Tính chọn bình

CHƯƠNG 3 TÍNH TỐN LỰA CHỌN CÁC THIẾT BỊ CHÍNH

3.2 Tính chọn bình

3.2.1 Tính chọn bình ngưng

Một trong những phương pháp nâng cao hiệu suất của thiết bị tuabin là giảm được nhiệt độ hơi thoát ra khỏi tuabin. Những tuabin hiện đại thì ở tầng sau cùng thường có độ chân khơng cao, nghĩa là áp suất tuyệt đối tại đó thấp.

Độ chân không ở sau tuabin được tạo thành do sự ngưng tụ hơi trong thiết bị đặc biệt gọi là bình ngưng; cịn q trình ngưng tụ hơi được thực hiện bằng cách lấy đi nhiệt ẩn hóa hơi của hơi ở áp suất không đổi. Môi trường làm lạnh thường dùng nước, đơi khi cịn dùng khơng khí. Nhiệt độ của mơi trường làm lạnh cần phải thấp hơn nhiệt độ của hơi ngưng tụ.

Thực chất bình ngưng chính là một thiết bị trao đổi nhiệt kiểu bề mặt. Tính chọn bình ngưng chính là tính chọn thiết bị trao đổi nhiệt sao cho nó có một bề mặt truyền nhiệt thỏa mãn làm ngưng tụ được hơi thốt khỏi tuabin. Ta có các phương trình tính tốn truyền nhiệt trong bình ngưng:

Cân bằng năng lượng nhiệt giữa hơi ngưng tụ và nước làm mát:

Qk=Gk.cp.∆ t=Dk.(ik−i'k)

Phương trình truyền nhiệt trong bình ngưng:

Qk=k .F .∆ ttb

Trong đó:

- Dk: Lưu lượng hơi thốt vào bình ngưng: 389,3kg/s

- ik: Entanpi hơi vào bình ngưng: 2460,8 kJ/kg

- i'k: Entanpi nước ngưng ra khỏi bình ngưng: 159,7 kJ/kg - : Độ chênh nhiệt độ trung bình

Nhiệt độ nước làm mát vào bình ngưng t1: Nhiệt độ nước làm mát bình ngưng phụ thuộc vào điều kiện thời tiết, khí hậu và sơ đồ làm mát. Trong điều kiện của Việt Nam: làm mát bằng nước sông với sơ đồ đơn lưu, ta chọn t1 =25oC

t2: Giá trị nhiệt độ nước ra phụ thuộc vào điều kiện truyền nhiệt bên trong bình ngưng và phụ thuộc vào chế độ làm việc của tổ máy. Trong điều

kiện thiết kế ở chế độ định mức có thế lấy t2 thấp hơn giá trị bão hịa của hơi trích vào bình ngưng một khoảng δt = 5oC:

t2 = tbh - δt = 37,6 - 5 = 32,6 (oC)

Độ chênh nhiệt độ trung bình logarit của hai dịng môi chất:

∆ ttb= ∆ t

ln∆ tδt+δt= 7,6

ln 7,65+5=8,22(oC)

Hình 3.16: Sơ đồ trao đổi nhiệt trong bình ngưng

Nhiệt độ trung bình đại số của nước đi trong bình ngưng:

ttb=t1+t2

2 =28,8 (oC) Tốc độ nước chảy trong ống, chọn

Tra toán đồ ta xác định được hệ số truyền nhiệt tổng của bình ngưng: K=3400 kcal/m2.h.K=3,9542 kW/m2.K

Tổng diện tích truyền nhiệt bề mặt ngồi các ống trong bình ngưng:

F=Dnn.k .∆ t(ik−i 'k)

tb =389,3.(3,95422460,8−159,7.8,22 )=27560,64(m2)

Để đảm bảo đủ bề mặt truyền nhiệt trong những điều kiện làm việc khắc nghiệt nhất vì độ chân khơng bình ngưng ảnh hưởng rất lớn đến độ kinh tế của toàn tổ máy, ta lấy dư bề mặt truyền nhiệt một khoảng 5%. Diện tích truyền nhiệt thực tế của bình ngưng:

