Đang tải... (xem toàn văn)
Để đáp ứng tăng trưởng kinh tế cao trong giai đoạn hiện nay củng như đảm bảo an ninh năng lượng
Đồ Án Tốt Nghiệp: Tính Tốn Kiểm Tra Nhiệt Nhà Máy Nhiệt Điện Chu Trình Hỗn Hợp Lời nói đầu Để đáp ứng tăng trưởng kinh tế cao giai đoạn củng đảm bảo an ninh lượng cần phát triển mạnh việc sản xuất điện nói chung nhà máy nhiệt điện nói riêng Nhà máy nhiệt điện chu trình hỗn hợp (Combined cycles power plant – CCPP) đời năm gần đây, với cơng nghệ tiến phát triển nhanh chóng chuyển giao khắp giới Quy hoạch phát triển điện lực quốc gia giai đoạn 2006 –2015 có xét đến 2025, Chính phủ củng ưu tiên phát triển loại nhà máy điện Vì cần phải đánh giá cách toàn diện Nhà máy nhiệt điện chu trình hỗn hợp để xây dựng hợp lý khai thác tối đa hiệu Xuất phát từ u cầu tơi giao nhiệm vụ cho đồ án Tốt nghiệp “ Tính Tốn Kiểm Tra Nhiệt Nhà Máy Nhiệt Điện Chu Trình Hỗn Hợp” để đánh giá hiệu suất nhiệt Bằng nổ lực thân với hướng dẫn tận tình TS Trần Thanh Sơn Kỹ sư nhà máy điện Cà Mau 1, Phú Mỹ 3, tơi hồn thành đề tài với phần sau: - Chương 1: Khái quát chung - Chương 2: Nguyên lý nhiệt động chu trình hỗn hợp nhà máy nhiệt điện - Chương 3: Các thành phần thiết bị nhà máy nhiệt điện CCPP - Chương 4: Tính tốn kiểm tra nhiệt nhà máy nhiệt điện Cà Mau Do thời gian hạn chế, củng kiến thức cịn khiếm khuyết nên khơng thể tránh khỏi sai sót Rất mong dạy, góp ý thầy cô anh chị để ngày hồn thiện Lời cuối tơi chân thành cảm ơn thầy Trần Thanh Sơn, thầy cô giáo khoa Cơng Nghệ Nhiệt-Điện Lạnh giúp tơi hồn thành Đồ án này! Đà Nẳng, tháng năm 2008 Sinh viên: Lý Hoàng Minh SVTH:Lý Hoàng Minh - Lớp 03N1 – Khoa Công Nghệ Nhiệt-Điện Lạnh GVHD: TS Trần Thanh Sơn Trang Đồ Án Tốt Nghiệp: Tính Tốn Kiểm Tra Nhiệt Nhà Máy Nhiệt Điện Chu Trình Hỗn Hợp Chương Giới thiệu chung SVTH:Lý Hoàng Minh - Lớp 03N1 – Khoa Công Nghệ Nhiệt-Điện Lạnh GVHD: TS Trần Thanh Sơn Trang Đồ Án Tốt Nghiệp: Tính Tốn Kiểm Tra Nhiệt Nhà Máy Nhiệt Điện Chu Trình Hỗn Hợp 1.1 Giới thiệu điện Năng lượng điện ngày đóng vai trị quan trọng giới, nhu cầu thiếu cho xã hội phát triển Dựa vào khả sản suất tiêu thụ điện mà ta đánh giá phần phát triển công nghiệp nước Điện sản xuất theo nhiều cách khác tuỳ theo loại lượng chuyển hoá thành điện mà người ta chia loại nhà máy điện như: - Nhà máy nhiệt điện - Nhà máy thuỷ điện - Nhà máy điện nguyên tử - Nhà máy phong điện (dùng sức gió) - Nhà máy điện lượng mặt trời - … Hiện phổ biến nhà máy nhiệt điện nhiệt đốt nhiên liệu hữu như: than, dầu, khí đốt…được biến đổi thành điện Trên giới 70% lượng điện sản xuất nhà máy nhiệt điện Riêng Việt Nam lượng điện nhà máy nhiệt điện sản xuất củng chiếm 55 % lượng