Ch−ơng 8 CấU TRúC, THIếT Bị PHụ và điều chỉnh Tuốc bin
8.2.1. Bình ng−ng
Ta biết rằng công suất tuốc bin tăng lên khi tăng thông số đầu hoặc giảm thông số cuối của hơi. Nhiệt độ của hơi ra khỏi tuốc bin bị hạn chế bởi nhiệt độ n−ớc làm mát nó (n−ớc tuần hoàn) và th−ờng cao hơn nhiệt độ của của n−ớc làm mát từ 8 đến 100C. N−ớc làm mát lấy từ ao, hồ, sông, suối, có nhiệt độ khoảng 20-250C tùy thuộc vào mùa và điều kiện địa lý của nhà máy, nghĩa là hơi bão hòa khi ra khỏi tuốc bin chỉ có thể ng−ng tụ ởnhiệt độ khoảng từ 30-350C, t−ơng ống với áp suất cuối tuốc bin từ 0,03-0,04 bar. Để đảm bảo đ−ợc trạng thái này, ng−ời ta nối ống thoát hơi của tuốc bin với bình ng−ng, độ chân không trong bình ng−ng đ−ợc tạo nên nhờ hơi ng−ng tụ thành n−ớc và nhờ các thiết bị đặc biệt nh− êjectơ hoặc bơm chân không. Các thiết bị này sẽ liên tục hút không khí ra khỏi bình ng−ng.
Trong nhà máy điện, để đảm bảo chất l−ợng n−ớc ng−ng ng−ời ta chỉ áp dụng bình ng−ng kiểu bề mặt.
Sơ đồ cấu tạo bình ng−ng bề mặt đ−ợc biểu diễn trên Hình 8.8. 1-ống n−ớc ra; 2-nắp; 3, 5-thân; 4-Mặt sàng; 6-cổ bình ng−ng; 7-ống đồng; 8-Bồn chứa n−ớc ng−ng; 8-ống n−ớc vàolàm mát.
Hơi đi trên xuống bao bọc xung quanh bề mặt ngoài ống đồng, nhả nhiệt cho n−ớc làm mát đi trong ống đồng và ng−ng tụ thành n−ớc. N−ớc chuyển động từ phía d−ới lên trên ng−ợc chiều dòng hơi. Bình ng−ng có sơ đồ chuyển động của n−ớc làm mát thành 2 chặng nh− vậy thì đ−ợc gọi là bình ng−ng 2 chặng. T−ơng tự nh− thế có
thể có bình ng−ng 3 chặng, 4 chặng. Sau khi nhả nhiệt cho n−ớc làm mát, hơi đ−ợc ng−ng tụ lại rơi chảy xuống bình chứa ở d−ới đáy bình ng−ng và từ đó đ−ợc bơm đi bằng bơm n−ớc ng−ng, còn n−ớc làm mát đi trong hệ thống ống đồng gọi là n−ớc tuần hoàn đ−ợc lấy từ sông, hồ và đ−ợc cung cấp bởi bơm tuần hoàn.
Hình 8.8. Bình ng−ng kiểu bề mặt
Bình ng−ng phải đảm bảo thật kín, nếu không kín, không khí bên ngoài lọt vào sẽ làm giảm độ chân không, nghĩa là làm tăng áp suất cuối tuốc bin và có thể làm giảm một cách đột ngột khả năng truyền nhiệt trên các bề mặt ống làm mát, làm giảm công suất tuốc bin. Mặt khác các ống đồng trong bình ng−ng cũng phải thật kín để tránh sự rò rỉ của ng−ớc tuần hoàn vào n−ớc ng−ng, làm giảm chất l−ợng n−ớc ng−ng. Để bảo đảm độ chân không sâu, ng−ời ta tìm cách giảm trở lực của bình ng−ng đối với hơi và tổ chức việc rút không khí ra khỏi bình ng−ng một cách liên tục.
