Đồ Án Môn Học : Thiết kế nhà máy nhiệt điện công suất 750MW potx
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (523.45 KB, 66 trang )
!"#!$%
Quá trình phát triển mạnh mẽ của nền công nghiệp nước ta đang đặt ra yêu cầu về năng
lượng rất lớn. Ở nước ta, ngoài việc sử dụng các nguồn năng lượng sơ cấp trong các
ngành công nghiệp và đời sống thì năng lượng điện là dạng năng lượng được sử dụng phổ
biến và hiệu quả nhất. Vì vậy, ngày càng nhiều các nhà máy điện mọc lên ở khắp mọi nơi
đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của phụ tải. Với việc thay thế dần nguyên liệu truyền
thống của nhà máy nhiệt điện từ than đá sang dầu mỏ và khí đốt thì sự phát triển của các
nhà máy nhiệt điện trong tương lai là rất lớn. Trong kỳ này nhóm chúng em được giao đề
tài thiết kế nhà máy nhiệt điện 750MW, nhiên liệu khí đồng hành cũng xuất phát từ thực
tế đó.
Được sự hướng dẫn, giúp đỡ rất nhiệt tình của thầy giáo TS. Trần Thanh Sơn, các Thầy
Cô trong khoa Công Nghệ Nhiệt – Điện Lạnh và cùng với sự đoàn kết, nổ lực học tập
nghiên cứu của cả nhóm đã hoàn thành được đồ án một cách nghiêm túc và đúng thời
hạn. Tuy nhiên, vì kiến thức có hạn, nên chúng em không tránh khỏi những sai sót trong
khi thực hiện. Chúng em rất mong được sự góp ý, chỉ bảo quý báu của các Thầy, các Cô
trong bộ môn để đồ án của chúng em có thể được hoàng chỉnh tốt nhất.
Tập thể nhóm 11 chân thành cảm ơn Thầy giáo hướng dẫn, các Thầy Cô trong khoa CN
Nhiệt – Điện Lạnh đã giúp đỡ chúng em rất nhiều trong quá trình thực hiện đồ án này.
Đà Nẵng, ngày 15 tháng 02 năm 2012
Nhóm sinh viên thực hiện: (Nhóm 11)
1. Trần Ngọc Quảng – Nhóm Trưởng
2. Bùi Văn Pháp – Thành viên
3. Trà Xuân Nhật – Thành viên
4. Huỳnh Quốc – Thành viên
5. Nguyễn Văn Quỳnh – Thành viên
&'()*+,$"-"*."1*')"#//
01."&/
23%4'506"71."&"
/+/+&89:;<=>?+
Năng lượng mà chủ yếu là điện năng đã trở thành một nhu cầu không thể
thiếu được trong sự phát triển kinh tế của mỗi quốc gia trên thế giới. Dựa vào khả
năng sản xuất và lượng tiêu thụ điện năng mà ta có thể đánh giá chung được sự
phát triển ngành công nghiệp nước đó. Điện năng được sản xuất ở nhiều nơi trên
thế giới bằng nhiều cách khác nhau như nhà máy thủy điện (NTĐ), nhà máy điện
thủy triều, nhà máy điện địa nhiệt, nhà máy điện nguyên tử (NNT), nhà máy phong
điện, nhà máy điện dùng năng lượng mặt trời, Hiện nay phổ biến nhất là nhà máy
nhiệt điện, ở đó nhiệt năng thoát ra khi đốt các nhiên liệu hữu cơ (than, dầu, khí )
được biến đổi thành điện năng.
Trên thế giới điện năng được sản xuất từ nhà máy nhiệt điện chiếm khoảng
70% điện năng thế giới, riêng ở nước ta lượng điện năng do các nhà máy nhiệt điện
sản xuất ra chiếm một tỷ lệ chủ yếu trong tổng số điện năng trên toàn quốc. Nhưng
đối với mỗi quốc gia trên thế giới thì việc sản xuất ra điện năng còn tùy thuộc vào
nguồn năng lượng sẵn có, điều kiện kinh tế và cũng như sự phát triển khoa học kỹ
thuật.
/+@+*ABCDEFGA+
Sau hòa bình lập lại năm 1945 chúng ta tiếp quản một số nhà máy điện cũ
của thực dân Pháp xây dựng trong thời gian xâm lược nước ta, các nhà máy này có
công suất thực tế khoảng 30.000KW. Các nhà máy này được xây dựng ở các thành
phố và các khu mỏ, với các công suất nhỏ, hiệu suất thấp và thiết bị loại cũ. Từ đó
cho đến năm 1975 chúng ta đã xây dựng thêm nhiều nhà máy điện nhưng công suất
vẫn còn nhỏ, mặt khác cũng trong thời gian đó do cuộc chiến tranh phá hoại ở miền
Bắc bởi đế quốc Mỹ gây ra, cho nên đa số các nhà máy điện đều bị oanh tạc và hư
&'()*+,$"-"*."2*')"#//
hỏng nặng. Hiện nay chúng ta có nhiều nhà máy có công suất lớn hơn ngoài nhà
máy nhiệt điện ra còn có các nhà máy thủy điện, mặc dù vậy lượng điện năng sản
xuất ra để cung cấp cho cả nước vẫn còn thiếu nhiều.
Trước sự phát triển như vũ bão của nền kinh tế thế giới, cũng như sự tiến bộ
của khoa học kỹ thuật. Đây là một vấn đề lớn mà mỗi quốc gia trên thế giới nói
chung và nước ta nói riêng cần có biện pháp giải quyết làm sao cho chúng ta không
bị tụt hậu so với các nước khác. Nhờ sự phát triển một cách vượt bậc của khoa học
kỹ thuật, từ đó ta có thể áp dụng vào mà nâng cao các thông số làm việc và độ tin
cậy làm việc của các thiết bị, từ đó nâng cao hiệu suất của nhà máy điện.
