Đồ án Kỹ Thuật Năng Lượng: Thiết kế sơ NMNĐ công suất 1200 MWe Mục Lục SV Thực : Nguyễn Mạnh Cường Đồ án Kỹ Thuật Năng Lượng: Thiết kế sơ NMNĐ công suất 1200 MWe LỜI NÓI ĐẦU Năng lượng động lực trình phát triển nhân loại quốc gia Ngày quốc gia nhận thức để phát triển kinh tế bền vững buộc phải biết kết hợp hài hòa ba trình phát triển : Kinh tế Năng lượng – Môi trường Ở Nước ta nay, giai đoạn đổi cần phát triển mạnh nhà máy nhiệt điện đốt nhiên liệu hữu Với nhu cầu lượng điện lớn mà nhà máy thủy điện đáp ứng được, nhiệt điện dần thay thể vai trò ngày quan trọng việc sản suất cung ứng điện Bản đồ án môn học giúp sinh viên tìm hiểu phương pháp tính toán, thiết kế sơ nhà máy nhiệt điện Qua trình thực đồ án sinh viên ôn tập lại tìm hiểu sâu kiến thức chuyên ngành Việc thực nhiệm vụ cụ thể hữu ích việc rèn luyện kỹ làm việc tương lai sinh viên Em xin chân thành cảm ơn ThS Phạm Văn Tân tận tình bảo, giúp đỡ em hoàn thành đồ án Dù cố gắng trình tính toán em không tránh khỏi sai xót Em mong động viên giúp đỡ thầy cô để em hiểu nắm rõ phần kiến thức trang bị Em xin chân thành cám ơn! Hà Nội Ngày … tháng … năm 2016 SV Thực hiện: Nguyễn Mạnh Cường Trang Đồ án Kỹ Thuật Năng Lượng: Thiết kế sơ NMNĐ công suất 1200 MWe CHƯƠNG LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN VÀ THÔNG SỐ KỸ THUẬT I Lựa chọn nhà máy nhiệt điện: Theo yêu cầu đề tài “Thiết kế sơ NMNĐ công suất 1200 MWe “ Nhà máy bao gồm tổ máy tổ máy bao gồm: tua bin 600MW lò II Thông số tuabin K-600-166/38-538/538 Công suất định mức[MW] 600 Nhiệt độ mới[oC] 538 Áp suất [bar] 166 Nhiệt độ trước nhiệt trung gian[oC] 340 Áp suất trước nhiệt trung gian[bar] 41,8 Nhiệt độ sau nhiệt trung gian[oC] 538 Áp suất sau nhiệt trung gian[bar] 38 Thông số cửa trích tuabin Cửa trích số Đến bình Áp suất cửa trích (bar) CA qntg → 1' QNTG CA 41, 41,8 / 38 19,6 Nhiệt độ cửa trích 340 (oC) 340 / 538 SV Thực hiện: Nguyễn Mạnh Cường 445 Trang 3 ct 7* K* TBHA , HA HA HA BKK, TBP HA1 BN 12,4 / 12 0,25 0,065 65 37,6 267 215 110 (x = 0,97) (x = 0,93) 384 4,7 0,8 Đồ án Kỹ Thuật Năng Lượng: Thiết kế sơ NMNĐ công suất 1200 MWe CHƯƠNG SƠ ĐỒ NHIỆT NGUYÊN LÝ VÀ TÍNH TOÁN SƠ ĐỒ NHIỆT NGUYÊN LÝ Sơ đồ công nghệ trình sản xuất điện dùng tuabin Quá trình sản xuất điện dùng tuabin bao gồm thiết bị với thiết bị phụ chúng, thiết bị tuabin thiết bị lò nối với hệ thống đường ống dẫn để vận chuyển môi chất I a; Sơ đồ nhiệt nguyên lý nhà máy điện ngưng đơn giản – Lò hơi; – Bộ nhiệt; – Tuabin; – Máy phát điện; – Bình ngưng; – Bơm nước ngưng; – Bơm nước cấp cho lò Nguyên lí hoạt động: Nước bơm cấp bơm vào lò Trong lò hơi, nước nhận nhiệt lửa dòng khói nhiên liệu cháy sinh Hơi bão hoà sinh đưa lên nhiệt để tiếp tục tăng nhiệt độ thành nhiệt Hơi nhiệt khỏi nhiệt dẫn sang tuabin đường ống Trong tuabin, có nhiệt độ áp suất cao giãn nở sinh công thoát vào bình ngưng Hơi thoát vào bình ngưng làm mát nước sông, nước biển không khí để ngưng tụ lại thành nước ngưng Nước ngưng bơm ngưng bơm cấp bơm qua bình gia nhiệt có (trong sơ đồ nhiệt nhà máy nhiệt điện thường có bình gia nhiệt hồi nhiệt sơ đồ nhiệt tuabin SV Thực hiện: Nguyễn Mạnh Cường Trang Đồ án Kỹ Thuật Năng Lượng: Thiết kế sơ NMNĐ công suất 1200 MWe công nghiệp thường bình gia nhiệt có