Chọn hệ thống chuẩn bị nhiên liệu

CHƯƠNG 3 TÍNH TỐN LỰA CHỌN CÁC THIẾT BỊ CHÍNH

3.3 Tính tốn lựa chọn thiết bị gian lò hơi

3.3.2 Chọn hệ thống chuẩn bị nhiên liệu

3.3.2.1. Chọn hệ thống nghiền than

Chọn hệ thống cung cấp than kiểu phân tán, có phễu than trung gian: Mỗi lị hơi đều có một hệ thống chuẩn bị bột than riêng bao gồm máy nghiền than, phân ly than thô, phân ly than mịn, quạt nghiền, phễu than tươi, phễu than trung gian. Các thiết bị này được đặt gần gian lò hơi.

Hệ thống cấp than có phễu than trung gian được thể hiện qua (Hình 3.6).

3.3.2.2. Chọn thùng nghiền

Than của nước ta đa số là loại than cứng: than antraxit, than đá cho nên máy nghiền thường dùng là loại thùng nghiền bi.

Suất tiêu hao điện năng dùng cho một tấn than:

Với: : Hệ số khả năng nghiền, với than anthaxit = 0,95

Công suất điện tiêu thụ để nghiền than cho một tổ máy:

Với: B- tiêu hao nhiên liệu cho lò hơi của một tổ máy: B = 188,84(T/h)

⇒WЭ=188,84.23,157 89 = 4373,14 (kW)

Thùng nghiền được lựa chọn căn cứ vào tiêu chuẩn than cần nghiền, vào năng suất nghiền than và vào đặc tính của than. Căn cứ vào số liệu tính tốn ta sẽ chọn được loại thùng nghiền phù hợp.

Hình 3.18: Sơ đồ nguyên lý hệ thống nghiền than có phễu than trung gian

1: Băng tải than nguyên; 2: Phễu than tươi; 3: Băng tải than có máy cấp; 4: Thùng nghiền bi; 5: Phân ly thơi; 6:Van khóa tự động; 7: Phân ly mịn; 8: khóa khí tự động; 9: Rây than; 10:lá chắn phân phối; 11:Phễu than bột (trung gian); 12: Máy cấp than bột kiểu cánh; 13: Hộp khơng khí; 14: Vịi phun chính; 15: Hộp khơng khí cấp 2; 16: Vịi phun gió cấp 3; 17: Máy cấp than bột kiểu xoắn ốc; 18: Đường hút ẩm; 19: Quạt tải than bột; 20: Đường tái tuần hồn than gió cấp ba; 21: Đường khơng khí nóng; 22: Đường bột than q mịn; 23: Đường tái tuần hồn bột than thơ; 24: Buồng lửa; 25: Bộ sấy khơng khí; 26: Van phịng nổ.

CHƯƠNG 4. BỐ TRÍ SƠ ĐỒ MẶT BẰNG TỒN NHÀ MÁY 4.1 Lựa chọn địa điểm bố trí

Những yêu cầu chung về địa điểm cho NMNĐ thì có rất nhiều nhưng tập chung lại là phải đạt được mục đích hạ giá thành cơng trình và nâng cao kinh tế khi vận hành nhà máy. Khi lựa chọn địa điểm thực tế sẽ không tránh khỏi việc phải chấp nhận một số hạn chế. Một phương án bố trí đều có những mặt đáp ứng tốt yêu cầu kỹ thuật này nhưng không đáp ứng tốt yêu cầu kia. Quyết định lựa

chọn một phương án bố trí phải tính đến yếu tố kinh tế của các phương án đặt ra. Hơn thế nữa phải chú ý đến khả năng phát triển nhà máy trong tương lai.

Khi sử dụng nhiên liệu có nhiệt trị lớn thì việc đặt nhà máy gần nơi tiêu thụ mới là hợp lý. Khi nhiên liệu có nhiệt trị bé thì có thể đặt nhà máy ở gần nơi cung cấp nhiên liệu lại có lợi hơn. Trong mọi trường hợp, nhà máy nhiệt điện ngưng hơi đều cần đặt gần nguồn nước làm mát.