Từ các vấn đề đó đòi hỏi mỗi sinh viên của Khoa Công Nghệ Nhiệt Điện -
Lạnh cần phải tìm hiểu nghiên cứu và làm quen với các thiết bị sản xuất ra điện
năng để sau này có thể tự thiết kế, vận hành, sửa chữa các thiết bị trong nhà máy
nhiệt điện. Và cũng để góp một phần trí tuệ vào công cuộc xây dựng đất nước ngày
càng giàu mạnh, có uy tín trên thế giới.
1.3+'H=>I+
Khí đồng hành(associated gas) là khí tự nhiên được tìm thấy cùng dầu thô,
có thể ở dạng hoà lẫn với dầu thô hoặc tạo thành không gian phía trên lớp dầu thô
trong mỏ dầu.
Khí đồng hành khi được tách khỏi dầu thô là
hỗn hợp chủ yếu gồm etan (C
2
H
6
), propan
(C
3
H
8
), butan (C
4
H
10
) và pentan (C
5
H
12
). Ngoài ra
còn những tạp chất không mong muốn như
nước, sunlfua hidro (H
2
S), CO
2
, Helium (He), Nito (N
2
) và một số tạp chất khác.
Trong quá khứ loại khí này là thành phần không mong muốn và thường bị
đốt bỏ. Kể cả tới năm 2003, việc đốt bỏ vẫn ở khối lượng lớn, hàng ngày có đến
10-13 tỷ feet khối trên toàn thế giới. Tuy nhiên, với tiến bộ của công nghệ, giá
thành dầu thô và khí tự nhiên tăng lên và các ứng dụng của khí tự nhiên trở nên phổ
&'()*+,$"-"*."3*')"#//
biến, khí đồng hành được tận dụng và trở thành nguồn nguyên liệu mang lại hiệu
quả cao. Năm 1947, ở Mỹ, hàng ngày khoảng 3 tỷ feet khối khí đồng hành bị đốt
bỏ; đến năm 2002, con số này giảm 13 lần trong khi sản lượng khai thác cao hơn
năm 1947. Nigeria là quốc gia có trữ lượng khí tự nhiên rất lớn, chiếm 30% trữ
lượng toàn Châu Phi. Tuy vậy 75% khí đồng hành ở các mỏ dầu thường bị đốt bỏ
một cách lãng phí. Chính phủ Nigeria đã ra một đạo luật quy định đến năm 2008,
khí đồng hành sẽ không bị đốt nữa, các hãng dầu khí có trách nhiệm lắp đặt các
thiết bị xử lý khí để tận dụng nguồn tài nguyên này .
* Các giải pháp sử dụng khí đồng hành:
- Bơm ngược trở lại giếng dầu để thu hồi sau này khi có giải pháp kinh tế
hơn đồng thời duy trì áp lực giếng để dầu tiếp tục tự phun lên.
- Chuyển hóa thành các sản phẩm khác (ví dụ metanol - CH
3
OH) để dễ
chuyên chở hơn.
- Tách các tạp chất để có khí hóa lỏng tự nhiên rồi chuyển xuống bồn chứa
- Chuyến hóa thành các hợp chất (ví dụ metanol) làm nguyên liệu cho công
nghiệp hóa dầu.
- Vận chuyển bằng đường ống tới nhà máy xử lý khí.
- Và một giải pháp hiện nay rất có tiềm năng là dùng khí đồng hành làm
nhiên liệu đốt cho lò hơi nhằm tạo ra điện.
* Tình hình sử dụng khí đồng hành ở Việt Nam:
Ở Việt Nam, dầu thô được khai thác ở quy mô công nghiệp từ năm 1986
nhưng khí đồng hành vẫn bị đốt bỏ ngay tại chổ cho đến năm 1997. Hình ảnh
những ngọn lửa rực sáng trên các dàn khoan trong đêm đã một thời là hình ảnh nổi
tiếng và có phần tự hào về ngành công nghiệp còn non trẻ của Việt Nam. Việc xử
lý khí đồng hành với khối lượng lớn cần một lượng máy móc đồ sộ mà điều kiện
khai thác trên biển thì không cho phép thực hiện. Giải pháp triệt để là đặp đường
ống dẫn và đưa số khí đó vào bờ. Năm 1997 hệ thống xử lý khí đồng hành của Việt
&'()*+,$"-"*."4*')"#//
Nam bt u vn hnh, hng nm a khong 1 t m
3
vo b, cung cp khớ húa
lng, dung mụi pha xng, l nhiờn liu t cho cỏc nh mỏy, trung tõm nhit in.
/+J+KLMN+
- Lổỷa choỹn õởa õióứm õỷt nhaỡ maùy õióỷn ngổng hồi phaới baớo õaớm õióửu kióỷn laỡm
vióỷc õởnh mổùc, chi phờ õóứ xỏy dổỷng vaỡ vỏỷn haỡnh beù nhỏỳt. Hióỷn nay trón thóỳ giồùi vaỡ
cuợng nhổ nổồùc ta nhióửu nhaỡ maùy õióỷn lồùn duỡng khớ ng hnh lm cht t. Khớ
ng hnh thng c dn v t cỏc dn khoan trờn bin bng ng dn khớ. Do ú
khi thit k NMN cn lu ý vn ny, nờn chn v trớ ca nh mỏy sao cho hn
ch chiu di ng dn cng ngn cng tt.
- Gn ngun cung cp nc l mt yờu cu quan trng khi la chn a im t
nh mỏy nhit in ngng hi, bi vỡ lng nc tiờu hao lm lnh hi thoỏt rt
ln, do ú nu nh phi a nc vi khong cỏch xa v cao thỡ vn u t xõy
dng v chi phớ vn hnh rt t.
- Khi xõy dng nh mỏy in ũi hi cú mt mt bng ln, cho nờn phi cú din
tớch v kớch thc y . i vi nh mỏy nhit in ngng hi t bng nhiờn
liu rn thỡ cn phi cú mt khu vc gn nh mỏy cha than, thu nhn tro v
x, khu vc nh ca cụng nhõn v cỏn b k thut cng c xõy dng khụng xa
nh mỏy nhng m phi bo m cú mụi trng trong sch. a hỡnh din tớch phi
bng phng, dc, tuyn ng ni t ng st v ụtụ chớnh ti nh mỏy phi
thun li, khong cỏch ú khụng xa nh mỏy.
