Thiết kế nhà máy nhiệt điện công suất 300MW, nối với hệ thống và khử khí nước cấp trong nhà máy nhiệt điện

MỤC LỤCPHẦN I:THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN CÔNG SUẤT 300MW1CHƯƠNG 1: CÁC PHƯƠNG ÁN ĐẶT TỔ MÁY VÀ CÔNG SUẤT ĐƠN VỊ21.1PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN LOẠI NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN21.2CHỌN CÔNG SUẤT TỔ MÁY21.3 CÁC THÔNG SỐ CHÍNH CỦA TỔ MÁY2CHƯƠNG 2: LẬP VÀ TÍNH TOÁN SƠ ĐỒ NHIỆT NGUYÊN LÝ KHỐI K1009042.1 CẤU TẠO CƠ BẢN VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA KHỐI TUABIN42.2 XÂY DỰNG QUÁ TRÌNH DÃN NỞ CỦA HƠI TRONG TUABIN TRÊN ĐỒ THỊ IS72.3 LỰA CHỌN VÀ LẬP BẢNG THÔNG SỐ HƠI VÀ NƯỚC72.4. TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NHIỆT VÀ CÂN BẰNG VẬT CHẤT CHO SƠ ĐỒ NHIỆT NGUYÊN LÝ122.4.1 Tính toán cân bằng bình phân ly122.4.2. Tính toán cân bằng bình gia nhiệt nước bổ sung142.4.3 Tính toán cân bằng bình gia nhiệt cao áp số 8152.4.4 Tính toán cân bằng bình gia nhiệt cao áp số 7162.4.5 Xác định sơ bộ độ gia nhiệt của bơm cấp cho nước cấp172.4.6. Tính toán cân bằng bình gia nhiệt cao áp số 6182.4.7. Tính toán cân bằng bình khử khí192.4.8. Tính toán cân bằng bình gia nhiệt hạ áp số 5202.4.9. Tính toán cân bằng bình gia nhiệt hạ áp số 4 và 3212.4.10. Tính toán cân bằng bình gia nhiệt hạ áp số 2232.4.11. Xác định độ gia nhiệt qua bơm ngưng và qua ejector242.4.12. Tính toán cân bằng bình gia nhiệt hạ áp số 1262.4.13. Tính toán kiểm tra cân bằng cho bình ngưng272.4.14. Tính toán kiểm tra cân bằng công suất282.5. XÁC ĐỊNH CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT CỦA TỔ MÁY302.5.1. Tiêu hao hơi vào tuabin302.5.2. Suất tiêu hao hơi cho tuabin312.5.3. Tiêu hao nhiệt cho thiết bị tuabin312.5.4. Suất tiêu hao nhiệt cho thiết bị tuabin312.5.5. Tiêu hao nhiệt cho lò hơi312.5.6. Suất tiêu hao nhiệt lò hơi312.5.7. Tiêu hao nhiệt cho toàn tổ máy312.5.8. Suất tiêu hao nhiệt cho toàn tổ máy322.5.9. Hiệu suất truyền tải môi chất trong nhà máy322.5.10. Hiệu suất của thiết bị tuabin322.5.11. Hiệu suất của toàn tổ máy322.5.12. Tiêu hao nhiên liệu cho toàn tổ máy trong nhà máy322.5.13. Suất tiêu hao nhiên liệu tiêu chuẩn cho toàn tổ máy32CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN LỰA CHỌN CÁC THIẾT BỊ CHÍNH333.1. TÍNH TOÁN LỰA CHỌN THIẾT BỊ GIAN MÁY333.1.1. Tính chọn bơm cấp333.1.2. Tính chọn bơm ngưng343.1.3. Tính chọn bơm tuần hoàn373.1.4 Tính chọn bơm ngưng403.1.5 Tính chọn bơm nước đọng443.1.6Tính chọn bình khử khí443.1.7Tính chọn bình gia nhiệt cao áp463.1.8 Tính chọn bình gia nhiệt hạ áp 5, 4.483.1.9 Tính chọn bình gia nhiệt hạ áp 3, 2 và 1.493.2 TÍNH TOÁN LỰA CHỌN THIẾT BỊ GIAN LÒ503.2.1 Tính toán lựa chọn lò hơi503.2.2 Chọn hệ thống chuẩn bị nhiên liệu53CHƯƠNG 4: SƠ ĐỒ NHIỆT CHI TIẾT VÀ BỐ TRÍ TOÀN NHÀ MÁY694.1. BỐ TRÍ NGÔI NHÀ CHÍNH694.1.1. Gian máy694.1.2. Gian trung gian704.1.3. Gian lò hơi704.2. BỐ TRÍ CÁC THIẾT BỊ KHÁC714.2.1. Phân xưởng cung cấp nhiên liệu714.2.2. Phân xưởng thủy lực714.2.3. Trạm thải tro xỉ và thiết bị khử bụi72PHẦN II: KHỬ KHÍ NƯỚC CẤP TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN73CHƯƠNG 5: CÁC CƠ SỞ VẬT LÝ CỦA QUÁ TRÌNH KHỬ KHÍ NƯỚC CẤP74A. NGUYÊN LÝ KHỬ KHÍ745.1 TÍNH HOÀ TAN CỦA CÁC LOẠI KHÍ TRONG NƯỚC745.2 CÁC QUÁ TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG CỦA VẬT CHẤT TRÊN NGƯỠNG HAI PHA765.3 NHỮNG YÊU CẦU ĐỐI VỚI BÌNH KHỬ KHÍ VÀ SƠ ĐỒ TỐI ƯU CỦA BÌNH KHỬ KHÍ79CHƯƠNG 6: KẾT CẤU CỦA BÌNH KHỬ KHÍ BẰNG NHIỆT VÀ TÍNH TOÁN816.1 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ KHỬ KHÍ816.2 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HIỆU SUẤT KHỬ KHÍ846.3 CẤU TẠO MỘT SỐ LOẠI BÌNH KHỬ KHÍ866.4 TÍNH TOÁN NHIỆT VÀ VẬT CHẤT TRONG BÌNH KHỬ KHÍ90CHƯƠNG 7:NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG, CẤU TẠO VÀ SƠ ĐỒ ĐẤU NỐI CỦA BÌNH KHỬ KHÍ Ở NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN PHẢ LẠI 1927.1 THÔNG SỐ KĨ THUẬT927.2 CẤU TẠO937.3 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA BÌNH KHỬ KHÍ937.4 SƠ ĐỒ ĐẤU NỐI BÌNH KHỬ KHÍ TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN947.5 CÁCH ĐO NỒNG ĐỘ OXI CÒN LẠI TRONG NƯỚC957.6 CÁCH XỬ LÝ KHI NỒNG ĐỘ OXI CÒN LẠI TRONG NƯỚC VƯỢT QUÁ TIÊU CHUẨN CHO PHÉP96CHƯƠNG 8: SƠ ĐỒ ĐẤU NỐI BÌNH KHỬ KHÍ TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN98CHƯƠNG 9: VIỆC KHỬ KHÍ NƯỚC TRONG BÌNH NGƯNG Ở NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN102PHẦN PHỤ LỤC107TÀI LIỆU THAM KHẢO112

