CHƯƠNG I: THIẾT LẬP SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ 1. Tổng quan các nhà máy nhiệt điện ở nước ta Trong dự án quy hoạch phát triển điện lực quốc gia giai đoạn 2011 – 2020 có xét đến năm 2030, nước ta đã đang và xây dựng rất nhiều nhà máy đốt nhiên liệu hữu cơ (đốt than) có công suất lớn. Theo quy hoạch đến năm 2020 nhiệt điện đốt than chiếm 48% tổng công suất phát điện. Hàng loạt các nhà máy đã, đang và sẽ xây dựng sớm lên lưới như: Nghi Sơn, Mông Dương, Quảng Trạch, Thái Bình, Hải Dương, Thăng Long… Các dự án điện này sẽ cung cấp nguồn điện năng phục vụ phát triển kinh tế - xã hội đất nước, đảm bảo an ninh năng lượng quốc gia cho sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa, giải quyết tính trạng thiếu hụt năng lượng của hệ thống điện lưới quốc gia giai đoạn 2020 – 2030.
Lựa chọn loại nhà máy nhiệt điện Trong thực tế trên thế giới, chúng ta có hai loại nhà máy nhiệt điện đốt nhiên liệu hữu cơ sử dụng chu trình Rankine của hơi nước: - Nhà máy nhiệt điện: Chỉ sản xuất điện cung cấp lên lưới điện chung. - Trung tâm nhiệt điện: Vừa sản xuất điện cấp lên lưới điện chung vừa cấp hơi hoặc nước nóng cho mục đích sử dụng nhiệt cỡ lớn. Theo yêu cầu thiết kế: Thiết kế sơ bộ nhà máy điện công suất 1080 MW do đó ta chọn phương án thiết kế nhà máy điện ngưng hơi thuần túy. Để giảm tổn thất nhiệt do hơi thoát vào bình ngưng, tuabin có cửa trích gia nhiệt hồi nhiệt cho nước và chu trình có quá nhiệt trung gian để giảm độ ẩm của tầng cánh cuối của tuabin.
Lựa chọn công suất tổ máy Với yêu cầu thiết kế nhà máy là 1080MW, tôi có thể chọn các phương án xây dựng như sau: + Phương án 1: 1 tổ máy 1100 MW + Phương án 2: 2 tổ máy 540 MW + Phương án 3: 3 tổ máy 330 MW Nếu chọn công suất nhà máy càng lớn, thông số càng cao thì hiệu suất tổ máy càng cao và do đó hiệu suất của toàn nhà máy càng lớn và công suất tổ máy không vượt quá 10% công suất dự phòng của toàn hệ thống. Do đó: 5 - Nếu ta chọn phương án 1 dùng một tổ máy 1100 MW thì mặc dù đạt được hiệu suất cao nhất nhưng mức độ dự phòng của nhà máy không cao và dễ ảnh hưởng đến hệ thống lưới điện chung. - Nếu ta chọn phương án 2 dùng 2 tổ máy 540 MW thì mức độ dự phòng được đảm bảo và hiệu suất của nhà máy mặc dù thấp hơn phương án 1 nhưng có thể chấp nhận được. - Nếu ta chọn phương án 3 dùng ba tổ máy 320 MW hoặc nhiều hơn thì sẽ chiếm nhiều diện tích xây dựng nhà máy, tổn thất trong nhà máy lớn nên hiệu suất không cao.
Việc lựa chọn công suất tổ máy là một bài toán so sánh về mặt kinh tế và kỹ thuật. Khi so sánh về kỹ thuật, các phương án được đánh giá thông qua các chỉ tiêu kỹ thuật sau khi tính toán sơ bộ, đồng thời phải đảm bảo cung cấp điện năng trong các trường hợp có sự cố xảy ra. Hiện nay nước ta đang xây dựng rất nhiều nhà máy công suất 1000 MW. Nên trong đồ án này, tôi chọn tính toán sơ bộ nhà máy theo phương án 2.