- nc ta, khớ ng hnh phõn b ch yu b Cu Long vi tr lng 58,4 t
m
3
(15%) tp trung trong cỏc m du ln: Bch H, Rng ụng, Hng Ngc v cỏc
m du khớ: Emerald, S T Trng. Ngoi ra mt lng khớ ng hnh rt nh
(3%) cũn phõn b trong cỏc m khớ du nh: Bunga Kekwa Cỏi Nc, Bunga
Raya thuc v Malay Th Chu.
/++>E=C;9)
&'()*+,$"-"*."5*')"#//
Với đề tài “ thiết kế nhà máy nhiệt điện công suất 750 MW đốt khí đồng hành ”
ta có thể có nhiều phương án, qua đó chọn ra một phương án tối ưu nhất.
/++/+7;9/) Đặt 5 tổ máy có công suất 150 MW
Việc đặt 5 tổ máy như vậy sẽ chiếm khá lớn về tổng mặt bằng diện tích, do việc
bố trí nhiều thiết bị cho mỗi tổ máy. Mặt khác do có nhiều tổ máy vận hành nên cần
phải có nhiều công nhân, cán bộ kỹ thuật vận hành dẫn đến chí phí cho việc trả
lương nhân viên tăng lên.
Chi phí bảo dưởng các thiết bị hàng năm tăng và chi phí cho việc xây dựng giao
thông (đường xe chạy, đường sắt) cũng như giá tiền nhiên liệu tăng lên do phải có
thêm các hệ thống xử lý, chưng cất và hệ thống xử lý khói thải ra môi trường theo
đúng tiêu chuẩn.
Với 5 tổ máy thì khả năng vận hành và bảo đảm cho việc cung cấp đủ điện năng
lên mạng lưới điện, nếu một trong 5 tổ máy bị hư hỏng thì còn có 4 tổ máy còn lại
chạy tăng công suất lên một chút để kịp thời sửa chữa. Việc điều chỉnh phụ tải dễ
dàng dẫn đến tự động hóa cao, khả năng thay thế các thiết bị trong nhà máy khi có
hư hỏng thì dễ dàng do các thiết bị đều có cùng kích cỡ.
Gọi K
1
là chi phí vốn đầu tư ban đầu của phương án 1.
S
1
là phí tổn vận hành hằng năm của phương án 1.
/++@+7;9@) Đặt hai tổ máy có công suất 2 x 300MW và 150MW.
Theo phương án này thì ta có 3 tổ máy như vậy thì mặt bằng phân bố các thiết
bị sẽ chiếm diện tích ít hơn phương án 1, nên tổng mặt bằng của cả nhà máy cũng
nhỏ hơn so với phương án trên. Ở phương án này có đến hai tổ máy với công suất
khác nhau cùng vận hành nên cần phải có nhiều công nhân, cán bộ kỹ thuật vận
hành dẫn đến chí phí cho việc trả lương nhân viên tăng lên.
Chi phí bảo dưởng các thiết bị hàng năm tăng và chi phí cho việc xây dựng giao
thông (đường xe chạy, đường ống dẫn khí đồng hành, ) cũng như tốn chi phí cho
hệ thống xử lý khói thải ra môi trường theo đúng tiêu chuẩn. Giá tiền nhiên liệu và
&'()*+,$"-"*."6*')"#//
phí tổn vận chuyển nhiên liệu vẫn còn lớn do có quá nhiều thiết bị khác nhau cùng
làm việc trong nhà máy (lò hơi, cung cấp nước, turbine, )
Với 3 tổ máy thì khả năng vận hành và bảo đảm cho việc cung cấp đủ điện năng
lên mạng lưới điện. Việc điều chỉnh phụ tải gặp nhiều khó khăn, khả năng thay thế
các thiết bị trong nhà máy khi có hư hỏng cũng khó do các thiết bị làm việc trong
nhà máy có các kích cỡ khác nhau. Độ tin cậy và hiệu suất nhà máy còn chưa cao.
Gọi K
2
là chi phí vốn đầu tư ban đầu của phương án 2.
S
2
là chi phí vận hành hằng năm của phương án 2.
/++O+7;9O) Đặt 1 tổ máy có công suất 770MW.
Việc đặt 1 tổ máy như vậy thì mặt bằng phân bố các thiết bị sẽ chiếm diện tích ít
hơn nên tổng mặt bằng của cả nhà máy cũng nhỏ hơn so với cả hai phương án trên.
Ở phương án này do chỉ có 1 tổ máy vận hành nên không cần phải có nhiều công
nhân, cán bộ kỹ thuật vận hành dẫn đến chí phí cho việc trả lương nhân viên giảm
xuống rất đáng kể.
Chi phí bảo dưởng các thiết bị hàng năm và chi phí cho việc xây dựng giao
thông (đường xe chạy, đường dẫn khí đồng hành) cũng như giá tiền nhiên liệu giảm
do các thiết bị có độ tin cậy và hiệu suất nhà máy cao hơn. Vốn đầu tư cho việc
mua sắm các thiết bị ban đầu lớn do những thiết bị này làm việc với các thông số
cao hơn so với hai phương án trên.
Khả năng vận hành và bảo đảm cho việc cung cấp đủ điện năng lên mạng lưới
điện. Việc điều chỉnh phụ tải dễ dàng nên mức độ tự động hóa cao, khả năng thay
thế các thiết bị trong nhà máy khi có hư hỏng dễ dàng hơn do chỉ có một loại thiết
bị làm việc trong nhà máy.
Gọi K
3
là chi phí vốn đầu tư ban đầu của phương án 3.
S
3
là chi phí vận hành hằng năm của phương án 3.
/+P+IC;9)
1.6.1. Tính chi phí vận hành hằng năm.
&'()*+,$"-"*."7*')"#//
Chi phí vận hành hằng năm của các thiết bị như sau:
S = S
A
+ S
B
+ S
n
+ S
0
, đồng/năm.
Trong đó: S
A
: chi phí cho khấu trừ hao mòn và sữa chữa.
S
B
: chi phí cho nhiên liệu.
