Chọn hiệu suất của các bình gia nhiệt cao áp là 98 %.
1.Cân bằng bình gia nhiệt cao áp số 7 (giảm độ quá nhiệt cho bình gia nhiệt cao áp số 5 )
Hình 3.5:Bình GNCA số 7
- Phương trình cân bằng nhiệt: α2(i2 - i’2) = αnc(in7 - in6)/η Trong đó :
α2,i2 : lượng hơi và entanpi từ cửa trích số 2
i’2 : entanpi nước đọng từ bình gia nhiệt cao áp số 7
in6, in7 lần lượt là entanpi của nước cấp trước và sau BGNCA 7
α1 =
α1 =
α1 = 0,02056
Hình 3.6: Bình GNCA số 6.
- Phương trình cân bằng nhiệt: α1(i1 - i’1) = αnc(in6 - in5)/η Trong đó :
α1, i1 là lưu lượng hơi và entanpi của hơi từ cửa trích số 1 in5, in6 lần lượt là entanpi của nước cấp trước và sau BGNCA 6
α1 =
α1 =
α1 = 0,10635
Hình 3.7: Bình GNCA số 5
Phương trình cân bằng nhiệt:
α1(i’1 - i12) + α2(i’2 - i12) = αnc(ir n5 - iv n5)/η Trong đó : iv n5, ir
n5 lần lượt là entanpi của nước cấp trước và sau BGNCA 5 Tính kiểm tra 2 vế của phương trình là bằng nhau.
d. Cân bằng bình khử khí
- Chọn loại bình khử khí (BKK) có áp suất 9,6 bar với hiệu suất khử khí h = 1, ta có entanpi của hơi thoát ra là : i’
kk = 2774,89 kJ/kg
- Theo kinh nghiệm lưu lượng hơi thoát ra từ BKK ra ngoài trời cùng khí không ngưng : α’
kk = 0,002αnc = 0,0021
- Trong các thông số trên sơ đồ thông số cần tìm là αkk= α3 và αn3. Các thông số còn lại đã biết hoặc đã tính trong các phần trên.
Hình 3.8: Bình khử khí. - Ta có phương trình cân bằng bình khử khí: a. Phương trình cân bằng vật chất: αnc = αbs + αpl + α1 + α2 + α3 - α’ kk + αn3 +1/2αch ⇒α3 = αnc - (αbs + αpl + α1 + α2 + 1/2αch - α’ kk + αn3 )
b. Phương trình cân bằng nhiệt: ( với hiệu suất bằng 1)
αncir
kk + α’ kki’
kk= αbsibs + αplipl + αn3in3 + α3i3 + (α1 + α2)i12 + 1/2αchich. Trong đó : (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
ich : entanpi của hơi chèn tua bin vào BKK; ich = 3332,34 kJ/kg i’
kk : entanpi của hơi thoát khỏi BKK; i’
ir
kk : entanpi của nước ra khỏi BKK; ir
kk = 751,6 kJ/kg
i12 : entanpi của nước đọng ra khỏi BGNCA số 5; i12 = 751,62 kJ/kg ipl : entanpi của hơi ra khỏi bình phân ly nước xả; ipl = 2902,3 kJ/kg ibs : entanpi của nước bổ sung vào BKK ; ibs = 315,1 kJ/kg
i3 : entanpi của hơi từ cửa trích số 3 cho BKK; ikk = i3 = 3221,49 kJ/kg
in3 : entanpi nước cấp từ BGNHA 3 đến BKK; in3 = 609,39 kJ/kg α3 : lưu lượng hơi từ cửa trích số 3 cho BKK
αn3 : lưu lượng nước cấp từ BGNHA 3 đến BKK - Thay vào phương trình cân bằng ta có:
αn3 + α3 = 0,88 - Giải hệ phương trình 2 ẩn ta có α3 = 0,04 αn3 = 0,83 Vậy : αkk = 0,04 e. Hệ thống các bình gia nhiệt hạ áp
1. Cân bằng bình gia nhiệt hạ áp số 3:
- Phương trình cân bằng nhiệt :
αn3(in3 - in2)/ η = α4(i4 - i4’) + 0,5αch(ich - i’4) Trong đó:
α4, i’4 : lượng nước đọng và entanpi từ BGNHA 3 dồn về BGNHA 2
η : hiệu xuất trao đổi nhiệt của các bình gia nhiệt (cả cao áp và hạ áp), η = 0,98
Hình3.10:Bình GNHA số 3
- Thay số vào phương trình tao có :
α4 = = 0,071
Hình 3.10:Bình GNHA số 2
- Phương trình cân bằng nhiệt:
αn2(in2 - in1)/η = α5.(i5 - i’5) + α4(i’4 - i’5) Trong đó:
α5, i5 : lượng hơi và entanpi trích từ cửa trích 5 của tua bin gia nhiệt cho BGNHA 2.
