Thiết bị chính của nhà máy điện bao gồm lò hơi và tuabin. Trong phần tính toán ở chương 2 ta đã chọn tuabin, do vậy trong mục này ta chỉ cần đề cập đến việc lựa chọn lò hơi
- Chọn năng suất, loại và số lượng lò hơi dựa trên cơ sở sau: + Đảm bảo cung cấp đủ hơi.
+ Tổn hao kim loại và giá thành thấp.
+ Áp dụng cấu trúc là hợp lý, dùng cùng một loại và cùng năng suất trong một khối cũng như trong toàn nhà máy
Tổng năng suất định mức của lò hơi làm việc phải cao hơn phụ tải cực đại của lò hơi một ít. Phụ tải hơi của lò hơi bao gồm lượng hơi cực đại đến tuabin làm việc, lượng hơi chèn, tiêu hao hơi cho Ejectơ, tổn thất rò rỉ hơi. Phụ tải hơi của lò được chọn theo tiêu hao hơi cho tuabin có kể đến rò rỉ và lấy thêm 3% dự trữ
D = D0 (1 + bs). 1,03 Trong đó:
1,03: hệ số tính đến độ dự trữ
D0 = 366,44 kg/s: lưu lượng hơi mới D = 366,44(1 + 0,0175). 1,03 D = 382,15 Kg/s
Hay D = 1375,8 T/h
Với sản lượng này ta chọn loại lò hơi trực lưu ∏π -1650-255 ,mỗi khối có 1 lò hơi.Vậy toàn nhà máy có 3 lò hơi,hơi có các thông số như sau:
- Sản lượng hơi 1650T/h - Thông số hơi quá nhiệt
Nhiệt độ : 545℃
Áp suất : 250 bar
Nhiệt độ nước cấp : 270 ℃
Nhiệt độ khói thoát :138℃
Hiệu suất 91,7 %
Nhiên liệu than cám và có các thành phần đặc tính như sau Clv = 73,6%; Slv = 0,4%; Nlv = 0,2%; Alv = 16,8% H2lv = 1,3%; Wlv = 5,5%; O2lv = 2,2%; Qtlv = 29310 kJ/kg. 3.2 LỰA CHỌN THIÊT BỊ PHỤ 3.2.1 Bơm nước cấp
Bơm nước cấp là thiết bị quan trọng trong nhà máy bởi vì nó phải đảm bảo khả năng làm việc chắc chắn của lò hơi để việc sản xuất điện năng được ổn định
Bơm nước cấp được chọn sao cho cấp đủ nước ở công suất cực đại của toàn khối với lượng dự trữ 5 %
Nhà máy có công suất 1200MW,được chia làm ba khối ,mỗi khối 400MW dùng bơm cấp truyền động bằng tuabin ngưng hơi.Hơi cấp cho tuabin phụ lấy từ cửa trích số 3 của tuabin chính ,sau khi ra khỏi tuabin phụ hơi thoát được đưa qua bình ngưng. Bơm điện dự phòng,khởi động có năng suất 50% lưu lượng toàn khối
Để chọn bơm ta dựa vào các thông số sau: - Lưu lượng nước cấp : Dnc = 372,86kg/s
Lưu lượng nước cấp của 1 bơm có kể đến 5 % dự trữ là: Dnc = 372,86.(1 + 0,05)
Dnc = 391,5 kg/s
Năng suất của bơm nước cấp có tính đến dự phòng 5% Qnc = Dnc.υ
Qnc = 391,5. 0,00106.3600(1+0,05) = 1568,66 m3/h =0,4357 m/s
Tổng chiều cao cột áp bơm cấp tính theo công thức (2.8) tl1 tr42,đã tính toán ở mục 2.4.3
Cột áp của bơm nước cấp được xác định ở phần (2.4.3) là 25,37 Mpa,lấy dự phòng 10 % cột áp ta có
- Cột áp của bơm nước cấp lấy dự trữ cột áp 5 % ta có: p = 25,37 (1 + 0,05) MPa
p = 26,6x106 N/m2
Wbc= Qnc .p/.bom = 14509 kW Từ Qnc = 1497,6 m3/h và Wbc = 13818 W
Ta chọn bơm cấp chạy bằng tuabin hơi theo bảng PL 3.9.f trang 168, TL [1] có thông số như nhau:
Ký hiệu: CBNT 350-1350 Công suất: 1500 m3/h Áp suất đầu đẩy: 350at Áp suất đầu hút: 20at Số vòng quay: 5500 v/phút Công suất tiêu thụ: 16400 kW Hiệu suất: 0,4
Số lượng: 1 bơm chính và 1 bơm dự phòng có cùng công suất.
