ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS.PHẠM VĂN TÂN LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan bản đồ án này là do tôi tự nghiên cứu và tính toán thiết kế dưới sự hướng dẫn của thầy giáo Phạm Văn Tân. Để hoàn thành bản đồ án này tôi chỉ sử dụng những tài liệu ghi trong mục tài liệu tham khảo, ngoài ra tôi không sử dụng bất cứ tài liệu nào mà không được ghi Nếu sai tôi xin chịu mọi hình thức kỷ luật theo quy định Sinh viên thực hiện Nguyễn Đức Cường NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG i ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS.PHẠM VĂN TÂN LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm các thầy giáo trong Viện KH & CN Nhiệt Lạnh đã truyền đạt kiến thức và giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu. Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Phạm Văn Tân đã hướng dẫn và giúp đỡ em hoàn thành bản đồ án tốt nghiệp này. Mặc dù đã có nhiều cố gắng nhưng không tránh khỏi các sai sót. Kính mong sự chỉ bảo của các thầy cô để bản đồ án được hoàn thiện hơn Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực hiện NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG ii ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS.PHẠM VĂN TÂN MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 1 PHẦN I: THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN CÔNG SUẤT 600 MW 2 CHƯƠNG 1 XÂY DỰNG SƠ ĐỒ NHIỆT NGUYÊN LÝ 2 1.1 Lựa chọn sơ bộ loại nhà máy nhiệt điện 2 1.2 Lựa chọn một số thông số của các thiết bị chính 3 1.3 Sơ đồ nhiệt nguyên lý 5 CHƯƠNG 2 MÔ TẢ QUÁ TRÌNH GIÃN NỞ CỦA DÒNG HƠI TRONG TUABIN TRÊN ĐỒ THỊ i-s 6 2.1 Quá trình giãn nở của dòng hơi trong tuabin trên đồ thị i-s 6 2.2 Tính toán xác định thông số hơi và nước tại các điểm trên chu trình 6 CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NHIỆT VÀ VẬT CHẤT CHO SƠ ĐỒ NHIỆT NGUYÊN LÝ 8 3.1 Tính cân bằng cho bình Phân ly và bình gia nhiệt nước bổ sung 9 3.1.1 Bình phân ly 9 3.1.2 Bình gia nhiệt nước bổ sung 11 3.2 Tính toán cân bằng cho bình gia nhiệt cao áp số 5 13 3.3 Độ gia nhiệt của bơm nước cấp 15 3.4 Tính toán cân bằng cho bình gia nhiệt cao áp số 4 17 3.5 Cân bằng bình khử khí 19 3.6 Cân bằng bình gia nhiệt hạ áp 3 và bình gia nhiệt hạ áp 2 21 3.7 Cân bằng bình gia nhiệt hạ áp 1 23 3.8 Tính toán kiểm tra cân bằng cho bình ngưng 24 3.9 Kiểm tra cân bằng công suất tuabin 27 3.11 Xác định các chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật của tổ máy 29 CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN LỰA CHỌN CÁC THIẾT BỊ 34 4.1 Tính toán lựa chọn các thiết bị gian máy 34 4.1.1 Chọn bơm cấp 34 4.1.2 Chọn bơm ngưng 36 4.1.3 Tính toán lựa chọn bơm tuần hoàn 39 4.1.4 Chọn bình ngưng 42 4.1.5 Tính chọn bình khử khí 44 4.1.6 Tính chọn các bình gia nhiệt 46 4.1 Tính toán và lựa chọn thiết bị gian lò hơi 48 4.2.2 Ошибка! Закладка не определена. CHƯƠNG 5 BỐ TRÍ NHÀ MÁY 5.1 Bố trí ngôi nhà chính NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 63 63 iii ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS.PHẠM VĂN TÂN 5.2 Bố trí ngôi nhà khác 5.2.1 Phân xưởng cung cấp nhiên liệu 5.2.2 Phân xưởng thuỷ lực 65 65 65 PHẦN CHUYÊN ĐỀ:THIẾT KẾ CHI TIẾT TỦ NẤU CƠM ĐIỆN NĂNG SUẤT 300 SUẤT ĂN 66 CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU THIẾT BỊ 1.1 Tổng quan về thiết bị tủ hấp cơm công nghiệp 1.2 Nguyên lý làm việc 1.3 Giới thiệu các loại tủ 66 66 66 67 1.3.1 Tủ nấu cơm điện 1.3.2 Tủ nấu cơm bằng hơi 1.3.3 Tủ nấu cơm ga CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KẾT CẤU SƠ BỘ TỦ HẤP 2.1 Kích thước hình học của tủ 2.2 Thiết kế thùng đặt cuộn đốt sơ bộ 2.3 Lựa chọn vật liệu CHƯƠNG 3 TÍNH NHIỆT 3.1 Cân bằng nhiệt 67 69 72 73 73 74 75 77 77 3.1.1 thành phần của gạo và quá trình nấu cơm 3.1.2 Cân bằng nhiệt CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ CHẾ TẠO CHI TIẾT 4.1 Tính toán và lắp đặt cuộn đốt 4.1.1 Chọn vật liệu làm cuộn đốt 4.1.2 Lắp đặt bố trí cuộn đốt 4.1.3 Tính toán chọn dây 4.2 Thiết kế cơ khí 4.2.1 Các bản vẽ tổng thể 4.2.2 Bộ khung đỡ 4.2.3 Khung bọc ngoài tủ 4.2.4 Khay cơm và thùng đặt cuộn đốt 77 78 82 82 82 82 83 85 85 89 91 94 KẾT LUẬN 97 NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG iii ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS.PHẠM VĂN TÂN NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG ii ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS.PHẠM VĂN TÂN LỜI NÓI ĐẦU Sản xuất điện năng là một nghành quan trọng trong nền kinh tế quốc dân. Nó phản ánh tình trạng chung của sức sản xuất của mỗi quốc gia. Trên thế giới phần lớn điện năng được sản xuất ra ở các nhà máy nhiệt điện. Ở nước ta hiện nay, trong giai đoạn đổi mới đang cần phát triển mạnh các nhà máy nhiệt điện đốt nhiên liệu hữu cơ. Với khả năng về trữ lượng than đá, dầu mỏ và khí đốt, chúng ta sẽ có cơ sở để trong một thời gian không xa nữa sản lượng điện sẽ tăng gấp đôi, gấp ba hiện nay, và sẽ góp phần quan trọng để đưa nền kinh tế của chúng ta tiến mạnh. Bản đồ án này giúp sinh viên tìm hiểu về phương pháp tính toán, thiết kế sơ bộ một trung tâm nhiệt điện. Qua quá trình thực hiện đồ án sinh viên ôn tập lại cũng như tìm hiểu sâu hơn về kiến thức chuyên ngành. Việc thực hiện một nhiệm vụ cụ thể rất hữu ích trong việc rèn luyện kỹ năng làm việc trong tương lai của sinh viên. Do còn hạn chế về kiến thức và kinh nghiệm nên bản đồ án không tránh khỏi sai sót. Chúng em rất kính mong được sự chỉ bảo, hướng dẫn của các thầy cô giáo để ngày càng hoàn thiện hơn trong việc tiếp thu kiến thức chuyên ngành. Chúng em xin chân thành cám ơn thầy giáo hướng dẫn Phạm Văn Tân và các thầy cô giáo trong viện KH & CN Nhiệt - Lạnh đã luôn luôn tạo điều kiện, hướng dẫn và giúp đỡ chúng em trong quá trình hoàn thiện bản đồ án này. NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 1 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS.PHẠM VĂN TÂN PHẦN I: THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN CÔNG SUẤT 600 MW CHƯƠNG 1 XÂY DỰNG SƠ ĐỒ NHIỆT NGUYÊN LÝ 1.1 Lựa chọn sơ bộ loại nhà máy nhiệt điện Theo yêu cầu của đề bài thiết kế sơ bộ một nhà máy nhiệt điện không có phụ tải nhiệt nghĩa là nhà máy chỉ sản xuất điện năng mà không cung cấp nhiệt cho các hộ tiêu thụ nhiệt. Vậy ta chọn thiết kế nhà máy nhiệt điện ngưng hơi thuần túy, với công suất thiết kế là 600MW gồm 2 tổ máy công suất của mỗi tổ máy là 300MW, sử dụng Tuabin ngưng hơi loại K-300-170 có cửa trích gia nhiệt hồi nhiệt. Sơ đồ nhiệt nguyên lý xác định nội dung cơ bản của quá trinh công nghệ biến đổi nhiệt năng trong nhà máy nhiệt điện. Nó bao gồm các thiết bị chính, phụ, các đường hơi và đường nước tham gia vào quá trình công nghệ trên. Một nhà máy nhiệt điện (NMNĐ) ngưng hơi thuần tuý sơ đồ nhiệt nguyên lý sẽ bao gồm: lò hơi, tuabin, máy phát, bình ngưng, các bình trao đổi nhiệt (bình gia nhiệt, bình khử khí, bình phân ly, …). Ngoài ra còn có các loại bơm như bơm cấp, bơm ngưng, bơm nước đọng của các bình trao đổi nhiệt, ejector… các thiết bị đó được nối với nhau bầng các đường ống hơi và các đường ống nước phù hợp với trình tự chuyển động của môi chất. Trên sơ đồ nhiệt nguyên lý không có các thiết bị dự phòng, các thiết bị phụ của đường ống… Trên cơ sở sơ đồ nhiệt nguyên lý, ta xác định các đăc tính kĩ thuật và lựa chọn thiết bị nhiệt, thiết lập sơ đồ chi tiết cho nhà máy điện NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 2 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS.PHẠM VĂN TÂN 1.2 Lựa chọn một số thông số của các thiết bị chính -Tuabin: Loại tuabin: K-300-170 + Công suất Tuabin 300MW. + Áp suất hơi mới 170 at. + Nhiệt độ hơi mới 538 oC. + Sử dụng chu trình có quá nhiệt trung gian cho NMNĐ. Bảng 1.1 Thông số các cửa trích của tua bin Cửa Vào BGN trích số số Áp suất cửa trích (kg/cm2) Nhiệt độ cửa trích (độC) 1 CA5 48.7 349 2 CA4 22.7 438 3 KK 7.8 306 4 HA3 4.1 245 5 HA2 0.5 124 6 HA1 -0.323 81 BN -0.9316 38 NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 3 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS.PHẠM VĂN TÂN - Lò hơi: Chọn lò hơi tuần hoàn tự nhiên, đốt than phun sản xuất hơi với các thông số hơi mới Po = 170 at to = 538 oC. - Bình phân ly và bình gia nhiệt nước bổ sung. - Bình khử khí: dùng một cấp khử khí. Vì Pkk = 7 at nhỏ, ở cửa trích hơi gia nhiệt cho bình khử khí ta mắc thêm bộ giảm áp (POY) trước khi hơi vào bình khử khí. - Dùng bộ hâm nước hai cấp. - Các loại bơm: bơm cấp, bơm ngưng, bơm tuần hoàn, bơm nước đọng… Dùng sơ đồ phân ly nước xả lò sẽ tận dụng được lượng nhiệt của nước xả lò, làm giảm tổn thất nhiệt trong lò hơi và tăng hiệu suất của chu trình nhiệt.