bình gia nhiệt hỗn hợp, tuabin loại ngưng tuý tuabin đối áp - bình ngưng) Nước tiếp tục vào lò nhận nhiệt để thực chu trình khép kín Ngoài tuabin hơi, để sản xuất điện nhiên liệu hữu người ta sử dụng tuabin khí Khói thải tuabin khí có nhiệt độ cao (≈ 600oC) tận dụng để sinh lò tận dụng nhiệt cấp cho tuabin trực tiếp sử dụng nhiệt dòng khói cho dây chuyền công nghệ b; Chu trình tuabin nước đặc tính Chu trình Rankine tuabin nước đồ thị i - s Hơi nhiệt có nhiệt độ áp suất cao (thế cao) vào tuabin điểm O với entanpy io thực trình giãn nở để giảm nhiệt độ áp suất (giảm năng) Phần giảm chuyển thành động roto tuabin Roto tuabin nhận động dòng truyền sang máy phát nối với làm quay máy phát, sinh dòng điện Quá trình giãn nở kết thúc cuối tuabin điểm trạng thái K' mà toàn tầng cánh tuabin ma sát không bị tổn thất nhiệt môi trường Khi trình giãn nở gọi trình giãn nở lý tưởng, đồ thị i - s trình trình đẳng entropy (đường thẳng đứng) Trong thực tế, có tổn thất lượng tuabin nên trình giãn nở kết thúc cuối tuabin điểm K có entropy lớn điểm K' Hơi thoát khỏi tuabin dẫn vào bình ngưng để nhả nhiệt môi trường (thường thông qua nước không khí làm mát) ngưng tụ lại thành nước ngưng SV Thực hiện: Nguyễn Mạnh Cường Trang Đồ án Kỹ Thuật Năng Lượng: Thiết kế sơ NMNĐ công suất 1200 MWe điểm Nước ngưng bơm ngưng (kể bơm cấp) bơm vào lò điểm Trong lò hơi, nước lại tiếp tục nhận nhiệt để bốc nhiệt tới điểm O để khép kín chu trình Với nhà máy ta chọn : Chọn cấp khử khí Chọn sơ đồ dồn hơi, nước đọng dồn cấp phối hợp với bơm: Lượng hơi, nước đọng BGNCA dồn cấp từ xuống đưa vào bình khử khí Hơi chèn tuabin trung áp hạ áp đua BGNHA Hơi, nước khỏi BGNHA1 cấp cho ejector dẫn bình ngưng Nước xả cặn lò đưa qua bình phân ly sau dẫn qua bình khử khí, nước gia nhiệt nước bổ sung Lượng nước tổn hao bù đắp nước bổ sung Nước qua bình gia nhiệt nước bổ sung qua bình khử khí phụ trước đưa vào bình khử khí 1, Sơ đồ nguyên lý Các kí hiệu dùng sơ đồ nguyên lý BQN : Bộ nhiệt BQNTG : Bộ nhiệt trung gian CA; TA; HA : Phần thân tuabin cao áp; trung áp; hạ áp MF : Máy phát điện Bn : Bơm ngưng Bc : Bơm cấp GNHA : Các bình gia nhiệt hạ áp GNCA : Các bình gia nhiệt cao áp BKK : Bình khử khí BGNNBS : Bình gia nhiệt nước bổ sung SV Thực hiện: Nguyễn Mạnh Cường Trang Đồ án Kỹ Thuật Năng Lượng: Thiết kế sơ NMNĐ công suất 1200 MWe Quá trình dãn nở dòng turbine qua đồ thị I-S SV Thực hiện: Nguyễn Mạnh Cường Trang Đồ án Kỹ Thuật Năng Lượng: Thiết kế sơ NMNĐ công suất 1200 MWe SV Thực hiện: Nguyễn Mạnh Cường Trang Đồ án Kỹ Thuật Năng Lượng: Thiết kế sơ NMNĐ công suất 1200 MWe II BẢNG THÔNG SỐ HƠI VÀ TÍNH TOÁN SƠ ĐỒ NHIỆT NGUYÊN LÝ BẢNG THÔNG SỐ HƠI Ta có: Po=166 bar; to=538 oC Tra đồ thị i-s ta io=3397 kJ/kg Tổn thất qua van vào tuabin ΔP= (0.03-0.05)Po Chọn P’o= 0.95 Po= 0.95 x 166 = 157.7 bar Chọn độ gia nhiệt không tới mức (θ) bình gia nhiệt : - Tại bình gia nhiệt cao áp θ = - Tại bình gia nhiệt hạ áp θ = Khi tnc=tbh – θ tnc: nhiệt độ nước cấp khỏi bình gia nhiệt tbh: nhiệt độ nước đọng bình gia nhiệt Sau cửa trích số dược đưa nhiệt trung gian Tại điểm 1’ sau khỏi bình nhiệt trung gian vào tuabin trung áp ta có thông số: t1’=to=538 oC; p1’=38 bar  i1’=3534 kj/kg Áp suất làm việc bình gia nhiệt ta chọn nhỏ áp suất cửa trích từ 3-6% ta chọn 3% Bình khử khí chọn áp suất làm việc bar Chọn nhiệt độ nước làm mát bình ngưng 260C Nhiệt độ ngưng tụ xác định: tk = t1 + ∆t + θ, 0C; Trong : tk : nhiệt độ ngưng tụ bình ngưng 0C t1 : nhiệt độ nước làm mát 0C ∆t : độ gia nhiệt nước làm mát 0C θ : độ gia nhiệt không tới hạn Độ gia nhiệt nước làm mát ∆t = – 12 0C Độ gia nhiệt không tới hạn bình ngưng θ = – 0C Chọn : ∆t = 0C; θ = 0C ⇒ tk = 26 + + = 37 0C; pk = 0,065 bar Độ khô sau tầng cánh cuối tuabin x= 0,93  ik = 2401 kJ/kg hiết bị Thông số nước SV Thực hiện: Nguyễn Mạnh Cường Trang Đồ án Kỹ Thuật Năng Lượng: Thiết kế sơ NMNĐ công suất 1200 MWe Thông số Thông số bình gia nhiệt ttr o [ C] ptr [bar] itr [kJ/ kg] pBGN [bar] ivLH [kJ/ kg] irLH [kJ/k g] irLĐ [kJ/ kg] trLĐ [oC] tbh o [ C] ibh [kJ/k g] tnc [oC] pnc [bar] - ivLĐ [kJ/ kg - Tuabin 538 166 3397 - - - - - - - - Tuabin 535 157,7 3399 - - - - - - - - - - GNCA6 340 41,8 3063 40,55 3063 2801 912,2 215 251 1091 248 199,6 3534 - - - 1091 - QNTG 538 38 - - - - - - GNCA5 445 19,6 3347 19,01 3347 897,1 840 197 213 897,1 210 204 384 12 3226 3226 - 186,6 792,5 185,6 210 TBHA 384 12 3226 11,64 11,64 2798 - BKK 3226 - - - - TBP 384 12 3226 11,64 GNHA4 267 4,7 2997 4,56 GNHA3 215 2896 2,91 GNHA2 110 x= 0,97 x= 0,93 0,88 2698 0.25 0.065 GNHA1 BN - - - 3226 - - - - - - - - 2997 2745 625,3 580 137 148 - 145 11,5 2896 2724 420 125 133 - 130 14,5 0,854 - - 289 100 95,3 - 92,3 17,5 2546 0,243 - - 180 43 64,4 - 61,4 20,5 2400 0,063 - - - - 37 155 40 23,5 557 339,1 269,3 - - - Pbgn= 0,97 Ptr ivLH=iTR irLH= (pbgn+x=1) ivLD=(pbgn+x=0) trLD=tnc GNCA5 +5= ( nhiệt độ bh bgnca5 (tại p =19,01 x=1) + )= 210+5=215 suy irLD t=215 p=40.55 tbh p=pBGN x=0 ibh = tbh+x=0 tnc=tbh- độ gia nhiệt thiếu SV Thực hiện: Nguyễn Mạnh Cường Trang 10 Đồ án Kỹ Thuật Năng Lượng: Thiết kế sơ NMNĐ công suất 1200 MWe chọn loại thùng nghiền phù hợp Đặc tính thùng nghiền than chọn: Loại máy nghiền Tên Đơn vị đo Đường kính thùng nghiền Dài Tốc độ quay Công suất điện mm mm v/ph kW 4000 10000 17,1 2460 Hình 2.2.1: Sơ đồ nguyên lý hệ thống nghiền than có phễu than trung gian Băng tải than nguyên Băng tải than có máy cấp SV Thực hiện: Nguyễn Mạnh Cường Phễu than tươi Thùng nghiền bi Trang 54 Đồ án Kỹ Thuật Năng Lượng: Thiết kế sơ NMNĐ công suất 1200 MWe Phân ly thô Phân ly mịn Rây than 11 Phễu than bột (trung gian) 13 Hộp không khí 15 Hộp không khí cấp 17 Máy cấp than bột kiểu xoắn ốc 19 Quạt tải than bột 21 Đường không khí nóng 23 Đường tái tuần hoàn hạt than thô 25 Bộ sấy không khí c) Van khóa tự động Khóa khí tự động 10 Lá chắn phân phối 12 Máy cấp than bột kiểu cánh 14 Vòi phun 16 Vòi phun gió cấp 18 Đường hút ẩm 20 Đường tái tuần hoàn than giócấp 22 Đường bột than mịn 24 Buồng lửa 26 Van phòng nổ Chọn quạt tải than bột Quạt tải bột than có nhiệm vụ chuyển than bột nghiền đạt tiêu chuẩn kho than bột làm nhiệm vụ thông gió toàn bô hệ thống nghiền Năng suất tối ưu quạt tải than xác định theo công thức kinh nghiệm liên xô xũ V= 38.Vδ nδ D (1000 k λ + 36.R 90 k λ δ3 ) [m /3 h] Trong : Vδ – thể tích thùng nghiền, m3 π d l 3,14.42 10 Vδ = = = 125,6 ( m3 ) 4 k λ = 0,9 kλ δ – δ= – hệ số khả nghiền độ chứa bi thùng nghiền, xác định theo công thức G 100 ρs δ.V [%] với: SV