đề tài phân tích và đánh giá hiệu quả năng lượng của đồng phát nhiệt điện

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN CHƯƠNG I - PHẦN MỞ ĐẦU VÀ Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI 1.1 MỞ ĐẦU 1.2 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1.3 NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI CHƯƠNG - ĐỒNG PHÁT NHIỆT ĐIỆN VÀ PHÂN TÍCH CÁC ĐẶC TÍNH NĂNG LƯỢNG 2.1 GIỚI THIỆU VỀ ĐỒNG PHÁT NHIỆT ĐIỆN .8 2.1.1 Giới thiệu chung phân loại đồng phát nhiệt - điện 2.1.2 Ý nghĩa địa bàn ứng dụng phát triển công nghệ đồng phát 10 2.2 PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ NĂNG LƯỢNG CỦA ĐỒNG PHÁT NHIỆT – ĐIỆN 12 2.2.1.So sánh tiêu hao hệ thống sản xuất nhiệt điện riêng rẽ với hệ thống đồng phát nhiệt - điện sử dụng tua bin .12 2.2.2 So sánh tiêu hao nhiệt hệ thống sản xuất nhiệt điện riêng rẽ với hệ thống đồng phát nhiệt - điện 15 2.2.3 So sánh hiệu suất hệ thống sản xuất nhiệt điện riêng rẽ với hệ thống đồng phát nhiệt - điện .16 2.2.4 So sánh tiêu hao nhiên liệu hệ thống sản xuất nhiệt điện riêng rẽ với hệ thống đồng phát nhiệt - điện 21 2.2.5 Cân lượng so sánh hiệu sản xuất đồng phát với sẩn xuất riêng rẽ .23 CHƯƠNG - MÔ TẢ DÂY CHUYỂN CÔNG NGHỆ NHIỆT ĐIỆN ĐỒNG PHÁT CHO DỰ ÁN NHÀ MÁY SẢN SUẤT PHÂN ĐẠM CHUẨN 24 3.1 MỞ ĐẦU 24 3.2.MÔ TẢ CHUNG .24 3.3 MÔ TẢ QUÁ TRÌNH 24 3.3.1 Đặc tính nhiện liệu 24 3.3.2 Mô tả trình 25 CHƯƠNG - XÁC ĐỊNH TIÊU HAO HƠI CỦA TUABIN CHU TRÌNH CHUẨN 29 4.1 XÂY DỰNG QUÁ TRÌNH NHIỆT TRÊN GIẢN ĐỒ I-S 29 4.2 TÍNH NHIỆT SƠ ĐỒ HỒI NHIỆT CỦA THIẾT BỊ TUABIN 31 4.2.1 Dựng sơ đồ nguyên lý 31 4.2.2 Tính cân nhiệt xác định tiêu hao Tuabin trích điều chỉnh cho phía công nghệ sơ đồ chuẩn 33 ĐÀO HOÀNG ANH – KHÓA 2009 KỸ THUẬT NHIỆT – LẠNH LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG - TÍNH NHIỆT TUABIN Π36-98/42 CHU TRÌNH CHUẨN .40 5.1 CHỌN TỶ SỐ U/Ca VÀ THIẾT KẾ TẦNG ĐIỀU CHỈNH CHO PHẦN CAO ÁP VÀ HẠ ÁP .40 5.2 TÍNH SỐ TẦNG TUABIN 40 5.2.1 Chọn số liệu 40 5.2.2 Xác định đường kính tầng đầu 41 5.2.3 Xác định đường kính tầng cuối 41 5.2.4 Xác định số tầng phân bố nhiệt giáng 42 5.3 CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ - KỸ THUẬT CỦA TỔ MÁY 44 5.3.1 Suất tiêu hao cho tuabin .44 5.3.2 Tiêu hao nhiệt cho thiết bị tuabin 44 5.3.3 Suất tiêu hao nhiệt cho thiết bị tuabin 44 5.3.4 Tiêu hao nhiệt cho lò 45 5.3.5 Suất tiêu hao nhiệt cho lò 45 5.3.6 Tiêu hao nhiệt cho toàn nhà máy .45 5.3.7 Suất tiêu hao nhiệt cho toàn nhà máy .46 5.3.8 Hiệu suất truyền tải môi chất 46 5.3.9 Hiệu suất thiết bị Tuabin 46 5.3.10 Hiệu suất toàn nhà máy 46 5.4 TÍNH CHẾ ĐỘ THAY ĐỔI CỦA TUABIN Π36-98/42 .47 5.4.1 Tính phần cao áp lưu lượng thay đổi 49 5.4.2 Tính chế độ thay đổi phần hạ áp (xem bảng 5.3) 56 CHƯƠNG – TÍNH NHIỆT CHO SƠ ĐỒ THỰC TẾ NHIỆT ĐIỆN ĐỒNG PHÁT CỦA NHÀ MÁY PHÂN ĐẠM NINH BÌNH VÀ SO SÁNH VỚI PHƯƠNG ÁN SƠ ĐỒ CHUẨN .58 6.1 MÔ TẢ SƠ LƯỢC DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ NHIỆT ĐIỆN ĐỒNG PHÁT NHÀ MÁY ĐẠM NINH BÌNH .58 6.1.1 Cơ sở thiết kế 58 6.1.2 Thông số số thiết bị 58 6.2 TÍNH SƠ ĐỒ NHIỆT CỦA ĐỒNG PHÁT NHIỆT ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY PHÂN ĐẠM NINH BÌNH TẠI CHẾ ĐỘ TÍNH TOÁN 59 6.2.1 Sơ đồ nhiệt nguyên lý: 59 6.2.2 Cân nhiệt bình gia nhiệt bình khử khí: 62 6.3 TÍNH NHIỆT CÁC TUABIN CỦA ĐỒNG PHÁT NHIỆT ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY PHÂN ĐẠM NINH BÌNH TẠI CHẾ ĐỘ TÍNH TOÁN 66 6.3.1.Chọn tỉ số u/Ca tính nhiệt tầng điều chỉnh cho Tuabin 66 6.3.2 Tính toán số tầng tuabin: 66 6.4 CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT 73 ĐÀO HOÀNG ANH – KHÓA 2009 KỸ THUẬT NHIỆT – LẠNH LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 6.4.1 Suất tiêu hao cho tuabin .73 6.4.2 Tiêu hao nhiệt cho thiết bị tuabin 73 6.4.3 Suất tiêu hao nhiệt cho thiết bị