Bơm nước tuần hoàn

CHƯƠNG 3 : TÍNH TOÁN LỰA CHỌN THIẾT BỊ CHÍNH

3.1 Tính toán lựa chọn thiết bị gian máy

3.1.3 Bơm nước 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 vàì các yêu cầu khác.

Ta có phương trình cân bằng nhiệt của bình ngưng

QK =

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

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

Glm: lượng nước làm mát hơi vào bình ngưng

Ilmv Ilmr

entanpi nước làm mát vào và ra bình ngưng

Ilmr - 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.

Ilmr - Ilmv = 41,8 kJ/kg

Từ phương trình cân bằng nhiệt ta có

Ngoài ra phải 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 suất của bơm tuần hoàn: Qth = Glm. 

Trong đó:

υ: Thể tích riêng trung bình của nước tuần hoàn

Với: υ¿1ρ=9601 =0,00104 m3/kg

- Trở lực ở bình ngưng có thể xác định theo công thức (3.7/70 - TKNMNĐ).

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

Trong đó:

+ z = 2 : Số chặng đường nước của bình ngưng. +  = 2 m/s: Tốc độ nước đi trong bình ngưng.

+ b : Hệ số thực nghiệm. Nó phụ thuộc vào đường kính trong của ống bình ngưng (d = 25mm), tra bảng 3.2/70-TL1 suy ra b = 0,067 tại t =20oC và nhiệt độ nước làm mát trung bình t = 30 0C. b=0,067×[1+0,007×(t –20)] ⟹b=0,067×[1+0,007×(30–20)]=0,072 Ta có: ∆ pk=2×(0,072×21,75+0,135×21,5)×0,981×104=12111,203N/m2 ⟹∆ pk=12,11kN/m2

Để đảm bảo cho qua trình làm việc của bơm ta phải lấy dư 10% đối với pk:

∆ pk=12,11×(1+0,1)=13,321 kN/m2 = 13321 N/m2

Công suất động cơ cần thiết để kéo bơm tuần hoàn được tính theo công thức (3.8/71 - TKNMNĐ):

Wk=QK× ∆ pk ηk ,[W] Trong đó:

+ηk=0,85: hiệu suất của bơm.

Wk=11,39×13321

0,85 =178501,4 W = 178,5014 kW

Tra bảng “Đặc tính kỹ thuật của bơm tuần hoàn”/171 - TKNMNĐ ta có: + Chọn 4 bơm tuần hoàn, loại bơm: 40ᴨpB-60

+ Năng suất: 10000-17300 [m3/h]. + Cột áp: 6 mH2O.

+ Số vòng quay: 485 v/p. + Công suất: 260 kW.

3.1.4 Bơm nước đọng

Nước đọng từ bình gia nhiệt hạ áp 5 dồn về 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..

- Khối 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 suất 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 suất nước ngưng tại điểm hỗn hợp bar Hng = mH2O

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

Năng suất: Sức ép nước: Công suất : 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 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.

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

Trong đó:

Q : lượng nhiệt do hơi nhả 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.

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

∆ ttb= 10 ln 10+4

4 = 7,98 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 toàn đồ xác định hệ số truyền nhiệt tổng của bình ngưng (hình 3.4/TL [1] /74)

Với ω=2m/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: 6500 m2

Số chặng: 2

Lưu lượng nước làm lạnh: 16000 m3/h Số lượng: 02

3.1.6 Tính 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 5 phút.

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

Lưu lượng nước khử khí là lưu lượng nước cấp có tính đến dự trữ 5%. DKK = 1,05× Dnc = 1,05×331,102 = 347,657 kg/s

Dung tích của bình chứa nước sau khi đã khử khí phải đảm bảo cung cấp 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. Đặc tính kỹ thuật của bình khử khí/163/TKNMNĐ: - Loại bình khử khí: ДC -1260.

- Năng suất định mức: 1260 t/h. - Áp suất định mức: 9 at.

- Thể tích thùng chứa nước: 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 cấp vào BGNCA 1 là iCA' 1 = 1012,576 kJ/kg - Entanpy nước ra khỏi BGNCA 1 là iCA'' 1 = 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 bảng nước chưa sôi và hơi quá nhiệt ở áp suất p = 57 bar( bằng áp suất trong BGNCA 1), entanpy i1’ = 1042,576 kJ/kg, ta được t1’ = 241oC

- 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 truyền nhiệt k = 4538,33 kcal/m2.h.K= 5269,5 W/m2K

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

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

- Diện tích bề mặt truyền 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 cấp vào BGNCA 2 là iCA' 2 = 908,459 kJ/kg - Entanpy nước ra khỏi BGNCA 2 là iCA'' 2 = 1012,576 kJ/kg - Nhiệt độ nước vào 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 bảng nước chưa sôi và hơi quá nhiệt ở áp suất p = 31,92 bar( bằng áp suất 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 truyền nhiệt k = 4441,67 kcal/m2.h.K= 5157,3 W/m2K

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

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

- Diện tích bề mặt truyền 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:

Với:

- Entanpy nước cấp vào BGNCA 3 là iCA' 3 = 705,679 kJ/kg - Entanpy nước ra khỏi BGNCA 3 là iCA'' 3 = 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 bảng nước chưa sôi và hơi quá nhiệt ở áp suất p = 20,748 bar( bằng áp suất 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 truyền nhiệt k = 4320 kcal/m2.h.K= 5016 W/m2K

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

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

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

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: iHA' 5 = 568,411 kJ/kg - Entanpy của nước ngưng ra khỏi BGNHA 5 : iHA'' 5 = 598,123 kJ/kg - Nhiệt độ nước vào BGNHA 5 là:

- Nhiệt độ nước ra BGNHA 5 là:

- Nhiệt độ bão hòa của nước trong bình gia nhiệt cao áp 5: - Độ chênh nhiệt độ trung bình :

- Nhiệt độ trung bình của nước đi trong BGNHA 5 :

Lựa chọn tốc độ nước đi trong BGNHA 5 là:

- Căn cứ vào nhiệt độ trung bình của nước trong BGNHA 5 với tốc độ của nước đi trong BGNHA 5 ta tra toán đồ xác định được hệ số truyền nhiệt k = 4161,67 kcal/m2.h.K= 4832,16 W/m2K

- Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt của BGNHA 5 là:

- áp suất hơi trích [at] : 4

- Diện tích bề mặt truyền nhiệt : 250 m2 -Nhiệt độ nước ra cực đại : 2500C. -lưu lượng nước : 375 t/h

- Số chặng nước : 4

3.1.11 Bình gia nhiệt hạ áp 6

- Phương trình cân bằng nhiệt của bình gia nhiệt hạ áp 6 là:

Suy ra

- Entanpy của nước ngưng vào BGNHA 6 : iHA' 6 = 446,934 kJ/kg - Entanpy của nước ngưng ra khỏi BGNHA 6 : iHA'' 6 = 568,411 kJ/kg - Nhiệt độ nước vào BGNHA 6 là:

- Nhiệt độ nước ra BGNHA 6 là:

- Nhiệt độ bão hòa của nước trong bình gia nhiệt hạ áp 6: - Độ chênh nhiệt độ trung bình :

- Nhiệt độ trung bình của nước đi trong BGNHA 6 :

Lựa chọn tốc độ nước đi trong BGNHA 6 là:

- Căn cứ vào nhiệt độ trung bình của nước trong BGNHA 6 với tốc độ của nước đi trong BGNHA 6 ta tra toán đồ xác định được hệ số truyền nhiệt k = 4100 kcal/m2.h.K= 4760,55 W/m2K

Chọn loại bình gia nhiệt ПH-500 có thông số sau: - áp suất hơi trích [at] :3.5

- Diện tích bề mặt truyền nhiệt : 500 m2 -Nhiệt độ nước ra cực đại : 65,9 0C. -lưu lượng nước :910,2 t/h

- Số chặng nước : 4

3.1.12 Bình gia nhiệt hạ áp 7

- Phương trình cân bằng nhiệt của bình gia nhiệt hạ áp 7 là:

Suy ra

- Entanpy của nước ngưng vào BGNHA 7 : iHA' 7 = 376,482 kJ/kg - Entanpy của nước ngưng ra khỏi BGNHA 7: iHA'' 7 = 445,569 kJ/kg

- αnn' = 0,7117

- Nhiệt độ nước vào BGNHA 7 là: - Nhiệt độ nước ra BGNHA 7 là:

- Nhiệt độ bão hòa của nước trong bình gia nhiệt hạ áp 7: - Độ chênh nhiệt độ trung bình :

- Nhiệt độ trung bình của nước đi trong BGNHA 7:

Lựa chọn tốc độ nước đi trong BGNHA 7 là:

- Căn cứ vào nhiệt độ trung bình của nước trong BGNHA 7 với tốc độ của nước đi trong BGNHA 7 ta tra toán đồ xác định được hệ số truyền nhiệt k = 4008 kcal/m2.h.K= 4653,73 W/m2K

- Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt của BGNHA 7 là:

Chọn loại bình gia nhiệt ПH-400-4 có thông số sau: - áp suất hơi trích [at] : 3

- Diện tích bề mặt truyền nhiệt : 400 m2

-Nhiệt độ nước ra cực đại :137 0C.

3.1.13 Bình gia nhiệt hạ áp 8

- Phương trình cân bằng nhiệt của bình gia nhiệt hạ áp 8 là:

Suy ra

- Entanpy của nước ngưng vào BGNHA 8 : iHA' 8 = 144,731 kJ/kg - Entanpy của nước ngưng ra khỏi BGNHA 8: iHA'' 8 = 376,482 kJ/kg - Nhiệt độ nước vào BGNHA 8 là:

- Nhiệt độ nước ra BGNHA 8 là:

- Nhiệt độ bão hòa của nước trong bình gia nhiệt hạ áp 8: - Độ chênh nhiệt độ trung bình :

Lựa chọn tốc độ nước đi trong BGNHA 8 là:

- Căn cứ vào nhiệt độ trung bình của nước trong BGNHA 8 với tốc độ của nước đi trong BGNHA 8 ta tra toán đồ xác định được hệ số truyền nhiệt k =3788,12 kcal/m2.h.K= 4405,58 W/m2K

- Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt của BGNHA 8 là:

Chọn loại bình gia nhiệt ПH-800-29-0 có thông số sau: - áp suất hơi trích [at] :0,59

- Diện tích bề mặt truyền nhiệt : 800 m2 -Nhiệt độ nước ra cực đại : 82,60C. -lưu lượng nước :1023,9 t/h

- Số chặng nước : 4

3.2 Tính toán lựa chọn thiết bị gian lò hơi3.2.1 Quạt gió: 3.2.1 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.

Ta có năng suất của lò hơi thu hồi nhiệt là: DLH = 331,1022 kg/s = 1191,97 T/h Do vậy ta chọn lò hơi này có 4 quạt gió

1. Lưu lượng gió yêu cầu của quạt là:

VQ = BV0. (m - m + skk).

t+273

273 ,m3/s

Trong đó:

Lượng nhiên liệu cần bổ sung cho lò hơi thu hồi nhiệt: B=Vnlbs=Qbs