1: Mở đầu
Dây chuyền 2 nhà máy nhiệt điện Phả Lại gồm 2 tổ máy,công suất thiết kế mỗi tổ máy là 300(MW) hệ thống điều khiển giám sát hiện đại nhất của nƣớc ta hiện nay ngang tầm với các nhà máy điện trên thế giới, đó là hệ thống điều khiển DCS (Distributed Control System) của Yokogawa. Hệ thống điều khiển Turbine - MARK V do hãng GE của Mỹ chế tạo và lắp đặt.
Công nghệ sản xuất điện của dây truyền 2 có rất nhiều điểm khác biệt so với dây truyền 1. Với hệ thống tự động hóa cao với hệ thống điều khiển thông minh DCS. Ngoài ra hệ thống thanh cái một rƣỡi giúp vận hành quản lý trạm linh hoạt hơn.
2: Chu trình chính của hơi và nƣớc
Hình 4: Sơ đồ tổng quan chu trình nhiệt chính Bao hơi Máy phát điện Bơm ngƣng Gia nhiệt hạ áp Bộ hâm Bình ngƣng
Gia nhiệt cao áp Turbine Van cấp Quá nhiệt Quá nhiệt trung gian Bơm cấp Khử khí
Chu trình nhiệt ở nhà máy nhiệt điện là một chu trình khép kín của hơi và nƣớc.
Hơi nƣớc sau khi sinh công ở tầng cánh cuối Turbine hạ áp đƣợc đi xuống bình ngƣng. Hơi đi vào trong bình ngƣng nhờ hệ thống nƣớc tuần hoàn đi trong các ống ( hình chữ U ) gia nhiệt bề mặt làm cho hơi trong bình ngƣng tụ lại thành nƣớc.
Nƣớc sau khi ra khỏi bình ngƣng sẽ vào đầu hút bơm ngƣng và bơm ngƣng bơm lên khử khí qua gia nhiệt hạ áp 1,2,3.
Khi nƣớc ngƣng đi trong đƣờng ống của bình gia nhiệt hạ áp nƣớc sẽ đƣợc gia nhiệt bằng hơi cửa trích Turbine hạ áp. Nƣớc sau khi qua các bình gia nhiệt hạ áp đã đƣợc tăng nhiệt độ lên cao.
Nƣớc sau khi qua các bình gia nhiệt hạ áp sẽ đến bình khử khí. Ở bình khử khí nƣớc sẽ đƣợc khử đi các khí hoà tan có ảnh hƣởng đến sự phá huỷ và ăn mòn kim loại….
Sau khi nƣớc qua bình khử khí sẽ đến đầu hút bơm cấp, khi nƣớc ra khỏi bơm cấp sẽ đi qua hai van điều chỉnh nó sẽ điều chỉnh lƣu lƣợng nƣớc sao cho phù hợp với tải của lò.
Nƣớc sau khi qua van điều chỉnh sẽ đi qua gia nhiệt cao áp 5,6,7 ở đây nƣớc lại đƣợc gia nhiệt một lần nữa để tăng nhiệt độ. Về cấu trúc của gia nhiệt cao áp gần giống nhƣ gia nhiệt hạ áp, hơi cửa trích đến gia nhiệt cao áp lấy từ đầu ra của Turbine trung áp.
Sau khi đi qua gia nhiệt cao áp nƣớc đƣợc đi đến bộ hâm tại đây ngƣời ta tận dụng nhiệt lƣợng của khói thoát để tăng thêm nhiệt độ nƣớc lên để đƣa vào bao hơi.
Nƣớc vào trong bao hơi ( hơi trên nƣớc dƣới) đƣợc đƣa xuống các đƣờng ống sinh hơi (Đặt ở tƣờng lò) để nhận nhiệt từ buồng đốt chuyển từ nƣớc sang hơi, tiếp tục đƣa lên bao hơi tạo thành hơi bão hoà.
Hơi bão hoà này qua bộ quá nhiệt tạo thành hơi quá nhiệt đƣa sang Turbine để sinh công quay Turbine.
Turbine đƣợc nối đồng trục với máy phát điện khi Turbine quay máy phát cũng quay theo và tạo ra điện năng.
