BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
-----------------------------------------------

NGUYỄN QUANG HUY

ĐỀ TÀI:

XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH KIỂM ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU
KINH TẾ KỸ THUẬT CHO CÁC NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
CỠ NHỎ VÀ TRUNG BÌNH

LUẬN VĂN THẠC SỸ
NGÀNH: MÁY NĂNG LƯỢNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
NGUYỄN SỸ MÃO

HÀ NỘI – 2010


B GIO DC V O TO
TRNG I HC BCH KHOA H NI

CNG HềA X HI CH NGHA VIT NAM

c lp T do- Hnh phỳc
H ni, ngy 20 thỏng 10 nm 2010

Lời cảm ơn



Danh môc viÕt t¾t

PA

Lưu lượng gió cấp 1

SA .

Lưu lượng gió cấp 2

FA .

Lưu lượng gió cao áp

SA .

Lưu lượng gió làm mát tro

LIJ .

Lưu lượng gió tải đá vôi

EVN

Tổng công ty điện lực việt nam.

TKV

Tập đoàn than khoáng sản việt nam


Bảng 4.5: Thông số không khí

6

Bảng 4.6: Thông số nước hơi

7

Bảng 4.7: Thành phần thải tro

8

Bảng 4.8: Chất hấp thụ và các chất khác thêm vào

9

Bảng 4.9: Các thành phần tro thải

10

Bảng 4.10: Lượng không khí lý thuyết

11

Bảng 4.11: Hệ số không khí thừa

12

Bảng 4.12: Gió

55
56
57
60
61
61
62
62
65
66
66
67
67


19

Bảng 4.19: Tổn thất nhiệt do thất thoát nhiệt của tro

20

Bảng 4.20: Tổn thất nhiệt do nước có trong nồi hơi

21

Bảng 4.21: Tổn thất nhiệt do bức xạ nhiệt

22

Bảng 4.22: Tổn thất nhiệt do quá trình nung đá vôi

69
69
70
70
73
76
76
76
77
96


DANH MỤC ĐỒ THỊ

STT Tên tiêu đề
1

Đồ thị 1.1: Đồ thị đặc tính nhiệt của lò hơi khi thay đổi phụ tải

2

Đồ thị 1.2: Đồ thị đặc tính nhiệt của lò hơi khi thay đổi nhiệt độ nước cấp

3

Đồ thị 1.3: Xác định các hệ số không khí thừa tốt nhất khi thay đổi phụ
tải
Đồ thị 1.4: Đồ thị đặc tính nhiệt của lò hơi khi thay đổi chế độ cung cấp
không khí
Đồ thị 1.5: Đồ thị đặc tính nhiệt của lò hơi khi độ tro của nhiên liệu thay

tổn năng lượng trong sản xuất, giao thông và các ngành khác của nước ta đang quá
cao và Việt Nam đang và sẽ trở thành nước nhập khẩu năng lượng.
Trong Tờ trình Chính phủ về dự án Luật Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu
quả, Bộ Công thương dự báo, đến cuối thế kỷ này, các nguồn năng lượng của VN
sẽ trở nên khan hiếm, các mỏ dầu và khí đốt sẽ dần cạn kiệt. Trong khi đó, tình
trạng lãng phí năng lượng trong sản xuất công nghiệp, xây dựng dân dụng và giao
thông vận tải (GTVT) của nước ta hiện nay là rất lớn. Hiệu suất sử dụng nguồn
năng lượng trong các nhà máy nhiệt điện đốt than, dầu của nước ta chỉ đạt được từ
28-32%, thấp hơn so với các nước phát triển khoảng 10%; hiệu suất các lò hơi
công nghiệp chỉ đạt khoảng 60%, thấp hơn mức trung bình của thế giới khoảng
20%. Năng lượng tiêu hao cho một đơn vị sản phẩm các ngành công nghiệp chính
của nước ta cao hơn nhiều so với các nước phát triển.
Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả là một nội dung quan trọng trong chiến
lược phát triển năng lượng bền vững của nước ta, gắn liền với việc đảm bảo phát
triển kinh tế, đảm bảo an ninh năng lượng và bảo vệ môi trường.
Trong các nhà máy nhiệt điện thì lò hơi là một trong những thiết bị phức tạp, quan
trọng nhất luôn phải làm việc ở chế độ an toàn , kinh tế ,ổn định và đảm bảo cung
cấp hơi theo yêu cầu của phụ tải