Thông số tổ máy 540MW Turbine: Công suất 540 MW Áp suất hơi mới 168 bar Nhiệt độ hơi mới 538 oC Áp suất hơi vào bình ngưng 0,065 bar Áp suất hơi đi/về QNTG 44,5/41 bar Nhiệt độ hơi đi/về QNTG 345/538 oC 6 Cửa trích Thiết bị p (bar) t (oC) 1 GNCA7 75 420 2 GNCA6 44.6 420 3’ BKK 9 335 4 GNHA4 6 280 5 GNHA3 2 165 6 GNHA2 0. Thông số cửa trích tua bin 1. Thiết lập sơ đồ nguyên lý của tổ máy 1. Chọn số cấp khử khí Vì nhà máy nhiệt điện có thông số áp suất dưới tới hạn nên ta chỉ cần một cấp khử khí.
Chọn bình khử khí cho nước ngưng loại 9 bar. Chọn sơ đồ dồn nước đọng của các bình gia nhiệt Sơ đồ dồn nước đọng của các bình gia nhiệt: Nước đọng từ BGNCA phía trên (phía lò hơi) được dồn cấp từ trên xuống dưới rồi cuối cùng đưa vào bình khử khí. Nước đọng của các BGNHA phía trên (phía khử khí) cũng được dồn cấp từ trên xuống dưới tới bình ngưng. Nước đọng từ bình làm mát hơi chèn, bình làm mát hơi ejector được dồn cấp và đưa trực tiếp vào khoang nước của bình ngưng.
Sơ đồ cấp nước bổ sung Nước bổ sung sau khi xử lý hóa học, được đưa vào bình gia nhiệt bổ sung và tới bình khử khí. Lượng nước này sẽ bù lại tổn thất do rò rỉ cho toàn tổ máy. Lựa chọn bơm Vì tổ máy trung bình nên ta chọn động cơ điện để truyền động cho bơm cấp. Hơi chèn turbine Hơi sau khi đi chèn (chèn van stop, van điều chỉnh phần cao áp, van điều chỉnh phần trung áp và buồng chèn đầu của cao áp) phần còn lại sẽ được đưa về bình làm mát hơi chèn.
Xây dựng quá trình dãn nở của dòng hơi trên giản đồ i-s - Tổn thất hơi chính, hơi QNTG qua van stop: 3% - Tổn thất trên đường chuyển thân: 0,3 bar - Độ khô hơi thoát khỏi tuabin HA: 0,955 - Độ khô hơi trích cho BGNHA1: 0,985 - Độ khô hơi trích cho BGNHA2: 1 Từ đó ta xây dựng được quá trình dãn nở của dòng hơi: Hình 1. Quá trình giãn nở của dòng hơi trên giản đồ i-s 1. Lập bảng thông số hơi và nước - Áp suất của bình gia nhiệt cao áp: 0,97.ptr - Áp suất của bình gia nhiệt hạ áp: 0,92.ptr 9 - Áp suất nước cấp ra khỏi BGNCA7: 190,8 bar - Trở lực qua mỗi bộ hâm nước 3 bar - Trở lực đường nước tại các BGNCA: 3 bar - Trở lực đường nước tại các BGNHA: 2 bar - Độ gia nhiệt thiếu của các BGN: BGNCA: TD = 0 oC ; DC = 5 oC BGNHA: TD = 3 oC ; DC = 5 oC 10 Hiệu T D Thông số hơi Thông số tại BGN Thông số nước suất D C Cửa BGN trích Tên thiết bị str ttr ptr itr pBGN ivLH irLH trLD irLD tbh ibh tnc pnc inc (kJ/kg (℃) (bar) (kJ/kg) (bar) (kJ/kg) (kJ/kg) (℃) (kJ/kg) (℃) (kJ/kg) (℃) (bar) (kJ/kg) K) 0 Tuabin 538 168 3397,5 6,411 - - - - - - - - - - - - - 0' Tuabin 536 162,96 3397,6 6,424 - - - - - - - - - - - - - 1 GNCA7 420 75 3203,1 6,486 72,75 3207 2768,9 259,9 1134,6 288,4 1281,4 288,4 190,8 1274,3 0 5 0,98 2 GNCA6 345 44,5 3069,8 6,501 43,17 3073,1 2799,2 212,2 