Phạm Huy Hoàng Lời nói đầu Ngày công công nghiệp hóa, đại hóa đất nớc, để thúc đẩy kinh tế nhu cầu phát triển kinh tế nâng cao đời sống ngời dân hàng ngày phải đợc mở rộng nâng cao Trong có nhu cầu phát triển điện lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ sinh hoạt tăng cao Do đó, việc thiết kế cung cấp điện với trang thiết bị điện đáp ứng vấn đề nêu cần thiết thiếu sản xuất nh đời sống ngời dân Muốn giải tốt vấn đề nêu cần có kiến thức hiểu biết toàn diện, sâu rộng, cung cấp điện, trang bị điện mà hệ thống lợng Sau ba tháng không ngừng nghiên cứu, học hỏi, với đề tài đợc giao là: Trang bị điện hệ thống xử lý nớc thải nhà máy thép Đình Vũ, khu kinh tế Đình Vũ - Quận Hải An, Hải Phòng. Thạc sỹ Nguyễn Đức Minh hớng dẫn đà hoàn thàmh Đề tài đợc chia làm ch¬ng nh sau: Ch¬ng 1: Tỉng quan vỊ hƯ thống xử lý nớc thải nhà máy thép Đình Vũ Chơng 2: Thiết kế cung cấp điện trạm xử lý nớc nhà máy thép Đình Vũ Chơng 3: Tính chọn mạch khởi động cho phụ tải hệ thống Chơng 4: Tính toán độ sụt áp ngắn mạch Để hoàn thành đợc luận án tốt nghiệp này, trớc tiên em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến tất thầy cô môn Điện tự động công nghiệp - trờng Đại học Dân lập Hải Phòng đà hết lòng hớng dẫn, truyền đạt kiến thức kinh nghiệm cho em năm tháng học tập Đặc biệt em xin cảm ơn thầy giáo Nguyễn Đức Minh cán công nhân viên Công ty Cổ phần thép Đình Vũ đà quan tâm, hớng dẫn, động viên giúp đỡ em suốt trình thực luận án tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn! Chơng tổng quan hệ thống xử lý nớc thải nhà máy thép Đình Vũ 1.1 Giới thiệu Công ty Nhà máy sản xuất phôi thép với dây chuyền công nghệ từ Trung Quốc đợc lắp đặt thức vào sản xuất từ ngày 19/03/2006 Nh với thời gian hoạt động sản xuất cha lâu nhng sản xuất nhà máy đáp ứng đợc nhu cầu, thị hiếu khách hàng chất lợng giá thành, với độ tin cậy sản phẩm cao Dây chuyền nhà máy đợc trang bị trang thiết bị có khả số hoá tính tự động hoá cao đáp ứng đợc yêu cầu mặt công nghệ làm việc tơng đối ổn định nhằm đảm bảo suất sản xuất nhà máy Về tổ chức nhà máy vấn đề quan tâm tới chất lợng sản phẩm, điều hành công việc sản xuất kinh doanh quản lý nhân lực nhà máy đảm bảo chi phí, tiền lơng cho nhân công, vấn đề khác đợc đặt lên hàng đầu vấn đề an toàn cho ngời thiết bị Vệ sinh nhà máy đợc trọng, phế phôi thép đợc khơi đào, dọn dẹp xử lý định kỳ Công ty Cổ phần thép Đình Vũ (SSC DINH VU), địa chỉ: Khu kinh tế Đình Vũ - Quận Hải An, Hải Phòng Điện thoại: 0313.769038 - Fax: 0313.769039 Công ty