3. Chỉ tiêu kinh tế của NMNĐ chu trình hồn hợp
3.2 Tính toán lựa chọn thiết bị gian lò hơi
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
Qlvt =
712811,2512
31274 =22,79 m3/s Chọn m = 1,2: Hệ số không khí thừa trong buồng lửa
m = 0,05: Hệ số lọt không khí trong buồng lửa
t : nhiệt độ không khí lạnh ở đầu vào quạt
Ta có lượng không khí lý thuyết để đốt cháy 1 m3 LNG là:
VKKo =8,3m3/m3(tính toán trong phần 2.2)
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× VQ = 1,1× 268,42=295,262 m3/s Năng suất của một quạt là:
, m3/s
2. Tính sức ép (H) của quạt gió:
Khi lò hơi có phụ tải cực đại H xác định theo công thức sau: H = H1 - H2 - hck
Trong đó:
H1: Tổng trở lực của đường không khí có tính đến hiệu chỉnh áp lực khí quyển:
H1 =
Tổng trở lực của đường không khí h chọn theo kinh nghiệm :370 mmH2O; hkq = 760 mmHg: áp suất khí quyển
H2: Sức hút tự nhiên của đường không khí
H: Chiều cao của phần có sức hút tự nhiên (bộ sấy không khí và ống không khí nóng) H = 15m.
hck: Chân không trong buồng lửa ở chỗ không khí vào hck = hft + 0,95Hft
hft = 2 mmH2O chân không trước cụm pheston [TL-1]
Hft: Chiều cao tính từ chỗ vòi phun đến tâm đường khói ra khỏi buồng lửa tại chỗ pheston: Hft = 6,4m.
hck = 2 + 0,95 6,4= 8,08 mmH2O
Vậy sức ép của quạt:
H = 370 – 4,9- 8,08 = 357,02 mmH2O Dự trữ 10% sức ép:
Q = 73,8155m3/s = 265735,8 m3/h Công suất của quạt:
Dựa vào H và Q ta chọn quạt có các thông số như sau: -Ký hiệu quạt : BД -32H
-Năng suất : 350x103 m3/h -Sức ép quạt : 6780 mmH2O -Công suất động cơ điện kéo quạt: 550 kW -Số vòng quay của quạt: 580 v/p
3.2.2 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.
1. Tính năng suất quạt khói:
Tính lưu lượng khói của lò sinh ra được
V= B. (Vy + V0. Δ).
t+273
273 , m3/s
Trong đó: B =22,79 m3/s lượng khí LNG tiêu hao cho 1 lò
Lượng Oxy lý thuyết để cháy hoàn toàn 1 m3 nhiên liệu khí LNG: VO2 = (m + n/4).[CmHn]
= (1+4/4).[CH4] + (2+4/4)[C2H4] + (2+6/4)[C2H6] = 2.0,84 + 3.0,015 + 3,5.0,005 = 1,743 m3/m3
Lượng không khí lý thuyết để cháy hoàn toàn 1 m3 nhiên liệu khí LNG VKKo = VO2/ 0,21 = 1,743/0,21 = 8,3 m3/m3
Lượng khói lý thuyết sinh ra khi đốt cháy hoàn toàn 1 m3 LNG: VKO = (m+n/2)[CmHn] + [CO2] + [N2] + 0,79 VKKo
= (1+4/2)[CH4] + (2 + 4/2)[C2H4] + (2+6/2)[C2H6] + [CO2] + [N2] + 0,79VKKo
= 3.0,84 + 4.0,015 + 5.0,005 + 0,02 + 0,12 + 0,79.8,3 = 9,302 m3/m3
Lượng khói thải thực tế sinh ra là:
VK = VKo + (α– 1).VKKo ( Với α là hệ số không khí thừa) = 9,302 + (1,1 – 1).8,3 = 10,132 m3/m3 nhiên liệu khí Suy ra
Vo : là lượng không khí lý thuyết để đốt cháy hết 1 m3 LNG
= 0,2: Lượng không khí lọt vào đường khói sau bộ sấy không khí.
Nhiệt độ khói ở quạt khói: t = =125oC
Vậy
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%.
