Tính toán lựa chọn tuabin đối áp có trích hơi điều chỉnh cho khu công nghiệp đặc thù

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan bản đồ án thiết kế tốt nghiệp này do tơi tự tính tốn,
thiết kế và nghiên cứu dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Đinh Ngun Bính.
Để hồn thành đồ án này, tôi chỉ sử dụng những tài liệu đã ghi trong mục
tài liệu tham khảo, ngồi ra khơng sử dụng bất cứ tài liệu nào khác.
Nếu sai tôi xin chịu mọi hình thức kỷ luật theo qui định

Sinh viên thực hiện

Trần Quang Anh

Trần Quang Anh – Kỹ thuật năng lượng 2_K49


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

MỤC LỤC
Tiêu đề

Trang

LỜI NÓI ĐẦU

1

CHƯƠNG 1. NHIỆM VỤ VÀ TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI…………………….. 3

1.1: Tính cấp thiết của đề tài…………………………………………...3

1.2: Nhiệm vụ của đề tài………………………………………………. 5
1.3: Phương pháp thực hiện…………………………………………… 6
1.4: Bố cục của đề tài…………………………………………………..6
CHƯƠNG 2. CÁC PHƯƠNG ÁN SỬ DỤNG TUABIN PHÁT ĐIỆN VÀ CẤP NHIỆT
ĐÔNG THỜI (ĐỒNG PHÁT)…………………………………………………………… 8

2.1: Khái niệm chung…………………………………………………..8
2.2: Sơ đồ phát điện và cấp nhiệt dùng lò hơi và tuabin độc lập……… 10
2.3: Sơ đồ phát điện và cấp nhiệt sử dụng tuabin đối áp……………… 11
2.3.1. Sử dụng tuabin đối áp độc lập…………………………… 11
2.3.2. Sử dụng tuabin đối áp kết hợp với tuabin ngưng hơi……. 12
2.4: Thiết bị sản xuất nhiệt điện đồng thời dùng tuabin có cửa trích hơi
điều chỉnh………………………………………………………………14
2.4.1. Sử dụng tuabin ngưng hơi có trích hơi điều chỉnh………. 17
2.4.2. Sử dụng tuabin đối áp có trích hơi điều chỉnh…………… 19
CHƯƠNG 3. TÍNH TỐN SƠ ĐỒ NHIỆT NGUYÊN LÝ CỦA HỆ THỐNG ĐỒNG
PHÁT DÙNG TUABIN ĐỐI ÁP CĨ TRÍCH HƠI ĐIỀU CHỈNH PR 25-90/10-1,2…. 22

3.1: Quá trình giãn nở sơ bộ trên đồ thị i-s………………………......... 22
3.2: Tính sơ đồ nhiệt của tuabin PR 25-90/10-1,2…………………….. 25

Trần Quang Anh – Kỹ thuật năng lượng 2_K49


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

3.2.1. Sơ đồ nhiệt nguyên lý……………………………………. 25
3.2.2. Cân bằng nhiệt các bình gia nhiệt và bình khử khí……….29
CHƯƠNG 4. TÍNH NHIỆT TUABIN PR 25-90/10-1,2………………………………... 40

4.1: Giới thiệu về tuabin PR 25-90/10-1,2……………………………..40
4.2: Tính tốn tầng điều chỉnh………………………………………… 42
4.2.1. Lựa chọn tỷ số tốc độ tối ưu u/Ca………………………... 42
4.2.2. Tính hiệu suất trong của tầng điều chỉnh đơn…………….46
4.2.3. Kết quả tính tốn với các tỷ số tốc độ khác nhau………... 55
4.3: Tính tốn số tầng tuabin………………………………………….. 64
4.3.1: Các số liệu cơ bản………………………………………..64
4.3.2: Xác định đường kính tầng đầu……………………………65
4.3.3: Xác định đường kính tầng cuối…………………………...66
4.3.4: Xác định số tầng và phân bố nhiệt giáng…………………67
4.4: Tính tốn phần chuyền hơi……………………………………….. 78
4.4.1: Ống phun………………………………………………… 78
4.4.2: Cánh động………………………………………………...81
4.4.3: Hiệu suất và cơng suất…………………………………… 83
4.5: Kết quả tính tốn phần chuyền hơi……………………………….. 87
4.5.1: Quá trình nhiệt trên giản đồ i-s của phần chuyền hơi…….87
4.5.2: Tam giác tốc độ…………………………………………. 89
4.5.3: Kết quả tính toán………………………………………….91
4.6: Các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của tổ máy………………………... 120
CHƯƠNG 5. ĐỒ THỊ CÁC CHẾ ĐỘ CỦA TUABIN PR 25-90/10-1,2………………. 126

