Đồ Án Thiết Kế Sơ Bộ Một Nhà Máy Nhiệt Điện Công Suất 50 MW

Đồ án môn học
NMNĐ

Tính toán thiết kế

MC LC
MC LC..................................................................................................................................1
TI.......................................................................................................................................1
LI NểI U...........................................................................................................................2
CHNG 1: PHNG N T T MY V CễNG SUT N V..............................3
1.1. Xác định loại nhà máy nhiệt điện sẽ thiết kế............................................................3
1.2. Chọn công suất tổ máy...................................................................................................3
1.3.Các thông số chính của tổ máy 50 MW..........................................................................3
CHNG 2:LP V TNH TON S NHIT NGUYấN Lí.......................................4
2.1. Cấu tạo cơ bản và nguyên lí hoạt động của khối tuabin................................................4
2.2. Xây dựng quá trình giãn nở hơi trong tuabin trên đồ thị i-s.........................................5
2.3. Lập bảng thông số hơi và nớc.........................................................................................5
2.4. Tính toán cân bằng nhiệt và vật chất cho sơ đồ nhiệt nguyên lý.............................8
2.4.2.Tính sơ đồ nớc bổ sung:............................................................................................8
2.4.3 Tính sơ đồ khử khí phụ:...........................................................................................11
2.4.4,Tính cân bằng nhiệt cho các bình gia nhiệt:...........................................................12
CHNG 3 :TNH TON LA CHN CC THIT B CHNH.......................................22
3.1- Tính toán và lựa chọn thiết bị gian máy....................................................................22
3.1.1.Tính chọn bơm cấp..................................................................................................22
3.1.2. Bơm nớc ngng.........................................................................................................24
3.1.3. Bơm tuần hoàn.......................................................................................................26
3.1.4. Chọn bình ngng......................................................................................................29
3.1.5. Bình khử khí...........................................................................................................30
3.1.6. Tính chọn bình gia nhiệt........................................................................................33
3.2. Tính toán và lựa chọn thiết bị gian lò hơi.................................................................37
3.2.1. Lò hơi.....................................................................................................................37

3.2.2. Hệ thống nghiền than.............................................................................................38
3.2.3. Quạt tải bột than....................................................................................................41
3.2.4. Quạt gió.................................................................................................................42
3.2.5-Quạt khói................................................................................................................45
3.2.6. ống khói..................................................................................................................48
CHNG 4:S NHIT CHI TIT V B TR TON NH MY.............................50

TI
Thiết kế sơ bộ một nhà máy nhiệt điện công suất 50 MW.
Phụ tải nhiệt :DT = 90 (t/h)
Với các số liệu cho trớc:
xả = 0.011 ; rr = 0.01 ; chèn = 0.006 ; ej = 0.008 .
Ngày giao nhiệm vụ: 02-02-2007
Ngày hoàn thành : trớc lịch thi một tuần (15-07-2007)

1


Đồ án môn học
NMNĐ

Tính toán thiết kế

LI NểI U
Đất nớc ta đang trong giai đoạn phát triển mạnh mẽ trên mọi lĩnh vực,
từng bớc hiện đại hoá với mục tiêu đa đất nớc trở thành một nớc công nghiệp
theo định hớng của Đảng và Nhà nớc. Trong tiến trình công nghiệp hoá và hiện
đại hoá đất nớc, việc phát triển công nghiệp đợc đặt lên hàng đầu. Để làm đợc
điều đó chúng ta cần phải phát triển các ngành công nghiệp mũi nhọn trong đó
có ngành điện. Việc phát triển ngành điện cần phải đi trớc một bớc vì nó là cơ sở

cho sự phát triển của các ngành công nghiệp khác cũng nh đáp ứng nhu cầu
ngày càng cao của xã toàn hội .
Hiện nay điện năng ở nớc ta chủ yếu đợc sản suất ở các nhà máy thuỷ
điện và các nhà máy nhiệt điện. Nhng các nhà máy thuỷ điện của chúng ta có
công suất phụ thuộc vào mùa do bị chi phối bởi yếu tố từ thiên nhiên. Nhà máy
nhiệt điện có thể khắc phục đợc hạn chế trên. Từ đó có thể nhận thấy nếu chúng
2


Đồ án môn học
NMNĐ

Tính toán thiết kế

ta muốn có một an ninh năng lợng tốt, một sự phát triển bền vững thì việc phát
triển nhiệt điện là tính tất yếu khách quan.
Với sự quan tâm đúng mức đến vấn đề này trong thời gian tới chúng ta sẽ
nâng cao đợc hiệu quả hoạt động của các nhà máy nhiệt điện và đa nớc ta ngày
càng phát triển hơn nữa.

CHNG 1: PHNG N T T MY V CễNG SUT N V
1.1. Xác định loại nhà máy nhiệt điện sẽ thiết kế
Theo yêu cầu của đề bài: Thiết kế một nhà máy nhiệt điện đốt than có
công suất 50 MW có phụ tải nhiệt DT = 90 (t/h) do đó ta có thể đa ra phơng án
lựa chọn loại nhà máy nhiệt điện nh sau:
Thiết kế TTNĐ có tuabin trích hơi điều chỉnh .
1.2. Chọn công suất tổ máy
Do yêu cầu thiết kế nên ta sẽ chọn phơng án :
Trung tâm nhiệt điện1 khối độc lập với công suất 50 MW bao gồm 1 lò hơi
và 1 tuabin trích hơi điều chỉnh.

