Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết kế sơ bộ một trung tâm nhiệt điện đốt than, công suất 100MW gồm 2 tổ máy

đồ án tốt nghiệp công nghệ năng lượng thiết kế sơ bộ một trung tâm nhiệt điện đốt than, công suất 100MW gồm 2 tổ máy (50MWx2) với loại tuabin πT501307, sản lượng hơi trích cho hộ sản xuất là DT =90 Th và tìm hiểu, tính toán hiệu suất bộ lọc tĩnh điện của NMNĐ.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

KHOA CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA

VIỆT NAM Độc lập- Tự do- Hạnh phúc

và tìm hiểu, tính toán hiệu suất bộ lọc tĩnh điện của NMNĐ.

2 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

Xây dựng phương án và lựa chọn tổ máy

Tính toán thiết kế thiết bị trong trung tâm nhiệt điện công suất 100 MW

Nghiên cứu lý thuyết bộ lọc tĩnh điện trong nhà máy nhiệt điện

TS BÙI MẠNH TÚ

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

TS NGUYỄN CÔNG HÂN

LỜI NÓI ĐẦU

Trong quá trình phát triển đất nước điện năng được coi là nguồnkhông thể tách rời trong các ngành công nghiệp, dịch vụ và đời sống của nhândân Vì tầm quan trong của điện năng ngày càng lớn đối với đất nước lên nhànước rất coi việc phát triển điện năng

Là một sinh viên ngành nhiệt điện thì em càng phải hiểu rõ tầm quantrọng của nhiệt điện với ngành điện với sự phát triển kinh tế của đất nước đấtnước Sau một thời gian học tập tại trường Đại học Điện Lực và được sự dạy

dỗ chỉ bảo của các thầy cô trong khoa Công Nghệ Năng Lượng thì em đã

được giao đề tài tốt nghiệp: “Thiết kế sơ bộ một trung tâm nhiệt điện đốt than,

công suất 100MW gồm 2 tổ máy (50MWx2) với loại tuabin πT-50-130/7, sản lượng hơi trích cho hộ sản xuất là D T =90 T/h và tìm hiểu, tính toán hiệu suất

bộ lọc tĩnh điện của NMNĐ”.

Qua quá trình học cũng như được thầy hướng dẫn em đã hoàn thànhxong, trong đó thể hiện toàn bộ về cách tính toán, thiết kế cho một tổ máy củatrung tâm nhiệt điện mà em hiểu

Tuy đã hoàn thành nhưng trong khi tính toán, do còn nhiều hạn chế về mặtkiến thức và kinh nghiệm thiết kế nên còn thiếu sót mong thầy thông cảm vàgóp ý để cho bài của em được đầy đủ và hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 30 tháng 12 năm 2019 Sinh viên thực hiện

TaiLieuIT-123.doc

LỜI CẢM ƠN

Em xin chân thành cảm ơn quý thầy, cô trong khoa Công Nghệ Năng Lượng, Trường Đại Điện Lực trong quá trình học tập đã cung cấp cho em những kiến thức quý báu để em làm đồ này Đặc biệt là thầy Nguyễn Công Hân đã dành thời gian quý báu, tận tình hướng dẫn em thực hiện hoàn thành đồ án này đúng thời hạn.

SINH VIÊN THỰC HIỆN

TaiLieuIT-123.doc

Giáo viên hướng dẫn

Giáo viên phản biện

MỤC LỤC

KÍ HIỆU CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT 8

PHẦN 1: THIẾT KẾ TRUNG TÂM NHIỆT ĐIỆN CÔNG SUẤT 100MW, SẢN LƯỢNG HƠI TRÍCH CHO HỘ SẢN XUẤT LÀ D T =90 T/h, TỔ MÁY πT-50-T-50-130/7 1

CHƯƠNG I: NHIỆM VỤ TÍNH TOÁN 1

CHƯƠNG II:LẬP VÀ TÍNH TOÁN SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ 3

2.1 Lập sơ đồ nhiệt nguyên lý cho một tổ máy 3

2.2 Xây dựng quá trình giãn nở của dòng hơi trong tuabin trên đồ thị i-s 5

2.3 Lựa chọn và lập bảng thông số hơi và nước 8

2.4.Tính toán cân bằng nhiệt và cân bằng vật chất cho sơ đồ nhiệt nguyên lý 11

2.5 Xác định chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của tổ máy 31

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN LỰA CHỌN THIẾT BỊ GIAN MÁY 36

3 1 Tính chọn bơm cấp 36

3.2 Tính chọn Bơm Ngưng 38

CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN LỰA CHỌN THIẾT BỊ GIAN LÒ 57

