Tính toán lựa chọn thiết bị gian máy

3. Chỉ tiêu kinh tế của NMNĐ chu trình hồn hợp

3.1 Tính toán lựa chọn thiết bị gian máy

3.1.1 Bơm nước cấp

Bơm nước cấấ́p là thiết bị quan trọng trong nhà máy bởi vì nó phảả̉i đảả̉m bảả̉o khảả̉ năng làm việc chắc chắn của lò hơi để việc sảả̉n xuấấ́t điện năng được ổn định.

Bơm nước cấấ́p được chọn sao cho cấấ́p đủ nước ở công suấấ́t cực đại của toàn khối với lượng dự trữ 10%.

Bơm điện dự phòng, khởi động có năng suấấ́t 35% lưu lượng toàn khối

Để đảả̉m bảả̉o an toàn cho sự làm việc của bơm cấấ́p, lưu lượng nước qua mỗi bơm cấấ́p nên lấấ́y dư ra khoảả̉nh (5÷10)% so với định mức. Cột áp cũng lấấ́y dư ra một khoảả̉ng tương tự.

Tổng chiềề̀u cao cột áp bơm cấấ́p tính theo công thức (2.8) TL [1] tr42: p = pđ – ph = (pBH – pKK) + ∑∆ ptl+ ρ. g .(H đ −Hh ), [N /m2 ]

Trong đó:

- ∑∆ptl = ∆ptlđ + ∆ptlh + ∑∆ pBGNCA + ∑∆ pHN là tổng các trở lực đường ống đầu đẩy, đầu hút với các trở lực của các BGNCA và trở lực bộ hâm nước.

- Khối lượng riêng ρ của nước, được lấấ́y trung bình cộng của khối lượng riêng của nước tại đầu đẩy và đầu hút. Lấấ́y vào khoảả̉ng (950÷990) kg/m3. Ta chọn ρ=960kg/m3

- Chọn tổng trở lực đường ống vào khoảả̉ng (3÷5)×105 N/m2. Ta chọn bằng 5×105

N/m2 ,

- Mỗi BGNCA hoặc mỗi bộ hâm nước có trở lực khoảả̉ng (2÷3)×105 N/m2. Ta chọn 3×105 N/m2.

- Chiềề̀u cao đầu đẩy lấấ́y khoảả̉ng (50 ÷70)m. Ta lấấ́y Hđ=70m, chiềề̀u cao đầu hút lấấ́y khoảả̉ng (20÷30)m ta lấấ́y Hh= 20m. Nên chiềề̀u cao chênh lệch giữa bao hơi và bình khử khí là: Hch = Hđ– Hh = 50 m.

Áp suấấ́t trong bao hơi lớn hơn áp suấấ́t hơi mới khoảả̉ng 10% nên pBH = 1,1×150= 165 bar = 165.105 N/m2

Áp suấấ́t bình khử khí là pkk = 6 bar = 6.105 N/m2

Nên ∆pBC= [(165–6) + 5 + 2.3 + 3.3].105 +960×9,81×50 = 18370880 N/m2 - Lưu lượng nước cấấ́p : Dnc = nc× Do = 1,02× 324,61= 331,1022 kg/s

Lưu lượng nước cấấ́p của 1 bơm có kể đến 10% dự trữ là: Dnc = 331,1022×(1 + 0,1)

Dnc =364,212 kg/s

Năng suấấ́t của bơm nước cấấ́p Qnc = Dnc.υ

Với υ: thể tích riêng trung bình của nước cấấ́p υ¿ 1

ρ = 9601 =0,00104 m3/kg

Qnc = m3/s = 1364,4 m3/h

- Cột áp của bơm nước cấấ́p lấấ́y dự trữ cột áp 10% ta có: p = 18370880×(1 + 0,1) =20207968 N/m2

Wbc=

Ta chọn bơm cấấ́p chạy bằng tuabin hơi theo bảả̉ng PL 3.9.f trang 168, TL [1] có thông số như nhau:

Ký hiệu: ᴨH 1500-350

Công suấấ́t: 17000 kW Ap suất đâu đây: 350 at Ap suất đâu hut: 22 at Năng suấấ́t: 1500 m3/h

Sô vong quay: 4700 vòng/phút Hiêu suất: 0,82.

Số lượng: 1

3.1.2 Bơm nước ngưng

Năng suấấ́t của bơm được xác định theo lượng hơi lớn nhấấ́t đi vào bình ngưng có tính đến trích hơi đi gia nhiệt hồi nhiệt đồng thời có tính đến độ dự trữ 10%.

