Xây dựng chương trình kiểm định các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cho các nhà máy nhiệt điện cỡ nhỏ và trung bình

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
-----------------------------------------------

NGUYỄN QUANG HUY

ĐỀ TÀI:

XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH KIỂM ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU
KINH TẾ KỸ THUẬT CHO CÁC NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
CỠ NHỎ VÀ TRUNG BÌNH

LUẬN VĂN THẠC SỸ
NGÀNH: MÁY NĂNG LƯỢNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
NGUYỄN SỸ MÃO

HÀ NỘI – 2010


B GIO DC V O TO
TRNG I HC BCH KHOA H NI

CNG HềA X HI CH NGHA VIT NAM

c lp T do- Hnh phỳc
H ni, ngy 20 thỏng 10 nm 2010

Lời cảm ơn

Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất tới GS-TSKH Nguyễn Sỹ
Mão và tập thể Bộ môn Máy năng lợng, Công ty Nhiệt điện Cao ngạnTKV, Phòng kỹ thuật công ty nhiệt điện Cao ngạn - TKV, Trờng Đại Học
Bách Khoa Hà Nội, Phòng kiểm định thiết bị áp lực Trung tâm kiểm định
Công nghiệp I và các đồng nghiệp , gia đình, cơ quan đã tạo điều kiện cho tôi
hoàn thành luận văn Cao hc này.
Rất mong sự đóng góp ý kiến của các đồng nghiệp, các độc giả quan tâm, và
các thầy cô giáo để luận văn này ngày càng hoàn thiện.

Xin chân thành cám ơn!


B GIO DC V O TO
TRNG I HC BCH KHOA H NI

CNG HềA X HI CH NGHA VIT NAM

c lp T do- Hnh phỳc
H ni, ngy 20 thỏng 10 nm 2010

Lời cam đoan

Tôi xin cam đoan toàn bộ nội dung của Luận văn này là do tôi tự làm di s
hng dn ca GS_TSKH Nguyn S Móo . Trong quỏ trỡnh lm lun vn
Cao hc Tụi cú tham kho cỏc ti liu ó lit kờ trong mc Ti liu tham
kho v không sao chép nguyên bản từ bất cứ luận văn Cao hc nào.

Học viên

Nguyễn Quang Huy

Danh môc viÕt t¾t

PA

Lưu lượng gió cấp 1

SA .

Lưu lượng gió cấp 2

FA .

Lưu lượng gió cao áp

SA .

Lưu lượng gió làm mát tro

LIJ .

Lưu lượng gió tải đá vôi

EVN

Tổng công ty điện lực việt nam.

TKV

Tập đoàn than khoáng sản việt nam

kW

Kilo Watt

kWh

Kilo Watt Hour, electricity unit


DANH MỤC BẢNG

STT Tên tiêu đề
1

Bảng 4.1: Xác định các thành phần than

2

Bảng 4.2: Thành phần khử lưu huỳnh

3

Bảng 4.3: Thông số môi trường

4

Bảng 4.4: Thông số khói

5

Bảng 4.5: Thông số không khí

6

Bảng 4.6: Thông số nước hơi

7

Bảng 4.7: Thành phần thải tro

8

Bảng 4.8: Chất hấp thụ và các chất khác thêm vào

9

Bảng 4.9: Các thành phần tro thải

10

Bảng 4.10: Lượng không khí lý thuyết

11

Bảng 4.11: Hệ số không khí thừa

12

Bảng 4.12: Gió

13

Bảng 4.13: Sản phầm cháy

14

Bảng 4.14: Tổn thất nhiệt do khói khô

15
16

Bảng 4.15: Tổn thất nhiệt do việc hình thành từ quá trình cháy H2 trong
nhiên liệu
Bảng 4.16: Tổn thất nhiệt do nước có trong nhiên liệu

17

Bảng 4.17: Tổn thất nhiệt do độ ẩm trong không khí

18

Bảng 4.18: Tổn thất nhiệt do Cacbon không cháy hết trong tro

Trang
52
52
53
54
54

55
56
57
60
61
61
62
62
65
66
66
67
67


19

Bảng 4.19: Tổn thất nhiệt do thất thoát nhiệt của tro

20

Bảng 4.20: Tổn thất nhiệt do nước có trong nồi hơi

21

Bảng 4.21: Tổn thất nhiệt do bức xạ nhiệt

22

Bảng 4.22: Tổn thất nhiệt do quá trình nung đá vôi

23

Bảng 4.23: Phần cho thêm do gió đưa vào

24

Bảng 4.24: Phần cho thêm bởi độ ẩm trong không khí

25

Bảng 4.25: Phần cho thêm trong quá trình sun phát hóa

26

Bảng 4.26: Phần cho thêm bởi nhiên liệu

27

Bảng 4.27: Phần cho thêm của chất hấp thụ

28

Bảng 4.28: Bảng tra kết quả

29

Bảng 5.1: Tổng hợp các kết quả kiểm định các thiết bị tổ máy 1

67

69
69
70
70
73
76
76
76
77
96


DANH MỤC ĐỒ THỊ

STT Tên tiêu đề
1

Đồ thị 1.1: Đồ thị đặc tính nhiệt của lò hơi khi thay đổi phụ tải

2

Đồ thị 1.2: Đồ thị đặc tính nhiệt của lò hơi khi thay đổi nhiệt độ nước cấp

3

Đồ thị 1.3: Xác định các hệ số không khí thừa tốt nhất khi thay đổi phụ
tải
Đồ thị 1.4: Đồ thị đặc tính nhiệt của lò hơi khi thay đổi chế độ cung cấp
không khí
Đồ thị 1.5: Đồ thị đặc tính nhiệt của lò hơi khi độ tro của nhiên liệu thay

