Thiết kế tính toán xây dựng nhà máy nhiệt điện công suất trung bình
LỜI NÓI ĐẦU
Quá trình phát triển mạnh mẽ của nền công nghiệp nước ta đang đặt ra yêu cầu về
năng lượng rất lớn. Ở nước ta, ngoài việc sử dụng các nguồn năng lượng sơ cấp
trong các ngành công nghiệp và đời sống thì năng lượng điện là dạng năng lượng
được sử dụng phổ biến và hiệu quả nhất. Vì vậy, ngày càng nhiều các nhà máy điện
mọc lên ở khắp mọi nơi đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của phụ tải. Với việc thay
thế dần nguyên liệu truyền thống của nhà máy nhiệt điện từ than đá sang dầu mỏ và
khí đốt thì sự phát triển của các nhà máy nhiệt điện trong tương lai là rất lớn. Trong
kỳ này nhóm chúng em được giao đề tài thiết kế nhà máy nhiệt điện 750MW, nhiên
liệu khí đồng hành cũng xuất phát từ thực tế đó.
Được sự hướng dẫn, giúp đỡ rất nhiệt tình của thầy giáo hướng dẫn, các Thầy Cô
trong khoa Công Nghệ Nhiệt – Điện Lạnh và cùng với sự đoàn kết, nổ lực học tập
nghiên cứu của cả nhóm đã hoàn thành được đồ án một cách nghiêm túc và đúng
thời hạn. Tuy nhiên, vì kiến thức có hạn, nên chúng em không tránh khỏi những sai
sót trong khi thực hiện. Chúng em rất mong được sự góp ý, chỉ bảo quý báu của các
Thầy, các Cô trong bộ môn để đồ án của chúng em có thể được hoàng chỉnh tốt
nhất.
Em chân thành cảm ơn Thầy giáo hướng dẫn, các Thầy Cô trong khoa CN Nhiệt –
Điện Lạnh đã giúp đỡ chúng em rất nhiều trong quá trình thực hiện đồ án này.
1
Thiết kế tính toán xây dựng nhà máy nhiệt điện công suất trung bình
Ngày 15 tháng 06 năm 2014
Lê Hoài Nam

2
Thiết kế tính toán xây dựng nhà máy nhiệt điện công suất trung bình
CHƯƠNG 1
ĐỀ XUẤT VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN
1.1. Giới thiệu sơ lược về điện năng.
Năng lượng mà chủ yếu là điện năng đã trở thành một nhu cầu không thể

bị tụt hậu so với các nước khác. Nhờ sự phát triển một cách vượt bậc của khoa học
kỹ thuật, từ đó ta có thể áp dụng vào mà nâng cao các thông số làm việc và độ tin
cậy làm việc của các thiết bị, từ đó nâng cao hiệu suất của nhà máy điện.
Từ các vấn đề đó đòi hỏi mỗi sinh viên của Khoa Công Nghệ Nhiệt Điện -
Lạnh cần phải tìm hiểu nghiên cứu và làm quen với các thiết bị sản xuất ra điện
năng để sau này có thể tự thiết kế, vận hành, sửa chữa các thiết bị trong nhà máy
4
Thiết kế tính toán xây dựng nhà máy nhiệt điện công suất trung bình
nhiệt điện. Và cũng để góp một phần trí tuệ vào công cuộc xây dựng đất nước ngày
càng giàu mạnh, có uy tín trên thế giới.
1.3. Vài nét về khí đồng hành.
Khí đồng hành (associated gas) là khí tự nhiên được tìm thấy cùng dầu thô,
có thể ở dạng hoà lẫn với dầu thô hoặc tạo thành
không gian phía trên lớp dầu thô trong mỏ dầu.
Khí đồng hành khi được tách khỏi dầu thô là
hỗn hợp chủ yếu gồm etan (C
2
H
6
), propan
(C
3
H
8
), butan (C
4
H
10
) và pentan (C
5