Thực hiện: Nguyễn Mạnh Cường Trang 55 Đồ án Kỹ Thuật Năng Lượng: Thiết kế sơ NMNĐ công suất 1200 MWe G - phụ tải bi thùng nghiền, ρs δ= G = 100 [ t ] – mật độ bi, theo quy ước lấy ρs = 4,9 t / m3 G 100 100 = 100 = 16, 25 [%] ρs V 4,9.125,6 δ - R 90 chọn - : tỷ lệ khối lượng than bột lại rây có đường kính lỗ 90 μm R 90 = 5% D: đường kính thùng nghiền: nδ : V= D = 3, [ m ] tốc độ vòng quay thùng nghiền, n δ = 17,1[ v / p ] 38.Vδ (1000 k λ + 36.R 90 k λ δ) nδ D = 140010[m / h] = 38 m / s Công suất động kéo quạt tải bột xác định sau 1,32.V.(1ψ).H + W= [kW] η.103 Trong : - V: suất quạt tải than bột, m3/s, tính - H: sức ép quạt, chọn η - H = 1000(mmH 2O) = 9810( N / m ) :hiệu suất quạt, chọn η= 0,75 Ψ : nồng độ bột than so với không khí dòng bột than qua quạt, kg/kg xác định theo công thức sau ψ = ψ' (1 - ηplm ) SV Thực hiện: Nguyễn Mạnh Cường Trang 56 Đồ án Kỹ Thuật Năng Lượng: Thiết kế sơ NMNĐ công suất 1200 MWe Ψ' : nồng độ bột than trước phân ly mịn coi - ηplm - hiệu suất phân ly mịn, lấy sơ ηplm = 0,9 ψ =1.(1-0,9)=0,1(kg/kg) W= 1,32.V.(1ψ).H + η.103 1,32.238.(1 0,1).9810 + = 0,75.103 = 730,3 [kW] Tính chọn quạt gió Khi đốt bột than lượng không khí đưa vào buồng đốt phân thành không khí cấp một, không khí cấp hai không khí cấp ba Tất loại đề dùng để vận chuyển than hệ thống từ thùng nghiền đến vòi phun Không khí cấp đường không khí theo than bột từ hộp không khí để phun bột than vào vòi phun Không khí cấp hai không khí sấy, không chứa bột than, hòa trộn vòi phun với hỗn hợp bột than để phun bột than vào buồng đốt qua vòi phun Không khí cấp ba hỗn hợp không khí bột than mịn đỉnh phân ly mịn qua quạt tải than bột vào vòi phun gió cấp ba đặt vòi phun Quạt gió có nhiệm vụ hút không khí từ tầng gian lò thổi vào sấy không khí Do làm mát không gian xung quanh lò tận dụng nhiệt xạ tường lò Khi đốt nhiên liệu ẩm, nhiều lưu huỳnh nhiệt độ không khí vào sấy không khí không bé 30 o C để tránh tượng ăn mòn axit nhiệt độ thấp Không khí lạnh thường sấy sơ cách cho hỗn hợp với phần không khí sấy nóng sấy, nghĩa cho phần không khí nóng tái tuần hoàn để hốn hợp với không khí lạnh đầu sấy Đôi người ta sấy sơ không khí lạnh trích từ tuabin Khi đốt bột than lượng không khí đưa vào buồng đốt phân thành không khí cấp 1, không khí cấp không khí cấp Tất loại dùng không khí để vận chuyển than hệ thống từ thùng nghiền đến vòi phun Năng suất lò xác định theo công thức sau : SV Thực hiện: Nguyễn Mạnh Cường Trang 57 Đồ án Kỹ Thuật Năng Lượng: Thiết kế sơ NMNĐ công suất 1200 MWe V = B.Lo (α bl − Δα bl − Δα nt + Δα skk ) t + 273 273 ,[m / h] Trong : B: tiêu hao than cho lò tính cho quạt, - Lo - B = 9,16 kg / s : lượng không khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy 1kg nhiên liệu Chọn nhiên liệu có thành phần sau: W lv Alv S lv C lv H lv N lv O lv (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) 25 1,4 5,1 2,4 0,3 12,8 L0 = 0, 0889.(C lv + 0,375.S lv ) + 0, 265.H lv − 0, 0333.O lv Lo = 4,8(m3 / kg ) α bl - : Hệ số không khí thừa buồng đốt trước cụm ống feston ∆α bl , ∆α nt : Độ lọt không khí buồng lửa hệ thống nghiền than ∆α bl = 0,05 ∆α nt = 0,08 - - ∆α skk : Độ lọt không khí buồng lửa Chọn khí kiểu ống t α bl = 1, : Nhiệt độ không khí lạnh đầu vào quạt ⇒ V = 9,16.4,8.