Địa điểm đặt nhà máy phải gần tuyến đường sắt để có thể chuyên chở cấu kiện thiết bị khi thi công xây dựng và nhiên liệu khi vận hành. Nhánh đường sắt tới khu nhà máy không nên dài hơn 15km.

Việc lựa chọn địa điểm đặt nhà máy phải chú ý đến các điều kiện địa chất, thủy văn. Đất nền xây dựng phải chịu được áp lực không nhỏ hơn (0,2 - 0,25) Mpa. Địa hình phải bằng phẳng, độ dốc không vượt quá 1%. Mực nước ngầm phải ở độ sâu hơn ít nhất là 4m so với mặt bằng chung để tránh thấm vào nền móng và đường hầm. Nếu độ sâu trên khơng đạt thì phải tiến hành chống thấm.

4.2 Tổng bình đồ nhà máy

Tổng bình đồ nhà máy điện là tổng mặt bằng của nhà máy trên đó có thể đặt các thiết bị chính, phụ và đường đi lại. Việc bố trí các cơng trình trên tổng bình đồ phải đảm bảo yêu cầu cho các quá trình công nghệ diễn ra thuận lợi, các điều kiện thơng thống, phịng cháy nổ, vệ sinh và có cảnh quang thống mát. Bố trí các cơng trình phải đảm bảo thuận lợi cho việc cung cấp nước, cung cấp nhiên liệu, thải tro xỉ, v.v. Các đường dẫn nhiên liệu, đường nước và đường hơi phải dễ dàng thi cơng, chi phí thấp nhất.

Trong mặt bằng tồn bộ của nhà máy có các cơng trình chính sau đây: tịa nhà chính (gian máy, gian lị và các thiết bị chính khác), ống khói, trạm phân phối điện và các máy biến áp, gian nhiên liệu, phòng điều khiển, trạm bơm tuần hoàn, bơm thải xỉ, thiết bị xử lý nước, khu công nhân sinh hoạt, khu nhà hành chính, xưởng cơ khí, kho vât tư, phịng thí nghiệm, v.v.

4.3 Những u cầu về bố trí ngơi nhà chính

Gian nhà chính của nhà máy là gian nhà trong đó có bố trí các thiết bị và đường ống chính của sơ đồ cơng nghệ q trình sản xuất điện.

Tuabin và các thiết bị phụ trợ của nó như bình ngưng, bình gia nhiệt, bơm cấp, bơm ngưng, ejector, v.v được đặt trong một gian riêng gọi là gian tuabin hoặc là gian máy. Trong gian máy người ta đặt các bơm nước đọng, các thiết bị phụ phực vụ khởi động cho tổ máy.

Gian lò hơi là khu vực đặt lò hơi và các thiết bị phụ của nó.

Nếu nhà máy đốt nhiên liệu rắn thì cịn có gian chuẩn bị nhiên liệu. Trong đó có đặt các thiết bị của hệ thống chuẩn bị nhiên liệu như thùng nghiền, phễu than trung gian và các thiết bị cấp than khác. Bình khử khí có thể đặt riêng trong một gian hoặc được đặt bên trên gian nhiên liệu.

Lựa chọn việc bố trí ngơi nhà chính có ảnh hưởng đến lắp đặt và vận hành thiết bị nên phải đảm bảo các yêu cầu chung sau:

- Vận hành các thiết bị phải thuận tiện, tin cậy, an toàn và kinh tế.

- Điều kiện lao động phải đảm bảo thuận tiện và dễ dàng cho công nhân. - Phần liên quan giữa các phân xưởng với ngơi nhà chính phải thuận tiện. - Chi phí xây dựng là nhỏ, thuận tiện cho việc sửa chữa và bảo dưỡng. - Phải chú ý đến khả năng mở rộng nhà máy về sau.

