Đồ án môn học trang bị điện - điện tử máy công nghiệp dùng chung
LỜI NÓI ĐẦU
Sự phát triển kinh tế của mỗi quốc gia phụ thuộc rất nhiều vào mức độ công
nghiệp hóa, hiện đại hóa và tự động hoá các quá trình sản xuất. Với vai trò là mũi nhọn
của kỹ thuật hiện đại, lĩnh vực tự động hoá đang phát triển với tốc độ ngày càng cao.
Những thành tựu của lý thuyết Điều khiển tự động, Tin học công nghiệp, Điện tử công
suất, Kỹ thuật đo lường.... đã và đang được triển khai trên quy mô rộng lớn, tạo nên
những thiết bị và dây chuyền công nghiệp sản xuất tự động với năng suất cao và chất
lượng tốt. Trong quá trình sản xuất, việc tự động hoá một dây chuyền sản xuất đóng
vai trò rất quan trọng. Nó là cầu nối giữa các hạng mục sản xuất, giữa các phân xưởng
trong nhà máy, giữa các máy công tác trong một dây chuyền. Việc điều khiển hoạt
động của các dây chuyền hiện đại, tiên tiến cũng ngày càng đa dạng và phức tạp. Để
làm quen với việc đó trong môn học “Trang bị điện –điện tử máy gia công kim loại”
em đã được giao nhiệm vụ thực hiện đồ án “Nghiên cứu về nồi hơi trong nhà máy
nhiệt điện,thiết lập mô hình mô phỏng thể hiện công nghệ điều khiển và giám sát
thông qua các biến lệnh và các biến quá trình”. Đây là một trong những công nghệ
được ứng dụng rất rộng rãi trong các nhà máy nhiệt điện hiện nay và mang lại hiệu quả
rất cao.
Trong quá trình thiết kế, với sự giúp đỡ của các thầy giáo, cô giáo trong Bộ môn
Điện tự động Công nghiệp đặc biệt là thầy HOÀNG XUÂN BÌNH, cùng với sự hỗ trợ
của các bạn, em đã hoàn thành được bản đồ án này. Tuy nhiên, do thời gian tương đối
ngắn và trình độ chuyên môn còn hạn chế nên bản đồ án không tránh khỏi thiếu sót.
Em mong nhận được sự góp ý của các thầy cô giáo để bản đồ án này được hoàn thiện
hơn.
Sinh viên : Trang - 1 -
Đồ án môn học trang bị điện - điện tử máy công nghiệp dùng chung
CHƯƠNG1. NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ NỒI HƠI
1.1. VỊ TRÍ NỒI HƠI TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
Nồi hơi là một thiết bị giúp đưa nhiệt của quá trình đốt cháy cho nước cho
đến khi nước được đun nóng hoặc thành hơi.Nhiên liệu dùng để đốt trong nồi hơi
công nghiệp thường là than hoặc dầu.Nước nóng hoặc hơi dưới tác động của áp

hai nguồn chính là: (1) Nước ngưng hay hơi ngưng tuần hoàn từ các quy trình và
(2) nước đã qua xử lý (nước thô đã qua xử lý) từ bên ngoài bộ phận nồi hơi và các
quy trình của nhà máy. Để nâng cao hiệu quả sử dụng nồi hơi, một thiết bị trao đổi
nhiệt đun nóng sơ bộ nước cấp sử dụng nhiệt thải từ khí lò.
Hình 1.1. Sơ đồ cấu trúc của nồi hơi
Ở đây:
 Boiler : nồi hơi
Sinh viên : Trang - 3 -
Đồ án môn học trang bị điện - điện tử máy công nghiệp dùng chung
 Blow down separator: Hệ thống ống xả khí
 Vent: lỗ thông
 Steam to process: khí đưa tới quá trình
 Economizer : Bộ phận tiết kiệm
 Fuel : nạp nhiên liệu
 Burner : buồng đốt
 Chemical feed: nạp nước
 Softeners: những chất làm mềm nước
 Brine : nước muối
 Water source : nguồn nước
 Pumps: bơm
 Deaerator : bình khử khí
 Stack: ống xả
 Exhaust gas : khí xả
• Cấu tạo thân và vỏ : Thân nồi hơi có dạng hình trụ bằng thép ,có gắn lớp
cách nhiệt bên ngoài và có vỏ tôn bảo vệ ,trên thân có gắn thiết bị điều khiển
kiểm tra.
• Bộ phận buồng đốt : Buồng đốt là thiết bị quan trọng của nồi hơi,có dạng
hình trụ hay hình cầu,các vòi phun có nhiệm vụ phun dầu thành sương vào
buồng đốt để tăng quá trình cháy.Số lượng vòi phun từ 1 tới 6 vòi ,kiểu vòi
phun phù hợp với kiểu buồng đốt để tạo ra tia lửa buồng đốt được trang bị

Đặc tính kỹ thuật:
• Kiểu ống nước, tuần hoàn
tự nhiên
• 2 balông bố trí theo chiều
ngang
• Ghi tĩnh
• Cấp than, thải xỉ: thủ
công
• Hiệu suất: >= 75%
• Nhiên liệu đốt: than cục,
than cám, củi.

Mã hiệu
LT0.75/8
E2
LT1/8E
2
LT1/10E
2
LT1.5/8E
2
LT1.5/10E
2
LT1.5/13E
2
Năng suất
sinh hơi
(kg/h)
750 1000 1000 1500 1500 1500
Áp suất

LT3/12K
E
LT3/16K
E
LT4/10K
E
LT4/12K
E
LT4/16KE
Năng
suất sinh
hơi
(kg/h)
3000 3000 3000 4000 4000 4000
Áp suất
làm việc
(kG/cm
2
)
10 12 16 10 12 16
Nhiệt độ
hơi bão
hòa (
o
C)
183 190 203 183 190 203

Sinh viên : Trang - 7 -
Đồ án môn học trang bị điện - điện tử máy công nghiệp dùng chung
1.3.3. Nồi hơi đốt than ống lửa kiểu

hơi bão
hòa (
o
C)
133 138 138 151 170 170 175Sinh viên : Trang - 8 -
Đồ án môn học trang bị điện - điện tử máy công nghiệp dùng chung
1.3.4. Nồi hơi đốt than ống nước
ghi xích
Đặc tính kỹ thuật:
• Kiểu ống nước, tuần hoàn
tự nhiên
• 2 balông bố trí theo chiều
dọc
• Ghi xích (kiểu vảy cá)
• Cấp than, thải xỉ: hoàn toàn
cơ khí
• Hiệu suất: 77 ~ 78%
• Nhiên liệu đốt: than cục,
than cám

Mã hiệu LT 6/10X LT 6/12X
LT
10/10X
LT
10/12X
LT
15/10X

1.4.1. Phân loại nồi hơi theo áp suất hơi
• Nồi hơi thấp áp : Áp suất đến 20kg/cm
2
.
• Nồi hơi trung áp : Áp suất từ 20 đến 45kg/cm
2
.
• Nồi hơi cao áp : Áp suất đến 80kg/cm
2
.
• Nồi hơi áp suất rất cao : Áp suất trên 80kg/cm
2
.
1.4.2. Phân loại theo sự chuyển động của khói lò và nước so với bề
mặt đốt
• Nồi hơi ống lửa: là nồi hơi mà lửa và khí lò đi trong ống,còn hỗn hợp
nước và hơi bao quanh ống.
• Nồi hơi ống nước : là nồi hơi mà hỗn hợp hơi và nước đi trong ống ,còn
lửa và khí lò quét bên ngoài ống.
• Nồi hơi liên hợp : là nồi hơi ống lửa mà có bố trí thêm một số ống nước.
1.4.3. Phân loại theo nguồn nguyên liệu
• Nồi hơi đốt dầu (than).
• Nồi hơi khí xả.
• Nồi hơi liên hợp đốt dầu và kết hợp cả khí xả.
1.4.4. Phân loại theo cách bố trí ống tạo thành bề mặt đốt nóng
• Nồi hơi nằm
• Nồi hơi đứng
1.4.5. Phân loại theo cáchliên kết của ống hơi và bầu nồi
• Nồi hơi chia thành nhiều phần.
Sinh viên : Trang - 10 -

1.5. MỘT SỐ LOẠI NỒI HƠI THƯỜNG DÙNG TRONG CÔNG NGHIỆP
1.5.1. Nồi hơi ống lửa (Fire Tub Boiler)
Với loại lò hơi này, khí nóng đi qua các ống và nước cấp cho lò hơi ở phía
trên sẽ được chuyển thành hơi. Lò hơi ống lửa thường được sử dụng với công suất
hơi tương đối thấp cho đến áp suất hơi trung bình. Do đó, sử dụng lò hơi dạng này
là ưu thế với tỷ lệ hơi lên tới 12.000 kg/giờ và áp suất lên tới 18 kg/cm
2
. Các lò hơi
này có thể sử dụng với dầu, ga hoặc các nhiên liệu lỏng. Vì các lý do kinh tế, các lò
hơi ống lửa nằm trong hạng mục lắp đặt “trọn gói” (tức là nhà sản xuất sẽ lắp đặt)
đối với tất cả các loại nhiên liệu.
Hình 1.2. Mặt cắt của một nồi hơi ống lửa
1.5.2. Nồi hơi ống nước (Water Tube Boiler)
Ở lò hơi ống nước, nước cấp qua các ống đi vào tang lò hơi. Nước được đun
nóng bằng khí cháy và chuyển thành hơi ở khu vực đọng hơi trên tang lò hơi. Lò
hơi dạng này được lựa chọn khi nhu cầu hơi cao đối với nhà máy phát điện.
Phần lớn các thiết kế lò hơi ống nước hiện đại có công suất nằm trong
khoảng 4.500 – 120.000 kg/giờ hơi, ở áp suất rất cao. Rất nhiều lò hơi dạng này
nằm trong hạng mục lắp đặt “trọn gói” nếu nhà máy sử dụng dầu và/hoặc ga làm
nhiên liệu. Hiện cũng có loại thiết kế lò hơi ống nước sử dụng nhiên liệu rắn nhưng
với loại này, thiết kế trọn gói không thông dụng bằng.
Sinh viên : Trang - 12 -
Đồ án môn học trang bị điện - điện tử máy công nghiệp dùng chung
Lò hơi ống nước có các đặc điểm sau:
• Sự thông gió cưỡng bức, cảm ứng, và cân bằng sẽ giúp nâng cao hiệu
suất cháy.
• Yêu cầu chất lượng nước cao và cần phải có hệ thống xử lý nước.
• Phù hợp với công suất nhiệt cao .
Hình 1.3. Nồi hơi ống nước
1.5.3. Nồi hơi trọn bộ (Package Boiler)

 Chức năng tự động điều chỉnh áp suất hơi trong nồi hơi.
 Chức năng tự động kiểm tra báo động và bảo vệ nồi hơi.
2.1.1. Tự động cấp nước nồi hơi
Nhờ có chức năng tự động cấp nước mà mực nước trong nồi hơi luôn giữ ở
một mức độ nhất định,không xảy ra các sự cố như cháy nồi do mức nước trong nồi
hơi quá thấp hoặc bị tràn nước ra ngoài do mức nước trong nồi hơi quá cao.Để thực
hiện chức năng này người ta dùng hai bơm cấp nước(một bơm làm việc còn một
bơm dự trữ).Ngoài ra trong một số hệ thống nồi hơi còn được trang bị thêm cả bơm
tăng cường và bơm tuần hoàn nước.Bơm tăng cưòng nhằm mục đích tăng áp lực
của nước bơm vào nồi hơi để thắng được áp lực hơi trong nồi còn bơm tuần hoàn
có mục đích là bơm nước vào nồi tuần hoàn theo một chu trình thời gian đặt trước.
Mức nước nồi hơi luôn được giữ ở mức hmin < h < hmax.
2.1.2. Tự động hâm dầu đốt
Nồi hơi thường dùng dầu nhẹ để đốt mồi sau đố khi lò cháy thành công mới
chuyển sang dầu nặng để đốt nồi .để kinh tế thì dầu đốt sử dụng trong nồi hơi
thường là dầu nặng ,mà dầu nặng thường có độ nhớt cao ,quá trình phun sương khó
khăn,bắt lửa kém.Chính vì vậy trước khi phun vào nồi dầu cần phải được hâm
nóng,nhiệt độ hâm thường từ 90 tới 120
0
C.Để hâm dầu ban đầu người ta thường
dùng năng lượng điện sau đó dùng chính hơi của nồi để sấy.Để đảm bảo thì nhiệt
độ cần thoả mãn :
Tmin < T < Tmax.
Sinh viên : Trang - 15 -
Đồ án môn học trang bị điện - điện tử máy công nghiệp dùng chung
2.1.3. Tự động đốt lò
Ngày nay các nồi hơi trong quá trình đốt ,các phần tử đảm nhiệm chức năng
đó gọi là thiết bị chương trình,chương trình đốt này phải được thực hiện tuần tự mà
không thể đảo thứ tự được và thiết bị đó có thể thuộc các loại sau:
o Thiết bị chương trình này có thể là cam chương trình : là trục cam được lai bằng

độ cần thiết phun vào lò.Từ đây người ta bắt đầu kiểm soát thời gian hoạt động của
nồi hơi.
 Tại đây xảy ra quá trình cháy hoặc không cháy.
+,Nếu cháy thành công : kết quả quá trình đốt lò là ngọn lửa xuất hiện,qua phần tử
cảm bién nhận lửa và qua rơ le quang điện sẽ phản hồi về để ngắt điện áp đánh
lửa,rồi ngắt phun dầu mồi và chuyển sang dầu đốt.Báo cháy thành công bằng đèn
trên bảng đồng thời mở thêm le gió để đưa thêm gió vào lò.Khi đó thiết bị chương
trình dừng lại ở vị trí nhất định sau khi đã thực hiện xong các bước ở trên.
+,Nếu cháy không thành công: Tự động dừng đốt lò.Tắt phun dầu đểcắt dầu vào
buồng đốt,tắt biến áp đánh lửa và duy trì quạt gió hoạt động thêm một thời gian nữa
để tiếp tục thổi khí CO
2
,CO ra khỏi lò để chuẩn bji cho lần đốt sau và thiết bị
chương trình có điện để quay về trạng thái ban đầu để thực hiện cho lần đốt sau
.Sau khoảng 3 đến 4 lần đốt không thành công thì nồi hơi có sự cố ,tự động ngưng
đốt và báo động bằng còi và đèn để cho người vận hành biết .Hệ thống có sự cố
phải khắc phục xong sự cố và ấn nút hoàn nguyên thì mới đốt lại được.
2.1.4. Tự động duy trì áp suất hơi
Trong quá trình vận hành nồi hơi,áp suất hơi là một thông số rất quan trọng
cần được điều khiển,yêu cầu đặt ra là phải duy trì áp suất hơi nằm trong trạng thái
cho phép.
P
min
< P < P
max
P
min
=3-4kg/cm
2
P