1.3.Các thông số chính của tổ máy 50 MW
Đặc tính kỹ thuật của TB T-50-130 đợc thể hiện qua bảng:
STT
1
2
3
6
Chúng

Đặc tính kỹ thuật tuabin
T-50-130
Công suất định mức, MW
50
áp suất hơi mới, at
130
Nhiệt độ hơi mới, 0C
565
Số cửa trích hơi
7
ta sử dụng 1 cấp phân ly nớc xả và 2 bình khử khí (có 1 khử khí

phụ).
Dùng sơ đồ phân ly nớc xả lò sẽ tận dụng đợc lợng nhiệt, lợng hơi nớc xả
của lò, làm giảm tổn thất nhiệt trong lò hơi và tăng hiệu suất của chu trình nhiệt.
3


Đồ án môn học
NMNĐ

Tính toán thiết kế

Hơi sau khi phân ly đợc đa vào bình khử khí phụ, nớc còn lại đợc đa vào bình
gia nhiệt nớc bổ sung để gia nhiệt cho nớc bổ sung sau đó đợc thải ra ngoài theo
đờng mơng thải.

CHNG 2:LP V TNH TON S NHIT NGUYấN Lí
2.1. Cấu tạo cơ bản và nguyên lí hoạt động của khối tuabin
Khối tổ máy T-50-130 gồm có một tuabin 50 MW trích hơi điều chỉnh và
1 lò bao hơi tuần hoàn tự nhiên.
Hơi mới áp suất cao có thông số là: p0=130 at, t0=565 0C
Tuabin T-50-130 có 7 cửa trích gia nhiệt hồi nhiệt cho 7 bình gia nhiệt,cho
HTT và 2 bình khử khí.
- Cửa trích số 1 trích hơi cấp hơi cho BGNCA số 7.
- Cửa trích số 2 trích hơi cấp hơi cho BGNCA số 6.
- Cửa trích số 3 trích hơi cấp hơi cho BGNCA số 5 và BKK
- Cửa trích số 4 trích hơi cấp hơi cho BGNHA số 4 .
- Cửa trích số 5 trích hơi cấp hơi cho BGNHA số 3 và HTT.
- Cửa trích số 6 trích hơi cấp hơi cho BGNHA số 2 và KKP
- Cửa trích số 7 trích hơi cấp hơi cho BGNHA số 1
Nớc ngng ở bình ngng đợc bơm qua 4 BGNHA lên BKK. Tại đây nớc đợc
khử các khí hoà tan. Sau khi ra khỏi BKK, nớc cấp đợc bơm cấp đẩy qua 3
BGNCA và đợc đa vào lò.
Sử dụng sơ đồ tự dồn cấp nớc đọng. Nớc đọng từ BGNCA số 7 đợc dồn về
BGNCA số 6, từ bình số 6 dồn về bình số 5, rồi toàn bộ nớc đọng đợc dồn về
BKK. Nớc đọng từ BGNHA số 4 đợc dồn về BGNHA số 3, nớc đọng từ BGNHA
số 3 dồn về BGNHA số 2. Nớc đọng từ BGNHA số 2 đợc bơm nớc đọng bơm
lên điểm hỗn hợp trên đờng nớc ngng ở ngay trớc BGNHA số 2. Nớc đọng tù
BGNHA số 1 dồn về bình ngng. Nớc đọng của hơi qua ejecter và của hơi qua
bình làm lạnh hơi chèn đợc đa về bình ngng.

Để tận dụng nhiệt và hơi của nớc xả lò, trong sơ đồ bố trí 1 bình phân ly
nớc xả và 1 bình gia nhiệt nớc bổ xung. Nớc xả lò đợc đa vào bình phân ly nớc
xả có áp suất 7at. Hơi ra khỏi bình phân ly nớc xả đợc đa vào bình khử khí phụ.
Nớc xả tiếp tục gia nhiệt cho nớc bổ sung tiếp tục tận dụng nhiệt rồi mới thải ra

4


Đồ án môn học
NMNĐ

Tính toán thiết kế

ngoài theo đờng mơng thải. Nớc bổ sung sau khi đợc gia nhiệt tiếp tục đa vào
bình khử khí phụ.
Từ đây ta có sơ đồ nhiệt nguyên lý (Hình 1)
2.2. Xây dựng quá trình giãn nở hơi trong tuabin trên đồ thị i-s
Quá trình giãn nở hơi đợc thể hiện trên đồ thị i-s (Hình 2)
áp suất hơi mới qua van stop bị giảm, chọn p 0=0,9 p0, theo đờng lý tởng
đẳng entropy.
Chọn điểm k có pk=0,065bar, độ khô x=0,923.
Về đơn vị ta coi 1at=1bar
Theo đề tài ta có bảng thông số quá trình giãn nở trong TB nh sau:
(Chú ý: Tất cả các thông số tra trên đồ thị và bảng đều đợc thực hiện trên
phần mềm CATT2 )
STT

iể
m

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

0
0'
CA7
CA6
CA5
KK
HA4
HA3
HA2
HA1

pct(bar)

Thông số các iểm
t(0C)

i(kJ/kg)

130

117
33.1
21.3
11
11
5
2.68
1
0.45

565
560.3
394
344
270
270
195
138
99.62
78.73

3510
3510
3212
3121
2983
2983
2845
2738
2630

2550

Dựa vào các điểm trên ta dựng đợc quá trình giãn nở dòng hơi trên đồ thị
i-s (Hình 2).

