Tính toán thiết kế hệ thống nhiệt điện cho nhà máy mía đường có công suất 7500 tấn mía/ngày

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG NHIỆT ĐIỆN CHO
NHÀ MÁY MÍA ĐƯỜNG CÓ CÔNG SUẤT 7500 TẤN MÍA/NGÀY GVHD: TS. NGUYỄN VĂN TUYÊN
MỤC LỤC
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY MÍA ĐƯỜNG
1.1 Khái quát một số đặc điểm của cây mía
1.1.1 Khái niệm về cây mía
1.1.2 Một số tính chất cơ bản về cây mía
1.1.3 Đặc điểm về cây mía
1.1.4 Giá trị kinh tế
1.1.5 Đặc tính chất lượng bã mía
1.2 Đặc điểm về ngành mía đường ở Việt Nam
1.2.1 Khó khăn phải đối mặt hiện nay
1.2.2 Triển vọng phát triển của ngành mía đường
1.3 Vai trò của hơi nước trong nhà máy mía đường
1.3.1 Vai trò của hơi nước trong nhà máy mía đường
1.3.2 Sơ đồ công nghệ
1.4 Nhiệm vụ luận văn
CHƯƠNG 2. LỰA CHỌN SƠ ĐỒ NHIỆT CHO NHÀ MÁY
2.1 Sơ đồ dùng tuabin hơi đối áp
2.1.1 Sự phổ biến của tuabin đối áp ở nước ta hiện nay
2.1.2 Sơ đồ nhiệt
2.1.3 Mô tả
2.1.4 Đặc điểm
2.2 Sơ đồ dùng tuabin ngưng hơi có cửa trích
2.2.1 Sơ đồ nhiệt
2.2.2 Mô tả
2.2.3 Đặc điểm
2.3 Lựa chọn sơ đồ nhiệt điện cho nhà máy mía đường có công suất 7500 (tấn
mía/ngày)
2.3.1 Sản lượng bã mía của nhà máy đường
2.3.2 Chọn sơ đồ nhiệt

CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN SƠ ĐỒ NHIỆT
3.1 Cơ sở lý thuyết
3.2 Xác định trạng thái hơi nước trong các tầng tuabin
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 1
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG NHIỆT ĐIỆN CHO
NHÀ MÁY MÍA ĐƯỜNG CÓ CÔNG SUẤT 7500 TẤN MÍA/NGÀY GVHD: TS. NGUYỄN VĂN TUYÊN
3.2.1 Xây dựng quá trình làm việc của hoi nước trên giản đồ i-s
3.2.2 Tính toán cân bằng cho bình phân ly
3.2.3 Tính toán bình gia nhiệt nước bổ sung
3.2.4 Tính toán tuabin phụ cấp cho bơm cấp
3.2.5 Tính toán bình khử khí
3.3 Xác định chỉ tiêu kinh tế nhà máy
3.3.1 Các chỉ tiêu nhà máy
3.3.2 Nhận xét
CHƯƠNG 4. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÒ HƠI
4.1 Tính toán lượng hơi và bã mía phù hợp với lò hơi công nghệ mới
4.2 Phát thảo sơ bộ lò hơi với công suất hơi 80 t/h
4.3 Phát thảo kích thước buồng lửa
4.4 Tính toán nhiệt độ của các thiết bị phụ
4.4.1 Bộ sấy không khí
4.4.2 Bộ hâm nước
4.5 Chọn kiểu lò hơi
4.5.1 Thông số lò hơi
4.5.2 Bao hơi và dàn ống sinh hơi
4.5.3 Các ống góp của lò hơi
4.5.4 Bộ quá nhiệt
4.5.5 Buồng đốt
4.5.6 Hệ thống cấp nhiên liệu bã mía
4.6 Các thiết bị phụ
4.6.1 Thiết bị cấp nhiên liệu bả mía

4.6.2 Quạt khói
4.6.3 Quạt gió
4.6.4 Hệ thống xả bần lò hơi
4.6.5 Hệ thống thổi bụi lò hơi
4.4.6 Hệ thống lọc bụi tĩnh điện
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 2
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG NHIỆT ĐIỆN CHO
NHÀ MÁY MÍA ĐƯỜNG CÓ CÔNG SUẤT 7500 TẤN MÍA/NGÀY GVHD: TS. NGUYỄN VĂN TUYÊN
CHƯƠNG 5. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TUABIN
5.1 Chọn tuabin hơi
5.1.1 Thông số tuabin
5.1.2 Chọn kiểu tuabin
5.2 Bình ngưng
5.3 Tháp làm mát
5.4 Bơm nước ngưng
5.5 Bình khử khí
5.6 Hệ thống bơm cấp nước lò hơi
5.7 Hệ thống máy phát điện
CHƯƠNG 6. MỘT SỐ HỆ THỐNG PHỤ TRỢ KHÁC
5. 1 Hệ thống cung cấp bả mía
5. 2 Hệ thống xử lý tro lò hơi
5. 3 Hệ thống nước làm mát bình ngưng và phụ trợ
5. 4 Hệ thống xử lý nước và cung cấp nước bổ sung
5. 5 Hệ thống dầu điều khiển và bôi trơn thiết bị
5. 6 Xử lí nước thải
5. 7 Hệ thống phòng cháy chữa cháy
CHƯƠNG 7. NHỮNG VẤN ĐỀ CẦN LƯU Ý KHI VẬN HÀNH
CHƯƠNG 8. KẾT LUẬN
Chương 1:
TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY MÍA ĐƯỜNG