3.2.2 Bơm nước ngưng
Năng suất của bơm được xác định theo lượng hơi lớn nhất đi vào bình ngưng có tính đến trích hơi đi gia nhiệt hồi nhiệt đồng thời có tính đến độ dự trữ 5%.
Dng = DK + Dđ8 + De + DTP , kg/s trong đó:
Dng: lượng nước ngưng
DK: lượng nước do hơi cuối tuabin ngưng tụ ở bình ngưng DK = K. D0 = 0,671.D0
Dđ8: lượng nước đọng ra khỏi bình GNHA8 Dđ8 = 7. D0 = 0,0543. D0
De: lượng nước đọng của hơi trích cho Ejectơ De = e.D0 = 0,01.D0
DTP :Lượng nước ngưng của hơi từ tuabin phụ
Vậy :Dng = D0.(K + h8 + e + TP) = 366,44 .( 0,61+ 0,013 + 0,005+ 0,044) Nếu tính thêm dự trữ 5% thì :
Dng = 246,3.(1 + 0,05) Dng = 258,64 kg/s
Năng suất của bơm nước ngưng Q = Dng . υ
Với: υ Thể tích riêng trong nước ngưng Tra bảng ta được υ = 0,001 m3/kg
Q = 258,32 . 0,001.3600 Hay: Q = 931 m3/h
Cột áp của bơm nước ngưng
Trong đó :
PKK : Áp lực bình khử khí ,PKK = 6 bar
PK : Áp lực bình ngưng ,PK = 0,07 bar
γ : Trọng lượng riêng trung bình của nước
γ = ρ.g ,với ρ : khối lượng riêng trung bình ,ρ = 990 kg/m3 Nên γ = 990.9,81 = 9711,9 N/m3
H = Hđ - Hh : Độ chênh mực nước từ bhình ngưng đến bình khử khí Với = Hđ , Hh là độ cao đầu đẩy và đầu hút của bơm nước ngưng H = 25 – 2 = 23 m
∑∆ ptl: Tổng trở lực trên đường hút và đường đẩy, các trở lực của các bình gia nhiệt hạ áp, các thiết bị trao đổi nhiệt nằm trên đường nước ngưng từ bình ngưng đến bình khử khí, các van và đường ống (N/m2)
Trở lực của các BGNHA lấy sơ bộ khoảng (2÷ 3).10 5 N/m2 đối với mổi bình. Lấy BGNHA là 3.105 N/m2. Trở lực đường ống có thể lấy vào khoảng (3÷5).105 N/m2 lấy bằng 5.105 N/m2. Trở lực của bình làm lạnh hơi chèn, ejector là 4.105 N/m2
Nên ∆ PBN = (6- 0,07).105 +(3.4+5+4).105 + 23. 990.9,81 = 2916374 N/m2 Lấy dự trữ cột áp 5% nên ∆ PBN = 2916374.(1+0,05) = 3062192 kN/m2
= 30,6 atm
Công suất cần thiết của động cơ để kéo bơm ngưng được xác định ( TL[3],tr68) Wbn = Q.∆ PBN
ηBN , ( W) Wbn = 1006 kW
Từ Q = 931 m3/h và Wbn= 1006 kW
Từ đó ta chọn được loại động cơ để kéo bơm nước ngưng - Ký hiệu động cơ: 16KcB-15x10
- Năng suất 450 m3/h - Độ chênh cột áp: 240 mH20 - Số vòng quay: 1480 v/p - Công suất tiêu thụ: 500 kW - Hiệu suất bơm: 75 % Số lượng: 3
3.2.3 Bình ngưng
Bình ngưng được chọn là loại làm mát kiểu bề mặt. Nó làm việc theo nguyên tắc hơi thoát khỏi tua bin được tiếp xúc gián tiếp với nước làm lạnh làm mát và ngưng tụ thành nước ngưng. Loại này có ưu điểm là nước ngưng đọng rất sạch có thể cung cấp trực tiếp cho lò hơi. Nước lạnh được đi trong ống đồng, còn hơi đi ngoài ống thực hiện việc trao đổi nhiệt với nước lạnh.
