sản lợng nhỏ
+Trong nhà máy điện, lò hơi sản xuất ra hơi để làm quay tuốc bin, phục vụ
cho việc sản xuất điện năng, đòi hỏi phải có công suất lớn, hơi là hơi quá nhiệt có
áp suất
và nhiệt độ cao Loại này đợc gọi là lò hơi nhà máy điện
Trang 10Nhiên liệu đốt trong lò hơi có thể là nhiên liệu rắn nh than, củi, bã mía, có thể
là nhiên liệu lỏng nh dầu nặng (FO), dầu diezen (DO) hoặc nhiên liệu khí
2.2 Nguyên lý làm việc của lò hơi trong nhà máy điện
Trong các lò hơi nhà máy điện, hơi đợc sản xuất ra là hơi quá nhiệt vào lu lợng, nhiệt độ và áp suất hơi Các giá trị này càng cao thì công suất lò hơi càng lớn Hiệu quả của quá trình trao đổi nhiệt giữa ngọn lửa và khói với môi chất trong lò hơi phụ thuộc vào tính chất vật lý của môi trờng (sản phẩm cháy) và của môi chất tham gia qúa trình (nớc hoặc hơi) và phụ thuộc vào hình dáng, cấu tạo, đặc tính của các phần tử lò hơi Hơi quá nhiệt nhận đợc nhờ các quá trình: đun nóng nớc đến sôi, sôi để biến nớc thành hơi bão hòa và quá nhiệt hơi để biến hơi bão hòa thành hơiquá nhiệt có nhiệt độ cao trong các bộ phận của lò Công suất của lò hơi phụ thuộc
Trang 11Hình 7 trình bày lò hơi đốt than bột hiện đại theo kiểu tuần hoàn tự nhiên có sự hỗ trợ của bơm tuần hoàn
Không khí được quạt gió đưa vào bộ sấy không khí 17 được sấy nóng cùng với bột than được nghiền mịn thông qua máy nghiền than18 và hệ thống chuẩn bị than được phun vào buồng lửa qua vòi phun 15 để tiến hành quá trình cháy trong buồng lửa đồng thời truyền nhiệt cho các dàn ống sinh hơi16 đặt xung quanh buồng lửa Nước trong các ống của dàn ống sinh hơi được đốt nóng đến sôi và sinh hơi Hỗn hợp hơi nước sinh ra được đua lên tập trung ở bao hơi 1 Bao hơi dùng để phân ly hơi ra khỏi hỗn hợp hơi nước Phần nước chưa bốc hơi có trong bao hơi được đưa trở lại các dàn qua hệ thống ống xuống 2 được đạt ngoài tường lò ( để không hấp thụ nhiệt ) Hơi ra khỏi bao hơi là hơi bão hòa được đưa tới bộ quá nhiệt 3 4 7 và
12 để gia nhiệt thành hơi quá nhiệt nhiệt độ cao Hơi trích từ các cấp của tuabin được tải quá nhiệt qua các dàn quá nhiệt trung gian 5,6 và 11 để đảm bảo cho hơi tải nhiệt có thông số nhiệt độ cao
Khói ra khỏi bộ quá nhiệt đối lưu vẫn còn nhiệt độ cao, vì vậy người ta đặt thêm bộ hâm nước 13 và bộ sấy không khí 17 tận dụng nhiệt thừa của khói thải Quạt để hút khói thải ra ngoài ống khói
2.Tuabin
Trang 12Hình 3: Tuabin hơi: 1 – trục; 2 – đĩa; 3 – cánh tuabin; 4 - ống phun.