2.3. Lập bảng thông số hơi và nớc.
Ta thiết lập bảng thông số hơi và nớc tại đầu vào và ra khỏi thiết bị chính
trên chu trình. Với giả thiết sơ bộ về thông số lựa chọn trớc nh sau:
Tổn thất áp suất trên các đờng ống dẫn hơi và các van là 0% so với
áp suất đầu vào.(thc tế có tổn thất nhng không đáng kể)
Hiệu suất trao đổi nhiệt của các bình gia nhiệt là 0,98
5


Đồ án môn học
NMNĐ

Tính toán thiết kế

Độ gia nhiệt không tới mức trong các BGNHA là 40C, các
BGNCA là 30C.
Lợng hơi chèn, rò rỉ, xả, ejecter theo đề tài lần lợt là 0,6%, 1%,
1,1%, 0,8% so với lợng hơi mới đầu vào TB.
Hiệu suất là hơi lấy sơ bộ là LH=0,86.
Hiệu suất máy phát, cơ khí lấy g = m = 0,99.
Từ các giả thiết và các số liệu đã biết ta có thể lập bảng thông số hơi và n ớc qua
các thiết bị để làm cơ sở tính toán cho các phần sau(đơn vị của áp suất là bar,
nhiệt độ là 0C, entanpy là kJ/kg):

6

§å ¸n m«n häc

TÝnh to¸n thiÕt kÕ NMN§

`STT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

Điểm
0
0'
CA7
CA6
CA5
KK
HA4
HA3
HA2
HA1

ptr
130
117
33.1
21.3
11
11
5
2.68
1
0.45

11

k

0.065

Thông số hơi
ttr
itr
565
3510
560.3
3510
394
3212
344
3121
270

2983
270
2983
195
2845
138
2738
99.62
2630
78.73
2550
37.63
x=0,91
2385

pBGN
33.1
21.3
11
6
5
2.68
1
0.45

iBGN
3200
3120
2981
2999

2843
2736
2628
2548

tbh
239.4
215.6
184.1
158.9
151.9
129.7
99.62
78.73

1034
923.4
781.4
670.7
640.4
545
417.4
329.6

Thông số nước
pnr
tnr
148 236.4
151 212.6
153 181.1

155 158.9
8
147.9
10
125.7
12
95.62
14
74.73

0.065

2383

37.63

157.6

16

ibh

40.28

inr
1022
914.3
775.4
679.7
623.3

528.5
401.4
313.9

θ
3
3
3
0
4
4
4
4

η
0.98
0.98
0.98
1
0.98
0.98
0.98
0.98

170.1

4

-

7


Đồ án môn học
NMNĐ

Tính toán thiết kế

2.4. Tính toán cân bằng nhiệt và vật chất cho sơ đồ nhiệt nguyên lý
2.4.1. Cân bằng hơi và nớc trong nhà máy.
Tổn thất hơi và nớc trong nhà máy nhiệt điện đợc chia ra làm hai loại tổn
thất đó là: tổn thất trong và tổn thất ngoài.
a. Tổn thất trong
Tổn thất rò rỉ của hơi và nớc ngng trong hệ thống thiết bị và ống dẫn của
bản thân nhà máy. Nguyên nhân của tổn thất rò rỉ là do những chỗ không kín nh
nối ống bằng mặt bích, tổn thất ở các van an toàn, tổn thất nớc đọng trên đờng
ống, ở các van và các thiết bị. Tổn thất rò rỉ phân bố trên toàn bộ đờng hơi và nớc trong nhà máy, tập trung hơn ở những nơi có thông số cao nhất của môi chất
(áp suất và nhiệt độ). Để đơn giản trong việc tính toán sơ đồ nhiệt ngời ta quy ớc
tổn thất rò rỉ tập trung trên toàn bộ đờng hơi mới.
Tổn thất nớc xả của lò hơi và tiêu hao cho các nhu cầu kỹ thuật ( dùng
hơi để làm vệ sinh lò hơi - sấy nhiên liệu)
b. Tổn thất ngoài
Tổn thất do HTT
Các số liệu ban đầu đã cho trớc:


Lợng hơi trích cho ejecter:

ej = 0,006

Lợng hơi chèn tuabin:

ch = 0,008



Lợng hơi rò rỉ:

rr = 0,01



Lợng nớc xả lò:

xa = 0,011



Lợng hơi vào tuabin:

0 = 1,000

Từ đó cân bằng hơi và nớc trong nhà máy nh sau
o Lợng hơi tiêu hao cho toàn bộ tuabin
TB = 0 + ch + ej =1 + 0,008 + 0,006 = 1,014

o Phụ tải lò hơi:
LH = TB + rr = 1,014 + 0,01 = 1,024

o Lợng nớc cấp vào lò:
nc = LH + xa = 1,024 + 0,011 = 1,035
2.4.2.Tính sơ đồ nớc bổ sung:
a. Hệ thống tận dụng nớc xả
8


Đồ án môn học
NMNĐ

Tính toán thiết kế

Trớc khi vào bình phân có áp suất 7 at, nớc xả đợc xả qua một van giảm
áp trở thành hỗn hợp hơi và nớc. Hơi đợc phân ly tơng đối sạch và đợc đa vào
bình khử khí phụ . Nớc xả sau khi phân ly sẽ gia nhiệt cho nớc bổ sung trớc khi
vào bình khử khí phụ, sau đó sẽ thải ra ngoài theo đờng mơng thải.
Bình phân ly có áp suất 7 at
Chọn loại bình phân ly có áp suất 7 at ( bình khử khí phụ là 1,2 at).

Ta có áp suất trong bao hơi là (áp suất bao hơi = 110%p0): PBH = 143 at
Từ đó ta tra đợc thông số
Entanpy của nớc xả lò là:

i xa = 1583 kJ/kg

Bình phân ly nớc xả hiệu suất 99% có áp suất 7at tơng ứng với nhiệt độ
bão hoà là 1640C.
'
Entanpy của nớc ra khỏi phân ly là: i xa' = i7at
697,2 kJ/kg

Coi nh hơi sau khi ra khỏi phân ly có độ khô 1 thì entanpy của hơI ra khỏi
phân ly là: ih = i7'' at = 2763kJ / kg
Phơng trình cân bằng vật chất:
xa = h + xabo