1.1 Khái quát một số đặc điểm của cây mía
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 3
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG NHIỆT ĐIỆN CHO
NHÀ MÁY MÍA ĐƯỜNG CÓ CÔNG SUẤT 7500 TẤN MÍA/NGÀY GVHD: TS. NGUYỄN VĂN TUYÊN
1.1.1 Khái niệm về cây mía
Mía là tên gọi chung của một số loài trong chi mía, bên cạnh các loài lau, lách.
Chúng là loại cỏ sống lâu năm, bản địa khu vực nhiệt đới và ôn đới ấm. Chúng có
thân to mập, chia đốt, chứa nhiều đường, cao từ 2-6 m. Tất cả các dạng mía đường
được trồng ngày nay đều là dạng lai ghép nội chi phức tạp. Chúng được trồng để
thu hoạch nhằm sản xuất đường.
1.1.2 Một số tính chất cơ bản về cây mía
Cấu tạo của cây mía thông thường phần ngọn sẽ nhạt hơn phần gốc (trong chiết
nước mía). Đó là đặc điểm chung của thực vật: chất dinh dưỡng (ở đây là hàm
lượng đường) được tập trung nhiều ở phần gốc (vừa để nuôi dưỡng cây vừa để dự
trữ). Đồng thời, do sự bốc hơi của lá mía, nên phần ngọn cây lúc nào cũng phải
được cung cấp nước đầy đủ để cung cấp cho lá, gây ra hàm lượng nước trong tỷ lệ
đường/nước phần ngọn sẽ nhiều hơn phần gốc, làm cho ngọn cây mía nhạt hơn.
1.1.3 Đặc điểm về cây mía:
- Nhiệt độ: Mía là loài cây nhiệt đới nên đòi hỏi điều kiện độ ẩm rất cao. Nhiệt
độ bình quân thích hợpcho sự sinh trưởng của cây mía là 15-26
o
C. Giống mía nhiệt
đới sinh trưởng chậm khi nhiệt độ dưới 21
o
C và ngừng sinh trưởng khi nhiệt độ 13
o
C và dưới 5
o
C thì cây sẽ chết. Những giống mía á nhiệt đới tuy chịu rét tốt hơn
nhưng nhiệt độ thích hợp cũng giống như mía nhiệt đới. Thời kỳ mía nảy mầm cần

nhiệt độ trên 15
o
C tốt nhất từ 26-33
o
C. Mía nảy mầm kém ở nhiệt độ dưới 15
o
C và
trên 40
o
C. Từ 28-35
o
C là nhiệt độ thích hợp cho mía vươn cao. Sự dao động biên
độ nhiệt giữa ngày và đêm liên quan với tỷ lệ đường trong mía. Giới hạn nhiệt độ
thích hợp cho thời kỳ mía chín từ 15-20
o
C. Vì vậy tỷ lệ đường trong mía thường
đạt ở mức cao nhất cho các vùng có khí hậu lục địa và vùng cao.
- Ánh sáng: Mía là cây nhạy cảm với ánh sáng và đòi hỏi cao về ánh sáng. Thiếu
ánh sáng, mía phát triển không tốt, hàm lượng đường thấp. Mía cần thời gian tối
thiểu là 1200 giờ tốt nhất là trên 2000 giờ. Quang hợp của cây mía tỷ lệ thuận với
cường độ và độ dài chiếu sáng. Thiếu ánh sáng cây hút phân kém do đó phân đạm,
lân, kali chỉ hiệu quả khi ánh sáng đầy đủ. Vì vậy ở vùng nhiệt đới và á nhiệt đới
mía vươn cao mạnh nhất khi bắt đầu vào mùa hè có độ dài ngày tăng lên. Chính vì
vậy, nó là nhân tố quan trọng quyết định năng suất và sản lượng mía.
- Độ ẩm: Mía là cây cần nhiều nước nhưng lại sợ úng nước. Mía có thể phát triển
tốt ở những vùng có lượng mưa từ 1500 mm/năm. Giai đoạn sinh trưởng mía yêu
cầu lượng mưa từ 100 - 170 mm/tháng. Khi chín cần khô ráo, mía thu hoạch sau
một thời gian khô ráo khoảng 2 tháng sẽ cho tỷ lệ đường cao. Bởi vậy các nước
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 4
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG NHIỆT ĐIỆN CHO

NHÀ MÁY MÍA ĐƯỜNG CÓ CÔNG SUẤT 7500 TẤN MÍA/NGÀY GVHD: TS. NGUYỄN VĂN TUYÊN
nằm trong vùng khô hạn nhưng vẫn trồng mía tốt còn những nơi mưa nhiều và
phân bố đều trong năm thì việc trồng mía không hiệu quả. Gió bão làm cây đổ dẫn
đến làm giảm năng suất, giảm phẩm chất của cây. Chính vì vậy gió cũng là dấu
hiệu quan trọng trong công tác dự báo lên kế hoạch và chế biến làm sao tốn ít chi
phí mà giá trị sản xuất cũng như phẩm chất của mía nguyên liệu vẫn cao.
- Độ cao: Độ cao có liên quan đến cường độ chiếu sáng cũng như mức chênh
lệch nhiệt độ giữa ngày và đêm, do đó ảnh hưởng đến khả năng tích tụ đường trong
mía, điều đó ảnh hưởng đến hoạt động của các khâu trong quy trình chế biến. Giới
hạn về độ cao cho cây mía sinh trưởng và phát triển ở vùng xích đạo là 1600 mm, ở
vùng nhiệt đới là 700-800 mm.
- Đất trồng: Mía là loại cây công nghiệp khỏe, dễ tính, không kén đất, vì vậy có
thể trồng mía trên nhiều loại đất khác nhau, từ 70% sét đến 70% cát. Đất thích hợp
cho mía là những loại đất xốp, tầng canh tác sâu, có độ phì cao, giữ ẩm tốt và dễ
thoát nước. Có thể trồng mía có kết quả trên cả những nơi đất sét rất nặng cũng như
trên đất than bùn, đất hoàn toàn cát, đất chua mặn, đất đồi, khô hạn ít màu mỡ.
1.1.4 Giá trị kinh tế
- Mía là cây trồng công nghiệp lấy đường quan trọng của ngành công nghiệp
đường. Đường là một loại thực phẩm cần có trong cơ cấu bữa ăn hàng ngày của
nhiều quốc gia trên thế giới, cũng như là loại nguyên liệu quan trọng của nhiều
ngành sản xuất công nghiệp nhẹ vàhàng tiêu dùng như bánh kẹo…
- Về mặt kinh tế, trong thân mía chứa khoảng 80-90% nước dịch, trong dịch đó
chứa khoảng 16-18% đường. Vào thời kỳ mía chín già, người ta thu hoạch mía rồi
đem ép lấy nước. Từ nước dịch mía được chế lọc và cô đặc thành đường. Có hai
phương pháp chế biến bằng thủ công thì có các dạng đường đen, mật, đường hoa
mai. Nếu chế biến qua các nhà máy sau khi lọc và bằng phương pháp ly tâm, sẽ
được các loại đường kết tinh, tinh khiết.
- Ngoài sản phẩm chính là đường những phụ phẩm chính của cây mía bao gồm:
+ Bã mía chiếm 25-30% trọng lượng mía đem ép. Bã mía có thể dùng làm
nguyên liệu đốt lò, hoặc làm bột giấy, ép thành ván dùng trong kiến trúc, cao hơn là