Để tận dụng dược lượng nhiệt này hơi sau khi phân ly được đưa vào bình khử khí, nước còn lại được đưa vào bình gia nhiệt nước bổ sung để gia nhiệt cho nước bổ sung, sau đó thải ra ngoài theo đường ống thải. 1.3 Sơ đồ nhiệt nguyên lý NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 4 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 5 GVHD: ThS.PHẠM VĂN TÂN Lớp KTNL – K51 ` ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS.PHẠM VĂN TÂN Hình 1.1 Sơ đồ nhiệt nguyên lý CHƯƠNG 2 MÔ TẢ QUÁ TRÌNH GIÃN NỞ CỦA DÒNG HƠI TRONG TUABIN TRÊN ĐỒ THỊ i-s 2.1 Quá trình giãn nở của dòng hơi trong tuabin trên đồ thị i-s Hình 2.1 Quá trình giãn nở của hơi trên đồ thị i-s(đính kèm ) 2.2 Tính toán xác định thông số hơi và nước tại các điểm trên chu trình - Thông số hơi: + Áp suất tại cửa trích ptr(bar) đã biết. + Nhiệt độ hơi tại cửa trích ttr(oC) đã biết. + Entanpi tại cửa trích (tra theo đồ thị i-s) từ ptr và ttr. + Áp suất hơi tại bình gia nhiệt .Do tổn thất trên đường ống nhỏ không đáng kể nên ở đây ta lấy pbgn = 0,99 ptr + Thông số nước: Nhiệt độ của dòng nước ra khỏi bình gia nhiệ: tnc = tbh - θ tbh : Nhiệt độ bão hoà của nước đọng tương ứng với áp suất tại bình gia nhiệt pbgn. θ : Độ gia nhiệt không tới mức. Chọn độ gia nhiệt không tới mức θ = 2oC với các bình gia nhiệt cao áp và θ = 4 oC với các bình gia nhiệt hạ áp, θ = 0 oC với bình khử khí. + Áp suất nước cấp hoặc nước ngưng chính ra khỏi bình gia nhiệt: p nc Được tính theo độ chênh áp qua các thiết bị trên đường ống. + Entanpi của nước cấp: inc tra đồ thị i-s theo pnc và tnc. NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 6 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS.PHẠM VĂN TÂN Bảng 2.1. Bảng thông số hơi tại các cửa trích Thông số hơi tại của trích STT Cửa trích ptr Thông số BGN Thông số đường nước ttr itr Pb ib tbh ibh tnr pnr inr oC bar Kj/kg ata bar oC Kj/kg bar Kj/kg oC Kj/kg θ η 1 0 170 166,8 538 3397 - - 351 1677 - - 2 0' 164,9 161,8 538 3397 - - 348,3 1657 - - 3 CA5 49,7 48,76 349 3069 46,318 3069 259,3 1131 257,3 185 1121 2 0,98 4 CA4 23,7 23,25 438 3327 22,087 3327 217,5 932,1 215,5 188 929 2 0,98 5 KK 8,8 8,633 306 3067 7,000 3067 165 697 165 9 697,4 0 1 6 HA3 5,1 5,003 245 2950 4,753 2950 150 632 146 10 615 4 0,98 7 HA2 1,5 1,472 124 2720 1,398 2720 109,3 458,2 105,3 12 442 4 0,98 8 HA1 0,50968 0,5 x=0,98 2600 0,475 2600 81 340,5 77 14 323,5 4 0,98 9 BN 0,068 x=0,93 2403 0,068 2403 38,5 161,1 38,5 16 162,7 0 - 10 Bao hơi 180 176,6 356 2523 356 1718 11 Sau QNTG 44 43,16 538 3529 NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 7 Lớp KTNL – K51 ` ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NHIỆT VÀ VẬT CHẤT CHO SƠ ĐỒ NHIỆT NGUYÊN LÝ Các thông số cho trước: - Lượng hơi trích cho ejector: αej = 0,007 - Lượng hơi chèn Tuabin: αch= 0,008 - Lượng hơi rò rỉ: αrr= 0,011 - Lượng nước xả lò: αxả= 0,012 Ta có các phương trình cân bằng hơi và nước như sau: - Lượng hơi tiêu hao cho toàn bộ turbine: αTB = α0 + αch + αej = 1 + 0,008 + 0,007 = 1,015 - Phụ tải lò hơi: αLH = αTB + αrr = 1,015 + 0,011= 1,026 - Lượng nước cấp vào lò: αnc = αLH + αxả = 1,026 + 0,012= 1,038 ηLH = 0,86 - Hiệu suất lò hơi lấy sơ bộ: - Hiệu suất máy phát điện và hiệu suất cơ khí (khớp nối, ổ đỡ, ma sát…) ηg.ηm = 0,96. NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 8 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 3.1 Tính cân bằng cho bình Phân ly và bình gia nhiệt nước bổ sung 3.1.1 Bình phân ly ’ xa, i BH Bình phân x hoi = ,0,98 ihoi αx¶bá, i’x¶ Hình 3.1 Sơ đồ tính cân bằng cho BPL. Trong đó: αhoi, ihoi - Lưu lượng tương đối và entapy của hơi ra khỏi bình phân ly: αbỏxả, i’xả - Lưu lượng tương đối và entapy của hơi xả Chọn áp suất bình phân ly là 10 bar, cao hơn áp suất bình khử khí 2 bar, ¸p suất hơi mới là 170 ata ⇒Chọn sơ bộ áp suất trong bao hơi cao hơn 10% là 180 ata Tra bảng nước và hơi nước bão hoà theo áp suất ta được: Nhiệt độ bão hoà trong bao hơi là: tbh = 3560C - Entanpy của nước xả lò: i’BH = 1718 kJ/kg Bình phân ly nước xả có hiệu suất ηbpl = 1 và áp suất Ppl = 10 bar ⇒tbhpl = 179,90C ; ixả' = 762,8 kJ/kg & r = 2015,2 kJ/kg ; x = 0,98. - Entanpi của hơi phân ly: ihơi = ipl' + r.x =762,8+2015,2.0,98 = 2737,696 kJ/kg - Xét phương trình cân bằng vật chất: αxả = αhơi + αxảbỏ (1) NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 9 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Phương trình cân bằng năng lượng: αxả.i’BH = αhơi.ihơi + αxảbỏ.ixảbỏ. - (2) Giải hệ hai phương trình trên: xa hoi xabo ' bo bo xa .iBH hoi .ihoi xa .ixa ' bo iBH ihoi bo 1718 2737, 696 .0, 012 0,0062 . xa xa xa 762,8 2737, 696 ixa' ihoi bo hoi 0, 012 0.0062 0,0058 xa xa hoi NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 10 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 3.1.2 Bình gia nhiệt nước bổ sung αx¶bá,i’ x tr ¶ tr bs, ibs s s bs , ibs x¶ bá , ix¶bá Hình 3.2 Sơ đồ tính cân bằng cho BGNNBS Nước bổ sung đã xử lí hoá học được đưa vào gia nhiệt sơ bộ trong bình gia nhiệt nước bổ sung (BGNNBS) nhằm tận dụng nhiệt của dòng nước xả bỏ từ lò hơi. Nhiệt độ nước bổ sung lấy: tNBS = 30oC − ⇒iBStr = CP .tNBS = 4,18.30 = 125,4 kJ/kg Nhiêt độ nước bổ sung ra khỏi BGNNBS thấp hơn nhiệt độ nước xả − bỏ chọn: θ = 15oC ; tbss=txảbỏ-θ − − Hiệu suất thiết bị sơ bộ chọn ηNBS = 0,95 Lượng nước bổ sung: αNBS = 0,1αch+αrr+αxb + 0,2αej = 0,1.0,008+0,011+0,0062+0,2.0,007= 0,0194 (0,1.αch - Lượng hơi chèn mất đi do đưa đi làm tín hiệu điều chỉnh). NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 11 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP − THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Phương trình cân bằng nhiệt : ηGNNBS.αxảbỏ(ixa’- ixảbỏ) = αNBS(iNBSs – iNBStr) (3) (ixả bỏ - Entanpy của nước ra khỏi bình gia nhiệt nước bổ sung.) − Phương trình liên hệ ra của hai dòng nước là: CPθ=4,18. θ = CP (txảbỏ- tbss) = ixảbỏ - ibss (4) η GNNBS - Hiệu suất của bình gia nhiệt. Hiệu suất của tất cả các bình gia nhiệt lấy trong khoảng 0,96 ÷ 0,98. Ta chọn η GNNBS= 0,96. - Từ hai phương trình 3 và 4 ta có hệ phương trình: 4,18. ixabo iBSs bo , bo s tr xa ixa ixa GNNBS BS iBS iBS Với: ixả’ = 762,8 kJ/kg, αx¶bá = 0,0062 Giải hệ phương trình trên ta thu được: ixảbỏ = 321,9010 (Kj/Kg). ibss = 259,2010(Kj/Kg). 3.2 Tính toán cân bằng cho bình gia nhiệt cao áp số 5 NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 12 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Hình 3.3 Sơ đồ tính cân bằng cho bình GNCA5 − Entanpy hơi trích vào BGNCA5: − Entanpy của nước cấp vào BGNCA5 : v = 929 kJ/kg i CA5 − Entanpy của nước cấp ra khỏi BGNCA5: r = 1121kJ/kg i CA5 − Lưu lượng nước cấp vào và ra khỏi BGNCA5: αnc = 1,04 − i1 = 3069 kJ/kg. Entanpy của nước đọng ra khỏi BGNCA5: ind = 1062,974kJ/kg − 100 kJ/kg. Khi đưa hơi chèn về bình gia nhiệt, lấy tổn thất nhiệt khi chèn bằng ich = i0 - 100 = 3379 - 100 = 3279kJ/kg. − − Hiệu suất của tất cả các bình gia nhiệt chọn η = 0,98 Lượng nhiệt tỏa ra trong phần làm mát hơi Q1 =αtr5(i1-i"bh)+ αch5(ich-i"bh) NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 13 ` (1) Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN − Lượng nhiệt tỏa ra do ngưng tụ trong phần gia nhiệt chính − Lượng nhiệt tỏa ra khi làm lạnh nước đọng Q2= αtr5(i"bh-I'bh)+ αch5(i"bh-i'bh) (2) Q3=αtr5(i'bh-Ind5)+ αch5(i'bh-Ind5) (3) − Tổng lượng nhiệt nước hấp thu − Tổng lượng nhiệt tỏa ra theo phương trình cân bằng nhiệt cho BGN Qht=αnc(irCA5- ivCA5)=287,256 (kj/kg) Qtr= Q ht = 287, 256 =293,394 (kj/kg) 0,98 Phương trình cân bằng nhiệt của bình CA5: Qtr =Q1+Q2+Q2= αtr5*(i1-ind5)+ 0,45α*ch5(ich-ind5) Suy ra Thay số vào ta được tr5 =0,097367 3.3 Độ gia nhiệt của bơm nước cấp Độ gia nhiệt của bơm nước cấp: τbc = tb .BC bc NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 14 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Trong đó: tb - Thể tích riêng trung bình của nước ở đầu đẩy, đầu hút của bơm. ΔPBC - Tổng chiều cao chênh cột áp của bơm cấp ηbc- Hiệu suất của bơm cấp. Chọn ηbc = 0,75 Áp suất làm việc của bình khử khí là: P kk = 7 bar øng víi tbh =1650C. − Tra bảng thông số vật lý của nước trên đường bão hoà ta tìm được khối lượng riêng của nước tại nhiệt độ đó là = 950 kg/m3 Từ đó ta có: tb = 1 = 1 = 0,00105m3/kg 950 - Tổng chiều cao cột áp: ΔPBC = pbh – pkk + ptl + .g.h Trong đó: pbh - Áp suất bao hơi pbh = 