α4, i’4 : lượng nước đọng và entanpi từ BGNHA 3 dồn về BGNHA 2. in1, in2 : entanpi của nước ngưng trước và sau BGNHA 2.
i’5 : entanpi nước đọng ra khỏi BGNHA 2. - Từ phương trình ta có :
= 0,044
Hình 3.11: Bình GNHA số 1
- Phương trình cân bằng nhiệt của BGNHA 1 αn1(ir
n1 – iv
n1)/η = α6(i6 - i6’)
α6 = = 0,026 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
f)Cân bằng vật chất tại bình ngưng
1.Phương trình cân bằng vật chất theo đường nước:
Trong đó:
αej - Lưu lượng hơi trích cho ejecter αch - lưu lượng hơi chèn
Thay số ta có:
Hình 3.12:Bình ngưng
2. Phương trình cân bằng vật chất theo đường hơi:
Vậy : =0,688 Kiểm tra sai số: D = 0,99%
g)Cân bằng năng lượng và tiêu hao hơi trên tua bin
Trước hết ta xác định các hệ số không tận dụng hết nhiệt giáng của tầng hơi trích.
Đối với cửa trích số 1 (đi quá nhiệt trung gian):
Trong đó:
ir - entanpy của dòng hơi tại của trích thứ r
ik - entanpy của hơi thoát khỏi tua bin về bình ngưng qtg = itg - i0
tg : Nhiệt lượng dòng hơi nhận được sau khi quá nhiệt trung gian.
Thay lần lươt các giá trị vào công thức trên ta được kết quả rồi kết hợp với giá trị y1 tớnh ở và lập bảng: Bảng 3.4 : Kết quả tính yi Cửa trích ai yi ai.yi 1 0,1064 0,7696 0,0819 2 0,0235 0,6243 0,01467 3 0,0436 0,5310 0,0231 4 0,0705 0,3913 0,0276 5 0,0447 0,2202 0,0098 6 0,0275 0,0988 0,0027 Tổng 0,3144 0,868 0,1598 Áp dụng công thức : Trong đó:
Hi - nhiệt giáng của dòng hơi sinh công trong tua bin
WE - công suất điện tua bin ; WE = 303MW hco - hiệu suất cơ khí, chọn bằng 0,98
hmf - hiệu suất máy phát, chọn bằng 0,97
Ta xác định được lượng tiêu hao hơi cho tua bin là: Do = 869 (t/h) = 241,41 (kg/s)
Từ lượng tiêu hao hơi trên tua bin, kiểm tra công suất của tua bin. Công suất dòng hơi sinh ra :
Ta có bảng cân bằng năng lượng tua bin:
Bảng 3.5 : Cân bằng nhiệt tua bin
Quá trình
Độ giáng áp Lưu lượng Nhiệt giáng Công suất qua các tầng
cánh tuyệt đối dòng hơi
dòng hơi sinh ra ∆p(bar) Di(kg/s) hi (kJ/kg) Ni (kW) 0 - 1' 171 – 41,04 241,41 356,93 82495 1 - 2 37,76 – 17,9 215,74 225,11 46166,1 2 - 3 17,9 – 9,62 210,06 144,54 28862,2 3 - 4 9,62 - 4,36 199,56 216,27 41026,8 4 - 5 4,36 - 1,002 182,56 265,13 46011,1 5 - 6 1,002 - 0,268 171,78 188,02 30702,6 6 - K 0,268 - 0,065 165,58 153,07 24093,3 Tổng 299357 Sai số: ∆Ni = 1,2% (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Sai số này nhỏ có thể chấp nhận được.