Phơng trình cân bằng năng lợng:
'
. xa .i xa = h .i h + xabo .i xa

Thay vào ta có:
'
. xa .i xa = h .ih + ( xa h ).i xa
'
xa (.i xa i xa
) = h (ih i ' xa )

h =

'
i xa . i xa
1583.0 ,99 697 ,2
. xa =
.0,011 = 0,004632
i h i ' xa
2763 697 ,2

9

Đồ án môn học
NMNĐ

Tính toán thiết kế

Lợng nớc xả sau cấp phân ly:
xabo = xa h = 0,011 - 0,004632 = 0,006368

Cân bằng bình gia nhiệt nớc bổ sung

xabo , i' xa

bs , ibs

bs , ibsr

xabo , i xabo
Lợng nớc sau khi phân ly còn lại đợc đi gia nhiệt cho nớc bổ sung:
xabo = 0,006368 ; i' xa = 697,2 kJ/kg

Chọn hiệu suất của bình gia nhiệt nớc bổ sung là 98%; độ không tới mức
1 trong bình làm lạnh nớc xả (bình gia nhiệt nớc bổ sung) nằm trong khoảng

(10 ữ 200C ). Ta chọn 1 = 150C với độ chênh entanpy tơng ứng là = 15kcal/kg
= 62,7 kJ/kg
Chọn nhiệt độ nớc bổ sung có nhiệt độ 250C, tơng ứng với entanpy tơng
ứng là:
ibs = 104,5 kJ/kg
Lợng nớc bổ sung:
bs = rr + xabo + 0,01 ch

Do đó:

bs = 0,011 + 0,006368+0,01*0.006 = 0,016428

Độ gia nhiệt thiếu

= i xabo ibsr hay i xabo = + ibsr

Phơng trình cân bằng nhiệt cho BGNNBS:

(

)

(

)

(

)

(

)

bs ibsr ibs = xabo i ' xa i xabo bs ibsr ibs = xabo i ' xa ibsr

Vậy

i rbs =

=

bs .i bs + xabo ( i' xa )
bs + xabo .
0,01624.104,5 + 0,006368.( 697,2 62,7 ).0,98
0,01624 + 0,006368.0,98

ibsr = 250,4038 kJ/kg

10


Đồ án môn học
NMNĐ

Tính toán thiết kế

2.4.3 Tính sơ đồ khử khí phụ:
bs , ibsr

ve
ve
HTT
, i HTT

h
h
KKP

, i KKP

h , ih

KKP , i KKP

Lu lợng hơI mỗi tổ máy cung cấp cho hộ tiêu thụ là :
DHTT=DT/số tổ máy
=90/1=90 (t/h) = 25 (kg/s)
Entanpy của HTT về ta lấy bằng antanpy của nơc tại 500C,và:
ve
=4,18.50
i HTT

=209 (kJ/kg)
Lu lợng hơI sinh ra công suất 50MW ứng với tuabin trơn là:
D0k =

Ne
50.10 3
=
g m .(i0 ik ) 0,99.0,99.(3510 2385)

= 45,34685

Giả sử hệ số tăng tiêu hao hơI = 1,380015
Thế thì lu lợng hơI sinh ra công suất 50MW với TB có cửa trích là:
D0 = D0k .

=45,34685.1,380015

=62,57933 (kg/s)
Ta có HTT =

DHTT
25
=
= 0,399493
D0
62,57933

Phơng trình cân bằng nhiệt cho KKP là:
ve
ve
h
h
i HTT
. HTT
+ i KKP
. KKP
+ ibsr . bs + ih . h = i KKP . KKP

Và phơng trình cân bằng vật chất là:
ve
h
HTT
+ KKP
+ bs + h = KKP

11

Đồ án môn học
NMNĐ

Tính toán thiết kế

h
Từ hai phơng trình này ta rút ra đợc phơng trình tính KKP
:



h
KKP

(

ve
ve
ve
i HTT
. HTT
+ ibsr . bs + ih . h i KKP . HTT
+ bs + h
=
h
i KKP i KKP

)

trong đó veHTT,iveHTT,irbs , bs,ih, h, là các giá trị đã tính đợc ở trên.
ihKKP:entanpy trích cho KKP,là entanpy tại cửa trích số 6
iKKP:là entanpy nớc sôI tại áp suất 1,2 at =439,3 (kJ/kg)
h
Thay số ta tính đợc KKP
=0,038535

Và thay vào phơng trình cân bằng vật chât KKP tính đợc KKP =0,459088

2.4.4,Tính cân bằng nhiệt cho các bình gia nhiệt:
a. Cân bằng bình gia nhiệt cao áp số 7
Chọn hiệu suất của các bình gia nhiệt cao áp là 98%.
1 ,i1
v
nc , iCA
7

r
nc , iCA
7

1 ,i1'

Phơng trình cân bằng nhiệt bình 7:

(

)

(

r
v
1 i1 i1' = nc iCA
7 iCA 7

) 1

7

1 =

(

)

r
v
nc iCA
7 iCA 7
=
7 i1 i1'

(

)

=

1,035(1022 914 ,3)

= 0,052224237
0 ,98( 3212 1034)

c. Cân bằng bình gia nhiệt cao áp số 6
Chọn hiệu suất của các bình gia nhiệt cao áp là 98%.