S
n
: chi phí cho việc trả lương cán bộ công nhân viên.
S
0
: chi phí công việc chung của nhà máy và tất cả các chỉ tiêu khác.
1.6.2. Chi phí cho nhiên liệu:
S
B
= C.B, [đồng/năm]
Trong đó: C : giá thành một tấn khí.
C = 60.10
6
đồng/tấn = 60.10
3
đồng/ kg
B : lượng nhiên tiêu tốn trong một năm.
B = b.N.n
Với b suất tiêu hao nhiên liệu tiêu chuẩn để sản xuất ra 1 kWh điện
Hay với b: suất tiêu hao khí để sản xuất 1 kWh điện.
Chọn: b
1
= 0,3 [kg/kWh] : Ứng với phương án 1.
b
2
= 0,27 [kg/kWh] : Ứng với phương án 2.
b
3
= 0,25 [kg/kWh] : Ứng với phương án 3.
Vậy chi phí nhiên liệu cho các phương án:
s
B1
= 60.10
3
.750.6000.0,3 = 80,1.10
9
đồng/năm
s
B2
= 60.10
3
.750.6000.0,27 = 72,9. 10
9
đồng/năm
s
B3
= 60.10
3
.770.6000.0,25 = 69,3. 10
9
đồng/năm
1.6.3. Chi phí cho khấu trừ hao mòn và sữa chữa.
S
A
= P
A
.K; [đồng/năm]
Trong đó: P
A
= 6%: Phần khấu hao thiết bị và sửa chữa.
K: vốn đầu tư thiết bị nhiệt của các phương án; [đồng]
Giả sử vốn đầu tư thiết bị nhiệt của ba phương án là:
K
1
= 30000.10
9
đồng.
&'()*+,$"-"*."8*')"#//
K
2
= 25000.10
9
đồng.
K
3
= 20000.10
9
đồng.
Thì ta có: S
A1
= 0,06.30000.10
9
= 1800.10
9
đồng/năm.
S
A2
= 0,06.25000.10
9
= 1500.10
9
đồng/năm.
S
A3
= 0,06.20000.10
9
= 1200.10
9
đồng/năm.
1.6.4. Chi phí trả lương cho công nhân.
S
n
= Z.N.n; [đồng/năm]
Trong đó: Z: tiền lương trung bình một người trong 1 năm.
Giả sử mỗi tháng cán bộ công nhân viên nhận lương trung bình một người là
4.10
6
đồng/tháng. Thì : Z = 4.10
6
.12 = 48.10
6
đồng/năm.
N = 750MW: công suất của nhà máy.
n: hệ số biên chế của công nhân ứng với từng phương án và công suất của tổ máy.
Giả sử : n
1
= 1,56người/MW ứng với 5 tổ máy 150MW.
n
2
= 1,54người/MW ứng với 2 tổ máy 300MW và 1 tổ máy 150MW.
n
3
= 1,4người/MW ứng với 1 tổ máy 770MW.
⇒ Chi phí trả lương cho cán bộ công nhân viên từng phương án là:
S
n1
= 48.10
6
.750.1,56 = 56,16.10
9
đồng/năm.
S
n2
= 48.10
6
.750.1,54 = 55,44.10
9
đồng/năm.
S
n3
= 48.10
6
.770.1,4 = 51,74.10
9
đồng/năm.
1.6.5. Phí tổn chung.
S
0
= α(S
A
+ S
n
),đồng/năm.
Trong đó: α = 27%: hệ số khấu hao.
S
A
: chi phí khấu hao và sửa chữa.
S
n
: chi phí trả tiền lương cho cán bộ công nhân viên.
⇒ S
0
của mỗi phương án là:
S
01
= α (S
A1
+ S
n1
) = 0,27.( 1800.10
9
+56,16.10
9
) = 501.10
9
đồng/năm.
&'()*+,$"-"*."9*')"#//
S
02
= α (S
A2
+ S
n2
) = 0,27.( 1500.10
9
+55,44.10
9
) = 420.10
9
đồng/năm.
S
03
= α (S
A3
+ S
n3
) = 0,27.( 1200.10
9
+ 51,74.10
9
) = 338.10
9
đồng/năm.
Vậy chi phí vận hành hằng năm của từng phương án là:
S
1
= S
B1
+ S
A1
+ S
n1
+ S
01
= 80,1.10
9
+ 1800.10
9
+ 56,16.10
9
+ 501.10
9
= 2437,26.10
9
đồng/năm.
S
2
= S
B2
+ S
A2
+ S
n2
+ S
02
= 72,9. 10
9
+ 1500.10
9
+ 55,44.10
9
+ 420.10
9
= 2048,34.10
9
đồng/năm.
S
3
= S
B3
+ S
A3
+ S
n3
+ S
03
= 69,3. 10
9
+ 1200.10
9
+ 51,74.10
9
+ 338.10
9
= 1659,04.10
9
đồng/năm.
Qua tính toán ta thấy phương án 3 có vốn đầu tư và chi phí vận hành hàng
năm nhỏ nhất trong 3 phương án nên ta chọn phương án 3 là đặt 1 tổ máy mỗi tổ có
công suất 770MW cho nhà máy nhiệt điện ngưng hơi đang thiết kế.
Dùng khí đồng hành với nhiệt trị nhiên liệu là Q
lv
t
= 29500kJ/kg.
&'()*+,$"-"*."10*')"#//
01."&@
5"Q7'5R"S"*.T"!U
@+/+3FGA9V:WXL+
Sơ đồ nhiệt nguyên lý xác định nội dung cơ bản của quá trình công nghệ biến
đổi nhiệt năng trong nhà máy điện. Nó bao gồm các thiết bị chính và phụ. Các
đường hơi và các đường nước nối chung vào một khối trong một quá trình công
nghệ. Các thành phần trong sơ đồ nhiệt nguyên lý bao gồm: lò hơi tuần trực lưu,
tuabin ngưng hơi, 3 thân, đồng trục (YZZ/), máy phát điện, bình ngưng, các
bình gia nhiệt cao áp, hạ áp, thiết bị khử khí, bơm nước cấp, bơm nước đọng, bơm
nước ngưng. Các đường ống dẫn hơi đến các bình gia nhiệt, đường nước ngưng
chính, đường nước ngưng đọng.