lỜI NÓI ĐẦU

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

đó chúng ta cần phải phát triển các ngành công nghiệp mũi nhọn trong đó có ngànhđiện Việc phát triển ngành điện cần phải đi trước một bước vì nó là cơ sở cho sựphát triển của các ngành công nghiệp khác cũng như đáp ứng nhu cầu ngày càngcao của toàn xã hội

Hiện nay điện năng ở nước ta chủ yếu được sản suất ở các nhà máy thuỷ điện

và các nhà máy nhiệt điện Nhưng các nhà máy thuỷ điện của chúng ta có công suấtphụ thuộc vào mùa do bị chi phối bởi yếu tố từ thiên nhiên Nhà máy nhiệt điện cóthể khắc phục được hạn chế trên Từ đó có thể nhận thấy nếu chúng ta muốn có một

an ninh năng lượng tốt, một sự phát triển bền vững thì việc phát triển nhiệt điện làtính tất yếu khách quan

Ý thức được điều này nên khi nhận được đề tài “Thiết kế nhà máy nhiệt điệncông suất 300MW, nối với hệ thống và khử khí nước cấp trong nhà máy nhiệtđiện”.Với sự cố gắng của bản thân cùng sự tận tình giúp đỡ của thầy TS.NguyễnCông Hân, em đã hoàn thành việc thiết kế sơ bộ nhà máy nhiệt điện ngưng hơi trên

Do thời gian hạn hẹp cùng những hạn chế về nhận thức nên đồ án không tránh khỏinhững sai sót, rất mong được các thầy đóng góp ý kiến để em có thể hoàn thiện đồ

án hơn nữa

Ngày 2 tháng 12 năm 2014

LỜI CẢM ƠN

Sau một thời gian học tập và nghiên cứu, em đã hoàn thành Đồ án tốt

nghiệpcủa mình Đây là kết quả của sự nỗ lực, cố gắng, làm việc khẩn trương và nghiêm túc của bản thân tuy nhiên sẽ không có được kết quả này nếu không được

sự giúp đỡ của Khoa Công Nghệ Năng Lượng, các thầy giáo, cô giáo, các bạn,

Vì vậy em xin phép được cảm ơn:

Khoa Công Nghệ Năng Lượng – Trường Đại học điện lực đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong quá trình học tập và nghiên cứu

Sự giúp đỡ tận tình của Ban lãnh đạo Công ty, các bác, các chú, các anh trong phân xưởng hóa nhà máy Nhiệt Điện Phả Lại I

