Chọn năng suất loại và số lượng lò hơi cũng dựa trên những cơ sở sau đây
+ Đảm bảo cung cấp hơi
Nhà máy nhiệt điện tổ 400 x 3 TS. Phạm Duy Vũ
+ Áp dụng cấu trúc lò hợp lý, nên dùng cùng một loại và cùng năng suất trong một nhà máy.
3.4.1 Hệ thống chuẩẩ̉n bị nhiên liệu
Hệ thống chuẩn bị nhiên liệu trong nhà máy điện có thể đặt tập trung tại phân xưởng nghiền rồi cấp bột than cho các lò, hoặc có thể tách rời các máy nghiền cho từng lò hơi gọi là hệ thống nghiền than phân tán. Ở hệ thống phân tán mỗi thiết bị nghiền than chỉ phục phụ cho một lò và có thể cung cấp bột than cho các lò lân cận
Ngoài ra có thể phân hệ thống nghiền than thành hệ thống kín hay hệ thống hở. Trong hệ thống kín không khí nóng hay khói dùng để vận chuyển bột than cùng với hơi nước ở quá trình sấy nhiên liệu được thổi cả vào buồng lửa. Ở hệ thống hở không khí nóng và khói dùng để sấy và hơi nước thoát ra trong quá trình sấy được thải ra ngoài
Ở nước ta than tương đối cứng, phần lớn là than antraxít, than đá nên thường dùng thùng nghiền bi và dùng hệ thống nghiền than kiểu kín và phân tán.
Trong thiết kế này ta sử dụng hệ thống nghiền than kiểu kín và phân tán có phễu bột than trung gian dùng thùng nghiền bi.
3.4.1.1 Nguyên lý làm việc và ưu nhược điểm của hệ thống nghiền than1. Nguyên lý làm việc của hệ thống nghiền than 1. Nguyên lý làm việc của hệ thống nghiền than
Than nguyên từ phễu than được máy cấp than đưa tới máng nghiền xuống thùng nghiền. Khi chuyển động trên máng ở một độ dài 2-3m, gió nóng đã làm giảm độ ẩm của nhiên liệu tới 40%.
Việc sấy cuối cùng xảy ra trong thùng nghiền. Môi chất sấy thổi bột than thoát ra khỏi thùng nghiền và tới phân ly thô. Những hạt lớn tách ra khỏi phân ly thô lại rơi xuống thùng nghiền, còn bột than được đưa tới xiclon, ở đây bột than được tách riêng ra khỏi gió
Bột ra khỏi xiclon được đưa theo đường xuống phễu bột than cung cấp cho lò.
Ở phía dưới phễu than bột có đặt máy cấp than bột, phân chia than bột tới miệng phun. Không khí tách ra khỏi xiclon, nhờ có quạt nghiền được đưa tới vòi phun gió cấp ba hoặc hỗn hợp với không khí nóng để đẩy bột than vào lò
Khi nghiền nhiên liệu khô, vì lượng không khí cần thiết để sấy nhiên liệu bé nên tốc độ trong máy nghiền nhỏ, bột than ra khỏi thùng nghiền sẽ rất mịn. Vì vậy để tăng tốc độ trong máy nghiền người ta đã đặt đường gió tái tuần hoàn, dẫn không khí sau quạt nghiền trở lại thùng nghiền
Khi dùng nhiên liệu quá ẩm người ta còn trích một phần khói trong buồng lửa cho hỗn hợp với không khí để làm môi chất đưa tới máy nghiền
Ở hệ thống nghiền than này khi nghiền than antraxit và nửa antraxit thì bột than được vận chuyển đến vòi phun bằng không khí nóng, không khí này cần có áp lực lớn hơn không khí đưa tới thùng nghiền và gió cấp hai. Vì vậy trong một số trường hợp cá biệt người ta sử dụng quạt gió phụ làm việc song song với quạt gió chính
Trên đường dẫn của hệ thống nghiền than cần phải có van phòng nổ và ống hút khí ẩm, khi nghiền than antraxit số lượng van phòng nổ giảm đi rất nhiều
2. Hệ thống nghiền than có phễu than trung gian có những ưu điểm sau
Nhà máy nhiệt điện tổ 400 x 3 TS. Phạm Duy Vũ
- Lượng bột than dự trữ tương đối lớn, sự làm việc của lò hơi ổn định hơn, đồng thời do chế độ làm việc của hệ phụ thuộc vào phụ tải của lò nên nó luôn luôn làm việc
ở phụ tải đầy do đó hiệu thống nghiền không suất kinh tế cao. Khi phụ tải lò bé thì bột than được chứa trong phễu than hoặc đưa sang lò lân cận, khi phễu than đã đầy thì máy nghiền ngừng làm việc.
