NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
Định hướng phát triển chính đối với các nhà máy nhiệt điện là tăng cơng suất các tổ máy: tuabin và nồi hơi. Các tổ máy cơng suất 300 MW với các nồi hơi cĩ năng suất từ 950 đến 1000 T/h đã được sử dụng và vận hành tốt, các tổ máy cơng suất 500 và 800 MW với nổi hơi năng suất 1650 -ỉ- 2650 T/h đã và đang được xây dựng. Người ta đã thiết kế và đưa vào vận hành tổ máy cơng suất lớn 1200 MW với năng suất hơi 3950 T/h. Tăng cơng suất của tổ máy làm giảm giá thành điện năng nhưng sẽ làm tăng kích thước tuabin và nồi hơi. Ở tổ máy cơng suất 800 MW, chiều cao của nồi hơi sử dụng nhiên liệu than bột cĩ thể lên tới 90 m, như vậy cần tồ nhà nồi hơi cịn cao hơn, vận hành và lắp đặt cũng phức tạp hơn. Tăng cơng suất tổ máy cũng đổng thời phải nâng cao độ tin cậy của các thiết bị, tăng chất lượng thiết kế chế tạo và cẩn nâng cao trình độ vận hành.
Tính kinh tế của các tổ máy nĩi riêng và của tồn bộ cơng trình nĩi chung phụ thuộc rõ rệt vào thơng số ban đầu của hơi. Tuy nhiên để tăng được các thơng số này cần phải vượt qua nhiều khĩ khăn về mặt kỹ thuật. Thứ nhất khả năng tăng được nhiệt độ và áp suât lại phụ thuộc vào đặc tính của vật liệu kim loại làm việc với độ tin cậy cao ở các giá trị lớn của hơi quá nhiệt. Giá trị áp suất của mơi chất cĩ ảnh hưởng nhiều tới sự lựa chọn chủng loại nồi hơi. Ở áp suất trước tới hạn thì về nguyên tắc cĩ thể làm việc bất cứ chủng loại nồi hơi nào: kiểu thẳng dịng và kiểu cĩ thùng chứa, tuần hồn tự nhiên hoặc cưỡng bức. Loại sau thường khơng được ứng dụng trong ngành năng lượng truyền thống.
Trong tất cả các nhà máy nhiệt điện áp suất trước tới hạn thường sử dụng nồi hơi kiểu thùng chứa tuần hồn tự nhiên. Áp lực chuyển động ở đây tăng khi áp suất giảm và theo điểu kiện làm việc tin cậy của quá trình tuần hồn thì áp suất trong thùng chứa được thiết lập vào khoảng 17 MPa.
Đối với các tổ máy với nồi hơi cĩ thùng chứa thường cơng suất giới hạn khơng vượt quá 400 -ỉ- 500 MW. Đối với áp suất trên tới hạn thì chỉ nồi hơi kiểu thẳng dịng cĩ thể làm việc. Nhiệt độ của hơi quá nhiệt cũng cĩ ảnh hưởng lớn tới cấu trúc nồi hơi. Nhiệt độ càng
lớn thì bề mặt trao đổi nhiệt của thiết bị quá nhiệt càng lớn và chiếm phần lớn khí cháy và chiếm chỗ các bề mặt nung nĩng khác.
Dạng và chất lượng của nhiên liệu cũng cĩ ảnh hưởng nhiều tới cấu trúc nồi hơi. Đặc điểm riêng của nhiên liệu hố thạch là cĩ độ tro. Đặc tính nhiệt độ và thành phần của nhiên liệu quyết định việc lựa chọn phương thức đốt cháy và thải tro, đồng thời cũng ảnh hưởng tới việc chọn nhiệt độ khí cháy ở đầu ra buồng đốt, và việc phân bố các phần nhiệt lượng bức xạ và đối lưu. Nhiệt độ lựa chọn cần đảm bảo cĩ tro ở dạng hạt trong luồng khí cháy - tức là sao cho khơng cĩ sự tạo xỉ trên bề mặt trao đổi nhiệt. Nhiệt độ này càng cao thì kích thước các vách trao đổi nhiệt của buồng đốt càng nhỏ và kích thước bản thân buồng đốt cũng sẽ nhỏ.