tuabin 74 6.4.4 Tiêu hao nhiệt cho lò 74 6.4.5 Suất tiêu hao nhiệt cho lò 74 6.4.6 Tiêu hao nhiệt cho toàn nhà máy .75 6.4.7 Suất tiêu hao nhiệt cho toàn nhà máy .75 6.4.8 Hiệu suất truyền tải môi chất 75 6.4.9 Hiệu suất thiết bị tuabin 75 6.4.10 Hiệu suất toàn nhà máy 76 6.5 TÍNH CHẾ ĐỘ THAY ĐỔI CỦA TUABIN ĐỐI ÁP B12-9.3/4.3 .77 6.6 SO SÁNH CÁC GIỮA ĐỒNG PHÁT NHIỆT ĐIỆN NINH BÌNH VỚI PHƯƠNG ÁN CHUẨN 85 6.6.1 So sánh thông qua tiêu kinh tế kỹ thuật .85 6.6.2 So sánh chế độ thay đổi .86 6.6.3 Vấn đề phân phối phụ tải với khối lượng ngưng 86 6.7 KẾT LUẬN 88 CHƯƠNG - KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 90 7.1 KẾT LUẬN 90 7.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN 90 91 PHỤ LỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 105 ĐÀO HOÀNG ANH – KHÓA 2009 KỸ THUẬT NHIỆT – LẠNH LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn tốt nghiệp tự tính toán, thiết kế nghiên cứu hướng dẫn thầy PGS.TS Đinh Nguyên Bính Để hoàn thành đồ án này, sử dụng tài liệu ghi mục tài liệu tham khảo, không sử dụng tài liệu khác Nếu sai xin chịu hình thức kỷ luật theo qui định Sinh viên thực Đào Hoàng Anh ĐÀO HOÀNG ANH – KHÓA 2009 KỸ THUẬT NHIỆT – LẠNH LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG I - PHẦN MỞ ĐẦU VÀ Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI 1.1 MỞ ĐẦU Năng lượng yếu tố thiết yếu cho tổn phát triển xã hội Trong nhiều thập kỷ qua, việc tiêu thụ lượng giới tăng lên theo phát triển kinh tế; nhiên liệu dầu thô, than đá khí tự nhiên chiếm phần lớn nguồn lượng tiêu thụ Với tốc độ khai thác nay, nguồn lượng ngày cạn kiệt dần; vấn đề tiết kiệm lượng, sử dụng hiệu lượng có ý nghĩa vô quan trọng cần thiết Theo mục tiêu năm 2020, Việt Nam nước công nghiệp trung bình giới Để đạt mục tiêu vấn đề quan tâm phát triển nguồn lượng Bên cạnh nguồn lượng khai thác, nhà máy thủy điện, nhiệt điện tập trung lớn cần thiết phải phát triển hình thức lượng khác, lượng nhỏ phục vụ cho nhu cầu tự dùng, cho hộ tiêu thụ phần cung cấp điện cho lưới điện quốc gia sản xuất, giảm giá thành sản phầm… Phân đạm sản phẩm đòi hỏi nhiều nguồn lượng cao Nguyên liệu để sản xuất phân đạm chủ yếu khí thiên nhiên, dầu mỏ than Những vùng tiêu thụ lượng dây chuyền sản xuất phân đạm trình làm việc nhiệt độ áp suất cao, sử dụng tiêu thụ sản lượng lớn, nguồn điện cao; hầu hết lượng đầu vào sản phẩm cuối tiêu thụ lò đốt nhiệt độ áp suất cao Thiết kế xây dựng trung tâm đồng phát nhiệt điện đáp ứng nhu cầu nhiệt nhu cầu điện hộ tiêu thụ, khu công nghiệp, đặc biệt cho nhà máy sản xuất phân bón…; chủ động sản xuất không phụ thuộc vào lưới điện quốc gia Những kỹ thuật tiên tiến có liên quan đến thu hồi nhiệt tận dụng nhiệt thải, sử dụng lượng hợp lý tiết kiệm lượng đáng kể công nghiệp sản xuất phân đạm, đặc biệt diễn nước phát triển Theo đánh giả tập đoàn hóa chất đến năm 2020, nhu cầu phân bón Việt Nam vào khoảng 3÷6 triệu tấn/năm Trong giai đoạn phát triển tập đoàn hóa chất đầu tư xây dựng nhày máy sản xuất phân bón trọng điểm công suất lớn nhà máy phân đạm Hà Bắc mở rộng, phân đạm Ninh Bình,… Việc khai thác lượng không hiệu không gây nên tổn thất kinh tế mà góp phần hủy hoại môi trường Một cách sử dụng lượng tiết kiệm hiệu tận dụng nguồn nhiệt thải có nhiệt độ cao thiết bị nhiệt Tuabin, Lò đốt than… để đồng phát nhiệt điện Bên cạnh đổi công nghệ, thiết kế, ứng dụng lắp đặt trung tâm đồng phát gắn với trình tận dụng nhiệt thải vào thực tế đem đến hiệu tiết kiệm lượng, kinh tế góp phần không nhỏ tới việc bảo vệ môi trường Đối với dự án phân đạm, lựa chọn công nghệ nào, chu trình vấn đề phải xem xét kỹ lưỡng trước tiến hành xây dựng Nhưng lựa chọn để lắp đặt sử dụng thích hợp tạo nguồn nhiệt điện tự dùng lớn, ĐÀO HOÀNG ANH – KHÓA 2009 KỸ THUẬT NHIỆT – LẠNH LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP chủ động sản xuất, giảm bớt căng thẳng tình trạng thiếu điện cao điểm vào mùa nắng nóng, giảm chi phí tiền điện hàng năm, góp phần cạnh tranh giá thành sản phẩm thị trường, giảm thiểu tác động xấu tới môi trường Với yêu cầu tình hình cấp bách nêu phát triển lượng quốc gia nhiệm vụ nghiên cứu đặt là: Nâng cao hiệu tiết kiệm lượng nguồn phát nhà máy nhiệt điện, trung tâm đồng phát nhiệt điện,… nhờ phương pháp phân tích, đánh giá, hoàn thiện cấu trúc sơ đồ gắn liền với vấn đề tận dụng nhiệt thải, đặc biệt ứng dụng cho ngành sản xuất phân bón hóa chất 1.2 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Nhờ thuận lợi đất đai, khí hậu nước ta có nhiều hội để phát triển ngành sản xuất nông nghiệp với mặt hàng nông sản xuất mạnh gạo, cao su, cà phê, điều… Kim ngạch xuất mặt hàng năm qua đạt tốc độ tăng trưởng cao Theo thống kê năm 2010, nước ta đứng vị thứ thứ hai giới xuất gạo, đứng đầu xuất cà phê robusta hạt tiêu Thắng lợi lĩnh vực nông nghiệp tổng hợp nhiều yếu tố phải kể đến vai trò quan trọng ngành phân bón Sản lượng cần tăng lên diện tích đất nông nghiệp lại khó có khả mở rộng, người nông dân phải cần đến hỗ trợ phân bón để tăng suất cho trồng Trong vài năm qua, tiêu thụ phân bón Việt Nam gia tăng mạnh Cầu tiêu thụ phân bón nước năm 2010 vào khoảng 9-9,5 triệu tấn, gồm 2,2 triệu Ure, 3,5 triệu NPK, 800.000 DAP loại phân khác lân, SA, Kali… Nhu cầu sử dụng phân bón Việt Nam hàng năm biến động nhẹ, xu hướng chung tăng lượng Theo tính toán Cục trồng trọt, đến năm 2015, nhu cầu phân bón Việt Nam tăng lên tới 218 kg/ha, tăng khoảng 40% so với Trong ngành sản xuất phân bón nước chưa đáp ứng đủ nhu cầu nước Theo số liệu thống kê Bộ Nông nghiệp Phát triển Nông thôn, năm 2010 Việt Nam nhập khoảng 3,6 triệu phân bón loại với tổng trị giá 1,26 triệu USD Nhu cầu cao phân bón trong nước lại có nhiều ưu đế phát triển sản xuất phân bón nên việc tăng cường chủ động nguồn phân bón cho giải pháp tốt Nhà nước tạo điều kiện để xây dựng nhanh nhà máy sản xuất phân bón nước tiến tới tự chủ hoàn toàn hướng đến khả xuất Vì việc triển khai dự thảo tiến tới xây dựng thêm số nhà máy sản xuất phân đạm cấp thiết Từ yêu cầu lớn nhiệt điện vấn đề tiết kiệm hiệu sử dụng lượng dự án xây dựng nhà máy sản xuất phân bón người ta sử dụng sơ đồ nhiệt đồng phát với Tuabin ngưng có cửa trích điều chỉnh để đáp ứng nhu cầu như: ™ Đảm bảo đáp ứng nhu cầu nhiệt trích cho phía sản xuất phân bón ™ Chủ động điện sản xuất không phục thuộc vào lưới điện quốc gia ĐÀO HOÀNG ANH – KHÓA 2009 KỸ THUẬT NHIỆT – LẠNH LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ™ Có khả đáp ứng linh hoạt nhu cầu nhiệt theo sư thay đổi tải nhiệt phía sản xuất phân bón Xuất phát từ nhu cầu cấp thiết nêu chọn đề tài tốt nghiệp cho mình: “ Phân tích nhờ tính toán đánh giá hiệu lượng đồng phát nhiệt điện Ninh Bình , chủ yếu phần thiết bị Tuabin ” 1.3 NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI Trên sở phân tích hiệu tiết kiệm lượng trung tâm đồng phát nói chung, từ có liên hệ tới trung tâm đồng phát Ninh Bình Hà Bắc để rút ảnh hưởng cách bố trí sơ đồ nhiệt loại Tuabin tới hiệu tiết kiệm lượng trung tâm đồng phát nói chung Phân tích đặc tính lượng đồng phát nhiệt thông qua việc so sánh với sản xuất điện nhiệt riêng rẽ Tính toán thiết kế sơ thiết bị tuabin ngưng có cửa trích điều chỉnh cho dự thảo trung tâm nhiệt điện sản xuất phân đạm lựa chọn chuẩn với số liệu tương đương (gồm tính toán phân tích bố trí sơ đồ nhiệt loại Tuabin): Phụ tải nhiệt: - Lưu lượng: 140t/h - Áp suất: 4,2 Mpa Phụ tải điện: 36 MW So sánh mặt tiết kiệm lượng hai dây chuyền công nghệ để từ rút kết luận ĐÀO HOÀNG ANH – KHÓA 2009 KỸ THUẬT NHIỆT – LẠNH LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG - ĐỒNG PHÁT NHIỆT ĐIỆN VÀ PHÂN TÍCH CÁC ĐẶC TÍNH