5.1: Ảnh hưởng của các hệ thống phân phối hơi……………………… 126
Trần Quang Anh – Kỹ thuật năng lượng 2_K49


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

5.2: Phương pháp dựng đồ thị các chế độ……………………………...128
5.3: Dựng đồ thị chi tiết của các chế độ cho tuabin PR 25-90/10-1,2… 132
5.3.1: Tính tốn phần cao áp và phần hạ áp của tuabin PR 25-90/101,2 khi lưu lượng thay đổi……………………………….. 135

5.3.2: Dựng đồ thị các chế độ của tuabin có trích hơi điều chỉnh
PR 25-90/10-1,2…………………………………………. 150
CHƯƠNG 6. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN……………………………….. 155

6.1: Kết luận……………………………………………………………155
6.2: Hướng phát triển của đề tài………………………………………..155
TÀI LIỆU THAM KHẢO

Trần Quang Anh – Kỹ thuật năng lượng 2_K49

157


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

LỜI NÓI ĐẦU
Trong mọi hoạt động của mình, con người ln cần có năng lượng để phục
vụ cho sự tồn tại và phát triển. Xã hội càng phát triển, nhu cầu sử dụng năng
lượng ngày càng tăng. Tuy nhiên để thỏa mãn nhu cầu về năng lượng, con người
đã khai thác và tiêu tốn rất nhiều nguồn nhiên liệu hóa thạch khác nhau như than
đá, dầu mỏ, khí đốt… Nhưng chúng khơng phải là nguồn nhiên liệu không bao
giờ cạn kiệt nên song song với việc tìm kiếm nguồn năng lượng mới thì thách
thức lớn nhất đối với con người hiện nay vẫn là việc sử dụng năng lượng sao cho
hiệu quả và tiết kiệm. Muốn làm được như vậy, con người phải không ngừng cải
tiến, lựa chọn các thiết bị cũng như không ngừng nghiên cứu, lựa chọn các giải
pháp cung cấp năng lượng khác nhau để có thể đạt được hiệu suất cao nhất trong
quá trình sản xuất và tiêu thụ năng lượng.
Việt nam chúng ta đang trong giai đoạn phát triển và hiện đại hóa nền
cơng nghiệp trên nhiều lĩnh vực với các khu cơng nghiệp có qui mơ lớn hoặc vừa
và nhỏ, tập trung hay phân tán và rất đa dạng. Tuy nhiên các khu cơng nghiệp

này thường có điều kiện thiên nhiên, địa lý rất khác nhau nên việc lựa chọn các
thiết bị, các phương thức sử dụng và cung cấp năng lượng cũng khác nhau.
Trước yêu cầu đặt ra là cần phải sử dụng năng lượng có hiệu quả, từ khâu cung
cấp nhiên liệu tới khâu tiêu thụ năng lượng của hộ tiêu dùng, trong chu trình biến
đổi năng lượng, ngoài việc cải tiến nâng cao hiệu suất của các thiết bị nhiệt, việc
lựa chọn phương thức sản xuất điện, sản xuất hơi phục vụ cho nhu cầu của các
khu cơng nghiệp có liên quan mật thiết tới việc lựa chọn sơ đồ cấp nhiệt và thiết
bị tuabin đặc thù.