đổi
Đồ thị 1.6: Đồ thị đặc tính nhiệt của lò hơi khi thay đổi độ ẩm

4
5
6
7

Đồ thị 1.7: Sự thay đổi nhiệt độ hơi quá nhiệt khi có sự thay đổi đồng
thời phụ tải và độ ẩm nhiên liệu

Trang
9
11
13
13
15
16
17


CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG
1.1 CƠ SỞ CỦA ĐỀ TÀI
Năng lượng điện ngày càng dùng rộng rãi trong các ngành công nghiệp , trong
giao thông vận tải cũng như trong nông nghiệp. Các nhà máy điện cũng cung cấp
năng lượng điện để dùng trong cuộc sống hàng ngày của con người cũng như dùng
để thắp sáng , sưởi ấm và điều hòa không khí, dùng cho máy ướp lạnh , máy hút
bụi , máy thu thanh, thu hình v v…, hoặc là dùng ở dạng nhiệt năng ( nước nóng
để sưởi ấm hoặc dùng trong sinh hoạt)
Sử dụng hiệu quả năng lượng đã trở thành vấn đề đặc biệt quan trọng bởi vì hao

tổn năng lượng trong sản xuất, giao thông và các ngành khác của nước ta đang quá
cao và Việt Nam đang và sẽ trở thành nước nhập khẩu năng lượng.
Trong Tờ trình Chính phủ về dự án Luật Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu
quả, Bộ Công thương dự báo, đến cuối thế kỷ này, các nguồn năng lượng của VN
sẽ trở nên khan hiếm, các mỏ dầu và khí đốt sẽ dần cạn kiệt. Trong khi đó, tình
trạng lãng phí năng lượng trong sản xuất công nghiệp, xây dựng dân dụng và giao
thông vận tải (GTVT) của nước ta hiện nay là rất lớn. Hiệu suất sử dụng nguồn
năng lượng trong các nhà máy nhiệt điện đốt than, dầu của nước ta chỉ đạt được từ
28-32%, thấp hơn so với các nước phát triển khoảng 10%; hiệu suất các lò hơi
công nghiệp chỉ đạt khoảng 60%, thấp hơn mức trung bình của thế giới khoảng
20%. Năng lượng tiêu hao cho một đơn vị sản phẩm các ngành công nghiệp chính
của nước ta cao hơn nhiều so với các nước phát triển.
Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả là một nội dung quan trọng trong chiến
lược phát triển năng lượng bền vững của nước ta, gắn liền với việc đảm bảo phát
triển kinh tế, đảm bảo an ninh năng lượng và bảo vệ môi trường.
Trong các nhà máy nhiệt điện thì lò hơi là một trong những thiết bị phức tạp, quan
trọng nhất luôn phải làm việc ở chế độ an toàn , kinh tế ,ổn định và đảm bảo cung
cấp hơi theo yêu cầu của phụ tải

1


Trong thực tế quá trình vận hành , lò hơi thường phải làm việc ở trạng thái có các
chế độ thay đổi về phụ tải ( Sản lượng hơi), về chất lượng nhiên liệu , về chế độ
cung cấp không khí và về sự thay đổi nhiệt độ nước cấp. Khi một trong các chế độ
trên thay đổi thì các đặc tính làm việc của lò hơi như lượng nhiệt hấp thu của các
phân tử, thông số hơi (áp suất, nhiệt độ và hiệu suất của lò),vvv.. cũng thay đổi
theo, đặc tính của lò sẽ thay đổi . Do đó xây dựng được chương trình kiểm định
các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cho các nhà máy nhiệt điện là các vấn đề mà các cơ
quan quản lý ,nhà khoa học, nhà chế tạo rất quan tâm nhằm nâng cao hiệu quả sử

dụng năng lượng trong các các nhà máy nhiệt điện của Việt Nam.
1.2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI
Mục tiêu của đề tài là xây dựng chương trình kiểm định các chỉ tiêu kinh tế kỹ
thuật cho các nhà máy nhiệt điện cỡ nhỏ và trung bình. Việc kiểm định đánh giá
các chỉ tiêu chất lượng của lò hơi trong các nhà máy nhiêt điện nhỏ và vừa ( Đang
phát triển rất sôi động) cả về hiệu quả kinh tế kỹ thuật cũng như các chỉ tiêu về
giảm thiểu chất phát thải gây ô nhiễm môi trường. Với mục tiêu đó đề tài này đang
được các nhà khoa học và nhiều đơn vị nghiên cứu triển khai.
Trong bản luận văn này có 05 nội dung cụ thể sau đây:
•

Tổng quan về vai trò vị trí công tác kiểm định và đánh giá các chỉ tiêu

chất lượng của lò hơi trong nhà máy nhiệt điện
•

Tác động đối với chương trình mục tiêu quốc gia về phát triển năng

lượng và tiết kiệm năng lượng
•

Mục tiêu và nội dung công tác kiểm định và đánh giá các chỉ tiêu kỹ

thuật
•

Phương pháp và quy trình kiểm định

•

Áp dụng cho một dự án cụ thể tại Việt nam

1.3 GIỚI HẠN NGHIÊN CỨU

2


Nghiên cứu và triển khai thực hiện các nội dung, mục tiêu của đề tài được giới hạn
trong các điều kiện sau đây:
•

Thu thập số liệu và đánh giá chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật trong các nhà

máy nhiệt điện nhằm mục đích xây dựng được chương trình kiểm định các
chỉ tiêu đó tại Công ty nhiệt điện Cao ngạn,
1.4 KẾT CẤU CỦA LUẬN VĂN
Luận văn gồm 6 chương được trình bày theo trình tự sau:
Chương 1 Trình bày cơ sở- mục tiêu và giới hạn đề tài nghiên cứu
Chương 2: Tổng quan về vai trò vị trí công tác kiểm định và đánh giá các chỉ tiêu
chất lượng của lò hơi trong nhà máy nhiệt điện
Chương 3: Tác động đối với chương trình mục tiêu quốc gia về phát triển năng
lượng và tiết kiệm năng lượng
Chương 4: Mục tiêu và nội dung công tác kiểm định và đánh giá các chỉ tiêu kỹ
thuật , phương pháp và các tiêu chuẩn ứng dụng kiểm định
Chương 5: Áp dụng cho một dự án cụ thể tại Việt nam
Cuối cùng, kết luận thu nhận được từ việc thực hiện đề tài và các đề xuất cho các
hướng nghiên cứu tiếp theo được trình bày trong chương 6.