(1,2-0,05-0,08+0,05) ∆α skk = 0,05 sấy không t = 35o C 35 + 273 = 55, 5(m3 / s ) 273 Sức ép quạt gió phụ tải lò cực đại tính theo công thức: H = H kk − Hsh – h ck  N / m  SV Thực hiện: Nguyễn Mạnh Cường Trang 58 Đồ án Kỹ Thuật Năng Lượng: Thiết kế sơ NMNĐ công suất 1200 MWe - H kk : Tổng trở lực đường không khí có kể đến hiệu chỉnh áp lực khí Được xác định công thức H kk = ∑ h kk 760 h kq ,[N/m ] Với : h kq - - h kq = 750 mmHg : Áp suất khí ∑ h kk : Tổng trở lực đường dẫn không khí Bao gồm thành phần sau Địa điểm Trở lực đường gió tính đến quạt gió Trên đường đẩy không khí lạnh sấy không khí Trên đường không khí nóng ∑hkk ⇒ H kk = ∑ h kk H sh - 760 760 = 370 = 375[mmH 2O] h kq 750 : Sức hút tự nhiên đường không khí xác định công thức  352 H sh = 1,2 − 273 + t b  - tb Giá trị ( mmH2O) 40 30 200 100 370  ÷.H  Nhiệt độ không khí sấy theo tính toán thiết kế lò t b = 320o C H: Chiều cao phần có sức hút tự nhiện bao gồm chiều cao sấy không khí ống không khí nóng H = 45 mmH 2O SV Thực hiện: Nguyễn Mạnh Cường Trang 59 Đồ án Kỹ Thuật Năng Lượng: Thiết kế sơ NMNĐ công suất 1200 MWe  352  352   H sh = 1,2 − ÷.H = 1,2 − ÷.45 = 26,6 mmH 2O 273 + t b  273 + 320    - h ck : Độ chân không buồng lửa nơi đưa không khí vào Nó tính theo công thức sau: h ck = h ft + 0,95.H ft h ft : Chân không trước cụm ống feston, h ft = 2mmH 2O H ft – chiều cao tính từ chỗ vòi phun đến tâm đường khói khỏi buồng lửa H ft = 25 m chỗ feston, ⇒ h ck = + 0,95.25 = 25,75 mmH 2O ⇒ H = H kk − H sh – h ck = 375 – 26,6 − 25, 75 = 322,65 mmH 2O=3165,09N/m Khi lựa chọn quạt khói ta lấy dư suất khoảng 5% sức ép lấy dự trữ 15%, ta lựa chọn quạt khói theo: Vt = 1, 05.V = 1, 05.55,5 = 58m3 / s H = 1,15.H = 3165, 09.1,15 = 3639, N / m Công suất động kéo quạt tính theo công thức : H.V 3639,9.58 wg = = = 265[kW] η.1000 0,8.1000 Dựa vào tính toán ta chọn quạt có thông số phù hợp Tính chọn quạt khói - Năng suất khói quạt: Vk = B.(∑ Vy + LΔα) o t + 273 [m 3/ s] 273 Trong đó: SV Thực hiện: Nguyễn Mạnh Cường Trang 60 Đồ án Kỹ Thuật Năng Lượng: Thiết kế sơ NMNĐ công suất 1200 MWe - B: - Lo Lượng nhiên liệu tiêu hao cho lò tính cho quạt B=54,97 Kg/s tính toán lượng không khí lý thuyết để đốt hết 1kg nhiên liệu L o = 4,8m3 tc / kg - ∆α Lượng không khí lọt vào đường khói sau sấy không khí, với đường khói có khử bụi xyclon chọn - t: ∆α = 0, 05 Nhiệt độ khói quạt khói Lấy nhiệt độ sau sấy không khí: t=145oC ∑ Vy - Tổng thể tích sản phẩm cháy 1kg nhiên liệu tính sau sấy không khí, kể lượng không khí thừa o ∑ Vy = VRO + VNo + (α y − 1).V o 2 Trong đó: V o = 4,8m3 / kg o VRO = 0,0186.(C lv + 0,375.S lv ) = 0,9633( m3 / kg ) o N2 V = 0, 008.N lv + 0, 79.V o = 3, 799(m3 / kg ) VHo O = 0,11.H lv + 0, 0124.W lv + 0,0161.V o = 0, 4305( m3 / kg ) α y = α bl + ∑ α i =α bl + ∆α bl + ∆α qn + ∆α skk α y = 1, + 0, 05 + 0, 04 + 0, 05 = 1,39 ⇒ ∑ Vy = 7,0593(m3 / kg ) ⇒ Vkh = 197,8(m3 / s ) Sức ép quạt khói tính sau: H k = h m + h k − h ck Trong đó: - hm : Chân không trước cụm feston, thường lấy SV Thực hiện: Nguyễn Mạnh Cường Trang 61 2mmH O Đồ án Kỹ Thuật Năng Lượng: Thiết kế sơ NMNĐ công suất 1200 MWe - hk : Tổng trở lực đường khói có kể đến hệ số nồng độ bụi γ lượng riêng khói đến áp lực khí thức: h k =  H b ( 1μ+ ) +H hkq µ dòng khói, trọng Nó tính theo công γ 760  + H z y 1,293 h kq Với: - Hb : Trở lực cột khói từ buồng lửa đến khử bụi Khi tốc độ khói nhỏ 12m/s ta bỏ qua trở lực ma sát đường khói mà ý đến trở lực cục Bao gồm: 200mmH O + Đường khói lò hơi: + Đường khói từ lò tới khử bụi: 10mmH2O - µ Vậy: ⇒ H b = 210 mmH O : Nồng độ bụi than dòng khói ta tính toán theo công thức: µ= + az A p 100.