làm ra Furfural là nguyên liệu cho ngành sợi tổng hợp. Trong tương lai khi mà rừng
ngày càng giảm nguồn nguyên liệu làm bột giấy, làm sợi từ cây rừng giảm đi thì
mía là nguyên liệu quan trọng để thay thế.
+ Mật gỉ chiếm 3-5% trọng lượng đem ép. Từ mật gỉ cho lên men chưng cất rượu
rum, sản xuất men các loại. Một tấn mật gỉ cho một tấn men khô hoặc các loại axit
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 5
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG NHIỆT ĐIỆN CHO
NHÀ MÁY MÍA ĐƯỜNG CÓ CÔNG SUẤT 7500 TẤN MÍA/NGÀY GVHD: TS. NGUYỄN VĂN TUYÊN
axetic, hoặc có thể sản xuất được 300 lít tinh dầu và 3800 lít rượu. Từ một tấn mía
tốt người ta có thể sản xuất ra 35-50 lít cồn 96, một ha với kỹ thuật sản xuất hiện
đại của thế kỷ 21 có thể sản xuất 7000-8000 lít cồn để làm nhiên liệu. Vì vậy khi
mà nguồn nhiên liệu lỏng ngày càng cạn kiệt thì người ta đã nghĩ đến việc thay thế
năng lượng của thế kỷ 21 là lấy từ mía.
+ Bùn lọc chiếm 1,5-3% trọng lượng mía đem ép. Đây là sản phẩm cặn bã còn
lại sau khi chế biến đường. Từ bùn lọc có thể rút ra sáp mía để sản xuất nhựa xêrin
làm sơn, xi đánh giầy… Sau khi lấy sáp, bùn lọc dùng làm phân bón rất tốt.
+ Theo ước tính giá trị các sản phẩm phụ phẩm cao hơn 2-3 lần sản phẩm chính
là đường.
- Mía còn là loại cây có tác dụng bảo vệ đất rất tốt. Mía thường được trồng từ
tháng 10 đến tháng 2 hàng năm là lúc lượng mưa rất thấp. Đến mùa mưa, mía được
4-5 tháng tuổi, bộ lá đã giao nhau thành thảm lá xanh dày, diện tích là gấp 4-5 lần
diện tích đất làm cho mưa không thể rơi trực tiếp xuống mặt đất, có tác dụng tránh
xói mòn đất cho các vùng đồi trung du. Hơn nữa mía là cây rễ chum và phát triển
mạnh trong tầng đất từ 0-60 cm. Một ha mía tốt có thể có 13-15 tấn rễ, sau khi thu
hoạch bộ rễ để lại trong đất cùng với bộ lá là chất hữu cơ quý làm tăng độ phì của
đất.
1.1.5 Đặc tính chất lượng bã mía
Theo số liệu phân tích, đặc tính chất lượng bã mía được thể hiện trong bảng 1.1.5
sau:
Bảng 1.1: Đặc tính chất lượng bã mía [7]

TT Thông số Ký hiệu Giá trị
1 Đường sucrose dư, % (
2
) S
p
2%
Thành phần công nghiệp
1 Chất bốc làm việc, %, (
2
) V
p
33,05
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 6
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG NHIỆT ĐIỆN CHO
NHÀ MÁY MÍA ĐƯỜNG CÓ CÔNG SUẤT 7500 TẤN MÍA/NGÀY GVHD: TS. NGUYỄN VĂN TUYÊN
2 Độ tro làm việc, % (
1
) A
p
1,25
3 Độ ẩm làm việc, % (
2
) W
p
50
4 Các bon cố định, % (
2
) FC
p
15,7%

Thành phần nguyên tố
1 Hyđrô làm việc, % (
1
) H
p
3,25
2 Các bon làm việc, % (
1
) C
p
23,5
3 Ô xy làm việc, % (
1
) O
p
22,0
4 Nhiệt trị thô, kcal/kg, (
4
) GCV 2.277
5 Nhiệt trị tinh, kcal/kg, (
4
) NCV 1.802
(*) Ghi chú:
(1)
Số liệu kinh nghiệm của Hugot,
(2)
Số liệu của Hiệp hội mía đường Brazil,
(3)
Độ ẩm 50% và đường dư 2% là số liệu điển hình của công nghệ mía đường
hiện tại.

