Luận văn

Đề tài: Nguyên lý và thiết bị
trong nhà máy điện
Mục lục
Trang

I. Tổng quan về nhà máy nhiệt điện
1. Khái niệm phân loại
2. Vai trò nhà máy nhiệt điện
3. Ưu điểm nhà máy nhiệt điện so với nhà máy khác
4. Một số thiết bị chính trong nhà máy
5. Các thiết bị phụ trợ cho nhà máy điện
1
II. Lò hơi sử dụng nhiên liệu than
1. Cấp nhiện liệu cho nhà máy điện dùng than
2. Sự đốt cháy nhiên liệu và trao đổi nhiệt trong lò đốt của nồi
hơi
5
III. Nhà máy nhiệt điện sử dụng tuabin đối áp 14
IV. Thiết bị khử khí và bình ngưng trong nhà máy nhiệt điện
1. Thiết bị khử khí
2. Bình ngưng
16
V. Kết luận 17

BÁO CÁO MÔN NGUYÊN LÝ THIẾT BỊ

2. Vai trò của nhà máy nhiệt điện:

 Làm nhiệm vụ cung cấp điện năng:
Đáp ứng nhu cầu đa dạng của phụ tải.
Đảm bảo việc cung cấp điện năng một cách đầy đủ cho hệ thống.
 Giữ sự ổn định trong hệ thống cung cấp:
Trong mùa khô, các nhà máy thủy điện thiếu nước sẽ không cung cấp đủ lượng điện phục vụ
cho sản xuất và sinh hoạt, khi đó nhiệt điện đóng vai trò đáng kể trong việc cung cấp đủ lượng
điện chi hệ thống.
Vào những giờ cao điểm, một số nhà máy nhiệt ddienj chưa sử dụng hết công suất có thế
tiến hành tăng công suất phát để đáp ứng nhu cầu sử dụng điện.
 Các lợi ích khác:
Sự ảnh hưởng tới môi trường của nhừ máy này ít hơn so với nhà máy thủy điện.
Giá thành sản xuát 1 kWh điện năng cũng hợp lí, không quá cao.

3. Ưu nhược điểm của nhà máy nhiệt điện so với những nhà máy khác:

Ta so sánh nhà máy nhiệt điện với các nhà máy thủy điện và điện nguyên tử:
 Ưu điểm:
Thời gian xây dựng ngắn, vốn đầu tư xây dựng không lớn bằng nhà máy thủy điện và điện
nguyên tử.
Quá trình vận hành, sử dụng không phụ thuộc vào thời tiết, lượng điện cung cấp ổn định.
Nhà máy thủy điện do sử dụng sức nước để quay turbine nên nhà máy loại này phu thuộc nhiều
vào điều kiện tự nhiên, thời thiết, tùy vào mùa mưa hay mùa khô mà sản lượng của điên sản xuất
ra cũng khác nhau.
Tác động tới môi trường sinh thái không lớn. Nhà máy thủy điện có thể ảnh hưởng tới chế
độ dòng chảy của con sông do người ta phải đắp đập để tích nước. Nhà máy điện nguyên tử có
ảnh hưởng rất lớn tới môi tường bởi nó có thể làm nhiễm xạ môi trường xung quanh.
Khả năng vận hành linh hoạt, có thể sử dụng để chạy phủ đáy hoặc chạy phủ đỉnh.
 Nhược điểm:

Hệ thống cung cấp nhiên liệu gồm các thiết bị: tiếp nhận và cung cấp nhiên liệu, vận chuyển
bên trong nhà máy, kho chứa và hệ thống nghiền than, chế biến nhiên liệu cấp vào lò.
Hệ thống thu tro ở nhà máy nhiệt điện là làm sạch tro, bay khói khỏi thải lò hơi trước khi ra
khỏi môi trường qua đường ống khói. Theo tiêu chuẩn của Liên Xô cũ thì tro bay cho phép trong
khí quyển có nồng độ tức thơi: 0,5 mg/m
3
và nông độ trung bình ngày là 0,15 mg/m
3
.
Hệ thống thải tro xỉ của nhà máy điện chạy bằng nhiên liệu hữu cơ đòi hỏi các thiết bị riêng
đảm bảo độ cơ giới hóa và quá trình liên tục thải tro, xỉ tạo thành một lượng lớn do đốt nhiên
liệu. Thông dụng nhất là thỉa tro xỉ bằng thủy lực.