điện toàn quốc cịn phụ thựơc vào nguồn nhiên liệu dự trữ sẵn có, điều kiện kinh tế củng phát triển khoa học kỹ thuật Trong thập kỷ gần nhu cầu nhiên liệu lỏng công nghiệp, giao thông vận tải sinh hợt ngày tăng, trữ lượng mỏ dầu giảm dần Do người ta hạn chế dùng nhiên liệu lỏng cho nhà máy nhiệt điện, mà chủ yếu sủa dụng nhiên liệu rắn nhiên liệu khí làm nhiên liệu nhà máy nhiệt điện SVTH:Lý Hồng Minh - Lớp 03N1 – Khoa Cơng Nghệ Nhiệt-Điện Lạnh GVHD: TS Trần Thanh Sơn Trang Đồ Án Tốt Nghiệp: Tính Tốn Kiểm Tra Nhiệt Nhà Máy Nhiệt Điện Chu Trình Hỗn Hợp 1.2 Phân loại nhà máy nhiệt điện Nhà máy nhiệt điện đốt nhiên liệu hưu chia loại sau: Phân loại theo nhiên liệu sử dụng: - Nhà máy đốt nhiên liệu rắn - Nhà máy đốt nhiên liệu lỏng - Nhà máy đốt nhiên liệu khí - Nhà máy đốt hai ba laoi nhiên liệu (hỗn hợp) Phân loại theo tuabin máy phát: - Nhà máy nhiệt điện tuabin - Nhà máy nhiệt điện tuabin khí - Nhà máy nhiệt điện chu trình hỗn hợp tuabin khí-hơi Phân loại theo dạng lượng cấp đi: - Nhà máy nhiệt điện ngưng hơi: sản xuất điện - Trung tâm nhiệt điện: cung cấp điện nhiệt Phân loại theo kết cấu công nghệ - Nhà máy nhiệt điện kiểu khối - Nhà máy nhiệt điện kiểu không khối Phân loại theo tính chất mang tải - Nhà máy nhiệt điện phụ tải gốc, có số sử dụng công suất đặt 5.103 - Nhà máy nhiệt điện phụ tải giữa, có số sử dụng cơng suất đặt khoảng (3 – 4).103 - Nhà máy nhiệt điện phụ tải đỉnh, có số sử dụng cơng suất đặt khoảng 1500 SVTH:Lý Hồng Minh - Lớp 03N1 – Khoa Công Nghệ Nhiệt-Điện Lạnh GVHD: TS Trần Thanh Sơn Trang Đồ Án Tốt Nghiệp: Tính Tốn Kiểm Tra Nhiệt Nhà Máy Nhiệt Điện Chu Trình Hỗn Hợp 1.3 Khái quát chung nhà máy nhiệt điện chu trình hỗn hợp tuabin khí - Các tài liệu khoa học thường đưa đề nghị kết hợp hai hay nhiều chu trình nhiệt với nhà máy nhiệt điện, với mục đích làm tăng hiệu suất so với chu trình đơn Về mặt lý thuyết hiệu suất nhiệt kết hợp trình nhiệt với dù chúng có hoạt động điều kiện làm việc khác hay không Tuy nhiên kết hợp chu trình có điều kiện làm việc làm việc khác thường quan tâm nhiều thuận lợi chúng bổ sung cho Thơng thường chu trình đặt “đầu” “cuối” chu trình chung “Chu trình đầu” chu trình mà nhiệt lượng cấp chu trình này, nhiệt thải sinh sử dụng cho q trình có nhiệt độ làm việc thấp gọi “ chu trình cuối” Việc chọn lựa hợp lý điều kiện làm việc giúp tạo khả chu trình tồn diện với trình nhiệt động tối ưu nhiệt lượng dãi nhiệt độ cao nhiệt thừa trao đổi mơi trường mức nhiệt độ thấp có Thường chu trình đầu chu trình cuối theo cặp (hệ thống) biến đổi nhiệt Quay trở lại chu trình hỗn hợp cơng nhận rộng rải nhiều nơi nhà máy nhiệt điện hỗn hợp tuabin khí/ tuabin