Trần Quang Anh – Kỹ thuật năng lượng 2_K49

1


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Trên thực tế hiện nay các khu cơng nghiệp đang có xu hướng xây dựng tại
các vùng mà việc phát triển nông nghiệp gặp nhiều khó khăn như do thiếu nước
hoặc do đất canh tác không đủ chất lượng, đồng thời các khu công nghiệp này
ngồi nhu cầu lớn về điện và nhiệt thì việc có nhiều ngành nghề khác nhau trong
cùng một vùng cũng đòi hỏi khả năng cung cấp nhiệt phải đa dạng. Để giải quyết
vấn đề đặt ra, trong đồ án này chủ yếu đi sâu vào “Tính tốn lựa chọn tuabin đối
áp có trích hơi điều chỉnh cho khu cơng nghiệp đặc thù”.
Em xin chân thành cám ơn các thầy cô giáo trong bộ môn hệ thống năng
lượng nhiệt,đặc biệt là thầy PGS.TS Đinh Nguyên Bính đã dạy dỗ và tận tình
giúp đỡ em. Dù đã có nhiều cố gắng nhưng do hạn chế về kiến thức, hạn chế về
thông tin thực tế nên trong khuôn khổ đồ án tốt nghiệp này việc mắc phải sai sót
là điều khơng thể tránh khỏi. Em rất mong nhận được sự chỉ bảo của các thầy
nhiều hơn nữa để em có điều kiện phát triển và hoàn thiện hơn trong lĩnh vực
này.

Em xin chân thành cám ơn.
Sinh viên: Trần Quang Anh
Lớp: Kỹ thuật năng lượng 2 - K49

Trần Quang Anh – Kỹ thuật năng lượng 2_K49

2


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

CHƯƠNG 1:
NHIỆM VỤ VÀ TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
1.1. Tính cấp thiết của đề tài:
Với mục tiêu phấn đấu Việt nam trở thành nước công nghiệp vào năm 2020,
nhà nước ta đã và đang đưa ra các chính sách hấp dẫn các nhà đầu tư nước ngồi
và khuyến khích các nhà đầu tư trong nước. Hiện nay, các khu công nghiệp đang
được xây dựng với xu hướng tập trung nhiều ngành sản xuất công nghiệp tại một
vùng (ví dụ như điện, dầu khí, thép, giấy, dệt, đường, thực phẩm, công nghiệp
chế biến…). Các khu cơng nghiệp này ngồi nhu cầu tiêu thụ điện năng cịn có
nhu cầu tiêu thụ nhiệt năng rất lớn, tùy theo công nghệ mà nhu cầu sử dụng nhiệt
cũng khác nhau. Do đó khi một khu cơng nghiệp chuẩn bị ra đời thì bài tốn đặt
ra là phải đáp ứng đầy đủ yêu cầu cấp điện, cấp nhiệt tin cậy với các thông số
khác nhau tùy theo nhu cầu của hộ tiêu dùng (ví dụ: cơng nghệ hóa chất, dầu mỏ,
cao su cần hơi áp suất 8-10 at, công nghệ thực phẩm cần hơi 1,2 at….).
Để đáp ứng nhu cầu sử dụng điện ngày càng tăng, các nhà máy thủy điện
cũng như các nhà máy điện ngưng hơi được xây dựng ngày càng nhiều với công
suất điện ngày càng cao. Tuy nhiên, việc làm này cũng gây ra một số điều bất
lợi như ảnh hưởng tới dòng chảy tự nhiên, làm cho nguồn nước tại các dịng
sơng lớn bị cạn kiệt, có những lúc thiếu nước cho canh tác nơng nghiệp hoặc làm

tăng nhiệt độ của môi trường xung quanh, ảnh hưởng tới đời sống của các loài vi
sinh vật có ích… do thải nước tuần hồn làm mát bình ngưng. Bên cạnh đó, với
sự phân bố địa lý của Việt nam đồi núi dốc, nơng nghiệp chỉ có thể phát triển
thuận lợi tại ven lưu vực các triền sông, nên cần phải qui hoạch phát triển các
Trần Quang Anh – Kỹ thuật năng lượng 2_K49