1


Trong thực tế quá trình vận hành , lò hơi thường phải làm việc ở trạng thái có các
chế độ thay đổi về phụ tải ( Sản lượng hơi), về chất lượng nhiên liệu , về chế độ
cung cấp không khí và về sự thay đổi nhiệt độ nước cấp. Khi một trong các chế độ
trên thay đổi thì các đặc tính làm việc của lò hơi như lượng nhiệt hấp thu của các
phân tử, thông số hơi (áp suất, nhiệt độ và hiệu suất của lò),vvv.. cũng thay đổi
theo, đặc tính của lò sẽ thay đổi . Do đó xây dựng được chương trình kiểm định
các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cho các nhà máy nhiệt điện là các vấn đề mà các cơ
quan quản lý ,nhà khoa học, nhà chế tạo rất quan tâm nhằm nâng cao hiệu quả sử

Áp dụng cho một dự án cụ thể tại Việt nam

1.3 GIỚI HẠN NGHIÊN CỨU

2


Nghiên cứu và triển khai thực hiện các nội dung, mục tiêu của đề tài được giới hạn
trong các điều kiện sau đây:
•

Thu thập số liệu và đánh giá chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật trong các nhà

máy nhiệt điện nhằm mục đích xây dựng được chương trình kiểm định các
chỉ tiêu đó tại Công ty nhiệt điện Cao ngạn,
1.4 KẾT CẤU CỦA LUẬN VĂN
Luận văn gồm 6 chương được trình bày theo trình tự sau:
Chương 1 Trình bày cơ sở- mục tiêu và giới hạn đề tài nghiên cứu
Chương 2: Tổng quan về vai trò vị trí công tác kiểm định và đánh giá các chỉ tiêu
chất lượng của lò hơi trong nhà máy nhiệt điện
Chương 3: Tác động đối với chương trình mục tiêu quốc gia về phát triển năng
lượng và tiết kiệm năng lượng
Chương 4: Mục tiêu và nội dung công tác kiểm định và đánh giá các chỉ tiêu kỹ
thuật , phương pháp và các tiêu chuẩn ứng dụng kiểm định
Chương 5: Áp dụng cho một dự án cụ thể tại Việt nam
Cuối cùng, kết luận thu nhận được từ việc thực hiện đề tài và các đề xuất cho các
hướng nghiên cứu tiếp theo được trình bày trong chương 6.

3



4


các nhà máy nhiệt điện. Đảm bảo tính liên tục, chặt chẽ, thống nhất theo tiêu chuẩn
quốc gia của quá trình bắt đầu từ thiết kế, chế tạo lắp đặt cho đến sử dụng vận hành
và quản lý vận hành. Hoạt động kiểm định giúp cho các nhà máy nhiệt điện có thể
vận hành được an toàn đồng thời có thể phát hiện được các yếu tố tiềm ẩn gây ra tai
nạn hoặc sự cố nhằm có biện pháp khắc phục và ngăn ngừa.
+ Hoạt động kiểm định cũng giúp các cơ quan có thẩm quyền trong việc quản lý các
nhà máy nhiệt điện đúng theo quy định, quy định và tiêu chuẩn về quản lý các loại
máy móc vật tư có yêu cầu nghiêm ngặt về an toàn lao động
Kiểm định kỹ thuật an toàn
2.2.KIỂM ĐỊNH ĐÁNH GIÁ CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT
Để tiến hành kiểm định các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của nhà máy nhiệt điện, ta phải
xác định được các tất cả thông số làm việc của lò hơi, tua bin, các chế độ làm việc,
thay đổi và không thay đổi từ đó mới xác lập và đưa ra được các chỉ tiêu kinh tế kỹ
thuật trong quá trình vận hành nhà máy điện. Đưa ra được thông số cụ thể để có thể
làm chuẩn phục vụ mục đích kiểm định.
2.2.1. Khái niệm cơ bản về chế độ làm việc của lò hơi
Trong thực tế quá trình vận hành, lò hơi thường phải làm việc ở trạng thái có các
chế độ thay đổi về phụ tải (Sản lượng hơi), về chất lượng nhiên liệu, về chế độ cung
cấp không khí và về sự thay đổi nhiệt độ nước cấp. Khi một trong các chế độ trên
thay đổi thì các đặc tính làm việc của lò hơi như lượng nhiệt hấp thu của các phân
tử, thông số hơi (áp suất, nhiệt độ và hiệu suất của lò),vvv.. cũng thay đổi theo,các
đặc tính của lò sẽ thay đổi trong các trường hợp sau
-