3

CHNG 2
Tổng quan về vai trò vị trí công tác kiểm định và đánh
giá các chỉ tiêu chất lợng của lò hơi trong nhà máy
điện
2.1 Mục đích ý nghĩa của công tác kiểm định
Theo TCVN kim nh trong cỏc nh mỏy nhit in l vic kim tra , th nghim,
phõn tớch ca c quan kim nh nhm ỏnh giỏ tỡnh trng an ton ca mỏy múc
thit b , vt t cú yờu cu nghiờm ngt v an ton lao ng theo quy nh ca nh
nc
Theo thụng t s 04/2008/TT- BLTBXH : Kim nh l hat ng ỏnh giỏ tỡnh
trng k thut ca i tng kim nh theo quy nh ti cỏc quy chun k thut
quc gia, tiờu chun quc gia v an ton lao ng tng ng
2.1.1 Mc ớch:
+ Kim nh ln u nhm xỏc nh thit b trong nh mỏy nhit in c lp t,
trang b ỳng thit k, phự hp tiờu chun v quy chun quc gia , m bo thit b
a vo vn hnh an ton.
+ Kim nh nh k v bt thng nhm xỏc nh tỡnh trng k thut ca thit b ti
thi im tin hnh kim nh v ỏnh giỏ kh nng tip tc vn hnh an ton theo
cỏc thụng s k thut xỏc nh ti thi im ny.
+ Kim tra kim loi lũ hi nh mỏy Nhit in theo tiờu chun ngnh c tin
hnh ch yu trong cỏc k ngng i tu theo k hoch. Cho phộp dch chuyn thi
hn kim tra sm hn hay mun hn khụng quỏ 5000 gi so vi thi hn quy nh .
Vic ỏnh giỏ tỡnh trng kim loi cỏc b phn chu ỏp lc ti cỏc v trớ b mi mũn,
n mũn nhiu nht xỏc nh mc , nguyờn nhõn b n mũn do cỏc tỏc ng
bờn ngoi ca dũng lu cht , an mũn húa hc. Da trờn c s kim tra a
c ra cỏc phng ỏn sa cha , thay th hoc d bỏo c th cú k hoch thay
th hoc d trự vt t cho nhng k i tu , trung tu k tip .
2.1 .2 ý ngha:
+Kim nh l mt ni dung cụng vic khụng th b qua trong h thng vn hnh

4


các nhà máy nhiệt điện. Đảm bảo tính liên tục, chặt chẽ, thống nhất theo tiêu chuẩn
quốc gia của quá trình bắt đầu từ thiết kế, chế tạo lắp đặt cho đến sử dụng vận hành
và quản lý vận hành. Hoạt động kiểm định giúp cho các nhà máy nhiệt điện có thể
vận hành được an toàn đồng thời có thể phát hiện được các yếu tố tiềm ẩn gây ra tai
nạn hoặc sự cố nhằm có biện pháp khắc phục và ngăn ngừa.
+ Hoạt động kiểm định cũng giúp các cơ quan có thẩm quyền trong việc quản lý các
nhà máy nhiệt điện đúng theo quy định, quy định và tiêu chuẩn về quản lý các loại
máy móc vật tư có yêu cầu nghiêm ngặt về an toàn lao động
Kiểm định kỹ thuật an toàn
2.2.KIỂM ĐỊNH ĐÁNH GIÁ CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT
Để tiến hành kiểm định các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của nhà máy nhiệt điện, ta phải
xác định được các tất cả thông số làm việc của lò hơi, tua bin, các chế độ làm việc,
thay đổi và không thay đổi từ đó mới xác lập và đưa ra được các chỉ tiêu kinh tế kỹ
thuật trong quá trình vận hành nhà máy điện. Đưa ra được thông số cụ thể để có thể
làm chuẩn phục vụ mục đích kiểm định.
2.2.1. Khái niệm cơ bản về chế độ làm việc của lò hơi
Trong thực tế quá trình vận hành, lò hơi thường phải làm việc ở trạng thái có các
chế độ thay đổi về phụ tải (Sản lượng hơi), về chất lượng nhiên liệu, về chế độ cung
cấp không khí và về sự thay đổi nhiệt độ nước cấp. Khi một trong các chế độ trên
thay đổi thì các đặc tính làm việc của lò hơi như lượng nhiệt hấp thu của các phân
tử, thông số hơi (áp suất, nhiệt độ và hiệu suất của lò),vvv.. cũng thay đổi theo,các
đặc tính của lò sẽ thay đổi trong các trường hợp sau
-

Trong quá trình khởi động và dừng lò

-

Khi nhu cầu sử dụng điện của hệ thống hoặc địa phương thay đổi tải cho nên
dẫn đến phụ tải thay đổi

-

Trong quá trình phân phối phụ tải tối ưu khi vận hành.

Trước khi đi vào tìm hiểu chế độ làm việc của lò hơi, ta cần đưa ra những khái niệm
sau:
-

Chế độ làm việc của lò hơi là một trạng thái nào đó của lò hơi ấy được xác

5


định bởi những thông số làm việc thực tế như sau: Sản lượng hơi, nhiệt độ,
áp suất, hiệu suất, lượng tiêu hao nhiên liệu, nhiệt lượng sinh ra và các biến
số thực tế khác đặc trưng cho quá trình biến đổi và phân phối phụ tải. Những
biến số ấy được gọi là thông số của chế độ.
-

Trong mỗi trị số của các đặc tính làm việc của lò chỉ tương ứng với một chế
độ làm việc nhất định. Khi các đặc tính này giữ cố định trong một thời gian
tương đối dài thì chế độ như vậy gọi là chế độ ổn định (Chế độ xác lập). Khi
chuyển từ chế độ ổn định này sang chế độ ổn định kia thì gọi là quá trình quá
độ, còn quá trình không ổn định là đặc tính nhiệt luôn thay đổi theo thời gian.

Các đặc tính của lò hơi thường chia ra làm 2 loại:
-

Đặc tính tĩnh: Là đặc tính với các thông số của chế độ xác định

-

Đặc tính động: Là đặc tính được xác định trong quá trình quá độ, nó chính là
hàm số của đường cong xác định đặc tính tĩnh: bằng tính toán nhiệt của lò và
bằng thực nghiệm.

Các đặc tuyến: Đặc tuyến là những đường cong biểu thị sự biến đổi của một đặc
tính nào đó, sự thay đổ một chế độ nào đó của lò. Thường chia ra làm 2 loại:
-

Đặc tuyến đơn trị là đặc tuyến thể hiện quan hệ theo một chế độ

-

Đặc tuyến đa trị là đặc tuyến thể hiện quan hệ nhiều chế độ.

2.2.2. Ổn định của hệ thống thủy động
Đây là một trong những điều kiện đảm bảo sự làm việc an toàn, kinh tế của thiết
bị.
Thông thường, hệ thống thủy động được phân theo hai loại:
-

Hệ thống thủy động của có sự tuần hoàn của nước trong lò (Lò có bao hơi)

-

Hệ thống thủy động không có sự tuần hoàn nước (Trực lưu) của nước trong
lò (Lò hơi trực lưu).

2.2.2.1Hệ thống thủy động có sự tuần hoàn của nước trong lò (Lò có bao
hơi)
Xét theo sự tuần hoàn của nước đi trong lò thì ta có:
+ Thủy động của vòng tuần hoàn tự nhiên, đó là hệ thống kín bao gồm phần ống

6


đốt nóng có môi chất chuyển động đi lên và phần ống không được đốt nóng có
môi chất chuyển động xuống, nối với nhau bằng một bao hơi và ống góp. Hệ
thống này luôn luôn hoạt động mà không cần sự trợ giúp của bơm. Sự chuyển
động của môi chất đi trong dàn ống sinh hơi nhờ sự chênh lệch trọng lượng cột
nước giữa ống lên và ống xuống.
+ Thủy động của vòng tuần hoàn có trợ lực: Là một hệ thống tương tự như của
vòng tuần hoàn tự nhiên đã nói ở trên nhưng chỉ khác là bên cạnh việc tuần hoàn
tự nhiên của hệ thống thì còn thêm một bơm tuần hoàn. Loại hệ thống thủy động
này thường dùng trong các lò hơi cao áp, các lò hơi hay thay đổi các chế độ làm
việc dẫn đến ảnh hưởng lớn đến sự ổn định của hệ thống tuần hoàn. Sự chuyển
động của môi chất đi trong dàn ống sinh hơi nhờ sự chênh lệch trọng lượng cột
nước giữa ống lên và ống xuống nhưng khi áp suất cao hoặc khi mới khởi động
thì phải dùng bơm để hỗ trợ.
+ Thủy động của vòng tuần hoàn cưỡng bức: Là một hệ thống có sự tuần hoàn
của mội chất trong ống nước và hơi là nhờ có bơm. Thông thường ứng dụng cho
các lò hơi tới hạn và siêu tới hạn trong lò trực lưu.
2.2.2.2 Hệ thống thủy động trong lò hơi trực lưu
Đặc điểm của nó là môi chất chuyển động cưỡng bức, làm việc một chiều từ lúc

vào trạng thái nước cấp đến lúc ra trạng thái hơi quá nhiệt có thông số quy định
2.2.2.3 Tỷ nhiệt trung bình của khói
Điều này có nghĩa là tổng lượng nhiệt hấp thụ bằng bức xạ trong buồng lửa
không thay đổi. Nhưng vì lượng than tiêu hao tăng nên áp suất hấp thu nhiệt
bằng bức xạ Qbx của buồng lửa( Ứng với 1kg nhiên liệu) đã giảm đi, nghĩa là:
Q2bx
(2-1)

Vì lượng than tiêu hao tỷ lệ thuận theo sự tăng phụ tải nên tốc độ tăng hấp thụ
nhiệt bằng bức xạ chậm hơn tốc độ tăng phụ tải:
B2 Q2bx D2
<
D1
B1Q1bx

(2-2)

Trong khi ấy, ta thấy tốc độ tăng lượng nhiệt hấp thụ bằng tốc độ tăng của phụ

7


tải
B2 (Q2bx + Q2dl ) D2
=
B1 (Q1bx + Q2dl ) D1

(2-3)

So sánh giữa (1-2) và (1-3) ta thấy sự tăng chậm lượng nhiệt hấp thụ bằng bức
xạ rõ ràng đã được bù bởi sự tăng nhanh lượng nhiệt hấp thu bằng đối lưu, nghĩa
là :
B2 Q2dl D2
>
D1
B1Q1dl

(2-4)

B2 Q2dl B2 Q2bx
>
B1Q1dl
B1Q1bx

(2-5)

Và:

Ta cũng có thể phân tích sự tăng suất hấp thu nhiệt bằng đối lưu như sau: Khi
tăng phụ tải, nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa tăng lên làm cho độ chênh nhiệt độ
trong toàn đường khói đối lưu tăng lên. Mặt khác , khi tăng lượng tiêu hao than,
tốc độ khí đi trong các bề mặt đốt đối lưu tăng lên. Tất cả những điều này làm
tăng lượng nhiệt đối lưu bằng hấp thụ bằng đối lưu.
Nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa tăng đã làm cho mức nhiệt độ chung của toàn
đường khói đối lưu tăng và do đó nhiệt độ khói sau các bề mặt đốt, trong đó có
cả nhiệt độ khói thải ra khỏi lò tăng lên. Tốc độ tăng nhiệt độ khói sau các bề
mặt đốt đã giảm dần đi do lượng nhiệt hấp thu bằng đối lưu tăng lên.
Nhiệt độ khói thải tăng lên đã làm tăng tổn thất nhiệt theo đường khói thải, dẫn
tới hiệu suất của lò giảm đi

η 2 < η1

(2-6)

Do hiệu suất giảm, tốc độ tăng lượng than tiêu hao lớn hơn tốc độ tăng phụ tải:
B2 D 2
>
B1 D1

(2-7)

Từ (1-7) và (1-3) ta thấy:
Q2bx + Q2dl < Q1bx + Q1dl , kJ/kg,

(2-8)

Nghĩa là áp suất hấp thu nhiệt tổng (Ứng với một khối lượng nhiên liệu) của lò

8


đã giảm đi khi tăng phụ tải. Điều này chính là do khi tăng phụ tải, hiệu suất của
lò đã giảm đi.
Ở các bề mặt đối lưu, do lượng nhiệt hấp thụ tăng lên nên nhiệt độ của môi chất
trong các bề mặt đốt này đều tăng ( Nhiệt độ hơi quá nhiệt, không khí nóng,
nhiệt độ nước ra khỏi bộ hâm)
Các điều trên có thể thấy qua đồ thị 1-1
Cần chú ý rằng hiệu suất của lò chỉ giảm đi khi tăng phụ tải ở vùng phụ tải lớn
hơn phụ tải kinh tế. Còn khi tăng phụ tải ở vùng dưới phụ tải kinh tế thì tuy tổn
thất q2 vẫn tăng lên song tổn thất q3 và q4 lại giảm đi nhiều nên hiệu suất của lò

vẫn tăng lên.
Các đặc tính nhận xét trên chỉ có khi lượng than tiêu hao đã được điều chỉnh
theo phụ tải lò. Còn nếu lượng than tiêu hao vẫn được giữ cố định (B2=B1) thì
khi tăng phụ tải, áp suất của hơi trong lò sẽ giảm đi, nhiệt độ hơi quá nhiệt, nhiệt
độ nước ta khỏi bộ hâm nước cũng giảm do lưu lượng môi chất tăng trong khi
lượng nhiệt hấp thu không thay đổi. Nhiệt độ không khí nóng do chế độ đốt
không điều chỉnh nên giữ cố định.

2.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng làm việc kinh tế của lò hơi.
2.2.3.1 Khi thay đổi chế độ nước cấp
Nhiệt độ nước cấp đưa tới lò thay đổi thường về phía giảm do các bình gia nhiệt,

9


hồi nhiệt bị hư hỏng hay bị đóng cáu.
Phương trình cân bằng nhiệt của lò có thể viết dưới dạng:
BQtlvη = D(ibh − inc − ∆i gσ ) + BQqn

,kW

(2-9)

Trong đó:
Ibh,inc – Entanpi của hơi bão hòa và của nước cấp ,kJ/kg
∆ igσ - Tỷ lệ hấp thu được của 1kg nước cấp khi đi qua giảm ôn, kJ/kg
Qqn- Suất hấp thu nhiệt của bộ quá nhiệt ,kJ/kg
Từ đó ta có:
ibh − inc =

(

)

B lv
Qt η − Qqn + ∆i gσ
D

,kJ/kg

(2-10)

Từ biểu thức (1-10) ta thấy, khi nhiệt độ nước cấp giảm sẽ làn cho sản lượng hơi
của lò giảm đi. Để giữ cho sản lượng hơi như cũ (D=const) thì cần thiết phải
tăng lượng than tiêu hao. Như vậy ta có hai chế độ khảo sát khi giảm nhiệt độ
nước cấp: Chế độ B= const, D=var và chế độ D= Const, B= var.
Khi nhiệt độ nước cấp giảm thì độ chênh nhiệt độ ở đầu cuối lạnh (đầu vào) của
bộ hâm nước tăng lên, do đó suất hấp thu nhiệt tăng lên. Nhiệt độ khói sau bộ
hâm nước cũng như sau toàn lò giảm đi, hiệu suất của lò sẽ tăng lên. Độ chênh
lệch độ trong bộ sấy không khí giảm cho lượng nhiệt hấp thu và tương ứng nhiệt
độ không khí nóng giảm theo. Lượng nhiệt sinh ra trong buồng lửa và tương ứng
nhiệt độ cháy lý thuyết giảm. Lượng nhiệt hấp thu bằng bức xạ trong buồng lửa
giảm đi một chút còn lượng nhiệt hấp thu của bộ quá nhiệt hầu như không thay
đổi. Nhưng vì ở chế độ B= const nên sản lượng hơi D đi qua bộ quá nhiệt giảm,
nhiệt độ hơi quá nhiệt tăng lên.
Sau khi sản lượng hơi D đã giảm, nếu lượng than tiêu hao được điều chỉnh tăng
lên để tăng sản lượng hơi của lò thì khi ấy, các đặc tính nhiệt sẽ thay đổi giống
như khi tăng phụ tải của lò. Song sự thay đổi các đặc tính này đã được bù trừ bởi
sự thay đổi các đặc tính ở chế độ khi B= Const, D= var. Vì vậy, ví dụ nhiệt độ
khói thải ra khỏi lò đã điều chỉnh có thêt bằng trị số ban đầu khi chưa thay đổi

nhiệt độ nước cấp (Xem đồ thị 1-2), còn nhiệt độ hơi quá nhiệt thì lại càng tăng

10


cao hơn.

2.2.3.2 Khi thay đổi chế độ cung cấp không khí
Trong quá trình vận hành lò, lượng không khí cung cấp vào lò phải thường
xuyên thay đổi theo sự thay đổi phụ tải của lò (lượng nhiên liệu tiêu hao). Các
đặc tính nhiệt của lò trình bầy ở trên thì thay đổi phụ tải là đã có xét đến ảnh
hưởng của sự thay đổi lượng không khí theo sự thay đổi phụ tải. trong trường
hợp ấy, hệ số không khí thừa giữ cố định mặc dù lượng không khí cung cấp cho
lò thay đổi.
Ta khảo sát ảnh hưởng khi thay đổi hệ số không khí thừa. Hệ số không khí thừa
thay đổ cả ở trong buồng lửa (do cung cấp thay đổi hay do lọt) và trong đường
khói (do lọt).
Khi tăng hệ số không khí thừa đưa vào buồng lửa, thể tích sản phẩm cháy tăng
lên, nhiệt độ cháy lý thuyết giảm đi. Mức nhiệt độ trong buông lửa giảm làm cho
nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa giảm đi một chút. Sự giảm này hầu như không
đáng kể. Vì vậy, độ chênh nhiệt độ trong đương khói đối lưu cũng rất ít thay đổi.
Song do tăng hệ số không khí thừa nên lưu lượng khói và tốc độ khói tăng lên,
làm tăng hệ số tản nhiệt bằng đối lưu. Hệ số tản nhiệt bức xạ lại giảm đi do giảm

11


phân áp suất của khí ba nguyên tử. Vì vậy lượng nhiệt hấp thu của pheston hầu
như giữ cố định, còn từ bộ quá nhiệt trở đi, do chủ yếu là nhiệt đối lưu nên tổng
lượng nhiệt hấp thu của các bề mặt đốt đã tăng lên, càng về cuối đương khói,

mức độ tăng càng lớn. Cụ thể
Qqn 2
Qqn1

<

Qhn 2 QSKK 2
<
Qhn1 QSKK 1

(2-11)

Trong đó chỉ số 1,2 là chỉ số ứng với chế độ ban đầu và chế độ thứ hai.
Vì entanpi của khói tỷ thuận với số mũ bậc nhất theo thể tích của khói còn lượng
nhiệt hấp thụ bằng đối lưu thì phụ thuộc vào tốc độ (cũng như thể tích) khói theo
số mũ 0,6 hay 0,64 tuỳ theo cụm ống đặt song song hay so le nên mặc dù lượng
nhiệt hấp thu của các bề mặt đốt đối lưu tăng song nhiệt khói sau các bề mặt đốt
vẫn tăng chứ không giảm.
Lượng nhiệt hấp thụ bằng đối lưu tăng lên khá lớn khi tăng hệ số không khí
thừa. Ví dụ khi tăng hệ số không khí thừa thêm 0,1, nhiệt độ hơi quá nhiệt có thể
tăng thêm 8 – 10oC. Chỉ khi hệ số không khí thừa quá lớn, nhiệt độ hơi quá nhiệt
mới giảm đi rõ rệt do giảm nhiệt độ khói trước bộ quá nhiệt.
Ở bộ sấy không khí, khi tăng hệ số không khí thừa đo điều chỉnh quạt gió (tăng
lượng không khí cung cấp) thì tuỳ lượng nhiệt hấp thu nhưng do lượng không
khí đi qua bộ sấy không khí cũng tăng nên nhiệt độ không khí nóng hầu như
không thay đổi. Còn khi tăng hệ số không khí thừa trong buồng lửa do lọt không
khí lạnh thì nhiệt độ không khí nóng lại tăng lên nhiều.
Do nhiệt độ khói thải ra khỏi lò tăng nên tổn thất q2 tăng lên. Tổn thất q2 còn
tăng do thể tích khói tăng. Vì vậy hiệu suất của lò giảm đi. Hiệu suất của lò chỉ
tăng lên khi hệ số không khí thừa trong vùng nhỏ hơn hệ số không khí thừa tốt

nhất, được xác định trên hình 1 – 2 ứng với khi lò có tổn thất nhỏ nhất.
Như đã biết hệ số không khí thừa tốt nhất xác định được theo hình 1 – 2 chỉ
tương ứng với một phụ tải nào đó. Vì vậy khi thay đổi phụ tải của lò, hệ số
không khí thừa tốt nhất được xác định theo hình 1 – 3.

12


Vì hiệu suất của lò giảm nên hấp thu nhiệt tổng của lò (Qbx + Qd1) cũng giảm
hiệu suất khi tăng hệ số không khí thừa chậm hơn khi giảm hệ số không khí
thừa. Vì vậy chế độ làm việc của lò có hệ số không khí thừa giảm thấp hơn quy
định, ít cho phép hơn so với khi tăng lớn hơn quy định.

Hình 1 – 4 trình bầy các đặc tính nhiệt của lò khi tăng hệ số không khí thừa trên
buồng lửa.
Ảnh hưởng khi có lọt không khí lạnh cũng giống như khi thay đổi hệ số không
khí thừa trong buồng lửa. Khi ấy tại chỗ lọt, nhiệt độ khói giảm đi một chút, tốc
độ khói trong các bề mặt đốt đối lưu kể từ sau chỗ lọt và nhiệt độ khói sau các
bề mặt đốt này tăng lên, hiệu suất của lò sẽ giảm đi.
2.2.3.3 Khi thay đổi chất lượng nhiên liệu
Khi chuyển lò sang dùng một loại nhiên liệu mới, hầu như tất cả các đặc tính của

13


lò đều thay đổi. Để xác định chính xác sự thay đổi này, như đã biết cần tính
nhiệt lại toàn bộ lò.
Ở đây ta giới hạn chỉ khảo sát các ảnh hưởng khi thay đổi độ tro và độ ẩm còn
các thành phần cháy của nguyên liệu không thay đổi.
Khi tăng độ tro của nhiên liệu nhiệt trị cũng như thể tích không khí và sản phẩm

cháy giảm đi, lượng nhiệt hấp thu ở các bề mặt đốt đối lưu giảm đi do giảm tốc
độ khói. Nhiệt độ không khí nóng giảm làm cho nhiệt độ cháy lý thuyết giảm đi
một chút. Mặt khác lượng nhiệt hữu ích sinh ra trong buồng lửa cũng giảm đi do
giảm nhiệt trị của nhiên liệu. Những điều này cho tổng lượng nhiệt thu bằng bức
xạ trong buồng lửa BQbx giảm đi.
Nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa cũng giảm làm cho độ chênh lệch nhiệt độ khói
ở tất cả các bề mặt đối lưu giảm theo và càng làm cho lượng nhiệt hấp thu bằng
đối lưu giảm.
Do tổng lượng nhiệt hấp thu của lò giảm nên đã làm cho sản lượng hơi của lò
giảm đi. Trong khi ấy do lượng nhiệt hấp thu bằng xạ chỉ giảm đi một chút nên
suất hấp thu nhiệt bằng bức xạ lại tăng lên.
Do có sự giảm đồng thời giữa lượng nhiệt hấp thu của bộ quá nhiệt với sự giảm
sản lượng hơi đi qua nó nên nhiệt độ hơi quá nhiệt hầu như không thay đổi.
Độ giảm nhiệt độ khói theo đường khói chậm dần đi do giảm lượng nhiệt hấp
thu bằng đối lưu ở các bề mặt đốt, khiến cho nhiệt độ khói thải ra khỏi lò giảm
đi rất ít, hiệu suất chỉ tăng lên một chút.
Để duy trì sản lượng hơi thì cần thiết phải tăng lượng hao nhiên liệu. Khi ấy
giống như khi tăng phụ tải của lò, các đặc tính sẽ thay đổi và có thể bù trù để đạt
tới các trị số ở độ tro ban đầu. Song tăng lượng than tiêu hao khi tăng độ tro của
nhiên liệu sẽ làm cho tổng lượng tro đưa vào trong buồn lửa tăng lên, làm cho
điều kiện làm việc của các phần tử của lò bị xấu đi (tăng bám bẩn bề mặt đốt,
giảm hấp thu nhiệt và tăng nhiệt độ đường khói v.v..) do đó hiệu suất của lò thực
tế bị giảm đi. Hình 1-5 trình bày các đặc tính nhiệt của lò khi thay đổi độ tro của
nhiên liệu và vẫn giữ B=const

14


Khi tăng độ ẩm của nhiên liệu, như đã biết, nhiệt trị của nhiên liệu giảm đi
nhanh hơn khi tăng độ tro, lượng nhiệt hữu ích sinh ra trong buồng lửa giảm đi

nhiều, nhiệt độ cháy lý thuyết giảm đi rõ rệt, nhiệt độ theo toàn đường khói cũng
giảm theo. Còn tốc độ khói tăng lên do tăng thể tích khói. Như vậy việc tăng độ
ẩm của nhiên liệu đã dẫn tới thay đổi.

Tuy nhiên độ khói thải giảm song do thể tích khói tăng nên tổn thất nhiệt theo
đường khói thải vẫn tăng, hiệu suất và sản lượng của lò giảm đi.
Mức nhiệt độ trong buồng lửa giảm đi đã ảnh hưởng xấu đến quá trình buồng
lửa, các tổn thất q3 và q4 tăng lên và điều này cũng làm cho hiệu suất của lò giảm
đi.
Để khôi phục lại sản lượng của lò, cần phải tăng lượng nhiên liệu tiêu hao. Khi
ấy tổn thất q2, còn tăng nữa và hiệu suất còn giảm nữa.
Đồ thị các đặc tính nhiệt của lò khi thay đổi độ ẩm của nhiên liệu được trình bày
trên hình 1-6.

15


2.2.3.4 Khi thay đổi đồng thời nhiều chế độ
Trong thực tế lò có thể làm việc ở trạng thái thay đổi đồng thời của hai hay
nhiều chế độ. Khi ấy các đặc tính nhiệt của lò sẽ chịu ảnh hưởng đồng thời của
các chế độ thay đổi này. Kết quả là chúng có thể hoặc không thay đổi.
Ví dụ khi tăng phụ tải của lò, nhiệt độ tăng lên, nếu khi ấy nhiệt độ nước cấp
giảm đi thì càng làm cho nhiệt đô hơi quá nhiệt tăng lên hơn nữa. Hay đồng thời
với việc tăng phụ tải lò còn có sự giảm hệ số không khí thừa trong buồng lửa thì
nhiệt độ hơi quá nhiệt có thể không thay đổi do có sự bù trừ giữa tăng và giảm
nhiệt độ hơi quá nhiệt của hai chế độ này. Khi ấy hiệu suất của lò cũng có thể
thay đổi.
Để ví dự, ở đây chỉ giới hạn khảo sát các đặc tính nhiệt của lò khi có sự thay đổi
đồng thừa giữa phụ tải lò và độ ẩm của nhiên liệu. Các đặc tính thường khảo sát
là nhiệt độ hơi qúa nhiệt và hiệu suất của lò.