2 ,i2
r
nc , iCA
6

v
nc , iCA
6

12

1 + 2 ,i2'


Đồ án môn học
NMNĐ

Tính toán thiết kế

Phơng trình cân bằng nhiệt bình 6:

(

)

(

)

(

r
v
2 i 2 i2' + 1 i1' i 2' = nc iCA
6 iCA 6

) 1

6

2 =

=

(

)

(

)

r
v

'
'
nc iCA
6 iCA 6 1 i1 i 2 6
6 i2 i 2'

(

)

1,035( 914,3 775,4 ) 0,052224237(1034 923,4 ) 0,98
= 0,06412423
0 ,98( 3121 923,4 )

Độ gia nhiệt cho nớc qua bơm cấp
Độ gia nhiệt cho nớc qua bơm cấp đợc tính theo công thức sau đây:
bc =

tb .p
trong đó
b

tb - thể tích riêng trung bình của nớc ở đầu đẩy và đầu hút của bơm
Với áp suất làm việc của bình khử khí là 6 at ta tìm đợc nhiệt độ nớc bão
hoà là 158,10C, tơng ứng khối lợng riêng của nớc tại nhiệt độ đó là: = 909
kg/m3, và thể tích riêng tb = 0,0011 m3/kg
b - hiệu suất bơm cấp; chọn b = 0,75
p - độ chênh cột áp đợc bơm tạo thành, MPa
p = pbhM p kk + h. .10 5 + ptl

Trong đó:
pbhM - áp lực cho phép lớn nhất trong bao hơi p bhM = 1,08.p bh = 1,08.143 =
154,44 bar = 15,444 MPa với pbh - áp lực làm việc ở bao hơi.
pkk - áp lực bình khử khí; pkk = 6 bar = 0,6 MPa (cho 1at=1bar)
h - chiều cao dâng nớc từ bình khử khí vào bao hơi lò hơi; chọn h = 50m
- mật độ trung bình của nớc cấp ở đầu đẩy và đầu hút bơm cấp; = 909
kg/m3
ptl - tổng trở lực của đờng nớc cấp.
13


Đồ án môn học
NMNĐ

Tính toán thiết kế

Chọn tổn thất áp suất cục bộ của mỗi thiết bị trao đổi nhiệt là 0,3
MPa.Tổng trở lực đờng ống chọn là 1,2 MPa..
Vậy: p =(15,444 - 0,6+3.0,3+2.0,3+1,2).106 +50.909.9,81= 17,989 MPa
Khi đó độ gia nhiệt cho nớc qua bơm cấp là:
bc =

0 ,0011.17,989 3
10 = 26,385 kJ/kg
0 ,75

Nếu tính đến cả độ gia nhiệt của bơm ngng và độ gia nhiệt dòng nớc ngng chính do BGN làm mát hơI chin và BGN làm mát hơI ejector thì có thể lấy bc
= 30 kJ/kg ứng với độ gia nhiệt khoảng 70C.
Do đó tính đợc entanpy của nớc cấp vào BGN số 5 :
ivCA5=iKK+ bc =670,7+30

=700,7 kJ/kg
d. Cân bằng bình gia nhiệt cao áp số 5
Chọn hiệu suất của các bình gia nhiệt cao áp là 98%.
1 + 2 ,i 2'

3 ,i3

r
nc , iCA
5

v
nc , iCA
5

1 + 2 + 3 ,i3'

Phơng trình cân bằng nhiệt bình 5:

(

)

(

)

(

r

v
3 i3 i3' + ( 1 + 2 ) i 2' i3' = nc iCA
5 iCA5

) 1

5

(

)

(

)

r
v
'
'
nc iCA
5 iCA 5 ( 1 + 2 ) i 2 i3 5
3 =
5 i3 i3'

=

(

)

1,035( 775,4 700,7 ) 0,116248( 924,3 781,4 ) 0,98
= 0,02833
0 ,98( 2983 781,4 )

14


Đồ án môn học
NMNĐ

Tính toán thiết kế

e. Cân bằng bình khử khí
1 + 2 + 3 ,i3'

v
nn , i KK

KK , i KK

KKP , i KKP

r
nc , i KK

Phơng trình cân bằng vật chất:
nn = nc - l - 2 - 3 - KK - KKP
Giả thiết BKK có = 1 nên phơng trình cân bằng năng lợng có dạng:
r

v
nc .i KK
= ( 1 + 2 + 3 ).i3' + KK .i KK + nn .i KK
+ KKP .i KKP

KK =

r
v
nc .i KK
( 1 + 2 + 3 ).i3' ( nc 1 2 3 KKP ).i KK
KKP .i KKP
v
i KK i KK

KK = 0,050842

Thay số ta đợc

Và tính đợc nn = 0,380391
f. Cân bằng bình gia nhiệt hạ áp số 4

4 ,i4
r
nn , i HA
4

v
nn , i HA
4

4bình
,i 4 4:
Phơng trình cân bằng nhiệt
'

(

)

(

r
v
4 i 4 i4' = nn i HA
4 i HA 4

) 1

(do n' = n 4 )

4

4 =

(

)

r

v
0 ,380391.( 623,3 528,5)
nn i HA
4 i HA 4
= 0,016691
=
'
0 ,98.( 2845 640 ,4)
4 i 4 i 4

(

)

g. Cân bằng bình gia nhiệt hạ áp số 3 và 2
5 ,i5

6 ,i6
15


Đồ án môn học
NMNĐ

Tính toán thiết kế

r
nn , i HA
3

r
nn' , i HA
2

nn ihh

nc'' ,i4

4 ,i4'

v
nn' , i HA
2

4 + 5 + 6 ,i6'

4 + 5 , i

'
5

Phơng trình cân bằng nhiệt bình GNHA số 3:

(

)

(

)

(

r
v
5 i5 i5' + 4 i4' i5' = nn i HA
3 i HA3

) 1

3

Phơng trình cân bằng nhiệt tại điểm hỗn hợp :
r
'
v
nn' .i HA
2 + ( 4 + 5 + 6 ).i6 = nn i HA3

Phơng trình cân bằng vật chất tại điểm hỗn hợp :
'nn + 4 + 5 + 6 = nn

Phơng trình cân bằng nhiệt bình 2:

(

)

(

)