OH) để dễ
chuyên chở hơn.
- Tách các tạp chất để có khí hóa lỏng tự nhiên rồi chuyển xuống bồn chứa
- Chuyến hóa thành các hợp chất (ví dụ metanol) làm nguyên liệu cho công
nghiệp hóa dầu.
- Vận chuyển bằng đường ống tới nhà máy xử lý khí.
- Và một giải pháp hiện nay rất có tiềm năng là dùng khí đồng hành làm
nhiên liệu đốt cho lò hơi nhằm tạo ra điện.
* Tình hình sử dụng khí đồng hành ở Việt Nam:
Ở Việt Nam, dầu thô được khai thác ở quy mô công nghiệp từ năm 1986
nhưng khí đồng hành vẫn bị đốt bỏ ngay tại chổ cho đến năm 1997. Hình ảnh
những ngọn lửa rực sáng trên các dàn khoan trong đêm đã một thời là hình ảnh nổi
tiếng và có phần tự hào về ngành công nghiệp còn non trẻ của Việt Nam. Việc xử
lý khí đồng hành với khối lượng lớn cần một lượng máy móc đồ sộ mà điều kiện
6
Thit k tớnh toỏn xõy dng nh mỏy nhit in cụng sut trung bỡnh
khai thỏc trờn bin thỡ khụng cho phộp thc hin. Gii phỏp trit l p ng
ng dn v a s khớ ú vo b. Nm 1997 h thng x lý khớ ng hnh ca Vit
Nam bt u vn hnh, hng nm a khong 1 t m
3
vo b, cung cp khớ húa
lng, dung mụi pha xng, l nhiờn liu t cho cỏc nh mỏy, trung tõm nhit in.
1.4. a im t nh mỏy.
- Lổỷa choỹn õởa õióứm õỷt nhaỡ maùy õióỷn ngổng hồi phaới baớo õaớm õióửu kióỷn laỡm
vióỷc õởnh mổùc, chi phờ õóứ xỏy dổỷng vaỡ vỏỷn haỡnh beù nhỏỳt. Hióỷn nay trón thóỳ giồùi vaỡ
cuợng nhổ nổồùc ta nhióửu nhaỡ maùy õióỷn lồùn duỡng khớ ng hnh lm cht t. Khớ
ng hnh thng c dn v t cỏc dn khoan trờn bin bng ng dn khớ. Do ú
khi thit k NMN cn lu ý vn ny, nờn chn v trớ ca nh mỏy sao cho hn
ch chiu di ng dn cng ngn cng tt.
- Gn ngun cung cp nc l mt yờu cu quan trng khi la chn a im t

đúng tiêu chuẩn.
8
Thiết kế tính toán xây dựng nhà máy nhiệt điện công suất trung bình
Với 5 tổ máy thì khả năng vận hành và bảo đảm cho việc cung cấp đủ điện năng
lên mạng lưới điện, nếu một trong 5 tổ máy bị hư hỏng thì còn có 4 tổ máy còn lại
chạy tăng công suất lên một chút để kịp thời sửa chữa. Việc điều chỉnh phụ tải dễ
dàng dẫn đến tự động hóa cao, khả năng thay thế các thiết bị trong nhà máy khi có
hư hỏng thì dễ dàng do các thiết bị đều có cùng kích cỡ.
Gọi K
1
là chi phí vốn đầu tư ban đầu của phương án 1.
S
1
là phí tổn vận hành hằng năm của phương án 1.
1.5.2. Phương án 2: Đặt hai tổ máy có công suất 2 x 300MW và 150MW.
Theo phương án này thì ta có 3 tổ máy như vậy thì mặt bằng phân bố các thiết
bị sẽ chiếm diện tích ít hơn phương án 1, nên tổng mặt bằng của cả nhà máy cũng
nhỏ hơn so với phương án trên. Ở phương án này có đến hai tổ máy với công suất
khác nhau cùng vận hành nên cần phải có nhiều công nhân, cán bộ kỹ thuật vận
hành dẫn đến chí phí cho việc trả lương nhân viên tăng lên.
Chi phí bảo dưởng các thiết bị hàng năm tăng và chi phí cho việc xây dựng giao
thông (đường xe chạy, đường ống dẫn khí đồng hành, ) cũng như tốn chi phí cho
hệ thống xử lý khói thải ra môi trường theo đúng tiêu chuẩn. Giá tiền nhiên liệu và
phí tổn vận chuyển nhiên liệu vẫn còn lớn do có quá nhiều thiết bị khác nhau cùng
làm việc trong nhà máy (lò hơi, cung cấp nước, turbine, )
Với 3 tổ máy thì khả năng vận hành và bảo đảm cho việc cung cấp đủ điện năng
lên mạng lưới điện. Việc điều chỉnh phụ tải gặp nhiều khó khăn, khả năng thay thế
9
Thiết kế tính toán xây dựng nhà máy nhiệt điện công suất trung bình
các thiết bị trong nhà máy khi có hư hỏng cũng khó do các thiết bị làm việc trong

