Nhà máy nhiệt điện đồng phát

NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
ĐỜNG PHÁT
NHĨM 7

GVHD:

SVTH: Trần Thnh Cng

Bùi Tr Sn

17100000

17100000

01


PHẦN 1
Giới thiệu về hệ thống đồng phát.

PHẦN 2

PHẦN 3

PHẦN 4

Các loại hệ thống đồng phát.

Hệ thống đồng phát tuabin khí.

Hệ thống đồng phát động cơ đốt

trong.

Các nội dung
chính

02

NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ĐỒNG PHÁT


03

Năm 1882, Công ty Edison Electric Illuminating đưa nhà máy điện đầu tiên trên thế giới vào
hoạt động được đặt tại số 257, đường Pearl ở thành phố New York.

Là một nhà máy điện và nhiệt kết hợp, sản xuâtt́ cả điện và nhiệt năng trong khi sử dụng nhiệt thải
để sưởi ấm các tòa nhà lân cận. Tái chế cho phép nhà máy của Edison đạt được khoảng 50%
hiệu quả.

Từ những năm 1950, công nghệ sản xuâtt́ đồng phát nhiệt - điện, CHP hay Cogen, đã được các nước
phát triển áp dụng vào trong các nhà máy công nghiệp và cả trong dân dụng hay các cơng trình
xã hội.

NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ĐỒNG PHÁT

LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN


Là q trình sản xuất đáp ứng đờng thời 2 dạng năng lượng là nhiệt năng và điện năng.

04

Về thực chất hệ thống nhà máy này là biến đổi năng lượng từ các nguồn phế liệu thải sinh khối như bã mía, trấu, mùn
cưa, gỗ vụn… để cung cấp năng lượng nhiệt cho lò hơi để sinh hơi chạy turbin phát điện và tận dụng nguồn nhiệt thải
hoặc nhiệt thừa để cung cấp cho những hệ thớng như lị sưởi, hệ thớng sấy hoặc những hệ thớng có mục đích sử dung
nhiệt.

Trong nhiều ngành công nghiệp (giấy và bột giấy, vải sợi, hóa chất, phân bón, mía đường, xi măng, ...) nhu cầu sử dụng
hơi bão hòa ở nhiệt độ ổn định luôn được đặt ra để phục vụ các mục đích gia nhiệt, sấy hoặc làm khơ sản phẩm. Ngồi
nhu cầu sử dụng nhiệt, các ngành cơng nghiệp trên cịn có nhu cầu sử dụng điện năng (hoặc cơ năng) để chạy các động
cơ điện hoặc các máy quay khác hoặc để thắp sáng phục vụ sản xuất.

Combined Heat and Power Generation (CHP)

KHÁI NIỆM NHIỆT ĐIỆN
ĐỒNG PHÁT

NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ĐỒNG PHÁT


Sự phát triển của CHP ở Việt Nam

Hiện nay so với các nước trong khu vực thì điện đờng phát ở Việt Nam phát triển muộn. Do mối quan hệ của Việt Nam với các nước châu âu phát triển về đồng phát như Hà Lan, Phần
Lan, Đan mạch,…đang được cải thiện nên vốn đầu tư ban đầu là không cao.

Với đặc điểm là quốc gia nông nghiệp, Việt Nam có ng̀n ngun liệu sinh khới rất lớn và đa dạng từ phế phẩm của gỗ củi, trấu, bã cà phê, rơm rạ, bã mía, chất thải đơ thị và chất thải
gia súc…, ước tính hơn 150 triệu tấn/năm.

Hiện có 38 nhà máy đường ở Việt Nam sử dụng sinh khối để sản xuất điện và nhiệt với tổng công suất khoảng 352 MW.

05

NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ĐỒNG PHÁT


Vào những năm 1980, nhà máy đường La Ngà tại Đồng Nai do Đan Mạch tài trợ đã sử dụng công nghệ này để sản xuất điện tự dùng và cung cấp nhiệt cho các nồi nấu đường trong phạm vi nhà
máy

Công ty Bourbon (Pháp) đã xây dựng nhà máy điện ở Tây Ninh sử dụng bã mía khi sản xuất đường.

06

NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ĐỒNG PHÁT


Tổng hợp các nhà máy đường hiện đang phát điện lên lưới điện quốc gia.

Giá thành của điện đồng phát ở VN
+ Giá điện tại các dự án sinh khối đồng phát nhiệt - điện là 1.634
đồng/kWh, tương đương 7,03 UScents/kWh (quy định cũ 1.220
đồng/kWh, tương đương 5,8 UScents/kWh).
+ Giá điện cho các loại dự án sinh khối khác là 1.968 đồng/kWh,
tương đương 8,47 UScents/kWh. 

07

NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ĐỒNG PHÁT


Hiệu suất tổng thể của nhà máy

nhiệt điện đồng phát.
Một ngành công nghiệp yêu cầu 24 đơn vị năng lượng điện và 34 đơn vị nhiệt
năng. Thông qua đường nhiệt và ng̀n điện riêng biệt, năng lượng đầu vào chính
của nhà máy điện sẽ là 60 tổ máy (24/0,40). Nếu một lị hơi riêng được sử dụng
để tạo hơi thì nhiên liệu đầu vào cho lò hơi sẽ là 40 đơn vị (34/0,85). Nếu nhà
máy có đờng phát thì nhiên liệu đầu vào sẽ chỉ là 68 tổ máy (24+34)/0,85 để đáp
ứng cả yêu cầu về năng lượng điện và nhiệt. Thấy rằng tổn thất, là 42 đơn vị trong
trường hợp, nhiệt và công suất riêng biệt đã giảm xuống 10 đơn vị trong chế độ
đồng phát

Hiệu quả sử dụng năng lượng đồng phát(UNESCAP 2000)

08

NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ĐỒNG PHÁT


Lợi ích đồng phát
Tận dụng ng̀n sinh khới để làm nhiên liệu phát điện nâng cao hiệu suất của chu trình, kèm theo đó là tận
dụng triệt để ng̀n tài ngun trong bới cảnh nhiên liệu hóa thạch đang cạn kiệt thì năng lượng sinh khới là
giải phát tớt

Do đờng phát sử dụng năng lượng sinh khối nên lượng CO 2 thải ra môi trường thấp hơn nhiệt so với đớt nhiên
liệu hóa thạch làm giảm hiện tượng ơ nhiễm môi trường.

Khi xây dựng một hệ thống đồng phát chúng ta cần những công nhân và đội ngũ vận hành từ đó tạo ra được
cơng ăn việc làm cho người dân.

09

NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ĐỒNG PHÁT


2. CÁC LOẠI HỆ THỐNG ĐỒNG
PHÁT

10



Hệ thống đồng phát tuabin hơi



Hệ thớng đờng phát tuabin khí



Hệ thớng đờng phát động cơ pittong

NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ĐỒNG PHÁT


Hệ thống đồng phát tuabin hơi
Tuabin hơi nước

Tuabin đối áp

Tuabin ngưng trích hơi

11

NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ĐỜNG PHÁT


Tuabin hơi nước

Là một thiết bị chuyển đổi năng lượng từ nhiệt năng thành cơ năng. Khi tuabin tạo ra chuyển động quay, nó được sử dụng chủ yếu nhất trong các nhà máy phát điện sử dụng tuabin hơi.
Thiết bị được điều khiển bởi hơi nước và khi dòng hơi đi qua các cánh quạt của tuabin, hơi nước giảm nhiệt đi và giãn nở, do đó q trình cung cấp hơi nước gần như là liên tục để tạo ra năng
lượng.

Tuabin hơi nước

12


Cấu tạo của tuabin hơi nước

Bộ ống nạp
Gờm có ớng, van nạp, mới hàn lắp, ớng dạng nón, và ớng khuỷu, … Đó là phần đầu tiên của tua bin. Van nạp ngắt
dòng chảy khi tua bin xảy ra các sự cố khẩn cấp hoặc ngừng đại tu. Ống nạp có bộ phận hàn, với áp suất chịu đựng
và hiệu suất thuỷ lực thuận lợi.

Bộ phận chính
Cánh dẫn hướng, làm bằng thép khơng rỉ, là một kết cấu có hai trụ đỡ. Nắp cột áp và vịng đai, đáy có vỏ bằng thép. Bộ
phân phối có cấu trúc lá trượt đơn giản, để tiện lắp đặt và đại tu. Có các chốt trượt bảo vệ giữa thanh chắn dòng và thanh
chắn dịng tự động.

Bộ phận quay
Rơto được lắp đặt trên phần mở rộng của trục, và côn rôto. Vỏ rôto làm bằng thép khơng gỉ, chống xâm thực tốt và

có đặc tính mài mịn.

Bộ ống hút
Bộ ống hút gồm có một thiết bị nạp khí, một ống khuỷu, và một ống hình nón. Thiết bị nạp khí được lắp giữa vòng

13

đai đáy và ống khuỷu. Để giảm độ rung thuỷ lực và ảnh hưởng đến khí xâm thực, cần phải có thiết bị nạp khí và khí
bổ sung tự nhiên ở ngoài vùng định danh của thiết bị.
NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ĐỒNG PHÁT


NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA TUABIN HƠI NƯỚC

Dựa trên chuyển động của hơi nước, áp suất hơi ra từ các vòi phun chạm vào các cánh quay đang được đặt trên trục. Do vận tốc trong hơi nước tăng lên, nó gia tăng áp lực mạnh mẽ lên các
cánh của thiết bị, cánh chuyển động làm cho trục rôto quay theo. Nói chung, tua bin hơi cơ lập năng lượng của trục quay và sau đó biến nó thành động năng.

14
Nguyên lí tuabin hơi


TUABIN ĐỐI ÁP
1. Lò hơi

Trong loại tuabin này hơi giãn nở tới dưới áp suất khí

2. Tuabin hơi

quyển, cịn nhiệt của nước làm mát bình ngưng thì

3. Bộ tiêu thụ

được dùng cho các nhu cầu sinh hoạt, cho ngành

4. Bơm nước ngưng

nông nghiệp,… Trong loại tuabin này, áp suất hơi sau
tầng cuối cũng thường lớn hơn áp suất khí quyển.

16

NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ĐỒNG PHÁT


TUABIN ĐỐI ÁP
ƯU ĐIỂM
- Có cấu tạo đơn giản và ít thành phần.
- Tránh được chi phí tốn kém cho áp suất hạ áp của tuabin.
- Chi phí vốn thấp.

1. Lò hơi
2. Tuabin hơi
3. Bộ tiêu thụ
4. Bơm nước ngưng

- Giảm hoặc không cần sử dụng nước làm mát.

NHƯỢC ĐIỂM

-

Với cùng công suất đầu ra, cấu tạo tuabin hơi lớn hơn, vì nó phải vận hành với sự
chênh lệch enthalpy của hơi thấp hơn.

-

Lưu lượng qua tuốc bin phụ thuộc vào mức tải nhiệt. Điện do hơi tạo ra kiểm sốt bởi
tải nhiệt, điều này dẫn đến kém hoặc khơng linh hoạt trong việc phối hợp trực tiếp
công suất đầu ra với tải điện

17

NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ĐỒNG PHÁT


NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA TUABIN ĐỐI ÁP

Lò hơi sau khi đốt nhiên liệu và được gia nhiệt cho ra hơi nước ở trạng thái hơi quá nhiệt, hơi lúc này được dẫn đến tuabin để bắt đầu quá trình chuyển hóa năng lượng nhiệt năng
thành cơ năng, quay máy phát điện và trích hơi ở tầng ći tuabin cho các hoạt động sản xuất. Hơi nước sau khi nhã nhiệt và ngưng tụ lại sẽ về lại lò hơi.

18


TUABIN

Lị hơi

Tuanbin hơi

Máy phát điện

NGHƯNG TRÍCH HƠI

ƯU ĐIỂM
- Có thể kiểm sốt cơng suất điện khơng phụ thuộc vào tải nhiệt nhờ điều chỉnh chính xác tốc độ lưu
lượng hơi qua tuốc bin.

NHƯỢC ĐIỂM
- Hơi còn lại được xả tới áp suất bình ngưng, có thể ở mức thấp khoảng 0.05 bar và nhiệt độ ngưng
tương ứng khoảng 33oC, rất khó có thể tận dụng nhiệt trong các ứng dụng hữu ích.
- Chi phí vốn đầu tư cao

Bình ngưng
Bơm nước cấp

19

Bộ thu nhiệt

NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ĐỒNG PHÁT


NGUN LÝ LÀM VIỆC TUABIN NGHƯNG TRÍCH HƠI

Lị hơi sau khi đốt nhiên liệu và được gia nhiệt cho ra hơi nước ở trạng thái hơi quá nhiệt, hơi lúc này được dẫn đến tuabin để bắt đầu quá trình chuyển hóa năng lượng nhiệt năng thành
cơ năng, quay máy phát điện và trích hơi ở tầng trung áp của tuabin tùy vào phụ tải nhiệt cho các hoạt động sản xuất. Hơi nước sau khi nhã nhiệt và ngưng tụ lại sẽ về lại lị hơi.

Sơ đồ ngun lí hệ thống đồng phát tuabin ngưng trích hơi

20

ỨNG DỤNG CỦA HỆ THỐNG ĐỒNG PHÁT HƠI TUABIN
TRONG CÔNG NGHIỆP
Hệ thống đồng phát hơi – điện tại KCN Giao Long do công ty MARTECH:

-Tổ hợp hệ thống đồng phát điện - hơi được Công ty TCE đầu tư để cấp điện và hơi cho
Nhà máy DOHACO tại KCN Giao Long, tỉnh Bến Tre do Cơng ty TNHH Mạc Tích
(MARTECH) nghiên cứu, lắp đặt đạt tiêu chuẩn quốc tế. Trong thời gian qua đã vận hành
đạt đủ công suất thiết kế, mang lại nhiều lợi ích như: Chất lượng điện ổn định cao, ít biến
động và ít nhiễu, khơng phụ thuộc vào sự cắt điện của lưới ngoài…Đặc biệt là tiết kiệm
hàng chục tỷ đồng mỗi năm.

21

NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ĐỒNG PHÁT


Hệ thống đồng phát và đốt rác công nghiệp bao gồm:



2 lò hơi 60 tấn/h: Áp suất 86 bar, cấp hơi quá nhiệt 488 độ C, cấp hơi cho tua bin phát điện 19.5 MW và trích hơi bảo hịa 100 TPH (10 bar, 180 độ C).
Nhiên liệu đốt là than cám và trấu rời.



1 lò đốt rác 40 tấn/h: Đốt 120 tấn rác Nylon, bột giấy và bùn thải mỗi ngày.



Đây là một sự kiện vô cùng ý nghĩa với ngành năng lượng Việt Nam khi một công ty 100% của người Việt đã nghiên cứu thiết kế, chế tạo, lắp đặt, vận hành thành công
hệ thống đồng phát hơi - điện (Co-Generation) và đốt rác công nghiệp đạt tiêu chuẩn quốc tế.

22

NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ĐỒNG PHÁT


ỨNG DỤNG CỦA HỆ THỐNG ĐỒNG PHÁT HƠI TUABIN
TRONG CÔNG NGHIỆP



Hệ thống này cho thấy chất lượng điện ổn định cao, ít biến động và ít nhiễu. Phần đốt rác đã xử lý khói thải đạt tiêu chuẩn, khơng gây ô nhiễm, không cần nhiều xe
tải chở đi đốt, không tốn chi phí mang đi xử lý làm ảnh hướng đến giao thơng và mơi tường.



Tiết kiệm chi phí điện, thêm nguồn điện dự phịng



Ngồi cung cấp năng lượng hơi cho nhà máy thì hiện tại hệ Cogen đang phát điện với công suất 15 MWh cho Nhà máy giấy DOHACO. Còn 4 MW điện tự dùng cho tổ
hợp này. Qua đó giúp khách hàng giải quyết được vấn đề điện năng và chủ động trong việc sử dụng và cung cấp điện. Mỗi năm tiết kiệm hơn 10 tỷ đồng so với việc
sử dụng 100% năng lượng điện từ EVN.

23

NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ĐỒNG PHÁT

Hệ thống đồng phát tuabin khí

24


Tổng quan về hệ thống tuabin khí
Hệ thớng đờng phát tua bin khí hoạt động theo chu kỳ nhiệt động lực học có tên gọi là chu trình Brayton. Chu trình Brayton là một chu trình nhiệt động lực học, đặt tên theo George
Brayton(1830-1892), một kỹ sư người Mỹ, người đã phát triển nó



1-2: Nén đẳng entropy tại máy nén



2-3: gia nhiệt đẳng áp tại buồng đốt



3-4: giãn nở sinh công đẳng entropy tại tuốc bin



4-1: khép kín chu trình đẳng áp bên ngồi mơi
trường.

Chu trình Brayton- chu trình cơ bản hệ thống tuốc bin khí
25

Hệ thống đồng phát tua bin khí chu trình hở
•

Phần lớn các hệ thống tua bin khí hiện có, ứng dụng trong bất kỳ ngành nào đều vận hành theo chu
trình Brayton mở (cịn được gọi là chu trình Joule, ở chu trình này tính khơng thuận nghịch khơng được
tính tới). Ở chu trình này, máy nén lấy khơng khí từ khí quyển và đưa vào buồng đốt với áp suất cao
hơn. Nhiệt độ khơng khí cũng tăng do q trình nén.

•

Khơng khí được đưa qua thiết bị khuyếch tán vào buồng đốt áp suất khơng đổi trong đó có nhiên liệu
được bơm vào và đốt cháy. Thiết bị khuyếch tán giúp giảm vận tốc khơng khí xuống mức phù hợp với
buồng đốt. Mức sụt áp qua buồng đốt trong khoảng 1,2%. Q trình cháy diễn ra với mức khí dư cao.
Khí thải thốt ra khỏi buồng đốt ở nhiệt độ cao với nồng độ oxy lên tới 15-16%.

Đồng phát tua bin khí chu trình hở.

26

NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ĐỜNG PHÁT