Nhiệt l−ợng hơi nhả ra khi ng−ng tụ thành n−ớc trong bình ng−ng:
Qbn = Gh(i''bn - i'bn), (KW) (8-1) Nếu coi hiệu suất bình ng−ng bằng 1 thì nhiệt l−ợng đó chính bằng nhiệt l−ợng n−ớc tuần hoàn nhận đ−ợc:
Qbn = GnCn(t''th -t'th), (KW) (8-2) Trong đó:
Gh, Gn (kg/s) là l−u l−ợng hơi và n−ớc tuần hoàn vào bình ng−ng, i''bn , i'bn (KJ/kg) là entanpi của hơi vào và ra khỏi bình ng−ng, t''bn , t'bn (0C) là nhiệt độ n−ớc tuần hoàn vào và ra khỏi bình ng−ng, Từ (8-1) và (8-2) ta có: Qbn = Gh(i''bn - i'bn) = GnCn(t''th -t'th), (8-3) Hay: (i''bn - i'bn) = h n G G Cn(t''th -t'th), (8-4) h n G G
= m gọi là bội số tuần hoàn (kg n−ớc/kg hơi)
Từ (8-4) ta thấy nhiệt độ của n−ớc trong bình ng−ng tức là áp suất trong bình ng−ng phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt độ ban đầu của n−ớc tuần hoàn và bội số tuần hoàn.
8.2.2. Êjectơ
Để duy trì độ chân không cần thiết trong bình ng−ng cần hút liên tục không khí ra khỏi bình ng−ng, muốn vậy ng−ời ta dùng các thiết bị thải không khí đặc biệt, phổ biến nhất là các êjectơ hơi. Êjectơ gồm ống phun hơi A đặt trong buồng thu nhận B, buồng này đ−ợc nối với ống khuếch tán C. Nguyên lý cấu tạo của Êjectơ đ−ợc biểu diễn trên Hình 8.8.
Hơi đ−ợc dãn nở trong ống phun đến áp suất bằng với áp suất trong buồng thu nhận. áp suất này gần bằng (nhỏ hơn) áp suất ởđiểm rút hỗn hợp không khí-hơi n−ớc. Khi ra khỏi ống phun A, hơi cótốcđộ lớn và cuốn theo hỗn hợp không khí-hơi n−ớc từ buồng B vào ống khuếch tán. Vì thế buồng B (giữa tiết diện 1-1 và 2-2) đ−ợc gọi là buồng hỗn hợp. ở ống khuếch tán, hỗn hợp hơi và không khí bị nén đến 1 áp suất đủ để thải nó ra khỏi êjectơ. áp lực hơi vào ống phun của êjectơ th−ờng là 6 hoặc 12 at.
Hình 8-9: Sơ đồ ejectơ hai cấp
1, 3-ống khếch tán; 2, 4-bình làm lạnh; 5đ−ờng xả; 6-khí không ng−ng+hơi; 7-n−ớc ng−ng Hơi B 1 A 2 2 3 3 C Hỗn hợp bị nén không khí - hơi Hình 8-8: Sơ đồ nguyên lý êjectơ Hơi vào 6 1 ejectơ cấp 1 ejectơ cấp 2 2 4 3 5 7 7
Trong nhà máy điện, theo nhiệm vụ êjectơ đ−ợc chia thành thành 2 loại: ejectơ khởi động và ejectơ chính. ejectơ khởi động dùng để tăng tốc độ tạo chân không khi khởi động tuốc bin và trong thời gian khởi động tuốc bin thì nó làm việc song song với êjectơ chính. Khi khởi động xong thì êjectơ này ngừng hoạt động, còn ejectơ chính vẫn liên tục làm việc liên tục từ khi khởi động cho đến khi dừng tuốc bin.
Vì ejectơ một cấp th−ờng không thể tạo thành độ chân không sâu, nên ejectơ chính đ−ợc chế tạo hai cấp hoặc ba cấp. Ngoài ra để nâng cao độ kinh tế, ng−ời ta th−ờng làm thêm bình làm lạnh để làm lạnh hỗn hợp không khí hơi do ejectơ thải ra nhằm giữ lại l−ợng n−ớc ng−ng đọng từ hơi qua ejectơ.
Hình 8-10: Sơ đồ nối ejectơ với bình ng−ng
1-bình ng−ng; 2-bơm n−ớc ng−ng; 3-ejjectơ; 4-đ−ờng tái tuần hoàn
Hơi thoát 4 2 II I 3 1