II: TỔNG QUAN VỀ LÕ 1: LÕ HƠI
Lò hơi của dây chuyền 2 nhà máy nhiệt điện Phả Lại đƣợc cung cấp bởi hãng Mitsui Babcock (Vƣơng quốc Anh) thuộc loại lò 1 bao hơi, tuần hoàn tự nhiên, thông gió cân bằng, buồng lửa thải xỉ khô, quá nhiệt trung gian 1 cấp và áp suất dƣới tới hạn, phù hợp cho việc lắp đặt ngoài trời. Lò hơi đƣợc thiết kế để đốt than bột với hệ thống phun than trực tiếp (không có kho than bột trung gian và các máy cấp than bột).
Bình thƣờng khi đốt than theo thiết kế, lò hơi có khả năng giảm tải tới 60 % phụ tải cực đại của lò hơi mà không cần phải kèm dầu.
Đƣờng khói thoát Đƣờng khói thoát Bộ hâm H2O từ gia nhiệt cao đến Bao hơi bộ quá nhiệt VÒI ĐỐT DẦU VÀ VÒI ĐỐT THAN từ turbine cao áp đến đến turbine trung áp Hình 5: Hình vẽ mô phỏng lò hơi
Dầu FO đƣợc sử dụng để khởi động lò, ổn định khi cháy kém và hỗ trợ khi ngừng lò bình thƣờng. Các loại dầu FO có thể sử dụng đƣợc là dầu số 4, số 5, số 6 theo quy định phân cấp của ASTM. Khi chỉ đốt dầu, có thể nâng công suất lò hơi tới 30 % phụ tải cực đại.
Buồng đốt đƣợc cấu tạo từ các dàn ống sinh hơi. Các ống sinh hơi đƣợc hàn với nhau bằng các thanh thép dẹt dọc theo 2 bên vách ống tạo thành các dàn ống kín. Các dàn ống sinh hơi tƣờng trƣớc và tƣờng sau ở giữa tạo thành vai lò, phía dƣới tạo thành các phễu tro lạnh. Phía trên buồng đốt, các dàn ống sinh hơi tƣờng sau tạo thành phần lồi khí động. Trên bề mặt ống sinh hơi vùng rộng của buồng đốt từ dƣới vai lò tới trên phễu lạnh đƣợc gắn gạch chịu nhiệt tạo thành vùng đai đốt bảo vệ bề mặt ống.
Theo chiều ra đƣờng khói, phía trên buồng đốt và trên đƣờng khói nằm ngang bố trí lần lƣợt các bộ quá nhiệt cấp 2, bộ quá nhiệt cuối cùng, và phần sau của bộ quá nhiệt trung gian. Phần đƣờng khói đi xuống đƣợc chia thành 2 đƣờng, trƣớc và sau, đƣợc phân cách bởi dàn ống phân cách đầu vào bộ quá nhiệt cấp 1. Đƣờng trƣớc đặt phần đầu bộ quá nhiệt trung gian, đƣờng sau đặt bộ quá nhiệt cấp 1. Lƣu lƣợng khói đi vào 2 đƣờng này có thể điều chỉnh đƣợc nhờ các tấm chắn điện - thuỷ lực trên đƣờng khói ra sau bộ hâm nƣớc.
HƠI LÊN BAO HƠI NƢỚC VÀ HƠI NƢỚC LẠNH BUỒNG LỬA NƢỚC TỪ BAO HƠI XUỐNG ỐNG SINH HƠI VÁCH TƢỜNG LÒ TƢỜNG LÒ KHE HỞ TƢỜNG LÒ LỚP VẬT LIỆU CHỊU LỬA HÌNH MÔ TẢ CÁC DÀN ỐNG SINH HƠI CỦA LÕ HƠI
HÌNH MÔ TẢ QUÁ TRÌNH NƢỚC TỪ BAO
Để ổn định tuần hoàn, các dàn ống sinh hơi đƣợc chia thành 20 vòng tuần hoàn nhỏ. Từ bao hơi, nƣớc theo 4 đƣờng ống nƣớc xuống, phân chia đi vào 20 ống góp dƣới trƣớc khi vào các dàn ống sinh hơi. Hỗn hợp hơi nƣớc bốc lên từ các dàn ống sinh hơi tƣờng 2 bên lò tập trung vào các ống góp trên 2 bên sƣờn trần lò, từ các dàn ống sinh hơi tƣờng trƣớc tập trung vào các ống góp trên tƣờng trƣớc và từ các dàn ống sinh hơi tƣờng sau tập trung vào các ống góp trên tƣờng tƣờng sau của lò. Từ các ống góp này hỗn hợp hơi nƣớc đi vào bao hơi bằng 50 đƣờng ống lên.