- Phải tính tốn chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật của việc bố trí ngơi nhà chính, chỉ tiêu qua trong nhất đó là suất thể tích ngơi nhà tính cho một đơn vị cơng suất đặt của nhà máy. Đối với nhà máy chỉ sản xuất điện, chỉ tiêu này vào khoảng (0,6-0,7) m3/kw.

- Các yêu cầu trên có thể được cụ thể hóa như sau:

 Để làm việc được chắc chắn, bơm cấp cần phải được đảm bảo về độ cao hút. Muốn vậy bình khử khí phải được đặt lên cao hơn so với trục bơm ít nhất 15m. Để tránh hiện tượng tắc nhiên liệu trên vách phễu than, vách phễu cần phải có độ nghiêng đủ lớn. Những thiết bị dễ cháy nổ ví dụ như phân ly than thô và mịn phải đặt trên cao nhất và đặt ngoài trời. Để giảm nguy cơ cháy hay tăng nhiệt độ dầu, ống dẫn dầu bôi trơn và làm mát ổ trục phải đặt ở những nơi có nhiệt độ thấp nhất có thể và phải tránh xa các

đường dẫn hơi và nước nóng. Ống dẫn dầu mazut và các bể dầu phải đặt xa ngơi nhà chính.

 Diện tích phục vụ các thiết bị và các bảng điều khiển khối cần phải bố trí cùng độ cao. Van và các dụng cụ đo, điều khiển phải bố trí thành từng cụm gọn gàng để ở những nơi dễ tới và có đủ ánh sáng. Giữa các thiết bị hay phải thao tác trong khi vận hành phải có lối đi đủ rộng. Các thiết bị phải bố trí thuận đường theo quy trình cơng nghệ sao cho liên hệ với nhau băng con đường ngắn nhất.

 Cố gắng tối đa tận dụng chiếu sáng tự nhiên và thơng gió. Phải khử bụi cho ống khói và ống khói phải có độ cao đủ lớn để phát tán ơ nhiễm.

 Gian tuabin có hệ thống bình ngưng phải đặt gần nguồn nước. Gian nhiên liệu và hệ thống thải xỉ bố trí gần gian lị hơi. Đi lị quay về phí ống khói.

 Các thiết bị phân phối điện tự động được bố trí sao cho chiều dài cáp điện là nhỏ nhất. Khoảng cách (khẩu độ) giữa gian lị hơi và gian tuabin khơng được q lớn nhưng phải đủ đảm bảo điều



 tiến tới tất cả các vị trí có mấu nhấc trên các thiết bị. Phải có diện tích chống đủ rộng để thuận tiện trong khi tháo dỡ gian lò và gian tuabin.

 Để đảm bảo khả năng mở rộng nhà máy sau này thì một đầu hồi ngơi nhà chính phải được xây dựng tạm thời.

Phần II: TÍNH TỐN HIỆU SUẤT NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU SUẤT NHÀ MÁY

1.1 Tính tốn hiệu suất nhà máy

Hiệu suất nhà máy theo như chỉ tiêu 11 đã tính: ηc = We / Qc =1521172,43540000 =¿

35,5%

Hiệu suất nhà máy cịn được tính bằng tích các hiệu suất thành phần: ηc = ηlh. ηtb. ηt. ηtt. ηg. ηm

Trong đó:

- ηlh : Hiệu suất của lò hơi

- ηtb : Hiệu suất của thiết bị tuabin

- ηt : Hiệu suất nhiệt động học của chu trình Rankine - ηtt : Hiệu suất chuyền tải