Nguyên lý làm việc: Sau khi ra khỏi bộ qúa nhiệt của lò hơi, hơi được đưa qua van điều chỉnh vào tuabin Để biến nhiệt năng của dòng hơi thành động năng, người ta cho dòng hơi đi qua các rãnh có hình dáng đặc biệt, gọi là ống phun Khi
đi qua ống phun tới tầng tubin thứ nhất, áp suất và nhiệt độ dòng hơi giảm xuống, tốc độ dòng hơi tăng lên đến C1, nhiệt năng biến thành động năng Ra khỏi ống phun, dòng hơi có động năng lớn đi vào cánh động, khi dòng hơi ngoặt hướng theo
Trang 13các rãnh cong của cánh động, sẽ sinh ra một lực ly tâm tác dụng lên cánh động, biến động năng của dòng hơi thành công đẩy cánh động quay Vì cánh động được gắn trên bánh động và bánh động được gắn trên trục tuabin, tức là bánh động và trục tuabin cùng quay Hơi ra khỏi cánh động sẽ mất động năng nên tốc độ giảm xuống đến C2 và được dẫn ra theo ống thoát hơi Tiếp tục như thế hơi nước tiếp tục đi qua tầng tuabin thứ 3 Cuối cùng hơi này sẽ được đưa tới bình ngưng để biến hơi thành nước sau đó được bơm nước cấp đưa tới lò hơi
*Chức năng :Chuyển đổi nhiệt năng thành cơ năng
3.Thiết bị khử khí
Tác dụng :
Trang 14Tách các khí hoạt tính ăn mòn kim loại như Oxi, cacbonic tự do và hòa tan ra khỏi bình ngưng
Gia nhiệt cho nước ngưng sau gia nhiệt hạ áp
Tạo lượng nước cấp dự phòng cho lò và điều hòa lưu lượng nước cấp vào lò và lượng nước ngưng chính của máy ( kể cả lượng nước bổ sung)
Là nguồn hơi cho ejector và chèn trục tuabin thu hồi nước dộng từ gia nhiệt cao
áp và vanstop
Nguyên lý :
bình khử khí gồm cột khử khí và thùng chứa Trong bình khử khí, nước được đưa vào phía trên cột khử khí đi qua các đĩa phân phối sẽ rơi xuống như mưa Hơi đi từ phía dưới cột sẽ chui qua các dòng nước, trong quá trình chuyển động ngược chiều nhau hơi sẽ truyền nhiệt cho nước làm tăng nhiệt độ của nước đến nhiệt độ của nước đến nhiệt độ bão hòa tương ứng với áp suất trong bình khử khí Khi đó áp suất riêng của nước tăng lên , còn áp suất riêng phần của các chất khí sẽ giảm xuống và chúng sẽ dễ dàng thoát khỏi nước đi lên phía trên và được thải ra ngoài cùng với một lượng hơi nước Nước đã được khử khí sẽ tập trung ở thùng chứa( bể
dự trữ) phía dưới đáy cột khử khí
Để đảm bảo cho thiết bị khử khí không bị ngập nước, thùng chứa có thiết bị tự động xả khi nước thừa
4.Bình ngưng
Trang 15Hình 4: 1-cửa hơi vào; 2-cửa ngưng ra; 3-vỏ bình ngưng; 4 - các ống truyền nhiệt; 5 - cửa nước làm lạnh vào; 6 - cửa nước làm lạnh ra.