Đặc tính kỹ thuật của tuabin K-770-170:
Công suất định mức: 770MW
Tốc độ: 3000 v/p
Áp suất hơi đầu vào: 170kg/cm
2
(166bar)
Nhiệt độ hơi mới: 538
0
C
Số cửa trích: 7
Nhiệt độ hơi quá nhiệt trung gian: 538
0
C
Nhiệt độ nước cấp: 265
0
C
Lưu lượng hơi tuabin: G = 2180 T/h
Bảng 1: Dẫn ra các hiệu suất của các phần tuabin chính như sau:
&'()*+,$"-"*."11*')"#//
Cửa trích I II III IV V VI VII
P (bar) 37.2 19.3 11 6.2 4.1 1 0.5
t (
0
C) 325 457 353 305 257 135 84
i (kj/kg) 3021 3373 3163 3070 2977 2745 2617
Sơ đồ nhiệt nguyên lý
Trong đó:
LH : Lò hơi có bao hơi.
BQN : Bộ quá nhiệt.
QNTG : Bộ quá nhiệt trung gian.
CA : Tầng cao áp.
TA : Tầng trung áp.
HA : Tầng hạ áp.
BN : Bình ngưng.
BNN : Bơm nước ngưng.
LE : Bình làm lạnh Ejectơ.
LC : Bình làm lạnh hơi chèn.
HA 4, 5, 6, 7 : Các bình gia nhiệt hạ áp 4, 5, 6, 7.
CA 1,2,3 : Các bình gia nhiệt cao áp 1, 2, 3.
BNC : Bơm nước cấp.
BNĐ : Bơm nước đọng.
KK : Thiết bị khử khí.
GNBS : Gia nhiệt nước bổ sung.
BPL : Phân li hơi.
GOA : Bộ giảm ôn, giảm áp.
* Diễn giải sơ đồ nhiệt nguyên lý :
Trong toàn bộ nhà máy 750MW bao gồm 1 khối mỗi khối 770MW gồm có: lò
hơi trực lưu, tua bin ngưng hơi một trục K-770-170 có 3 xilanh.
Hơi quá nhiệt từ lò hơi được dẫn đến phần cao áp của tuabin sẽ giãn nở sinh
công, sau khi ra khỏi phần cao áp hơi được quá nhiệt trung gian một lần nữa rồi
tiếp tục giãn nở trong phần trung áp và hạ áp của tuabin. Trên tuabin có 7 cửa trích
gia nhiệt cho nước ngưng, nước cấp và thiết bị khử khí. Phần hơi còn lại sau khi ra
&'()*+,$"-"*."12*')"#//
khỏi phần hạ áp của tuabin được đưa vào bình ngưng, tại đây hơi được ngưng tụ
thành nước ngưng nhờ nước tuần hoàn làm mát.
Nước ngưng sau khi ra khỏi bình ngưng được bơm nước ngưng bơm qua bình
làm lạnh Ejectơ sau đó qua các bình gia nhiệt hạ áp rồi dồn về thiết bị khử khí.
Nước ngưng sau khi được khử khí sẽ được chứa trong bể khử khí, sau đó được bơm
nước cấp đưa qua các bình gia nhiệt cao áp làm tăng nhiệt độ trước khi đưa vào lò
hơi.
Hơi từ các cửa trích của tuabin gia nhiệt cho nước ngưng, nước cấp bao gồm: hai
cửa trích ở phần cao áp được gia nhiệt cho bình gia nhiệt cao áp số 1, số 2; ba cửa
trích ở phần trung áp được gia nhiệt cho bình cao áp số 3 và bình khử khí, bình gia
nhiệt hạ áp số 4, số 5 và hai cửa trích phần hạ áp gia nhiệt cho bình hạ áp 6 và số 7.
Ở thiết bị khử khí do hơi được trích từ cửa trích có áp suất cao nên được đưa qua
thiết bị giảm ôn giảm áp để hạ nhiệt độ và áp suất xuống phù hợp với yêu cầu. Hơi
ở các cửa trích của tuabin sau khi gia nhiệt cho nước ngưng, nước cấp thì sẽ ngưng
tụ thành nước đọng. Sơ đồ dồn nước đọng ở các bình gia nhiệt được chọn ở đây là
sơ đồ dồn cấp phối hợp với bơm: vừa dồn cấp ,vừa bơm đẩy về đường nước chính.
Ở các bình gia nhiệt cao áp (CA) nước đọng được dồn từ CA1 → CA2 → CA3 do
độ lệch về áp suất, sau đó nước đọng được dồn vào bình khử khí. Ở các bình gia
nhiệt hạ áp thì nước đọng được dồn từ bình gia nhiệt hạ áp HA4 → HA5→ HA6
rồi dùng bơm nước đọng dồn về điểm hỗn hợp trên đường nước ngưng chính phía
đầu ra của bình gia nhiệt hạ áp số 6. Nước đọng của bình gia nhiệt số 7, bình làm
lạnh ejectơ được đưa về bình ngưng.
@+@+0[9=;8KZ*\MG]^_`:=
XLGa9_bL\+
* Khi hơi đưa vào tua bin, qua các van điều chỉnh, hơi bị tiết lưu, do đó áp suất
của hơi trước tầng đầu của tua bin giảm đi khoảng 5% so với áp suất ban đầu P
0
&'()*+,$"-"*."13*')"#//
Nghĩa là: P
0
’ = 0,95 P
0
Vậy áp lực trước tầng dầu tua bin: P’
0
= 0,95. P
0
= 0,95. 166 = 157,7
* Từ áp suất và nhiệt độ của hơi tại các cửa trích entanpi của hơi ứng với các
cửa trích đó.
* Áp suất làm việc tại bình gia nhiệt được lấy nhỏ hơn áp suất tại các cửa trích
tương ứng từ 3 ÷ 8%. Ở đây ta chọn ∆P = 5%.