(4)
Tính toán theo công thức kinh nghiệm của Hugot
1.2 Đặc điểm về ngành mía đường Việt Nam
Được gia nhập vào năm 1990, ngành công nghiệp mía đường ở nước ta con non
trẻ so với các ngành công nghiệp khác ,hiện nay mía đường Việt Nam đang đối mặt
với nhiều vấn đề như: Thiếu nguồn nguyên liệu vào các mùa không thu hoạch cây
mía, công suất nhà máy thấp, cơ sở vật chất – công nghệ còn lạc hậu … lý do chính
đó là việt nhà nước ta chưa có chính sách thỏa đáng về việc mua lại giá điện của
EVN , giá điện mua quá thấp nên các nhà đầu từ không muốn đầu tư vào cơ sở vật
chất cũng như công nghệ.
1.2.1. Khó khăn phải đối mặt hiện nay
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 7
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG NHIỆT ĐIỆN CHO
NHÀ MÁY MÍA ĐƯỜNG CÓ CÔNG SUẤT 7500 TẤN MÍA/NGÀY GVHD: TS. NGUYỄN VĂN TUYÊN
- Giá thành đường cao: Là ngành mới bắt đầu hoạt động mạnh từ những năm
1990, có tuổi đời rất non trẻ so với khu vực và thế giới (Ấn Độ là nước đầu tiên
trên thế giới biết sản xuất đường từ mía, công nghiệp đường tuy có từ lâu đời,
nhưng 200 năm gần đây mới được cơ khí hóa, nhiều thiết bị quan trọng được phát
minh vào thế kỷ 19), máy móc công nghệ lạc hậu, công suất thấp, chi phí sản xuất
và chế biến đường cao nên giá thành trung bình đường Việt Nam luôn cao hơn từ
vài chục đến cả 100 USD/tấn so với Ấn Độ, Thái Lan, Trung Quốc, Braxin… dẫn
đến khó khăn khi cạnh tranh với đường nhập lậu.
Hình 1.1: Đồ thị báo giá giữa Việt Nam và Quốc tế
- Diện tích trồng mía nhỏ lẻ, phân tán và chưa được đầu tư tương xứng yêu cầu
sản xuất công nghiệp, năng suất mía thấp: Diện tích trồng, sản lượng mía bình
quân/niên vụ/hộ quá thấp (30 – 40 tấn mía/niên vụ/hộ), thời gian sinh trưởng dài,
lại bị cạnh tranh quyết liệt bởi các cây trồng khác (cao su, cafe…), còn nông dân thì
không mặn mà với cây mía, nguyên nhân do một là nhà nước chưa có cơ chế hỗ trợ
cho nông dân ổn định sản xuất mía, tuy các nhà máy có ký kết hợp đồng hẳn hoi
song thường chỉ là hợp đồng 1 năm (trong khi một chu kỳ trồng mía thông thường

là 3 năm), trong đó giá mía thu mua không được đảm bảo và xác định là bao nhiêu
nên nông dân không mạnh dạn đầu tư vì không chắc chắn sẽ thu hồi đủ vốn và có
lãi; thứ hai là do cơ cấu phân chia tỷ lệ lợi nhuận chưa hợp lý trong đó nông dân bị
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 8
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG NHIỆT ĐIỆN CHO
NHÀ MÁY MÍA ĐƯỜNG CÓ CÔNG SUẤT 7500 TẤN MÍA/NGÀY GVHD: TS. NGUYỄN VĂN TUYÊN
thiệt nhiều nhất, Nhà nước chỉ khuyến cáo mua một tấn mía với giá bằng 60 kg
đường, không áp đặt và không kiểm soát được, giá đường lại luôn lên xuống thất
thường, do đó nông dân chưa yên tâm sản xuất vì lợi ích không rõ ràng và không
được đảm bảo. Vì vậy dẫn đến việc diện tích mía tăng chậm, thậm chí 3 niên vụ
gần đây có xu hướng giảm sút nghiêm trọng. Năng suất mía thấp, bình quân đạt gần
60 tấn/ha, ngoài đồng bằng sông Cửu Long đạt trung bình 70-80 tấn/ha, còn lại hầu
hết các vùng khác chỉ đạt 45-50 tấn/ha (so với năng suất mía bình quân trên thế giới
hiện nay là 70 tấn/ha).
Hình 1.2: Diện tích và sản lượng mía nước ta ( 2007-2014)
- Cạnh tranh nguyên liệu đầu vào gay gắt: Hiện nay trên cả nước có khoảng 40
nhà máy sản xuất đường nằm ở ba khu vực lớn là miền Bắc, miền Trung – Tây
Nguyên và đồng bằng sông Cửu Long. Tuy nhiên không phải nhà máy nào cũng tự
xây dựng được cho mình vùng nguyên liệu ổn định, sản lượng mía chỉ đáp ứng
được 61,2% tổng công suất , 40 nhà máy đang hoạt động thì có 2 nhà máy không
đủ nguyên liệu (nhà máy Tuyên Quang 21%, Sugar Việt Nam 15,5%) và 13 nhà
máy hoạt động dưới 50% công suất. Vì vậy sự cạnh tranh giữa các nhà máy trong
cùng một địa bàn trở nên vô cùng gay gắt. Tình trạng các nhà máy không có vùng
nguyên liệu của mình mà phải thu mua từ các thương lái đã tạo nên sự cạnh tranh
không lành mạnh, phá giá mua giữa các thương lái.
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 9
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG NHIỆT ĐIỆN CHO
NHÀ MÁY MÍA ĐƯỜNG CÓ CÔNG SUẤT 7500 TẤN MÍA/NGÀY GVHD: TS. NGUYỄN VĂN TUYÊN
Hình 1. 3: Năng suất và sản lượng mía giữa Việt Nam và Thái Lan
- Hiệu suất thu hôi đường của các nhà máy thấp: 1 ha mía ở đồng bằng sông