Cổ phần thép Đình Vũ có nhà máy sản xuất phôi thép công suất 200.000 tấn/năm Công trình Viện thiết kế luyện kim đặc biệt Trùng Khánh - Trung Quốc thiết kế, Zamil Steel nhà thầu có kinh nghiệm Việt Nam xây dựng, Công ty lò điện hạng nặng Bằng Viễn - Tây An, thuộc tập đoàn Tây Điện, chuyên chế tạo lò luyện thép hàng đầu Trung Quốc làm tổng thầu cung cấp, huy lắp đặt thiết bị, hiệu chỉnh máy móc, chạy thử hớng dẫn vận hành Nhà máy sản xuất phôi thép đợc xây dựng diện tích 50.000 m2, dây chuyền thiết bị đồng thuộc loại Model Trung Quốc năm 2004 - 2005: Lò luyện hồ quang siêu công suất 30 Lò tinh luyện 40 Máy đúc phôi liên tục dòng Các thiết bị phần lớn đợc giới hoá, tự động hoá, điều khiển kỹ thuật số PLC, có dây chuyền sản xuất oxy, agon, nitơ phục vụ cho lò, trạm bù SVC, trạm xử lý nớc, trạm lọc bụi đồng đại đáp ứng tốt yêu cầu kinh tế, kỹ thuật, môi trờng tiêu chí Hệ thống quản lý chất lợng ISO 9001:2000 Tổng giá trị đầu t: 396 tỷ đồng Nhà máy sản xuất phôi thép đà vào sản xuất từ ngày 19/03/2006, với công suất trung bình 10.000 tấn/tháng năm 2006, quy mô sử dụng 579 cán công nhân viên Sản phẩm: phôi thép 120x120x6000: mác thép theo tiêu chuẩn Mỹ, Nhật, Hàn Quốc, Trung Quốc, Việt Nam theo yêu cầu khách hàng Hiện nhà máy cung cấp phôi thép cho nhà máy cán thép: Việt úc, Việt Hàn, Việt Nhật đợc bạn hàng đánh giá cao chất lợng 1.2 Tầm quan trọng, nguyên lý hoạt động hệ thống xử lý nớc thải nhà máy thép Đình Vũ 1.2.1 Tầm quan trọng cđa hƯ thèng xư lý níc th¶i HƯ thèng xư lý nớc thải nhà máy, khu công nghiệp nói chung nhà máy thép Đình Vũ nói riêng đóng vai trò quan trọng Mặc dù không trực tiếp góp phần tham gia vào trình sản xuất sản phẩm nhng hệ thống xử lý nớc đà phục vụ cho việc thông gió, thoát khói, thải khí thải, cấp nớc thải nớc thải để bảo vệ môi trờng Hoạt động hệ thống xử lý nớc tuần hoàn nhà máy ảnh hởng lớn đến dây chuyền sản xuất, trình điều khiển, đến suất máy giá thành sản phẩm Việc điều khiển hệ thống nớc tuần hoàn nhà máy quan trọng Đây khâu thiếu nhà máy thép Ngoài ra, áp dụng cho nhiều ngành công nghiệp khác Trong ngành công nghiệp thép, lợng nớc sử dụng để làm mát lớn Lợng nớc thải trực tiếp môi trờng làm môi trờng bị ô nhiễm nghiêm trọng Hơn nữa, không sử dụng lại nớc lÃng phí tài nguyên lÃng phí kinh tế Vì việc sử dụng tuần hoàn nớc thực cần thiết Nớc làm mát phải đợc cấp tự động liên tục xác Điều đòi hỏi phải có hệ thống tự động điều khiển tuần hoàn nớc nhà máy 1.2.2 Nguyên lý hoạt động hệ thống xử lý nớc thải nhà máy thép Đình Vũ 