- Sự mài mòn của quạt nghiền tương đối nhỏ vì chỉ có một phần rất nhỏ bụi than và không khí đưa qua quạt. Trong lúc đó ở hệ thống phân tán thổi thẳng làm việc
ở trạng thái chân không, toàn bộ bột than đều đi qua quạt nghiền
- Do có sự liên hệ giữa các lò mà sản lượng máy nghiền có thể chọn đặt hai thùng nghiền cho một lò hơi thì tổng sản lượng của hai thùng nghiền lấy bằng 150% lượng tiêu hao nhiên liệu của lò hơi. Nếu có với dự trữ nhỏ nhất, ví dụ khi không có phễu than trung gian, nếu phễu than trung gian thì chỉ cần tổng sản lượng của hai thùng nghiền bằng 110% lượng tiêu hao nhiên liệu của lò hơi.
3. Khuyết điểm của loại hệ thống này là
- Phải thêm nhiều thiết bị phụ (phễu than trung gian, máy cấp bột than, máy cấp liên thông, thiết bị phân ly v.v…).Do đó, vốn đầu tư tăng lên đồng thời kích thước gian lò tăng lên
- Ống dẫn dài làm tăng trở lực hệ thống nghiền than cũng như tăng lượng không khí lạnh lọt vào hệ thống
- Loại hệ thống này sử dụng tốt nhất cho nhà máy điện có phụ tải lò hơi thường thay đổi và dùng thùng nghiền bi để nghiền than cứng.
4. Quá trình nghiền than bao gồm các giai đoạn
- Đập sơ bộ
- Tách sắt khỏi than
- Đập nhỏ than
- Sấy và nghiền than
- Chuyển bột than vào phễu trung gian Sơ đồ nghiền than như sau:
Nhà máy nhiệt điện tổ 400 x 3 TS. Phạm Duy Vũ
SƠ ĐỒ HỆ THỐNG CHUẨN BỊ BỘT THAN
Trong đó:
1: Băng tải than
2: Phểu than nguyên
3: Máy cấp than nguyên
4: Hộp không khí trước máy nghiền
5: Thùng nghiền bi
6: Phân ly thô 7-9: Van khoá khí 8: Xiclon
10: Máy vận chuyển than kiểu ruột gà
11: Phễu bột than
12: Máy cấp than bột
13: Vòi phun bột than
14: Lò hơi 3.4.1.2 Thùng nghiền 15: Quạt gió 16: Bộ sấy không khí 17: Không khí cấp hai 18: Ống dẫn không khí tới máy nghiền 19-20: Van hút không khí lạnh 21: Quạt nghiền 22: Hộp không khí
23: Đường khói tái tuần hoàn
24: Đường hút ẩm
25: Ống dẫn không khí từ xiclon tới quạt nghiền
Năng suất định mức của các thùng nghiền bi được xác định trên cơ sở tính toán lượng nhiên liệu tiêu hao cho lò hơi
Ở phần trên ta đã tính được lượng nhiên liệu tiêu hao cho lò hơi là: B = 37,75 kg/.
Cho dự trữ năng suất máy nghiền là 10% so với lượng than yêu cầu của lò. Vậy năng suất của máy nghiền bi là:
B máy= 1,1.B = 1,1.37,75 = 41,5 kg/s.