Trong quá trình khởi động và dừng lò


Các đặc tính của lò hơi thường chia ra làm 2 loại:
-

Đặc tính tĩnh: Là đặc tính với các thông số của chế độ xác định

-

Đặc tính động: Là đặc tính được xác định trong quá trình quá độ, nó chính là
hàm số của đường cong xác định đặc tính tĩnh: bằng tính toán nhiệt của lò và
bằng thực nghiệm.

Các đặc tuyến: Đặc tuyến là những đường cong biểu thị sự biến đổi của một đặc
tính nào đó, sự thay đổ một chế độ nào đó của lò. Thường chia ra làm 2 loại:
-

Đặc tuyến đơn trị là đặc tuyến thể hiện quan hệ theo một chế độ

-

Đặc tuyến đa trị là đặc tuyến thể hiện quan hệ nhiều chế độ.

2.2.2. Ổn định của hệ thống thủy động
Đây là một trong những điều kiện đảm bảo sự làm việc an toàn, kinh tế của thiết
bị.
Thông thường, hệ thống thủy động được phân theo hai loại:
-

Hệ thống thủy động của có sự tuần hoàn của nước trong lò (Lò có bao hơi)

-

vào trạng thái nước cấp đến lúc ra trạng thái hơi quá nhiệt có thông số quy định
2.2.2.3 Tỷ nhiệt trung bình của khói
Điều này có nghĩa là tổng lượng nhiệt hấp thụ bằng bức xạ trong buồng lửa
không thay đổi. Nhưng vì lượng than tiêu hao tăng nên áp suất hấp thu nhiệt
bằng bức xạ Qbx của buồng lửa( Ứng với 1kg nhiên liệu) đã giảm đi, nghĩa là:
Q2bx
η 2 < η1

(2-6)

Do hiệu suất giảm, tốc độ tăng lượng than tiêu hao lớn hơn tốc độ tăng phụ tải:
B2 D 2
>
B1 D1

(2-7)

Từ (1-7) và (1-3) ta thấy:
Q2bx + Q2dl < Q1bx + Q1dl , kJ/kg,

(2-8)

Nghĩa là áp suất hấp thu nhiệt tổng (Ứng với một khối lượng nhiên liệu) của lò

8


đã giảm đi khi tăng phụ tải. Điều này chính là do khi tăng phụ tải, hiệu suất của
lò đã giảm đi.
Ở các bề mặt đối lưu, do lượng nhiệt hấp thụ tăng lên nên nhiệt độ của môi chất
trong các bề mặt đốt này đều tăng ( Nhiệt độ hơi quá nhiệt, không khí nóng,
nhiệt độ nước ra khỏi bộ hâm)
Các điều trên có thể thấy qua đồ thị 1-1
Cần chú ý rằng hiệu suất của lò chỉ giảm đi khi tăng phụ tải ở vùng phụ tải lớn
hơn phụ tải kinh tế. Còn khi tăng phụ tải ở vùng dưới phụ tải kinh tế thì tuy tổn
thất q2 vẫn tăng lên song tổn thất q3 và q4 lại giảm đi nhiều nên hiệu suất của lò