* Riêng tại bình khử khí chọn làm việc với P’ =6bar hơi cấp cho bình khử khí
được lấy từ cửa trích số 3 có áp suất cao do đó phải quan van giảm áp trước khi
vào bình khử khí.
* Do điều kiện khí hậu ở Việt Nam, nhiệt độ nước làm mát bình ngưng là 26
0
C
do đó áp suất ngưng tụ P
K
thay đổi.
Nhiệt độ ngưng tụ được xác định như sau:
t
k
= t
1
+ ∆t + θ,
0
C
Trong đó:
t
k
: Nhiệt độ ngưng tụ ở bình ngưng,
0
C
t
1
: Nhiệt độ nước làm mát,
0
C
∆t: Độ gia nhiệt nước làm mát,
0
C
θ: Độ gia nhiệt thiếu của nước ở trong bình ngưng,
0
C
Các giá trị hợp lý của t
k
, được xác định bằng tính toán kinh tế kỹ thuật kết
hợp của 3 yếu tố: áp lực cuối P
k
của hơi trong tua bin, bình ngưng và hệ thống
cung cấp nước.
Độ gia nhiệt nước làm mát ∆t = 8 ÷12
0
C
Độ gia nhiệt thiếu của nước ở bình ngưng θ = 35
0
C
&'()*+,$"-"*."14*')"#//
Chọn: ∆t = 8
0
C
θ = 3
0
C
⇒ t
x
= 26 + 8 + 3 = 37
0
C
Tương ứng có P
k
= 0,064 bar
Tra bảng, ta có i”
k
= 2569 KJ/kg
i’
k
= 155 KJ/kg
Chọn độ khô sau tầng cuối của tua bin là x = 0,95 thì
i
k
= x. i”
k
+ (1 - x)i’
k
= 0,95. 2569 + (1 - 0,95). 155
⇒ i
k
= 2448,3 KJ/kg
* Vì đã biết áp suất làm việc của bình gia nhiệt nên ta xác định được nhiệt độ
nước đọng. Từ đây ta thông qua độ gia nhiệt thiếu cho nước. θ = 3 ÷ 7
0
C
Ta tìm được nhiệt độ nước ngưng sau bình gia nhiệt (sau khi được hâm nóng)
t
H
= t
n
+ θ
Với: t
H
: Nhiệt độ nước đọng của bình gia nhiệt,
0
C
t
n
: Nhiệt độ nước ngưng sau bình gia nhiệt,
0
C
θ: Độ gia nhiệt thiếu cho nước,
0
C (chọn θ = 3
0
C)
Trên cơ sở đó ta có bảng 3 và từ đó ta xây dựng đồ thị i - S biểu diễn quá trình
làm việc của dòng hơi trong tua bin với các thông số:
P, t, i : áp suất, nhiệt độ và entanpi các cửa trích, bar,
0
C, KJ/kg
p’ : áp suất hơi trước các thiết bị gia nhiệt, bar. Xác định được áp lực
hơi tại các thiết bị gia nhiệt như sau: p’ = 0,95.p
t
H
, i’
H
: nhiệt độ và entanpi của nước ngưng bão hòa,
0
C, kJ/kg.
&'()*+,$"-"*."15*')"#//
t
n
, i
n
: nhiệt độ và entanpi của nước sau các bình gia nhiệt,
0
C, kJ/k
Bảng 2: Thông số hơi tại các cửa trích, nước đọng và nước ngưng tại các bình
gia nhiệt.
Điểm
quá trình
Thiết bị
gia nhiệt
Thông số hơi và nước
P
Bar
T
0
C
i
KJ/kg
P’
bar
t
H
0
C
0
C
P
nc
bar
i
nc
KJ/kg
0 - 166 538 3406 - - - -
0’ - 157,7 527 3398 - - - -
1 GNCA1
37,2 325 3021 35.34 242.6 239.6 187.6 1040.0
2 GNCA2
19.3 457 3373 19.02 118,7 115.7 189.6 1040,6
2’ -
34 538 3540 - - - - -
3 GNCA3
11 353 3163 10,95 184 181 191.6 781,6
4 KK
6.2 305 3070 6 158.8 155.8 9 168.6
&'()*+,$"-"*."16*')"#//
5 GNHA5
6.2 305 3070 5.89 157,1 154.1 12 2785.1
6 GNHA6
4.1 257 2977 3.89 143.6 140.6 15 620.4
7 GNHA7
1 135 2745 0,95 97,5 94.5 18 394,3
8 GNHA8
0.5 84 2617 0,47 79,8 75,8 21 321.9
K K
0,064 x = 0,95 2440 - 37 24 157,05
c%,d"5'!U00e-(f"&.!,S"&%-g!"0h"&*%4
,i"TjZ*
&'()*+,$"-"*."17*')"#//
Trên giản đồ i-s, điểm 0’ ứng với trạng thái hơi ở trước phần cao áp. Các điểm
2, 2’ biểu thị thông số hơi trước và sau khi quá nhiệt trung gian. Nhiệt độ nước
cấp sau bình gia nhiệt cao 1 bằng 265
0
C. Còn điểm 4 là đường hơi trích đi vào ở
bình khử khí chính, 6 là đường hơi trích đi vào ở bình gia nhiệt hạ áp số 6 và
turbine chính từ turbine truyền động bơm nước cấp
2.3. Tính toán sơ đồ nhiệt nguyên lý:
*Cơ sở tính toán các thông số của nhà máy:
Mục đích cơ bản của việc tính toán sơ đồ nhiệt nguyên lý của nhà máy điện
ngưng hơi là ở chỗ xác định các đặt tính kỹ thuật của thiết bị nhằm đảm bảo
công suất điện. Đảm bảo yêu cầu về chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật và năng lượng của
nhà máy điện và các phần tử của chúng.
Tính toán nhiệt chủ yếu dựa vào phương trình cân bằng nhiệt và phương trình
cân bằng vật chất, sau đó giải các phương trình đó. Tiến hành tính toán đối với
bình cao áp trước rồi đến bình hạ áp và bình ngưng.