Theo tiêu chuẩn thiết kế ta chọn 2 máy nghiền cho một lò hơi Vậy năng suất của một máy nghiền là :
Ta chọn được loại máy nghiền sau: - Ký hiệu máy nghiền
- Năng suất Đoàn Đình Chương
Nhà máy nhiệt điện tổ 400 x 3 TS. Phạm Duy Vũ - Kích thước thùng nghiền: 3400 x 13600 mm - Chiề u dài thùn g :8000 mm - Số vòng quay : 17,2 v/p - Khối lượng bi : 133 tấn -Hiệu quả nghiền : R88 = 7%. 3.4.2 Quạt gió Quạt gió hút không khí từ phần trên của gian lò thổi vào bộ sấy không khí, do đó tận dụng được một phần nhiệt của lò toả ra tại khoảng không gian quanh lò, đồng thời thông gió được cho lò Theo tiêu chuẩn thiết kế thì lò hơi t +273 273
có năng suất lớn hơn 160t/h thì chọn hai quạt gió cho một lò, khi phụ tải bé thì chỉ cần vận hành một quạt, do đó giảm năng lượng tiêu hao cho quạt, vậy toàn nhà máy có 6 quạt gió
Năng suất của quạt được chọn có tính đến dự trữ lưu lượng 15% và thêm 15% dự trữ cho 2 quạt làm việc song song thì lưu lượng giảm đi.
3.4.2.1. Lưu lượng gió yêu cầu của quạt là
V = BV0. ( bl - bl - nt + skk). , m3/s
Trong đó:
B = 24,96 kg/s: Lượng than tiêu hao của 1 lò (tinh ơ Chương 2)
Chọn bl = 1,2: Hệ số không khí thừa trong buồng lửa bl = 0,05: Hệ số lọt không khí trong buồng lửa nt = 0,08: Hệ số lọt không khí trong hệ thống nghiền than
b = 0,05: Hệ số không khí rò rỉ trong bộ sấy không khí
Với các thành phần nhiên liệu sau: Clv = 73,6%; Slv = 0,4% Nlv = 0,2%; Alv = 16,8% Hlv = 1,3%; Wlv = 5,5% Olv = 2,2%; Vlv = 5,5% Qtlv = 29310 kJ/kg
Ta có lượng không khí lý thuyết để đốt cháy 1kg nhiên liệu. V0 = 0,0889 (CLV + 0, 375. SLv)+ 0,265. HLV - 0,033. OLV = 0,0889.(73,6+ 0, 375. 0,4) + 0,265. 1,3 - 0,033.2,2 V0 = 6,83 m3tc/kg Chọn nhiệt độ không khí hút vào lò là: t = 350C Vậy: V = (1+0,05).37,75.6,83.(1,2-0,05-0,08+0.05). Năng suất của một quạt là:
Q = .V
2 = 342
2 = 171 m3/s = 615645 m3/h . 3.4.2.2 Tính sức ép (H) của quạt gió
Khi lò hơi có phụ tải cực đại H xác định theo công thức sau:
H = Hkk – Hsh - hck Trong đó:
Hkk: Tổng trở lực của đường không khí có tính đến hiệu chỉnh áp lực khí quyển:
Đoàn Đình Chương Trang
Nhà máy nhiệt điện tổ 400 x 3 TS. Phạm Duy Vũ
Hkk =
Tổng trở lực của đường không khí hkk chọn theo bảng 3.5,TL3 tr84 370mmH2O
hkq = 760 mmHg: áp suất khí quyển
H =370 760 = 370mmH O
kk 760 2
Hsh: Sức hút tự nhiên của đường không khí,được tính theo công thức Hsh = (1,2 - 273352+tb ).H
H: Chiều cao của phần có sức hút tự nhiên (bộ sấy không khí và ống không khí nóng) H = 15m.