(

)

B lv
Qt η − Qqn + ∆i gσ
D

,kJ/kg

(2-10)

Từ biểu thức (1-10) ta thấy, khi nhiệt độ nước cấp giảm sẽ làn cho sản lượng hơi
của lò giảm đi. Để giữ cho sản lượng hơi như cũ (D=const) thì cần thiết phải
tăng lượng than tiêu hao. Như vậy ta có hai chế độ khảo sát khi giảm nhiệt độ
nước cấp: Chế độ B= const, D=var và chế độ D= Const, B= var.
Khi nhiệt độ nước cấp giảm thì độ chênh nhiệt độ ở đầu cuối lạnh (đầu vào) của
bộ hâm nước tăng lên, do đó suất hấp thu nhiệt tăng lên. Nhiệt độ khói sau bộ
hâm nước cũng như sau toàn lò giảm đi, hiệu suất của lò sẽ tăng lên. Độ chênh
lệch độ trong bộ sấy không khí giảm cho lượng nhiệt hấp thu và tương ứng nhiệt
độ không khí nóng giảm theo. Lượng nhiệt sinh ra trong buồng lửa và tương ứng
nhiệt độ cháy lý thuyết giảm. Lượng nhiệt hấp thu bằng bức xạ trong buồng lửa
giảm đi một chút còn lượng nhiệt hấp thu của bộ quá nhiệt hầu như không thay
đổi. Nhưng vì ở chế độ B= const nên sản lượng hơi D đi qua bộ quá nhiệt giảm,
nhiệt độ hơi quá nhiệt tăng lên.
Sau khi sản lượng hơi D đã giảm, nếu lượng than tiêu hao được điều chỉnh tăng
lên để tăng sản lượng hơi của lò thì khi ấy, các đặc tính nhiệt sẽ thay đổi giống
như khi tăng phụ tải của lò. Song sự thay đổi các đặc tính này đã được bù trừ bởi
sự thay đổi các đặc tính ở chế độ khi B= Const, D= var. Vì vậy, ví dụ nhiệt độ
khói thải ra khỏi lò đã điều chỉnh có thêt bằng trị số ban đầu khi chưa thay đổi

mức độ tăng càng lớn. Cụ thể
Qqn 2
Qqn1



cháy giảm đi, lượng nhiệt hấp thu ở các bề mặt đốt đối lưu giảm đi do giảm tốc
độ khói. Nhiệt độ không khí nóng giảm làm cho nhiệt độ cháy lý thuyết giảm đi
một chút. Mặt khác lượng nhiệt hữu ích sinh ra trong buồng lửa cũng giảm đi do
giảm nhiệt trị của nhiên liệu. Những điều này cho tổng lượng nhiệt thu bằng bức
xạ trong buồng lửa BQbx giảm đi.
Nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa cũng giảm làm cho độ chênh lệch nhiệt độ khói
ở tất cả các bề mặt đối lưu giảm theo và càng làm cho lượng nhiệt hấp thu bằng
đối lưu giảm.
Do tổng lượng nhiệt hấp thu của lò giảm nên đã làm cho sản lượng hơi của lò
giảm đi. Trong khi ấy do lượng nhiệt hấp thu bằng xạ chỉ giảm đi một chút nên
suất hấp thu nhiệt bằng bức xạ lại tăng lên.
Do có sự giảm đồng thời giữa lượng nhiệt hấp thu của bộ quá nhiệt với sự giảm
sản lượng hơi đi qua nó nên nhiệt độ hơi quá nhiệt hầu như không thay đổi.
Độ giảm nhiệt độ khói theo đường khói chậm dần đi do giảm lượng nhiệt hấp
thu bằng đối lưu ở các bề mặt đốt, khiến cho nhiệt độ khói thải ra khỏi lò giảm
đi rất ít, hiệu suất chỉ tăng lên một chút.
Để duy trì sản lượng hơi thì cần thiết phải tăng lượng hao nhiên liệu. Khi ấy
giống như khi tăng phụ tải của lò, các đặc tính sẽ thay đổi và có thể bù trù để đạt
tới các trị số ở độ tro ban đầu. Song tăng lượng than tiêu hao khi tăng độ tro của
nhiên liệu sẽ làm cho tổng lượng tro đưa vào trong buồn lửa tăng lên, làm cho
điều kiện làm việc của các phần tử của lò bị xấu đi (tăng bám bẩn bề mặt đốt,
giảm hấp thu nhiệt và tăng nhiệt độ đường khói v.v..) do đó hiệu suất của lò thực
tế bị giảm đi. Hình 1-5 trình bày các đặc tính nhiệt của lò khi thay đổi độ tro của
nhiên liệu và vẫn giữ B=const