Sau đây ta sẽ đi nghiên cứu, tìm hiểu một cách khái quát nhất về sơ đồ nguyên lí và nguyên
lí hoạt động của nhà máy nhiệt điện.

6. Sơ đồ nguyên lí và nguyên lí hoạt động nhà máy nhiệt điện:

Ta xét sơ đồ nguyên lí của nhà máy nhiệt điện đơn giản nhất
 Sử dụng turbine đối áp:

Hình 1: Nhà máy nhiệt điện sử dụng turbine đối áp

Nguyên lí làm việc chung của nhà máy nhiệt điện sử dụng turbine đối áp: Nước được bơm
cấp bơm từ bề chứa lên lò hơi. Hơi ra khỏi lò hơi là hơi bão hòa, và nó tiếp tục được gia nhiệt
bằng thiết bị gia nhiệt thành hơi quá nhiệt và dẫn vào turbine làm quay máy phát điện. Ngoài
việc chạy máy phát điện thì nhà máy sử dụng turbine đối áp còn dùng để chạy các phụ tải nhiệt.
Hơi nuớc sau khi dùng để chạy phụ tải nhiệt cũng được thiết bị ngưng hơi ngưng lại và bơm trở
lại bể chứa. Rồi từ bể chưa bươm nước cấp lại bơm lên lò hơi, tiếp tục quá trình tạo hơi đưa vào
turbine và chạy máy phát điện.

Người ta phân biệt hệ thống chuẩn bị bột chung và hệ thống bột riêng khác nhau. Tại hệ
thống chuẩn bị bột chung , bột nhiên liệu được chuẩn bị trong thiết bị đặt tại khu nhà riêng riêng
biệt (khu nghiền trung tâm ), bột nhiên liệu thu được sẽ sử dụng cho tất cả các lò hơi nhà máy
điện.
Đối với hệ thống riêng, bột nhiên liệu được chuẩn bị trong thiết bị đặt trực tiếp gần lò hơi.

Hình 3: Sơ đồ kín nghiền nhiên liệu và phun trực tiếp vào buồng đốt
1-phễu nhiên liệu thô;2-cửa chắn;3-thiết bị cấp nhiên liệu thô; 4- máy nghiền; 5-ống dẫn bột
nhiên liệu; 6-vòi đốt; 7-lò hơi; 8- thiết bị sấy không khí; 9-quạt thổi.
Trước khi cho than vào máy nghiền để tiến hành nghiền người ta đập than cục thành than có
cỡ hạt tương đối nhỏ. Quá trình đập than tiến hành đồng thời với việc tách mạt sắt. Sơ đồ thiết bị
đập than được trình bày ở hình

Hình 4: Sơ đồ xử lý than trước khi đưa vào lò
Từ sơ đồ này ta thấy, than được đưa tới băng chuyền. Những mạt sắt chuyển động theo băng
được thải ra ngoài bằng 2 con đường: mạt sắt nhỏ nằm trên lớp nhiên liệu nhờ có nam châm treo
đặt ở phía trên băng chuyền hút ra ngoài, còn những mạt sắt nằm ở dưới lớp nhiên liệu nhờ có
trục nam châm điện từ, đồng thời là trục quay đặt dưới băng chuyền hút và thải ra ngoài.

Than sau khi tách các mạt sắt xong được đưa tới sàng để sàng, những hạt lớn được đưa vào
máy đập còn những hạt nhỏ rơi qua sàng rồi sẽ nhập cùng than đã được đạp nhỏ đi vào băng tải
chuyển đến máy nghiền.
Theo kinh nghiệm , hệ thống nghiền than yêu cầu than sau khi đập có kích thước như sau:
Số than còn lại trên rây có kích thước lỗ rây từ 5mm là không quá 20% và khi kích thước lỗ rây
là 10mm thì không quá 5%. Cỡ hạt lớn nhất không quá 15mm.

