Tiêu hao nhiệt cho thiết bị tuabin khí

CHƯƠNG 2 : LẬP VÀ TÍNH TỐN SƠ ĐỒ NHIỆT NGUN LÝ

2.6 Xác định các chỉ tiêu Kinh tế Kỹ thuật của tổ máy

2.6.4 Tiêu hao nhiệt cho thiết bị tuabin khí

- Tiêu hao nhiệt cho 1 tuabin khí là:

QTBK = V k ×V LNG × (iTB K' −iTB K' ' )=10,132 ×23,9 × (360−295,2)

= 15691,63 kW - Tiêu hao nhiệt cho 2 tuabin khí là

Q = 2×QTBK = 2×15691,63 = 31383,26 kW

2.6.5 Suất tiêu hao nhiệt cho thiết bị tuabin hơi

Là lượng nhiệt tiêu hao cho thiết bị turbine sảả̉n xuấấ́t 1kWh điện.

q TBH

=

2.6.6 Suất tiêu hao nhiệt cho thiết bị tuabin khí

qTBK =

Q N e

2.6.7 Tiêu hao nhiệt cho lò hơi thu hồi nhiệt

Tổng lượng nhiệt tiêu hao cho lò hơi thu hồi nhiệt để sảả̉n xuấấ́t hơi quá nhiệt ở đầu ra bộ quá nhiệt cuố đặt thiết bị của turbine

QLH=DLH .(iqn−inc )

Trong đó :

- DLH là lưu lượng nước cấấ́p vào lò hơi: DLH = nc × Do = 1,02 × 324,61 = 331,1022 kg/s - iqn là entanpy của hơi quá nhiệt ra khỏi bộ quá nhiệt cuối cù

ng của lò hơi . Áp suấấ́t hơi quá nhiệt 165 bar , nhiệt độ hơi quá nhiệt là 538 oC .Tra bảả̉ng nước chưa sôi và hơi q nhiệt ta có iqn = 3400,745 kJ/kg.Thay vào cơng thức trên ta có :

QLH =331,1022×(3400,745−1177 , 956) = 735970,328 kW.

2.6.8 Tiêu hao nhiệt cho tổ máy tuabin hơi

Qc= QLH

=735970,328

=855779,4512 kW ηLH0,86

2.6.9 Lượng nhiên liệu cần bổ sung cho lò hơi thu hồi nhiệt

Giảả̉ sử tồn bộ lượng nhiệt của khói thảả̉i từ tuabin khí sẽ được lị hơi thu hồi nhiệt hấấ́p thụ hoàn toàn

Lượng nhiệt của khói thảả̉i ra từ 1 tuabin khí là

QTBK = Vk.VLNG.I '' =10,132.23,9.295,2 = 71484,1 kW

TBK

QTBt = 2 x QTBK = 71484,1×2= 142968,2 kW

Do vậy lượng nhiệt cần bổ sung vào cho lò hơi thu hồi nhiệt là:

Qbs = QLH - QTBt = 855779,4512 - 142968,2 = 712811,2512 kW Lượng nhiên liệu cần bổ sung cho lò hơi thu hồi nhiệt:

bs V nl

2.6.10 Tiêu hao nhiệt cho buồng đốt của tua bin khí

QBĐ = n×V LNG ×V k ×(I bđ '' −Ibđ ' ) = 2 ×23,9 × 10,132×(1409,7 -449,48) = 465043,76 kW Với n: số tuabin khí

VLNG : Lưu lượng nhiên liệu LNG cần cấấ́p vào cho 1 buồng đốt (m3/s)

V k : lượng khói thảả̉i ra khi đốt cháy hồn tồn 1m3 nhiên liệu khí LNG Lượng nhiệt thực tế cấấ́p vào buồng đốt là :

QthựctếBĐ = 1,25× QBĐ = 465043,76× 1,25 = 581304,7 kW

2.6.11 Suất tiêu hao nhiệt cho lò hơi thu hồi nhiệt

Lượng nhiệt mà nước nhận được trong là hơi tính cho một đơn vị nhiệt năng sảả̉n xuấấ́t ra.