3


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

khu công nghiệp tại vùng đất cao. Nhưng ở những vùng này sự khan hiếm nước
trở thành trở ngại và cũng là thách thức lớn nhất đặt ra cho các nhà qui hoạch
năng lượng khi thực hiện công tác thiết kế cung cấp điện, nhiệt cho các khu công
nghiệp.
Công nghiệp phát triển đồng nghĩa với việc tăng tiêu thụ và tăng khí phát
thải dẫn đến tình trạng tăng ơ nhiễm mơi trường, như tăng phát thải khí CO 2, gây
hiệu ứng nhà kính, tăng nhiệt độ mơi trường nước, khơng khí, ảnh hưởng tới mơi
trường sống của các loài sinh vật trong vùng….Để giải quyết vấn đề này, trong
thiết kế hệ thống cung cấp năng lượng, việc bảo vệ môi trường phải được đưa lên
hàng đầu song song với việc lựa chọn các giải pháp hữu hiệu để cung cấp năng
lượng sao cho đạt hiệu quả cao nhất.
Như vậy, khi lựa chọn phương thức cung cấp năng lượng cho khu công
nghiệp, chúng ta cần phải quan tâm tới các vấn đề sau:
- Nhu cầu đặc thù riêng của hộ tiêu thụ;
- Nhu cầu về điện năng của khu công nghiệp;
- Điều kiện địa lý nơi lắp đặt thiết bị;
- Yêu cầu về bảo vệ môi trường.
Trong hệ thống cung cấp năng lượng chuẩn bao gồm lị hơi, tuabin, hộ tiêu
thụ năng lượng thì lị hơi, hộ tiêu thụ là các phần dễ dàng thay thế cũng như dễ

dàng cải tạo hay áp dụng các phương pháp cải tiến, nhưng tuabin và hệ thống
cung cấp năng lượng là bộ phận chi phối toàn bộ hoạt động của hệ thống đồng
thời quyết định tới việc cung cấp năng lượng có hiệu quả hay khơng và khơng dễ
thay thế. Vì vậy, việc lựa chọn sơ đồ cung cấp năng lượng và chủng loại tuabin
phải được quan tâm ngay từ khâu thiết kế lựa chọn để thỏa mãn các yêu cầu đã
đưa ra ở trên.
Trần Quang Anh – Kỹ thuật năng lượng 2_K49

4


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Trong thực tế hiện nay ở miền Trung Việt Nam, các khu công nghiệp tập
trung với các nhà máy chế biến gỗ, công nghiệp chế biến cao su, công nghiệp
sản xuất đường, công nghiệp thực phẩm… đang được xây dựng tập trung tại các
vùng khan hiếm nước, nên đã dùng giải pháp cấp điện từ lưới và lắp đặt các nồi
hơi cấp nhiệt riêng rẽ là không kinh tế; phương pháp cấp điện và nhiệt từ sơ đồ
tuabin ngưng hơi có trích điều chỉnh cũng gặp khó khăn về vấn đề nước làm mát
và hiệu suất của chu trình; phương án dùng tuabin đối áp thuần túy cũng khơng
khả thi vì u cầu phụ tải nhiệt tại các khu công nghiệp tập trung là rất đa dạng,
đa thơng số. Vì vậy phương án sử dụng tuabin đối áp có trích hơi điều chỉnh là
phương án cần thiết được đưa ra xem xét, tính tốn lựa chọn để thỏa mãn các yêu
cầu của hộ tiêu thụ đặc thù này. (Vấn đề này sẽ được xem xét và phân tích một
cách chi tiết hơn ở chương 2 )
1.2. Nhiệm vụ của đề tài:
Thiết kế sơ bộ tuabin cho trung tâm nhiệt điện (đồng phát) thuộc hệ thống
năng lượng quốc gia nhằm mục đích phục vụ các ngành công nghiệp với yêu cầu
sau đây:
1) Phụ tải nhiệt công nghiệp:

a) Hộ tiêu thụ số 1:
- Lưu lượng hơi : D1 = 65 T/h.
- Áp suất hơi

: p = 10 at.

- Nhiệt độ

: t= 278 oC

b) Hộ tiêu thụ số 2:
- Lưu lượng hơi : D1 = 63 T/h.
- Áp suất hơi

: p = 1,2 at.

- Nhiệt độ

: t= 110 oC

Trần Quang Anh – Kỹ thuật năng lượng 2_K49

5


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

2) Phụ tải điện: 26,7 MW.
(nếu phụ tải điện bị thiếu hụt thì sẽ được bù trừ nhờ hệ thống điện quốc gia)
3) Sử dụng phương án tuabin đối áp có trích hơi điều chỉnh PR 25–90/10-1,2.