Cửu Long chỉ thu hồi được 4-6 tấn đường, trong khi các nước trong khu vực có
hiệu suất thu hồi đường từ 10-13 tấn/ha. Hiệu suất thu hồi đường thấp, chất lượng
mía nguyên liệu thấp do giống mía cũ có năng suất thấp, trữ lượng thấp tỷ lệ thoái
hóa, sâu bệnh nhiều, thu mía non, mía dơ, dẫn đến tỷ lệ mía/đường của Việt Nam là
tương đối cao. Đồng thời, tỷ lệ mía/đường ở Việt Nam cho thấy phụ thuộc vào cả
quy mô của nhà máy. Điều đó có nghĩa là đối với các nhà máy có quy mô càng lớn
thì hoạt động có hiệu quả hơn với tỷ lệ mía/đường thấp hơn.
- Các nhà máy đường có quy mô nhỏ, công suất thấp: bình quân chỉ đạt khoảng
2500 tấn/ngày/nhà máy, nguyên nhân chính là do là công nghệ lạc hậu, phần lớn
các nhà máy đều sử dụng dây chuyền công nghệ thiết bị cũ của Trung Quốc, hệ quả
của sự phát triển ồ ạt các nhà máy đường trong giai đoạn đầu sau khi có chương
trình 1 triệu tấn đường (ngoại trừ các nhà máy liên doanh và có vốn đầu tư nước
ngoài như SBT), và hai là do khó khăn về nguồn nguyên liệu.
Hình 1.4: Thị phần mía đường các khu vực trọng tâm trong nước ta năm 201
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 10
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG NHIỆT ĐIỆN CHO
NHÀ MÁY MÍA ĐƯỜNG CÓ CÔNG SUẤT 7500 TẤN MÍA/NGÀY GVHD: TS. NGUYỄN VĂN TUYÊN
1.2.2 Triển vọng phát triển của ngành mía đường
- Ngành mía đường thế giới đang trên đà hồi phục: theo dự báo trong vòng từ 2-3
năm tới, giá đường sẽ ở mức cao và ổn định, do tác động của dân số thế giới hiện
nay là 7 tỷ người, giá dầu thô tăng (gần 100 USD/thùng) và chương trình phát triển
ethanol nhiên liệu (đặc biệt là của Braxin chiếm 60% sản lượng đường). Khi kinh tế
thế giới bắt đầu hồi phục, nhu cầu về ethanol trên thế giới sẽ tăng rất cao do dầu
ngày càng khan hiếm và khó khai thác, đồng nghĩa với việc giá dầu ngày càng tăng
cao như hiện nay cùng với những vấn đề về ô nhiễm môi trường. Ethalnol kém gây
ô nhiễm hơn xăng. Vì vậy, chiến lược của Mỹ và châu Âu tập trung vào sự tăng
cường hợp tác với Braxin trong việc nhập ethanol nhằm giảm bớt sự phụ thuộc vào
các nước sản xuất dầu.
- Việt Nam có các điều kiện tự nhiên thuận lợi để phát triển cây mía: về mặt tài
nguyên tự nhiên, như khí hậu, đất đai, Việt Nam được đánh giá là nước có tiềm

năng trung bình khá để phát triển mía cây. Địa hình Việt Nam có đủ đất đồng bằng,
lượng mưa khá (1.400 mm đến 2.000 mm/năm), nhiệt độ phù hợp, độ nắng
thíchhợp cho cây mía phát triển. Các vùng như Tây Nguyên và Đông Nam Bộ, đặc
biệt là Duyên hải Nam Trung Bộ có khả năng cho cây mía có sản lượng đường cao.
- Nhu cầu tiêu dùng nội địa của Việt Nam ngày càng tăng cao (năm 2011 khoảng
1,4 triệu tấn): Mức tiêu thụ đường bình quân của Việt Nam có tốc độ tăng trưởng
khá cao. Bình quân giai đoạn 1999-2009 tiêu dùng tăng khoảng 5,1%/năm, năm
2010 dự kiến đạt 17,5 kg/người/năm. Trong khi sản xuất đường trong nước mới chỉ
đáp ứng được khoảng 70% nhu cầu, phần còn lại chủ yếu nhập khẩu từ Trung Quốc
và Thái Lan, như vậy, tiềm năng từ thị trường nội địa vẫn còn rất lớn.
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 11
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG NHIỆT ĐIỆN CHO
NHÀ MÁY MÍA ĐƯỜNG CÓ CÔNG SUẤT 7500 TẤN MÍA/NGÀY GVHD: TS. NGUYỄN VĂN TUYÊN
Hình 1.5: Sản lượng tiêu thụ mía trong nước ta (2002-20130
1.3 Vai trò của hơi nước trong nhà máy mía đường
1.3.1 Vai trò của hơi nước trong nhà máy mía đường
- Nhiểm cụ chính của hơi nước trong nhà máy mía đường là sản xuất ra điện và
cung cấp nhiệt cho nhà máy. Do nhu cầu sử dụng điện của nhà máy điện rất cao mà
các nhà máy này đều được xây dựng ở những nơi mà mạng lưới điện khó kéo tới
nên hầu hết các nhà máy điện phải tự sản xuất ra điện để tiêu thụ
- Để tự sản xuất điện các nhà máy sẽ dùng lò hơi để sinh hơi quá nhiệt có nhiệt
độ cao và áp suất cao để quay tuabin phát điện.
- Ngoài sản xuất điện thì nhà máy vẫn cần rất nhiều nhiệt cho các quá trình công
nghệ như cô đặc, bốc hơi nước mía, nấu đường, vvv Để đáp ứng đủ lượng nhiệt
cho các quá trình trên thì các nhà máy sẽ sử dụng hơi nước sau khi ra turbine hoặc
trích từ tuabin nếu dùng tuabin ngưng có cửa trích.
+ Đối với tuabine đối áp thì nước sau khi ra khỏi các quá trình sẽ được xử lí và
đưa vào lại lò hơi để tiếp tục quá trình sinh hơi.
+ Đối với tuabine ngưng hơi có cửa trích thì sau khi hơi nước ra khỏi tuabine thì
sẽ được ngưng hơi tại bình ngưng và được bổ sung nước đưa vào lò hơi và tiếp tục