Năng suất của 1 quạt
Q = 387864 m3/h
H = h’ + hk - hck, mmH2O Trong đó:
h’:Chân không trước cụm pheston, h’ = 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.
hk = [Hb (1 + ) + Hz + Hy].
γ
1,293.760hkq
Hb (1 + ): Trở lực của đường khói từ buồng lửa đến bộ khử bụi, chọn Hb = 250 mmH2O.
: Nồng độ bụi trong cột khói được tính như sau:
Vì lò hơi của chúng ta đốt LNG nên độ tro làm việc xem như bằng 0
= 0
Hz: Trở lực bộ khử bụi lấy Hz = 60 mmH2O
Hy: Trở lực đường khói từ chỗ bộ khử bụi đến chỗ khói thoát 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
= 0,916 kg/m3
hk = 262,12 mmH2O
Tổng sức hút tự nhiên của đường khói kể cả sức hút do ống khói tạo nên
hck=(1,2−273273+t
k .γ0).Hkh
0 = 1,335 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 = 138 0C ( bằng nhiệt độ của khói ở quạt khói)
Hck = 78,31 mmH2O Vậy : H = h’ + hk - hck
= 2 +262,12 – 78,31 = 185,81 mmH2O
Lấy độ dự trữ 10% mmH2O
Công suất của quạt:
Từ Q và H ta chọn được quạt khói sau:tra bảng PL2.3, trang 140. TL[1]: -Ký hiệu quạt :ДH26×2
-Năng suất : 500000 m3/h -Sức ép quạt : 355 mmH2O -Số vòng quay : 750 v/p
-Công suất động cơ kéo quạt: 585 kW
3.2.3 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 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 đồ án này ta thiết kế nhà máy nhiệt điện có chiều cao ống khói là 250 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 thoát ra.
: Tốc độ khói ra khỏi ống khói. Chọn = 40 m/s ( ứng với chiều cao ống khói là 250 m)
Vậy
Để đảm bảo cho tính vững chắc của ống khói thì độ côn của ống khói phải đảm bảo nhỏ hơn một giá trị giới hạn, giá trị đó thường vào khoảng 2÷5oC
tg = 0,035 0,087 Chọn tg = 0,05
Đường kính trong của ống khói tại vị trí chân ống khói:
Đường kính trung bình của ống khói:
Trở lực của ống khói:
Với ρk là khối lượng riêng của khói ứng với nhiệt độ tk = 138oC Tốc độ trung bình của khói đi trong ống :
Chương 4
3.1 Đường đi của hơi mới.
Là đường ống dẫn hơi quá nhiệt, từ lò hơi đến tuabin cao áp(do tuabin 3 thân). Trên đường dẫn hơi mới có các van chặn, van an toàn, van stop, van điều chỉnh tuabin. Ngoài ra trên đường hơi mới còn trích ra 1 lượng hơi chèn trục tuabin, cung cấp cho ejector làm việc
- Van chặn để ngắt tạm thời các đoạn của ống dẫn và không cho dòng hơi quá nhiệt chuyển động.
- Van điều chỉnh cho phép thay đổi lưu lượng và áp lực bằng cách thay đổi độ mở của van.
- Van an toàn để bảo vệ các thiết bị và đường ống khỏi chịu áp lực quá mức.
- Van stop đặt trước van điều chỉnh, muốn dừng tabin phỉa đóng van điều chỉnh. Nhất là khi sự cố tuabin, khi ngắt mạch máy phát, khi độ di trục của tuabin quá lớn, hay tốc độ tuabin quá mức, muốn dừng tuabin ngay lập tức.
3.2 Đường hơi phụ.
Đường hơi phụ bao gồm đường hơi trích cho các bình gia nhiệt hồi nhiệt, hơi đi chèn trục, cho ejector.
4.2.1 Hơi trích cho các bình gia nhiệt.
Để gia nhiệt cho nước ngưng, nước cấp chúng ta sử dụng một phần hơi sau khi giản nở sinh công từ các cửa trích của tuabin. Hơi được lấy từ các cửa trích của tuabin gọi là hơi chính. Hơi chính gia nhiệt cho nước cấp ở các bình gia nhiệt cao áp và nước ngưng ở các bình gia nhiệt hạ áp. Để gia nhiệt cho bình khử khí thì lấy hơi trích từ cửa trích số 5 cho qua van giảm áp trước khi vào cột khử khí.
Trên đường hơi trích ta đặt các van chặn dùng để đóng ngắt các dòng hơi từ tuabin đến các bình gia nhiệt, để phòng kkhi sự cố bình gia nhiệt van chặn đóng lại để sửa chữa hoặc đóng mở khi vận hành. Có đặt các van 1 chiều để cho dòng hơi đi từ tuabin xuống, không cho đi theo hướng ngược lại làm giảm hiệu quả trao đổi nhiệt trong bình gia nhiệt.
4.2.2 Hơi cho ejector.
Để tạo chân không trong bình ngưng ta dùng 1 ejector. Ejector hơi là loại thiết bị đơn giản hơn cả, lại vận hành đảm bảo. Lượng hơi dung cho ejector trích từ đường hơi mới vào là 0,5% so với lượng hơi mới đầu vào tuabin.
4.3 Đường nước ngưng.
Sau khi giản nở sinh công trong tuabin, ngoài lượng hơi trích cho các bình gia nhiệt, khử khí.... còn lại phần lớn lượng hơi được đưa về bình ngưng. Tại đây nhờ nước tuần hoàn làm mát mà hơi được ngưng đọng thành nước. Sau đó nhờ bơm ngưng đẩy nước ngưng qua ejector chính để làm mát ejector và qua các bình gia nhiệt hạ áp rồi đi đến thiết bị khử khí.
Phía sau ejetor ta đặt đường tái tuần hoàn nước ngưng nhằm mục đích duy trì mực nước cần thiết cho bình ngưng để bơm nước ngưng làm việc liên tục. Đường tái tuần hoàn này làm việc khi khởi động tuabin và làm việc với phụ tải thấp vì lúc đó lượng nước ngưng ttrong bình ngưng ít hơn mức nước quy định khi ta mở van nước ngưng trên đường tái tuần hoàn nước ngưng để nước ngưng quay trở lại bình ngưng. ở đây ta có thể sử dụng van tự động điều khiển bằng xung. Khi mức nước trong bình ngưng tụt xuống dưới mức quy định nó sẻ tạo thành tín hiệu xung để tác động điều khiển mở van để nước theo đường tái tuần hoàn về bình ngưng.
Sau khi qua ejector nước ngưng qua các bình gia nhiệt hạ áp, nhiệt độ nước ngưng được tăng lên khi qua các bình gia nhiệt này nhờ nhiệt của hơi ở các cửa trích. Tại mổi bnhf gia nhiệt hạ áp đều đặt các đường đi tắt đến các bình gia nhiệt tiếp theo để phòng khi sự cố xảy ra ở một bình gia nhiệt nào đó thì nước ngưng đi theo đường tắt đến các bình gia nhiệt tiếp theo đảm bảo nước liên tục vào bình khử khí. Tại bình khử khí đặt 1 van điều chỉnh tự động để giữ cho mức nước trong bình khử khí đúng quy định.
4.4 Đường nước cấp
Nước vào bình khử khí gồm có nước từ các BGNHA, nước đọng từ các BGNCA, nước gia nhiệt bổ sung. Vì nước này còn có các khí có thể gây ăn mòn đường ống và các thiết bị nên bình khử khí có nhiệm vụ tách các chất khí hòa tan này ra khỏi nước. Nước ra khỏi bình khử khí được bơm nước cấp đẩy qua các BGNCA1,2,3 rồi vào lò hơi. Trước khi nước vào bộ hâm nước của lò hơi phải đi qua van 1 chiều. Van 1 chiều để đảm bảo cho bộ hâm nước không bị mất nước khi áp lực của đường ống cấp giảm xuống dưới mức quy định.
Phía đầu đẩy của bơm nước cấp phải đặt van 1 chiều để cho nước không trở ngược lại bơm gây sự cố hỏng bơm. ở các BGNCA đặt các đường đi tắt để khi có sự cố ở 1 bình gia nhiệt nào đó thì nước cấp theo đường đi tắt đến bình gia nhiệt tiếp theo.