176,6 bar pbh –Áp suất bình khử khí pkk = 7 bar ptl - Tổng trở lực đường nước cấp ptl = ∆ptlđ + ∆ptlh +∑∆pBGNCA + ∑∆pHN Chọn trở lực qua các bình gia nhiệt cao áp là: Trở lực qua các bộ hâm nước chọn là: Chọn trở lực đường ống vào và ra là: Chọn chiều cao đầu hút bơm cấp là 25m, chiều cao đầu đẩy bơm cấp là 60m. Suy ra độ chênh chiều cao đầu đầy và đầu hút bơm cấp là: NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 15 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Suy ra độ chênh áp qua bơm cấp là: ⇒ ΔPBC = (176,6– 7 + 6+ 6 + 5).105 + 950.9,81.35 =189.105 N/m2 Độ gia nhiệt của bơm cấp: τbc = 189.105 = 26,5 kJ/kg 0, 75.950 Chọn τbc = 35 kj/kg để tính đến cả độ gia nhiệt của bơm ngưng và bình gia nhiệt làm mát hơi ejectơ. Vậy ta có: v = i'kk + τbc = 735 +35 = 770kj/kg i CA 4 3.4 Tính toán cân bằng cho bình gia nhiệt cao áp số 4 NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 16 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Hình 3.4 Sơ đồ tính cân bằng cho bình GNCA4 − − Entanpy của hơi trích vào BGNCA4: i2 = 3327 kJ/kg Entanpy của nước đọng dồn từ BGNCA5 về: ind5 = 1062,974 kJ/kg − Entanpy của nước cấp vào BGNCA6 : v = 770 kJ/kg i CA 4 − Entanpy của nước cấp ra khỏi BGNCA4: r = 929 kJ/kg i CA 4 − Entanpy của nước đọng ra khỏi BGNCA4: ind4 = 888,25 kJ/kg − Lưu lượng nước đọng dồn từ BGNCA5 về: − Lưu lượng nước cấp vào và ra khỏi BGNCA4: αnc = 1,038 − αtr5 + 0,45αch = 0,097367+0,45.0,008=0,100967 Tổng lượng nhiệt nước hấp thu Qht=αnc*( i r CA 4 − − - iv CA 4 )=1,038.(929-770)=165,042 Phân tích như bình gia nhiệt CA5 ta cũng có: Tổng lượng nhiệt tỏa ra trong BGN NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 17 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Qtr= Q ht = αtr4(I2-Ind4) +αnd5(Ind5-Ind4) Suy ra αtr4 = 0,0790327 3.5 Cân bằng bình khử khí NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 18 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Hình 3.5 Sơ đồ tính cân bằng cho bình khử khí - Entanpy của hơi trích vào khử khí: - Entanpy của nước đọng dồn từ BGNCA4 về: ind4 = 888,25 kJ/kg - Entanpy của hơi phân ly vào bình: ih = 2737,70 kJ/kg - Entanpy của nước bổ sung: ibs = 259,2kJ/kg - Entanpy của nước ngưng chính từ BGNHA3 : ivkk = 615 kJ/kg - Entanpy của nước cấp ra khỏi bình khử khí: - Lưu lượng nước đọng từ BGNCA4 về: α - g ikk = 3067 kJ/kg irkk = 697,4 kJ/kg = tr5 + tr4 + 0,45 ch =0,097367+0,0790327+0,45.0,008= 0,18 α α α Lưu lượng nước cấp ra khỏi bình khử khí: α nc = 1,038 Phương trình cân bằng vật chất: NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 19 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP α =› α kk + bs+ α α nn = g+ α α nc - kk + α g- THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN α h+ α α nn = α nc = 1,038 bs - h α = 1,038 – 0,18– 0,0194 – 0,0058=0,8328 (5) Phương trình cân bằng nhiệt của bình khử khí: α r nc.i kk =( h.ih + α α bs.ibs + α ’ g.i 2 + α kk.ikk + α v nn.i kk ) (6) Thế (5) vào (6) ta có : kk r v nc .i kk ( bs .i bs g i nd 4 h .i h ( kk nn ).i kk ) v i kk i kk kk 0,012613 Vậy lưu lượng nước ngưng chính là: NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG α nn = 0,820187 20 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 3.6 Cân bằng bình gia nhiệt hạ áp 3 và bình gia nhiệt hạ áp 2 HH Hình 3.6 Sơ đồ tính cân bằng cho bình GNHA3 và GNHA2 - Entanpy của hơi trích tại đầu vào bình GNHA3: ih3 = 2950 kj/kg - Entanpy của nước ra khỏi bình GNHA3 : ir3 = 615 kj/kg - Entanpy của nước đọng ra khỏi bình GNHA3: ind3 = 632 kj/kg - Lưu lượng nước ngưng vào và ra bình GNHA3 : αnn = 0,820187 - Entanpy của hơi trích tại đầu ra vào bình GHA2: ih2 = 2720 kj/kg - Entanpy của nước ra khỏi bình GNHA2 : ir2 = 442 kj/kg - Entanpy của nước vào bình GNHA2: iv2 = 324,8 kj/kg - Entanpy của nước đọng ra khỏi bình GNHA2: ind2 = 458,2 kj/kg - Hiệu suất trao đổi nhiệt tại cả 2 bình : NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG η = 0,98 21 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Phương trình cân bằng nhiệt tại bình GNHA3: αnn(ir3 - iv3 )=0,98αtr3(ih3-ind3) (1) Phương trình cân bằng nhiệt tại bình GNHA2: αnn2(ir2- iv2 ) =0,98 [αtr2(ih2-ind2)-αtr3(ind3-ind2)] (2) Phương trình cân bằng năng lượng tại điểm hỗn hợp: αnn iv3=αnn2 ir2+(αtr3+αtr2)ind2 (3) Phương trình cân bằng vật chất tại điểm hỗn hợp : αnn= αnn2+αtr2+αtr3 (4) Từ 4 phương trình trên ta giải ra được các nghiệm: + Lưu lượng hơi trích tại cửa trích số 4 : αtr3 = 0,0649756 + Lưu lượng hơi trích tại cửa trích số 5: αtr2 = 0,032133 + Lưu lượng nước ngưng vào bình GNHA2: αnn2 = 0,723079 + Entanpy của nước ngưng vào bình GNHA3: iv3 =443,918 kj/kg NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 22 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 3.7 Cân bằng bình gia nhiệt hạ áp 1 Hình 3.7 Sơ đồ tính cân bằng cho BGNHA1 - Entanpy của hơi trích vào BGNHA1: ih1 = 2600 kJ/kg - Entanpy của nước đọng ra khỏi bình: ind1 = 370,9 kJ/kg - Entanpy của nước ngưng chính vào bình: iv1 =162,7 kJ/kg - Entanpy của nước ngưng chính ra khỏi bình: ir1 = 323,5 kJ/kg - Entanpy của hơi chèn vào BGNHA1: ich = 3297 kJ/kg - Lưu lượng nước ngưng chính qua bình: ann2 = 0,723079 NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 23 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Phương trình cân bằng nhiệt cña BGNHA1: ⇒ Thay số vào ta được: αtr1 = 0,048499 3.8 Tính toán kiểm tra cân bằng cho bình ngưng H×nh 3.8 S¬ ®å tÝnh, kiÓm tra c©n b»ng cho b×nh ng­ng - Entanpy của hơi thoát vào BN: ik = 2450 kj/kg. NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 24 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN - Entanpy của nước ngưng chính ra khỏi BN: i'k = 162,7 kj/kg - Entanpy của nước đọng dồn từ BGNHA1 về: ind1 =370,9 kj/kg Entanpy của nước đọng dồn từ BGNLM hơi ejectơ về, sơ bộ lấy trung bình là: iej = 450 kj/kg. - Lưu lượng nước đọng dồn từ BGNHA1 về: αnd 1 = αtr1+0,45αch=0,052099 - Lưu lượng nước đọng dồn từ BGNLM hơi chèn và ejectơ về là: ej = 0,8.0,008 =0,0056 - Entanpi của nước làm mát vào bình ngưng tính theo nhiệt độ nước làm mát vào là 25 độ C: ivlm = 105 kj/kg. - Entanpi của nước làm mát ra có nhiệt độ chọn là 35 độ C irlm = 146 kj/kg Kiểm tra cân bằng vật chất của chu trình tính tại BN theo 2 cách. * Tính theo đường hơi: αk=1-αtr5-αtr4-αkk-αtr3 -αtr2 -αtr1 αhk = 1- 0,097367-0,0790327-0,012613-0,0649756-0,032133-0,052099 αhk = 0,665379 * Tính theo đường nước: nk = nn2 - nd1 - 0,8ej αnk = 0,723079-0,052099-0,0056 nK = 0,665379 Kiểm tra sai số giữa 2 cách tính: K = 0,665379–0,665379= 0 Thoả mãn. NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 25 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Kết quả tính toán kiểm tra cân bằng vật chất cho toàn chu trình tại điểm nút là Bình ngưng theo hai dòng vật chất được kết quả như trên chứng tỏ rằng trong quá trình tính toán đã không có một sai phạm nào về mặt cân bằng vật chất. Phương trình cân bằng nhiệt cho BN xác định được lượng nước tuần hoàn làm mát BN. Tuỳ theo điều kiện truyền nhiệt trong BN và điều kiên môi trường (tvlm) mà duy trì được áp suất trong BN khác nhau. Trong bài tính ở chế độ định mức, có thể chọn giá trị nhiệt độ nước làm mát vào BN là 25 0C. Độ hâm nước trong BN cũng chọn trung bình là: t = 10 0C, tương ứng với entanpi của nước làm mát ra khỏi bình là: i'w = 146 kj/kg. Phương trình cân bằng nhiệt cho BN (không tính đến ảnh hưởng của nước đọng dồn về khoang nước của BN): k . i k i 'k lm .c p .t Hay lm lm G m k . i k i 'k D0 c p .t 0, 665379 2403 162, 7 4,18.10 35,661449 3.9 Kiểm tra cân bằng công suất tuabin NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 26 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Xác định lưu lượng hơi vào tuabin D0 theo công thức (2.10b) trong phần 2.5 và bảng số 2.3 và 2.4 sau trình bày các kết quả tính toán hệ số không tận dụng nhiệt của các dòng hơi trích, đối với cửa trích phía trên thì: yi i i i k q QNTG i o ' i k q QNTG Đối với các phía sau cửa trích đi QNTG thì: yi ii i k i o ' i k q QNTG Với: ik = 2403 kj/kg i1' = 3529 kj/kg. qQNTG = i1’ – i1 = 3529 - 3069 = 460 kj/kg Bảng 3.1. Xác định các hệ số không tận dụng nhiệt dáng Điểm trích αi i ,[kj/kg] yi 0' 1 3397 - 1 0,097367 3069 0,774415406 2 0,079033 3327 0,635488308 KK 0,012613 3067 0,456671252 4 0,064976 2950 0,376203576 5 0,032133 2720 0,218019257 6 0,048499 2600 0,135488308 BN 0,665379 2403 0 Nhiệt giáng của chu trình NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 27 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Từ các thông số trong Bảng 3.1 ta tính được tổng lưu lượng hơi vào tuabin D0 Với Ne H i . 