quá trình tuần hoàn của hệ thống.
1.3.2 Sơ đồ công nghệ
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 12
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG NHIỆT ĐIỆN CHO
NHÀ MÁY MÍA ĐƯỜNG CÓ CÔNG SUẤT 7500 TẤN MÍA/NGÀY GVHD: TS. NGUYỄN VĂN TUYÊN
Hơi trích từ tuabin hạ áp hầu hết được dẫn vào chạy công nghệ nhà máy mía
đường, phần còn lại đưa bình khử khí. Hơi sau khi được sử dụng cho công nghệ
của nhà máy sẽ được đưa về bồn chứa, tại đây sẽ có các công nghệ xử lý lượng
đường và các chất bẩn khác trong nước rồi được đưa đi bổ sung vào lò hơi tiếp tục
hệ thống tuần hoàn nhiệt.
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 13
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG NHIỆT ĐIỆN CHO
NHÀ MÁY MÍA ĐƯỜNG CÓ CÔNG SUẤT 7500 TẤN MÍA/NGÀY GVHD: TS. NGUYỄN VĂN TUYÊN
Hình 1.6: Sơ đồ hơi công nghệ của nhà máy mía đường
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 14
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG NHIỆT ĐIỆN CHO
NHÀ MÁY MÍA ĐƯỜNG CÓ CÔNG SUẤT 7500 TẤN MÍA/NGÀY GVHD: TS. NGUYỄN VĂN TUYÊN
1.4 Nhiệm vụ luận văn
Nêu lên được ưu thế lớn nhất của công nghệ sử dụng tuabin ngưng hơi có cửa
trích so với kiểu công nghệ truyền thống sử dụng tuabin đối áp. Gồm những nội
dụng cơ bản như sau:
- Tổng quan về ngành mía đường của nước ta hiện nay
- Tìm hiểu đặc điểm các công nghệ nhiệt điện trong nhà máy mía đường
- Lựa chọn và tính toán sơ đồ nhiệt phù hợp cho nhà máy với công suất 7500
(tấn mía/ngày)
- Hệ thống lò hơi
+ Tính toán phát thảo sơ bộ kích thước lò hơi, sau đó chọn kiểu lò hơi dựa trên
thông số tính toán;
+ Xác định nhiệt độ, áp suất, nhiệt lượng trao đổi trong các thiết bị phụ trợ lò
hơi ( bộ quá nhiệt, sấy không khí, hâm nước,vv…);

+ Tính chọn các thiệt bị phụ trợ cho hệ thống lò hơi ( quạt khói, quạt gió,
vv…).
- Hệ thống tuabin
+ Chọn kiểu tuabin từ nhà sản xuất;
+ Tính chọn hệ thống bình ngưng ( bình ngưng, tháp giải nhiệt, bơm tuần
hoàn, vv…);
- Lắp đặt các thiết bị phụ trợ phù hợp cho hệ thống nhiệt ;
- Đưa ra những vấn đề cần lưu ý khi vận hành hai thiết bị chính là lò hơi và
tuabin
- Tóm tắt lại nội dung chính của luận văn
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 15
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG NHIỆT ĐIỆN CHO
NHÀ MÁY MÍA ĐƯỜNG CÓ CÔNG SUẤT 7500 TẤN MÍA/NGÀY GVHD: TS. NGUYỄN VĂN TUYÊN
Chương 2:
LỰA CHỌN VÀ TÍNH TOÁN SƠ ĐỒ NHIỆT NHÀ MÁY
Trước khi lựa chọn và tính toán sơ đồ nhiệt cho nhà máy thì ta sẽ tìm hiểu về:
+ Sơ đồ nhiệt,
+ Đặc điểm (ưu, nhược điểm)
+ Mô tả sơ bộ nguyên lý làm việc
Của từng hệ thống từ đó chọn được kiểu sơ đồ nhiệt thích hợp nhất cho nhà máy mía
đường có công suất 7500 tấn mía/ngày hiện nay.
2.1 Sơ đồ dùng tuabin hơi đối áp
2.1.1 Sơ đồ nhiệt
Hiện nay hệ thống nhiệt trong nhà máy mía đường sử dụng tuabin đối áp đang
phổ biến nước ta. Nguyên nhân chính là do công nghệ cũ và lượng hơi sinh ra được
tận dụng cung cấp hoàn toàn cho công nghệ nhà máy mía đường.
Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý của tuabin đối áp
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 16
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG NHIỆT ĐIỆN CHO
NHÀ MÁY MÍA ĐƯỜNG CÓ CÔNG SUẤT 7500 TẤN MÍA/NGÀY GVHD: TS. NGUYỄN VĂN TUYÊN

2.1.2 Mô tả
Hơi mới từ lò hơi đưa sang tuabin bằng đường ống chơi chính. Từ đường ống
hơi chính hơi mới sẽ qua van chặn/điều chỉnh sau đó vào tuabin đối áp.
Hơi sau khi qua tuabin đối áp sẽ được dẫn hoàn toàn vào đường ống hơi chính và
cung cấp nhiệt cho nhà máy và công nghệ mía đường, một phần được trích đi dẫn
động bơm cấp, hơi chèn cho trục tuabin và thổi bụi lò hơi
Sau khi thu hồi nước từ hơi công nghệ nhà máy và các hệ thống khác, nước sẽ
được xử lí và tiếp tục đưa vào lò hơi.
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 17
TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG NHIỆT ĐIỆN CHO
NHÀ MÁY MÍA ĐƯỜNG CĨ CƠNG SUẤT 7500 TẤN MÍA/NGÀY GVHD: TS. NGUYỄN VĂN TUN
Hình 2.2: Sơ đồ nhiệt tuabin đối áp
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 18
BAO NƯỚC
NƯỚC CẤP VÀO
LÒ HƠI
HƠI QUA TUABIN
M
M
TB1
TB2
NƯỚC CẤP
HƠI CẤP CHO CÔNG NGHỆ
BÌNH PHÂN
PHỐI HƠI
CHO TUABIN
LÒ HƠI
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG NHIỆT ĐIỆN CHO
NHÀ MÁY MÍA ĐƯỜNG CÓ CÔNG SUẤT 7500 TẤN MÍA/NGÀY GVHD: TS. NGUYỄN VĂN TUYÊN
2.1.3 Đặc điểm