1.3 Phương Pháp thực hiện:
Trong bản thiết kế tốt nghiệp đã sử dụng phương pháp so sánh để lựa chọn
thiết bị và tính tốn bằng máy tính để giải quyết bài toán đồ thị các chế độ thay
đổi, cụ thể là:
o So sánh các phương án cấp điện và cấp nhiệt để lựa chọn tuabin
thích hợp, sơ đồ cấp nhiệt hợp lý;
o Ứng dụng tin học trong tính tốn để dựng đồ thị các chế độ.
1.4 Bố cục của đề tài:
Đồ án gồm 6 chương. Tất cả gồm 156 trang
Chương 1: Nhiệm vụ và tính cấp thiết của đề tài
Phân tích yêu cầu đặc thù của hộ tiêu thụ nhiệt, yêu cầu về bảo vệ môi
trường, điều kiện địa lý nơi xây dựng khu công nghiệp để đặt ra nhiệm vụ cần
phải giải quyết.
Chương 2: Các phương án sử dụng tuabin phát điện và cấp nhiệt đồng thời
Phân tích tính thích ứng của các sơ đồ cấp điện, nhiệt truyền thống để tìm
giải pháp thích hợp

Trần Quang Anh – Kỹ thuật năng lượng 2_K49

6


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chương 3: Tính tốn sơ đồ nhiệt nguyên lý của hệ thống phát điện cấp nhiệt
phối hợp (đồng phát), dùng tuabin đối áp có trích hơi điều chỉnh
Tính tốn lựa chọn cơng suất tuabin, sơ đồ cấp nhiệt đáp ứng yêu cầu của
hộ tiêu thụ
Chương 4: Tính nhiệt tuabin PR 25-90/10-1.2
Tính tốn phần chuyền hơi, hiệu suất, các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của

tuabin PR 25-90/10-1.2
Chương 5: Tính tốn và xây dựng đồ thị chế độ
Dựng đồ thị các chế độ để xác định được vùng làm việc của tuabin
Chương 6: Kết luận và phương hướng phát triển đề tài
Tài liệu tham khảo

Trần Quang Anh – Kỹ thuật năng lượng 2_K49

7


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

CHƯƠNG 2:
CÁC PHƯƠNG ÁN SỬ DỤNG TUABIN CẤP ĐIỆN VÀ PHÁT NHIỆT
ĐỒNG THỜI (ĐỒNG PHÁT)
2.1 KHÁI NIỆM CHUNG:

Trung tâm nhiệt điện khác với nhà máy nhiệt điện ngưng hơi ở chỗ là nó
kết hợp sản xuất đồng thời cả hai dạng năng lượng: điện năng và nhiệt năng,
trong khi nhà máy điện ngưng hơi chỉ sản xuất một dạng năng lượng duy nhất là
điện năng. Cũng vì thế mà hiệu quả kinh tế nhiệt và các chỉ tiêu năng lượng của
trung tâm nhiệt điện cao hơn so với nhà máy nhiệt điện ngưng hơi. Điều này
cũng dễ hiểu, bởi vì lượng nhiệt của hơi thải ra khỏi tuabin không bị mất vào
nguồn lạnh mà được dùng để cung cấp cho các hộ tiêu thụ nhiệt ( dưới dạng hơi
hoặc nước nóng ). Nếu lượng nhiệt thải đó được sử dụng hồn tồn thì coi như
khơng có tổn thất nhiệt ở nguồn lạnh, và nếu dù chỉ sử dụng một phần thì tổn
thất nhiệt ở nguồn lạnh cũng nhỏ hơn rất nhiều so với nhà máy điện ngưng hơi.
Giả sử nếu nhu cầu về điện năng là do nhà máy điện ngưng hơi cung cấp
còn nhu cầu về nhiệt năng là do các lò hơi và lị nước nóng đáp ứng riêng biệt thì

rõ ràng ta phải tốn thêm lượng nhiên liệu dùng cho các lò đó. Đây chính là q
trình sản xuất tách biệt giữa hai dạng năng lượng nói trên, trong đó nhà máy điện
ngưng hơi và các lò riêng biệt là những thiết bị riêng rẽ với nhau. Đối với trung
tâm nhiệt điện, để thỏa mãn đồng thời cả hai nhu cầu điện năng và nhiệt năng
người ta sử dụng hai loại tuabin, để vừa sản xuất ra điện năng vừa cung cấp nhiệt
năng và được gọi là các tuabin cấp nhiệt thu hồi. Hai loại tuabin cấp nhiệt thu hồi
đó là:

Trần Quang Anh – Kỹ thuật năng lượng 2_K49

8


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

+ Tuabin đối áp : hơi thải ra khỏi tuabin dùng để cấp nhiệt năng, nghĩa là
sử dụng hoàn toàn nhiệt thải ra.
+ Tuabin ngưng hơi : có cửa trích hơi điều chỉnh để cung cấp nhiệt năng,
nghĩa là sử dụng một phần nhiệt thải ra.
Nếu dùng tuabin hơi đối áp thì lượng hơi tiêu hao cung cấp cho nó được
xác định theo lượng nhiệt mà các hộ tiêu thụ yêu cầu, bởi vì tuabin đối áp phải
làm việc theo đồ thị phụ tải nhiệt. Do sự thay đổi khác nhau giữa đồ thị phụ tải
điện và phụ tải nhiệt nên công suất điện của tuabin đối áp chỉ trùng với phụ tải
điện từng lúc nhất thời, cịn phần lớn là khơng phù hợp. Thường thì phụ tải điện
lớn hơn cơng suất cực đại của tuabin đối áp thì nó làm việc theo đồ thị phụ tải
nhiệt.
Trong chương 2 này sẽ trình bày một số sơ đồ đảm bảo việc phát điện và
cấp nhiệt, kết hợp với các yêu cầu cấp thiết đã nêu ra ở chương 1, phân tích ưu
điểm và khuyết điểm của từng phương án để đưa ra sơ đồ tối ưu.

Trần Quang Anh – Kỹ thuật năng lượng 2_K49

9


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
2.2 SƠ ĐỒ PHÁT ĐIỆN VÀ CẤP NHIỆT DÙNG LỊ HƠI VÀ TUABIN ĐỘC LẬP:

(hình 2.1)

Hình 2.1: Sơ đồ nhiệt nguyên lý của thiết bị sản xuất nhiệt và điện riêng rẽ.
LH - lò hơi; NMNĐ- nhà máy điện ngưng hơi; HTT- hộ tiêu thụ; Bn- bơm
ngưng; Bc- bơm cấp; BN- bình ngưng; BC – bể chứa.
Loại thiết bị này có đặc điểm như sau:
● Ưu điểm :
+ Độc lập trong việc cung cấp nhiệt và điện. Do phụ tải nhiệt và
điện được đáp ứng bằng hai hệ thống riêng rẽ.
+ Trong vận hành dễ dàng thỏa mãn cả công suất nhiệt và điện.
● Nhược điểm:
+ Chi phí đầu tư và chi phì vận hành lớn do phải có hai lị hơi riêng
rẽ.
+ Hiệu suất tồn bộ chu trình thấp, tiêu hao nhiên liệu lớn.
Trần Quang Anh – Kỹ thuật năng lượng 2_K49

10


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

+ Hệ thống làm việc không kinh tế khi phụ tải nhiệt bị gián đoạn vì

khi đó lượng nhiên liệu tiêu hao cho q trình khởi động lị lớn.
+ Tổn thất nhiệt trong bình ngưng lón.
2.3 SƠ ĐỒ PHÁT ĐIỆN VÀ CẤP NHIỆT DÙNG TUABIN ĐỐI ÁP:

2.3.1 Sử dụng tuabin đối áp độc lập: (hình 2.2)
Trong tuabin đối áp, áp suất hơi sau tầng cuối cùng thường lớn hơn áp suất
khí quyển. Tồn bộ hơi thốt ra khởi tuabin được sử dụng cho mục đích cơng
nghệ hoặc sưởi ấm.