(

r
v
6 i6 i6' + ( 4 + 5 ) i5' i6' = 'nn i HA
2 i HA 2

) 1

2

Giải hệ 4 phơng trình 4 ẩn ta đợc kết quả:
5 = 0,021403 đây chỉ là lợng hơI vào BGNHA số 3,còn lợng hơI từ cửa trích
số 5 phảI cộng thêm veHTT và =0,021403+0,399493=0,420896
6 = 0,011165 đây chỉ là lợng hơI vào BGNHA số 2,còn lợng hơI từ cửa trích
số 6 phảI cộng thêm hKKP và =0,011165+0,038535=0,049701
nn' = 0,331131
v
i HA
3 = 403,472 (kJ/kg)

h. Cân bằng bình gia nhiệt hạ áp số 1
7 , i7
v
nn' , i HA
1

r

nn' , i HA
1

7 ,i7'
16


Đồ án môn học
NMNĐ

Tính toán thiết kế

Hơi vào bình ngng ngng tụ lại ở áp suất 0,065 at iBN = 157,6 kJ/kg
Nếu bỏ qua tăng nhiệt độ qua ejector thì entanpy nớc vào hạ áp 1 chính là
entanpy nớc ra khỏi BN và bằng 157,6 kJ/kg
Phơng trình cân bằng nhiệt bình 1:

(

)

(

r
v
7 i7 i7' = 'nn i HA
1 i HA1

) 1

7

7 =

(

r
v
'nn i HA
1 i HA1
7 i7 i7'

(

)

)

7 = 0,021883

i. Kiểm tra cân bằng vật chất tại bình ngng
Phơng trình cân bằng vật chất theo đờng hơi:



i

= 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 7 + KK
Vậy: k = 1 i = 0,295309

Phơng trình cân bằng vật chất theo đờng nớc:
k = nn - 0,99.ch - ej - 7
= 0,295309
Sai số tơng đối :
0,295309 0,295309

.100% =
.100% = 0,00%
0,295309


k,Kiểm tra beta:
Ta có bảng xác định hệ số không tận dụng nhiệt giáng và tích i yi:
im
trớch
0'
1
2
3+KK
4
5

i
1
0.05222
4
0.06412
4
0.07917
2

0.01669
1
0.42089
6

ii(kJ/kg)
3510
3212
3121
2983
2845
2738

yi

i*yi

0.73511
1
0.65422
2
0.53155
6
0.40888
9
0.31377
8

0.03839
1

0.04195
1
0.04208
4
0.00682
5
0.13206
8
17


Đồ án môn học
NMNĐ

Tính toán thiết kế

0.04970
1
0.02188
3
0.295309

6
7
BN

2630

0.21777
8

0.14666
7

0.01082
4
0.00320
9

2550
2385
Và : i yi=0,275352
Vậy =1,379981

Sai số :=

1,380015 1,379981
.100 = 0.0025% đạt yêu cầu
1,380015

k. Xác định lợng hơi vào TB
Trớc hết ta tính tổng lu lợng hơI vào tua bin:
D0 =

3600.N e
H i (1 i .y i ) co mp

Trong đó:
Hi - nhiệt giáng của dòng hơi sinh công trong tuabin
Hi = (i0 - ik) = (3510 2385)
Ne - công suất điện tuabin; Ne = 50 MW

m - hiệu suất cơ khí, chọn bằng 0,99
g - hiệu suất máy phát, chọn bằng 0,99

i : lu lợng hơi ở cửa trích thứ i
Ta xác định đợc lợng tiêu hao hơi cho tuabin là:
D0 =

3600.50
= 62,57779 kg/s = 225,28 T/h
(3510 2385).(1 0 ,275352 ) .0,99.0 ,99

Kiểm tra công suất TB
Ta có bảng công suất trong mỗi cụm tầng tuabin:
im
trớch
0'
1
2
3+KK
4

i

Di=D0.
i (kg/s)
62.57779
3.26807
7
4.01275
2

1
0.05222
4
0.06412
4
0.07917
2 4.954414
0.01669 1.04448

i0' - ii
(kJ/kg)
298

Ni(kW)
973.887

389 1560.961
527 2610.976
665 694.5842
18


Đồ án môn học
NMNĐ

Tính toán thiết kế

5
6

7
BN

1
8
0.42089 26.3387
6
7
0.04970
1 3.110149
0.02188
3 1.369374

772

20333.5
3

880 2736.931

960 1314.599
20789.7
0.295309 18.47976
1125
4
tính đợc Ni=51015,2 kW

vậy Ne= Ni. g.m=50000 kW
Kết quả tính không có sai số về công suất chứng tỏ rằng các tính toán cân
bằng năng lợng cho toàn chu trình không mắc phảI sai sót gì.

l. Xác định các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của nhà máy:
*)tiêu hao hơI cho tuabin:
D0 =
D0 =

3600.N e
H i (1 i .y i ) co mp

3600.50
= 62,57779 kg/s = 225,28 T/h
(3510 2385).(1 0 ,275352 ) .0,99.0 ,99

*)Suất tiêu hao hơi cho tuabin :
d0=D0/Ne=225280/50000
=4,505601 kg/kWh
*)Tiêu hao nhiệt cho thiết bị tuabin :
QTB=D0(i0-inc)=62,57779.(3510-1022)
=155693,534 kW
Tiêu hao nhiệt cho tuabin để sản xuất ra điện năng là :
QETB=QTB-QT
trong đó QT là tổng lợng nhiệt tuabin cấp đi cho HTT,và :
QT=DT(itr HA3-iveHTT)=63225 kW
Vậy QETB=155693,534-63225
=92468,53 kW
*)Suất tiêu hao nhiệt cho thiết bị tua bin:
qTB=QTB/Ne=155693,534/50000
=3,11387 (kJ/kWs) = 11209,93 (kJ/kWh)
Suất tiêu hao nhiệt cho tuabin để sản xuất ra điện năng là:
qETB= QETB/Ne=92468,53/50000
19