1.6. Tính chọn phương án:
1.6.1. Tính chi phí vận hành hằng năm.
Chi phí vận hành hằng năm của các thiết bị như sau:
S = S
A
+ S
B
+ S
n
+ S
0
, đồng/năm.
Trong đó: S
A
: chi phí cho khấu trừ hao mòn và sữa chữa.
S
B
: chi phí cho nhiên liệu.
S
n
: chi phí cho việc trả lương cán bộ công nhân viên.
S
0
: chi phí công việc chung của nhà máy và tất cả các chỉ tiêu khác.
1.6.2. Chi phí cho nhiên liệu:
S
B
= C.B, [đồng/năm]
Trong đó: C : giá thành một tấn khí.
C = 60.10

= 60.10
3
.750.6000.0,27 = 72,9. 10
9
đồng/năm
s
B3
= 60.10
3
.770.6000.0,25 = 69,3. 10
9
đồng/năm
1.6.3. Chi phí cho khấu trừ hao mòn và sữa chữa.
S
A
= P
A
.K; [đồng/năm]
Trong đó: P
A
= 6%: Phần khấu hao thiết bị và sửa chữa.
K: vốn đầu tư thiết bị nhiệt của các phương án; [đồng]
Giả sử vốn đầu tư thiết bị nhiệt của ba phương án là:
K
1
= 30000.10
9
đồng.
K
2

S
n
= Z.N.n; [đồng/năm]
Trong đó: Z: tiền lương trung bình một người trong 1 năm.
Giả sử mỗi tháng cán bộ công nhân viên nhận lương trung bình một người là
4.10
6
đồng/tháng. Thì : Z = 4.10
6
.12 = 48.10
6
đồng/năm.
N = 750MW: công suất của nhà máy.
12
Thiết kế tính toán xây dựng nhà máy nhiệt điện công suất trung bình
n: hệ số biên chế của công nhân ứng với từng phương án và công suất của tổ máy.
Giả sử : n
1
= 1,56người/MW ứng với 5 tổ máy 150MW.
n
2
= 1,54người/MW ứng với 2 tổ máy 300MW và 1 tổ máy 150MW.
n
3
= 1,4người/MW ứng với 1 tổ máy 770MW.
⇒ Chi phí trả lương cho cán bộ công nhân viên từng phương án là:
S
n1
= 48.10
6

n
: chi phí trả tiền lương cho cán bộ công nhân viên.
⇒ S
0
của mỗi phương án là:
S
01
= α (S
A1
+ S
n1
) = 0,27.( 1800.10
9
+56,16.10
9
) = 501.10
9
đồng/năm.
S
02
= α (S
A2
+ S
n2
) = 0,27.( 1500.10
9
+55,44.10
9
) = 420.10
9

+ 56,16.10
9
+ 501.10
9
13
Thiết kế tính toán xây dựng nhà máy nhiệt điện công suất trung bình
= 2437,26.10
9
đồng/năm.
S
2
= S
B2
+ S
A2
+ S
n2
+ S
02