PHẦN II : NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG LỌC BỤI TĨNH ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 72

CHƯƠNG V: CÁC PHƯƠNG PHÁP LỌC BỤI 72

5.1 Buồng lắng bụi và thiết bị lọc bụi kiểu quán tính 72

5.1.1 Buồng lắng bụi (lọc bụi theo phương pháp trọng lực) 72

5.1.2 Thiết bị lọc bụi kiểu quán tính 75

5.2 Thiết bị lọc bụi ly tâm 76

5.2.1 Thiết bị lọc bụi ly tâm kiểu nằm ngang 76

5.2.2 Thiết bị lọc bụi ly tâm kiểu đứng (bộ lọc bụi xiclon) 77

5.3 Lưới lọc bụi 80

5.3.1 Lưới lọc bụi kiểu túi vải 80

5.3.2 Lưới lọc bụi kiểu tấm 81

CHƯƠNG VI: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG LỌC BỤI TĨNH ĐIỆN TRONG NHÀ

MÁY NHIỆT ĐIỆN 87

6.1 Giới thiệu về thiết bị lọc bụi tĩnh điện 87

6.2 Các thiết bị chính của ESP 91

6.3 Hệ thống điều khiển ESP: 94

6.4 Nguyên lý làm việc ESP 95

6.6 Thao tác đưa hệ thống ESPvào vận hành 96

6.4 Ngừng bộ lọc bụi ESP 98

CHƯƠNG VII: TÍNH TOÁN HIỆU SUẤT CỦA THIẾT BỊ LỌC BỤI TĨNH ĐIỆN 100

7.1 Đặc tính kỹ thuật của nhiên liệu dây chuyềnPhả Lại 2 100

7.2.Thông số của khói đầu vào bộ sấy không khí kiểu hồi nhiệt 100

7.3 Tính toán hiệu suất bộ lọc bụi tĩnh điện 103

7.4 Một số nhân tố ảnh hưởng tới hiệu suất lọc bụi 110

TÀI LIỆU THAM KHẢO 117

PHẦN 1: THIẾT KẾ TRUNG TÂM NHIỆT ĐIỆN CÔNG SUẤT 100MW, SẢN LƯỢNG HƠI TRÍCH CHO HỘ SẢN XUẤT LÀ

D T =90 T/h, TỔ MÁY πT-50-130/7T-50-130/7

CHƯƠNG I: NHIỆM VỤ TÍNH TOÁN

Thiết kế trung tâm nhiệt điện công suất 100MW , sản lượng hơi tríchcho hộ tiêu thụ là DT =90 T/h

 Tổ máy πT-50-T-50-130/7

 Áp suất hơi mới vào tuabin :130 at

 Nhiệt độ hơi mới vào tuabin :5650C

 Lưu lượng nước xả từ bao hơi :xa 0,014

 Lưu lượng hơi chèn :ch 0,008

 Lưu lượng hơi rò rỉ : rr 0,012

 Lưu lượng hơi của ejector :  ej 0,007

 Số cửa trích không điều chỉnh :7

 Nhiệt độ nước cấp :232oC

 Mỗi tổ máy cấp :DT/2=45 t/h cho HSX

Cửa Trích hơi cho Trích Áp suất Nhiệt độ Số lượng

CHƯƠNG II:LẬP VÀ TÍNH TOÁN SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ

2.1 Lập sơ đồ nhiệt nguyên lý cho một tổ máy

Chọn số cấp khử khí: tùy thuộc vào chất lượng nước cấp và lượng nước

đọng được dồn cấp phối hợp với bơm, nghĩa là nước đọng BGNCA phía lòhơi được dồn từ trên xuống dưới rồi cuối cùng đưa vào vào BKK Nước đọngBGNHA gần BKK cũng được dồn cấp từ trên xuống dưới tới BGNHA1 thìdùng bơm để đẩy ngược trở lại đường ngưng chính phía đầu ra

Chọn sơ đồ tận dụng nước xả của lò hơi: dùng một cấp phân ly nước xảvới pBPL lớn hơn pBKK→ chọn pBPL=6,5 at

2.2 Xây dựng quá trình giãn nở của dòng hơi trong tuabin trên đồ thị i-s.

Đồ thị i-s được xây dựng qua quá trình giãn nở của dòng hơi trong toàn

bộ tuabin bắt đầu từ điểm thông số hơi mới ở trước van stop đã cho bởi đặctính tuabin Với áp suất po và nhiệt độ hơi mới to ta xác định được điểm O vàentanpi của điểm này là io

Do hơi vào tuabin phải đi qua van stop bảo vệ tác động nhanh và cácvan điều chỉnh lưu lượng nên sẽ bị tổn thất.Vì vậy, có điểm trạng thái hơi O’

là giao điểm của đường đẳng entanpi (io’= io) và đường đẳng áp p0’ = 0,97)po Ta chọn po’ =0,96p0.