Dng = DK + D7 + Dch + De + Drr , kg/s trong đó :

Dng: lượng nước ngưng

DK: lượng nước do hơi cuôi tuabin ngưng tu ở bình ngưng DK = K. D0 =0,5532.D0

D8: lượng nước đọng ra khỏi bình GNHA 8 D8 = 8. D0 =0,0769.D0

Dch: lượng nước đọng của hơi chèn Dch = ch. D0 = 0.005.D0

De: lượng nước đọng của hơi trích cho Ejectơ De = e.D0 = 0.005.D0

Dbs: lượng nước bổ sung

Dbs= bs. D0 = 0,0152.D0

DTB : lượng nước đọng của tuabin phụ dùng để truyềề̀n động cho bơm nước cấấ́p DTB= TB. D0 = 0,0564.D0 Vậy : Dng = D0×( K + 8 + ch + e+ bs+ TB) = 324,61×(0,5532+0,0769+0,005+0,005+0,0152+0,0564) = 231,025 kg/s Nếu tính thêm dự trữ 10% thì : download by : skknchat@gmail.com

Dng =231,025×(1 + 0,1) Dng = 254,1275 kg/s

Năng suấấ́t của bơm nước ngưng Q = Dng . υ

Với: υ¿ 1

ρ = 9601 =0,00104 m3/kg

QK = 254,1275×0,00104= 0,264 m3/s = 950,4 m3/h

- Cột áp của bơm nước ngưng :

∆pBN=(pkk− pk )+∑∆ ptl+ ρ× g× (Hđ −Hh ),[ N /m2 ]

Trong đó: pkk = 6 bar : áp lực bình khử khí pk = 0,07 bar: áp lực bình ngưng

Có 4 BGHA, trở lực mỗi bình là N/m2

Trở lực đường ống: chọn

Độ chênh chiềề̀u cao đầu hút và đầu hút: ∆H = Hđ - Hh = 25 – 2 = 23 m Khối lượng riêng trung bình: = 960kg/m3 Gia tốc trọng trường: g = 9,81 m/s2

Vậy:

∆ pBN=[(6−0,07 )+3 × 4+ 4 ]. 105 +960.9,81 .23

∆ pBN =2409604,8 N /m2

Để đảả̉m bảả̉o cho quá trình làm việc của bơm ta phảả̉i lấấ́y dư 10%

∆ pBN =2409604,8 ×(1+0,1)=2650565,3 N/m2 Công suấấ́t động cơ cần kéo bơm là:

WBN= QK × ∆ p

BN ,[W ]

ηBN

Trong đo: ηBC=0,82: hiêu suất cua bơm ngưng

WBC= 0,264 × 2650565,3

=853352,73 W

=853,35273 kW 0,82

Theo bảả̉ng PL3.10 ta chọn 3 bơm 16KcB- 11× 4có thông số như sau: +Năng suất: 470[m3/h].

+Sức ép 160 mH2O

+Sô vong quay: 1450 [v/p]. +Công suất tiêu thu: 300 kW. +Hiêu suất bơm: 70%.

Từ đó ta chọn được loại động cơ để kéo bơm nước ngưng - Ký hiệu động cơ: AB-114-4

- công suấấ́t: 320 kW - khối lượng: 3,95 tấấ́n

- ống hút: 400 mm

- ống đẩy: 250 mm

- kích thước: Dài 1500 mm Rộng 1400 mm

3.1.3 Bơm nước tuần hoàn

Bơm tuần hoàn được chọn trong điềề̀u kiện làm việc vềề̀ mùa hè, lượng hơi vào bình ngưng lớn nhấấ́t, nhiệt độ nước tuần hoàn cao nhấấ́t và lưu lượng hơi được tính toán ở chế độ ngưng hơi thuần tuý. Năng suấấ́t của bơm tuần hoàn tương ứng với lượng nước cần cung cấấ́p cho bình ngưng, ngoài ra còn phảả̉i kể đến lượng nước làm mát dầu, làm mát máy phát vàì các yêu cầu khác.