Phía dƣới bộ quá nhiệt trung gian và bộ quá nhiệt cấp 1 là bộ hâm nƣớc. Bộ hâm nƣớc thuộc loại chƣa sôi, có cánh tản nhiệt và chia thành 2 phần. Một phần đặt dƣới bộ quá nhiệt trung gian còn phần kia đặt dƣới bộ quá nhiệt cấp 1. Ra khỏi bộ hâm nƣớc, dòng khói chia đều thành 2 đƣờng đi vào 2 bộ sấy không khí kiểu quay, hồi nhiệt.
Hệ thống vòi đốt của mỗi lò hơi bao gồm:
- 4 vòi đốt dầu khởi động bố trí ở tƣờng trƣớc phía trên phễu tro lạnh. Các vòi này chỉ sử dụng khi khởi động lò hơi từ trạnh thái lạnh.
- 16 vòi đốt dầu chính bố trí xen kẽ với các vòi đốt than bột trên các vai lò, 8 vòi phía trƣớc và 8 vòi phía sau. Chúng đƣợc sử dụng để bắt cháy các vòi đốt than bột, hỗ trợ khi lò cháy kém, khi ngừng lò bình thƣờng và khởi động lò hơi từ các trạng thái ấm, nóng và rất nóng.
- 16 bộ vòi đốt than bột loại đặt trúc xuống (Downshot) bố trí đều trên các vai lò trƣớc và sau, chúng bao gồm 16 bộ phân ly dạng cyclone, phân ly hỗn hợp than bột - gió cấp 1. Phần lớn dòng than bột đƣợc phân ly xuống dƣới tới 32 vòi đốt chính phía trong vai lò, còn lại dòng hỗn hợp than bột quá mịn thoát ra khỏi bộ phân ly phía trên sẽ tới 32 vòi đốt phụ phía ngoài vai lò.
Hệ thống nghiền than cho 1 lò hơi gồm 4 máy nghiền bi, loại 2 đầu kép, sấy và vận chuyển than bột bằng gió nóng cấp 1. Năng suất của máy nghiền đảm bảo đủ than vận chuyển than bột bằng gió nóng cấp 1. Năng suất của máy nghiền đảm bảo đủ than bột cho lò hơi vận hành ở phụ tải cực đại, liên tục, kể cả trong trƣờng hợp chỉ 3 máy nghiền làm việc.
Mỗi lò hơi đƣợc trang bị 2 bộ sấy không khí quay hồi nhiệt, 2 bộ sấy không khí dùng hơi, 2 quạt gió chính, 2 quạt gió cấp1 và 2 quạt khói. Chúng đƣợc bố trí theo sơ
đồ hệ thống làm việc song song. Mỗi thiết bị có công suất làm việc tối thiểu bằng 50% công suất của hệ thống.
Hai bộ lọc bụi tĩnh điện đƣợc trang bị cho mỗi lò, chúng đƣợc đặt sau bộ sấy không khí quay hồi nhiệt và phía trƣớc quạt khói. Chúng lọc bụi trong khói đảm bảo nồng độ bụi thấp hơn 100 mg/m3 trƣớc khi thải ra môi trƣờng.
Lò hơi áp dụng phân ly hơi dạng cyclone. Bao hơi loại không phân ngăn, đƣờng kính trong 1830 mm, chiều dài phần song song 14100 mm và chiều dày trung bình 180 mm. Mức nƣớc trung bình trong bao hơi cao hơn so với đƣờng trục hình học bao hơi là 51 mm.