(0,95-Áp suất khoang hơi tại các bình gia nhiệt chọn là:

pBGN = 0,95ptr

Trong đó : ptr là áp suất hơi ở các cửa trích tương ứng

Với tổ máy 50 MW nên có hai thân, quá trình chuyển thân tuabin có thểcoi như quá trình đẳng entanpi, tổn thất áp suất chuyển thân lấy bằng (0,01-0,02) lần áp suất ra khỏi thân

Áp suất hơi sau chuyển thân là :

0,98.6,86 6,72

psau = 0,98.ptruoc   bar

Hơi sau khi giãn nở trong cụm tầng cuối cùng sẽ được dẫn vào bìnhngưng Hơi thoát là hơi bão hòa ẩm có độ ẩm yk=1-xk Để đảm bảo cho nhữngtầng cánh cuối làm việc trong vùng ẩm hiệu quả, an toàn và kéo dài tuổi thọthì yk vào khoảng 0,1-0,12 Nếu như vậy , độ khô của hơi thoát vào bìnhngưng trong mọi chế độ vận hành không được thấp hơn 0,9-0,88 Khi đó thiết

0,92-0,96 là hợp lý.

Áp suất tuyệt đối của hơi pk được duy trì trong bình ngưng càng nhỏcàng có lợi về công suất Ở Việt Nam thông thường chọn pk=0,065at

Nối các điểm nút được xác định với nhau ta được toàn bộ quá trình giãn

nở của dòng hơi trong tuabin trên giản đồ i-s Độ dốc các đoạn giãn nở giữacác cụm tầng của hai cửa trích liên tiếp nhau phản ánh chung về hiệu suấttrong tương đối của cụm tầng ấy

Hình 1: Quá trình dãn nở của dòng hơi trên đồ thị i-s

- Áp suất trong bao hơi : Pbh = (1,25÷1,35).P0

- Độ gia nhiệt thiếu : trong bình gia nhiệt hạ áp : 2oC

- Độ gia nhiệt thiếu : trong bình gia nhiệt cao áp : 4oC

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

- Trở lực đường nước qua bộ hâm nước chọn : phn=3bar

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

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

- Để đảm bảo cho những tầng cánh cuối làm việc an toàn chọn sơ bộ độ

0,97

- Các thông số áp suất ptr và nhiệt độ ttr hơi tại các cửa trích được cho theonhiệm vụ tính toán

Cột thứ 1: Điểm đánh số cửa trích trên thân Tuabin.

Cột thứ 2: Tên thiết bị mà dòng hơi đi vào hay dòng nước đi ra khỏi thiết bị đó.Cột thứ 3: Áp suất hơi trích tại cửa trích tương ứng, đơn vị bar

Cột thứ 4: Nhiệt độ hơi trích tại cửa trích tương ứng

Cột thứ 5: Enthalpy của hơi trích tại cửa trích tương ứng

Cột thứ 6: Áp suất khoang hơi của bình gia nhiệt

Cột thứ 7: Enthalpy của hơi trích vào bình gia nhiệt

Cột thứ 8: Nhiệt độ bão hoà tại áp suất bình gia nhiệt

Cột thứ 9: Enthalpy của nước bão hòa tại áp suất bình gia nhiệt

Cột thứ 10: Nhiệt độ dòng nước cấp hoặc dòng nước ngưng chính ra khỏiBGNCA hoặc BGNHA tương ứng

Cột thứ 11: Áp suất nước cấp hoặc nước ngưng chính ra khỏi BGNCA hoặcBGNHA tương ứng

Cột thứ 12: Enthalpy của dòng nước cấp hoặc nước ngưng chính tại đầu ra củamỗi BGN tương ứng

Cột thứ 13: Độ gia nhiệt không tới mức của các BGN

Cột thứ 14: Hiệu suất các bình gia nhiệt

Áp suất bao hơi: pbh= (1,25-1,35).p0 = 155at = 152 bar

Lò Hơi có hai bộ hâm nước, tổn thất áp suất qua mỗi bộ hâm là: 3 bar

Do đó áp suất nước khi ra khỏi BGNCA7 là: 152 + 2.3 = 158 bar

Tổn thất áp suất của dòng nước khi qua mỗi BGNCA = 4 bar

; i'bh h ; ih

Tổn thất áp suất của dòng nước khi qua mỗi BGNHA = 2 bar

Áp suất trong BKK là 5,88 bar, để tránh sôi trong bơm cấp BKK thường đặt ở độ cao khoảng ( 20 30 )m tương ứng với cột áp khoảng ( 2 3 )bar Vậy áp suất đường nước ngưng chính tại đầu ra khỏi BGNHA gần BKK nhất chọn khoảng 8 bar