tb: Nhiệt độ không khí được sấy nóng: Chọn tkk = 270 0
C Hsh = 8,28 mmH2O
hck: Chân không trong buồng lửa ở chỗ không khí vào hck = hft + 0,95Hft
hft : chân không trước cụm pheston,thường lấy bằng 2 mmH2O theo [TL1] Hft: Chiêu cao tinh tư chô voi phun đên tâm đương khoi ra khoi buông lưa tai chô pheston: Hft = 6,4m
hck = 2 + 0,95. 6,4 = 8,08 mmH2O Vậy sức ép của quạt:
H = 370 – 8,08 – 8,28 H = 353,64 mmH2O Dự trữ 15% sức ép:
H = 1,15. 351,64 = 406,69 mmH2O Q = 171 m3/s = 615645 m3/h
Dựa vào H và Q ta chọn được 3 loại quạt sau: -Ký hiệu quạt: BUH-24
-Năng suất : 200000 m3/h -Sức ép quạt : 450 mmH2O
-Công suất động cơ điện kéo quạt: 260 kW -Số vòng quay của quạt: 750v/p.
3.4.3 Quạt khói
Quạt khói được chọn theo năng suất lò hơi. Theo tiêu chuẩn thiết kế nhà máy nhiệt điện đối với lò hơi có D 950 t/h thì dùng 4 quạt khói cho mỗi lò. Ở thiết kế này ta chọn lò hơi có D = 950T/h nên ta chọn 4 quạt khói cho mỗi lò.Vậy toàn nhà máy có 12 quạt khói.
3.4.3.1 Tính năng suất quạt khói
Tính lưu lượng khói của lò sinh ra được
t+273
V= B. ( Vy + V0. Δ ).
Trong đó: B = 37,75 kg/s lượng than tiêu hao cho 1 lò Vy: Tổng thể tích sản phẩm cháy của 1kg nhiên liệu
Vy = VKkhô + V H
2O = [V0Kkhô + V0Kkhô. ( - 1)] + [ V
Với V0Kkhô = V
Nhà máy nhiệt điện tổ 400 x 3 TS. Phạm Duy Vũ V RO 2 = 0,01866 (CLV + 0,0333SLV) = 0,01866 (73,6 + 0,375. 0,4) = 1,38 m3TC/kg 0 VN2 = 0,79 V0 + 0,008 NLV = 0,79. 6,83 + 0,008. 0,2 = 5,39 m3TC/kg V 0H 2O = 0,111 HLV + 0,0124 WLV + 0,0161 V0 = 0,111. 1,3 + 0,0124. 5,5 + 0,0161. 6,83 = 0,32 m3TC/kg0 0 Vậy: V0Kkhô = V RO 2 + V N 2 = 1,38 + 5,39 = 6,77 m3TC/kg
Lượng gió lọt trên đường khói từ bộ quá nhiệt đến bộ sấy không khí: = 0,2 Vậy cuối đường khói có: = 0,05 + 0,2 = 0,25
Do đó: tông thê tich của sản phâm chay cua 1 kg nhiên liêu tinh ơ sau bô sây không khi (kê ca lương không khi thưa ) :
= [6,773+ 6,83 (1,4 - 1)] + [0,322 + 0,061 (0,25 - 1). 6,83]
= 5,88 m3/kg
= 0,2: Lượng không khí lọt vào đường khói sau bộ sấy không khí. Nhiệt độ khói thải: t = 140 ℃
Vậy V = 37,75. (5,88 + 6,83. 0,2).
= 413,81 m3/s
Tính dự trữ năng suất của quạt phải tính cả khả năng của 4 quạt làm việc song song sẽ làm giảm lưu lượng khói so với tổng lưu lượng khói của chúng khi làm việc riêng lẻ. Lấy dự trữ năng suất của quạt 10%.
V = 1,1. 346,73
= 455,2 m3/s Năng suất của 1 quạt
Q V= 455,2 = 113,8 m3/s =409680 m3/h.
4 4
H = hm + hk - hck, mmH2O Trong đó:
hm : Chân không trước cụm pheston, hm thường lấy bằng 2 mmH2O
hk: Tổng trở lực của đường khói có kể tới trọng lượng riêng của khói áp lực khí quyển, hệ số nồng độ bụi của dòng khói
γ .760
hk = [Hb (1 + ) + Hz + Hy]. 1 ,293 h
kq
Hb (1 + ): Trở lực của đường khói từ buồng lửa đến bộ khử bụi, chọn Hb = 250 mmH2O.