NĂNG LƯỢNG 2.1 GIỚI THIỆU VỀ ĐỒNG PHÁT NHIỆT ĐIỆN 2.1.1 Giới thiệu chung phân loại đồng phát nhiệt - điện Sản xuất đồng phát nhiệt – điện trình sản xuất đồng thời trường hai dạng lượng điện nhiệt từ nguồn lượng sơ cấp để đáp ứng đồng thời nhu cầu nhiệt điện hộ tiêu thụ cuối trình sản xuất, sinh hoạt, tòa nhà khu bệnh viện, trường học Trong nhiều ngành công nghiệp (công nghiệp giấy, vải sợi, hóa chất, mía đường, xi măng,…) nhu cầu sử dụng bão hòa nhiệt độ ổn định đặt để phục vụ mục đích gia nhiệt, sấy làm khô sản phẩm Đối với trình gia nhiệt đòi hỏi phải có nhiệt độ ổn định, bão hòa coi môi chất tải nhiệt tốt trình nhả nhiệt dễ dàng thực ngưng tụ nhiệt độ không đổi Ngoài nhu cầu sử dụng nhiệt, ngành công nghiệp có nhu cầu sử dụng điện (hoặc năng) để chạy máy, động để thắp sáng phục vụ sản xuất Thông thường, để thỏa mãn nhu cầu nhiệt điện người ta lắp đặt lò trường trực tiếp cung cấp nhiệt Có nhu cầu nhiệt thỏa mãn trực tiếp nguồn nhiệt thải sẵn có dây chuyền công nghệ nhà máy Để thỏa mãn nhu cầu điện, nhà máy thường kéo điện lưới qua trạm cấp nguồn vào cho tất máy móc cần chạy điện Phương thức sản xuất gọi sản xuất truyền thống hay theo quan điểm cung cấp lượng phương thức gọi sản xuất riêng rẽ nhiệt với điện, tức nhiệt sản xuất trường điện sản xuất từ nhà máy nhiệt điện truyền tải nhà máy Điều dẫn đến việc tiêu phí đáng kể nguồn lượng sơ cấp vì: - Một phần lớn nhiệt cung cấp cho trình sản xuất điện bị thất thoát cho nước làm mát bình ngưng nhà máy nhà máy điện tuabin ngưng - Việc vận chuyển điện lưới đến nhà máy chịu tổn thất định - Các lò cấp nhiệt thông số thấp thường có hiệu suất thấp so với lò thông số cao dùng sản xuất điện nên việc cấp nhiệt lò không đạt hiệu cao Từ năm 1950, công nghệ đồng phát nhiệt - điện (CHP – Combined of Heat and Power gọi tắt Cogen) nước phát triển áp dụng vào nhà máy công nghiệp dân dụng hay công trình xã hội Gần đây, công nghệ đồng phát nước tiên tiến Anh, Mỹ, Nhật, áp dụng giải pháp quan trọng góp phần vào thành công chương trình sản xuất lượng phân tán (Distributed Energy Generation), phát triển xã hội vùng xa, vùng quê Các hệ thống đồng phát phân loại theo nhiều cách Phương pháp phân loại phổ biến phương pháp dựa thứ tự sản xuất điện hệ thống đồng phát, gồm hai dạng sau đây: ĐÀO HOÀNG ANH – KHÓA 2009 KỸ THUẬT NHIỆT – LẠNH LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 1) Chu trình đỉnh (topping cycle): điện sản xuất trước tiên, sau sử dụng nhiệt 2) Chu trình đáy (bottoming cycle): điện sản xuất sau cách sử dụng nhiệt thừa trình công nghệ dùng nhiệt trước Hệ thống đồng phát chu trình đỉnh Trong chu trình này, lượng sinh từ trình cháy nhiên liệu trước tiên sử dụng để sản xuất điện Lượng nhiệt thải từ hệ thống sản xuất điện tận dụng để đáp ứng nhu cầu nhiệt Hình 2.1 biểu diễn hệ thống đồng phát chu trình đỉnh điển hình có sử dụng tua bin khí Hình 2.1 – Sơ đồ đồng phát chu trình đỉnh sử dụng tua bin khí Ngoài ra, công nghệ đồng phát sử dụng chu trình đỉnh điển hình công nghiệp thấy nhà máy giấy, nhà máy đường Trong đó, lò đốt nhiên liệu hữu để sản xuất nước chạy tua bin đối áp phát điện sau nguồn nhiệt thải thoát sử dụng cho công nghệ làm giấy cô đặc đường Trên giới, xét riêng ngành công nghệ giấy bột giấy nước đứng đầu áp dụng đồng phát Phần Lan, Đức, Tây Ban Nha, Thụy Điển, Anh, Ý Áo Trong nước châu Âu, công suất điện sản xuất từ công nghệ đồng phát ngành giấy bột giấy lên tới GWe, chiếm 10% so với tổng công suất điện đồng phát từ ngành công nghiệp khác Hệ thống đồng phát chu trình đáy Trong chu trình này, nhiên liệu đốt cháy để thỏa mãn nhu cầu nhiệt trước, sau nhiệt thải từ trình sử dụng để sản xuất điện Nhiệt thải từ lò nung buồn đốt tận dụng để sản xuất điện Hình 2.2 biểu diễn hệ thống đồng phát chu trình đáy sử dụng tua bin Công nghệ đồng