Hình 2.2: Sơ đồ nhiệt ngun lý của thiết bị đồng phát dùng tuabin đối áp.
LH- lò hơi; HTT- hộ tiêu thụ; Bn- bơm ngưng; Bc- bơm cấp; GƠGA- giảm ơn
giảm áp; Bnn- bể nước ngưng.
Loại này có đặc điểm như sau:
Trần Quang Anh – Kỹ thuật năng lượng 2_K49

11


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

● Ưu điểm:
+ Hệ thống rất thích hợp khi phụ tải nhiệt lớn hơn nhiều so với phụ
tải điện.
+ Không bị tổn thất cho nước làm mát ở bình ngưng (do khơng có
bình ngưng), hơi sau khi đã sinh cơng trong tuabin được tận dụng
hồn tồn cho cơng nghiệp.
+ Vận hành nhanh hơn so với các phương án trên.
● Nhược điểm:
+ Phụ thuộc rất nhiều hệ thống thu hồi nước sau khi sử dụng nhiệt.
+ Công suất điện phải phụ thuộc vào công suất nhiệt sử dụng của

cơng nghiệp. Do đó khơng đáp ứng được công suất nhiệt và điện
đồng thời theo yêu cầu. Bởi vậy để thỏa mãn đồng thời cả yêu cầu
nhiệt điện đồng thời thì phải sử dụng tuabin đối áp kết hợp với
tuabin ngưng hơi.
2.3.2 Sử dụng tuabin đối áp kết hợp với tuabin ngưng hơi:
Theo quy tắc, đồ thị phụ tải nhiệt và điện năng không trùng nhau, và khi
làm việc độc lập , tuabin đối áp không đảm bảo điện năng cho hộ tiêu thụ. Cho
nên, trong hệ thống năng lượng hiện đại người ta đặt tuabin đối áp song song với
tuabin ngưng hơi như hình 2.3.

Trần Quang Anh – Kỹ thuật năng lượng 2_K49

12


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Hình 2.3: Sơ đồ nhiệt nguyên lý của thiết bị sản xuất nhiệt và điện đồng thời
dùng tuabin đối áp kết hợp tuabin ngưng hơi.
LH- lò hơi; HTT- hộ tiêu thụ; Bn- bơm ngưng; Bc- bơm cấp; BN-bình ngưng;
GƠGA- giảm ơn giảm áp; Bnn- bể nước ngưng; Bđ- Bơm đọng.
Khi làm việc song song, tuabin đối áp chỉ sản xuất điện năng theo lưu
lượng hơi cấp cho hộ tiêu thụ nhiệt, phần sản lượng điện còn lại sẽ do tuabin
ngưng hơi đảm nhiệm. Trong giờ cao điểm của phụ tải nhiệt, nếu nhu cầu hơi
cho hộ tiêu dùng nhiệt vượt quá khả năng cung cấp hơi cho tuabin, thì phải lấy
thêm hơi mới qua bộ giảm ơn giảm áp (GƠGA).
● Ưu điểm:
+ Đáp ứng được cả công suất điện và công suất nhiệt.
+ Đáp ứng được sự độc lập khi phát điện và cấp nhiệt.
● Nhược điểm:

Trần Quang Anh – Kỹ thuật năng lượng 2_K49

13


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

+ Tăng vốn đầu tư vì phải dùng tới hai tuabin và mất nhiều diện tích
sử dụng.
+ Tổn thất nhiệt ở bình ngưng lớn.
+ Có khó khăn khi sử dụng ở những vùng thiếu nước làm mát.

2.4 THIẾT BỊ SẢN XUẤT NHIỆT ĐIỆN ĐỒNG THỜI DÙNG TUABIN CĨ CỬA
TRÍCH HƠI ĐIỀU CHỈNH:

Ta xét 3 đồ thị tải điện sau: (hình 2.4)

(a)

(b)

(c)

Hình 2.4: Đồ thị phụ tải điện
(a)- Đồ thi tải điện của tuabin ngưng hơi thuần túy.
(b)- Đồ thị tải nhiệt của lò hơi riêng rẽ.
(c)- Đồ thị tải nhiệt và điện của tuabin hơi có cửa trích điều chỉnh.
Qua đồ thị trong hình 2.4, ta thấy muốn đáp ứng được cả công suất nhiệt
và cơng suất điện thì: ở phương án dùng thiết bị lò hơi riêng rẽ sẽ tốn nhiều
nhiên liệu hơn phương án dùng tuabin có cửa trích hơi điều chỉnh trong quá trình

tải làm việc gián đoạn. Mặt khác, khi phụ tải nhiệt thay đổi, phương án dùng
tuabin có cửa trích hơi điều chỉnh vẫn đảm bảo được công suất điện.