Đồ án môn học
NMNĐ

Tính toán thiết kế

=1,84937 (kJ/kWs)=6657,734(kJ/kWh)
Suất tiêu hao nhiệt cho tuabin để cung cấp nhiệt là:
T
q TB= QT/ QHTT=1 (Coi nh HTT nhận đợc hoàn toàn nhiệt)
*)tiêu hao nhiệt cho lò hơi :
QLH=DLH(iqn-inc)
Với DLH là lu lợng nớc cấp vào lò hơi,DLH=D0. nc =64,768 kg/s

iqn là entanpy của hơi quá nhiệt ra khỏi bộ quá nhiệt cuối cùng,áp suất hơI
quá nhiệt chọn sơ bộ là 140ata còn nhiệt độ hơI quá nhiệt chọn gần đúng là
5700C;vậy tra ta đợc iqn=3513 kJ/kg
inc là entanpy nớc cấp vào lò,bỏ qua tổn thất thì đây chính là entanpy nớc
ra khỏi bình GNCA số 7.
=> QLH=64,768.(3513-1022)
=161337,1 (kW)
Gọi tiêu hao nhiệt cho lò hơI để sản xuất ra điện là QELH
và tiêu hao nhiệt cho lò hơI để sản xuất nhiệt là QTLH,ta có quan hệ sau:
QLH= QELH+ QTLH
và QETB/QT= QELH/ QTLH GiảI ra đợc: QELH=95820,33 kW
QTLH=65516,78 kW
*)Suất tiêu hao nhiệt cho lò hơi:
qLH=QLH/Ne=161337,1/50000
=3,22674 kJ/kWs = 11616,27 kJ/kWh

Suất tiêu hao nhiệt cho lò hơI để sản xuât điện :
qELH= QELH/Ne=95820,33/50000
=1,9164 kJ/kWs =6899,064 kJ/kWh
Suất tiêu hao nhệt cho lò hơI để sản xuất nhiệt là:
QTLH= QTLH/QHTT= QTLH/QT
=65516,78/63225=1,036248 (kJ/kWs)
*)tiêu hao nhiệt cho toàn tổ máy:
Tiêu hao nhiệt cho toàn tổ máy để sản xuất điện là:
QEc= QELH/ LH
Chọn sơ bộ hiệu suất lò hơi là LH =0,86
Vậy : QEc=95820,33/0,86=111419 kW
Tiêu hao nhiệt cho toàntổ máy đê sản xuất nhiệt là:
20


Đồ án môn học
NMNĐ

Tính toán thiết kế

QTc= QTLH/ LH

=65516,78/0,86=76182,3 kW
*)Suất tiêu hao nhiệt cho toàn tổ máy:
Suất tiêu hao nhiệt cho toàn tổ máy để sản xuất điện là:
qEc= QEc/Ne=111419/50000
=2,22838 (kJ/kWs) =8022,167 kJ/kWh
Suất tiêu hao nhiệt cho toàn tổ máy để sản xuất nhiệt là :
qTc= QTc/NHTT= QTc/QHTT= QTc/QT
=76182,3/63225=1,20494 kJ/kWs =4337,782 kJ/kWh

*)Hiệu suất truyền tải môi chất :
tr =

E
T
QTB
QTB
92468,53
=
=
= 96,502%
E
T
QLH QLH 95820,33

*)Hiệu suất của thiết bị tuabin:
- Hiệu suất của thiết bị tuabin để sản xuất ra điện:
E
TB
=

Ne
1
1
= E =
= 54,0724%
E
1,84937
QTB q TB

Hiệu suất của thiết bị tuabin để sản xuất ra nhiệt là :
T
TB
=

QHTT
1
1
= T = = 100%
1
QT
q TB

*)Hiệu suất của toàn nhà máy :
Hiệu suất của toàn nhà máy xét về khía cạnh sản xuất điện năng :
cE =

1
1
=
= 0,448756 = 44,8756%
E
2,22838
qc

Hiệu suất của toàn nhà máy xét về khía cạnh cung cấp nhiệt năng :
cT =

1
1

=
= 0,829917 = 82,9917%
T
q c 1,20494

*)Tiêu hao nhiên liệu cho toàn tổ máy trong nhà máy :
Lợng than tiêu hao nhiên liệu để sản xuất điện năng cho toàn nhà máy :
50000
N
Q ELH
B =
= E e lv =
= 3,801399 kg/s =13,68504 T/h
lv
0,448756.29310
LH .Q th c .Qth
E

Lợng than tiêu hao nhiên liệu để sản xuất nhiệt năng cho HTT :

21


Đồ án môn học
Tính toán thiết kế
NMNĐ
50000
N
Q TLH
T

B =
= T e lv =
= 2,05551 kg/s =7,399836 T/h
lv
0,829917.29310
LH .Q th c .Qth

*)Suất tiêu hao nhiên liệu cho toàn tổ máy:
Suất tiêu hao nhiên liệu để sản xuất điện năng là :
bE =

B E 13685,04
=
= 0,273701 ( kg/kWh )
Ne
50000

Suất tiêu hao nhiên liệu để sản xuất nhiệt năng là :
bT =

BT
B T 7399,836
=
=
= 0,11704 ( kg/kJ )
QHTT QT
63225

*)Suất tiêu hao nhiên liệu tiêu chuẩn:
Suất tiêu hao nhiên liệu tiêu chuẩn để sản xuất điện năng là :

bEtc =

BtcE 123 3600
123
= E = E =
= 274,0907 (g/kWh)=0,2740907 (kg/kWh)
N e c
0,448756
qc

Suất tiêu hao nhiên liệu tiêu chuẩn để sản xuất nhiệt năng là :
b

T
tc

BtcT
123 3600
123
= T = T =
= 148,2076 (g/kWh)=0,1482076 (kg/kWh)
=
QHTT c
0,829917
qc