Trong bao hơi lắp đặt 98 bộ phân ly hơi dạng cyclone thành 3 hàng, 1 hàng phía trƣớc và 2 hàng phía sau. Hỗn hợp hơi nƣớc từ các đƣờng ống lên đi vào các cyclone, tại đây nƣớc đƣợc phân ly xuống dƣới vào khoang nƣớc, hơi đƣợc phân ly lên trên vào khoang hơi của bao hơi và bốc hơi theo các đƣờng hơi bão hoà sang bộ quá nhiệt. Sau các quạt khói, mỗi lò hơi đƣợc lắp đặt một hệ thống khử S02 trong khói ( FGD). Hệ thống FGD có nhiệm vụ làm giảm hàm lƣợng S02 trong khói xuống < 500 mg/m3 trƣớc khi thải ra môi trƣờng. Một đƣờng khói đi tắt qua hệ thống FGD có khả năng cho đi tắt 100% lƣợng khói thoát ra từ lò hơi để đảm bảo cho lò hơi vẫn vận hành bình thƣờng khi hệ thống FGD không làm việc.
Bộ quá nhiệt của lò hơi thuộc loại nửa bức xạ, nửa đối lƣu. Theo đƣờng hơi ra, bộ quá nhiệt bao gồm các bề mặt chịu nhiệt sau đây:
Dàn quá nhiệt trần. Bộ quá nhiệt hộp.
Vách phân cách đầu vào bộ quá nhiệt cấp 1 Bộ quá nhiệt cấp 1.
Bộ quá nhiệt cấp 2. Bộ quá nhiệt cuối cùng.
Để điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt, sử dụng 2 cấp giảm ôn loại hỗn hợp. Bộ giảm ôn cấp 1 đặt giữa bộ quá nhiệt cấp 1 và bộ quá nhiệt cấp 2, bộ giảm ôn cấp 2 đặt
giữa bộ quá nhiệt cấp 2 và bộ quá nhiệt cuối cùng. Nƣớc phun giảm ôn đƣợc lấy từ đầu đẩy bơm cấp lò hơi.
Lò hơi đƣợc lắp đặt một hệ thống thải xỉ đáy lò loại định kỳ, kiểu ƣớt, dung tích thuyền xỉ là 75 m3, chứa đƣợc xỉ trong khoảng 6 giờ ứng với công suất cực đại của lò hơi. Một hệ thống thải tro bay bao gồm các phễu tro bay bộ sấy không khí, các phễu tro bay bộ lọc bụi tĩnh điện, hệ thống hút tro chân không và các silô chứa tro bay.
Để làm sạch các bề mặt trao đổi nhiệt, lò hơi đƣợc trang bị các thiết bị thổi bụi nhƣ sau:
Đối với các dàn ống sinh hơi buồng lửa, dùng vòi thổi bụi loại ngắn, bố trí xung quanh lò.
Đối với các bộ quá nhiệt, bộ quá nhiệt trung gian, bộ hâm, dùng vòi thổi bụi loại dài, bố trí ở tƣờng 2 bên.
Đối với bộ sấy không khí, dùng loại vòi thổi bụi loại có thể thu lại nửa hành trình (semi - retractable).
2: HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU 2.1: THAN 2.1: THAN
Hệ thống than có chức năng bốc dỡ than từ đƣờng sông, đƣờng sắt và trộn than lấy từ các mỏ khác nhau theo tỷ lệ nhất định để đƣợc than hỗn hợp có chất lƣợng phù hợp cung cấp cho lò hơi.
Than dùng cho nhà máy là than antraxite đƣợc cấp từ các vùng mỏ Hòn gai ,Cẩm phả, Mạo khê, Vàng danh, Tràng bạch. Than trộn có tỷ lệ 40% Hòn gai + Cẩm phả, 40%Mạo khê+ Vàng danh, 20%Tràng bạch. Lƣợng than sử dụng hàng năm theo tính toán vào khoảng 1,6 triệu tấn, trong đó khoảng 2/3 đƣợc bốc dỡ từ đƣờng sông và 1/3 đƣợc bốc dỡ từ đƣờng sắt.
Thành phần chủ yếu của hệ thống bao gồm:
Cảng than có 4 cầu trục bốc than năng suất trung bình 170 tấn/h Trạm bốc dỡ than đƣờng sắt .
Hệ thống băng tải có gồm 26 băng tổng chiều dài là 7893,7 mét (khoảng cách các băng).
2.2 Dầu FO:
Dầu FO đƣợc sử dụng để khởi động lò, ổn định khi cháy kém và hỗ trợ khi phát nhở hơn 60% tải định mức (180 MW) và khi ngừng lò bình thƣờng hoặc khi khởi động và ngừng máy nghiền.