: Nồng độ bụi than trong cột khói được tính như sau: = az . AP
100.0 . V k
Trong đó:
AP = 23%: Thành phần tro của nhiên liệu
az: Tỷ lệ tro bay theo khói, vì đốt than bột nên lấy Az = 85%
Nhà máy nhiệt điện tổ 400 x 3 TS. Phạm Duy Vũ 0: Trọng lượng riêng của khói ở điều kiện tiêu chuẩn.
0 =0,853kg/m3 Vk: Thể tích sản phẩm cháy Vk = Vy = 5,88 m3/kg 0,85.23 Vậy : = 100.0,853.5,88 = 0,04
Hz: Trở lực bộ khử bụi lấy Hz = 20 mmH2O đối với bộ khử bụi kiểu xyclon Hy: Trở lực đường khói từ chỗ bộ khử bụi đến chỗ khói thoát .theo bảng 3.5 TL3,tr 84 bao gồm: Trở lực từ khử bụi đến quạt: 15 mmH2O Trở lực từ quạt đến ống khói: 30 mmH2O Trở lực của ống khói: 15 mmH2O Hy = 15 + 30 + 15 = 60 mmH2O γ 1,293
: Hệ số hiệu chỉnh trọng lượng riêng của khói γ=γ0 . 273 273+t =0 ,853 . 273 273+140 = 0,564 kg/m3 h = [ 250 ( 1+ 0,0659) + 20+60]. 0,564 . 760 k 1,293 750
Tổng sức hút tự nhiên của đường khói kể cả sức hút do ống khói tạo nên
h
ck =(1,2−273
273+tk . γ
0). H
kh
Hkh: Chiều cao ống khói tính từ chỗ vào đến chỗ thoát, lấy Hkh = 120 m 0 = 0,853 kg/m3: trọng lượng riêng của khói ở điều kiện tiêu chuẩn tk: Nhiệt độ trung bình của dòng khói trong ống khói
Lấy tk = 120 0C ⇒Hck= (1,2 - Hck = 72,89 mmH2O Vậy : H = hm + hk - hck = 2 + 151,03 – 72,89=80,14 mmH2O Lấy độ dự trữ 20 % H = 1,2. 80,14 = 96,168 mmH2O
Từ Q và H ta chọn được quạt khói sau:tra bang PL2.3, trang 140. TL[1]: -Ký hiệu quạt:Li,25 x 2
-Năng suất : 600.000 m3/h -Sức ép quạt : 420 mmH2O -Số vòng quay : 490 v/p
-Công suất động cơ kéo quạt: 1200kW.
3.4.4 Ống khói
Toàn nhà máy 1200MW theo bản thiết kế này có 2 lò hơi 950 t/h ta đặt chung 1 ống khói. Ống khói được chọn chủ yếu dựa vào lưu lượng khói và yêu cầu tốc độ khói. Tốc độ khói phải đủ thắng trở lực ống khói để bay ra ngoài không khí và
Nhà máy nhiệt điện tổ 400 x 3 TS. Phạm Duy Vũ không quá lớn để ống khói không bị mài mòn. Theo qui định tốc độ khói phải đạt từ 4 20m/s.
Khi thông gió cưỡng bức thì chiều cao ống khói được chọn chủ yếu dựa vào yêu cầu vệ sinh môi trường ở khu vực xung quanh nhà máy, ngoài ra còn phụ thuộc vào yêu cầu về độ bền khi xây dựng. Trong thiết kế này ống khói đặt cho 2 lò 950 t/h có chiều cao 120 m, được xây bằng bê tông cốt thép
Đường kính trong tại miệng ra của ống khói xác định theo công thức: ,m
Trong đó:
Vk: Lượng khói của hai lò thoát ra. Vk = 413,81 m3/s
: Tốc độ khói ra khỏi ống khói. Chọn = 25 m/s Vậy
Theo quy định mức độ côn của ống khói phải đảm bảo Chọn = 20 -50
Đường kính chân ống khói d1 = d 2+ Hôk . π .