Ta có phương trình cân bằng nhiệt của bình ngưng QK =

Với: QK: lượng nhiệt hơi truyềề̀n cho nước làm mát

DK = D0 . k = 0,57849 ×324,61=187,784 kg/ s: lượng hơi vào bình ngưng

IK = 2379,3144 kJ/kg I’K = 163.43 kJ/kg

Glm: lượng nước làm mát hơi vào bình ngưng

I

lmv I

lmr entanpi nước làm mát vào và ra bình ngưng I lmr - Ilmv = C (t2 - t1)

C = 4,18 kJ/kg0C. Nhiệt dung riêng của nước

t1 = 250C; t2 = 350C: nhiệt độ nước làm mát vào và ra khỏi bình ngưng.

I

lmr - I

lmv = 41,8 kJ/kg

Từ phương trình cân bằng nhiệt ta có

Ngoài ra phảả̉i tính đến lượng nước cần dùng cho các nhu cầu khác trong nhà máy. Lượng nước này chiếm 10 % so với lượng nước làm mát hơi.

Vậy lượng nước tuần hoàn qua bơm:

Năng suấấ́t của bơm tuần hoàn: Qth = Glm.

Trong đó:

υ: Thể tích riêng trung bình của nước tuần hoàn Với: υ¿ 1

ρ = 9601 =0,00104 m3/kg

Vậy: Qth = = 41004 m3/h

- Trơ lưc ơ binh ngưng co thê xac đinh theo công thưc (3.7/70 - TKNMNĐ).

∆ pk=z× (b ×ω1,75+ 0,135 ×ω1,5)× 0,981× 104N /m2

Trong đo:

+ z = 2 : Sô chăng đương nươc cua binh ngưng. + = 2 m/s: Tôc đô nươc đi trong binh ngưng.

+ b : Hê sô thưc nghiêm. No phu thuôc vao đương kinh trong cua ông binh ngưng (d = 25mm), tra bảả̉ng 3.2/70-TL1 suy ra b = 0,067 tại t =20oC va nhiêt đô nươc lam mat trung binh t = 30 0C.

b=0,067 ×[1+0,007 × (t – 20 )]

b=0,067 ×[1+0,007 ×(30 – 20)]=0,072

Ta co:

∆pk=2× (0,072 ×21,75 +0,135 ×21,5 )× 0,981×104=12111,203 N /m2 ∆ pk=12,11 kN /m2

Đê đảm bảo cho qua trinh lam viêc cua bơm ta phải lấy dư 10% đôi vơi pk: ∆ pk=12,11× (1+ 0,1)=13,321 kN/m2 = 13321 N/m2

Công suất đông cơ cân thiêt đê keo bơm tuân hoan đươc tinh theo công thưc (3.8/71 - TKNMNĐ):

Wk =QK × ∆ p

k ,[ W ]

ηk

Trong đo:

+ηk=0,85: hiêu suất cua bơm.

Wk=11,39 × 13321 =178501 , 4 W = 178,5014 kW 0,85

Tra bảng “Đăc tinh ky thuât cua bơm tuân hoan”/171 - TKNMNĐ ta co: + Chon 4 bơm tuân hoan, loai bơm: 40ᴨpB-60

+ Năng suất: 10000-17300 [m3/h]. + Côt ap: 6 mH2O.

+ Sô vong quay: 485 v/p. + Công suất: 260 kW.

+ Đương kinh ông hut/ ông đây: 960/1150 mm.

3.1.4 Bơm nước đọng

Nước đọng từ bình gia nhiệt hạ áp 5 dồn vềề̀ bình gia nhiệt hạ áp 6.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..

- Khôi 250MW chọn 1 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 6 và bơm vào đường nước ngưng sau bình gia nhiệt hạ áp 5 .

Lưu lượng nước đọng: Dđ = D0. nđ Với: nđ = 6 + 5 = 0,0535 D0= 324,61 kg/s Dđ = 0,0535. 324,61 = 17,37 kg/s Tính thêm 10% dự trữ thì ta có: Dđ = 17,37 . 1,1 = 19,1 kg/s

Thể tích riêng của lượng nước đọng này là: = 0,0010435 m3/kg

Vậy năng suấấ́t của bơm đọng là

Qđ = Dđ . = 19,1 . 0,0010435 = 0,02 m3/s hay Qđ =72 m3/h

- Xác định cột áp bơm nước đọng.

Áp suấấ́t nước ngưng tại điểm hỗn hợp bar Hng = mH2O

Ta chọn bơm nước đọng có thông số như sau: Ký hiệu:

Năng suấấ́t: Sức ép nước: Công suấấ́t : Đường kính ống hút: Đường kính ống đẩy: 3.1.5 Bình ngưng

Bình ngưng được chọn 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 rấấ́t sạch có thể cung cấấ́p 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.