1 i .y i .g .m i 1 7 Ne = 300 MW = 300000 kW Thay số vào tính toán ta thu được kết quả: D0 =258,652542(kg/s) = 931,14915(T/h) Bảng kết quả tính toán các công suất trong mỗi cụm tầng. Với : Từ cửa trích số 2 thì : Bảng 3.2. Kết quả tính toán các công suất trong mỗi cụm tầng Điểm trích Di, [kg/s] hi, [kj/kg] Ni, [kW] 0' 258,6525417 - - 1 25,18422695 328 84838,03369 2 20,44199913 202,0 47160,59958 3+ KK 3,262387703 260 55386,84207 4 16,80610317 117 24542,37957 5 8,311276951 230 44380,2997 6 12,54448913 120 22157,58574 BN 172,1020587 197 33904,10556 Tổng công suất trong toàn tuabin 312369,8459 Từ đó ta tính được tổng công suất điện phát ra ở đầu máy phát (có kể đến tổn thất cơ khí, khớp nối và tổn thất từ máy phát) là: Ne=∑Ni.ηg. ηg=312369,8459.0,98.0,98 NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 28 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Ne = 300000 (KW) ⇒Sai số: 300000 300000 0 Kết quả tính toán không có sai số về công suất chứng tỏ rằng các tính toán cân bằng năng lượng cho toàn chu trình không mắc phải sai số gì. 3.11 Xác định các chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật của tổ máy a) Tiêu hao hơi cho tuabin D0 = 258,652542 (kg/s) = 931,14915 (T/h) b) Suất tiêu hao hơi cho tuabin Suất tiêu hao hơi cho tuabin cho biết rằng phải dùng bao nhiêu kg hơi đưa vào tuabin để sản suất ra được 1 kWh điện năng: d0 kg/kwh D0 258, 652542 .3600 3,10383 Ne 300 c) Tiêu hao nhiệt cho thiết bị tuabin Tiêu hao nhiệt QTB cho thiết bị tuabin chính là lượng nhiệt của lò hơi phải cung cấp tính cho tuabin và bình ngưng, xác định theo: QTB = D0.(i0 - inc+αQNTG.qqntg) Với αQNTG = 1 – αtr5 = 1- 0,097367= 0,902633 Suy ra: QTB =258,652542.(3397 - 1121 +0,902633.460 ) = 696088,61(kW) d) suất tiêu hao nhiệt cho thiết bị tuabin NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 29 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Suất tiêu hao nhiệt cho tuabin là lượng nhiệt tiêu hao cho thiết bị tuabin để sản suất ra 1 kWh điện năng Q TB 696088, 61.3600 q TB Ne 300000 = 8353,063(kj/kWh) e) Tiêu hao nhiệt cho lò hơi Tiêu hao nhiệt cho lò hơi được hiểu là tổng lượng nhiệt tiêu hao cho lò hơi để sản suất ra hơi quá nhiệt ở đầu ra bộ quá nhiệt cuối cùng trước khi được dẫn sang gian đặt thiết bị tuabin: QLH = DLH.(iqn - inc+ỏQNTG.qQNTG) Trong đó: DLH là lượng hơi sinh ra khỏi lò hơi: DLH = αnc. D0 = 1,038. 258,652542 = 268,481338(kg/s) = 966,53282 (T/h) Iqn - là entanpi của hơi quá nhiệt ra khỏi bộ quá nhiệt cuối cùng của lò hơi. ⇒Entanpi của hơi quá nhiệt: iqn = 3529 (kj/kg) Thay vào công thức ta tính được suất tiêu hao nhiệt cho lò hơi: QLH =268,481338.(3529 – 1121 +0,902633.460) = 757979,514(kW) Thực tế, lưu lượng nước cấp vào lò hơi phải lớn hơn lưu lượng hơi vào tuabin một lượng bằng tổng lưu lượng nước xả lò, lưu lượng hơi chèn, lưu lượng hơi cho ejectơ và các rò rỉ khác trong lò hơi và các đường ống dẫn hơi mới sang gian tuabin. g) Suất tiêu hao nhiệt cho lò hơi Suất tiêu hao nhiệt cho lò hơi là lượng nhiệt mà nước nhận được ở lò hơi tính cho một đơn vị điện năng sản suất ra: q LH Q LH 757979, 514.3600 = 9095,7542(kj/kWh) Ne 300000 h) Tiêu hao nhiệt cho toàn tổ máy (tính cho cả tổ máy) NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 30 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Tiêu hao nhiệt cho toàn tổ máy là lượng nhiệt năng tiêu hao cho lò hơi mà nhiên liệu phải cung cấp, được xác định như sau: Chọn: ηLH = 0,86 Qc (kW) Q LH 757979, 514 881371,527 LH 0,86 i) Suất tiêu hao nhiệt cho toàn tổ máy Suất tiêu hao nhiệt cho toàn tổ máy là tiêu hao nhiệt cho toàn tổ máy để sản suất ra một đơn vị điện năng: qc Q c 881371,527.3600 Ne 300000 =10576,458 (kj/kWh) k) Hiệu suất truyền tải môi chất trong nhà máy Hiệu suất truyền tải môi chất được tính theo các tổn thất nhiệt ra môi trường và tổn thất áp suất trên toàn bộ đường vận chuyển môi chất là nước và hơi nước trong toàn bộ chu trình nhiệt của nhà máy điện. Tuy nhiên thành phần tổn thất trên đường vận chuyển giữa gian lò hơi và gian tuabin là lớn nhất nên hiệu suất truyền tải môi chất được quy về tính theo tổn thất năng lượng trên đường ống dẫn hơi chính: tt Q TB 696088, 61 0,918347524 91,835% Q LH 757979, 514 l) Hiệu suất của thiết bị tuabin (kể cả hiệu suất tuabin, bình ngưng, khớp nối và máy phát) Hiệu suất của thiết bị tuabin là hiệu suất của khối thiết bị tuabin – máy phát có kể đến cả tổn thất nhiệt ở BN: NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 31 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TB THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Ne 300000 0, 4309796 43, 098% Q TB 696088,61 m) Hiệu suất toàn nhà máy Hiệu suất của toàn tổ máy hay cũng là hiệu suất của toàn nhà máy, do các tổ máy có cùng công suất điện với nhau.Là đại lượng xác định theo tiêu hao nhiệt của toàn tổ máy để sản suất ra công suất Ne của một tổ máy hay theo tiêu hao nhiệt cho toàn nhà máy để sản suất ra tổng công suất của toàn nhà máy: c Ne 300000 0,3403785 34, 038% Q c 881371, 527 n) Tiêu hao nhiên liệu cho toàn nhà máy Do ở đây nhà máy có công suất 600 MW, hoạt động với 2 tổ máy có công suất 300 MW, vậy tiêu hao nhiên liệu cho toàn tổ máy được tính theo cân bằng nhiệt chung của toàn tổ máy. Tiêu hao nhiên liệu cho toàn nhà máy bằng tổng tiêu hao nhiên liệu cho 2 tổ máy. Với mục đích để so sánh được các tổ máy khác nhau dùng các loại nhiên liệu có chất lượng khác nhau, ta quy ước dùng nhiên liệu tiêu chuẩn có nhiệt trị thấp làm việc là:Qtlv = 29310 kj/kg. Theo công thức (2.25), ta có tiêu hao nhiên liệu cho 1 tổ máy: B tc Ne Q LH 300000 30, 0707(kg / s) LH .Q lvt c .Q lvt 0, 3403785 B tc 108,25444(T / h) Vậy tiêu hao hơi cho toàn nhà máy là : Bnm=2.Btc = 2.108,25444 = 216,50887 (T/h) o) Suất tiêu hao nhiên liệu cho toàn tổ máy Suất tiêu hao nhiên liệu cho toàn tổ máy là lượng nhiên liệu tiêu hao để sản suất ra 1 kWh điện: NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 32 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN LỰA CHỌN CÁC THIẾT BỊ 4.1 Tính toán lựa chọn các thiết bị gian máy 4.1.1 Chọn bơm cấp Bơm cấp là một thiết bị quan trọng, vì nó không những để đảm bảo sản suất điện năng mà còn đảm bảo tính làm việc chắc chắn của lò hơi. Thiết kế nhà máy với Tuabine K-300-170 để bảo đảm cấp nước cho lò hơi ta chọn thiết kế mỗi tổ máy có hai bơm cấp làm việc và một bơm cấp dự phòng. Bơm cấp được truyền động bằng điện .Việc chọn một bơm cấp dự phòng nhằm bảo đảm cấp nước liên tục cho lò hơi, an toàn khi bơm kia bị hỏng. Để đảm bảo NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 33 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN an toàn cho sự làm việc của bơm cấp, tránh hiện tượng xâm thực, hoá hơi ta chọn mỗi bơm có năng suất là 105% lưu lượng nước toàn bộ và cột áp lấy tăng khoảng 5%. Mỗi tổ máy có công suất điện 300 MW, bơm chạy bằng điện có: − Cột áp của bơm : Cột áp đầu đẩy của bơm cấp: Pđ = PBH + Ptlđ + PBGNCA + .g.Hđ. Độ chênh áp của bơm cấp: ΔPBC = (176,6– 7 + 6+ 6 + 5).105 + 950.9,81.35 =189.105 N/m2 Cột áp dùng để chọn bơm lấy dư ra 5%, do đó cột áp chọn bơm: HBC = 1,05. PBC = 1,05.189. 105 = 198,45. 105 N/m2 − Năng suất cần thiết của bơm cấp với độ dự trữ 5%: Q = 1,05.Dnc = 1,05. DLH = 1,05αnc. D0 = 1,05. 1,038. 258,652542= 281,905(kg/s) = 281,905/ = 0,312187m3/s. Vậy năng suất cần thiết của 1 bơm là: 0,156093m3/s = 561,9377m3/h − Công suất cần thiết của động cơ để kéo bơm cấp: W Trong đó: HBC - Q.H ηb Sức ép của bơm, HBC = 198,45. 105 N/m2. ηb - Hiệu suất của bơm, chọn:ηb = 0,85 Q - Năng suất của bơm, m3/s 0,156093 . 