Ngược lại, sự thu nhiệt sâu của khí cháy sẽ địi hỏi phải tăng cường các vách truyền nhiệt, tương ứng là làm tăng kích thước buồng đốt và các bề mặt nung nĩng của nồi hơi, vì các bề mặt đối lưu sẽ làm việc với độ chênh nhiệt khơng lớn và do đĩ kích thước của nĩ sẽ tãng lên. Để tránh khả năng bị mài mịn mạnh các bề mặt nung nĩng, cần hạn chế vận tốc của luồng khí đối lưu, điều này lại làm giảm khả năng trao đổi nhiệt và địi hỏi phải tăng diện tích bề mặt nung nĩng và các chi phí cho nĩ.
Các nhà máy điện dùng dầu - khí khơng địi hỏi các thiết bị phức tạp và đắt tiền cho khâu chuẩn bị nhiên liệu và thải tro. Bề mặt nung nĩng sẽ khơng bị mài mịn do xỉ tro, điều này cho phép tăng vận tốc của khí và tăng cường truyền nhiệt. Do vậy nồi hơi đốt dầu - khí cĩ kích thước gọn nhẹ hơn.
Thời gian gần đây sử dụng khá rộng rãi kiểu nồi hơi cĩ chống rị khí (hình 1.17c). Chống rị khí cho phép tăng tính kinh tế và độ tin cậy của các thiết bị. Đơi khi nồi hơi được treo trong tồ nhà, khi đĩ sẽ khơng cần cĩ khung vỏ và do vậy sẽ tiết kiệm được nhiều vật liệu kim loại. Với nồi hơi dầu - khí cĩ năng suất 2650 T/h lượng kim loại tiết kiệm được cĩ thể tới 1500 T cho một tổ máy.
Trên hình 1.36 trình bày nồi hơi kiểu p - 67 (D = 2650 T/h; 25,5 MPa và nhiệt độ 545 / 545°C) đối với tổ máy 800 MW. Nhiên liệu là than, thiết kế bố cục kiểu chữ T, kết cấu kiểu treo. Nồi hơi thiết kế theo kiểu cĩ chống rị khí bởi các rào chắn buồng đốt và luồng khí đối lưu (trước khi ra khỏi thiết bị hâm nhiệt) bằng các vách hàn thẳng đứng. Buồng đốt cĩ tiết diện vuơng. Mỏ đốt được bố trí cĩ 4 tầng. Xỉ thải ra dưới dạng rắn.
Nổi hơi với nhiên liệu cĩ khả nãng phát nổ cao được thiết kế thêm hẹ thống chuẩn bị bột than và cấp bột nhiên liệu đã nghiền thơ vào buồng đốt. Nhiên liệu được sấy khơ khơng bằng khơng khí mà bằng các sản phẩm cháy trích ra từ nồi hơi nhiệt độ 800°c. Than được nghiền trong 4 máy nghiền - mỗi bên thành buồng 2 máy.
Để đảm bảo giảm lượng xỉ bám trên các tường, người ta thực hiện quá trình đốt cháy ở nhiệt độ thấp (khơng lớn hơn 1260°C) và ứng suất nhiệt thấp trong vùng cháy tích cực (qv = 50 kW /ưv).
Hình 1.36. Nồi hơi dùng than bột kiểu P-67 áp suất trên tới hạn:
1- các vách hàn của buồng đốt; 2- mỏ đốt; 3- gĩc hồ trộn (chỗ tháo rời ngang); 4- đầu vào khí tai tuan hoam 5- bộ quá nhiệt bức xạ; 6- bộ quá nhiệt bức xạ; 7- ống feston; 8- bộ quá nhiệt bức xạ (họp đầu ra của vùng tầm trung; 9- hộp đầu ra của thiết bị quá nhiệt trung gian; 10- các ong trên trần; 11- ngăn nĩng; 12- dầm ngang; 13- trần phân bổ; 14- cột của tồ nhà chính- 15- cac vách hàn của phần đoi lưu; 16- tầng thứ nhất bộ quá nhiệt đối lưu; 17- tầng thứ nhất của thiết bị quá nhiệt trung gian; 18- bộ hàm nhiệt; 19- hộp dẫn khí vào bộ sấy khơng khí' 20- giá treo nĩng; 21- hộp dẫn khí sấy tới máy nghiền; 22- đai giữ chặt.