- Ưu điểm: Sử dụng tuabin đối áp cho hệ thống nhiệt trong nhà máy đường sẽ
giúp nhà đầu tư giảm thiểu thấp kính phí đầu tư thiết bị vì hệ thống này không sử
dụng các thiết bị phụ sau tuabin như bình ngưng, các hệ thống bơm ngưng, tháp
giải nhiệt và các bình gia nhiệt, vv…
- Nhược điểm: Nhược điểm lớn nhất của hệ thống này là khi dây chuyền đồng
phát nhiệt điện ngừng vận hành khi hết vụ ép mía thì lúc đó không còn nhu cầu sử
dụng hơi thứ. Trong trường hợp này sẽ không sử dụng hết toàn bộ khối lượng bã
mía do nhà máy đường thải ra hoặc nếu sử dụng tuabin đối áp để phát điện ngoài
vụ sản xuất thí sẽ lãng phí năng lượng phần hơi thứ xả bỏ.
+ Công suất lắp đặt lớn gấp hai lần so với tuabin ngưng hơi, giá thành sản xuất
điện (đ/kWh) chắc chắn sẽ cao hơn rất nhiều;
+ Trong thời gian không vận hành gần ½ thời gian của năm, cần có các biện
pháp phòng mòn rất phức tạp cho thiết bị;
+ Sản lượng điện đưa lên lưới không đều đặn, sẽ khó có khả năng đối với bên
mua (EVN).
2.2 Sơ đồ sử dụng tuabin ngưng hơi có cửa trích
2.2.1 Sơ đồ nhiệt
Hình 2.3 Sơ đồ nguyên lý của tuabin ngưng hơi có cửa trích
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 19
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG NHIỆT ĐIỆN CHO
NHÀ MÁY MÍA ĐƯỜNG CÓ CÔNG SUẤT 7500 TẤN MÍA/NGÀY GVHD: TS. NGUYỄN VĂN TUYÊN
2.2.2 Mô tả
Hơi mới từ lò hơi đưa sang tuabin bằng đường ống hơi chính. Từ đường ống hơi
chính, hơi mới cũng được lấy đi chạy tuabin phụ dẫn động bơm cấp và cấp đến ống
góp hơi tự dùng qua thiết bị giảm ôn giảm áp.
Một phần hơi được trích từ thân tua bin qua các cửa trích điều chỉnh để cấp hơi
thứ cho nhà máy đường. Hơi thoát từ tuabin được ngưng tụ trong bình ngưng, nước
ngưng được đưa đến khử khí bằng bơm nước ngưng qua các bộ làm nguội hơi ê-
jếc-tơ và bình ngưng hơi chèn
Hơi thoát từ tua bin phụ được đưa đi gia nhiệt khử khí. Phần hơi gia nhiệt khử

khí còn lại được cấp từ cửa trích hơi thứ hạ áp.
Hơi tự dùng được sử dụng cho các mục đích chèn trục tua bin, chạy
ê-jếc-tơ hút khí bình ngưng và dùng cho hệ thống thổi bụi lò hơi.
2.2.3 Đặc điểm
- Ưu điểm:
+ Công suất lắp đặt nhỏ gấp hơn gấp hai lần so với tuabin đối áp, giá thành sản
xuất điện nhỏ;
+ Hệ thống sẽ được vận hành liên tục gần như cả năm giúp tiêu thụ hết toàn bộ
bã mía sản sinh ra trong vụ ép;
+ Tiết kiệm được nhiều khoản phí cho việc phòng hao mòn cho các thiết bị;
+ Sản lượng điện đưa lên mạng lưới đều đặn => Dễ thương lượng với đối tác
mua điện (EVN).
- Nhược điểm
Tuy ưu điểm của loại này vượt trội nhiều hơn so với tuabin đối áp nhưng không
tránh khỏi các hạn chế như sau:
+ Các thiết bị phụ trợ cho tuabin sẽ phức tạp hơn nhiều => tăng mức đầu tư thiết
bị ban đầu;
+ Các tuabin ngưng hơi có cửa trích hầu hết có cấu tạo phức tạp nên việc vận
hành và bảo trì thiết bị gặp nhiều khó khăn
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 20
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG NHIỆT ĐIỆN CHO
NHÀ MÁY MÍA ĐƯỜNG CÓ CÔNG SUẤT 7500 TẤN MÍA/NGÀY GVHD: TS. NGUYỄN VĂN TUYÊN
- Ngoài các thiết bị trong công nghệ cũ thì hệ thống này còn có thêm các bộ phận
khác như sau :
+ Bình ngưng;
+ Tháp giải nhiệt;
+ Bơm ngưng;
+ Bình khử khí;
+ vv…
+ Lượng hơi trích ngoài việc cấp cho công nghệ, hơi còn đưa đi chạy tuabin phụ,

đưa vào bình khử khí, chằn tuabin, vv… Hơi sau tuabin còn lại được ngưng tụ hoàn
toàn trong bình ngưng.
2.3 Lựa chọn sơ đồ nhiệt điện cho nhà máy mía đường có công suất 7500 (tấn
mía/ngày)
2.3.1 Sản lượng bã mía của nhà máy đường
Nguồn nguyên liệu bã mía hoàn toàn có thể đáp ứng đủ, phục vụ nhà máy điện
năng lượng tái tạo với công suất 12,5MW
Sản lượng mía cây hàng năm của nhà máy khoảng 1.200.000 tấn. Với tỷ lệ bã
chiếm khoảng 26,5 - 27% trọng lượng mía tươi, tổng khối lượng bã mía hàng năm
khoảng 318.000 đến 324.000 tấn
Khối lượng bã này sản sinh ra tập trung trong vụ ép kéo dài khoảng 150 ngày, sẽ
được sử dụng cho cả hệ thống đồng phát hiện có và hệ thống đồng phát mới.
2.3.2 Lựa chọn sơ đồ nhiệt
Từ những đặc điểm của hai hệ thống sử dụng tuabin đối áp và ngưng hơi, cộng
thêm phần tính toàn về lượng bả mía phù hợp cho công nghệ mới nên ta chọn
phương án hai (2) là sử dụng tuabin ngưng hơi có cửa trích cho hệ thống nhiệt điện
của nhà máy mía đường có công suất 7500 (tấn/ngày).
Phương án này có hai ưu thế lớn vượt trội hơn phương án dùng tuabin đối áp là;
+ Sự dụng hết lượng bã mía mà nhà máy đường thải ra;
+ Các thiết bị chạy liên tục trong năm (273 ngày) nên chi phi bao dưỡng cho
thiết bị ít tốn kém hơn.
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 21
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG NHIỆT ĐIỆN CHO
NHÀ MÁY MÍA ĐƯỜNG CÓ CÔNG SUẤT 7500 TẤN MÍA/NGÀY GVHD: TS. NGUYỄN VĂN TUYÊN
( Bảng 2.1 Tính toán số liệu mía và bả mía được ép và cần thiết của nhà máy
trong năm ( sản xuất 150 ngày )
TT Nội dung ĐVT SL
1 Tổng sản lượng mía trong năm Tấn