Trong tính toán tổn thất hơi và nước do rò rỉ ở các đường ống các van và các
thiết bị khác được quy về tốn thất trên đường hơi mới còn tổn thất nhiệt được kể
đến thông qua hiệu suất của các thiết bị nhiệt (hệ số khuyếch tán nhiệt) và tốn
thất nhiệt độ, áp suất.
Trong thiết kế này tổn thất áp suất trong bộ quá nhiệt trung gian là 10%. Hiệu
suất các thiết bị gia nhiệt lấy khoảng 98 ÷ 99%. Tổn thất nhiệt độ lấy từ 2 ÷ 5
0
C.
Theo chọn trước các đại lượng:
Lượng hơi mới đưa vào tua bin: α
0
= 1
Lượng hơi rò rỏ trên đường ống: α
rr
= 0,02
Lượng hơi chèn vào bình làm lạnh hơi chèn cuối : α
cc
= 0,0025
&'()*+,$"-"*."18*')"#//
Lượng hơi chèn xả qua ống tín hiêụ: α’
ch
= 0,001
Phụ tải của lò và lưu lượng nước cấp: α
nc
= α
qn
= α + α
rr
= 1,02
* Tính toán sơ đồ nhiệt nguyên lý:
Ngày nay đối với các khối có công suất lớn, có các thông số siêu tới hạn và có
quá nhiệt trung gian đều áp dụng từ 7 đến 9 tầng gia nhiệt. Trong các nhà máy
điện hiện đại hiện nay hầu hết đều áp dụng các bình gia nhiệt bề mặt, với sơ đồ
xả nước đọng hỗn hợp nghĩa là xả nước đọng dồn cấp ở các bình gia nhiệt cao
áp và bơm nước đọng ở 1 hoặc 2 bình gia nhiệt hạ áp, trong đó 1 bình gia nhiệt
loại hỗn hợp (bình khử khí). Một số nước trên thế giới có một vài nhà máy điện
chỉ dùng sơ đồ hồi nhiệt với các bình gia nhiệt bề mặt hoặc chỉ với các bình gia
nhiệt hỗn hợp, nếu áp dụng loại bình gia nhiệt hỗn hợp hạ áp đảm bảo được chất
lượng nước vì loại trừ được khả năng rỉ ống đồng của bình gia nhiệt.
Áp dụng hồi nhiệt thì giảm tiêu hao nhiên liệu nhưng lại làm tăng hơi tiêu hao
cho tuabin, tăng công suất của lò, tăng kích thước phần cao áp của tuabin
nhưng có trích hơi thì lượng hơi đi vào bình ngưng và các kích thước của các
tầng cuối của tua bin và ống thoát dẫn đi.
2.3.1. Bình gia nhiệt cao áp 1 (GNCA1):
Độ kinh tế của việc hồi nhiệt khi sử dụng hơi quá nhiệt ở các cửa trích của tua
bin có thể được nâng cao nhờ việc làm lạnh hơi trích bằng nước cấp, sở dĩ như
vậy là vì khi làm lạnh hơi trích thì sự trao đổi nhiệt năng không thuận nghịch
trong các bình gia nhiệt giảm đi, lượng hơi trích phải tăng lên làm giảm lượng
hơi đi vào bình ngưng do vậy hiệu suất của tuabin nói riêng và của nhà máy nói
chung tăng lên. Ngoài ra việc làm lạnh nước đọng sẽ làm giảm sự thay thế hơi
trích của bình gia nhiệt tiếp nhận nước đọng đó và như vậy giảm nhiệt tổn thất
năng lượng. Do đó các bình gia nhiệt cao áp đều chọn là loại bình có cả 3 phần:
&'()*+,$"-"*."19*')"#//
Làm lạnh hơi, gia nhiệt chính và làm lạnh nước đọng. Việc tính toán các bình
gia nhiệt cao áp được tiến hành từ bình có áp suất cao đến bình có áp suất thấp.
Sơ đồ tính toán bình gia nhiệt cao áp số 1:
Trong đó:
LH1: Phần làm lạnh hơi trong bình gia nhiệt 1
GN1: Phần gia nhiệt chính trong bình gia nhiệt 1
LĐ1: Phần làm lạnh nước đọng trong bình gia nhiệt 1
α
h1
; α
nc
: Lượng hơi, lượng nước cấp vào bình gia nhiệt.
i
1n
; i
2n
: entanpi nước cấp ra và vào bình gia nhiệt.
i
đ1
: entanpi nước đọng ra khỏi bình gia nhiệt
i
h1
: entanpi hơi ra khỏi cửa trích 1
Phương trình cân bằng nhiệt cho bình gia nhiệt cao áp 1
α
h1
[(i
h1
- i’
1
) + (i’
1
- i
đ1
)]. η = α
nc
(i
1n
- i
2n
)
Với α
nc
= 1,02
i
h1
= 3023,5 KJ/kg;
i
1n
= 1140 KJ/kg
&'()*+,$"-"*."20*')"#//
i
2n
= 1040,6 KJ/kg
i
đ1
= i
2n
+ √
lđ
= 1040,6 + 40 = 1080,6 KJ/kg
với √
lđ
= 40 KJ/kg: Nhiệt hàm của nước đọng ra khỏi bình gia nhiệt.