H ình 1.37. Nồi hơi dùng dầu - khí kiểu TGMP - 1202, áp suất trên tới hạn:
I- vịi đốt dầu - khí; 2- hộp khơng khí; 3- các vách buồng đốt; 4- chỗ tháo rời ngang; 5- vịi phun; 6- đai giữ chặt; 7- giàn nằm ngang; 8- giá treo ống; 9- vách trên trần; 10- ngăn nĩng;
II- thanh dầm; 12- trần phân bố; 13- bộ quá nhiệt bức xạ; 14- feston ; 15- bộ quá nhiệt đối lưu; 16- bộ quá nhiệt đối lưu - II; 17- hộp ra của thiết bị quá nhiệt; 18- cột tồ nhà; 19- panel chống rị khí của phần đối lưu; 20- tầng trung gian của thiết bị quá nhiệt trung gian; 21- tầng điều chỉnh của thiết bị quá nhiệt trung gian; 22- van điều chỉnh nhánh; 23- bộ hâm nhiệt; 24- đầu ra của sản phẩm cháy tới quạt khĩi.
Bố trí các mỏ đốt theo phương tiếp tuyến sẽ tạo được ở vùng tâm buồng đốt ngọn lửa dạng xốy, làm giảm tác động trực tiếp của ngọn lửa tới các vách trao đổi nhiệt. Các bề mật nung nĩng bố trí sau hộp lửa là các bề mặt nhận nhiệt bức xạ cĩ tác dụng hạn chế sự tạo thành xỉ. Các bề mặt bức xạ cửa buồng đốt được chia thành ba phần theo chiều cao: thấp, trung bình và cao, giữa chúng cĩ thiết bị ở các gĩc để hồ trộn.
Các phần lị đối lưu kích thước 23085 X 8685 mm được bố trí đối xứng. Tất cả các bề mặt nung nĩng đối lưu được treo trên các ống được làm mát - là các ống dẫn ra từ bộ phận hâm nhiệt. Đặc điểm khác biệt của các phần này là cĩ đặt hai tấm chống rị khí thẳng đứng ở trong vùng tâm của mỗi luồng khí. Các tấm này sẽ hình thành một hành lang độc lập với các bề mặt nung nĩng cĩ độ rộng 2300 mm để dẫn khí, theo đĩ sản phẩm cháy được tập trung ớ đầu vào của phần đối lưu và đưa đi sấy nhiên liệu.
Thiết bị làm nĩng khơng khí kiểu ống được bố trí ở một gian riêng. Tất cả các bề mặt nung nĩng đều cĩ thiết bị để làm sạch bề mặt.
Nồi hơi dầu - khí kiểu TGMP - 1202 của tổ máy 12000 MW được trình bày trên hình 1.37 và làm việc tới sự tàng áp. Các tường ngăn buồng đốt và luồng khí đối lưu trước lối ra của bộ hâm nhiệt được làm dưới dạng các vách màng hàn. Điều này để nồi hơi làm việc với khơng khí dư (ocdư =1,01-5- 1,03).
Buồng đốt kích thước 31280 X 10420 mmm được làm thành các vách với các ơng thẳng đứng. Áp suất tăng áp qua các chỗ đai cứng của vách chống rị khí truyền tới 6 bậc giàn nằm ngang (trên hình chỉ biểu diễn một giàn). Tất cả các bề mặt nung nĩng, kể cả vách ngăn chống rị khí được treo trên tường trần. Bố trí các mỏ đốt theo hai mặt và thành ba tầng. Mỏ đốt được lắp ở một hộp chung khơng khí nĩng. Từ hộp này khơng khí nĩng được phân phối tới các mỏ đốt. Buồng đốt cĩ độ sâu lớn tạo thuận lợi cho ngọn lửa cháy. Khi tái tuần hồn trích ở sau bộ hâm nhiệt được đưa trở lại buồng đốt tại hai vị trí: phía trên buồng đốt để làm đồng đều trường nhiệt độ ở đầu ra, và phía dưới buồng đốt để giảm dịng nhiệt cục bộ đồng thời thu nhiệt của các vách.
Thiết bị quá nhiệt hơi mới được bố trí ở luồng khí đi ngang, gồm các tấm nhận nhiệt bức xạ bố trí tiếp nối nhau trong nhánh khí và hai tầng các hộp đối lưu. Thiết bị quá nhiệt trung gian bao gồm bốn hộp. Thiết bị làm nĩng khơng khí cĩ bốn chiếc kiểu hồn nhiệt đường kính 12,9 m.
/ ’//.iv 11