Đặc biệt, em xin được gửi tới thầy giáo: TS Nguyễn Công Hân lòng biết ơn sâu sắcnhất Thầy đã hết lòng hướng dẫn, chỉ bảo tận tình và giúp đỡ em hoàn thành đồ án này

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Văn Tuấn

LỜI CAM ĐOAN

Đồ án này do em trực tiếp tính toán, thiết kế, nghiên cứu và đánh giá dưới sự hướng dẫn của thầy giáo – TS Nguyễn Công Hân

Em chỉ sử dụng các tài liệu đã được liệt kê ở phần “Tài liệu tham khảo”

LỜI NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

Giảng viên hướng dẫn

LỜI NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN

Giảng viên phản biện

MỤC LỤC

CÁC CHỮ VIẾT TẮT

BGNCA Bình gia nhiệt cao áp LMHC Làm mát hơi chèn

BGNNBSBình gia nhiệt nước bổ sung NMNĐ Nhà máy nhiệt điện

CÁC KÍ HIỆU

D Tiêu hao hơi, lượng hơi mới, sản lượng hơi [kg/s]

α Hệ số không khí thừa

[m/s]

PHẦN I:THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆNCÔNG SUẤT 300MW

CHƯƠNG 1: CÁC PHƯƠNG ÁN ĐẶT TỔ MÁY VÀ CÔNG SUẤT

ĐƠN VỊ

1.1 PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN LOẠI NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN

Theo yêu cầu bài ra: Thiết kế một nhà máy nhiệt điện đốt than có công suất300MW, nối với hệ thống Do đó ta có thể đưa ra phương án lựa chọn là: Thiết kếnhà máy nhiệt điện tuabin ngưng hơi

1.2 CHỌN CÔNG SUẤT TỔ MÁY

Theo yêu cầu đề bài: Thiết kế nhà máy nhiệt điện có công suất 300MW với các số liệu ban đầu như sau:

αxa= 0,011; αch= 0,006 ; αrr= 0,011; αej= 0,008Thông thường khi chọn số tổ máy phải đề ra nhiều phương án khác nhau Để

so sánh chính xác chúng ta phải so sánh các chỉ tiêu về mặt kinh tế và kỹ thuật củacác phương án đó So sánh về mặt kỹ thuật để đánh giá các chỉ tiêu kỹ thuật sơ bộ,đồng thời phải đảm bảo cung cấp điện năng trong điều kiện có thể xảy ra sự cố Vìkiến thức của em còn hạn chế không nắm bắt được giá cả của các thiết bị trên thịtrường, vốn đầu tư, chi phí vận hành hằng năm Nên không đưa ra được các phương

án so sánh về mặt kinh tế, ở đây chỉ xin trình bày một số phương án lựa chọn về mặt

kỹ thuật từ đó em quyết định lựa chọn phương án:

Nhà máy nhiệt điện ngưng hơi chia thành 3 khối độc lập, mỗi khối có công suất 100

MW bao gồm 1 lò hơi và 1 tuabin ngưng hơi

1.3 CÁC THÔNG SỐ CHÍNH CỦA TỔ MÁY

Bảng 1:Đặc tính kỹ thuật của tuabin K-100-90:

Bảng 2: Thông số hơi từ các cửa trích tới các bình gia nhiệt, bình khử khí.

Áp suất Nhiệt độ Số lượng

Dùng sơ đồ phân ly nước xả lò sẽ tận dụng được lượng nhiệt, lượng hơi nước xả của

lò, làm giảm tổn thất nhiệt trong lò hơi và tăng hiệu suất của chu trình nhiệt Hơisau khi phân ly được đưa vào bình khử khí, nước còn lại được đưa vào bình gianhiệt nước bổ sung để gia nhiệt cho nước bổ sung sau đó được thải ra ngoài theođường kênh thải

CHƯƠNG 2: LẬP VÀ TÍNH TOÁN SƠ ĐỒ NHIỆT NGUYÊN LÝ

KHỐI K-100-902.1 CẤU TẠO CƠ BẢN VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA KHỐI

Tuabin K-100-90 có 8 cửa trích gia nhiệt hồi nhiệt cho 8 bình gia nhiệt và 1bình khử khí.

- Cửa trích số 1 trích hơi từ tầng thứ 7 cấp hơi cho BGNCA số 8

- Cửa trích số 2 trích hơi từ tầng thứ 10 cấp hơi cho BGNCA số 7

- Cửa trích số 3 trích hơi từ tầng thứ 13 cấp hơi cho BGNCA số 6 và BKK

- Cửa trích số 4 trích hơi từ tầng thứ 18 cấp hơi cho BGNHA số 5

- Cửa trích số 5 trích hơi từ tầng thứ 20 cấp hơi cho BGNHA số 4

- Cửa trích số 6 trích hơi từ tầng thứ 22 cấp hơi cho BGNHA số 3

- Cửa trích số 7 trích hơi từ tầng thứ 23 cấp hơi cho BGNHA số 2

- Cửa trích số 8 trích hơi từ tầng thứ 24 cấp hơi cho BGNHA số 1

Nước ngưng ở bình ngưng được bơm nước ngưng bơm qua 5 BGNHA lênBKK Tại đây nước được khử các khí hoà tan Sau khi ra khỏi BKK, nước cấp(trong đó có cả thành phần nước bổ sung do tổn thất) được đẩy qua 3 BGNCA vàđược đưa vào lò