Các loại dầu FO có thể sử dụng đƣợc là dầu số 4, số 5, số 6 theo quy định phân cấp của ASTM. Khi chỉ đốt dầu, có thể nâng công suất lò hơi tới 30 % phụ tải định mức.
Dầu FO đƣợc bơm từ bể dự trữ đến lò và sấy nóng đến nhiệt độ thiết kế bằng hơi tự dùng để đảm bảo về độ nhớt động học, dễ hoá mù và dễ bắt cháy. Luôn luôn có một lƣợng dầu tuần hoàn quanh lò kể cả khi lò vận hành ở chế độ bình thƣờng nhằm đảm bảo cho có dầu nóng sẵn sàng cấp đến vòi đốt để đốt ngay bất cứ khi nào cần thiết. Lƣợng dầu hồi không đốt sẽ đƣợc quay về bể chứa dầu và đƣợc làm mát trƣớc khi vào bể. Nhƣ vậy luôn có một vòng tuần hoàn dầu FO khép kín từ bể dầu đến lò và về bể dầu trong mọi chế độ vận hành của tổ máy.
III: TỔNG QUAN VỀ TURBINE
Tua bin- máy phát là một tổ máy hợp bộ có quá nhiệt trung gian với phần hạ áp dòng chảy kép, đƣợc đặt trên cùng một trục do hãng GENERAL ELECTRIC của Mỹ chế tạo.
Tua bin hơi nƣớc kiểu 270T 422/423 với công suất định mức 300 (MW) dùng để trực tiếp quay máy phát điện kiểu 290T 422/423 đƣợc làm mát bằng hydro với thiết bị kích thích tĩnh.
Cấu tạo tua bin gồm 3 phần: cao áp, trung áp và hạ áp. Phần cao áp gồm 8 tầng cánh, trung áp: 7 tầng cánh và hạ áp: 12 tầng cánh đối xứng về 2 phía (mỗi phía 6 tầng). Phần cao áp và trung áp đƣợc chế tạo chung một thân, rô to cao áp và trung áp đƣợc thiết kế chung một trục. Rô to và thân tua bin phần hạ áp đƣợc chế tạo riêng. Rô to phần trung áp và hạ áp đƣợc nối với nhau bằng khớp nối cứng.
Các tầng cao áp đƣợc đặt ở vùng có kết cấu thân kép mà ứng lực và ứng suất nhiệt trong vùng này là nhỏ nhất. Phần thân bên ngoài tua bin cao-trung áp đƣợc đúc
liền khối bằng thép hợp kim chịu nhiệt. Thân tua bin đƣợc đỡ tại đƣờng tâm nằm ngang của nó để tránh sự lệch tâm giữa thân và rô to khi thân tua bin đƣợc sấy nóng và giãn nở. Thân tua bin đƣợc chốt tại 2 đầu theo đƣờng tâm thẳng đứng để định tâm theo phƣơng hƣớng kính.
Thân phía trong phần cao - trung áp đƣợc đỡ trong phần thân ngoài trên 4 tấm đệm và đƣợc định vị dọc trục bằng cách lắp mộng. Các nêm chèn đƣợc sử dụng trên các tấm đệm đỡ để đảm bảo sự căn chỉnh chính xác theo phƣơng thẳng đứng và có bề mặt cứng để loại trừ sự mài mòn gây ra do sự di chuyển tƣơng đối của thân bên trong khi nó giãn nở. Thân bên trong đƣợc chốt với thân bên ngoài theo các đƣờng tâm thẳng đứng phía trên và phía dƣới để định vị nó theo phƣơng hƣớng kính.
Vỏ bọc hơi thoát phần hạ áp đƣợc chế tạo bằng thép kết cấu dùng phƣơng pháp hàn. Vỏ hơi thoát bên trong tách riêng với vỏ bên ngoài và đƣợc đỡ trong vỏ bọc bên ngoài bằng 4 tấm đệm đỡ. Vỏ bên trong đƣợc chốt với vỏ bọc bên ngoài để định vị hƣớng trục và hƣớng tâm. Tuy nhiên nó có thể giãn nở tự do khi có sự thay đổi nhiệt. Vỏ bọc phần hơi thoát đƣợc định vị với nền gần tâm cửa thoát để tránh di chuyển dọc