1.2.2.1 Chu trình tuần hoàn nớc nhà máy thép Đình Vũ Hệ thống tái sinh nớc nhà máy gồm hai hệ thống cấp nớc chính: Đờng làm mát trực tiếp Đờng làm mát gián tiếp Ngoài ra, để đảm bảo an toàn cho hệ thống lò nung nhà máy trờng hợp điện có hệ thống nớc làm mát khẩn cấp Nớc cấp vào để làm mát hệ thống thiết bị sản phẩm có lu lợng 1440m3/h Nớc làm nguội thải từ nhà xởng đợc thu hồi xử lý cặn, làm mát, sau cấp trở lại phục vụ sản xuất, tiếp tục trình làm mát thiết bị sản phẩm phôi thép Chu trình vận hành nh nớc đợc gọi vòng tuần hoàn, trình xử lý nớc thải nhà máy thép Đình Vũ đợc gọi trình xử lý nớc tuần hoàn Vòng tuần hoàn thờng xuyên đợc cấp bổ sung lợng nớc để bù đắp lợng nớc thất thoát bay hơi, rò rỉ, thải với trình thải cặn thải dầu Trạm Cấp nớc Hệ thống xử lý làm nớc thải Thiết bị làm mát nớc Hệ thống thu hồi nớc thải Hình Bể chứa nớc Thiết bị sản phẩm cần làm nguội Hệ thống bơm cấp nớc nớc làm nguội 1-1: Sơ đồ khối chu trình tuần hoàn Hệ thống thu hồi, xử lý nớc cấp nớc trở lại phục vụ sản xuất gọi hệ thống nớc tuần hoàn Hệ thống cấp nớc tuần hoàn nhà máy gồm đờng cung cấp nớc làm mát trực tiếp gồm đờng với áp lực tơng ứng thời ®iĨm lµm viƯc lµ bar, bar, 13 bar nớc làm mát gián tiếp gồm đờng với ¸p st bar 1.2.2.2 Quy tr×nh xư lý hƯ thống nớc thải tụ nhà máy hóa chất Nớc thải từ hệ thống làm mátKeo có hai loại với thành phần cặn khác Mỗi loại có vòng tuần hoàn hệ thống xử lý riêng Trong hai vòng tuần hoàn vòng tuần hoàn làm nguội trực tiếp có lu lợng lớn chiếm khoảng 75% lu lợng nớc toàn hệ thống làm mát nhà máy Nớc cho hộp kết tinh Nớc làm nguội lần Bể lắng xỉ đúc liên tục đúc liên tục a, Vòng tuần hoàn làm nguội trực tiếp Nớc thu đợc sau làm mát lò điện đợc thu håi vỊ bĨ chøa níc nãng Tõ bĨ chøa nớc nóng nớc đợc bơm thẳng sang bể chứa trung gian Hệ thống bơm cấp Bể chứa nớc Bể chứa nớc nóng Làm nguội lò điện Làm mát nớc Cooling tower Lọc cặn Lọc áp lực Bể chứa nớc trung gian Tr¹m cÊp níc s¹ch CÊp hãa chÊt keo tụ Lắng đứng kết hợp tách bùn Hình - 2: Sơ đồ khối vòng tuần hoàn làm nguội trực tiếp Nớc thu đợc từ dây chuyền đúc đợc đa bể lắng xỉ để lắng bớt mùn cặn bơm vào bể chứa nớc trung gian Từ bể chứa trung gian, hệ thống bơm bơm nớc vào hƯ thèng läc ¸p lùc Níc tõ hƯ thèng läc áp lực đợc đẩy vào tháp làm mát (Cooling tower) Tại tháp làm mát nớc đợc đợc giảm nhiệt độ yêu cầu (từ 420C xuống 350C) chảy vào bể chứa nớc Từ đây, nớc đợc hệ thống bơm đặt trạm bơm đẩy tới điểm sử dụng nhà máy bắt đầu vòng tuần hoàn Nớc làm mát trực tiếp đợc đẩy vào nhà