γ o Vk az : Tỷ lệ tro bay theo khói, lấy az = 0,05 Ap + : Thành phần tro nhiên liệu: 25% + Vk: Thể tích sản phẩm cháy hệ số không khí thừa thực tế + γo : trọng lượng riêng khói 0oC 760mmH2O − 0,01.A P + 1,293.α.L + 0,001.α.Lo d b γo = Vk + α – hệ số không khí thừa trung bình đường khói đường buồng lửa đến khử bụi SV Thực hiện: Nguyễn Mạnh Cường α = 1, 295 Trang 62 Đồ án Kỹ Thuật Năng Lượng: Thiết kế sơ NMNĐ công suất 1200 MWe + Lo : Lượng không khí lý thuyết cho kg nhiên liệu + L: Lượng không khí thực cho 1kg nhiên liệu Lo = 4,8m3 / kg L = α Lo = 1,295.4,8 =6,21(m3 / kg ) + db – dộ ẩm không khí, lấy g/m3tc ⇒ γ = 1,6971(kg / m3 ) ⇒ µ = 0, 001115 - Hz Hy - : Trở lực khủ bụi H z = 70mmH O : Trở lực đường khói từ khử bụi đến chỗ thoát, gồm: + Đường khói từ khử bụi đến quạt khói: + Đường khói từ khử bụi đến quạt khói: + Ống khói: 15mmH O 15mmH O 30mmH O ⇒ H y = 15 + 30 + 15 = 60 mmH 2O γ 1, 293 - : Hệ số hiệu chỉnh trọng lượng riêng dòng khói thực tế so với điều kiện chuẩn, 760 hkq - γ = 0,784 kg/m3 tkhoi = 200°C Hệ số hiệu chỉnh khác áp suất khí nơi đặt nhà máy với áp suất chuẩn hkq = 750mmH O ⇒ hk = 209,0489mmH O SV Thực hiện: Nguyễn Mạnh Cường Trang 63 Đồ án Kỹ Thuật Năng Lượng: Thiết kế sơ NMNĐ công suất 1200 MWe - hôk tổng sức hút tự nhiên đường khói có tính đến sức hút tự nhiên ống khói tạo nên:   273 h ok = 1,2 − γ o ÷.H ok 273 + t k   - H ôk tk : Chiều cao ống khói tính từ chỗ vào đến chỗ thoát Chọn : Nhiệt độ trung bình khói ống khói H ôk = 200m tk = 450°C ⇒ hôk = 18, 2mmH O ⇒ H kh = + 209,0489 − 18, = 192,7( mmH O) Quạt khói chọn vào suất sức tính toán Khi lựa chọn ta lấy dự trữ suất 10% sức ép khoảng 20% Khi đó: - Năng - Sức suất quạt: Vkk = 217, 6m3 / s ép tính toán: H kk = 231,3mmH O = 2269, 05 N / m3 Công suất động kéo quạt khói: H V 2269,05.217,6 w qk = k k = = 617,15(kW) η 0,8.1000 Quạt khói chọn phù hợp theo suất sức ép tính SV Thực hiện: Nguyễn Mạnh Cường Trang 64 Đồ án Kỹ Thuật Năng Lượng: Thiết kế sơ NMNĐ công suất 1200 MWe Ống khói Ống khói Ống khói nhà máy điện đốt bột than thiết bị quan trọng thiết bị cao nhà máy giúp phát tán khí ô nhiễm môi trường rộng xung quanh tránh gây độc hại cho khu vực gần nhà máy Nó phải tính toán độ an toàn vững phải đảm bảo tiêu chuẩn phát thải môitrường Chiều cao ống khói tốc độ khói thoát khỏi miệng ống khói phải đảm bảo tiêu chuẩn Ngoài tốc độ khói thoát khỏi miệng ống khói (C ) phải tính toán sở kinh tế – kỹ thuật thường lấy theo chiều cao giới hạn ống khói Đường kính miệng thoát ống khói: d = VKK ,m π.C2 - VKK: Lượng khói lớn qua ống khói tất lò nối với ống khói làm việc phụ tải định mức Vkk = 2.Vk = 2.197,8 = 395, 6m / s - C2: Tốc độ khói thoát Chọn C2= 30 m/s d = VKK 395,6 = = 4m π.C 3,14.30 Đường kính chân ống khói tính theo công thức : d1 = d + 2H ok tgα SV Thực hiện: Nguyễn Mạnh Cường Trang 65 Đồ án Kỹ Thuật Năng Lượng: Thiết kế sơ NMNĐ công suất 1200 MWe -α : Góc nghiêng ống khói, α = 3° d1 = 24,96[m] Đường kính trung bình ống khói tính theo công thức : d tb = 2.d1.d 2.4.24,96 = = 6,89[m] d1 + d 24,96 + Trở lực ống khói tính theo công thức: h trl.ok H ok C2tb = 0,04 .