- C ấp nước sinh hoạt
d. Hệ thống nước làm mát
* PA 1: Phương án làm mát trực tiếp bằng nước sông
Theo phương án này bình ngưng sẽ được được làm mát tốt nhất, tạo ra chân không cao trong bình ngưng do đó nâng cao tối đa hiệu suất của tua bin hơi hạ áp nói riêng và nhà máy nói chung. Đồng thời cho phép tận dụng hiệu ứng siphôn để giảm cột áp của bơm nước làm mát khoảng 7-8 m.
Tuy nhiên, do nguồn nước sông tại khu vực này bị giới hạn (trung bình khoảng 45-50 m3/s) nên việc sử dụng một lượng nước lớn (khoảng 35-41 m3/s) sẽ ảnh hưởng lớn đến môi trường, nguồn nước cũng như đến chế độ thủy văn trong khu vực.
Việc thải nước với nhiệt độ cao trở lại sông sẽ gây ảnh hưởng xấu về môi trường (thông thường lưu lượng nước sông phải lớn gấp 10 lần nhu cầu của nhà máy nhiệt điện). Do đó, để bảo vệ môi trường nước làm mát dự kiến được lấy từ sông ông Đốc và thải ra biển. Khi áp dụng phương án này cần thiết phải xây dựng một kênh thải nước ra biển dài khoảng 26 km.
* PA 2: Phương án dùng hồ chứa để giải nhiệt cho nước làm mát
Nước sau khi làm mát bình ngưng sẽ được thải ra hồ giải nhiệt, ở đây nước sẽ trao đổi nhiệt với không khí theo phương pháp bay hơi và tiếp xúc để đạt nhiệt độ theo yêu cầu, thông thường nhiệt độ nước làm mát cao hơn nhiệt độ nước sông khoảng 2 - 4oC. Tổn thất nước khoảng 0,5-1 % của lưu lượng nước làm mát và sẽ được bổ sung bằng một kênh dẫn nước từ sông vào, đồng thời phải áp dụng phương pháp thổi rửa để kiểm soát nồng độ muối trong nước làm mát. Một hồ nước diện tích khoảng 200 ha và sâu từ 5- 10m sẽ được xây để giải nhiệt cho nước làm mát.
Phương pháp này tạo độ chân không tương đối cao trong bình ngưng đồng thời cho phép tận dụng hiệu ứng si-phông nhằm giảm áp lực của bơm nước tuần hoàn. Cách bố trí hệ thống nước làm mát bằng hồ giải nhiệt tương tự như trong hệ thống làm mát trực tiếp.
Phương pháp làm mát này thường được áp dụng ở những khu vực có thể tận dụng các hồ nước tự nhiên hoặc có đủ diện tích để xây hồ giải nhiệt.
* PA3: Phương án dùng tháp thông gió tự nhiên để giải nhiệt cho nước
làm mát
Nước sau khi làm mát bình ngưng sẽ được đưa đến các tháp làm mát thông gió tự nhiên cao khoảng 100 - 150 m, đường kính đáy khoảng 80 - 120 m, ở đây nước sẽ được dẫn vào hệ thống ống và vòi phun ở độ cao từ 9 - 18 m và được phun vơí áp suất từ 15 - 18 kPa. Nước sau đó sẽ rơi xuống và chảy theo hệ thống phân phối nước trong tháp làm tăng thời gian tiếp xúc giữa nước và không khí, ở đây xảy ra sự trao đổi nhiệt giữa nước và không khí theo quá trình bay hơi và đối lưu (chủ yếu là bay hơi). Không khí sẽ chuyển động từ dưới lên trên do hiệu ứng chênh lệch mật độ của không khí bên ngoài và bên trong tháp.
Tổn thất nước ở tháp mát khoảng 5% lưu lượng nước làm mát (trong đó 1-2 % bay hơi trong quá trình trao đổi nhiệt, còn lại bị cuốn theo không khí dưới dạng bụi nước và thổi rửa để đạt nồng độ muối thích hợp của nước làm mát).
Thông thường nhiệt độ nước làm mát ra khỏi tháp vào bình ngưng sẽ lớn hơn nhiệt độ nước sông khoảng 10-12oC, nên sẽ làm giảm độ chân không của bình ngưng dẫn đến hiệu suất của nhà máy thấp.
Trong điều kiện nhiệt độ không khí bầu khô cao sẽ giảm đáng kể hiệu ứng thông gió của tháp. Ngoài ra, độ ẩm cao (nhiệt độ bầu ướt cao) cũng làm giảm công suất làm mát của tháp.
Do không tận dụng được hiệu ứng si-phông nên cần lắp đặt những bơm tuần hoàn có cột áp cao, làm tăng điện năng tự dùng của nhà máy cũng như các chi phí đầu tư cho bơm, đường ống ...
* PA4: Phương án dùng tháp thông gió cưỡng bức để giải nhiệt cho nước
làm mát
Theo phương pháp này các tháp làm mát sẽ là loại thông gió bằng quạt. Sự khác nhau giữa tháp cưỡng bức và tháp tự nhiên là chiều cao của tháp, đối với tháp cưỡng bức chiều cao của tháp khoảng 20-40 m. Trong tháp cưỡng bức thường có lắp các bộ khử sương để hạn chế bụi nước cuốn theo không khí.
Tương tự như tháp làm mát tự nhiên, tháp làm mát cưỡng bức cũng bị giảm công suất làm mát trong điều kiện độ ẩm cao của môi trường.