Nguyên lí và vai trò :
Bình ngưng dùng để ngưng lượng hơi thoát từ tuabin hạ áp thành nước ngưng cung cấp cho chu trình nhiệt Bình ngưng là một thiết bị trao đổi nhiệt bề mặt trong đó xảy ra quá trình chuyển pha từ pha hơi sang pha lỏng, hơi đi bên ngoài ống, nước làm mát đi bên trong ống Mục đích của việc ngưng tụ la dể tạo chân không sâu trong tầng cánh cuối cùng của tuabin ngưng hơi Chân không tạo dược là do giảm thể tích hơi một cách đột ngột Điều này phụ thuộc vào nhiệt độ và lưu lượng nước làm mát vào bình ngưng, ảnh hưởng đến hiệu suất tuabin
Ngoài ra, việc đưa hơi quá nhiệt sau khi ra khỏi tuabin hơi về nước giúp ta có thể chủ động bơm nước trở lại chu trình nhiệt
5.Bơm ngưng
Trang 16Dùng để bơm nước ngưng từ bình ngưng ra và cấp nước cho bộ làm mát, đưa nước ngưng qua các bình gia nhiệt hạ áp để đưa vào bình khử khí
6.Gia nhiệt hạ áp và gia nhiệt cao áp
Trang 17Hình 5: Bộ gia nhiệt cao áp kiểu bề mặt
Gia nhiệt nước ngưng chính của tuabin Hơi được trích 1phần từ hạ áp ra để qua các gia nhiệt hạ áp số 1,2,3,4
Bình gia nhiệt cao áp cấu tạo từ hệ thống ống có dạng xoắn ruột gà hàn vào các
ống góp và ống phân phối bằng thép, dùng để sấy nóng nước cấp sau khi khử khí
Để bào vệ hệ thống bình gia nhiệt làm việc mỗi bình gia nhiệt cao áp đều được trang bị thiết bị tự động điều chỉnh mức đọng của hơi sấy
7 Hệ thống cấp nước bổ sung
Trong quá trình vận hành của nhà máy nhiệt điện thì nước sẽ bị tổn thất qua hệ thống van xả, hệ thống làm mát, làm sạch thiết bị nhiệt và cấp hơi cho các thiết bị gia nhiệt Do vậy việc cấp nước bổ sung là rất quan trong bù lại phần tổn hao hơi nước đó Và sẽ được bổ sung vào thùng chứa của bộ khử khí
8.Quạt gió
Để đưa không khí và than cám vào buồng đốt
9 Quạt khói
Dùng để hút các sản phẩm cháy ra khỏi lò và tạo áp lực âm trong buồng đốt
10.Vòi đốt
Sau khi than được nghiền nhỏ và phun vào buồng đốt thì vòi đốt sẽ đốt cháy và tạo
ra nhiệt
Trang 18Để lò hơi chuyển hóa nước thành hơi bão hòa
11.Bộ hâm nước và bộ sấy không khí
Bộ hâm nước có nhiệm vụ gia nhiệt cho nước để nâng nhiệt độ của nước từ nhiệt
độ ra khỏi bình gia nhiệt độ sôi và cấp vào bao hơi Đây là giai đoạn đầu tiên của quá trình cấp nhiệt cho nước để thực hiện quá trình hóa hơi đẳng áp nước trong lò.Sự có mặt của bộ hâm nước sẽ làm giảm tổng diện tích bề mặt dốt của lò hơi và
sử dụng triệt để hơn nhiệt lượng tỏa ra khi cháy nhiên liệu, làm cho nhiệt dộ khói thoát khỏi lò giảm xuống, làm tăng hiệu suất của lò
Không khí lạnh từ ngoài trời được quạt gió hút vào và thổi qua bộ sấy không khí
Ở bộ sấy ,không khí nhận nhiệt củ khói, nhiệt độ được nâng từ nhiệt độ môi trường đến nhiệt dộ yêu cầu và được đưa vào vòi phun để cung cấp cho quá trình đốt cháy nhiên liệu
bộ sấy không khí và bộ hâm nước đã hoàn trả lại buồng lửa một phần nhiệt đáng
lẽ bị thải ra ngoài
12 Máy phát điện
Nguyên lí làm việc: Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ Nhờ năng lượng nhiệt làm quay tuabin, qua bộ đồng bộ giữa tua bin và máy phát, tua bin quay làm quay roto của máy phát tạo ra năng lượng điện
Chức năng: biến đổi cơ năng thành điện năng
13.Bộ quá nhiệt
nhận nhiệt từ buồng đốt dùng để sấy khô hơi, biến hơi bão hòa thành hơi quá nhiệt
Bộ quá nhiệt tạo ra hơi quá nhiệt nhằm tăng hiệu suất nhiệt, giảm độ ẩm ở các tầng