Trần Quang Anh – Kỹ thuật năng lượng 2_K49

14


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Để xét đến các ưu điểm của loại tuabin có cửa trích hơi điều chỉnh, ta so
sánh hiệu quả kinh tế của chúng với thiết bị sản xuất nhiệt điện riêng rẽ. Khi so
sánh hai loại thiết bị năng lượng khác kiểu, trước hết phải có điều kiện là điện
năng và nhiệt năng sản xuất ra của chúng phải bằng nhau. Ta xét hiệu quả kinh tế
nhiệt theo dạng nhiên liệu tiêu hao cho cả hai dạng năng lượng sản xuất ra.
So sánh hiệu quả kinh tế nhiệt của thiết bị tuabin này với thiết bị riêng rẽ
có thể tiến hành lần lượt bằng sự so sánh lượng tiêu hao hơi, tiêu hao nhiệt và
tiêu hao nhiên liệu của chúng.
+ Lượng tiêu hao hơi cho tuabin có cửa trích điều chỉnh:
D0 = D0k + yn.Dn
Lượng tiêu hao hơi ở thiết bị riêng rẽ gồm lượng tiêu hao hơi cho nhà máy
điện có ngưng hơi cơng suất NE là D0k và lượng hơi cung cấp cho hộ tiêu thụ là
Dn, lúc đó Drr = D0k + Dn, như vậy lượng tiêu hao hơi ở thiết bị rêng rẽ lớn hơn so
với tuabin có cửa trích hơi điều chỉnh là:
∆D = Drr – D0 = (1- yn).Dn
Đó là độ giảm lượng hơi vào bình ngưng của tuabin cấp nhiệt.
+ Tổng lượng nhiệt tiêu hao:
Đối với tuabin có cửa trích hơi điều chỉnh: QTB = Q0k + ξn.Qn
Với ξn =

gọi là hệ số giá trị nhiệt của hơi trích.

Đối với thiết bị riêng rẽ: Qrr = Q0k + Qn
Như vậy, lượng tiêu hao nhiệt ở thiết bị riêng rẽ lớn hơn so với trường hợp
tuabin có cửa trích hơi điều chỉnh là:
∆Q = Qrr – QTB = (1- ξn).Qn

Trần Quang Anh – Kỹ thuật năng lượng 2_K49

15


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Với công thức này cũng xác định được lượng nhiệt tiết kiệm của tuabin
cấp nhiệt thu hồi so với tuabin ngưng hơi nhờ giảm được tổn thất nhiệt trong
bình ngưng.
Việc so sánh hiệu quả kinh tế giữa tuabin có cửa trích hơi điều chỉnh và
thiết bị riêng rẽ chủ yếu là so sánh lượng tiêu hao nhiên liệu.
Công suất điện của thiết bị là như nhau. Đặt phần cơng suất do dịng hơi
ngưng sinh ra ở tuabin có cửa trích hơi là N k và phần cơng suất dịng hơi trích
sinh ra là Nn, tức là:
NE = Nk + Nn
Lượng nhiên liệu tiêu hao tuabin có trích hơi điều chỉnh là:
B = BE + Bn = be.NE + bn.Qnhtt
= bEk.Nk + bEn.Nn + bn.Qnhtt
Ở đây bEk và bEn là suất tiêu hao nhiên liệu cho phần cơng suất điện do
dịng hơi ngưng và dịng hơi trích sinh ra.
Đối với thiết bị riêng rẽ ta có lượng tiêu hao nhiên liệu:
Brr = BErr + Bnrr = bErr.(Nk + Nn) + bnrr.Qnhtt

Với:BErr- lượng nhiên liệu tiêu hao cho nhà máy điện ngưng hơi của thiết bị
riêng rẽ có cơng suất điện là NE khi làm việc riêng rẽ.
bErr - suất tiêu hao nhiên liệu của nhà máy điện ngưng hơi khi làm việc
riêng rẽ.
Bnrr- suất tiêu hao nhiên liệu của các lị với thơng số thấp khi làm việc
riêng rẽ.
Sự chênh lệch về lượng nhiên liệu tiêu hao giữa các thiết bị so sánh là:
∆B = Brr – B = (bErr-bEn).Nn- (bEk-bn).Nk+(bnrr-bn).Qnhtt

Trần Quang Anh – Kỹ thuật năng lượng 2_K49

16