- ηg : Hiệu suất cơ khí - ηm : Hiệu suất máy phát

1.2 Nâng cao hiệu suất nhà máy bằng giải pháp từ Công nghệ siêu tới hạn (USC)

1.2.1 Giới thiệu về công nghệ USC

Sản xuất điện thân thiện với môi trường và tiết kiệm là điều tối quan trọng để đối phó với những thách thức do nhu cầu năng lượng ngày càng tăng trên tồn thế giới. Đóng góp chính vào chi phí điện là chi phí đầu tư và chi phí nhiên liệu. Hiệu suất của nhà máy điện là một trong những giá trị quan trọng ảnh hưởng đến cả chi phí nhiên liệu và CO2 thải ra mơi trường. Do than đá rộng rãi hơn ở nhiều nơi trên thế giới nên giá than ít biến động và ổn định hơn so với giá khí đốt tự nhiên. Nhưng lượng khí thải CO2 lớn hơn làm tăng nhu cầu phát điện hiệu quả hơn từ than đá. Các nhà máy điện hơi siêu tới hạn (USC) đáp ứng đáng kể các yêu cầu về hiệu suất cao để giảm cả chi phí nhiên liệu và khí thải cũng như cung cấp nguồn năng lượng điện đáng tin cậy với chi phí thấp.Tuy nhiên, các nhà máy USC cần sử dụng vật liệu phù hợp để phù hợp với điều kiện hơi nước và khí thải ở nhiệt độ cao và áp suất cao.

Việc tăng thông số hơi (áp suất/nhiệt độ) sẽ làm tăng hiệu suất của nhà máy và giảm tiêu hao nhiên liệu. Công nghệ siêu tới hạn (SC) đã bắt đầu được áp dụng từ

những năm 1970, góp phần đáng kể cho cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 3 thành cơng trên tồn thế giới. Từ những năm 1995 ~ 2000, với yêu cầu cấp thiết của việc tiết kiệm nhiên liệu hóa thạch (than, dầu mỏ, khí đốt) khai thác và sử dụng hiệu quả nguồn năng lượng sơ cấp cũng như giảm phát thải - bảo vệ môi trường, công nghệ trên siêu tới hạn (USC) bắt đầu được sử dụng rộng rãi và ngày càng phổ biến cho đến ngày nay.

Trong xu hướng ngày càng nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng và bảo vệ môi trường cũng như sự phát triển các loại vật liệu mới, công nghệ USC đang tiếp tục được đầu tư nghiên cứu để có thể áp dụng thương mại trong tương lai gần, các thơng số hơi ban đầu có áp suất lên đến 30 MPa và nhiệt độ lên đến 700 °C – được gọi là công nghệtrên siêu tới hạn cải tiến (Advance Ultra-Super Critical – A-USC). Một số thông số hơi và hiệu suất của các nhà máy nhiệt điện ngưng hơi được trình bày trong bảng sau

Thơng số hơi ban đầu và hiệu suất Loại thông số hơi Áp suất hơi chính/Nhiệt

độ hơi chính/Nhiệt độ hơi QNTQ

Hiệu suất nhà máy

Thông số cận tới hạn ( Sub critical) 16,7 MPa/538/538°C 17,0 MPa/538/566°C 17,0 MPa/566/566°C 38÷40,8% 39÷41,4% 41,4÷41,7% Thơng số trên tới hạn

( Super critical) 24,1MPa/538/593°C 24,1MPa/566/593°C 24,1MPa/593/593°C 41,6÷41,8% 41,7÷42,0% 42,3÷42,6% Thơng số siêu tới hạn

( Ultra Super critical)

24,5MPa/600/600°C 28,5MPa/600/620°C

42,2÷43,4% 42,3÷43,6%

3. VẤN ĐỀ VẬT LIỆU 3.1. Vật liệu chế tạo lò hơi

Về cơ bản, thơng số hơi vận hành của chu trình hơi bị giới hạn bởi vật liệu chế tạo lị hơi hiện có.

3.1.1. Vách nước

Đối với lị hơi siêu tới hạn ở nhiệt độ 582 ºC, nhiệt độ đầu ra tối đa của nước/hơi ở khoang vách nước là gần 427 °C. Vì dịng nhiệt trong buồng đốt lớn, nên nhiệt độ vách kim loại trung bình gần 454 °C đối với lị hơi mới và sạch. Các oxit sắt

hình thành và lắng bên trong vách ống làm tăng sự chênh nhiệt độ giữa trong và ngồi vách ống, ví dụ trong 100.000 giờ, nhiệt độ trung bình của vách ước tính tăng lên gần 460 °C. Trong các điều kiện như thế thì thép T12 có các đặc tính phù hợp để chế tạo ống nước. Thép T12 có thể chịu được nhiệt độ cao trong khoảng thời gian ngắn suốt quá trình khởi động ở áp suất thấp. Một số nhà cung cấp lò hơi đề xuất sử dụng thép T22 làm vật liệu vách nước phía trên vì thép T22 có giới hạn chịu nhiệt cao hơn.