198,4510 5 W 3638527,9 W = 3638, 528 kW 0,85 Theo PL 3.9b chọn bơm với: NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 34 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN H = 1984,5mH2O; Q = 0,156093m3/s = 561,9377m3/h W = 3638,528 kW; Nhiệt độ nước vào: tBC = 165 oC. Ta chọn được bơm ПЭ – 600-320 Với các thông số: + Năng suất (m3/h) : 600 + Độ chênh cột áp (mH2O) : 3290 + Tốc độ quay (vòng/phút) : 7500 + Công suất (kW) : 6300 + Hiệu suất bơm (%) : 78 + Loại động cơ : AB 8000/6000 + Dự chữ xâm thực cho phép (mH2O) : 200 Ta chọn bơm dự phòng cùng loại với bơm cấp trên. 4.1.2 Chọn bơm ngưng Điều kiện làm việc của nhà máy nhiệt điện có công suất 600 MW, mỗi tổ máy có công suất 300 MW ta sử dụng 3 bơm nước ngưng 2 bơm làm việc chính và một bơm dự phòng. Năng suất của bơm làm việc liên tục phải đảm bảo ít nhất bằng lượng nước ngưng cực đại ra khỏi bình ngưng. Năng suất của các bơm ngưng được chọn ở điều kiện làm việc xấu nhất, tức là tổ máy làm việc cực đại, bình ngưng có độ chân không thấp,về mùa hè và trong điều kiện các cửa trích cấp nhiệt bị đóng...Giá trị tính toán của bơm ngưng cũng lấy dự trữ 10% so với giá trị cực đại. NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 35 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Hình 4.1 Sơ đồ xác định chiều cao cột áp bơm ngưng Sức ép của bơm ngưng được xác định dựa theo sơ đồ trên: − + Cột áp đầu hút của bơm ngưng: Ph = Pk + ρ.g.Hh (N/m2) (1) + Cột áp đầu đẩy của bơm ngưng: Pđ = Pkk + ΣΔPtl + ρ.g.Hđ (N/m2) (2) + Chiều cao cột áp chênh lệch toàn phần của bơm ngưng phải đảm bảo là: ΔPbn = Pđ - Ph = (Pkk – Pk) + ΣΔPtl + ρ.g.(Hđ - Hh) (3) Trong đó: NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 36 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Pk – là áp suất tuyệt đối trong bình ngưng, N/m2; Pkk – là áp suất tuyệt đối trong bình khử khí, N/m2; ρ - là khối lượng riêng trung bình của nước trước và sau bơm ngưng, 3 kg/m ; g – là gia tốc trọng trường, lấy g = 9,81 m/s2; Hh – là chiều cao tính từ mực nước trong khoang nước của bình ngưng tới miệng hút của bơm ngưng, m; Hđ - là chiều cao tính từ miệng đẩy của bơm đến đầu ống đưa vào cột khử khí, m; Hch = (Hđ - Hh) – là chiều cao chênh lệch mức nước đầu đẩy và đầu hút, m; ΣΔPtl – là tổng trở lực đường ống đầu hút, đầu đẩy, các trở lực của các BGNHA và các trở lực của các van cũng như các thiết bị khác đặt trên đường hút và đẩy, N/m2; Chọn: + Tổng trở lực đường ống chọn sơ bộ: 4.105 N/m2; + Trở lực các BGNHA theo trên đã chọn (với 3 BGNHA): 2.105 N/m2; ⇒ΣΔPtl = 4.105 + 6.105 = 10.105 N/m2; + Chọn chiều cao đầu hút: Hh = 2 m; + Chiều cao đầu đẩy: Hđ = 25 m; + Khối lượng riêng trung bình của nước ngưng: ρ = 990 kg/m3; ⇒ ΔPbn = Pđ - Ph = (Pkk – Pk) + ΣΔPtl + ρ.g.(Hđ - Hh) = (9- 0,068).105 + 10.105 + 990.9,81.(25 - 2) = 21,166.105 N/m2; Do chọn dự trữ 10% nên cột áp bơm cần tạo phải là: H = 1,1. ΔPbn = 1,1. 21,166.105 = 23,282.105 N/m2 ≈ 233 mH2O; Tổng lượng nước ngưng tương đối ở bình ngưng: αnn = 0,723079 NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 37 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ⇒Dnn=αnn.D0=0,723079.258,6525 =187,026 (kg/s) − Năng suất 1 bơm ngưng với độ dự trữ 10 % là: Qc = 1,1 Dnn= 1,1. 187,026= 205,73(kg/s) = 205,73/ρ = 0,20781 m3/s = 748,105 m3/h; Năng suất 1 bơm là: Q = 0,10405 m3/s = 374,58m3/h − Công suất động cơ cần để kéo bơm ngưng: Q.H 0,10405 .23, 282.10 5 Wbn 302811,5W 302,8kW bn 0.8 Động cơ kéo bơm thực tế phải lựa chọn dự trữ dư thêm 5% công suất: Wbn ≈320,00 kW − Theo PL 3.10 Chọn bơm ngưng với các điều kiện: − Ta chọn được bơm: − Q = 374,58 m3/h; Wbn = 320,00 kW; H = 233mH2O; Loại bơm Năng suất : 16KcB-15x10 : 450 m3/h Độ chênh cột áp : 160 mH2O Tốc độ quay : 1480 vòng/phút Công suất điện : 500 kW 4.1.3 Tính toán lựa chọn bơm tuần hoàn Bơm tuần hoàn được lựa chọn theo điều kiện mùa hè, lưu lượng hơi vào bình ngưng là lớn nhất, nhiệt độ nước làm mát đầu vào bình ngưng cao nhất. Khi tính toán năng suất bơm tuần hoàn, ngoài lưu lượng nước cần thiết để làm mát bình ngưng còn phải kể đến những nhu cầu dùng nước khác trong nhà máy như là dùng nước cho làm mát dầu gối trục, làm mát khí làm mát nhà máy phát điện, các nhu cầu khác về thải tro, xỉ... Nếu coi nhu cầu nước làm mát cho bình NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 38 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ngưng là 100% thì các nhu cầu tiêu thụ nước khác trong nhà máy sẽ vào khoảng sau. Bảng 4.1 Nhu cầu dùng nước trong nhà máy điện: STT Nhu cầu dùng nước % theo lưu lượng 1 Bình ngưng 100 2 Làm mát khí làm mát máy phát 2,5-3 3 Làm mát gối trục tua bin ,máy phát 1,2-2,5 4 Làm mát các ổ trục máy nghiền và các 0,7-1 thiết bị phụ 5 Thải tro xỉ 2-5 6 Nước bổ sung cho chu trình 0,5-1 7 Nước sinh hoạt 1-2 8 Các nguồn phu khác 0,1-0,5 Tổng cộng 108-115 NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 39 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Hình 4.2 Sơ đồ nguyên lý đặt bơm tuần hoàn Năng suất mỗi bơm tuần hoàn tương ứng với lượng nước cần cung cấp cho bình ngưng, nhưng cũng có thể chọn bơm tuần hoàn tập trung trong một trạm bơm dùng chung cho toàn nhà máy. Đối với sơ đồ khối cũng như khi đặt trạm bơm chung thì đặt tối thiểu là 3 bơm để có thể điều chỉnh lượng nước một cách hợp lý. − − Chọn 4 bơm tuần hoàn trong đó 3 bơm hoạt động và 1 bơm dự phòng Lưu lượng nước tuần hoàn cần cung cấp cho một tổ máy: GK=m.Dk=m.Doαk (1) NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 40 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Với: m – Là bội số tuần hoàn, là giá trị mang tính kinh tế phải được tính toán theo kết cấu của bình ngưng. Thông thường, giá trị kinh tế của bội số tuần hoàn m được thiết kế vào khoảng 75 ÷ 120, ta chọn m = 85; Dk, D0 – là lưu lượng hơi thoát khỏi tua bin vào bình ngưng và lưu lượng hơi vào tuabin. αk – là giá trị lưu lượng hơi thoát tương đối. ⇒ GK = 85. 0,665379. 258,6525= 14628,665(kg/s) Năng suất bơm khi tính đến cả các nhu cầu dùng nước khác: Q = (1,08 ÷ 1,15)GK = (15798,96 ÷ 16822,96) kg/s - Do yêu cầu làm việc an toàn của bơm, năng suất bơm tuần hoàn cần chọn dư ra 5% so với năng suất tính toán ở trên, vậy: Q = 1,05. (15798,96 ÷ 16822,96)= (16588,9 ÷ 17644,11) kg/s Chọn: Q = 17500 kg/s ≈ 18 m3/s = 64800 m3/h Vậy năng suất của một bơm tuần hoàn là: 6 m3/s = 21600 m3/h Sức ép của bơm tuần hoàn thường là thấp, nó chỉ cần khắc phục được trở lực đường đi của đường ống dẫn nước từ trạm bơm tới bình ngưng và các nơi tiêu thụ khác trong nhà máy với trở lực riêng của bình ngưng. Trong đó thành phần trở lực của bình ngưng được chú ý hơn cả. Tổng trở lực đường nước tuần hoàn vào khoảng (2 ÷ 3).105 N/m2 − Chọn: ΔPBth = 2.105 N/m2; − − Chọn hiệu suất của bơm tuần hoàn: ηBth = 0,80; Công suất động cơ cần thiết để kéo bơm tuần hoàn: Q. PBth 6.2.105 W 15.105 W 1500 kW Bth 0,80 Để đảm bảo độ an toàn khi làm việc của bơm ta chọn độ dự trữ công suất là 10%, do đó công suất cần thiết của bơm tuần hoàn là: WBth = 1,1.1500 =1650 kW NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 41 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Dựa vào các thông số tính toán trên và theo bảng PL3.11b ta chọn bơm − tuần hoàn với các thông số cơ bản sau: + Loại bơm : OΠ2-145 + Năng suất (m3/h) : 20500÷ 38160 + Độ chênh toàn bộ cột nước (mH2O) : 9 ÷ 16,1 + Tốc độ quay (vòng/phút) : 485 + Hiệu suất (%) : 87% + Cụng suất (kw) : 1700 ÷ 2000 4.1.4 Chọn bình ngưng Bình ngưng thực chất là một thiết bị trao đổi nhiệt kiểu bề mặt. Tính chọn bình ngưng tức là tính chọn thiết bị trao đổi nhiệt sao cho nó có một bề mặt truyền nhiệt thoả mãn làm ngưng tụ được hơi thoát khỏi tuabin. Tính toán truyền nhiệt trong bình ngưng thông qua các phương trình truyền nhiệt và cân bằng năng lượng nhiệt giữa hơi ngưng tụ và nước làm mát. Phương trình cân bằng năng lượng giữa hơi ngưng tụ và nước làm mát: − QK = GK.CP.Δt = DK.(iK - iK’) Phương trình truyền nhiệt trong bình ngưng: − QK = K.F.Δtt Trong đó: DK – là lưu lượng hơi vào tuabin: DK = D0.αK = 0,665379. 258,6525= 172,1019 kg/s; GK – Là lưu lượng nước làm mát: GK = m.DK = 85. 172,1019 = 14628,66(kg/s)= 52633,19 m3/h; Δt = t2 - t1 Với: t1 – là nhiệt độ nước làm mát vào bình ngưng, t1 = 25 oC; t2 – là nhiệt độ nước làm mát ra khỏi bình ngưng, NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 42 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN t2 = tK - δt = 37,63 - 5 = 32,63 oC ( Với: δt chọn: δt = 5 oC) ⇒Δt = t2 - t1 = 32,63 - 25 = 7,63(oC) Độ chênh nhiệt trung bình logarit của hai dòng vật chất: ttb t 7, 63 8, 234 t t 7, 63 5 ln ln t 5 Hình 4.3: Sơ đồ trao đổi nhiệt trong bình ngưng Entanpy của hơi vào bình ngưng ik=2403 (kJ/kg) Entanpy của nước sôi trong bình ik’=162,7 (kJ/kg) F – là tổng diện tích bề mặt ngoài của các ống trong bình ngưng, m2 K – là hệ số truyền nhiệt tổng trong bình ngưng, kW/m2K. Hệ số truyền nhiệt k có thể tính theo công thức thực nghiệm hoặc tra theo toán đồ, ở đây ta tra theo toán đồ trên H3.4 (trang 74 – TKNMNĐ) Với: Tốc độ nước đi trong ống bình ngưng: ω = (1,8 ÷ 2,2) m/s Chọn: ω = 2,2 m/s; Nhiệt độ trung bình đại số của nước đi trong bình ngưng: ttb = 0,5(t1 + t2) = 29,315 oC NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 43 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Tra toán đồ ta được: k ≈ 3500 Kcal/m2hK = 3500.4,18 = 4,063 kW/m2K; 3600 Vậy tổng diện tích truyền nhiệt bề mặt ngoài các ống trong bình ngưng: F D k . i k i k ' k.t tb 172,1019 . 