= 72,9. 10
9
+ 1500.10
9
+ 55,44.10
9
+ 420.10
9
= 2048,34.10
9

= 29500kJ/kg.
14
Thiết kế tính toán xây dựng nhà máy nhiệt điện công suất trung bình
CHƯƠNG 2
THÀNH LẬP VÀ TÍNH TOÁN SƠ ĐỒ NHIỆT
2.1. Xây dựng sơ đồ nhiệt nguyên lý của nhà máy.
Sơ đồ nhiệt nguyên lý xác định nội dung cơ bản của quá trình công nghệ biến
đổi nhiệt năng trong nhà máy điện. Nó bao gồm các thiết bị chính và phụ. Các
đường hơi và các đường nước nối chung vào một khối trong một quá trình công
nghệ. Các thành phần trong sơ đồ nhiệt nguyên lý bao gồm: lò hơi tuần trực lưu,
tuabin ngưng hơi, 3 thân, đồng trục (K-770-170), máy phát điện, bình ngưng, các
bình gia nhiệt cao áp, hạ áp, thiết bị khử khí, bơm nước cấp, bơm nước đọng, bơm
nước ngưng. Các đường ống dẫn hơi đến các bình gia nhiệt, đường nước ngưng
chính, đường nước ngưng đọng.
Đặc tính kỹ thuật của tuabin K-770-170:
Công suất định mức: 770MW
Tốc độ: 3000 v/p
Áp suất hơi đầu vào: 170kg/cm
2
(166bar)
Nhiệt độ hơi mới: 538
0
C

Số cửa trích: 7
15
Thiết kế tính toán xây dựng nhà máy nhiệt điện công suất trung bình
Nhiệt độ hơi quá nhiệt trung gian: 538
0
C

KK : Thiết bị khử khí.
GNBS : Gia nhiệt nước bổ sung.
BPL : Phân li hơi.
GOA : Bộ giảm ôn, giảm áp.
* Diễn giải sơ đồ nhiệt nguyên lý :
Trong toàn bộ nhà máy 750MW bao gồm 1 khối mỗi khối 770MW gồm có: lò
hơi trực lưu, tua bin ngưng hơi một trục K-770-170 có 3 xilanh.
17
Thiết kế tính toán xây dựng nhà máy nhiệt điện công suất trung bình
Hơi quá nhiệt từ lò hơi được dẫn đến phần cao áp của tuabin sẽ giãn nở sinh
công, sau khi ra khỏi phần cao áp hơi được quá nhiệt trung gian một lần nữa rồi
tiếp tục giãn nở trong phần trung áp và hạ áp của tuabin. Trên tuabin có 7 cửa trích
gia nhiệt cho nước ngưng, nước cấp và thiết bị khử khí. Phần hơi còn lại sau khi ra
khỏi phần hạ áp của tuabin được đưa vào bình ngưng, tại đây hơi được ngưng tụ
thành nước ngưng nhờ nước tuần hoàn làm mát.
Nước ngưng sau khi ra khỏi bình ngưng được bơm nước ngưng bơm qua bình
làm lạnh Ejectơ sau đó qua các bình gia nhiệt hạ áp rồi dồn về thiết bị khử khí.
Nước ngưng sau khi được khử khí sẽ được chứa trong bể khử khí, sau đó được bơm
nước cấp đưa qua các bình gia nhiệt cao áp làm tăng nhiệt độ trước khi đưa vào lò
hơi.
Hơi từ các cửa trích của tuabin gia nhiệt cho nước ngưng, nước cấp bao gồm: hai
cửa trích ở phần cao áp được gia nhiệt cho bình gia nhiệt cao áp số 1, số 2; ba cửa
trích ở phần trung áp được gia nhiệt cho bình cao áp số 3 và bình khử khí, bình gia
nhiệt hạ áp số 4, số 5 và hai cửa trích phần hạ áp gia nhiệt cho bình hạ áp 6 và số 7.
Ở thiết bị khử khí do hơi được trích từ cửa trích có áp suất cao nên được đưa qua
thiết bị giảm ôn giảm áp để hạ nhiệt độ và áp suất xuống phù hợp với yêu cầu. Hơi
ở các cửa trích của tuabin sau khi gia nhiệt cho nước ngưng, nước cấp thì sẽ ngưng
tụ thành nước đọng. Sơ đồ dồn nước đọng ở các bình gia nhiệt được chọn ở đây là
sơ đồ dồn cấp phối hợp với bơm: vừa dồn cấp ,vừa bơm đẩy về đường nước chính.
18

* Do điều kiện khí hậu ở Việt Nam, nhiệt độ nước làm mát bình ngưng là 26
0
C
do đó áp suất ngưng tụ P
K
thay đổi.
Nhiệt độ ngưng tụ được xác định như sau:
t
k
= t
1
+ ∆t + θ,
0
C
Trong đó:
t
k
: Nhiệt độ ngưng tụ ở bình ngưng,
0
C
t
1
: Nhiệt độ nước làm mát,
0
C
∆t: Độ gia nhiệt nước làm mát,
0
C
θ: Độ gia nhiệt thiếu của nước ở trong bình ngưng,
0

Tra bảng, ta có i”
k
= 2569 KJ/kg
i’
k
= 155 KJ/kg
Chọn độ khô sau tầng cuối của tua bin là x = 0,95 thì
i
k
= x. i”
k
+ (1 - x)i’
k
= 0,95. 2569 + (1 - 0,95). 155
⇒ i
k
= 2448,3 KJ/kg
* Vì đã biết áp suất làm việc của bình gia nhiệt nên ta xác định được nhiệt độ
nước đọng. Từ đây ta thông qua độ gia nhiệt thiếu cho nước. θ = 3 ÷ 7
0
C
Ta tìm được nhiệt độ nước ngưng sau bình gia nhiệt (sau khi được hâm nóng)
t
H
= t
n
+ θ
Với: t
H
: Nhiệt độ nước đọng của bình gia nhiệt,

, i
n
: nhiệt độ và entanpi của nước sau các bình gia nhiệt,
0
C, kJ/k
Bảng 2: Thông số hơi tại các cửa trích, nước đọng và nước ngưng tại các bình
gia nhiệt.
Điểm
quá trình
Thiết bị
gia nhiệt
Thông số hơi và nước
P
Bar
T
0
C
i
KJ/kg
P’
bar
t
H
0
C
0
C
P
nc
bar

QUÁ TRÌNH LÀM VIỆC CỦA DÒNG HƠI TRONG TUA BIN CÔNG SUẤT
TRÊN ĐỒ THỊ i - S
23
Thiết kế tính toán xây dựng nhà máy nhiệt điện công suất trung bình










Trên giản đồ i-s, điểm 0’ ứng với trạng thái hơi ở trước phần cao áp. Các điểm
2, 2’ biểu thị thông số hơi trước và sau khi quá nhiệt trung gian. Nhiệt độ nước
cấp sau bình gia nhiệt cao 1 bằng 265
0
C. Còn điểm 4 là đường hơi trích đi vào ở
bình khử khí chính, 6 là đường hơi trích đi vào ở bình gia nhiệt hạ áp số 6 và
turbine chính từ turbine truyền động bơm nước cấp
2.3. Tính toán sơ đồ nhiệt nguyên lý:
*Cơ sở tính toán các thông số của nhà máy:
24
Thiết kế tính toán xây dựng nhà máy nhiệt điện công suất trung bình
Mục đích cơ bản của việc tính toán sơ đồ nhiệt nguyên lý của nhà máy điện
ngưng hơi là ở chỗ xác định các đặt tính kỹ thuật của thiết bị nhằm đảm bảo
công suất điện. Đảm bảo yêu cầu về chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật và năng lượng của
nhà máy điện và các phần tử của chúng.
Tính toán nhiệt chủ yếu dựa vào phương trình cân bằng nhiệt và phương trình