phát chu trình đáy thường thấy ngành công nghiệp công nghiệp hóa chất, công nghiệp xi măng, công nghiệp sắt thép, gốm sứ Trong đó, nhiên liệu đốt lò đốt để cấp nhiệt cho trình công nghệ, nhiệt thừa khói thải tận dụng để sinh chạy chu trình tua bin phát điện ĐÀO HOÀNG ANH – KHÓA 2009 KỸ THUẬT NHIỆT – LẠNH LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Hình 2.2 – Sơ đồ đồng phát chu trình đáy sử dụng tua bin 2.1.2 Ý nghĩa địa bàn ứng dụng phát triển công nghệ đồng phát a) Ý nghĩa công nghệ đồng phát Công nghệ đồng phát công nghệ tiết kiệm lượng Nó có ưu điểm giảm nhu cầu sử dụng lượng sơ cấp giảm chi phí lượng đảm bảo thỏa mãn nhu cầu lượng (điện + nhiệt năng) cho nhà máy Xét hộ tiêu thụ công nghiệp có nhu cầu tiêu thụ điện nhiệt phục vụ dây chuyền công nghệ (nhiệt sử dụng cung cấp thông qua nước bão hòa có thông số trung bình) Hai phương án đề xuất là: - Sản xuất nhiệt – điện riêng rẽ - Sản xuất nhiệt – điện kết hợp Hình vẽ 2.3 thể khác hai phương án này: Hình 2.3 – Sản xuất nhiệt – điện riêng rẽ (a) đồng phát (b) công nghiệp Trên sơ đồ (a), nhu cầu điện sử dụng trường lấy từ lưới điện đến Điện lưới nhà máy điện sản xuất cung cấp lên Nhu cầu nhiệt trường đáp ứng hệ thống lò sản xuất bão hòa cung cấp chỗ Nhưng sơ đồ (b), nhu cầu nhiệt điện trường đáp ĐÀO HOÀNG ANH – KHÓA 2009 10 KỸ THUẬT NHIỆT – LẠNH LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP PHỤ LỤC PL 1: Xác định tỷ số tốc độ tối ưu tính hiệu suất TĐC kép PCA Đại lượng Kí hiệu Đơn vị Đường kính TĐC d m Đốc độ vòng TB u Tốc độ ứng với nhiệt giáng TĐC u/Ca 0.2 0.22 0.24 0.26 0.28 0.3 0.935 0.935 0.935 0.935 0.935 0.935 m/s 146.80 146.80 146.80 146.80 146.80 146.80 Ca m/s 733.98 667.25 611.65 564.60 524.27 489.32 Nhiệt giáng TĐC hor kJ/kg 269.36 222.61 187.06 159.38 137.43 119.72 Độ phản lực toàn tầng ρ - 0.06 0.06 0.06 0.06 0.06 0.06 Độ phản lực dãy CĐ1 ρe - 0 0 0 Độ phản lực dãy CH ρn - 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 Độ phản lực dãy CĐ2 ρe' - 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 Hệ số tốc độ ÔP µ - 0.98 0.98 0.98 0.98 0.98 0.98 Nhiệt giáng lý tương phân bố ÔP ho1 kJ/kg 253.20 209.25 175.83 149.82 129.18 112.53 Tốc độ lý thuyết dòng khỏi ÔP c1t m/s 711.62 646.92 593.01 547.40 508.30 474.41 Góc dòng cánh ÔP α1 - 14 14 14 14 14 14 Tốc độ thực tế dòng khỏi ÔP c1 m/s 699.1 635.88 583.21 538.68 500.53 467.5 Tốc độ tương đối lý thuyết vào CĐ1 w1 m/s 557.79 494.71 442.20 397.83 359.85 326.99 ĐÀO HOÀNG ANH – KHÓA 2009 91 KỸ THUẬT NHIỆT – LẠNH LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Tốc độ tương đối lý thuyết khỏi CĐ1 w2t m/s Hệ số tốc độ CĐ1 ψ - Tốc độ tương đối thực tế khỏi CĐ1 w2 m/s Góc vào CĐ1 dòng β1 Góc dòng khỏi CĐ1 442.20 397.83 359.85 326.99 0.88 0.88 0.88 0.88 490.86 435.35 389.14 350.09 316.67 287.75 - 17,65 18,12 18,61 19,12 19,66 20,23 β2 - 14,65 15,12 15.61 16,12 16,66 17,23 Tốc độ tuyệt đối dòng khỏi CĐ1 c2 m/s 350,80 296,11 250,87 212,99 180,99 153,81 Góc dòng khỏi CĐ1 α2 - 20,66 22,47 24.58 27,06 30,01 33,54 Tốc độ lý thuyết dòng khỏi CH c'1t m/s 365,83 310,78 265.37 227,47 195,59 168,66 Hệ số tốc độ dòng CH ψn - 0.91 0.91 0.91 0.91 0.91 0.91 Góc khỏi CH dòng α'1 - 14,66 16,47 18.58 21,06 24,01 27,54 Tốc độ tương đối dòng khỏi CH c'1 m/s 332,91 282,81 241,48 207,00 177,98 153,48 Tốc độ tương đối dòng vào CĐ2 w'1 m/s 194,46 148,00 112,51 87,64 74,09 71,74 Tốc độ tương đối lý thuyết khỏi CĐ2 w'2t m/s 243,65 199,28 166.2 142,94 128,39 121,34 Hệ số tốc độ dòng CĐ2 ψ' - 0.93 0.93 0.93 0.93 Tốc độ tương đối dòng khỏi CĐ2 w'2 m/s 226,59 185,33 154,57 132,93 119,40 112,85 Góc vào CĐ2 dòng β'1 - 25,67 32,80 43.15 58,07 77,72 98,53 Góc CĐ2 dòng β'2 - 16,67 23,80 34.15 49,07 68,72 89,53 Tốc độ tuyệt đối dòng khỏi CĐ2 c'2 m/s 95,71 78,16 88,75 116,79 151,87 184,35 Góc