ρk [N/m2 ] d tb Trong đó: - Hệ số 0,04 – hệ số trở lực ma sát ống khói - Ctb: Tốc độ trung bình khói ống khói , tính theo : C tb = 4.Vk [m/s] π.d 2tb 395,6 Vk: thể tích khói ống khói,V= [m3/s] dtb: đường kính trung bình ống khói, tính dtb= 6,89 [m] C tb =  4.Vk 4.395,6 = = 10,6[m/s] π.d tb 3,14.6,892 Vậy trở lực ống khói: h trl.ok 200 10,62 = 0,04 .0,589 = 38,42[N/m ] 6,89 Kết ta chọn xây dựng ống khói sau: - Đường kính chỗ khói d = 4[m] Đường kính chỗ khói vào: d1 = 24,96[m] Đường kính trung bình dòng khói d tb = 6,89[m] Chiều cao ống khói H =200m SV Thực hiện: Nguyễn Mạnh Cường Trang 66 Đồ án Kỹ Thuật Năng Lượng: Thiết kế sơ NMNĐ công suất 1200 MWe KẾT LUẬN Qua chương mục đồ án em trình bày sơ phương án tối ưu để thiết kế nhà máy nhiệt điện ngưng với công suất tổ máy 600MW Việc thiết kế tính toán sơ cho ta xác định đặc tính kỹ thuật thiết bị nhằm đảm bảo đồ thị phụ tải điện, đảm bảo yêu cầu kỹ thuật Ưu điểm nhà máy giá thành xây dựng rẻ so với xây dựng nhà máy thủy điện có công suất Do thời gian hoàn lại vốn nhanh Do nhà máy nhiệt điện cung cấp điện nên có tính ổn định cao Những đạt được: - Hiểu nguyên lý sơ nhà máy nhiệt điện - Thiết kế sơ nhà máy nhiệt điện than 1200 MW - Thông qua trình tính toán chọn thiết bị phù hợp cho hệ thống Những chưa đạt được: - Chưa nắm rõ trình hoạt động thiết bị nhà máy nhiệt điện - Hệ thống nhà máy nhiệt điện tính toán thiết kế dựa lý thuyết nên chưa phù hợp với thực tế Mặc dù em cố gắng nhiều, kiến thức hạn chế thiếu tìm hiểu quan sát thực tế, kinh nghiệm chưa có nên việc thiết kế NMNĐ có lẽ mắc nhiều lỗi Cuối em xin chân thành cảm ơn Th.S Phạm Văn tân nhiệt tình hướng dẫn em thời gian làm đồ án! SV Thực hiện: Nguyễn Mạnh Cường Trang 67 Đồ án Kỹ Thuật Năng Lượng: Thiết kế sơ NMNĐ công suất 1200 MWe TÀI LIỆU THAM KHẢO Thiết kế nhà máy nhiệt điện – TS Nguyễn Công Hân, Th.S Phạm Văn Tân Nhà máy nhiệt điện tập 1-2 – Nguyễn Công Hân, Nguyễn Quốc Trung, Đỗ Anh Tuấn Lò tập 1-2 – Nguyễn Sỹ Mão Thiết bị trao đổi nhiệt – Hà Mạnh Thư SV Thực hiện: Nguyễn Mạnh Cường Trang 68 [...].. .Đồ án Kỹ Thuật Năng Lượng: Thiết kế sơ bộ NMNĐ công suất 1200 MWe Pnc=p0x1,1+pHN (2-4bar/bo) + p đường nước (2-4 bar) SV Thực hiện: Nguyễn Mạnh Cường Trang 11 Đồ án Kỹ Thuật Năng Lượng: Thiết kế sơ bộ NMNĐ công suất 1200 MWe 2 TÍNH TOÁN CÂN BẰNG CÁC BÌNH GIA NHIỆT Tính toán cân bằng cho bình phân ly và bình gia nhiệt nước bổ sung Bình phân ly Áp suất làm việc của bình phân... tính toán cân bằng các bình gia nhiệt cao áp được tiến hành lần lượt từ bình có áp suất cao đến bình gia nhiệt có áp suất thấp SV Thực hiện: Nguyễn Mạnh Cường Trang 16 Đồ án Kỹ Thuật Năng Lượng: Thiết kế sơ bộ NMNĐ công suất 1200 MWe 2.3.1.1 Cân bằng nhiệt cho BGNCA số 6 Sơ đồ xác định cân bằng BGNCA số 6 Chọn hiệu suất trao đổi nhiệt ở các phần lạnh hơi, gia nhiệt chính và phần lạnh đọng của bình... định theo công thức: τ BC = Δp BC v tb ηB [kJ/kg] SV Thực hiện: Nguyễn Mạnh Cường Trang 19 Đồ án Kỹ Thuật Năng