CHNG 3 :TNH TON LA CHN CC THIT B CHNH
3.1- Tính toán và lựa chọn thiết bị gian máy
3.1.1.Tính chọn bơm cấp
Bơm cấp nớc là một thiết bị quan trọng trong nhà máy điện tuabin hơi, vì

nó không những để đảm bảo sản xuất điện năng mà còn đảm bảo tính làm việc
chắc chắn của lò hơi. Bơm cấp đợc chọn sao cho đủ cấp nớc ở công suất cực đại
của nhà máy với dự trữ không ít hơn 5%.
để đảm bảo cung cấp nớc cho lò hơi có bao hơi, ta chọn thiết kế mỗi tổ
máy T-50-130 có 1 bơm cấp làm việc và 1 bơm dự phòng, mỗi chiếc có năng
suất là105% lu lợng nớc toàn bộ. Bơm cấp đợc truyền động bằng điện. Việc đặt
1 bơm dự phòng có công suất nh vậy để đảm bảo việc cung cấp nớc cho lò liên
tục, an toàn khi bơm kia bị hỏng .
- Ta xác định sức ép của bơm P nh sau:
22


Đồ án môn học
NMNĐ

Tính toán thiết kế

P = ( PbhM Pkk ) + p tl + H ch . .10 5 =166 bar

trong đó các đại lợng đã đợc giải thích trong phần tính toán độ gia nhiệt cho nớc
trong bơm cấp.

Sơ đồ tính toán bơm cấp nớc:

Pbh

Hch
Hh

Pkk

Hb

- ở phần tính toán độ gia nhiệt cho
bơm cấp chúng ta đã tìm đợc
Pđnớc trongPh
thể tích riêng trung bình của nớc cấp ở đầu đẩy và đầu hút của bơm cấp là =
0,0011 m3/kg
- Công suất cần thiết của động cơ điện để kéo bơm cấp:
Q .H.100

Q : năng suất bơm (m3/s)
H : sức ép bơm
( bar )
W=

: hiệu suất bơm

23


Đồ án môn học
NMNĐ

Tính toán thiết kế

Lu lợng nớc cần thiết cung cấp cho lò là :
Q1 = Dnc .vtb = D0 . nc .vtb = 62,57779.1,035.0,0011 =0,071245 m3/s

- Để nâng cao độ tin cậy và khả năng làm việc chắc chắn của bơm chúng ta
lấy năng suất của bơm lớn hơn lu lợng nớc cấp khoảng 5%.

Do đó năng suất cần thiết của bơm là Q:
Q = 1,05.Q1 = 1,05.0,071245 = 0,0748 m3/s = 269,3054 m3/h
- Để đảm bảo độ tin cậy khi làm việc của bơm nớc cấp, tránh hiện tợng
xâm thực và hoá hơi, trong sơ đồ sơ bộ cột áp có dự trữ là 5%. Do đó:
H = 1,05.P =1,05.179.8986 = 188,8935 bar
W=

0,0748.188,8935
.100 = 1662,42 kW
0,85

(chọn hiệu suất làm việc của bơm cấp = 0,85)
Từ các kết quả tính toán, ta lựa chọn bơm nớc đọng với các thông số
Bơm 3 250/180
Năng suất bơm 250 m3/h
sức ép cột nớc 1925 mH2O
Công suất động cơ điện 1640 kW
3.1.2. Bơm nớc ngng
Trong điều kiện làm việc của nhà máy nhiệt điện có công suất 50MW, một
tổ máy T-50-130 ta sử dụng 2 bơm nớc ngng trong đó 1 bơm làm việc và 1 bơm
dự phòng.Bơm dự phòng đợc truyền động bằng điện và có các thông số tơng tự
nh bơm hoạt động .
Năng suất tổng của các bơm ngng bằng lợng nớc cực đại của bình ngng kể
cả lợng nớc đọng và đợc chọn ở điều kiện làm việc xấu nhất nh: chân không
thấp, mùa hè.
Lợng nớc cực đại của bình ngng gồm:
- Nớc ngng từ hơi thoát
- Nớc đọng từ ejecter,từ chèn
- Nớc đọng từ bình gia nhiệt hạ áp số 1 đa vào .
QN =

D0 ( K + ej + ch + 7 )
K

24


Đồ án môn học
NMNĐ

Tính toán thiết kế

Trong đó: K - khối lợng riêng trung bình của nớc ở đầu đẩy và đầu hút

của bơm ngng.
a. Sơ đồ bơm ngng

Bình
khử khí

Bình ng ng

Hệ thống
bơm ng ng

Vì bơm ngng làm việc ở nhiệt
thấp nên độ gia nhiệt cho nớc của bơm
Hệđộ
thống
không đáng kể. Chúng ta có thểcác

lấybình
thể gia
tíchnhiệt
riênghạ
của
ápnớc qua bơm ngng ở áp
suất ngng tụ. Tra bảng thông số vật lí của nớc trên đờng bão hòa ta đợc: K = 996
kg/m3.
Vậy lợng nớc cực đại trong bình ngng:
QN =

62 ,57779.(0 ,295309 + 0,008 + 0,006 + 0,021883)
= 0 ,020808 m3/s = 74,91046 m3/h
996

b. Tính toán lựa chọn bơm nớc ngng
- Năng suất của bơm ngng đợc xác định ứng với lu lợng hơi thoát và nớc
đọng vào bình ngng (QN). Để đảm bảo sự làm việc an toàn cho hệ thống ta lấy dự
trữ 8%. Do đó:
QK = 1,08.Q N = 1,08.0 ,020808 = 0,022473 m3/s

- Chiều cao cột áp chênh lệch toàn phần của bơm ngng:
p BN = (p KK p K ) + p tl + .g .( H d H h ) , N/m2
25