h)Tiêu hao hơi và nước
Lượng hơi trích tại các cửa trích cho bình gia nhiệt ,bình khử khí (kg/s) : Lương hơi trích tại của trích số 1 cho bình điều chỉnh độ quá nhiệt 7:
Lượng hơi trích tại của trích số 2 cho bình gia nhiệt cao áp số 6: 25,67
Lượng hơi trích tại của trích số 3 cho bình khử khí: 10,5
Lượng hơi trích tại của trích số 4 cho bình gia nhiệt hạ áp số 3: 17
Lượng hơi trích tại cửa trích số 5 cho bình gia nhiệt hạ áp số 2: 10,78
Lượng hơi trích tại cửa trích số 6 cho bình gia nhiệt hạ áp số 1: 6,2
Tiêu hao hơi cho toàn bộ tua bin: 244,5
Phụ tải của lò hơi: 247
Lượng nước cấp vào lò hơi: 249,37
Lượng hơi vào bình ngưng: 165,5
Lượng hơi vào bộ quá nhiệt trung gian: 217,3 Lượng hơi ở phân ly tận dụng được: 1,05
Tiêu hao nước bổ xung: 4,27
i)Các chỉ tiêu năng lượng kinh tế kỹ thuật của tổ máy
Tiêu hao nhiệt cho thiết bị tua bin: (kW)
Hiệu suất của thiết bị tua bin (kể cả hiệu suất tua bin, bình ngưng, khớp nối và máy phát điện):
(%)
(kg/kWh) Tiêu hao nhiệt của lò hơi:
(kW)
Hiệu suất tải nhiệt ống dẫn: (%)
Tiêu hao nhiệt của tổ máy: (KW) Hiệu suất của toàn tổ máy: (%)
Suất tiêu hao nhiệt của toàn tổ máy : (kJ/kWh),
Lượng tiêu hao nhiên liệu cho toàn tổ máy trong nhà máy: (kg/s),
Suất tiêu hao nhiên liệu tiêu chuẩn cho toàn tổ máy: (kg/kWh)
Thay số ta có kết quả tính toán như sau
Bảng 3.6 : Kết quả chỉ tiêu năng lượng kỹ thuật của tổ máy S
TT Tên Kí hiệu Đơn vị Kết quả
Ghi chú 1 Tiêu hao nhiệt cho thiết bị tua bin QTB kW 664034
2 Hiệu suất của thiết bị tua bin ηTB % 0,46 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
4 Tiêu hao nhiệt lò hơi QLH kW 676834
5 Hiệu suất tải nhiệt ống dẫn ηtai % 0,98
6 Tiêu hao nhiệt của tổ máy Qc kW 760487,7
7 Hiệu suất toàn nhà máy ηc % 0,40
8 Suất tiêu hao nhiệt của toàn khối qc kJ/KWh 2,51
9 Tiêu hao nhiên liệu để sản xuất điện Btc Kg/s 25,8
10 Suất tiêu hao nhiên liệu btc Kg/kWh 0,307
CHƯƠNG 4
TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN HỆ THỐNG BƠM CẤP 4.1 TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN HỆ THỐNG ĐƯỜNG ỐNG
4.1.1 Một số đặc điểm chung về ống dẫn trong nhà máy nhiệt điện
Các ống dẫn của nhà máy nhiệt điện được sản xuất bằng các loại thép khác nhau: thép ostenit hợp kim cao( thép crômniken), thép perlit (thép crôm), thép perlit hợp kim thấp(thrp crôm môlipđen), thép cacbon.