Bề mặt làm lạnh của bình ngưng xác định theo công thức
F= Q
K.Δtcp=
GKCp Δt
KΔtcp (1+a), m2
Gk : Lưu lượng nước làm mát kg/s
Trong đó: t = t2 - t1= 100c: độ chênh lệch độ nước tuần hoàn ra và vào bình ngưng.
Ut: độ chênh lệch nhiệt độ giữa nước ngưng và nước tuần hoàn ra khỏi bình ngưng:
Ut = tK - ta = 37 - 32 = 50C
∆ ttb= 10
ln 105+5 = 9,1 0C
K: Hệ số truyền nhiệt được xác định dựa vào tốc độ nước và nhiệt độ trung bình nước đầu vào và đầu ra: dựa vào toán đồ xác định hệ số truyền nhiệt tổng của bình ngưng (hình 3.4/TL 1/tr74)
Với ω=2,2m/s và t = 300C thì ta có: K= 3450 ( kcal/m2h.K) = 4101,3 (W/m2k) F =223,6.4,1883525.9 .1.103.10(1+0,06) = 308,76 m2
Vậy ta chọn 1 bình ngưng có đặc tính kĩ thuật sau Ký hiệu: Kπ- 385
Diện tích mặt làm lạnh: 345 m2 Lưu lượng nước làm lạnh: 800 m3/h.
3.2.4 Bơm tuần hoàn
Bơm tuần hoàn được chọn trong điều kiện làm việc về mùa hè, lượng hơi vào bình ngưng lớn nhất, nhiệt độ nước tuần hoàn cao nhất và lưu lượng hơi được tính toán ở chế độ ngưng hơi thuần tuý. Năng suất của bơm tuần hoàn tương ứng với lượng nước cần cung cấp cho bình ngưng, ngoài ra còn phải kể đến lượng nước làm mát dầu, làm mát máy phát và các yêu cầu khác
Năng suất bơm có tính đến dự trữ
QTH= (1 +a).m.Dk.υ = (1+a).m.D0.αk.υ a : Độ dự trữ 5%
m: Bội số tuần hoàn (75-120) ta chọn 105 QTH= 24,651 m3/s
= 88743,8 m3/h
Cột áp của bơm tuần hoàn được tính :
∆ P = (1+a)(∆ PBN+∆ PTL) Trong đó : ∆ PBN = z.(0,135.ω1.5 + b.ω1.75).0,981.104 z: Số chặng đường bình ngưng z= 2 b: Hệ số thực nghiệm b= 0.078 Suy ra: ∆ PBN = 14724,9 N/m2 =14724,9 . 10-5 ∆ P = 330461,1 N/m2 = 3,05 atm
Chọn hiệu suất bơm tuần hoàn ηBth= 0,8
Công suất động cơ cần thiết để kéo bơm tuần hoàn được tính theo công thức (3.8/71 - TKNMNĐ):
Từ năng suất Q = 88743,8 m3/h và W =10183 kW ta chọn được bơm sau:
WB th=QTH. Δ P
Tra bảng “Đặc tính kỹ thuật của bơm tuần hoàn”/173- TKNMNĐ ta có:
+ Chọn 3 bơm tuần hoàn ( có 1 bơm dự phòng ),Vậy toàn nhà máy có 9 bơm tuần hoàn
+ Tên loại bơm: 75πPB-60
+ Năng suất: 47000- 66000 [m3/h] + Cột áp: 1,3 atm
+ Số vòng quay: 250 v/p + Công suất: 1800-2900 kW.