Đối với lò trên siêu tới hạn ở 620 ºC, nhiệt độ nước/hơi đầu ra lớn nhất ở vách nước là gần 482 °C tương ứng với nhiệt độ trung bình kim loại vách gần 500 °C (đối với thiết bị mới) và 515 °C (sau 100.000 giờ vận hành). Nhiệt độ bề mặt ngoài vách kim loại vào khoảng 527 °C ở khu vực bình thường và 566 °C ở khu vực có dịng nhiệt cực đại (khu vực buồng đốt). Các đặc tính cơ của thép chế tạo các lị hơi truyền thống khơng phù hợp cho lò hơi loại này và cần pha thêm các vật liệu chống biến dạng. T23 là loại vật liệu phù hợp cho những khu vực có nhiệt độ cao như thế. Đểđạt được quá nhiệt cuối cùng tới 760 oC sẽ yêu cầu ống buồng đốt T-92, ống và ống góp hợp kim niken 740H cho bộ quá nhiệt, bộ tái sấy và đường ống hơi kết nối.

3.1.2. Các bình phân ly hơi

Đối với các lò siêu tới hạn, làm mát trực lưu, các bình phân ly hơi được đặt xung quanh vách lị hơi để tách nước trong hơi quá nhiệt khi khởi động hoặc chạy thấp tải. Dịng hơi chạy đến vách nước phía trên và bộ quá nhiệt trong khi nước được đưa trở lại đầu vào bình chứa nước cấp lị hơi bằng một bơm tuần hồn của lị hơi. Bình phân ly là bình loại đứng, kích thước phù hợp với những thay đổi lớn về mực nước mà khơng cần xả nước lị hơi. Với lị hơi hoạt động trên 35% tải, các bình phân ly sẽ hoạt động ở trạng thái khô (chỉ chứa hơi), nhưng ở chếđộ tải thấp, trong quá trình khởi động và ngưng máy, nó sẽ chuyển từ trạng thái ẩm (nước) sang trạng thái khô (hơi). Chếđộ vận hành này làm giảm áp lực do nhiệt tác động lên bình. Bình phân ly hơi thông thường được chế tạo từ loại vật liệu tương tự như vật liệu ống buồng đốt trên. Thép ferit thường được sử dụng hơn thép austenite do có đặc tính truyền nhiệt tốt hơn giúp làm giảm áp lực nhiệt. Chiều dày vách của các bình phân ly khơng được q dày vì điều đó làm giảm độ linh hoạt trong vận hành và làm tăng thời gian khởi động. Một biện pháp được sử dụng để làm giảm chiều dày vách là giảm đường kính bình. Chính vì thế mà lị hơi trên tới hạn thường có nhiều bình phân ly hơi.

3.1.3. Ống bộ quá nhiệt và tái sấy

Ống các bộ quá nhiệt được thiết kế hoạt động ở nhiệt độ cao hơn xấp xỉ 28 ºC đến 42 ºC so với nhiệt độ hơi. Đối với hơi có nhiệt độ 538 ºC thì nhiệt độ kim loại vách ống vào khoảng 566 ºC và vật liệu phù hợp là thép hợp kim thấp như T22. Nhiệt độ hơi càng cao thì vật liệu càng đặc biệt. Thơng số hơi cao không chỉ làm tăng áp lực và nhiệt độlên vách ống bộ quá nhiệt mà còn làm tăng khả năng bịăn mịn cả về phía hơi và phía buồng đốt. Chiều dày ống bộ tái sấy và bộ quá