Chọn hiệu suất bình gia nhiệt η = 0,98
( )
( )
( )
( )
98,06,10805,3023
6,1040114002,1
11
21
1
−
−
=
−
−
=⇒
η
α
α
âh
nnnc
h
ii
ii
⇒ α
h1
= 0,0532
2.3.2. Bình gia nhiệt cao áp 2:
Ở các bình gia nhiệt cao áp, nước đọng từ bình gia nhiệt có áp suất cao sẽ dồn
về bình gia nhiệt có áp suất thấp. Vì vậy tại bình gia nhiệt cao áp 2 sẽ có thêm
dòng nước đọng từ bình GNCA1 về. Hơi cấp cho bình gia nhiệt cao áp 2 được
lấy từ cửa trích số 2
Sơ đồ tính toán nhiệt cho bình gia nhiệt cao áp số 2
Trong đó: LH2: Phần làm lạnh hơi trong bình gia nhiệt 2
GN2: Phần gia nhiệt chính trong bình gia nhiệt 2
LĐ2: Phần làm lạnh nước đọng trong bình gia nhiệt 2
i
2n
; i
3n
: entanpi của nước vào và ra bình GNCA2
&'()*+,$"-"*."21*')"#//
α
h2
; i
h2
: lượng hơi và entanpi của hơi cấp cho bình GNCA2
α
h1
; i
đ1
: lượng nước đọng, entanpi nước đọng ra khỏi bình GNCA1
α’
h2
= α
h1
+ α
h2
α’
h2
; i
đ2
: Lượng nước đọng, entanpi nước đọng ra khỏi bình GNCA2
Phương trình cân bằng nhiệt cho bình GNCA2
α
nc
(i
2n
- i
3n
) = [α
h2
(i
h2
- i
đ2
) + α
h1
(i
đ1
- i
đ2
)].η
Với: α
nc
= 1,02
i
2n
= 1040,6 KJ/kg
i
3n
= 781,6 KJ/kg
i
h2
= 3377,6 KJ/kg
i
đ2
= i
3n
+ 40 = 781,6 + 40 =821,6 KJ/kg
α
h1
= 0,0532
i
đ1
= 1080,6 KJ/kg
η = 0,98
( ) ( )
( )
η
ηαα
α
.
.
22
21132
2
âh
ââhnnnc
h
ii
iiii
−
−−−
=⇒
( ) ( )
( )
2
1,02. 1040,6 781,6 0,0532. 1080,6 821,6 .0,98
3377,6 821,6 .0,98
h
α
− − −
=
−
α
h2
= 0,1
2.3.3. Bình gia nhiệt cao áp số 3:
Sơ đồ tính toán nhiệt cho bình gia nhiệt cao áp số 3:
&'()*+,$"-"*."22*')"#//
Trong đó: LH3: Phần làm lạnh hơi trong bình gia nhiệt 3
GN3: Phần gia nhiệt chính trong bình gia nhiệt 3
LĐ3: Phần làm lạnh nước đọng trong bình gia nhiệt 3
α
h3
: lượng hơi cấp cho bình GNCA3 lấy từ cửa trích 3
i
h3
: entanpi hơi cấp cho bình GNCA3
i
n3
; i
n4
: entanpi nước cấp ra và vào bình GNCA3
α’
h2
: lượng nước đọng từ binh GNCA2 về
α’
h2
= α
h1
+ α
h2
= 0,0532 + 0,1 = 0,1532
i
đ2
: entanpi nước đọng từ bình GNCA2 về
α’
h3
: lượng nước đọnh ra khỏi bình GNCA3 về bình khử khí.
i
đ3
: entanpi nước đọng ra khỏi bình GNCA3
- Chọn hiệu suất bình gia nhiệt: η = 0,98
- Theo [TL-2]: lấy i
đ3
= i
n4
+ 40, KJ/kg
- Khi nước cấp đi qua bơm nước cấp thì bị gia nhiệt thêm một lượng
ξ
B
nên ta có:
i
n4
= i’
kk
+ ξ, KJ/kg (3-1)
&'()*+,$"-"*."23*')"#//
Trong đó: i’
kk
: entanpi của nước cấp ở đầu hút bơm nước cấp.
ξ
B
: độ gia nhiệt của nowcs của bơm nước cấp
ξ
B
.η
B
= V
tb
. (P
đ
- P
h
). 10
3
, theo (3-2)
Với: η
B
: Hiệu suất của bơm; chọn η
B
= 0,85
V
tb
, m
3
/kg: Thể tích riêng của nước tại áp suất P
2
hâ
PP
P
+
=
P
đ
, P
h
: áp suất đầu đẩy, hút của bơm, MP
a
Theo: P
đ
= P
LH
+ P
tLLH
+ P
tLđ
+ H
đ
. ρ. G. 10
6
, MP
a
Với: P
LH
= P
0
+ ∆P
0
: áp lực hơi tại chỗ ra khỏi lò hơi.
P
0
: áp lực hơi trước tua bin. P
0
= 23,54 MP
a
∆P
0
: tổn thất á lực trong ống hơi từ lò hơi tới tua bin
Chọn ∆P
0
= 5% P
0
= 23,54. 0,05 = 1,177 MP
a
P
tlLH
: trở kháng thuỷ lực của lò hơi: P
tlLH
= 4MP
a
(theo NMNĐ 2)
H
đ
(m): chiều cao dâng nước từ trục bơm cấp đến điểm cao nhất của
hệ thống ống là. Chọn H
đ
= 30m
&'()*+,$"-"*."24*')"#//
ρ : khối lượng riêng của nước ở đường đẩy; ρ = 863 kg/m
3
P
tlđ
: tổng trở kháng thuỷ lực của thiết bị (bao gồm các bình GNCA, bộ
hâm nước )
Chọn P
tlđ
= 14% P
LH
= 0,14 (23,54 + 0,05. 23,54)
= 3,46 MP
a
⇒ P
đ
= 23,54 + 0,05. 23,54 + 4 + 3,46 + 30. 9,8. 863. 10
-6
P
đ
= 32,43 MP
a
= 324,3 bar
Theo: P
h
= P
kk
- P
tlh
+ H
h
. ρ
h
. G. 10
-6
, MP
a
Với P
kk
: áp lực bình khử khí P
kk
= 5,88 bar = 0,588 MP
a
P
tlh
: trở kháng thuỷ lực ống đầu hút. Chọn P
tlh
= 0,04 MP
a
H
h
: chiều cao mức nước trong bình khử khí đốt với trục bơm
Chọn H
h
= 17m
ρ
h
: khối lượng riêng của nước ở đầu hút: ρ
h
= 909 kg/m
3
⇒ P
h
= 0,588 - 0,04 + 17. 9,8. 10
-6
. 909
P
h
= 0,6994 MP
a
= 6,994 bar
2
994103324
2
,, +
=
+
=
hâ
PP
PVåïi
P = 165,5 bar
Ta có thể tích riêng tương ứng của nước V
tb
= 0,0011 m
3
/kg
Từ (3-2) ta có:
&'()*+,$"-"*."25*')"#//