Thép cacbon được dựng dể chế tạo ống có nhiệt độ môi chất nhỏ hơn 4500C. Đối với ống nước cấp có áp lực 18,5; 23 và 38 MPa và nhiệt độ 2150C, 2300C và 280 0C thường dùng thép 15 . Đối với ống hơi có áp lực 25,5MPa và
nhiệt độ 545 0C hoặc 565 0C thì thường dùng thép . Đối với nhiệt độ cao hơn (đến 6500C) thì cần phải dựng thép ostenit.
Đường kính trong ống được xác định váo lưu lượng môi chất chảy qua và tốc độ của nó. Những đường kính quy ước thông dụng đối với ống hơi và nước cấp là: 100, 150, 200, 300, 400 và 500 mm. Những đường kính này gọi là quy ước vì giá trị thực của đường kính trong của ống dược sản xuất với đường kính quy ước đó cho sẽ khác nhau tuy theo giá trị độ dày vách ống được xác định bằng tính toán.
Ống được sản xuất cho nhà máy nhiệt điện thường có độ dài nhỏ hơn 8 – 12m. Đó là do điều kiện chế tạo và chuyên trở. Các ống được nối với nhau bằng mặt bích và hàn. Nối bằng hàn ưu việt hơn mặt bích.
4.1.2 Lựa chọn sơ bộ hệ thống bơm cấp nước
a) Mô tả sơ đồ hệ thống bơm nước cấp và hệ thống bơm cấp NMNĐ Uông Bí mở rộng
Trong mỗi tổ máy ở NMNĐ Uông Bí mở rộng, hệ thống bơm cấp có 3 tổ bơm cấp. Mỗi tổ bơm cấp có 2 bơm (bơm tăng áp và bơm cấp chính) được lắp trên cùng một trục (hình 4.1).
Hệ thống bơm cấp nhận nước ngưng được gia nhiệt từ bình khử khí. Các bơm cấp vận chuyển nước cấp đi qua các bình gia nhiệt cao áp, bộ hâm nước, sau đó nước cấp được hoá hơi trong dàn ống của lò hơi rồi lên bao hơi.
Đầu hút của bơm tăng áp nối vào bể chứa nước của bình khử khí, đầu đẩy của bơm tăng áp nối vào đầu hút của bơm cấp chính. Bơm cấp chính được dẫn động bằng động cơ thông qua bộ bánh răng tốc và khớp nối thuỷ lực có khả năng thay đổi tốc độ. Bơm tăng áp được nối với động cơ thông qua khớp nối cứng.
Khi khối làm việc bình thường thì có 2 bơm làm việc, 1 bơm dự phòng liên động. Mỗi bơm cấp sẽ đáp ứng 50% công suất với độ dự phòng.
Trên đường đẩy có bố trí lắp đặt van 1 chiều để ngăn dòng quay ngược qua bơm dự phòng khi van đầu đẩy mở. Đặc biệt đường đầu đẩy có bố trí lắp đặt đường ống van đi tắt qua van một chiều và van đầu đẩy của bơm với mục đích sấy bơm khi nó ở chế độ dự phòng. Trên đường sấy của bơm có lắp đặt van chặn và van một chiều đầu đẩy, van tái tuần hoàn sẽ mở duy trì lưu lượng với nước cấp tối thiểu qua bơm(sẽ được đúng mở liên động về lưu lượng nước cấp qua bơm).
Mỗi khối bơm cấp có bố trí các van đầu hút, đầu đẩy để đảm bảo thuận tiện cho việc tách bơm sủa chữa. Tại mỗi đầu hút của bơm có trang bị một van an toàn áp suất.
Dòng nước cấp từ ống góp của đầu đẩy của các bơm cấp qua các van điều chỉnh tới bình gia nhiệt cao áp số 5, 6 và bình làm giảm độ quá nhiệt của BGNCA 5, sau đó tới bộ hâm nước. Hai van điều chỉnh cấp công suất 60%, dùng cho vận hành bình thường. Trong chế độ tải thấp khi khởi động chỉ 1 van vận hành.