máy tuyến cấp nớc sau: Bảng - Tun T1 T2 T3 T4 Lu lỵng 270 m3/h 260 m3/h 460 m3/h 400 m3/h ¸p suÊt bar bar 13 bar bar Hé sư dơng Làm mát lọc bụi oxy Làm nguội hở lò điện Làm nguội kín lò điện Đúc liên tục Đặc tính kỹ thuật bơm cho tuyến Bơm cho tuyến T1, T2, T3, T4 bơm ly tâm trục ngang, tuyến có bơm dự phòng Tuyến T1: gồm bơm ký hiệu P1A P1B, bơm P1B bơm dự phòng Thông số bơm là: Bảng - Lu lợng (m3/h) áp suất đẩy (bar) Công suất bơm (kW) 270 8,5 110 Tun T2: gåm mét b¬m ký hiƯu P2, b¬m dù phòng chung với tuyến Thông số bơm là: Bảng - Lu lợng (m3/h) áp suất đẩy (bar) Công suất bơm (kW) 260 8,5 110 Tuyến T3: gồm bơm ký hiệu P3A, P3B, P3C, bơm P3C bơm dự phòng Thông số bơm là: Bảng - Lu lợng (m3/h) áp suất đẩy (bar) Công suất bơm (kW) 230 14,5 160 Tuyến T4: gåm b¬m ký hiƯu P4A, P4B, P4C, bơm P4C bơm dự phòng Thông số bơm là: Bảng - Lu lợng (m3/h) áp suất đẩy (bar) Công suất bơm (kW) 200 5,0 37 Nớc làm nguội trực tiếp sau trình tham gia làm nguội thép tự chảy bể thu gom theo hệ thống rÃnh thoát nớc nhà Tại bể này, nớc đợc bơm xử lý để tái sử dụng Đặc tính bơm bể Bể lắng vẩy cán: sử dụng loại bơm chìm, gồm bơm ký hiệu P8A, P8B, P8C P8C bơm dự phòng Thông số bơm: Bảng - Lu lợng (m3/h) áp suất đẩy (bar) Công suất bơm (kW) 200 16 Bể gom nớc từ tuyến T1, T2, T3: sử dụng loại bơm chìm gồm bơm ký hiệu P9A, P9B, P9C P9C bơm dự phòng Thông số bơm: Bảng - Lu lợng (m3/h) áp suất đẩy (bar) Công suất bơm (kW) 365 34 Bể chứa nớc sau lắng: sử dụng bơm ngang trục đẩy nớc vào hệ thống lọc áp lực, gồm bơm ký hiệu P5A, P5B, P5C, P5D, P5D bơm dự phòng Thông số bơm là: Bảng - Lu lợng (m3/h) áp suất đẩy (bar) Công st b¬m (kW) 380 3,5 55 BĨ chøa níc rưa lọc: sử dụng bơm chìm đẩy bùn vào hệ thống xư lý bïn, gåm b¬m ký hiƯu P6A, P6B, P6B bơm dự phòng Thông số bơm là: Bảng - Lu lợng (m3/h) áp suất đẩy (bar) Công suất bơm (kW) 10 1,5 Bơm rửa lọc hệ thống bình lọc áp lực: sử dụng bơm chìm trục ngang, gồm bơm ký hiệu RA, RB, RB bơm dự phòng Thông số bơm là: Bảng - 10 Lu lợng (m3/h) áp suất đẩy (bar) Công suất bơm (kW) 1400 15 M¸y nÐn cÊp khÝ rưa läc cho hệ thống bình lọc áp lực: ký hiệu máy nén MNK, có thông số: Bảng - 11 Lu lợng (m3/h) áp suất đẩy (bar) Công suất bơm (kW) 960 37 b, Vòng tuần hoàn làm nguội gián tiếp Nớc sau qua hệ thống thiết bị cần làm mát có nhiệt độ khoảng 420C Nớc theo đờng ống dẫn thẳng tới tháp làm mát (Cooling tower) để tản nhiệt Tại tháp làm mát nớc giảm nhiệt độ xuống nhiệt độ yêu cầu (từ 42 0C xuống 350C) chảy vào bể chứa Từ bể chứa, nớc đợc hệ thống bơm