Ft=1,05.F=1,05.24449,58=28938,68 (m2)

3.2.2 Tính chọn bình khử khí

Bình khử khí được chọn một bình cho một tổ máy. Lưu lượng nước cấp ra khỏi bình khử khí

Khối lượng riêng của nước tương ứng:

= 0,00113 (m3/kg) Tổng lượng nhiệt trao đổi trong bình khử khí:

Qkk=G.(ir−iv)=57782,66 kW

Dung tích khoang chứa nước bình khử khí được chọn có dự trữ khi lị làm việc cực đại mà vẫn đáp ứng được khoảng trên 5 phút.

V=G. ν.3600.605 =183,24(m3)

 Entanpi nước vào bình khử khí: iv =650 (kJ/kg)

 Entanpi nước ra bình khử khí: ir = 756,9 (kJ/kg)

 Nhiệt độ nước sôi tương ứng với Pkk: tbh=178,6 (oC)

 Nhiệt độ nước đưa vào bình khử khí: t1 = 154

 Nhiệt độ nước ra khỏi bình khử khí: t2 =tbh - 2= 176,6

 Độ chênh nhiệt độ trung bình logarit:

∆ ttb= t2−t1

lntbh−t1

tbh−t2 =5,47

(oC)

 Hệ số truyền nhiệt trong bình khử khí: chọn sơ bộ k =12 (kW/m2.K)

 Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt của bình khử khí:

F= Qkk

k .∆ ttb=880,29(m2)

Bình khử khí được lựa chọn theo bề mặt trao đổi nhiệt của cột khử khí theo dung tích bể chứa nước, và theo áp suất làm việc của nó. Căn cứ vào các thơng số tính được ta sẽ lựa chọn được loại phù hợp thỏa mãn:

- Dung tích bể chứa: V = 183,24m3

- Áp suất làm việc: 9,7 bar

3.2.3 Tính chọn bình gia nhiệt

Hình 3.17: Sơ đồ cấu tạo bình gia nhiệt

Bề mặt trao đổi nhiệt của bình gia nhiệt được xác định theo phương trình truyền nhiệt:

F=k .∆ tQ

tb = G.(i2−i1)

k .∆ ttb

Trong đó:

- Q: lượng nhiệt trao đổi trong bình mà dịng nước nhận được - G: Lưu lượng dịng nước đi qua bình

- i1, i2: Entanpy nước ở đầu vào và ra khỏi bình. - Δttb: Độ chênh nhiệt độ trung bình logarit

Với:

o tbh: Nhiệt độ nước sơi tương ứng với áp suất trong BGN o t1, t2: Nhiệt độ nước sôi vào, ra khỏi BGN

o k: Hệ số truyền nhiệt của BGN, tính theo cơng thức

k =  1 1

1+λ  ❑+12

Trong đó:

 α1: Hệ số tỏa nhiệt trong ống

 α2: Hệ số tỏa nhiệt ngoài ống

 λ: Hệ số dẫn nhiệt của kim loại làm ống

 δ: Bề dày của ống

 di: Đường kính trong của ống

3.3 Tính tốn lựa chọn thiết bị gian lị hơi 3.3.1 Chọn lò hơi

Lưu lượng hơi cần thiết cung cấp:DLH= αnc.Do=¿540,53(kg/s)

Với mỗi tổ máy công suất 540 MW ta chọn một lò hơi cho một tuabin. Lị hơi có năng suất định mức lớn hơn phụ tải cực đại 5%. Tổng năng suất định mức của lò:

Dh=1,05.DLH=567,56(kg/s)=2043,2 (T/h)

Cùng với yêu cầu về thông số hơi tuabin ta sẽ chọn được lò hơi thỏa mãn yêu cầu.

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 lị 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 TOÀN 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 u 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 khơng 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 q trình cơng 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, phịng điều khiển, trạm bơm tuần hồn, 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 lị 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 lò hơi và gian tuabin không được quá 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