4.5 Đường nước đọng
Để đảm bảo cho các bình gia nhiệt thực hiện việc trao đổi nhiệt có hiệu quả thì phải rút nước đọng ra khỏi bình gia nhiệt. Nguyên nhân sinh ra nước đọng là do hơi trích từ các cửa trích của ruabin đến gia nhiệt cho nước cấp và nước ngưng, hơi trích sau khi thực hiện việc gia nhiệt thì nhiệt độ giảm xuống và ngưng đọng thành nước đọng. Ở các BGNCA 1,2,3 có thêm phần lạnh đọng. Nước đọng trước khi xả ra trao đổi nhiệt với nước vào để hạ entanpi xuống, tăng công suất của dòng hơi. Từ nước sôi thành nước chưa sôi để không sinh hơi flash trong bình tiếp theo.
Nước đọng ở các bình gia nhiệt bề mặt cao áp được tự chảy dồn cấp đến bình gia nhiệt hỗn hợp. từ bình gia nhiệt có áp suất thấp, nước đọng chảy vào chổ hỗn hợp với đường nước ngưng chính trước bơm ngưng. Từ các bình gia nhiệt hạ áp còn lại thực hiện dồn cấp rồi dùng bơm nước đọng bơm vào đường nước ngưng chính. Trên đường nước đọng có dặt van steam trap(van con heo) để cho nước đi qua, không cho hơi đi qua làm giảm hiệu quả trao đổi nhiệt. Ở đầu đẩy của bơm nước đọng ta đặt van 1 chiều để tránh không cho nước ngược trở lại làm hỏng bơm. Nước đọng từ làm lạnh ejector và hơi chèn cũng được đưa về bình ngưng.
4.6 Lò hơi
Là thiết bị đóng vai trò hết sức quan trọng trong nhà máy nhiệt điện. Lò hơi phải đảm bảo cung cấp đủ hơi cho tuabin cả về số lượng và chất lượng hơi.
4.7 Tuabin.
Toàn nhà máy có 3 khối, mỗi khối có 1 tuabin K-250-150 ngưng hơi. Tuabin được lắp đồng trục với máy phát. Hơi nước đi vào tuabin có nhiệt độ 5380C và áp suất 150at. Đây là tuabin 3 thân.
4.8 Bình ngưng.
Bình ngưng có nhiệm vụ làm ngưng tụ hơi thoát ra khỏi tuabin, tạo nên độ chân không cần thiết để tuabin làm việc an toàn và kinh tế. Trong thiết kế này chọn bình ngưng làm mát kiểu bề mặt, nước làm mát đi trong ống, hơi đi phía ngoài nhả nhiệt cho nước làm mát. Chế tạo bằng các ống đồng, ống thép không được sử dụng do : bị oxy hóa và ăn mòn hóa học, có hệ số dẫn nhiệt thấp. Các ống được ghép chặt lên 2 mặt sàn chính chế tạo từ thép CT3, để tăng hiệu quả trao đổi nhiệt trong bình ngưng người ta chế tạo bình ngưng theo kiểu 2 chặng, số chặng là số lần trao đổi nhiệt giữa hơi và nước làm mát.
Tuabin K250-150 có 1 bình ngưng, áp lực làm việc trong khoang hơi là 0,035 ata, áp lực làm việc trong khoang nước là 1,6 ata. Dể bảo vệ tuabin trên cổ bình ngưng người ta đặt van an toàn, van này hoạt động theo nguyên lý của màng kim loại, đặt trên đường ống nối một đầu nối với cổ bình ngưng còn đầu kia nối với cửa ống thông với ngoài trời. Sau màng kim loại người ta đặt 1 lưỡi dao kim loại. Bình thường nếu chân không của
bình ngưng tốt thì màng kim loại cong vào phía trong. Khi chân không trong bình ngưng xấu đi thì màng kim loại sẻ xích dần đến mủi dao đâm thủng áp suất trong bình lướn hơn áp suất khí trời, từ đó hơi trong bình sẻ thoát ra ngoài trời do đó bảo vệ được tuabin.
4.9 Ejector
Nhiệm vụ là giữ cho áp lực trong bình ngưng đúng mức quy định, nó hút không khí trong bình ngưng để đảm bảo chân không trong bình ngưng từ các khởi động và làm