3.2.5 Bơm nước đọng
Nước đọng từ bình gia nhiệt hạ áp 5 dồn về bình gia nhiệt hạ áp 6.từ bình gia nhiệt hạ áp 6 dồn về bình gia nhiệt hạ áp 7,tại đây nước đọng được bơm đưa đến hỗn hợp với dòng nước ngưng. Bơm này được gọi là bơm nước đọng
- Lưu lượng nước đọng
- Cột áp mà bơm cần khắc phục
- Mỗi khối 400MW chọn một bơm nước đọng.Vậy toàn nhà máy có 3 bơm nước đọng
- Xác định lưu lượng nước
Lưu lượng của bơm nước đọng chính là lưu lượng nước đọng đi ra khỏi bình gia nhiệt hạ áp 7 và bơm vào đường nước ngưng sau bình gia nhiệt hạ áp 7
Lưu lượng nước đọng: Dđ = D0. ’đ7 Với: nđ = h5 + h6 + h7 = 0,1178 D0 = 366,44 kg/s Dđ = 366,44. 0,1178= 43,17 kg/s Tính thêm 5% dự trữ thì ta có: Dđ = 43,17 . 1,05 = 45,33 kg/s
Thể tích riêng của lượng nước đọng này là: = 0,00101 m3/kg Vậy năng suất của bơm đọng là
Qđ = Dđ . = 45,33. 0,00101 = 0,046m3/s =164,8 m3/h Ta chọn 1 bơm nước đọng có thông số như sau:
Ký hiệu: 10kca-5x3 Năng suất: 220 m3/h Sức ép nước: 12 atm Công suất : 122 kW Đường kính ống hút:250 mm Đường kính ống đẩy: 150 mm. 3.2.6 Chọn ejectơ
Do áp suất trong bình ngưng nhỏ hơn áp suất khí trời rất nhiều nên không tránh khỏi sự lọt khí qua các bình nối, các van và các khe hở khác trên thân bình ngưng. Lượng không khí lọt vào bình ngưng làm tăng trở lực nhiệt và làm xấu quá trình trao đổi nhiệt kết quả đưa đến là chân không của bình ngưng sẽ giảm xuống. Để tạo ra độ duy trì chân không trong bình ngưng thì phải liên tục rút lượng không khí trong bình ngưng ra ngoài
Để rút lượng không khí có trong bình ngưng người ta dùng ejectơ hơi trong khối đặt 3 ejectơ trong đó 2 ejectơ chính và 1 ejectơ khởi động
Ejectơ khởi động dùng để gia tăng sự tạo thành chân không trước khi khởi động tuabin và trong thời gian khởi động nó làm việc song song với ejectơ chính còn lúc bình thường thì ngưng hoạt động. Các ejectơ thường lấy hơi từ đường hơi mới sau khi đã qua giảm áp.
3.3 CHỌN BÌNH KHỬ KHÍ VÀ CÁC BÌNH GIA NHIỆT 3.3.1 Chọn bình khử khí
Thiết bị khử khí phải được chọn sao cho sản lượng của nó phải bằng sản lượng nước cấp cực đại cho lò hơi
Dung tích của thiết bị khử khí chứa nước dưới cột khử khí được chọn với dự trữ nước khi lò chạy toàn tải trong thời gian 8 phút
F= QKK k .∆ ttb= G.(ir−iv) k.∆ ttb ,m 2 Trong đó:
QKK: tổng lượng nhiệt trao đổi trong bình khử khí, kW
iv, ir entanpy của nước đưa vào bình và của nước sôi ra khỏi bình, kJ/kg G lưu lượng nước cấp ra khỏi bình khử khí, kg/s
G =391,5 kg/s
∆ttb độ chênh nhiệt độ trung bình logarit , 0C. xác định theo:
∆ ttb= t2−t1 lntbh−t1 tbh−t2 = 158−149 ln 160−149 160−158 =5,28
tbh nhiệt độ nước sôi tương ứng với áp suất bên trong khử khí: 160 0C t2 nhiệt độ nước ra khỏi bình khử khí = tbh – (1÷2)0C = 158 0C
t1 nhiệt độ nước đưa vào khử khí :149 0C
k hệ số truyền nhiệt trong bình khử khí, kW/m2.K. Ta lấy sơ bộ k=12 kW/m2.K Vậy
Gkk=ϑ ×G=9501 ×391,5=0,41m3/s=1476m3/h F=391,5×(670−628)
12×5,28 =259m 2 Dung tích khoang chứa nước bình khử khí.