2403 162, 7 4, 063.8, 234 11524,82 m 2 Để đảm bảo đủ bề mặt truyền nhiệt trong những điều kiện làm việc khắc nghiệt nhất, vì độ chân không bình ngưng ảnh hưởng rất lớn đến tính kinh tế của toàn tổ máy, bề mặt truyền nhiệt lấy dư 5% so với tính toán, nên: F = 1,05. 11524,82= 12101,06m2 Chọn bình ngưng ta căn cứ vào các đặc tính làm việc và đặc biệt là diện tích bề mặt truyền nhiệt. Từ kết quả trên ta chọn loại bình ngưng: 100 KЦC-5A Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt: 13000m2 4.1.5 Tính chọn bình khử khí Không khí hoà tan trong nước ngưng, nước cấp và nước bổ sung có chứa khí xâm thực (O2,CO2) gây ăn mòn của khí trong nước, người ta áp dụng biện pháp tách khí hoà tan ra khỏi nước gọi là khử khí cho nước.Để tách không khí hoà tan, trong nhà máy nhiệt điện thường áp dụng phương pháp khử khí hoà tan trong nước bằng nhiệt. Bình khử khí tại nhà máy này đồng thời là bình gia nhiệt của nhà máy kiểu hỗn hợp. - Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt của bình khử khí F Qkk G (ir iv ) m2 k .ttb k .ttb Trong đó: ir,iv: entanpy của nước đưa vào bình và của nước sôi ra khỏi bình kJ/kg NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 44 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ir=697.4 kJ/kg iv=615kJ/kg G: lưu lượng nước cấp ra khỏi bình khử khí kg/s G = αnc.D0 = 1,038. 258,6525= 268,48kg/s= 966,532T/h 268,48 0, 29732 m 3 / s 1070,352 m 3 / h 903 ∆ttb: độ chênh nhiệt độ trung bình logarit ∆ttb = t2 t1 t t ln bh 1 tbh t2 Trong đó: tbh: nhiệt độ nước sôi tương ứng với áp suất bên trong BKK P=7 bar tbh=1650C t1: nhiệt độ nước đưa vào khử khí t1=1460C t2: nhiệt độ nước ra khỏi bình khử khí t2=tbh-2=165-2=1630C tbh 0 163 146 C 8.44 165 146 ln 165 163 K: hệ số truyền nhiệt kW/m2.k.Trong tính toán sơ bộ chọn k=12 Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt của BKK F= G (ir iv ) 268, 48(697.4 615) 218, 4 m2 k .ttb 12 8.44 - Dung tích của khoang chứa nước bình khử khí được chọn có dự trữ khi lò làm việc cực đại mà vẫn đáp ứng được khoảng trên 5 phút. Vậy thể tích thùng chứa nước dự trữ bình khử khí là: V = 1070,352.5/60 = 89,196 m3 NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 45 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Dựa vào bề mặt trao đổi nhiệt ,dung tích bể chứa nước, áp suất làm việc ta chọn bình khử khí. 4.1.6 Tính chọn các bình gia nhiệt Lượng hơi trích đưa vào bình gia nhiệt được xác định theo các phương − trình cân bằng nhiệt như đã trình bày trong phần tính nhiệt sơ đồ nhiệt nguyên lý. Bề mặt trao đổi nhiệt của bình gia nhiệt được xác định theo phương trình − truyền nhiệt: F W(i i ) Q 2 1 kΔ kΔ tb tb Với: W - Lưu lượng dòng nước đi qua bình W = Dnc = αnc.D0 i1; i2 - entanpi của nước đầu vào và ra khỏi bình. K - Hệ số truyền nhiệt của bình gia nhiệt. Δttb - Độ chênh nhiệt độ trung bình ttb t2 t1 t t ln bh 1 tbh t2 Trong đó: tbh - nhiệt độ nước sôi tương ứng với áp suất bên trong bình t2 - nhiệt độ nước ra khỏi bình t1 - nhiệt độ nước cấp vào bình Bảng 4.2 Kết quả tính chọn bình gia nhiệt BẢNG THÔNG SỐ CHỌN CÁC BÌNH GIA NHIỆT NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 46 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thông số Đơn vị THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN BNGCA5 BNGCA4 BNGHA3 BNGHA2 BNGHA1 W kg/s Ir kj/kg 1121 Iv kj/kg 929 t2 oC 257,3 t1 oC 215,5 tbh oC 259,3 ∆t oC ttp oC 236,4 194,25 126,10025 k W/m2.k 5349,8 5000,9 F m2 Plv 268,48134 268,48134 212,14353 187,02615 187,02615 929 615 442 323,50 732,4 443,91805 323,5 162,7 215,5 146 105,3 77 173 106,20049 77 38,5 109,3 81 217,5 150 13,542907 13,699328 16,629357 13,548625 16,291402 bar 4710,15 91,15 57,75 4477,55 4303,1 711,48526 770,46017 463,36561 365,32974 428,99129 46,317915 22,087215 4,752945 1,397925 Từ bản kết quả trên ta có đầy đủ các thông số như bề mặt trao đổi nhiệt,nhiệt độ và áp suất làm việc để chọn bình gia nhiệt. 4.1 Tính toán và lựa chọn thiết bị gian lò hơi 4.2.1 Tính chọn lò hơi Nhà máy nhiệt điện 600 MW có 2 tuabin K-300-170, ta chọn 2 lò hơi cung − cấp riêng rẽ cho 2 tuabin, lò hơi có kí hiệu và các thông số như sau: Loại lò hơi : − +Nhà máy chế tạo: MBEL NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 47 ` Lớp KTNL – K51 0,5 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN + Năng suất: 876 T/h. + áp suất hơi/áp suất đi QNTG: 169/44,5 Mpa. + Nhiệt độ hơi QN/ nhiệt độ hơi sau QNTG: 538/538 oC + Đốt bột than Antraxit. + Hiệu suất lò: 88,5% + Chiều rộng × sâu × cao = 19,32× 15,63× 42,88 4.2.2 Chọn hệ thống chuẩn bị nhiên liệu a) Hệ thống cung cấp than Chọn hệ thống cung cấp than kiểu phân tán và có phễu than trung gian. Trong đó lò hơi có hệ thống chuẩn bị bột than riêng gồm máy nghiền than, phân ly than thô, phân ly than mịn, quạt nghiền. Phễu than tươi (than chưa nghiền) và phễu than bột ( than đủ tiêu chuẩn đốt) hay còn gọi là phễu than trung gian, các thiết bị này được đặt gần bên lò. Hệ thống cung cấp than có phễu than trung gian được thể hiện qua hình 4.4 NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 48 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Hình 4.4 Sơ đồ hệ thống cung cấp than 1.PhÔu than t­¬i; 2.M¸y cÊp than t­¬i; 3.Kho¸ khÝ; 4.Hép kh«ng khÝ tr­íc m¸y nghiÒn(sÊy s¬ bé); 5.Thïng nghiÒn bi; 6.Ph©n ly th«; 7.Xyclon(Ph©n ly bét than vµ khÝ); 8.TÊm ch¾n ph©n chia; 9.PhÔu than bét; 10.M¸y vËn chuyÓn than kiÓu xo¾n èc ; 11.M¸y cÊp than bét; 12.Vßi phun than; 13.èng dÉn khÝ tõ xyclon tíi m¸y nghiÒn; 14.Qu¹t nghiÒn; 15.Hép kh«ng khÝ; 16.Lß h¬i; 17.Qu¹t giã; 18.Bé sÊy kh«ng khÝ; 19.TrÝch khãi tõ buång löa ®Ó sÊy; 20.Chç hçn hîp kh«ng khÝ vµ khãi; 21.èng dÉn kh«ng khÝ vµ khãi; 22.Kh«ng khÝ cÊp 2; 23.Van hót kh«ng khÝ l¹nh; 24.Van phßng næ; 25.§­êng giã tuÇn hoµn; 26.§­êng tho¸t khÝ. NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 49 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN b) Chọn thùng nghiền Than ở nước ta đa số là loại than cứng: than antraxit, than đá, nên ta chọn máy nghiền là loại thùng nghiền bi. Mỗi lò hơi chọn 2 máy nghiền bi kiểu nằm ngang. Năng suất định mức của các thùng nghiền bi được xác định trên cơ sở tính toán lượng nhiên liệu tiêu hao cho lò hơi ở chế độ lớn nhất. Suất tiêu hao điện năng để dùng 1 tấn than: − Э = 22/kλ (kWh/t) Với: kλ - hệ số khả năng nghiền của than. kλ = 0,7 ÷1,15. Chọn sơ bộ kλ = 0,95 Э = 22/0,95 = 23,158 (kWh/T). ⇒ − Công suất điện tiêu thụ để nghiền than cho 1 tổ máy: WЭ = B.Э (kW). Với: B – tiêu hao than cho lò hơi của 1 tổ máy. Theo hết quả tính trên ta có B = 30,0707 (kg/s) = 108,2544 (t/h) nhưng ta có 2 máy nghiền cho một lò hơi ⇒ W = 108, 2544 .23,158 = 1253,477 kW 2 Theo PL2.6 Đặc tính kĩ thuật của thùng nghiền bi dựa vào công suất điện tiêu thụ ta chọn thùng nghiền có các thông số sau: + Loại máy nghiền: ШБM 370/850 + Năng suất nghiền: 50 t/h + Thể tích thùng nghiền: 91,3465 m3 + Tốc độ quay của thùng nghiền: 17,6 v/p +Trọng lượng bi trong thùng nghiền: 100 tấn + Công suất động cơ điện: 2000 kW NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 50 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN c) Chọn quạt tải than bột Quạt tải bột than có nhiệm vụ chuyển than bột đã nghiền đạt tiêu chuẩn về kho than bột và làm nhiệm vụ thông gió toàn bộ hệ thống nghiền. Năng suất tối ưu của quạt tải bột than có thể xác định theo công thức kinh − nghiệm của Liên Xô cũ: V 38 .V n . D Trong đó: 1000 k 36 R 3 k 3 90 m3/h. Vδ - Thể tích trong của thùng nghiền: Vδ = 91,3465 m3. kλ – Hệ số nghiền của nhiên liệu, kλ = 0,95 δ - độ chứa bi trong thùng nghiền, xác định theo công thức: δ = G s .V Với: G- Phụ tải bi trong thùng nghiền: G = 100 tấn. ρs- Mật độ bi ≈ 1,094 tấn/m3. ⇒ δ= = 0,22341 100 4,9.91,3465 R90 – phần còn lại trên rây. Với than Antraxit có: R90 = 5%. nδ - Tốc độ quay của thùng nghiền, nδ = 17,6 v/p D - Đường kính trong của thùng nghiền, D = 3,7 m ⇒V= 38 .91,3465 .(1000 3 0,95 +36.0,05. 0,95 .3 0,22341 ) 17 ,6. 3,7 = 100903,6055 m3/h − sau: công suất truyền động cần thiết của quạt tải bột than được xác định như W = 1,32 .V .