Lượng: Thiết kế sơ bộ NMNĐ công suất 1200 MWe Trong đó: Δp BC v tb - Tổng chiều cao chênh cột áp của bơm cấp [kN/m2] - Thể tích riêng trung bình của nước ở đầu vào và đầu ra bơm cấp [m3/kg] ηBC ηBC = 0,7 ÷ 0,85 - Hiệu suất của bơm cấp, thường chọn Bảng tính độ gia nhiệt bơm cấp 1 2 Áp suất hơi... nhiệt kiểu hỗn hợp Sơ đồ xác định cân bằng BKK Hơi trích vào bình khử khí là hơi quá nhiệt, qua van giảm áp được đưa vào bình khử khí Entanpy hơi lấy bằng entanpy hơi trích Hơi từ bình phân ly cũng được đưa vào bình khử khí và các thông số lưu lượng, entanpy lấy ở phần tính toán trên SV Thực hiện: Nguyễn Mạnh Cường Trang 23 Đồ án Kỹ Thuật Năng Lượng: Thiết kế sơ bộ NMNĐ công suất 1200 MWe Bảng tính cân... ).i3ct]/(ivBKK-i3ct) 611,1 Phương trình cân bằng nhiệt BKK SV Thực hiện: Nguyễn Mạnh Cường Trang 24 αnn=0,8355 ; BKK α =0,063 Đồ án Kỹ Thuật Năng Lượng: Thiết kế sơ bộ NMNĐ công suất 1200 MWe 2.4.2 Turbine phụ i3ct ikTBP Sơ đồ xác định lượng hơi trích cho tuabin phụ Phương trình cân bằng năng lượng cho tuabin phụ truyền động bơm cấp: D3TBP H TBP ηTBP co = α => TBP 3 D nc h B ηB D3TBP Dnc hB α nc h B = = ... α lm = α k (ik − iBN ) 0, 6448(2400 − 155) = = 34, 63 c p ∆t 4,18.10 2.7 Kiểm tra cân bằng công suất tuabin 2.7.1 Xác định lưu lượng hơi vào tuabin Do Hệ số không tận dụng nhiệt giáng của các dòng hơi trích: SV Thực hiện: Nguyễn Mạnh Cường Trang 35 Đồ án Kỹ Thuật Năng Lượng: Thiết kế sơ bộ NMNĐ công suất 1200 MWe Với cửa trích trên và tại đường đi quá nhiệt trung gian: yi = tr ii − i QNTG + isQNTG −... ph 183,6 4,33 kJ/kg Trang 25 hb=τBC ηBC Giá trị 18.82 ηcơ 0.985 ηb 0.85 αnc 1,044 Đồ án Kỹ Thuật Năng Lượng: Thiết kế sơ bộ NMNĐ công suất 1200 MWe Lượng hơi trích tương đối 11 cho tuabin phụ truyền động bơm cấp 2.5 Cân bằng bình gia nhiệt hạ áp 2.5.1 Cân bằng bình gia nhiệt hạ áp số 4 α3TBP = (αnc.hb)/(HTBP.ηcơ.ηb) Sơ đồ xác định cân bằng BGNHA số 4 Phương trình cân bằng nhiệt phần lạnh hơi cho BGNHA... nn ) Phương trình cân bằng phần lạnh đọng cho BGNHA số 4 có dạng: α4.(i4vLĐ – i4rLĐ).η = αnn.(innrLĐ - innvHA4) SV Thực hiện: Nguyễn Mạnh Cường Trang 26 0,0284 Đồ án Kỹ Thuật Năng Lượng: Thiết kế sơ bộ NMNĐ công suất 1200 MWe Kết quả tính toán cân bằng thể hiện trong bảng sau: Bảng 2.10 Bảng tính cân bằng bình gia nhiệt hạ áp số 4 STT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Tên đại lượng Entanpy hơi trích... innvLH = innrHA4 - [α4.(i4vLH – i4rLH).η]/αnn 604 kJ/kg innrLĐ = innvHA4 + [α4.(i4vLĐ – i4rLĐ).η]/αnn 549 SV Thực hiện: Nguyễn Mạnh Cường Trang 27 Đồ án Kỹ Thuật Năng Lượng: Thiết kế sơ bộ NMNĐ công suất 1200 MWe 2.5.2 Cân bằng bình gia nhiệt hạ áp số 3 Sơ đồ xác định cân bằng BGNHA số 3 Phương trình cân bằng phần lạnh hơi cho BGNHA số 3 có dạng: α5.(i5vLH – i5rLH).η = αnn.(innrHA3 - innvLH) Phương trình... trình cân bằng phần lạnh đọng cho BGNHA số 3 có dạng: [α4.(i4rLĐ – i5rLĐ)+α5.(i5vLĐ – i5rLĐ)].η = αnn.(innrLĐ - innvHA3) Kết quả tính toán cân bằng được thể hiện trong bảng sau: SV Thực hiện: Nguyễn Mạnh Cường Trang 28 Đồ án Kỹ Thuật Năng Lượng: Thiết kế sơ bộ NMNĐ công suất 1200 MWe Bảng tính cân bằng bình gia nhiệt hạ áp số 3 STT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Tên đại lượng Entanpy hơi trích vào phần lạnh hơi