Các bình gia nhiệt cao áp có van chặn ở đầu vào, đầu ra và các van đi tắt được thao tác đúng mở bằng điện, tạo điều kiện thuận lợi cho việc tách chúng ra sửa chữa bảo dưỡng. Bình giảm độ quá nhiệt của BGNCA 5 thường cho khoảng 25% lượng nước cấp đi qua, lượng nước cấp còn lại đi tắt qua bình gia nhiệt.
Van điều chỉnh nước cấp được thay đổi vị trí độ mở một cách tự động bằng tín hiệu từ hệ thông điều chỉnh nước cấp. Van điều chỉnh nước cấp duy trì mức nước trong bao hơi ở trạng thái vận hành ổn định và vận hành tạm thời. Tốc độ bơm cấp được thay đổi để duy trì độ chênh áp giũa đầu đẩy bơm và bao hơi.
Dưới đây là bảng liệt kê tên các thiết bị chính trên sơ đồ hệ thống bơm cấp nước cho lò hơi ở trạng thái vận hành bình thường (2 bơm làm việc, 1 bơm dự phòng).
Bảng 4.1 Các thiết bị chính của hệ thống đường ốngkhi làm việc bình thường.
Số thứ tự Tên thiết bị Số lượng
1 Bơm nước cấp 2 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
2 Bình gia nhiệt cao áp 3
3 Bộ hâm nước 2
4 Van thường mở 17
5 Van điều khiển bằng động cơ 12
6 Van một chiều 3
7 Van an toàn áp suất 3
8 Van điều chỉnh nước cấp 2
9 Van điều chỉnh bằng khí nén 2
b) Tính toán trở lực hệ thống đường ống
*) Phương pháp tính:
Muốn tính toán được trở lực trên hệ thống đường ống trước hết phải xác định sơ bộ được đường kính trong của ống mà dòng môi chất chảy bên trong.
Ta xác định sơ bộ đường kính trong theo phương trình liên tục của dòng môi chất ở tiết diện f của ống:
Do đó:
dtt : đường kính trong tính toán của ống dẫn, m ; V : lưu lượng thể tích của môi chất, m3/s;
D : lưu lượng khối lượng của môi chất, kg/s; v : thể tích riêng của môi chất, m3/s;
c : tốc độ chuyển động của chất lỏng, m/s;
Khi chất lỏng chuyển động trong ống, có 2 dạng trở lực suất hiện đó là: trở lực ma sát theo chiều dài đường ống ∆hms và trở kháng cục bộ ∆hcb (tại các điểm uốn, van, vị trí thay đổi tiết diện, phân nhánh …). Do đó trở lực trong hệ thống đường ống sẽ là: ∆htp =∆hms +∆hcb Trong đó: (3.1) (3.2) Với:
∆hms : tôn thất áp suất do ma sát, Pa; ∆hcb : tổn thất cục bộ,Pa;
λi : hệ số trở kháng ma sát của đường ống i; li : chiều dài phần ống thẳng i;
ci : tốc độ chuyển động của chất lỏng ở vị trí i,m/s; dtri : đường kính trong của ống i, m;
ξi : hệ số trở kháng cục bộ tại vị trí i xảy ra tổn thất cục bộ.
Giá trị hệ số trở kháng do ma sát phụ thuộc vào độ nhám bề mặt ống và chế độ dòng chảy. Khi tính toán ta thương giả thiết các ống là nhẵn thuỷ lực, chế độ dòng chảy xác định theotiêu chuẩn Re (Reynolds);
v: độ nhớt động học, m2/s.
*)Tính toán trường hợp cụ thể với sơ đồ nguyên lý hệ thống bơm cấp: Theo bảng thông số hơi nước với áp lực nước cấp tai đầu vào bộ hâm nước là 194,3bar, nhiệt độ nước cấp tương ứng là 255,30C, do đó ta chọn loại thép 15 .
- Xác định sơ bộ đường kính trong của ống cho một nhánh bơm cấp, chọn sơ bộ tốc độ dòng trong ống là 3,6 m/s .