Bởi nhà máy loại sử dụng hầu hết nhiên liệu hóa thạch (đặc biệt nhiên liệu lỏng khí) Hình vẽ sơ đồ đơn giản cho việc lắp đặt hệ thống loại này, chu trình mở tuabin khí kèm theo sau trình Nhiệt thừa từ tuabin khí dùng để sản sinh cấp cho tuabin SVTH:Lý Hoàng Minh - Lớp 03N1 – Khoa Công Nghệ Nhiệt-Điện Lạnh GVHD: TS Trần Thanh Sơn Trang Đồ Án Tốt Nghiệp: Tính Tốn Kiểm Tra Nhiệt Nhà Máy Nhiệt Điện Chu Trình Hỗn Hợp Hình 1.1: Sơ đồ đơn giản hệ thống nhà máy nhiệt điện chu trình hỗn hợp tuabin khí-hơi – Máy nén – Tuabin khí – Thiết bị sinh – Tuabin - Thiết bị ngưng tụ - Cửa cấp nhiên liệu tuabin khí SVTH:Lý Hồng Minh - Lớp 03N1 – Khoa Công Nghệ Nhiệt-Điện Lạnh GVHD: TS Trần Thanh Sơn Trang Đồ Án Tốt Nghiệp: Tính Tốn Kiểm Tra Nhiệt Nhà Máy Nhiệt Điện Chu Trình Hỗn Hợp Những kiểu kết hợp khác ứng dụng trình bay thủy ngân, chu trình bay , hấp thụ nước dung môi hấp phụ (dung dịch kim loại Li/Br) hay NH3 - Quá trình bay thủy ngân thi khơng cịn ứng dụng nhiều kể từ nhà máy nhiệt điện đối lưu đạt hiệu suất cao - Mơi chất hấp phụ hay amoniac có ưu điểm so với nước dải nhiệt độ thấp thiết bị gọn hơn, khơng gây ẩm ướt Tuy nhiên chúng có nhược điểm vốn đầu tư đắt, ảnh hưởng tới môi trường v.v trở ngại lớn để thay cho trình chu trình hỗn hợp nhà máy nhiệt điện Chúng ta đến kết luận phương án kết hợp chu trình mở tuabin khí với chu trình nước/hơi có hiệu Tất nhiên số trường hợp áp dụng đặc biệt sử dụng riêng chu trình tuabin khí ngắn hạn Hai lý để chu trình hỗn hợp tuabin khí/ tuabin dược áp dụng rộng rãi so với chu trình hỗn hợp khác nhà máy nhiệt điện - Sử dụng thiết bị có sẳn nhà máy nhiệt điện vận hành chu trình đơn Vì tiết kiệm vốn đầu tư - Khơng khí mơi chất tương đối an tồn, rẻ sử dụng tuabin khí đại có mức nhiệt độ cao (>10000C) Vì cung cấp điều kiện tối ưu cho “chu trình đầu” Ngồi q trình sử dụng nước củng môi chất kinh tế dễ kiếm, nên dùng phạm vi nhiệt độ trung bình thấp Nhiệt độ nhiệt thừa từ tuabin khí đại ngày thuận lợi cho q trình Vì lẽ hồn tồn có lý sử dụng q trình làm chu “trình cuối” Thật lịch sử phát triển tuabin khí đề cập đến việc kết hợp tuabin khí/ tuabin ứng dụng cách rộng rãi năm gần tuabin khí đạt đựơc nhiệt độ vào đạt giá trị tạo hiệu suất chu trình cao SVTH:Lý Hồng Minh - Lớp 03N1 – Khoa Cơng Nghệ Nhiệt-Điện Lạnh GVHD: TS Trần Thanh Sơn Trang Đồ Án Tốt Nghiệp: Tính Tốn Kiểm Tra Nhiệt Nhà Máy Nhiệt Điện Chu Trình Hỗn Hợp Ngày tổng cơng suất cài đặt nhà máy nhiệt điện chu trình hỗn hợp tuabin khí/ tuabin tồn giới 30.000 MW (1997), tăng nhanh ngày Ở Việt Nam năm gần để đáp ứng nhu cầu điện thiết đất nước, hàng loạt nhà máy, trung tâm nhiệt điện sử dụng chu trình hỗn hợp