Hình 5: Máy nghiền than
Trong thiết bị tách của máy nghiền, các hạt nhiên liệu to được tách ra khỏi dòng không khí
và bột nhiên liệu chính, quay lại để được nghiền tiếp. bột nhiên liệu cùng với không khí (gió cấp
1) đi qua thiết bị phân phối vào vòi đốt . Tùy thuộc vào loại nhiên liệu, gió cấp 1 có thể là 15

đường khói đi xuống bố trí các bề mặt truyền nhiệt đối lưu ngược chiều .
- Kiểm tra và sửa chữa dễ dàn.
Nguyên lý làm việc của lò hơi.
Hình 7 trình bày lò hơi đốt than bột hiện đại theo kiểu tuần hoàn tự nhiên có sự hỗ trợ của
bơm tuần hoàn.
Không khí được quạt gió đưa vào bộ sấy không khí 17 được sấy nóng cùng với bột than
được nghiền mịn thông qua máy nghiền than 18 và hệ thống chuẩn bị than được phun vào buồn
lửa qua vòi phun 15 để tieens hành quá trình cháy trong buồng lửa đồng thời truyền nhiệt cho các
dàn ống sinh hơi 16 đặt xung quanh buồng lửa. Nước trong các ống của dàn ống sinh hơi được
đốt nóng đến sôi và sinh hơi. Hỗn hợp hơi nước sinh ra được đưa lên tập trung ở bao hơi 1. Bao
hơi dùng để phân ly hơi ra khỏi hỗn hợp hơi nước. Phần nước chưa bốc hơi có trong bao hơi
được đưa trở lại các dàn qua hệ thống ống xuống 2 được đặt ngoài tường lò (để không hấp thụ
nhiệt). Hơi ra khỏi bao hơi là hơi bão hòa được đưa tới bộ quá nhiệt 3, 4, 7, và 12 để gia nhiệt
thành hơi quá nhiệt nhiệt độ cao. Hơi trích từ các cấp của tuabin được tái quá nhiệt qua các dàn
quá nhiệt trung gian 5, 6 và 11 để đảm bào cho hơi tái nhiệt có thông số nhiệt độ cao.
Khói ra khỏi bộ quá nhiệt đối lưu vẫn còn nhiệt độ cao, vì vậy người ta đặt thêm bộ hâm
nước 13 và bộ sấy không khí 17 tận dụng nhiệt thừa của khói thải. Quạt để hút khói thải ra ngoài
ống khói. Hình 7: Sơ đồ lò hơi đốt than c) Hệ thống xử lý khói thải.
 Đặc điểm khói thải lò hơi đốt than:
Khí thải của lò hơi đốt than chủ yếu mang theo bụi, CO2, CO, SO2 , SO3 và NOx do thành
phần hoá chất có trong than kết hợp với ôxy trong quá trình cháy tạo nên. Hàm lượng lưu huỳnh
trong than ~ 0,5% nên trong khí thải có SO2 với nồng độ khoảng 1.333 mg/m3. Lượng khí thải
phụ thuộc vào mỗi loại than, với than An-tra-xít Quảng Ninh lượng khí thải khi đốt 1 kg than là
V020 ≈7,5m3/kg.

2
SO
3
+ Ca(OH)
2
-> CaSO
3
.2H
2
O
SO
3
.2H
2
O + 1/2O
2
-> CaSO
4
.2H
2
O
Các chất rắn CaSOx được lắng nhờ hệ thống lắng ly tâm được đặt trong bể chứa dung dịch.
Cặn lắng được bơm vào bể chứa bùn và đem đi xử lý, dung dịch hấp phụ được bơm tuần hoàn
trở lại tháp.
Khí SO
2
chuyển động với vận tốc cao 5,5 – 6 m/s để hòa trộn với chất lỏng có thể mang theo
các hạt sương. Màng tách nước được đặt ở tầng trên cùng của tháp có chức năng giữ lại các hạt
sương bị mang theo cùng dòng khí đi lên. Ngoài ra màng này cũng có nhiệm vụ hấp phụ lượng
khí thải còn sót lại ở 2 lớp vật liệu lọc bên dưới.