tuyệt đối CĐ2 α'2 - 42,77 73,09 102,22 120,69 132,88 142,24 ĐÀO HOÀNG ANH – KHÓA 2009 557.79 494.71 0.88 0.93 92 0.88 0.93 KỸ THUẬT NHIỆT – LẠNH LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP c1u m/s 678,36 617,01 565,91 522,70 485,68 453,62 c2u m/s 328,27 273,65 228,16 189,70 156,75 128,22 c'1u m/s 322,08 271,22 228,91 193,18 162,60 136,10 c'2u m/s 70,29 22,79 -18,71 -59,51 -103,22 -145,60 Hiệu suất tương đối cánh ηoe - 0.762 0.781 0.788 0.779 0.750 0.702 Năng lượng phân bố TĐC Eo kJ/kg 270.61 223.86 188.31 160.63 138.68 120.97 Tổn thất ÔP hs kJ/kg 10.03 8.29 6.96 5.93 5.12 4.46 Tổn thất CĐ1 hl kJ/kg 35.10 27.61 22.06 17.85 14.61 12.06 Tổn thất CH hn kJ/kg 11.5 8.3 6.05 4.45 3.29 2.45 Tổn thất CĐ2 h'l kJ/kg 4.01 2.68 1.87 1.38 1.11 0.99 Tổn thất tốc độ hvs kJ/kg 4.58 3.05 3.94 6.82 11.53 16.99 Lưu lượng qua ÔP G'o kg/s 72.67 Lưu lượng rò qua chèn đầu trục Gup kg/s 0.35 Tiêu hao Tuabin Go kg/s 72.32 Mật độ dòng buồng điều chỉnh ρ kg/m3 19.659 Thể tích riêng trước ÔP v 0.03775 Thể tích riêng sau ÔP v1 0.05682 Thể tích riêng sau CH v2 0.05735 Thể tích riêng sau CĐ2 v3 Các thành phần tốc độ tuyệt đối ĐÀO HOÀNG ANH – KHÓA 2009 - 0.05844 93 KỸ THUẬT NHIỆT – LẠNH LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Độ phun phần e Lưu số tốc độ µ Chiều cao ÔP(chọn) l1 m 0.02 Chiều cao CĐ1 l2 m 0.02520 Chiều cao CH ln m 0.03613 Chiều cao CĐ2 l'2 m 0.03274 Tiết diện cực tiểu ÔP F1 m2 0.007330 Công suất cho quẩn thông Ntv w 146.9765 Tổn thất lượng ma sát thông htv kJ/kg 2.022520 Giá trị tổn thất ma sát thông quẩn ξtv - 0.01074 Giá trị tổn thất dẩy quẩn ξv - 0.02245 Hiệu suất tương đối tầng ηoi - 0.755 Công suất tầng Ni kW 10,260.39 ĐÀO HOÀNG ANH – KHÓA 2009 - 0.499 0.95 94 KỸ THUẬT NHIỆT – LẠNH LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP PL 2: Xác định tỷ số tốc độ tối ưu hiệu suất TĐC kép PHA Đại lượng Đường kính TĐC Tốc độ vòng TB Tốc độ tương ứng với nhiệt giáng TĐC Nhiệt giáng TĐC Độ phản lực Độ phản lực dãy CĐ1 Độ phản lực dãy CH Độ phản lực CĐ2 Nhiệt giáng làm việc ÔP Tốc độ lý thuyết khỏi ÔP Góc dòng khỏi ÔP Hệ số tốc độ ÔP Tốc độ thực tế dòng khỏi ÔP Tốc độ tương đối lý thuyết vào CĐ1 Tốc độ tương đôi lý thuyết CĐ1 Hệ số tốc độ dòng CĐ1 Tốc độ tương đối thực tế khỏi CĐ1 Góc vào CDD1 dòng ĐÀO HOÀNG ANH – KHÓA 2009 Ký hiệu d u Ca hor ρ ρe ρn ρe' ho1 c1t α1 φ c1 w1 w2t ψ w2 β1 Đơn vị m m/s m/s kJ/kg kJ/kg m/s độ m/s m/s m/s m/s độ 95 0.2 1.1 172.70 863.50 372.82 0.06 0.02 0.04 350.45 837.19 14 0.98 820.45 654.21 654.21 0.88 575.70 17.66 0.22 1.1 172.70 785.00 308.11 0.06 0.02 0.04 289.63 761.09 14 0.98 745.86 579.79 579.79 0.88 510.22 18.13 u/Ca 0.24 1.1 172.70 719.58 258.90 0.06 0.02 0.04 243.37 697.66 14 0.980 683.71 517.82 517.82 0.88 455.68 18.63 0.26 1.1 172.70 664.23 220.60 0.06 0.02 0.04 207.37 644.00 14 0.98 631.12 465.42 465.42 0.88 409.57 19.15 0.28 1.1 172.70 616.79 190.21 0.06 0.02 0.04 178.80 598.00 14 0.98 586.04 420.54 420.54 0.88 370.07 19.70 0.3 1.1 172.70 575.67 165.70 0.06 0.02 0.04 155.75 558.13 14 0.98 546.97 381.68 381.68 0.88 335.88 20.28 KỸ THUẬT NHIỆT – LẠNH LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Góc dòng khỏi CĐ1 Tốc độ tuyệt đối khỏi CĐ1 Góc khỏi CĐ1 tốc độ tuyệt đối Tốc độ lí thuyết khỏi cánh hướng Hệ số tốc độ CH Góc dòng khỏi CH Tốc độ thực tế dòng khỏi CH Tốc độ tương đối dòng vào CĐ2 Tốc độ lý thuyết dòng khỏi CĐ2 Hệ số tốc độ dòng CĐ2 Tốc độ tương đối thực tế khỏi CĐ2 Góc vào CĐ2 dòng Góc CĐ2 dòng Tốc độ tuyệt đối khỏi CĐ2 Góc tuyệt đối CĐ2 β2 c2 α2 c'1t ψn α'1 c'1 w'1 w'2t ψ' w'2 β'1 β'2 c'2 α'2 c1u c2u độ m/s độ m/s m/s độ độ m/s độ m/s m/s 14.66 410.95 20.77 428.71 0.91 14.77 390.13 227.42 285.56 0.93 265.57 25.93 16.93 112.23 43.55 796.10 384.28 15.13 346.44 22.61 363.80 0.91 16.61 331.06 172.75 233.44 0.93 217.09 33.21 