Diện tích bềề̀ mặt trao đổi nhiệt của bình ngưng xác định theo công thức

Trong đó:

Q : lượng nhiệt do hơi nhảả̉ ra

DK = 187,784kg/s :lưu lượng hơi đi vào bình ngưng IK = 2379,3144 kJ/kg: entanpi hơi đi vào bình ngưng I’K =163.43 kJ/kg: entanpi nước ngưng

tcp: độ chênh lệch nhiệt độ trung bình logarit giữa hơi và nước

Trong đó: t = t2 - t1: độ chênh lệch nhiệt độ nước tuần hoàn ra và vào bình ngưng.

ngưng:

∆ ttb= ln

δt : độ chênh lệch độ giữa nước ngưng và nước tuần hoàn ra khỏi bình δt = tK – t2 = 39-35= 40C

= 7,98 0C

K: Hệ số truyềề̀n nhiệt được xác định dựa vào tốc độ nước và nhiệt độ trung bình nước đầu vào và đầu ra: dựa vào toàn đồ xác định hệ số truyềề̀n nhiệt tổng của bình ngưng (hình 3.4/TL [1] /74)

Vớiω=2 m/s và t= 30oC thì ta có: K= 3450 ( kcal/m2hK) = 4005 (W/m2K)

Vậy ta chọn cho bình ngưng có các thông số: Loại bình ngưng: 1000KUC-4

Diện tích mặt làm lạnh: Số chặng:

Lưu lượng nước làm lạnh: Số lượng: 02

3.1.6 Tính chọn bình khử khí

Thiết bị khử khí phảả̉i được chọn sao cho sảả̉n lượng của nó phảả̉i bằng sảả̉n lượng nước cấấ́p 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 tảả̉i trong thời gian 5 phút.

Lưu lượng nước cấấ́p cho lò hơi. Dnc = 331,102 kg/s

Lưu lượng nước khử khí là lưu lượng nước cấấ́p có tính đến dự trữ 5%.

d o w n l o a d b y : s k k n c h a t @ g m a i l . c o m

Dung tích của bình chứa nươc sau khi đã khử khí phảả̉i đảả̉m bảả̉o cung cấấ́p nước trong 5 phút = 300 giây. VKK = DKK× 300× ϑ ϑ = 0,00104 m3/kg VKK = 347,657×300×0,00104 = 108,47 m3

Tra bảng “Bảng PL3.8c. Đăc tinh ky thuât cua binh khư khi/163/TKNMNĐ: - Loai binh khư khi: ДC -1260.

- Năng suất đinh mưc: 1260 t/h. - Ap suất đinh mưc: 9 at.

- Thê tich thung chứa nươc: 120 m3.

3.1.7 Bình gia nhiệt cao áp 1

- Phương trình cân bằng nhiệt của bình gia nhiệt cao áp 1 là: Suy ra

Với:

- Entanpy nước cấấ́p vào BGNCA 1 lài'

CA1 = 1012,576 kJ/kg - Entanpy nước ra khỏi BGNCA 1 lài''CA1 = 1177,956 kJ/kg - Nhiệt độ nước vào BGNCA 1 là:

- Nhiệt độ nước ra BGNCA 1 là:

- Nhiệt độ của hơi trích vào BGNCA 1 là: t1 = 420oC

- Entanpy của nước đọng ra khỏi BGNCA 1 là: i1’ = 1042,576 kJ/kg. Tra bảả̉ng nước chưa sôi và hơi quá nhiệt ở áp suấấ́t p = 57 bar( bằng áp suấấ́t trong BGNCA 1), entanpy i1’ = 1042,576 kJ/kg, ta được t1’ = 241oC

- Độ chênh nhiệt độ trung bình :

- Nhiệt độ trung bình của nước đi trong BGNCA 1:

Lựa chọn tốc độ nước đi trong BGNCA 1 là:

- Căn cứ vào nhiệt độ trung bình của nước trong BGNCA 1 với tốc độ của nước đi trong BGNCA 1 ta tra toán đồ xác định được hệ số truyềề̀n nhiệt k = 4538,33 kcal/m2.h.K= 5269,5 W/m2K

- Diện tích bềề̀ mặt trao đổi nhiệt của BGNCA 1 là:

Chọn loại bình gia nhiệt ПB-250/180 No 2 có thông số sau: - áp suấấ́t hơi trích [at] : 21

- Diện tích bềề̀ mặt truyềề̀n nhiệt : 250 m2 -Nhiệt độ nước ra cực đại : 250C. -lưu lượng nước : 363 t/h

- Số chặng nước : 2

3.1.8 Bình gia nhiệt cao áp 2

- Phương trình cân bằng nhiệt của bình gia nhiệt cao áp 2 là: Suy ra

Với:

- Entanpy nước cấấ́p vào BGNCA 2 lài'CA 2 = 908,459 kJ/kg - Entanpy nước ra khỏi BGNCA 2 lài''CA2 = 1012,576 kJ/kg - Nhiệt độ nước vào BGNCA 2 là:

- Nhiệt độ nước ra BGNCA 2 là:

- Nhiệt độ của hơi trích vào BGNCA 2 là: t2 = 352oC

- Entanpy của nước đọng ra khỏi BGNCA 2 là: i2’ = 938,459 kJ/kg. Tra bảả̉ng nước chưa sôi và hơi quá nhiệt ở áp suấấ́t p = 31,92 bar( bằng áp suấấ́t trong BGNCA 2), entanpy i2’ = 938,459 kJ/kg, ta được t2’ = 218,83oC

- Độ chênh nhiệt độ trung bình :

Lựa chọn tốc độ nước đi trong BGNCA 2 là:

Nhiệt độ trung bình của nước đi trong BGNCA 2:

- Căn cứ vào nhiệt độ trung bình của nước trong BGNCA 2 với tốc độ của nước đi trong BGNCA 2 ta tra toán đồ xác định được hệ số truyềề̀n nhiệt k = 4441,67 kcal/m2.h.K= 5157,3 W/m2K

- Diện tích bềề̀ mặt trao đổi nhiệt của BGNCA 2 là:

Chọn loại bình gia nhiệt ПB-200/180 No 1 có thông số sau: - áp suấấ́t hơi trích [at] : 18

- Diện tích bềề̀ mặt truyềề̀n nhiệt : 200 m2 -Nhiệt độ nước ra cực đại : 2000C. -lưu lượng nước : 200 t/h

- Số chặng nước : 3

3.1.9 Bình gia nhiệt cao áp 3

- Phương trình cân bằng nhiệt của bình gia nhiệt cao áp 3 là: Suy ra

Với:

- Entanpy nước cấấ́p vào BGNCA 3 lài'

CA3 = 705,679 kJ/kg - Entanpy nước ra khỏi BGNCA 3 lài''CA3 = 908,459 kJ/kg - Nhiệt độ nước vào BGNCA 3 là:

- Nhiệt độ nước ra BGNCA 3 là:

- Nhiệt độ của hơi trích vào BGNCA 3 là: t3 = 302oC

- Entanpy của nước đọng ra khỏi BGNCA 3 là: i3’ = 735,679 kJ/kg. Tra bảả̉ng nước chưa sôi và hơi quá nhiệt ở áp suấấ́t p = 20,748 bar( bằng áp suấấ́t trong BGNCA 3), entanpy i3’ 735,679 = kJ/kg, ta được t3’ = 173,63oC

- Độ chênh nhiệt độ trung bình :

- Nhiệt độ trung bình của nước đi trong BGNCA 3:

Lựa chọn tốc độ nước đi trong BGNCA 3 là:

- Căn cứ vào nhiệt độ trung bình của nước trong BGNCA 3 với tốc độ của nước đi trong BGNCA 3 ta tra toán đồ xác định được hệ số truyềề̀n nhiệt k = 4320 kcal/m2.h.K= 5016 W/m2K

- Diện tích bềề̀ mặt trao đổi nhiệt của BGNCA 3 là:

Chọn loại bình gia nhiệt ПB-425/230 No 1 có thông số sau: - áp suấấ́t hơi trích [at] : 13,3

- Diện tích bềề̀ mặt truyềề̀n nhiệt : 250 m2 -Nhiệt độ nước ra cực đại : 2500C. -lưu lượng nước : 504 t/h

- Số chặng nước : 2

3.1.10 Bình gia nhiệt hạ áp 5

- Phương trình cân bằng nhiệt của bình gia nhiệt hạ áp 5 là:

Suy ra

- Entanpy của nước ngưng vào BGNHA 5:i' HA 5

- Entanpy của nước ngưng ra khỏi BGNHA 5 :