4- Hộ tiêu thụ nhiệt 5- Bộ giảm ôn giảm áp
Áp suất hơi ra khỏi turbine p
n
bằng áp suất tiêu thụ của phụ tải nhiệt gọi là áp suất đối áp và
thưởng nhỏ hơn áp suất khí quyển. Ở turbine đối áp, hơi đi vào turbine dãn nở từ áp suất p
o
đến
áp suất p
n
, sinh công trong turbine để kéo máy phát phát điện. Lượng điện do máy phát sản xuất
ra là: Ở đây i
o
và i
n
là entanpi của hơi đi vào và ra turbine ứng với áp suất p
o
và p
n

Hơi có áp suất p
n
đến phụ tải nhiệt cấp cho phụ tải nhiệt một lượng nhiệt là:

Ở đây i’
n
là entanpi của nước ra khỏi phụ tải nhiệt có áp suất p
n

tải nhiệt, do đó không cho phép sử dụng hiệu quả hết công suất đặt của thiểt bị tuốc bin
và điều đó cùng hạn chế phạm vi sử dụng của tuốc bin đối áp.
Muốn đảm bảo đủ yêu cầu của phụ tải nhiệt và điện thì phải bổ sung thêm một
tuabin ngưng hơi để đảm bảo cung cấp nhiệt khi phụ tải nhiệt tạm thời ngừng dùng hơi(
lượng hơi qua tuabin đối áp bằng 0). Bên cạnh đó phải có thiết bị giảm ôn giảm áp để
đảm bảo lượng nhiệt cho phụ tải nhiệt khi tuabin đối áp không làm việc. Tuy nhiên
trong trung tâm nhiệt điện độc lập( không nối với mạng điện quốc gia hay khu vực),
tuabin đối áp cũng không thông dụng vì trong một nhà máy có hai tuabin sẽ phức tạp,
khó vận hành.
IV. THIẾT BỊ KHỬ KHÍ VÀ BÌNH NGƯNG TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
Đây là 2 thiết bị quan trọng, không thể thiếu trong các nhà máy nhiệt điện tuy nhiên mục
đích của bản báo cáo là làm rõ quá trình cấp nhiên liệu cho lò hơi và việc sử dụng tuabin đối áp
trong nhà máy nhiệt điện nên nhóm chúng em chỉ mô tả 2 thiết bị này và giới thiệu nguyên lý
chứ không đi sâu vào giải thích.
1. THIẾT BỊ KHỬ KHÍ Khử khí cho nước cấp là loại trừ ra khỏi nước các chất khí hòa tan, chủ yếu là O
2
. Khí này
có trong nước sẽ gây ra hiện tượng ăn mòn bên trong bề mặt đốt của lò và các thiết bị
Nguyên lý: Bình khử khí gồm cột khử khí và thùng chứa. Trong bình khử khí, nước được
đưa vào phía trên cột khử khí đi qua các đĩa phân phối sẽ rơi xuống như mưa. Hơi đi từ phía dưới
cột sẽ chui qua các dòng nước, trong quá trình chuyển động ngược chiều nhau hơi sẽ truyền nhiệt
cho nước làm tăng nhiệt độ của nước đến nhiệt độ bão hòa tương ứng với áp suất trong bình khử
khí. Khi đó áp suất riêng phần của H
2
O tăng lên, còn áp suất riêng phần của các chất khí sẽ giảm
xuống và chúng sẽ dể dàng thoát khỏi nước đi lên phía trên và được thải ra ngoài cùng với một
lượng hơi nước. Nước đã được khử khí sẽ tập trung ở thùng chứa phía dưới đáy cột khử khí.