Vkk=Gkk× τ=0,41×8×60=197m3
Tra bảng “Bảng PL3.8c. Đặc tính kỹ thuật của bình khử khí/163/TKNMNĐ: - Loại bình khử khí: АCΠ-1200
- Thể tích thùng chứa nước: 250 m3 - Năng suất định mức 1200 T/h - Áp suất định mức: 9 at.
3.3.2 Tính và chọn bình gia nhiệt
Bình gia nhiệt là thiết bị trao đổi nhiệt kiểu bề mặt, nước cấp đi trong ống còn hơi trích bao bên ngoài. Hơi trích gia nhiệt cho nước cấp. Ở đây do hệ số truyền nhiệt k của nước lớn hơn của hơi nên trong tính toán trao đổi nhiệt ta xét đến đường kính trong
Để chọn bình gia nhiệt ta phải tính toán diện tích trao đổi nhiệt của bình gia nhiệt, trong tính toán diện tích bình gia nhiệt ta chỉ tính phần gia nhiệt chính.
Bề mặt trao đổi nhiệt của bình gia nhiệt được xác định theo phương trình truyền nhiệt, công thức (3.17)/75/TL [1]
F1=G1×(i2−i1)
k ×∆ ttb ,[m2]
Trong đó:
+G1,[kg/s]: Lưu lượng dòng nước đi qua
+i2,i1,[kJkg]: Entanpy của nước cấp ra và vào bộ gia nhiệt cao áp số 1 +k=5678,6W/m2K: Hệ số truyền nhiệt
+t1;t2;tđ,[¿0C]¿: Nhiệt độ của nước ở đầu vào, ra khỏi bộ gia nhiệt và nhiệt độ nước đọng
+∆ ttb,[¿oC]¿: Nhiệt độ trung bình logarit
∆ ttb= t2−t1 lntđ−t1 tđ−t2 = 269,14−241,95 ln 272,14272,14−−269,14241,95=11,8[℃] Vậy ta có: F1=372,86×105678,63×(1177,94×11,8−1050,95)=707,93[m2] Chọn loại bình gia nhiệt ΠB-750-380-16có thông số sau: Tiết diện thiết bị : 750 m2
Lượng nước đi vào thiết bị 833 T/h Nhiệt độ nước làm việc 196 0C Áp suất hơi 16 bar
Áp suất nước 380 bar. 3.3.2.2 Bình gia nhiệt cao áp 2
Bề mặt trao đổi nhiệt của bình gia nhiệt được xác định theo phương trình truyền nhiệt, công thức (3.17)/75/TL [1]
F1=G2k ×∆ t×(i2−i1)
tb ,[m2] Trong đó:
+G2,[kg/s]: Lưu lượng dòng nước đi qua +i2,i1,[kJ
kg]: Entanpy của nước cấp ra và vào bộ gia nhiệt cao áp số 2 +k=5500W/m2K: Hệ số truyền nhiệt
+t1;t2;tđ,[¿0C]¿: Nhiệt độ của nước ở đầu vào, ra khỏi bộ gia nhiệt và nhiệt độ nước đọng
+∆ ttb,[¿oC]¿: Nhiệt độ trung bình logarit
∆ ttb= t2−t1 lntđ−t1 tđ−t2 = 241,95−193,77 ln 244,95244,95−−241,95194 =17[℃] Vậy ta có: F2=372,86×1035500×(1050,95×17 −836,68)=855,32[m2] Chọn loại bình gia nhiệt ΠB-950-380-40 có thông số sau: Nhà chế tạo : TK3
Lượng nước đi vào thiết bị 833 T/h Độ chênh áp 36 mH20
Nhiệt độ nước làm việc 243 0C. 3.3.2.3 Bình gia nhiệt cao áp 3
Bề mặt trao đổi nhiệt của bình gia nhiệt được xác định theo phương trình truyền nhiệt, công thức (3.17)/75/TL [1]
F3=G3k × ∆ t×(i2−i1)
tb ,[m2] Trong đó:
+G3,[kg/s]: Lưu lượng dòng nước đi qua +i1,i2,[kJ
kg]: Entanpy của nước ở đầu vào và ra khỏi bộ gia nhiệt