Tổn thất áp suất qua phần làm mát ejector là: 1 bar

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 cho bình phân ly và bình gia nhiệt nước bổ sung

 Tính toán cân bằng cho bình phân ly

Hình 2.1: Sơ đồ cân bằng cho bình phân ly

 Áp suất trong bao hơi: p BH =(1, 25 1,35)  p = 1550 ata

Entanpi nước xả ra khỏi lò hơi: 'i =1618bh kJ/kg

 Áp suất bình khử khí là 6 ata (5,88 bar) chọn áp suất bình phân ly là

 Tính toán cân bằng bình gia nhiệt nước bổ sung (BGNNBS)

Hình 2.2: Sơ đồ cân bằng cho bình gia nhiệt nước bổ sung

Nhiệt độ nước bổ sung vào BGNNBS lấy bằng nhiệt độ môi trường

 Hiệu suất trao đổi nhiệt của bình ,chọn η = 0,96

Phương trình cân bằng nhiệt cho BGNNBS:

2.4.2.Tính toán cân bằng cho các bình gia nhiệt cao áp 7

Hình 2.3: Sơ đồ cân bằng cho BGNCA7

 Entanpi hơi trích vào BGNCA7 : i 1 3214 kJ/kg

 Entanpi nước đọng ra khỏi BGNCA7 : i 1' 1023 kJ/kg

 Entanpi nước cấp vào BGNCA7 : v 7 903

 nc ; i r CA6

Hình 2.4: Sơ đồ cân bằng cho BGNCA5

 Entanpi hơi trích vào BGNCA6 : i 2 3124 kJ/kg

 Entanpi nước đọng ra khỏi BGNCA6 : i 2' 915 kJ/kg

 Entanpi nước cấp vào BGNCA6 : v 6 810,6

 Lưu lượng dòng nước cấp:  nc 1,041

Phương trình cân bằng năng lượng cho BGNCA6:

Nước cấp ra khỏi bơm cấp bị tăng một chút về entanpy do đặc tính của quátrình nén có làm tăng nhiệt độ Nước cấp ra khỏi bình khử khí coi như ở trạng tháisôi để đáp ứng hiệu quả khử khí kiểu nhiệt Vì thế trước khi tính toán BGNCA4,chúng ta phải tính sơ bộ độ gia nhiệt bơm cấp để xác định cho được entanpy củanước cấp ra khỏi bơm cấp đi vào BGNCA đầu tiên này

Các BGNCA

Ống góp đầu đẩy bơm cấp

Bao hơi (PBH)

Hình 2.5: Sơ đồ tính độ gia nhiệt của bơm nước cấp

 Cột áp đầu hút của bơm cấp tính theo áp suất làm việc trong BKK, trở lực

đầu hút, chiều cao mức nước trong bình so với đầu hút của bơm:

Chọn sơ bộ tổng trở lực đường ống 4.10 N/m5 2 , trở lực qua mỗi thiết bị

trao đổi nhiệt (3 BGNCA , 2 BHN) là 3.10 N/m5 2

2.4.5.Tính toán cân bằng cho bình gia nhiệt cao áp 5

Hình 2.6: Sơ đồ cân bằng cho BGNCA5

 Entanpi hơi trích vào BGNCA5 : i 3 3031 kJ/kg

 Entanpi nước đọng ra khỏi BGNCA5 : i 3' 820 kJ/kg

 Entanpi nước cấp vào BGNCA5:

 Entanpi nước đọng dồn từ BGNCA6 vào : i 2' 915 kJ/kg

 Lưu lượng nước đọng dồn từ BGNCA6 vào:

1 2 1/ 2 ch 0,046103619 0,04032226 1/ 2.0,007 0,0903858 97

 Lưu lượng dòng nước cấp:  nc 1,041

Phương trình cân bằng năng lượng cho BGNCA5:

- αi là lưu lượng hơi trích tương đối tại cửa trích thứ i

- yi là hệ số không tận dụng nhiệt giáng tại cửa trích thứ i với tổng số cửatrích là z

Ở trên mới xác định được lưu lượng hơi trích tại các cửa trích phía trên cửatrích cho HTT còn các cửa trích phía dưới nó chưa xác định được lưu lượng.Thực tế, hệ số β của các Tuabin có trích hơi hồi nhiệt và cấp nhiệt cho HTTthường vào khoảng β=(1,3÷1,8) Tuabin có trích hơi càng nhiều thì hệ số β cànglớn

Phương trình cân bằng nhiệt cho bình khử khí.