14


Khi tăng độ ẩm của nhiên liệu, như đã biết, nhiệt trị của nhiên liệu giảm đi
nhanh hơn khi tăng độ tro, lượng nhiệt hữu ích sinh ra trong buồng lửa giảm đi

Trên hình 1-7 trình bầy sự thay đổi nhiệt độ hơi qúa nhiệt khi thay đổi phụ tải
của lò ứng với các trị số ẩm khác nhau của nhiên liệu (phần đồ thị bên phải) và
sự thay đổi nhiệt độ hơi nhiệt khi thay đổi độ ẩm ứng với các phụ tải khác nhau

16


của lò (phần đồ thị bên trái).

Vì khi tăng phụ tải hay độ ẩm, nhiệt độ hơi quá nhiệt tăng lên nên các đường
cong ứng với độ ẩm (bên phải) hay với phụ tải lớn (bên trái) sẽ nằm cao hơn.
Giả sử phụ tải của lò giảm đi từ phụ tải định mức Ddm xuống còn ở phụ tải D =
0,85Ddm và độ ẩm tăng từ độ ẩm ban đầu Wlv1 lên Wlv2 = 1,2Wlv1. Khi ấy ở bên
phải đồ thị ta xác định được điểm a (Ddm, Wlv1) tương ứng với nhiệt độ hơi quá
nhiệt ở trạng thái ban đầu.
Giả thiết quá trình thay đổi đồng thời bao gồm hai giai đoạn riêng biệt: giai đoạn
thay đổi phụ tải và sau đó đến giai đoạn thay đổi độ ẩm. Khi giảm phụ tải từ
định mức xuống còn 0,85Ddm , nhiệt độ hơi quá nhiệt đã giảm đi theo qúa trình
ab. Điểm b là điểm tương ứng với nhiệt độ hơi quá nhiệt sau khi đã giảm phụ tải
của lò.
Nếu khi ấy độ ẩm của nhiên liệu tăng từ Wlv1 lên Wlv2 = 1,2Wlv1 thì nhiệt độ hơi
quá nhiệt sẽ tăng lên theo quá trình bc. Điểm c là điểm tương ứng với nhiệt độ
quá nhiệt sau khi đã có sự thay đổi đồng thời của cả hai chế độ. Nhiệt độ hơi quá
nhiệt tại điểm c có thể lớn hơn, nhỏ hơn hay bằng nhiệt độ hơi qúa nhiệt tại điểm
a là tuỳ thuộc vào ảnh hưởng của sự thay đổi các chế độ này đến nhiệt độ hơi
quá nhiệt.
Việc khảo sát ảnh hưởng đồng thời của hai chế độ trên đến nhiệt độ hơi quá
nhiệt cũng có thể được khảo sát một cách tương tự ở các đường cong bên trái đồ
thị.


Qhi
B.Qtlv

(2-12)

Hiệu suất Netto là tỷ số giữa lượng nhiệt hữu ích sử dụng trong lò và đã kể đến

18