đặt trạm bơm đẩy tới thiết bị cần làm nguội nhà máy, bắt đầu vòng tuần hoàn Các tuyến G1, G2 có áp lực đờng ống dùng đờng ống D250 làm tuyến ống cấp vào tuyến ống nhánh Bảng - 12 Các tuyến Lu lợng Cột áp Điểm cung cÊp G1 245 m /h bar Khu vùc máy đúc G2 65 m3/h bar Lò điện Bơm cho tun èng chÝnh D250: gåm b¬m ký hiƯu GA, GB, GC, GC bơm dự phòng Thông số bơm là: Bảng - 13 Lu lợng (m3/h) áp suất đẩy (bar) Công suất bơm (kW) 155 5,5 37 B¬m tun èng níc khÈn cÊp: gåm bơm ký hiệu KCA, KCB, KCB bơm dự phòng Thông số bơm là: Bảng - 14 Lu lợng (m3/h) áp suất đẩy (bar) Công st b¬m (kW) 25 4,3 5,5 1.3 Tỉng quan vỊ máy nén, bơm, quạt sử dụng hệ thống 1.3.1 Máy bơm Bơm máy thủy lực dùng để hút đẩy chất lỏng từ nơi đến nơi khác Chất lỏng dịch chuyển đờng ống nên bơm phải tăng áp suất chất lỏng đầu đờng ống để thắng trở lực đờng ống thắng hiệu áp suất hai đầu đờng ống Năng lợng bơm cấp cho chất lỏng lấy từ động điện từ nguồn động lực khác (máy nổ, máy nớc) Điều kiện làm việc bơm khác (trong nhà, trời, độ ẩm, nhiệt độ) bơm phải chịu đợc tính chất hóa, lý chất lỏng cần vận chuyển 1.3.1.1 Phân loại Phân loại máy bơm có nhiều cách: a, Theo nguyên lý làm việc hay cách cấp lợng: Có loại bơm: Bơm thể tích: Bơm loại làm việc thể tích không gian làm việc thay đổi nhờ chuyển động tịnh tiến pittông (bơm pittông) hay nhờ chuyển động quay rotor (bơm rotor) Kết áp suất chất lỏng tăng lên nghĩa bơm cung cấp áp cho chất lỏng Bơm động học: Trong bơm loại này, chất lỏng đợc cung cấp động từ bơm áp suất tăng lên Chất lỏng qua bơm thu đợc động lợng nhờ va đập cánh quạt (bơm ly tâm, bơm hớng trục) nhờ ma sát tác nhân làm việc (bơm xoáy lốc, bơm tia, bơm chấn động, bơm vít xoắn, bơm sục khí) nhờ tác dụng trờng điện từ (bơm điện từ) hay trờng lực khác b, Theo cấu tạo Bơm cánh quạt: Trong loại bơm ly tâm chiếm đa số thờng gặp Bơm pittông: bơm nớc, bơm dầu Bơm rotor: bơm dầu, hóa chất, bùn Thuộc loại có bơm bánh răng, bơm cánh trợt (lá gạt) c, Theo lợng đợc sử dụng Vì bơm đợc lai loại động có đặc điểm khác nên chia bơm loại: Bơm chạy động Diezen Bơm chạy động điện Bơm chạy động nớc Ngoài có loại bơm đặc biệt nh bơm màng cách (bơm xăng ôtô), bơm phun tia (tạo chân không bơm lớn nhà máy nhiệt điện) 1.3.1.2 Sơ đồ phần tử hệ thống bơm Hình 1-3: Sơ đồ hệ thống bơm Động kéo bơm (động điện, Bể chứa máy nổ) 10 Van đờng ống phân phối tới nơi Bơm tiêu dùng Lới chắn rác lắp đầu ống hút Bên 11 Chân không kế lắp đầu vào bơm, lới chắn rác thờng có van đo áp suất chân không bơm tạo chiều để chất lỏng tõ ngoµi chÊt láng bĨ hót vµo èng hót 12 áp kế lắp đầu bơm, đo ¸p BĨ hót st cđa chÊt láng khái b¬m B¬m sÏ èng hót hót chÊt láng tõ bĨ hót qua èng hót Van èng hút đẩy chất lỏng qua ống đẩy vào bĨ Van èng ®Èy chøa èng ®Èy 1.3.1.3 Các thông số bơm a, Cột áp H (hay áp suất bơm): Đó lợng tăng lợng riêng cho đơn vị trọng lợng chất lỏng chảy qua bơm (từ miệng hút đến miệng đẩy bơm) Cột áp H thờng đợc tính mét cột chất lỏng (hay mét cột nớc) tính đổi áp suất bơm: P = H = gH (1-1) Trong đó: trọng lợng riêng chất lỏng đợc bơm (N/m3) khối lợng riêng chất láng (kg/ m3) g lµ gia tèc träng trêng (9,81 m/ s2) Cột áp H bơm dùng để khắc phục: Độ chênh mực chất lỏng bể chứa bể hút: Hh + Hđ (m) Độ lệch áp suất mặt thoáng bể hút (p1) vµ bĨ chøa (p2) p  p1 p  p1  γ ρgg  Trë lùc thñy lực (tổn thất lợng đơn vị) ống hút (hh) ống đẩy (hđ) Độ chênh lệch áp suất động học (động năng) hai mặt thoáng p  p1 v2  v2 + hh + h® + ρgg 2g H = (Hh + H®) + v 22  v12 2g (1-2) Trë lùc thñy lực ống hút ống đẩy tính theo c«ng thøc: hh =  v h2   h I h     h  2g  d h  (1-3) hd =  v d2   d I d     d  2g  d d  (1-4) Trong ®ã: vh, vd: vận tốc chất lỏng ống hút ống đẩy (m/s) h, d: hƯ sè trë lùc ma s¸t ống hút ống đẩy Ih, Id, dh, dd: chiều dài đờng kính ống hút ống đẩy (m) h, hd: tỉng hƯ sè trë lùc cơc bé ống hút ống đẩy b, Lu lợng (năng suất) bơm: Đó thể tích chất lỏng bơm cung cấp vào ống đẩy đơn vị thời gian Lu lợng Q đo m3/s, m3/h c, Công suất bơm ( P hay N) Trong tổ máy bơm cần phân biệt loại công suất: Công suất làm việc N1 (công suất hữu ích) công để đa lợng Q chất lỏng lên độ cao H đơn vị thời gian (s) Ni = Qh.10-3 (kW) Trong ®ã:  (N/m3); Q (m3/s); H (m) Công suất trục bơm N (thờng ghi nhÃn bơm) Công suất thờng lớn Ni có tổn hao ma sát Công suất động kéo bơm (Nđc): công suất thờng lớn N để bù hiệu suất truyền động động bơm, dự phòng tải bất thờng N®c = k N kγγQ  10  η td h td Trong đó: k hệ sè dù phßng 10 (kW) (1-6) ... nguyên lý hoạt động hệ thống xử lý nớc thải nhà máy thép Đình Vũ 1.2.1 Tầm quan träng cđa hƯ thèng xư lý níc th¶i HƯ thống xử lý nớc thải nhà máy, khu công nghiệp nói chung nhà máy thép Đình Vũ... 17 Ch¬ng thiÕt kÕ cung cÊp điện cho trạm xử lý nớc nhà máy thép Đình Vũ 2.1 Tính toán công suất trạm xử lý nớc 2.1.1 Nhóm máy bơm Các máy bơm trạm xử lý nớc thải nhà máy thép Đình Vũ chủ yếu bơm... nớc nhà máy thép Đình Vũ Hệ thống tái sinh nớc nhà máy gồm hai hệ thống cấp nớc chính: Đờng làm mát trực tiếp Đờng làm mát gián tiếp Ngoài ra, để đảm bảo an toàn cho hệ thống lò nung nhà máy