q

LH

=

2.6.12 Suất tiêu hao nhiệt cho buồng đốt của tuabin khí

q BĐ =

2.6.13 Hiệu suất nhiệt của tổ máy tuabin hơi

h

=

N e

ηc h

2.6.14 Suất tiêu hao nhiệt cho toàn tổ máy tuabin hơi

ĐN: Suất tiêu hao nhiêt cho toan tô nha may la tiêu hao nhiêt cho toan tô nha may đê sản xuất ra môt đơn vi điên năng (thương 1kWh).

qc= Qc = 855779,4512 =3,423 kW

N he250000kW

¿12322,8 kJ /kWh

2.6.15 Suất tiêu hao nhiệt cho tồn tổ máy tuabin khí

k qc=

2.6.16 Suất tiêu hao nhiệt cho toàn nhà máy

Qc =

2.6.17 Hiêu suât truyền tai môi chât trong tổ máy tuabin hơi

Hiêu suất truyền tải môi chất đươc tinh theo cac tôn thất nhiêt ra môi trương xung quanh va tôn thất ap suất trên đương vân chuyên môi chất nươc va hơi trong toan bô chu trinh nhiêt cua nha may. Nhưng do tôn thất trên đương vân chuyên giưa gian lo va gian tuabine la lơn nhất nên hiêu suất truyền tải tinh theo tôn thất trên đương nay.

ηtr =QTBH = 724313,3297 =0,984=98,4 %

QLH 735970,328

2.6.18 Hiêu suât cua thiêt bi tuabine hơi

ĐN: Hiêu suất cua thiêt bi tuabine hơi la hiêu suất khôi thiêt bi tuabine - may phat, co kê cả tôn thất nhiêt ơ binh ngưng.

Nh 250000

η TBH =

Q e = 724313,3297 =34,51 %

TBH

2.6.19 Hiệu suât toan bô nha may.

ĐN: Hiêu suất cua toan nha may cung chinh la hiêu śt cua tồn tơ may khi cac tô may co cung công suất điên vơi nhau.

η =

2.6.20 Tiêu hao nhiên liệu cho tổ máy tuabin hơi

h Bnl =

CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN LỰA CHỌN THIẾT BỊ CHÍNH

3.1 Tính tốn 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 cơng śấ́t cực đại của tồn khối với lượng dự trữ 10%.

Bơm điện dự phịng, khởi động có năng śấ́t 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 cơng 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 khoang (3ữ5)ì105 N/m2. Ta chọn bằng 5×105

N/m2 ,

- Mỗi BGNCA hoặc mỗi bộ hâm nước có trở lc khoang (2ữ3)ì105 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 śấ́t 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 thơng số như nhau:

Ký hiệu: ᴨH 1500-350

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

Sơ vong quay: 4700 vịng/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 ci 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

Cơng śấ́t 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 thơng 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 hồn cao nhấấ́t và lưu lượng hơi được tính tốn ở chế độ ngưng hơi thuần tuý. Năng suấấ́t của bơm tuần hoàn tương ứng với lượng nước cần cung cấấ́p cho bình ngưng, ngồi ra cịn phảả̉i kể đến lượng nước làm mát dầu, làm mát máy phát vàì các u 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

Ngồi 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 hồn: Qth = Glm.

Trong đó:

υ: Thể tích riêng trung bình của nước tuần hồn 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× 104 N /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% đơi vơi pk: ∆ pk=12,11× (1+ 0,1)=13,321 kN/m2 = 13321 N/m2

Cơng suất đông cơ cân thiêt đê keo bơm tuân hoan đươc tinh theo cơng 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: Cơng śấ́t : 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 lị hơi. Nước lạnh được đi trong ống đồng, cịn hơi đi ngồi ống thực hiện việc trao đổi nhiệt với nước lạnh.

Diện tích bềề̀ mặt trao đổi nhiệt của bình ngưng xác định theo cơng 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 hồn ra và vào bình ngưng.

ngưng:

∆ ttb= ln

δt : độ chênh lệch độ giữa nước ngưng và nước tuần hồn 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)

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

Vậy ta chọn cho bình ngưng có các thơng 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 lị hơi.

Dung tích của thiết bị khử khí chứa nước dưới cột khử khí được chọn với dự trữ nước khi lị chạy tồn 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 là i'CA1 = 1012,576 kJ/kg

- Entanpy nước ra khỏi BGNCA 1 là i''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