Sử dụng sơ đồ dồn cấp nước đọng Nước đọng từ BGNCA số 8 được dồn vềBGNCA số 7, sau đó dồn về BGNCA số 6 Toàn bộ nước đọng được dồn về BKK.Nước đọng từ BGNHA số 5 được dồn về BGNHA số 4 sau đó tất cả dồnvề BGNHA

số 3 Sau đó nước đọng này được bơm nước đọng đưa trở lại đường nước ngưng tạiđiểm hỗn hợp Còn lại nước đọng của BGNHA 2, BGNHA 1 được đưa trở về bìnhngưng

Để tận dụng nhiệt và hơi của nước xả lò, trong sơ đồ bố trí 1 bình phân lynước xả và 1 bình gia nhiệt nước bổ xung Nước xả lò được đưa vào bình phân lynước xả có áp suất 7 at Hơi ra khỏi bình phân ly nước xả được đưa vào bình khửkhí 6 at Nước xả tiếp tục gia nhiệt cho nước bổ sung tiếp tục tận dụng nhiệt rồi mớithải ra ngoài theo đường mương thải Nước bổ sung sau khi được gia nhiệt tiếp tụcđưa vào bình khử khí

Từ đây ta có sơ đồ nhiệt nguyên lý:

HA5 HA4 HA3 HA2 HA1

2.2 XÂY DỰNG QUÁ TRÌNH DÃN NỞ CỦA HƠI TRONG TUABIN TRÊN ĐỒ THỊ I-S

- Đồ thi i-s được xây dựng qua quá trình giãn nở của dòng hơi trong toàn bộtuabin bắt đầu từ điểm thông số hơi mới ở trước van stop đã cho bởi đặc tínhtuabin Với áp suất po và nhiệt độ hơi mới to ta xác định được điểm O và entanpicủa điểm này là io

- Do hơi vào tuabin phải đi qua van stop bảo vệ tác động nhanh và các van điềuchỉnh lưu lượng nên sẽ bị tổn thất.Vì vậy, có điểm trạng thái hơi O’ là giao điểmcủa đường đẳng entanpi (io’= io) và đường đẳng áp po’ = (0,95-0,97)po

- Vì đây là tuabin không có quá nhiệt trung gian nên dọc theo cửa trích củatuabin từ đầu đến cuối,áp suất hơi và nhiệt độ hơi sẽ giảm dần

- Với tổ máy 100 MW nên có hai thân, quá trình chuyển thân tuabin có thể coinhư quấ trình đẳng entanpi; tổn thất áp suất chuyển thân lấy bằng (0,01-0,02)lần áp suất ra khỏi thân

- Hơi sau khi giãn nở trong cụm tầng cuối cùng sẽ được dẫn vào bình ngưng Hơithoát là hơi bão hòa ẩm có độ ẩm Để đảm bảo cho những tầng cánh cuối làmviệc trong vùng ẩm hiệu quả, an toàn và kéo dài tuổi thọ thì yk vào khoảng 0,1-0,12 Nên chọn độ khô của hơi thoát vào bình ngưng vào khoảng từ 0,92-0,96

- Áp suất tuyệt đối của hơi pk được duy trì trong bình ngưng càng nhỏ càng có lợi

về công suất Ở Việt Nam thông thương chọn

- Nối các điểm nút được xác định với nhau ta được toàn bộ quá trình giãn nở củadòng hơi trong tuabin trên giản đồ i-s Độ dốc các đoạn giãn nở giữa các cụmtầng của hai cửa trích liên tiếp nhau phản ánh chung về hiệu suất trong tươngđối của cụm tầng ấy

2.3 LỰA CHỌN VÀ LẬP BẢNG THÔNG SỐ HƠI VÀ NƯỚC

- Áp suất p0 = 90at nên tra sổ tay ta có áp suất pbh =115at

- Độ gia nhiệt thiếu : trong bình gia nhiệt hạ áp (BGNHA) lấy ; bình gia nhiệt cao

áp (BGNCA) lấy

- Tổn thất áp suất từ cửa trích đến các bình gia nhiệt: chọn 7%

Khi đó:

- Trở lực đường nước qua mỗi bình gia nhiệt cao áp: chọn

- Trở lực đường nước qua mỗi bình gia nhiệt hạ áp: chọn

- Trở lực đường nước qua bộ hâm nước: chọn

- Áp suất đường nước ngưng chính tại đầu ra đi vào bình khử khí ( BKK):

pra = pkk + 3 = 6 + 3 = 9 bar

- Trở lực đường ống đầu đẩy: chọn

- Trở lực đường ống đầu hút: chọn

- Hiệu suất lò hơi: chọn sơ bộ

- Hiệu suất máy phát và hiệu suất cơ khí: Chọn ηg ηm = 0,98.0,98

- Hiệu suất của BGNHA và BGNHCA: chọn là 0,98

- Để đảm bảo cho những tầng cánh cuối làm việc an toàn chọn sơ bộ độ khô của hơi thoát khỏi tuabin xk = 0,92

- Các thông số áp suất và nhiệt độ hơi tại các cửa trích được cho theo nhiệm vụ tính toán

Đồ thị i-s

Bảng 2.1: Bảng thông số hơi và nước.