917,18 254,9 1109,7 254,9 193,8 1109,6 0 5 0,98 3 GNCA5 420 18,6 3294,3 7,229 18,04 3295,1 2796 180,4 767,72 207,2 885,14 207,2 196,8 892,18 0 5 0,98 3' KK 335 9 3128,5 7,302 9 - - - - 175,4 742,72 175,4 9 742,72 0 0 1 4 GNHA4 280 6 3020,4 7,300 5,52 3021,8 2752,5 119,6 506,86 155,6 656,48 152,6 14 644,03 3 5 0,98 5 GNHA3 165 2 2799,9 7,352 1,84 - - 85,8 364,7 117,6 493,57 114,6 16 481,86 3 5 0,98 6 GNHA2 85,9 0,6 2652,9 7,531 0,55 - - 65,1 278,28 83,8 350,91 80,8 18 339,7 3 5 0,98 GNHA1 7 3 5 (x=0,985) 65,0 0,25 2582,3 7,726 0,23 - - 47,6 205,45 63,1 264,17 60,1 20 253,28 0,98 BN K - (x=0,955) 37,6 0,065 2460,8 7,952 - - - - - 37,6 157,63 42,6 22 180,45 - - 11 CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN SƠ ĐỒ NHIỆT NGUYÊN LÝ 2. Cân bằng hơi và nước trong tuabin Tổn thất hơi và nước trong nhà máy điện chia ra làm 2 loại tổn thất đó là tổn thất trong và tổn thất ngoài.
Tổn thất trong Tổn thất rò rỉ của hơi và nước ngưng 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 như nối ống bằng mặt bích, tổn thất ở các van an toàn, tổn thất nước đọng trên đường ống, ở các van và các thiết bị khác. Tổn thất rò rỉ phân bố trên toàn bộ đường hơi và nước trong toàn 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 người ta qui ước tổn thất rò rỉ tập trung trên toàn bộ đường hơi mới.
Tổn thất nước xả của lò hơi và tiêu hao cho các nhu cầu kỹ thuật (dùng hơi để làm vệ sinh lò hơi - sấy nhiên liệu). Tổn thất ngoài Ở nhà máy điện ngưng hơi không có tổn thất ngoài, mà tổn thất này chỉ có ở các trung tâm nhiệt điện. Các thông số cho trước: - Lượng hơi trích cho ejector : αej = 0,01 - Lượng hơi chèn tuabin : αch = 0,009 - Lượng hơi rò rỉ : αrr = 0,009 - Lượng nước xả lò: αx = 0,01 - Lượng nước cấp vào lò: αnc = 1 + αch + αrr + αxa + αej - Lưu lượng hơi chèn và hơi ejector thu hồi lại được: 0,5(αch + αej) - Lưu lượng nước bổ sung vào chu trình: 𝛼𝑏𝑠 = 𝛼𝑥𝑎 𝑏𝑜 + 𝛼𝑟𝑟 + 0,5(𝛼𝑐ℎ + 𝛼ej ) 2. Tính cân bằng nhóm bình phân ly và bình gia nhiệt nước bổ sung 2.
Tính cân bằng bình phân ly Nước xả lò hơi có lưu lượng tương đối là αxả với entanpy là entanpy của nước bão hòa ở áp suất trong bao hơi. Áp suất trong bao hơi thường được chọn cao hơn 10% so với áp suất hơi mới.1: Sơ đồ cân bằng bình phân ly Hơi phân ly thường được đưa vào bình khử khí với lưu lượng αh và entanpy ′ 𝑖ℎ = 𝑖(𝐵𝑃𝐿) + 𝑥. Áp suất bình phân ly chọn cao hơn áp suất bình khử khí 0,3 bar. Độ khô của hơi này thường được chọn để tính toán là 0,96 ÷ 0,98 (chọn 0,97).
Nước ra khỏi bình phân ly là nước sôi có lưu lượng αbỏxả và entanpy là entanpy của nước bão hòa ở áp suất bình phân ly. Phương trình cân bằng vật chất cho bình phân ly: 𝑏ỏ 𝛼𝑥ả = 𝛼ℎ + 𝛼𝑥ả Phương trình cân bằng nhiệt cho bình phân ly: ′ 𝑏ỏ 𝛼𝑥ả .