2.4.7.Tính toán cân bằng cho bình gia nhiệt hạ áp 4

 nn ; i r

 i

 i'

Hình 2.8: Sơ đồ cân bằng cho BGNHA4

 Entanpi hơi trích vào BGNHA4 : i 4 2894 kJ/kg

 Entanpi nước đọng ra khỏi BGNHA4 : i 4' 685 kJ/kg

 Entanpi nước cấp vào BGNHA4 : v 4 495,7

 Lưu lượng nước ngưng vào BGNHA4 : nn 0,5648

Phương trình cân bằng BGNHA4 : (i3 i3'). 3  (i HA r 4 i HA v 4).nn

4 4

( ) (675,6 495,7).0,5648( ) (2894 685).0,98 0,046852681

2.4.8.Tính toán cân bằng cho bình gia nhiệt hạ áp 3

nn ; i rHA4 nn ; i vHA4

i

i'

Hình 2.9: Sơ đồ cân bằng cho BGNHA3

 Entanpi hơi trích vào BGNHA3 : i 5 2741 kJ/kg

 Entanpi nước đọng ra khỏi BGNHA3 : i 5' 505 kJ/kg

 Entanpi nước cấp vào BGNHA3 : v 3 394, 4

 Lưu lượng nước ngưng vào BGNHA3 : nn 0,5638

 Lưu lượng nước đọng từ BGNHA4 : 4 0,0469

 Entanpi nước đọng ra khỏi BGNHA4 : i 4' 685 kJ/kg

Phương trình cân bằng BGNHA4 :

(α 5 + α 4 ), i ’

5

α nn , i r

HA3

'nn ; i r HA2

6  HA i 6 i 6  0 7 0 nn i HA2 nn i HA2 nn 5 4 i 5 i 6 HA

Hình 2.10: Sơ đồ cân bằng cho bình ngưng

Kiểm tra cân bằng vật chất của chu trình tại bình ngưng theo hai cách



Tính theo đường hơi:

z h

Vậy kết quả tính toán trên là hợp lý.



Kiểm tra lại hệ số β

1 k 1

Sai số này rất nhỏ trong quá trình tính toán , vậy hệ số β = 1,345 ta chọn ban đầu

là khá chính xác, đến đây ta không cần phải chọn lại



Hình 2.11: Sơ đồ trao đổi nhiệt trong bình ngưng.

Nhiệt độ nước làm mát vào : tvlm  25 0C

Nhiệt độ nước làm mát ra : trlm  35 0C

max min max min

ln ln

3 t

 Kiểm tra cân bằng công suất Tuabin.

Xác định hệ số không tận dụng nhiệt giáng của dòng hơi trích:

, kết quả trình bày trong bảng sau

0,260

i i i y

3 50.10 0

2.5 Xác định chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của tổ máy.

2.5.1 Tiêu hao hơi cho Tuabin

Tiêu hao hơi cho một Tuabin:

k 0 0

2.5.3 Tiêu hao nhiệt cho Tuabin

Tiêu hao nhiệt cho một Tuabin:

2.5.5 Tiêu hao nhiệt cho Tuabin để sản xuất điện năng.

Tiêu hao nhiệt cho 2 Tuabin để sản xuất điện năng:

2.5.8 Tiêu hao nhiệt cho lò hơi

 Tiêu hao nhiệt cho một lò hơi

LH LH qn nc

Q  D (i  i )

Trong đó: DLH nc.D0 1,038.61,5863.92032392kg / s

Sơ bộ chọn nhiệt độ hơi quá nhiệt là : tqn  565 0C

Áp suất hơi quá nhiệt là : p qn  155 at

 iqn  3535 kJ / kg 

E LH E

2.5.15 Suất tiêu hao nhiệt cho toàn nhà máy.

c c

e

374136.39Q

8313468.91

LH

149720, 2

0,960615 155858,

3600 3600.

q

2.5.20 Tiêu hao nhiên liệu

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

Qlvth  Q tc  29310 kJ/kg

Tiêu hao nhiên liệu để sản xuất điện toàn nhà máy

 e

Tiêu hao nhiên liệu toàn nhà máy.

E T

tc tc tc 9.793738866 2.971064897 12.76480

2.5.21 Suất tiêu hao nhiên liệu tiêu chuẩn

Suất tiêu hao nhiên liệu để sản xuất điện