-Cột thứ 1: Điểm đánh số cửa trích trên thân turbine tính từ đầu hơi vào có trạngthái ở điểm 0, qua van Stop và van điều chỉnh lưu lượng hơi phân phối vào các cụmống phun rồi dọc theo chiều giãn nở của hơi cho đến bình ngưng.

Cột thứ 2: Tên thiết bị mà dòng hơi đi vào hay dòng nước đi ra khỏi thiết bị đó.Cột thứ 3: Nhiệt độ hơi trích tại cửa trích tương ứng

Cột thứ 4: Áp suất hơi trích tại cửa trích tương ứng, đơn vị at

Cột thứ 5: Áp suất hơi trích tại cửa trích tương ứng, đơn vị bar

Cột thứ 6: Enthalpy của hơi trích tại cửa trích tương ứng

Cột thứ 7: Áp suất khoang hơi của bình gia nhiệt, bằng 93% của áp suất tại cửatrích, coi tổn thất áp suất là 7%

Cột thứ 8: Enthalpy của nước bão hoà tại áp suất bình gia nhiệt

Cột thứ 9: Nhiệt độ bão hoà tại áp suất bình gia nhiệt

Cột thứ 10: Độ gia nhiệt không tới mức của bình gia nhiệt

Cột thứ 11: Nhiệt độ dòng nước ra khỏi thiết bị

Cột thứ 12: Áp suất của dòng nước ra khỏi thiết bị

Cột thứ 13: Enthalpy của dòng nước ra khỏi thiết bị

Cột thứ 14: Hiệu suất các bình gia nhiệt

2.4 TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NHIỆT VÀ CÂN BẰNG VẬT CHẤT CHO SƠ

ĐỒ NHIỆT NGUYÊN LÝ

2.4.1 Tính toán cân bằng bình phân ly

Hình 2.1:Sơ đồ bình phân ly.

Phương trình cân bằng nhiệt:

Phương trình cân bằng vật chất:

Thế vào và rút:

- Lưu lượng nước xả từ bao hơi vào:

- Entanpi nước xả đi từ bao hơi vài:

2.4.2 Tính toán cân bằng bình gia nhiệt nước bổ sung

αbs

ir bs

i ' xa

ivbs

α bo xa

αbs

α bo

xa i bo xa

Hình 2.2:Sơ đồ bình gia nhiệt nước bổ sung

Phương trình cân bằng nhiệt:

Phương trình liên hệ giữa nhiệt độ ra của hai dòng nước là:

Thế vào và rút:

Ta có:

- Lưu lượng nước xả bỏ từ bình phân ly đi vào:

- Lưu lượng nước bổ sung:

- Entanpi nước xả từ bình phân ly đi vào:

- Entanpi nước bổ sung vào:

- Độ gia nhiệt nước khi đi qua BGNNBS:

- Hiệu suất của BGNNBS: chọn

Thay số:

2.4.3 Tính toán cân bằng bình gia nhiệt cao áp số 8

αnc

α* 1

Hình 2.3: Sơ đồ bình gia nhiệt cao áp 8

Phương trình cân bằng nhiệt:

Ta có:

- Lưu lượng hơi chèn:

- Lưu lượng nước cấp:

- Entanpi hơi chèn vào bình:

- Entanpi hơi từ cửa trích đi vào bình:

- Entanpi nước đọng ra khỏi bình:

- Entanpi nước cấp đi vào bình:

- Entanpi nước cấp ra khỏi bình:

- Hiệu suất BGNCA 8:

Thay số:

2.4.4 Tính toán cân bằng bình gia nhiệt cao áp số 7

i1'

α* 2

i'2

Hình 2.4: Sơ đồ bình gia nhiệt cao áp 7

Phương trình cân bằng nhiệt:

Ta có:

- Lưu lượng nước cấp:

- Lưu lượng nước đọng dồn từ BGNCA8 về:

- Entanpi hơi từ cửa trích đi vào bình:

- Enatnpi nước đọng rút ra khỏi bình:

- Entanpi nước đọng dồn từ BGNCA8 về:

- Entanpi nước cấp đi vào bình:

- Entanpi nước cấp ra khỏi bình:

- Hiệu suất BGNCA7:

- Thay số:

2.4.5 Xác định sơ bộ độ gia nhiệt của bơm cấp cho nước cấp

Hình 2.5: Sơ đồ tính độ gia nhiệt bơm cấp

Tổng chiều cao cột áp của bơm cấp:

- Khối lượng riêng trung bình của nước cấp:

- là tổng trở lực đường ống đầu đẩy và đầu hút với các trở lực các BGNCA và trở lực các bộ hâm nước

- Độ chênh chiều cao đầu đẩy so với đầu hút:

Vậy:

- Chọn hiệu suất của bơm cấp:

- Thể tích riêng trung bình của đầu nước ra và vào:ϑtb =

Độ gia nhiệt của bơm cấp được xác định:

α* 3

i'3

Hình 2.6: Sơ đồ bình gia nhiệt cao áp số 6

Phương trình cân bằng nhiệt:

Ta có:

- Lưu lượng nước cấp:

- Lưu lượng nước đọng dồn từ BGNCA7 về:

- Entanpi hơi từ cửa trích đi vào bình:

- Entanpi nước đọng rút khỏi bình:

- Entanpi nước đọng dồn từ BGNCA7 về:

- Entanpi nước cấp đi vào bình:

- Entanpi nước cấp đi ra khỏi bình:

- Hiệu suất BGNCA6:

Thay số:

2.4.7 Tính toán cân bằng bình khử khí

αbs

αh

α* 3

- Lưu lượng nước cấp:

- Lưu lượng nước bổ sung:

- Lưu lượng hơi từ bình phân ly:

- Lưu lượng nước đọng dồn từ BGNCA6 về:

- Entanpi hơi từ cửa trích đi vào:

- Entanpi hơi đi từ bình phân ly vào:

- Entanpi nước đọng dồn từ BGNCA6 về:

- Entanpi nước ngưng chính đi vào bình:

- Entanpi nước cấp ra khỏi bình:

- Entanpi nước bổ sung đi vào bình:

- Thay số vào và ta tìm được:

2.4.8 Tính toán cân bằng bình gia nhiệt hạ áp số 5

Hình 2.8: Sơ đồ bình gia nhiệt hạ áp số 5

Phương trình cân bằng nhiệt:

- Lưu lượng nước ngưng chính:

- Entanpi hơi từ cửa trích đi vào bình:

- Eantanpi nước đọng rút ra khỏi bình:

- Entanpi nước ngưng chính đi vào bình:

- Entanpi nước ngưng chính ra khỏi bình:

- Hiệu suất BGNHA5:

Thay số:

2.4.9 Tính toán cân bằng bình gia nhiệt hạ áp số 4 và 3

Hình 2.9:Sơ đồ bình gia nhiệt hạ áp 4 và 3

Vì giữa BGNHA 4 và 3 có điểm hỗn (HH) nên ta không thể tính riêng từng bình được

mà phải kết hợp giải đồng thời cả hai bình này trên cơ sở lập phương trình cân bằngnhiệt, phương trình cân bằng vật chất cho hai bình gia nhiệt và tại điểm hỗn hợp giữahai bình

Phương trình cân bằng nhiệt cho BGNHA4:

Phương trình cân bằng nhiệt cho điểm hỗn hợp:

Phương trình cân bằng vật chất tại điểm hỗn hợp:

Phương trình cân bằng nhiệt cho BGNHA3:

- Lưu lượng nước ngưng chính:

- Lưu lượng nước đọng dồn từ BGNHA5 về BGNHA4:

- Lưu lượng hơi chèn:

- Entanpi hơi từ cửa trích đi vào BGNHA4:

- Entanpi hơi từ cửa trích đi vào BGNHA3:

- Entanpi hơi chèn:

- Entanpi nước đọng dồn từ BGNHA5 về BGNHA4:

- Entanpi nước đọng dồn từ BGNHA4 về BGNHA3:

- Entanpi nước đọng rút khỏi BGNHA3:

- Entanpi nước ngưng đi ra khỏi BGNHA4:

- Entanpi nước ngưng đi ra khỏi BGNHA3:

- Entanpi nước ngưng đi vào BGNHA3:

- Hiệu suất BGNHA 4 và 3:

Thay số vào các phương trình (1):

Thay số vào phương trình (2):

Thế (**) vào (*) ta được:

Thay số vào phương trình (3):

Thay số vào phương trình (4):

Kết hợp (a), (b), (c) giải hệ phương trình 3 ẩn ta được:

Hình 2.10: Sơ đồ bình gia nhiệt hạ áp số 2.