* PA5: Phương án dùng bể phun để giải nhiệt cho nước làm mát
Nước sau khi làm mát bình ngưng sẽ được dẫn đến một dàn ống phun đặt cách mặt nước của bể nước khoảng 1,2 đến 1,5 m. Diện tích của bể phun nước thường gấp 3-4 lần diện tích của các tháp mát và mực nước trong bể khoảng 1,5 đến 2m. Các bể phun thường nằm vuông góc với hướng gió chính.
Tổn thấp nước làm mát trong bể phun khoảng 1-2% lưu lượng nước làm mát. Nhiệt độ nước làm mát vào bình ngưng thường lớn hơn nhiệt độ nước sông từ 10- 12oC.
* PA6: Phương án dùng bình ngưng làm mát bằng không khí
Hơi thoát của tua bin hơi sẽ được dẫn qua các ống của bình ngưng và được làm mát bằng không khí thổi từ dưới lên bằng quạt.
Hiện nay phương pháp này được cải tiến thành phưong pháp sử dụng bình ngưng tiếp xúc và tháp làm mát khô.
Bình ngưng làm mát bằng không khí là phương pháp đơn giản nhất do loại bỏ được các chi phí đầu tư cũng như bảo trì của hệ thống nước làm mát. Tuy nhiên, do không khí có nhiệt dung và hệ số truyền nhiệt thấp nên hiệu suất làm mát không cao đặc biệt là trong điều kiện nhiệt độ không khí cao tại địa điểm. Nhiệt độ nước ngưng chỉ đạt được mức lớn hơn 60oC tương ứng với áp suất hơi bão hòa (áp suất bình ngưng) khoảng 0,21 at làm giảm đáng kể hiệu suất của nhà máy.
Bình ngưng làm mát bằng không khí chỉ thích hợp cho các tổ máy công suất nhỏ.
So Sánh hiệu quả kinh tế giữa các phương án nước làm mát
Việc so sánh hiệu quả kinh tế giữa các phương án được tiến hành dựa vào sự chênh lệch công suất, hiệu suất của nhà máy, chi phí thiết bị, xây dựng, diện tích đất sử dụng, điện tự dùng ...
Các điều kiện giả định, thông số tính toán và kết quả so sánh hiệu quả kinh tế được cho trong bảng đính kèm.
Bảng 3.4. So sánh hiệu quả kinh tế giữa các phương án nước làm mát nhà máy Điện [10]
Trực
tiếp Hồ Tháp TN Tháp CB Hồ phun ACC
1 2 3 4 5 6
Giá công suất (USD/kW) - 0.80 2.66 2.46 2.66 3.73 Hiệu suất 54.80 54.62 54.18 54.23 54.18 53.94 Chi phí nhiên liệu 1 năm 81.37 81.65 82.30 82.23 82.30 82.68 Tổng NL 20 năm (NPV)
triệu USD 692.77 695.12 700.70 700.05 700.70 703.87 Chênh lệch NL triệu
USD 2.35 7.93 7.28 7.93 11.10
Chi phí điện tự dùng 5.22 6.82 17.31 42.94 86.21 96.68 Chênh lệch (triệu USD) 1.59 12.08 37.72 80.99 91.46 Vốn đầu tư 43.16 42.36 18.37 10.87 10.40 7.00
Tổng chi phí 43.16 47.10 41.05 58.33 101.98 113.29
Theo kết quả so sánh sơ bộ 3 phương án sau (4 đến 6) mang lại hiệu quả kinh tế thấp do chi phí cao.
Ba phương án đầu (1-3) được coi là tương đương nhau. Tuy nhiên, xét về mức độ rủi ro trong quá trình thực hiện và vận hành dự án, cũng như xem xét các yếu tố tác động đến môi trường, kiến nghị chọn phương án 3 - làm mát tuần hoàn khép kín bằng hệ thống tháp làm mát tự nhiên hoặc phương án 2 - làm mát bằng hồ tự nhiên, không sử dụng phương án 1- làm mát trực tiếp bằng nước sông.
đ. Phương án đấu nối nhà máy Điện với hệ thống điện quốc gia
Để đấu nối từ nhà máy với hệ thống điện Quốc gia thông qua một trong hai cấp điện áp 500kV hoặc 220kV có thể thực hiện như sau:
* Phương án 1: Tất cả 6 tổ máy với qui mô công suất 1500MW (3 tổ giai đoạn 1 và 3 tổ giai đoạn 2) lên thẳng hệ thống 500kV. Với phương án này, để truyền tải hết công suất phát của nhà máy cần thiết phải xây dựng lưới điện đồng bộ như sau:
- Sân phân phối 500 kV tại nhà máy điện Cà Mau
- Hai mạch đường dây 500kV phân pha 3x(4xAC330) Cà Mau - Ô Môn. - Hai mạch liên lạc 500/220kV.
- Hai mạch đường dây 220kV Cà Mau – Bạc Liêu
- Hai mạch đường dây 220kV Cà Mau – Trạm biến áp 220kV Cà Mau - Và các lộ 500kV, 220kV dự phòng.
* Phương án 2: Đấu nối 3 tổ máy có tổng công suất 720MW (giai đoạn 1) vào thanh góp 220kV và 720MW của giai đoạn 2 sẽ đấu nối vào thanh góp. Lưới điện đồng bộ với phương án này giống như phương án 1 chỉ khác ở chỗ trong giai đoạn 1, khi chưa có sân phân phối 500kV Cà Mau thì đường dây 500kV Cà Mau - Ô Môn vận hành tạm ở cấp điện áp 220kV.
Chọn phương án đấu nối của nhà máy điện Cà Mau phát lên hệ thống thanh cái 500kV cả trong giai đoạn 1 và giai đoạn 2.