24.21 92.53 74.16 723.73 319.84 15.63 293.07 24.77 310.24 0.91 18.77 282.32 131.13 194.70 0.93 181.07 43.84 34.84 106.16 103.06 663.42 266.14 16.15 248.36 27.29 265.53 0.91 21.29 241.63 102.19 167.60 0.93 155.87 59.14 50.14 139.99 121.28 612.39 220.75 16.70 210.58 30.33 227.93 0.91 24.33 207.42 86.96 150.93 0.93 140.36 79.23 70.23 181.93 133.43 568.65 181.79 17.28 178.50 34.01 196.19 0.91 28.01 178.53 85.15 143.20 0.93 133.17 100.15 91.15 220.10 142.76 530.74 147.99 c'1u m/s 377.25 317.26 267.32 225.16 c'2u m/s 81.38 25.31 -23.89 -72.56 ηoe - 0.759 0.777 0.782 0.772 189.01 124.92 0.740 157.64 175.05 0.689 độ m/s m/s m/s Các thành phần tốc độ tuyệt đối Hiệu suất tương đối cánh động ĐÀO HOÀNG ANH – KHÓA 2009 96 KỸ THUẬT NHIỆT – LẠNH LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Năng lượng phân bố TĐC Tổn thất ÔP Tổn thất CĐ1 Tổn thất CH Tổn thất CĐ2 Tổn thất tốc độ Lượng tiêu hao từ tuabin Mật độ dòng buồng ĐC Thể tích trước ÔP Thể tích riêng sau ÔP Thể tích riêng sau CH Thể tích riêng sau CĐ2 Độ phun phần Lưu số tốc độ Chiều cao ÔP (chọn) Chiều cao CĐ1 Chiều cao CH Chiều cao CĐ2 Tiết diện ÔP Công suất cho quẩn thông Tổn thất ma sát thông ĐÀO HOÀNG ANH – KHÓA 2009 Eo hs hl hn h'l hvs G ρ v v1 v2 v3 e µ l1 l2 ln l'2 F1 Ntv htv kJ/kg kJ/kg kJ/kg kJ/kg kJ/kg kJ/kg kg/s m m m m 97 372.82 13.88 48.28 1.32 5.51 6.30 308.11 11.47 37.92 1.09 3.68 4.28 258.90 9.64 30.25 0.92 2.56 5.64 32.21 8.042 0.07824 0.1515455 0.1539273 0.1589176 0.4275 0.95 0.02 0.0249589 0.0354255 0.03282 0.00736 110.32772 3.4252629 220.60 8.21 24.43 0.78 1.90 9.80 190.21 7.08 19.95 0.67 1.54 16.55 165.70 6.17 16.43 0.59 1.39 24.22 KỸ THUẬT NHIỆT – LẠNH LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Giá trị tổn thất ma sát thông quẩn ξtv - 0.0132 Giá trị tổn thất đẩy quẩn Hiệu suất tương đối tầng Công suất tầng ξv ηoi Ni - 0.0216 0.748 6,234.66 PL 3: Tính đường kính, phân bố nhiệt giáng & xác định số TKĐC PCA Xác định tầng đường kính tầng đầu cuối phần công tác STT Đại lượng Ký hiệu Đơn vị Kết Ghi Nhiệt giáng lý thuyết TKĐC ho kJ/kg 69.94 Tính Hiệu suất nhóm TKĐC ηoi 0.85 Chọn Nhiệt giáng sử dụng nhóm TKĐC hi kJ/kg 59.45298 Đường kính tầng đầu d1 m 1.0155 Lưu lượng G kg/s 72.67 Thể tích riêng v1t m3/kg 0.067622 Giả sử nhiệt giáng h01=50 Độ phun phần e - Chọn ĐÀO HOÀNG ANH – KHÓA 2009 98 KỸ THUẬT NHIỆT – LẠNH LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Chiều cao đầu cánh ống phun l1 m 0.02 Chọn: 15÷20mm Tỷ số tốc độ u/c1 - 0.43 Chọn: 0.42 đến 0.45 Góc khỏi ống phun α độ 12 Chọn : 11 đến 12 Đường kính tầng cuối dz m 1.0305 Tỷ số dz/lz dz/lz 16 Chọn Hệ số tổn hao tốc độ tầng cuối xvs - 0.02 Chọn Góc tốc độ tuyệt đối α độ 14 Chọn Thể tích riêng sau CĐ tầng cuối v2 m3/kg 0.0703 Đã biết Nhiệt giáng lý thuyết toàn PCA Hca kJ/kg 257 Đã biết kJ/kg 66.45904 Tính bảng 0.03 Chọn Nhiệt giáng trung bình đẳng entropi hm Hệ số hoàn nhiệt α Số tầng z ĐÀO HOÀNG ANH – KHÓA 2009 99 tầng 1.084022 Làm tròn KỸ THUẬT NHIỆT – LẠNH LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Phân phối nhiệt giáng xác định số tầng Chia thân CA làm phần với u/ca từ 0.42 đến 0.45 Điểm I Điểm II Điểm III Điểm IV Điểm V Điểm VI Điểm VII d u/ca d u/ca d u/ca d u/ca d u/ca d u/ca d u/ca 1.0155 0.43 1.0171 0.42 1.0188 0.43 1.0207 0.43 1.0231 0.44 1.0261 0.44 1.0305 0.45 Số tầng PCA Nhiệt giáng giả thiết điểm 68.74499 Nhiệt giáng giả thiết điểm 68.95622 Nhiệt giáng giả thiết điểm 66.07286 Nhiệt giáng giả thiết điểm 66.32602 Nhiệt giáng giả thiết điểm 66.63194 Nhiệt giáng giả thiết điểm 64.08076 Nhiệt giáng giả thiết điểm 64.62790 Nhiệt giáng trung điểm đoạn 68.85060 Nhiệt giáng trung điểm đoạn 67.51454 ĐÀO HOÀNG ANH – KHÓA 2009 100 KỸ THUẬT NHIỆT – LẠNH LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Nhiệt giáng trung điểm đoạn 66.19944 Nhiệt giáng trung điểm đoạn 66.47898 Nhiệt giáng trung điểm đoạn 65.35635 Nhiệt giáng trung điểm đoạn 64.35433 Nhiệt giáng trung bình tầng PCA 66.45904 Tính toán nhiệt giáng TKĐC PCA Stt Đường kính tầng Tỉ số tốc độ Nhiệt giáng lý thuyết 1.0155 0.43 68.7450 Tổng 68.7450 PL 4: Tính đường kính, phân bố nhiệt giáng & xác định số TKĐC PHA Xác định tầng đường kính tầng đầu cuối phần công tác STT Đại lượng Nhiệt giáng lý thuyết TKĐC ho Hiệu suất nhóm TKĐC ηoi Nhiệt giáng sử dụng nhóm TKĐC hi kJ/kg 701.3349 Đường kính tầng đầu d1 m 1.1463 ĐÀO HOÀNG ANH – KHÓA 2009 Ký hiệu Đơn vị 101 kJ/kg Kết Ghi 825.10 Tính 0.85 Chọn KỸ THUẬT NHIỆT – LẠNH LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Lưu lượng G kg/s 32.21 Thể tích riêng Độ phun phần v1t e m3/kg - 0.185743 Giả sử nhiệt giáng h01=50 Chọn Chiều cao đầu cánh ống phun l1 m 0.02 Chọn: 15÷20mm Tỷ số tốc độ u/c1 - 0.45 Chọn: 0.45 đến 0.55 Góc khỏi ống phun α độ 12 Chọn : 11 đến 12 Đường kính tầng cuối dz m 1.5467 Chọn - 0.03 Chọn α độ 90 Chọn Thể tích riêng sau CĐ tầng cuối v2 m3/kg 9.912 Đã biết Nhiệt giáng lý thuyết toàn PCA Hca kJ/kg 1084 Đã biết Nhiệt giáng trung bình đẳng entropi hm kJ/kg 70.08 Tính Hệ số hoàn nhiệt α 0.03 Chọn Số tầng z Tỷ số dz/lz dz/lz Hệ số tổn hao tốc độ tầng cuối xvs Góc tốc độ tuyệt đối tầng 12.12621 Làm tròn 12 Phân phối nhiệt giáng xác định số tầng Chia thân CA làm phần với u/ca từ 0.52 đến 0.57 Điểm I Điểm II ĐÀO HOÀNG ANH – KHÓA 2009 Điểm III Điểm IV 102 Điểm V Điểm VI Điểm VII KỸ THUẬT NHIỆT – LẠNH LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP d u/ca d u/ca d u/ca d u/ca d u/ca d u/ca d u/ca 1.1463 0.52 1.1881 0.42 1.2327 0.43 1.2851 0.43 1.3482 0.44 1.4294 0.44 1.547 0.45 Số tầng thân CA Nhiệt giáng giả thiết điểm Nhiệt giáng giả thiết điểm Nhiệt giáng giả thiết điểm Nhiệt giáng giả thiết điểm Nhiệt giáng giả thiết điểm Nhiệt giáng giả thiết điểm Nhiệt giáng giả thiết điểm Nhiệt giáng trung điểm đoạn Nhiệt giáng trung điểm đoạn Nhiệt giáng trung điểm đoạn Nhiệt giáng trung điểm đoạn Nhiệt giáng trung điểm đoạn Nhiệt giáng trung điểm đoạn Nhiệt giáng trung bình tầng PCA Số tầng thân HA Làm tròn ĐÀO HOÀNG ANH – KHÓA 2009 103 59.89 61.94 64.23 67.28 71.43 80.30 90.75 60.92 63.09 65.76 69.36 75.86 85.52 70.08 12.13 12.00 KỸ THUẬT NHIỆT – LẠNH LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Tính toán nhiệt giáng TKĐC PCA Stt 10 11 12 Tổng Đường kính tầng 1.1463 1.1679 1.1924 1.2166 1.2417 1.2705 1.3000 1.3348 1.3735 1.4197 1.4750 1.5467 ĐÀO HOÀNG ANH – KHÓA 2009 Tỉ số tốc độ 0.5200 0.5245 0.5291 0.5350 0.5341 0.5382 0.5427 0.5473 0.5518 0.5564 0.5609 0.5700 Nhiệt giáng lý thuyết 59.89 61.00 62.13 63.32 64.76 66.39 68.10 70.35 74.25 79.42 84.66 90.75 845.02 104 KỸ THUẬT NHIỆT – LẠNH LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Đinh Nguyên Bính Bài giảng cao học tính toán tối ưu cho thiết bị Tuabin nhiệt Nhà xuất Viện KH&CN Nhiệt lanh-ĐH Bách Khoa HN-2002 [2] Đinh Nguyên Bính Bài giảng cao học chế độ thay đổi Tuabin trình điều chỉnh Nhà xuất Viện KH&CN Nhiệt lanh-ĐH Bách Khoa HN-2002 [3] Phạm Lương Tuệ, Trương Ngọc Tuấn, Bùi Thanh Hùng Bài tập Tuốc bin nước Nhà xuất Khoa Học Kỹ Thuật Hà Nội Hà Nội 2006 [4] Hoàng Bá Chư, Nguyễn Ngọc Dũng, Trương Ngọc Tuấn Tính nhiệt Tua bin Nhà xuất Khoa Học Kỹ Thuật Hà Nội Hà Nội 2006 [5] Nguyễn Công Hân, Phạm Văn Tân Thiết kế nhà máy nhiệt điện Nhà xuất Khoa Học Kỹ Thuật Hà Nội Hà Nội 2006 [6] Phạm Lương Tuệ Tuốc bin nước lý thuyết cấu tạo Nhà xuất Khoa Học Kỹ Thuật Hà Nội Hà Nội 2006 [7] Nguyễn Công Hân, Nguyễn Quốc Trung, Đỗ Anh Tuấn Nhà máy nhiệt điện Nhà xuất Khoa Học Kỹ Thuật Hà Nội Hà Nội 2002 [8] Phạm Lương Tuệ Giáo trình chế độ làm việc thay đổi chế độ độ Tuabin nước.Đại học Bách Khoa Hà Nội 1991 ĐÀO HOÀNG ANH – KHÓA 2009 105 KỸ THUẬT NHIỆT – LẠNH