Phương trình cân bằng nhiệt:

Ta có:

- Lưu lượng nước ngưng đi vào: 760780794

- Entanpi hơi từ cửa trích đi vào bình:

- Entanpi nước đọng đi ra khỏi bình:

- Entanpi nước ngưng chính đi vào bình:

- Entanpi nước ngưng chính đi ra khỏi bình:

- Hiệu suất BGNHA2:

Thay số:

2.4.11 Xác định độ gia nhiệt qua bơm ngưng và qua ejector

Qua bơm ngưng và ejector, nhiệt độ của nước tăng thêm một chút, do vậy entanpi của nước khi đi vào bình gia nhiệt hạ áp số 1 cũng tăng lên

Sơ đồ tính toán độ gia nhiệt của bơm ngưng

Hd

Hch

cac BGNHA BN

Hình 2.11: Sơ đồ bơm ngưng

Chiều cao chênh lệch toàn phần của bơm ngưng phải đảm bảo:

Trong đó:

- Áp suất tuyệt đối trong bình ngưng:

- Áp suất tuyệt đối trong bình khử khí:

- Chiều cao đầu đẩy của bơm: chọn

- Chiều cao đầu hút của bơm: chọn

- Khối lượng riêng trung bình của nước ngưng: chọn

- Thể tích riêng trung bình nước ở đầu vào và đầu ra bơm:

- Gia tốc trọng trường:

- Hiệu suất của bơm ngưng:

- Tổng trở lực đường ống đầu đẩy, đầu hút, trở lực các BGNHA

Độ gia nhiệt của bơm ngưng được xác định:

Khi đi qua ejector thì nhiệt độ nước ngưng tăng nên khoảng 3 nên:

Độ gia nhiệt qua ejector:

Vậy entanpi nước ngưng đi vào BGNHA1:

2.4.12 Tính toán cân bằng bình gia nhiệt hạ áp số 1

α' nn

Hình 2.12: Sơ đồ bình gia nhiệt hạ áp số 1.

Phương trình cân bằng nhiệt:

Ta có:

- Lưu lượng nước ngưng đi vào:

- Entanpi hơi từ cửa trích đi vào:

- Entanpi nước đọng rút ra khỏi bình:

- Enatnpi nước ngưng đi vào bình:

- Enatnpi nước ngưng đi ra khỏi bình:

- Hiệu suất BGNHA1:

Thay số:

2.4.13 Tính toán kiểm tra cân bằng cho bình ngưng

,

,

αlm

ik

Hình 2.13: Sơ đồ kiểm tra bình ngưng.

Trên sơ đồ ta có các đại lượng đã biết:

- Entanpi hơi thoát vào bình ngưng:

- Entanpi nước ngưng chính ra khỏi bình ngưng:

- Entanpi nước đọng dồn từ BGNHA8 về:

- Enatnpi nước đọng dồn từ BGNHA7 về:

- Lưu lượng nước đọng dồn từ BGNHA8 về:

- Lưu lượng nước đọng dồn từ BGNHA7 về:

- Lưu lượng nước đọng từ ejector dồn về:

- Entanpi nước làm mát đi vào bình (lấy sơ bộ ): kg

Tính lượng nước ngưng theo đường hơi:

Tính lượng nước ngưng theo đường nước:

Kiểm tra sai số:

Ta thấy: sai số nằm trong khoảng cho phép nên không cần tính toán lại

Phương trình cân bằng nhiệt trong bình ngưng (không tính ảnh hưởng của nước đọngdồn về khoang nước của bình ngưng) xác định lượng nước tuần hoàn làm mát bìnhngưng:

Ta có:

- Nhiệt độ nước đi vào làm mát bình ngưng: chọn

- Độ hâm nước trong bình ngưng: chọn

Nhiệt độ nước làm mát ra khỏi bình ngưng:

Vậy khi đó:

2.4.14 Tính toán kiểm tra cân bằng công suất

Xác định lượng hơi vào tuabin dựa vào hệ số không tận dụng nhiệt của các dònghơi trích, và tính tổng công suất các dòng hơi sinh ra trong tuabin:

Lượng hơi vào tuabin được tính theo công thức:

Công suất tuabin:

từ đó ta tính được tổng lưu lượng hơi vào tuabin theo công thức (2.4):

Bảng 2.3:Kết quả tính toán các công suất trong của mỗi cụm tầng.

Công suất toàn phần của tuabin

Từ bảng 2.3 ta tính được tổng công suất điện phát ra ở đầu máy phát (có kể đến tổn

thất cơ khí và máy phát) là:

Sai số:

Ta thấy: sai số không đáng kể chứng tỏ các tính toán về cân bằng nhiệt, cân bằng vậtchất cho toàn chu trình trong tổ máy không có gì sai sót nên không cần phải tính lại.Vậy:

2.5 XÁC ĐỊNH CHỈ TIÊU KINH TẾ - KỸ THUẬT CỦA TỔ MÁY

2.5.1 Tiêu hao hơi vào tuabin

2.5.2 Suất tiêu hao hơi cho tuabin

2.5.3 Tiêu hao nhiệt cho thiết bị tuabin

2.5.4 Suất tiêu hao nhiệt cho thiết bị tuabin

2.5.5 Tiêu hao nhiệt cho lò hơi

Trong đó:

- Lượng hơi ra khỏi lò hơi:

- Entanpi hơi quá nhiệt ra khỏi bộ quá nhiệt cuối cùng của lò hơi:

Chọn sơ bộ

2.5.6 Suất tiêu hao nhiệt lò hơi

2.5.7 Tiêu hao nhiệt cho toàn tổ máy

2.5.8 Suất tiêu hao nhiệt cho toàn tổ máy

2.5.9 Hiệu suất truyền tải môi chất trong nhà máy

2.5.10 Hiệu suất của thiết bị tuabin

2.5.11 Hiệu suất của toàn tổ máy

2.5.12 Tiêu hao nhiên liệu cho toàn tổ máy trong nhà máy

Tính cho nhiên liệu tiêu chuẩn có nhiệt trị thấp làm việc:

2.5.13 Suất tiêu hao nhiên liệu tiêu chuẩn cho toàn tổ máy

CHƯƠNG 3:TÍNH TOÁN LỰA CHỌN CÁC THIẾT BỊ CHÍNH

3.1 TÍNH TOÁN LỰA CHỌN THIẾT BỊ GIAN MÁY

3.1.1 Tính chọn bơm cấp

Bơm cấp là loại thiết bị quan trọng, vì nó không những để đảm bảo sản xuất điện năng mà còn đảm bảo tính làm việc chắc chắn của lò hơi.Thiết kế nhà máy này gồm 3 tổ máy mỗi tổ với tuabin K-100 -90 để đảm bảo cấp nước cho lò hơi ta chọn thiết kế mỗi tổ máy với 2 lò cung cấp hơi, mỗi lò gồm một bơm cấp làm việc và một bơm cấp dự phòng, như vậy tổ máy sẽ gồm 6 bơm cấp Bơm cấp được truyền động bằng điện, việc chọn 1 bơm cấp dự phòng như vậy đảm bảo việc cung cấp nước cho lòhơi liên tục, an toàn khi bơm kia bị hỏng

Ta có, công suất động cơ cần kéo bơm cấp được tính theo công thức:

Trong đó:

- Hiệu suất bơm cấp: chọn sơ bộ

- ΔPBC – Độ chênh áp suất của bơm ΔPBC= 1,3 P0 = 1,3 90= 117.105 N/m2

- Năng suất của bơm:

Để đảm bảo an toàn cho bơm cấp, ta lấy độ dự trữ

[m3/h] áp

[mH20]

quay[v/p]

động cơkéo[kW]

Năng suất của các bơm được chọn ở điều kiện làm việc xấu nhất tức là máy làmviệc cực đại, bình ngưng có độ chân không thấp, về mùa hè,…

Ta chọn cách đặt 2 bơm ngưng 1 làm việc và 1 dự phòng chạy bằng điện

Năng suất bơm ngưng được tính theo lưu lượng nước ngưng và số bơm làm việc: Ta chọn độ dữ trữ 10 %

 Lưu lượng nước cực đại của bình ngưng gồm:

- Nước ngưng từ hơi thoát

- 1/2 αch.

- Nước đọng từ Ejector

- Nước đọng từ BGNHA1 và BGNHA2 đưa về

Hch

cac BGNHA BN

Hình 3.1: Sơ đồ tính toán bơm ngưng

- Lưu lượng nước cực đại trong bình ngưng:

QN =

ρk – Khối lượng riêng trung bình của nước ở đầu đẩy và đầu hút của bơm ngưng Vì bơm ngưng làm việc ở nhiệt độ thấp nên độ gia nhiệt cho nước của bơm không đáng

kể Chúng ta có thể lấy thể tích riêng của nước qua bơm ngưng ở áp suất ngưng tụ (pk

=0,065 bar) Tra bảng thông số vật lý của nước trên đường bão hòa ta được: ρk = 994 kg/m3

ΔPBN= = () + + g.() (N/)

– Tổng trở lực của đường hút và đường đẩy bao gồm có trở lực của 5 BGNHA, bình làm mát ejector, van và đường ống Chọn = 3,05 bar trong đó trở lực của mỗi

BGNHA là 0,5 bar, trở lực đường ống 0,45 bar, trở lực qua ejector 0,1 bar

 Hch = : Chiều cao chênh lệch mức nước đầu đẩy và hút, chọn Hch = 18 m

 Pkk = 5,88 bar

 Pk = 0,0637 bar

ΔP = (5,88 – 0,0637 + 3,05).105 + 950.9,81.18 = 10,54.105 N/m2Công suất của động cơ để kéo bơm ngưng:

NBN =

Trong đó:

• ηBN – Hiệu suất của bình ngưng, chọn ηBN = 0,75

• – Cần lấy dư 7% để đảm bảo an toàn cho bơm ngưng = 1,07.10,54.105 = 11,28.105 N/m2

BẢNG ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT BƠM NGƯNG

Loại bơm Năng suất

[m3/h]

Độ chênh cộtáp[mH20]

Tốc độquay[v/p]

Công suấtđộng cơkéo

Hiệu suất[%]