1.125.000

2 Số lượng bã mía trong 01 ngày Tấn

2.025
3 Lượng hơi sinh ra trong 01 ngày tấn

4.455
4 Số ngày ép trong năm ngày

150
5 Tổng lượng bã trong năm Tấn

303.750
6 Tổng lượng hơi trong năm Tấn

668.250
7 Tổng lượng hơi cần trong 01 ngày (trong vụ) Tấn

3.347
8 Tổng lượng hơi tiêu thụ trong vụ Tấn

502.020
9 Tổng lượng bã tiêu thụ trong vụ Tấn

228.191
12 Tổng lượng bã còn lại để phát điện ngoài vụ Tấn

75.559
13 Tổng lượng hơi sinh ra ngoài vụ Tấn

166.230

15 Số ngày sản xuất điện ngoài vụ Ngày

123
16 Tổng số ngày phát điện trong năm Ngày

273
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 22
TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG NHIỆT ĐIỆN CHO
NHÀ MÁY MÍA ĐƯỜNG CĨ CƠNG SUẤT 7500 TẤN MÍA/NGÀY GVHD: TS. NGUYỄN VĂN TUN
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 23
TO EJECTOR
BƠM CẤP TUABIN
KHỬ KHÍ
BÌNH NGƯNG HƠI CHÈN
EJECTOR
TUABIN PHỤ
HƠI THỨ
LÒ HƠI
TUA BIN
THÁP LÀM MÁT
ỐNG GÓP HƠI TỰ DÙNG
MÁY PHÁT ĐIỆN
BÌNH NGƯNG
BƠM NƯỚC NGƯNG
ĐI CHÈN TRỤC TUA BIN
PHÂN
LY
qnbc
NƯỚC XẢ RA
XẢ BỎ

NƯỚC KHỬ KHÍ BỔ SUNG
BƠM NƯỚC NGƯNG
TO EJECTOR
BƠM CẤP ĐIỆN
BƠM CẤP KHỞI ĐỘNG
HƠI THỨ
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG NHIỆT ĐIỆN CHO
NHÀ MÁY MÍA ĐƯỜNG CÓ CÔNG SUẤT 7500 TẤN MÍA/NGÀY GVHD: TS. NGUYỄN VĂN TUYÊN
Hình 2.4: Sơ đồ nhiệt tuabin ngưng hơi có cửa trích
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 24
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG NHIỆT ĐIỆN CHO
NHÀ MÁY MÍA ĐƯỜNG CÓ CÔNG SUẤT 7500 TẤN MÍA/NGÀY GVHD: TS. NGUYỄN VĂN TUYÊN
Chương 3
TÍNH TOÁN SƠ ĐỒ NHIỆT
3.1 Cơ sở lý thuyết
Trong quá trình tính toán sơ đồ nhiệt hệ thống ta cần giải quyết các vấn đề sau
đây:
- Đầu tiên là đi xây dựng quá trình làm việc của dòng hơi trong tuabin dựa vào
sơ đồ nhiệt đã có sẵn:
+ Trên đồ thị T-S xác định được nhiệt hàm (entanpi) của hơi tại các cửa trích
trên tuabin;
+ Chọn áp suất tại các bình gia nhiệt (nếu có), áp suất thực tế ở các bình gia
nhiệt thường bé hơn áp suất ở các cửa trích tới bình gia nhiệt, tổn thất áp suất này
khoảng 3 – 5% áp suất cửa trích;
+ Độ gia nhiệt trong bình khử khí được nâng lên từ 7-15
o
C để đảm bảo hiệu
quả khử khí;
+ Biết nhiệt độ nước đọng, dựa vào bảng thông số hơi nước xác định được áp
suất hơi làm việc tại các cửa trích từ đó xác định được áp suất tại các cửa trích.

- Tiếp theo là lập các phương trình cân bằng
+ Lập phương trình cân bằng chất và nhiệt của các thiết bị ( bình gia nhiệt,
bình phân ly, bình khử khí, vv…) .Chú ý khi lập phương trình cân bằng nhiệt ở
vòng trong khi đi từ bình gia nhiệt cao áp đến hạ áp (nếu có) rồi đến bình ngưng.
+ Trong khi lập và tính toán các bình gia nhiệt cũng thường gặp phải trường
hợp số ẩn nhiều hơn số phương trình lập được, thì phải lập các phương trình các
bình sau có liên quan tới nó rồi mới giải hệ thống các phương trình một lúc.
- Cuối cùng là kiểm tra và xác định các chỉ tiêu
+ Tính kiểm tra – Mục đích của kiểm tra là dựa vào các kết quả tính toán sơ
đồ nhiệt xác định công suất của tuabin có phù hợp với công suất ban đầu;
+ Xác định các chỉ tiêu kinh tế nhiệt của hệ thống: Xác định lượng nhiệt cung
cấp cho gian máy, lượng nhiệt cần thiết để sản sinh ra hơi quá nhiệt để xác định
hiệu suất truyền tải nhiệt.
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 25