(1 ).H 10-3 kW b NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 51 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Trong đó: V- Năng suất của quạt bột than: V = 28,02877 m3/s H- Sức ép của quạt tải bột than: H = 104 Pa Trị số 1,32 – Hệ số thính đến dự trữ công suất ηb - Hiệu suất quạt tải bột than: ηb = 0,8 μ - Nồng độ bột than so với không khí trong dòng bột than qua quạt, kg/kg Đối với hệ thống nghiền than có phễu trung gian thì nồng độ bụi than đi qua quạt tải bột than hạ xuống bởi vì bụi than được tách lại ở xiclon: μ = M.(1 - η) Trong đó: M - nồng độ bụi than trước xiclon, coi là 1 η - hiệu suất xiclon, lấy sơ bộ η = 0,85 ⇒ μ = 1.(1 - 0,85) = 0,15 Vậy ta có: W = 1,32.28,02877 (1 0,15).10 4 = 531,846 kW 0,8.10 3 Từ các thông số tính toán ta chọn loại quạt có lưu lượng, cột áp và công suất điện lớn hơn hoặc bằng thông số tính toán. d)Tính chọn quạt gió Khi đốt bằng bột than thì lượng không khí đưa vào lò được phân ra thành: không khí cấp 1, không khí cấp 2, không khí cấp 3. Không khí cấp 1 là đường không khí đi theo than bột từ hộp không khí để phun bột than vào vòi phun chính. Không khí cấp 2 là không khí sấy, không chứa bột than, nó được hoà trộn ngay tại vòi phun với hỗn hợp bột than để phun bột than vào buồng đốt qua vòi phun chính. NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 52 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Không khí cấp 3 là hỗn hợp không khí và bột than quá mịn đi ra đỉnh phân ly mịn, qua quạt tải than bột vào vòi phun gió cấp 3, đặt ở phía trên vòi phun chính. Quạt gió hút không khí từ phần trên của gian lò thổi vào bộ sấy không khí, do đó sử dụng được một phần nhiệt do tỏa ra không khí trong gian lò, đồng thời thông gió cho gian lò. Do đó khi thiết kế gian lò hơi cần phải tính đến bội số trao đổi không khí trong gian lò n = V - là tỷ số giữa lưu lượng không khí VK được hút vào quạt V với thể tích không khí trong gian lò V K. Bội số trao đổi không khí n không được lớn hơn 4÷5 để tránh những dòng không khí mạnh lùa vào trong gian lò. Để đảm bảo sự làm việc chắc chắn của lò hơi người ta đặt mỗi lò hơi 2 quạt gió. Khi phụ tải nhỏ thì một cái làm việc, do đó giảm được năng lượng tiêu hao cho quạt. Năng suất của 2 quạt làm việc song song bé hơn năng suất tổng của 2 quạt khi làm việc độc lập và trong lưới có cùng một đặc tính thuỷ lực cho nên cần phải đặt chồng các quạt sao cho khi làm việc song song chúng vẫn đảm bảo năng suất của lò hơi. Năng suất của quạt gió được xác định theo công thức sau: V = BLo(αbl - Δαbl - Δαnt + Δαskk ) t 273 m3/s 273 Trong đó: B - lượng nhiên liệu tiêu hao của lò tính cho một quạt: B =30,0707/2 = 15,03535 kg/s Lo - lượng không khí lý thuyết để đốt cháy 1kg nhiên liệu. Lo = 0,0889(Clv+0,375Slv) + 0,265Hlv - 0,0333Olv = 5,65916 m3/kg ⇒L = αL0 = 1,11.5,65916 = 6,2816676 m3/kg. t - nhiệt độ không khí lạnh hút vào quạt. t = 35oC αbl - hệ số không khí thừa trong buồng lửa ở cụm pheston. NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 53 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN αbl = 1,11 Δαbl ,Δαnt - Hệ số lọt không khí trong buồng lửa và trong hệ thống nghiền than. Δαbl = 0,05; Δαnt = 0,08. Δαskk - Rò không khí trong bộ sấy không khí. Dùng bộ sấy không khí loại ống nên Δαskk = 0,05 ⇒V =15,05184. 5,65916 .(1,11 - 0,05 - 0,08 +0,05) 30 273 273 = 97,377536 m3/s Lấy dự trữ năng suất 10%. Vậy năng suất cần thiết của quạt: Vt = 1,1.97,377536 = 107,115290 m3/s = 385615,044m3/h − Sức ép của quạt gió khi phụ tải lò hơi cực đại: H = Hkk - Hsh - hck. Trong đó: Hkk - Tổng trở lực của đường không khí có kể đến hiệu chỉnh về áp lực khí quyển: Hkk = Σhkk 760 h Kq Σhkk - Tổng trở lực của đường dẫn không khí bao gồm: + Trở lực đường gió thổi quạt gió, chọn = 45 mmH2O +Trên đường đẩy không khí lạnh, chọn = 30 mmH2O + Bộ sấy không khí, chọn = 180 mmH2O + Trên đường không khí nóng, chọn = 113 mmH2O ⇒Σhkk = 45 + 30 + 180 + 113 = 368 mmH2O HKq - áp lực khí quyển. hKq = 750 mmHg NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 54 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ⇒Hkk = 368. 760 = 372,90667 mmH2O 750 Hsh - Sức hút tự nhiên của đường không khí. Hsh = ( 1,2 - 352 )H 273 tb Với H - Chiều cao của phần có sức hút tự nhiên (bộ sấy không khí và ống không khí nóng). H = 45 m. tb - nhiệt độ không khí đã được sấy nóng . tb = 304oC (lấy theo sách tính toán thiết bị trao đổi nhiệt). ⇒Hsh = (1,2 - ).45 = 26,54766 ≈ 26,548 mmH2O 352 273 304 Hck - Chân không trong buồng lửa ở chỗ không khí đưa vào. hck = hft + 0,95Hft. Với: hft - Chân không trước cụm ống pheston. hft = 2 mmH2O Hft - Khoảng cách giữa tâm của tiết diện khói ra khỏi buồng lửa và không khí vào buồng lửa, chọn Hft = 50 m. ⇒hck = 2 + 0,95.50 = 49,5 mmH2O ⇒H = 372,906 - 26,548 - 49,5 = 296,858 mmH2O − Công suất điện cần thiết để kéo quạt gió là: W = 9,81VH = 296,858.107,11529.9,81 = 389,92335 kW 1000.0,8 1000 Với: η - hiệu suất quạt, chọn 0,8. H – tính theo Pa. Dựa vào thông số trên theo PL2.2-Bảng đặc tính kỹ thuật của quạt gió ta chọn 2 quạt ЦH-26 có các thông số sau: + Năng suất (m3/h): 500000 NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 55 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN + Sức ép (mmH2O): 355 + Công suất trên trục (kW): 585 + Số vòng quay (vòng/phút): 750 e) Thiết bị khử bụi Chọn thiết bị khử bụi tĩnh điện có hiệu suất cao (99%), đảm bảo vệ sinh môi trường trong khu vực nói chung và trong nhà máy nói riêng. Có thể tận dụng lượng thải tro xỉ cho mục đích kinh tế. Mỗi lò lắp 1 bộ lọc bụi tĩnh diện kiểu ΥΓ3-4-115 có 4 trường lọc từ (từ trường) và 1 từ trường làm sạch sơ bộ. Đặc tính kỹ thuật của bộ khử bụi tĩnh điện: - Diện tích hữu dụng: 115 m2 - Mức độ làm sạch lớn nhất: 99% - Nhiệt độ khói lớn nhất: 2500C - Nồng độ bụi trong khói cho phép: 50g/m3 - Sức nước phản kháng của bộ lọc bụi: 15kg/cm3 - Tiêu hao điện năng riêng để làm sạch 1000m3khí/h: 0,3 kW/h f)Tính chọn Quạt khói: Quạt khói được lựa chọn theo năng suất và sức ép của nó. Do sản lượng hơi của lò D = 500 T/h > 120T/h nên ta đặt 2 quạt khói cho 1 lò hơi. Khi 2 quạt làm việc song song với nhau thì năng suất của hệ thống có giảm đi so với tổng năng suất của chúng cộng lại. Khi chọn quạt lấy dự trữ 10% so với tính toán. Năng suất của quạt khói được tính theo công thức sau: NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 56 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Vk = B.(ΣVy + Lo.Δα) t 273 , m3/s 273 Trong đó: B - Lượng nhiên liệu tiêu hao cho lò hơi tính cho một quạt: B = 15,03535 kg/s Δα - Lượng không khí lọt vào đường khói sau bộ sấy không khí Với bộ khử bụi bằng tĩnh điện Δα = 0,2 ΣVy - Thể tích sản phẩm cháy của 1 kg nhiên liệu sau bộ sấy không khí. ΣVY = Vr0 + (αy - 1).L0 m3/kg Ở đây: Vr0 – thể tích sản phẩm cháy lí thuyết của 1 kg nhiên liệu Vr0 = V0RO2 + V0N2 + V0H2O V0RO2 = 0,01866.(Clv + 0,375.Slv) = 1,20567 m3/kg V0N2 = 0,008.Nlv + 0,79.Lo = 4,8505 m3/kg V0H2O = 0,11.Hlv + 0,0124.Wlv + 0,0161.Lo = 0,33853 m3/kg ⇒ Vr0 = 1,20567 + 4,8505 + 0,33853 = 6,3947 m3/kg αy - hệ số không khí thừa sau bộ sấy không khí αy = αbl + i víi αbl = 1,11 - Tổng hệ số không khí lọt từ buồng lửa đến bộ sấy không khí i = Δαbl + Δαqn + Δαhn + Δαskk i = 0,05 + 0,05 + 0,04 + 0,1 = 0,24 ⇒ αy = 1,35 L0 - Lượng không khí lý thuyết để đốt cháy 1 kg nhiên liệu, m3/kg Lo = 5,65916 m3/kg NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 57 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ⇒ ΣVY = 6,3947 + (1,35 - 1).5,65916 = 8,3754 m3/kg t - Nhiệt độ khói ở quạt khói, Chọn bằng nhiệt độ khói sau bộ sấy không khí cấp I ( t = 140 0C ) Vậy ta có năng suất quạt khói ( lấy dự trữ 10%): Vk = 1,1.15,03535.(8,3754 + 0,2.5,65916). 140 273 = 238,135304 m3/s 273 − Sức ép quạt khói: Hk = hm + hK - hCK (mmH2O). Trong đó: hm - Chân không trước cụm ống pheston. hm = 2mmH2O hK - Tổng trở lực của đường khói có kể đến hệ số nồng độ bụi μ của dòng khói, trọng lượng riêng của khói γ và áp lực khí quyển h Kq = 750mmHg. hK = [Hb(1 + μ) + HZ + HY] γ 760 , mmH2O. 1,293 hKq Trong đó: Hb - Trở lực của cột khói từ buồng lửa đến bộ khử bụi, khi tốc độ khói bé hơn 12m/s thì có thể bỏ qua trở lực ma sát của đường khói mà chỉ cần chú ý đến trở lực cục bộ. Bao gồm : + Đường khói của lò hơi = 156 mmH2O. + Đường khói từ lò tới bộ khử bụi = 10 mmH2O. ⇒Hb = 166 mmH2O ⇒Hb(1 + μ) = 166.