như: - Nhà máy nhiệt điện Bà Rịa từ 1997 lắp đặt thêm cụm phần chu trình hỗn hợp đến nhà máy đạt công suất 340 MW -Trung Tâm Nhiệt Điện Phú Mỹ tổng công suất 3000 MW - Nhà Máy Nhiệt Điện Cà Mau công suất 750 MW - Nhà Máy Nhiệt Điện Cà Mau công suất 750 MW (đang xây dựng) - Nhà Máy Nhiệt Điện Nhơn Trạch công suất 450 MW - Nhà Máy Nhiệt Điện Nhơn Trạch công suất 750 MW (đang xây dựng) - Nhà Máy Nhiệt Điện Ô Môn II công suất 750 MW (quy hoạch) - Trung Tâm Nhiệt Điện Miền Nam tổng công suất 2250 MW (quy hoạch) SVTH:Lý Hoàng Minh - Lớp 03N1 – Khoa Công Nghệ Nhiệt-Điện Lạnh GVHD: TS Trần Thanh Sơn Trang Đồ Án Tốt Nghiệp: Tính Tốn Kiểm Tra Nhiệt Nhà Máy Nhiệt Điện Chu Trình Hỗn Hợp Chương Nguyên lý nhiệt động chu trình hỗn hợp nhà máy nhiệt điện SVTH:Lý Hoàng Minh - Lớp 03N1 – Khoa Công Nghệ Nhiệt-Điện Lạnh GVHD: TS Trần Thanh Sơn Trang Đồ Án Tốt Nghiệp: Tính Tốn Kiểm Tra Nhiệt Nhà Máy Nhiệt Điện Chu Trình Hỗn Hợp 2.1 Tiền đề ( Hiệu suất chu trình Carnot ) Như biết, hiệu suất chu trình Carnot hiệu suất lớn chu trình nhiệt lý tưởng: C TW TK TW (1) Ở đây: ηC _ Hiệu suất chu trình Carot TW _ Nhiệt độ nguồn nhiệt cấp TK _ Nhiệt độ môi trường Trên thực tế hiệu suất trình thực thấp tổn thất Lý đựoc đưa có khác biệt lượng tổn thất tổn thất execgy Năng lượng tổn thất phần tổn thấ nhiệt chủ yếu (bức xạ nhiệt, trao đổi nhiệt đố lưu), lượng cho trình Mặt khác, tổn thất execgy tổn thất bên thân q trình khơng thuận nghịch theo nguyên lý nhiệt động II Hai lý dẫn đến hiệu suất trinh thực thấp hiệu suất chu trình Carnot: - Thứ nhất, chênh lệch nhiệt độ trình cấp nhiệt cho chu trình lớn Ví dụ nhà máy nhiệt điện đối lưu, nhiệt độ lớn khoảng 810 0K, nhiệt độ buồng đốt lị xấp xỉ 2000 0K - Rồi nhiệt lượng thải từ q trình có nhiệt độ cao môi trường xung quanh Cả hai trình trao đổi nhiệt bị tổn thất Cách tốt để tăng hiệu suất tìm cách giảm tổn thất, thực cách tăng tối đa nhiệt độ chu trình, giảm nhiệt thải nhiệt độ thấp SVTH:Lý Hồng Minh - Lớp 03N1 – Khoa Công Nghệ Nhiệt-Điện Lạnh GVHD: TS Trần Thanh Sơn Trang 10 ... Nghệ Nhiệt- Điện Lạnh GVHD: TS Trần Thanh Sơn Trang Đồ Án Tốt Nghiệp: Tính Tốn Kiểm Tra Nhiệt Nhà Máy Nhiệt Điện Chu Trình Hỗn Hợp Chương Nguyên lý nhiệt động chu trình hỗn hợp nhà máy nhiệt điện. .. Tốn Kiểm Tra Nhiệt Nhà Máy Nhiệt Điện Chu Trình Hỗn Hợp 1.3 Khái quát chung nhà máy nhiệt điện chu trình hỗn hợp tuabin khí - Các tài liệu khoa học thường đưa đề nghị kết hợp hai hay nhiều chu trình. .. Nhiệt- Điện Lạnh GVHD: TS Trần Thanh Sơn Trang 11 Đồ Án Tốt Nghiệp: Tính Tốn Kiểm Tra Nhiệt Nhà Máy Nhiệt Điện Chu Trình Hỗn Hợp 2.2 Hiệu suất nhiệt nhà máy nhiệt điện tuabin khí-hơi Nhà máy nhiệt