Trên hình 1-7 trình bầy sự thay đổi nhiệt độ hơi qúa nhiệt khi thay đổi phụ tải
của lò ứng với các trị số ẩm khác nhau của nhiên liệu (phần đồ thị bên phải) và
sự thay đổi nhiệt độ hơi nhiệt khi thay đổi độ ẩm ứng với các phụ tải khác nhau

16


của lò (phần đồ thị bên trái).

Vì khi tăng phụ tải hay độ ẩm, nhiệt độ hơi quá nhiệt tăng lên nên các đường
cong ứng với độ ẩm (bên phải) hay với phụ tải lớn (bên trái) sẽ nằm cao hơn.
Giả sử phụ tải của lò giảm đi từ phụ tải định mức Ddm xuống còn ở phụ tải D =
0,85Ddm và độ ẩm tăng từ độ ẩm ban đầu Wlv1 lên Wlv2 = 1,2Wlv1. Khi ấy ở bên
phải đồ thị ta xác định được điểm a (Ddm, Wlv1) tương ứng với nhiệt độ hơi quá
nhiệt ở trạng thái ban đầu.
Giả thiết quá trình thay đổi đồng thời bao gồm hai giai đoạn riêng biệt: giai đoạn
thay đổi phụ tải và sau đó đến giai đoạn thay đổi độ ẩm. Khi giảm phụ tải từ
định mức xuống còn 0,85Ddm , nhiệt độ hơi quá nhiệt đã giảm đi theo qúa trình
ab. Điểm b là điểm tương ứng với nhiệt độ hơi quá nhiệt sau khi đã giảm phụ tải
của lò.
Nếu khi ấy độ ẩm của nhiên liệu tăng từ Wlv1 lên Wlv2 = 1,2Wlv1 thì nhiệt độ hơi
quá nhiệt sẽ tăng lên theo quá trình bc. Điểm c là điểm tương ứng với nhiệt độ
quá nhiệt sau khi đã có sự thay đổi đồng thời của cả hai chế độ. Nhiệt độ hơi quá
nhiệt tại điểm c có thể lớn hơn, nhỏ hơn hay bằng nhiệt độ hơi qúa nhiệt tại điểm
a là tuỳ thuộc vào ảnh hưởng của sự thay đổi các chế độ này đến nhiệt độ hơi
quá nhiệt.
Việc khảo sát ảnh hưởng đồng thời của hai chế độ trên đến nhiệt độ hơi quá
nhiệt cũng có thể được khảo sát một cách tương tự ở các đường cong bên trái đồ
thị.

17


Nếu đồng thời với việc giảm phụ tải còn có sự giảm độ ẩm của nhiên liệu từ
Wlv1 xuống còn 0,8Wlv1 thì nhiệt độ hơi quá nhiệt lại càng giảm nữa (theo quá
trình abd hay a’b’d’) .
Ở trên đã trình bầy về các đặc tính tĩnh của lò ở các chế độ thay đổi khác nhau.
Việc nghiên cứu các đặc tính này cho phép ta xác định được những chế độ làm
việc tốt nhất (hiệu suất cao nhất), xác định được phạm vi điều chỉnh các thông
số cơ bản của lò đồng thời cung cấp những số liệu cần thiết để tính các đặc tính
động học của lò trong quá trình qúa độ.
2.2.4 Đánh giá các chỉ tiêu chất lượng của lò hơi trong nhà máy nhiệt điện
Để đánh giá khả năng làm việc ổn định , an toàn và kinh tế của thiết bị lò, người
ta thường dùng các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật vận hành của thiết bị lò nói riêng và
phân xưởng lò nói chung. Những chỉ tiêu kinh tế này có thể chia ra làm ba
nhóm:
1- Chỉ tiêu kinh tế, gồm các chỉ tiêu về hiệu suất (brutto và Netto), suất tiêu hao
nhiên liệu quy ước để sản xuất ra 1 tấn hơi /giờ ( hay 1 kg hơi /h); suất tiêu
hao điện năng cho tự dùng (Tính ứng với 1tấn hơi/giờ, hay tính theo phần
trăm so với lượng điện năng sản xuất ra).
2- Các chỉ tiêu về công nghệ, thể hiện quan hệ hàm số của các quá trình làm
việc xẩy ra trong lò như hệ số không khí thừa, hàm lượng RO2 hay O2 trong
khói, hàm lượng các vật chất chảy trong nhiên liệu, nhiệt độ khói thải,vv..
3- Các chỉ tiêu về chế độ làm việc, đặc trưng cho chế độ làm việc an toàn của
lò. Như số giờ làm việc trong 1 năm, số giờ trong một năm ở trạng thái dự
phòng hay nghỉ để sửa chữa; Số giờ sử dụng công suất đặt; Hệ số sử dụng
công suất ( Hệ số phụ tải) của thiết bị lò và của phân xưởng lò
Hiệu suất Brutto của lò là tỷ số giữa lượng nhiệt hữu ích sử dụng trong lò với
lượng nhiệt đưa vào lò: η =

Qhi
B.Qtlv

(2-12)

Hiệu suất Netto là tỷ số giữa lượng nhiệt hữu ích sử dụng trong lò và đã kể đến

18