(1 + 0,02267) = 169,763 mmH2O. μ - Nồng độ bụi than trong dòng khói và tính theo công thức sau: μ = aZ A P 100 γ 0VK Trong đó: NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 58 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN aZ - Tỷ lệ tro bay theo đường khói phụ thuộc vào loại lò, với lò thải xỉ khô chọn aZ = 0,8. AP - Thành phần tro của nhiên liệu, AP = 27,6%. γ0 - Trọng lượng riêng của khói ở 00C và 760mmHg, kg/m3 và xác định theo công thức sau: γ0 = 1 0,01 A P 1,293αL 0,001αL0 d b VK Trong đó: L0 - Lượng không khí lý thuyết để đốt cháy 1 kg nhiên liệu m3/kg. α - Hệ số không khí thừa trung bình trong đường khói trên đường đi từ buồng lửa đến bộ khử bụi. db - Độ ẩm không khí g/m3 tiêu chuẩn (8g/m3 tiêu chuẩn) VK - Thể tích sản phẩm cháy đối với hệ số không khí thừa đã cho. ⇒γ0 1 0,01 .27 ,6 1,293 .1,11 .6,282 0,001 .1,11 .5,65916 .0,008 7,08690 = = 1,3743901 ⇒μ = = 0,02267 0,8.27 ,6 100 .1,3744 .7,0869 HZ – Trở lực của bộ khử bụi.Chọn bộ khử bụi bằng điện nên HZ = 25 mmH2O. HY - Trở lực của đường khói kể từ bộ khử bụi đến chỗ thoát bao gồm: Đường khói từ bộ khử bụi tới quạt khói: 15 mmH2O Đường khói từ quạt khói tới ống khói: 30 mmH2O Ống khói: ⇒ 14 mmH2O HY = 59 mmH2O NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 59 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN γ - Hệ số hiệu chỉnh cho trọng lượng riªng cña khãi 1,293 Với nhiệt độ khói t = 2000C có γ = 0,748 kg/m3 760 - Hệ số hiệu chỉnh đối với áp lực khí quyển tại vị trí đặt nhà máy. hkq ⇒hk = [169,763.(1 + 0,02267) + 25 + 59]. 0,748 . 760 1,293 750 = 151,015 mmH2O hck – tổng sức hút tự nhiên của đường khói bao gồm sức hút tự nhiên phần đuôi lò hdl và sức hút tự nhiên do ống khói tạo ra hôk hôk = (1,2 - ).Hôk 273 .γ 0 273 t kh Trong đó: Hôk - Chiều cao của ống khói kể từ chỗ khói vào đến chỗ khói thoát: Hôk = 200 m 1,2 kg/m3 - Trọng lượng riêng của không khí bên ngoài khi áp lực là 760 mmHg và nhiệt độ 200C. γ0 - Trọng lượng riêng của khói ở 760 mmHg và 00C ;. tkh - Nhiệt độ trung bình của dòng khói trong ống Lấy gần đúng bằng nhiệt độ của khói ở quạt khói, tkh = 1400C. ⇒ hck = (1,2 hdl = (1,2 - ).200 = 58,3 mmH2O 273 .1,3743901 273 140 ).Hdl 273 .γ 0 273 t kh Trong đó: NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 60 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN tkh - Nhiệt độ trung bình của dòng khói trong phần đuôi lò. Nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa khoảng 8000C, nhiệt độ khói ra khỏi phần đuôi lò = 165 0C. Chọn nhiệt độ trung bình của khói tkh = 4500C. Hdl - Chiều cao phần đuôi lò từ chỗ khói ra khỏi buồng lửa đến chỗ vào bộ khử bụi. Chọn Hdl = 40 m ⇒ hdl = (1,2 - ).40 = 27,3 mmH2O 273 .1,3743901 273 450 ⇒ hck = hôk - hdl = 58,3 - 27,3 = 30 mmH2O Vậy ta có sức ép của quạt( lấy dự trữ 20%): Hk = 1,2.(2 + 151,015 - 30) = 147,62 mmH2O - Công suất quạt khói: Nk = 9,81 .V k H k (kW) 1000 . q η - Hiệu suất quạt khói, chọn η = 0,6 ⇒ Nk = 9,81.238,135304.147, 62 = 574,76027 (kW) 1000.0, 6 Theo PL2.3_Bảng đặc tính của quạt khói chọn 2 quạt ⊔H26x2 với các thông số: Năng suất: 500000 m3/h Sức ép: 355 mmH2O Công suất điện: 585 kW Số vòng quay: 750 v/p g) Ống khói đường kính miệng thoát của ống khói NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 61 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP d2= 1.1284 THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Vk 238,135 2 1.1284 4, 5 C2 30 m Chọn d1=5m Trong đó: Vk: tổng lưu lượng khói đi từ các lò hơi vào ống khói m3/s C2: tốc độ khói thoát m/s Đường kính chân ống khói d1=d2+2Hoktgα = 5+2×200×tg4 = 32,97 m. Chọn d1=33m Hok: chiều cao ống khói.Chọn H0k=200m, α=40 Đường kính trung bình của ống khói dtb= 2d1d 2 2 5 33 8, 6842 m d1 d 2 5 33 Tốc độ trung bình của khói trong ống khói: Ctb= 4 Vk 4 238,135 2 8, 04 m/s d tb2 3.14 8, 6842 2 Trở lực của ống khói: htrl.ok= N/m2 H ok Ctb2 200 8, 04 2 0.04 k 0.04 0.85 25, 308 d tb 2 8, 6842 2 Trong đó: 0.04: hệ số trở lực ma sát của ống khói hok: chiều cao ống khói dtb: đường kính trung bình của ống khói Ctb: tốc độ trung bình của khói trong ống khói NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 62 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN CHƯƠNG 5 BỐ TRÍ NHÀ MÁY Bố trí thiết bị trong nhà máy nhiệt điện có vai trò quan trọng, nó quyết định đến việc lắp đặt, vận hành, sửa chữa, đầu tư, xây dựng nhà máy. Theo yêu cầu thiết kế một nhà máy điện ngưng hơi công suất 300 MW đốt than nối với hệ thống, do đó phương án bố trí nhà máy phải đảm bảo các yêu cầu cơ bản: Nhà máy điện ngưng hơi phải được đặt ở những nơi gần nguồn nước để thuận tiện cho việc cấp nước làm mát. Nhà máy phải được xây dựng gần nơi cung cấp nhiên liệu để giảm chi phí vận chuyển nhiên liệu. Bố trí mặt bằng nhà máy bao gồm tất cả các công trình chính, phụ để giúp nhà máy hoạt động sản xuất và vận hành an toàn, kinh tế trong đó ngôi nhà chính là quan trọng nhất. Ngôi nhà chính của nhà máy bao gồm: gian máy, gian trung gian và gian lò hơi. 5.1 Bố trí ngôi nhà chính 5.1.1 Gian máy Gian gian máy của nhà máy bao gồm tua bin và các thiết bị phụ của nó như bình ngưng, các bình gia nhiệt hồi nhiệt nước cấp, ejectơ, bình làm mát hơi chèn… Gian máy gồm hai tầng: tầng trên gọi là tầng phục vụ đặt tua bin và máy phát điện, tầng đặt bình ngưng và các loại bơm. Trong gian máy được bố trí một cẩu trục phục vụ cho việc lắp đặt tháo dỡ và sửa chữa định kỳ. Sức nâng của cẩu trục phải đảm bảo nâng được cả đơn vị có khối lượng lớn nhất như roto, stator của tua bin, máy phát. Với tua bin K-300-170 sơ đồ khối không có liên hệ ngang về đường hơi và đường nước ta chọn phương án đặt tua bin nằm ngang, vì như vậy sẽ đảm bảo sự thống nhất cho một khối, các đường ống dẫn sẽ ngắn hơn. Gian máy có các cốt cho người vận hành, sửa chữa và người đi lại. Trong gian máy bắt đầu từ phần đầu hồi cố định được đặt khu xử lý nước cho lò hơi, sau đó đến phần nhà điện tự dung, song song với tua bin bố trí các bình gia nhiệt. Mỗi tua bin được lắp 2 bơm cấp trong đó một bơm làm việc và NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 63 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN một bơm dự phòng, tua bin còn được lắp 3 bơm ngưng trong đó 2 bơm làm việc và một bơm dự phòng. Ngoài ra trong gian máy còn lắp đặt bơm dầu, bơm nước, bơm kỹ thuật. Giữa các tổ máy để một khoảng trống 15m mục đích để sử dụng khi sửa chữa. 5.1.2 Gian trung gian Gian trung gian ở đây được tạo thành bởi gian khử khí và phếu than trung gian. Gian khử khí có 3 tâng, tầng 1 đặt các thiết bị phân phối điện tự dùng 3kV và 220/380V, tầng 2 đặt các ống góp hơi chính, các thiết bị giảm ôn, giảm áp, tầng 3 đặt bình khử khí. Gian nhiên liệu cũng gồm có 3 tầng: tầng 1 đặt máy nghiền, quạt tải than bột, máy nghiền được đặt nằm ngang. Tầng 2 đặt phễu than nguyên được cung cấp bởi băng chuyền, phễu than trung gian (chứa than bột sau khi nghiền), các máy cấp than nguyên và than bột. Tầng 3 đặt các tải than làm việc và dự phòng. 5.1.3 Gian lò hơi Gian lò hơi gồm có lò hơi và các thiết bị phụ của nó. Bố trí thiết bị gian lò phụ thuộc vào dạng nhiên liệu. Lò hơi được đặt đứng trong gian lò. Gian lò có 2 tầng, tầng trên cùng với cốt của gian tua bin, ở đây đặt các tủ điều khiển và các hệ thống cung cấp nước cấp và bột than. Tầng dưới để thải xỉ đặt quạt gió và các thiết bị thải xỉ. Lò hơi là loại lò tuần hoàn tự nhiên một bao hơi đốt than phun thải xỉ khô bằng phương pháp thuỷ lực. Mỗi lò hơi được lắp đặt 2 quạt khói và 2 quạt gió, trong đó 1 quạt làm việc và một quạt dự phòng. NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 64 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 5.2 Bố trí ngôi nhà khác 5.2.1 Phân xưởng cung cấp nhiên liệu Nhiên liệu chính phục vụ cho nhà máy là than được vận chuyển từ mỏ về nhà máy qua đường sông đường sắt và đường bộ. Quá trình vận tải bằng đường sông do các sà lan có trọng tải lớn chở đến cảng của nhà máy, tại cảng của nhà máy bố trí các máy cẩu trọng tải lớn để bốc dỡ than đưa lên băng tải để vận chuyển vào kho than nguyên. Nguồn than vận chuyển bằng đường sắt được bốc dỡ tại kho than nguyên bằng thiết bị quay lật toa. Ngoài nhiên liệu chính là than, nhà máy còn sử dụng rất nhiều đến nhiên liệu phụ là dầu mazut để đốt kèm khi khởi động lò và khi lò làm việc ở phụ tải thấp. Dầu mazut được vận chuyển đến nhà máy bằng các xe chuyên dụng và được chứa tại các bể chứa đặt cách xa nhà máy từ 200 đến 1000m nhằm mục đích phòng chống cháy nổ. 5.2.2 Phân xưởng thuỷ lực Do nguồn nước làm mát bình ngưng là nước sông chạy tuần hoàn nên đặt trạm bơm tuần hoàn gần bờ sông. Nước được đưa vào làm mát qua hệ thống cung cấp nước tuần hoàn sau đó thải ra các kênh để giảm nhiệt độ trước khi xả ra sông. (Hình vẽ bố trí nhà máy in A0 đi kèm đồ án) NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 65 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN PHẦN CHUYÊN ