TỔNG QUAN VÀ MÔ TẢ HỌC THUẬT GIÁO TRÌNH VẬN HÀNH LÒ HƠI VÀ HỆ THỐNG THIẾT BỊ PHỤ 1

Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Vận hành lò hơi và hệ thống thiết bị phụ 1 (Mã mô đun: ELEO545147 / ELEO55160) là tài liệu đào tạo chuyên môn nghề bắt buộc thuộc chương trình đào tạo nghề Vận hành nhà máy nhiệt điện trình độ Cao đẳng và Trung cấp, do Trường Cao đẳng Dầu khí (Tập đoàn Dầu khí Việt Nam) ban hành kèm theo Quyết định số 213/QĐ-CĐDK ngày 01 tháng 03 năm 2022. Giáo trình được biên soạn bởi nhóm tác giả: Dương Tiến Trung, Ninh Trọng Tuấn và Lê Thị Hải Huyền, với sự cộng tác chuyên môn từ Tổ bộ môn Điện, Phòng kỹ thuật Nhà máy nhiệt điện Phả Lại 2 và Nhà máy nhiệt điện Hải Phòng.

Mô đun có thời lượng 135 giờ (tương đương 05 tín chỉ), trong đó thời lượng thực hành, thí nghiệm, thảo luận chiếm 116 giờ, lý thuyết 14 giờ và kiểm tra 5 giờ. Mục tiêu đào tạo của giáo trình tập trung vào việc cung cấp các thông số kỹ thuật nhiệt - cơ bản trong nhà máy điện, mô tả và thực hiện đúng trình tự các bước vận hành lò hơi từ trạng thái khởi động, chế độ ổn định đến dừng lò, đồng thời phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến an toàn và hiệu quả kinh tế nhiệt.

Cấu trúc giáo trình gồm 10 bài học chuyên đề, tiếp cận theo trình tự logic công nghệ: phân tích chu trình nhiệt lý thuyết, quy trình vận hành khối lò chính và vận hành chi tiết từng hệ thống thiết bị phụ trợ. Điểm đặc thù của tài liệu là tích hợp trực tiếp các quy chuẩn vận hành, bảng thông số kỹ thuật thực tế và biểu đồ chế độ của tổ máy 300 MW đang vận hành tại các nhà máy nhiệt điện đốt than ở Việt Nam.

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Nội dung giáo trình được phân chia thành 10 bài học với các trọng tâm công nghệ:

  • Bài 1: Phân tích các chu trình nhiệt trong nhà máy nhiệt điện (7 giờ): Giới thiệu các thông số kỹ thuật vận hành lò hơi (sản lượng định mức $D_{\text{đm}}$, cực đại $D_{\text{max}}$, kinh tế $D_{\text{kt}}$, nhiệt thế thể tích); phân tích chu trình Rankine thực tế có các cửa trích gia nhiệt hồi nhiệt nước cấp (từ 4 đến 8 bình gia nhiệt đối với tổ máy $\ge 50\text{ MW}$); phân tích sơ đồ nhiệt nguyên lý tổ máy 300 MW Nhà máy Nhiệt điện Phả Lại 2 với thông số hơi mới $p_0 = 169\text{ kG/cm}^2$, $t_0 = 538^\circ\text{C}$.
  • Bài 2: Khởi động lò hơi (29 giờ): Phân loại 4 chế độ khởi động dựa vào áp suất bao hơi và thời gian ngừng lò (khởi động lạnh: $p < 30\text{ kg/cm}^2$; khởi động ấm: $30 - 80\text{ kg/cm}^2$; khởi động nóng: $80 - 140\text{ kg/cm}^2$; khởi động rất nóng: $> 140\text{ kg/cm}^2$). Quy định chi tiết các bước cấp nước, gia nhiệt sấy đáy buồng lửa, thông thổi giải trừ MFT, đánh lửa vòi dầu, cấp than bột và tăng tải.
  • Bài 3 & Bài 4: Vận hành lò hơi ở chế độ ổn định (16 giờ) và Dừng lò hơi (22 giờ): Hướng dẫn duy trì các thông số hơi quá nhiệt, áp suất buồng lửa, mức nước bao hơi khi vận hành bình thường; thực hiện quy trình giảm tải, ngừng cấp nhiên liệu, làm nguội và dừng lò an toàn.
  • Bài 5 & Bài 6: Vận hành hệ thống thiết bị áp lực (10 giờ) và Hệ thống khói - gió (12 giờ): Trình tự khởi động, theo dõi và dừng các thiết bị áp lực (bao hơi, bộ quá nhiệt, bộ hâm nước); vận hành quạt khói (IDF), quạt gió chính (FDF), quạt gió cấp 1 (PAF) và bộ sấy không khí kiểu quay, duy trì áp lực âm buồng lửa từ $-50\text{ Pa}$ đến $-100\text{ Pa}$.
  • Bài 7 & Bài 8: Vận hành hệ thống dầu đốt và Hệ thống nhiên liệu lò (17 giờ): Thao tác tuần hoàn dầu FO (duy trì độ nhớt 20 cSt, áp lực $15\text{ kg/cm}^2$), vận hành máy nghiền than, vít tải than bột và máy cấp than nguyên.
  • Bài 9 & Bài 10: Vận hành hệ thống thải tro xỉ (10 giờ) và Hệ thống khử lưu huỳnh, khói thải (13 giờ): Thao tác thiết bị xỉ đáy lò, bộ lọc bụi tĩnh điện (ESP) và hệ thống khử lưu huỳnh (FGD) nhằm kiểm soát phát thải khí $NO_x$ ($700 - 1000\text{ mg/Nm}^3$).
Thứ tự logic của giáo trình:
Lý thuyết chu trình nhiệt -> Quy trình tổng thể lò hơi (Khởi động - Ổn định - Dừng lò) -> Vận hành chi tiết từng hệ thống công nghệ phụ trợ.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình xây dựng cơ sở lý thuyết và công nghệ dựa trên ba nền tảng chính:

  1. Nhiệt động học kỹ thuật: Chu trình Rankine ứng dụng trong nhà máy nhiệt điện ngưng hơi truyền thống và chu trình cải tiến có trích hơi gia nhiệt hồi nhiệt. Cơ chế hồi nhiệt giúp giảm tổn thất nhiệt thải ra môi trường ở bình ngưng từ mức ~65% xuống còn ~45%, nâng hiệu suất nhiệt động của chu trình từ ~0,30 lên ~0,50.
  2. Thông số và đặc tính kỹ thuật lò hơi: Khái niệm và công thức xác định sản lượng hơi định mức, sản lượng cực đại $D_{\text{max}} = (1,1 - 1,2)D_{\text{đm}}$, sản lượng kinh tế $D_{\text{kt}} = (0,8 - 0,9)D_{\text{đm}}$, hiệu suất nhiệt thô lò hơi (88,37% - 88,78%), nhiệt thế thể tích buồng lửa, cùng hệ thống bảng số liệu thông số vận hành ở các dải phụ tải 300 MW (BMCR), 225 MW (75% RO), 180 MW (60% RO) và 90 MW (30% RO).
  3. Hệ thống bảo vệ và liên động công nghệ: Nguyên lý làm việc của hệ thống bảo vệ buồng lửa (FSSS - Furnace Safeguard Supervisory System), cơ chế tác động ngắt sự cố nhiên liệu (MFT - Master Fuel Trip, OFT), hệ thống điều khiển phối hợp (CCS) và thu thập số liệu (DAS).

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật: Đọc và phân tích sơ đồ công nghệ nhiệt, sơ đồ P&ID; thực hiện thao tác đóng mở hệ thống van chặn, van đi tắt (bypass), van xả đọng, van xả khí; thao tác cấp nước vào lò theo đúng tốc độ (mùa hè 2 giờ lưu lượng 80-90 t/h, các mùa khác 4 giờ lưu lượng 40-50 t/h); thực hiện quy trình gia nhiệt đáy buồng lửa và sấy ấm đường ống.
  • Kỹ năng phân tích và giám sát: Giám sát độ chênh nhiệt độ vỏ bao hơi giữa 2 điểm bất kỳ ($\le 56^\circ\text{C}$), độ chênh nhiệt độ nước cấp và vỏ bao hơi ($\le 28^\circ\text{C}$); kiểm soát tốc độ tăng nhiệt độ hơi quá nhiệt ($\le 1,5^\circ\text{C/phút}$), tốc độ tăng áp suất hơi ($\le 0,032\text{ MPa/phút}$ khi khởi động và $0,073\text{ MPa/phút}$ khi tăng tải); theo dõi độ quá nhiệt sau bộ giảm ôn ($\ge 11^\circ\text{C}$) và phân tích hàm lượng silica trong nước lò.
  • Năng lực nghề nghiệp thực tế: Phối hợp nhịp nhàng giữa nhân viên vận hành lò hơi và nhân viên vận hành tuabin; thực hiện quy trình đánh lửa vòi dầu đối xứng qua tâm buồng lửa; vận hành tự động chu trình thổi bụi bằng PLC cho bộ sấy không khí kiểu quay, buồng đốt và bộ quá nhiệt.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Mô đun Vận hành lò hơi và hệ thống thiết bị phụ 1 áp dụng phương pháp đào tạo tích hợp giữa lý thuyết chuyên môn và thực hành nghề nghiệp trên trang thiết bị chuyên dụng:

  • Phương pháp giảng dạy: Giảng viên sử dụng các phương pháp giảng dạy tích cực như diễn giảng kỹ thuật, nêu vấn đề, phân tích quy trình vận hành và tổ chức thảo luận nhóm. Giáo án được thiết kế theo từng bài/buổi dạy kết hợp sử dụng máy chiếu, sơ đồ công nghệ và mô hình mô phỏng Nhà máy nhiệt điện.
  • Tổ chức thực hành và bài tập: Với 116 giờ thực hành trên tổng số 135 giờ môn học, người học được chia ca, nhóm để thực hiện trực tiếp các bài tập tình huống: kiểm tra van trước khi cấp nước, xử lý điều kiện thông thổi buồng lửa, thao tác khởi động quạt khói/quạt gió, và quy trình đưa máy nghiền than vào làm việc.
  • Phương thức kiểm tra, đánh giá:
    • Kiểm tra thường xuyên: Gồm 02 bài kiểm tra do giảng viên thực hiện bất kỳ trong quá trình học (vấn đáp hoặc bài viết $\le 30\text{ phút}$).
    • Kiểm tra định kỳ: Gồm 04 bài kiểm tra thực hành:
      • Bài kiểm tra 1: Thực hành Bài 1 và Bài 2 (Thời gian: 60 ÷ 90 phút).
      • Bài kiểm tra 2: Thực hành Bài 3 và Bài 4 (Thời gian: 60 phút).
      • Bài kiểm tra 3: Thực hành Bài 5 và Bài 6.
      • Bài kiểm tra 4: Thực hành Bài 7, 8, 9 và 10 (Thời gian: 60 ÷ 90 phút).
    • Thi kết thúc mô đun: Thi thực hành độc lập trong thời gian 60 ÷ 90 phút, đánh giá thông qua biểu mẫu chấm điểm kỹ năng chuẩn.
  • Hướng dẫn tự học: Người học cần nghiên cứu tài liệu giáo trình và tài liệu tham khảo trước khi lên lớp, hoàn thành các phiếu câu hỏi thảo luận, ghi chép đầy đủ các chỉ số giới hạn vận hành và tuân thủ tuyệt đối quy định an toàn lao động trong xưởng thực hành.

Điểm nổi bật và cập nhật

  • Dữ liệu kỹ thuật thực tế từ tổ máy 300 MW: Giáo trình không chỉ trình bày lý thuyết chung mà cung cấp trực tiếp các bảng thông số kỹ thuật chi tiết của lò hơi đốt than tổ máy 300 MW tại Nhà máy Nhiệt điện Phả Lại 2 ở các mức tải: BMCR (308 MW), 100% RO (300 MW), 75% RO (225 MW), 60% RO (180 MW) và 30% RO (90 MW). Các bảng số liệu nêu rõ lưu lượng hơi, áp lực bao hơi ($189,5\text{ kg/cm}^2\text{g}$), nhiệt độ hơi quá nhiệt ($541^\circ\text{C}$), nhiệt độ khói các khu vực, điểm đọng sương axit ($126^\circ\text{C}$) và điện tự dùng của quạt gió.
  • Kế thừa từ các quy trình vận hành công nghiệp: Nội dung giáo trình được chuẩn hóa dựa trên tài liệu kỹ thuật và quy trình vận hành thực tế của các nhà máy điện lớn tại Việt Nam, bao gồm:
    1. Nhà máy nhiệt điện Phả Lại (Quy trình vận hành, Quy trình bảo dưỡng và sửa chữa tuabin, 2000, 2002).
    2. Nhà máy nhiệt điện Hải Phòng (Tài liệu kỹ thuật tổ tuabin - máy phát, Quy trình vận hành, bảo dưỡng và sửa chữa tuabin, 2009).
    3. Nhà máy nhiệt điện Uông Bí (Quy trình vận hành, bảo dưỡng và sửa chữa tuabin, 2007).
  • Tích hợp công nghệ điều khiển và bảo vệ môi trường: Giáo trình đưa vào quy trình thao tác trên màn hình điều khiển CRT, hệ thống giám sát ngọn lửa quang học, camera giám sát buồng lửa, cùng quy trình vận hành hệ thống lọc bụi tĩnh điện (ESP) và hệ thống khử lưu huỳnh (FGD), phản ánh công nghệ tự động hóa trong các nhà máy nhiệt điện hiện đại.

Đối tượng sử dụng giáo trình

  • Người học: Sinh viên theo học hệ Cao đẳng và học sinh hệ Trung cấp nghề Vận hành nhà máy nhiệt điện; sinh viên các ngành kỹ thuật nhiệt, kỹ thuật điện tại các cơ sở giáo dục nghề nghiệp và đại học kỹ thuật.
  • Kiến thức tiên quyết (Prerequisites): Người học cần hoàn thành các môn học thuộc khối cơ sở và chuyên môn gồm: Mạch điện cơ bản (ELEI52033), An toàn điện (ELET5201), Điện kỹ thuật cơ bản (ELEO53012), Đo lường điện (ELEI53115), Tổng quan về nhà máy nhiệt điện (ELEO52056), Lò hơi và hệ thống thiết bị phụ (ELEO54031) và An toàn vệ sinh lao động (SAEN52001).
  • Giảng viên: Sử dụng giáo trình để biên soạn giáo án lý thuyết, giáo án tích hợp, thiết kế các bài tập tình huống vận hành và lập phiếu đánh giá kỹ năng thực hành cho từng bài học.
  • Tài liệu tham khảo chuyên môn: Kỹ sư, kỹ thuật viên mới tuyển dụng tại các nhà máy nhiệt điện đốt than có thể sử dụng giáo trình như tài liệu tra cứu quy trình khởi động, dừng thiết bị và kiểm tra liên động hệ thống.

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với đối tượng đào tạo nào?

Giáo trình được thiết kế chuyên biệt cho học sinh, sinh viên nghề Vận hành nhà máy nhiệt điện (hệ Trung cấp và Cao đẳng), đồng thời là tài liệu tham khảo chuyên môn cho kỹ thuật viên vận hành lò hơi tại các nhà máy nhiệt điện công nghiệp.

2. Cần trang bị những kiến thức nền tảng nào trước khi học?

Người học cần hoàn thành các môn học cơ sở về điện, đo lường cảm biến, an toàn lao động và đặc biệt là môn học lý thuyết Lò hơi và hệ thống thiết bị phụ (ELEO54031) cùng Tổng quan về nhà máy nhiệt điện (ELEO52056).

3. Điểm khác biệt của giáo trình này so với các tài liệu lý thuyết nhiệt thông thường là gì?

Tài liệu tập trung vào quy trình vận hành và kỹ năng thực hành (chiếm 85,9% thời lượng), tích hợp toàn bộ các bảng số liệu thông số vận hành thực tế ở các dải công suất khác nhau của tổ máy 300 MW (NMNĐ Phả Lại 2) và logic thao tác điều khiển thiết bị trên màn hình CRT/DCS.

4. Làm sao để học tập và thực hành hiệu quả mô đun này?

Người học cần nắm chắc các giá trị giới hạn công nghệ (giới hạn tốc độ tăng nhiệt độ $< 1,5^\circ\text{C/phút}$, chênh lệch nhiệt độ bao hơi $< 56^\circ\text{C}$, nhiệt độ khói đầu ra buồng lửa $< 540^\circ\text{C}$), đối chiếu quy trình lý thuyết với các thao tác kiểm tra van, bơm và quạt trong phòng thực hành mô phỏng.

5. Những tài liệu tham khảo chính yếu nào được liên kết trong giáo trình?

Giáo trình kế thừa các công trình học thuật và tài liệu ngành:

  • Phạm Lương Tuệ (2005), Tuabin hơi nước - Lý thuyết & Cấu tạo, NXB Khoa học và Kỹ thuật.
  • Nguyễn Công Hân, Đỗ Anh Tuấn, Nguyễn Quốc Trung (2002), Nhà máy nhiệt điện, NXB Khoa học và Kỹ thuật.
  • Nguyễn Sỹ Mão (2006), Thiết bị lò hơi, NXB Khoa học và Kỹ thuật.
  • Nguyễn Công Hân, Phạm Văn Tân (2006), Thiết kế nhà máy nhiệt điện, NXB Khoa học và Kỹ thuật.
  • Quy trình vận hành, bảo dưỡng của các Nhà máy nhiệt điện Phả Lại, Hải Phòng, Uông Bí.

Kết luận

Giáo trình Vận hành lò hơi và hệ thống thiết bị phụ 1 của Trường Cao đẳng Dầu khí là tài liệu đào tạo nghề mang tính chuẩn hóa, kết hợp giữa nền tảng nhiệt động học và quy trình công nghệ vận hành nhà máy nhiệt điện thực tế. Giá trị của giáo trình thể hiện qua việc hệ thống hóa chi tiết 10 bài học từ nguyên lý chu trình nhiệt, quy trình khởi động - dừng lò đến vận hành các hệ thống phụ trợ (áp lực, khói gió, nhiên liệu, xỉ, lọc bụi và khử lưu huỳnh). Lộ trình học tập khuyến nghị cho người học là nghiên cứu lý thuyết chu trình và cấu tạo thiết bị trước khi bước vào 116 giờ thực hành trên mô hình mô phỏng, kết hợp tra cứu các tài liệu tham khảo chuyên ngành của Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật cùng quy trình vận hành thực tế tại các nhà máy điện.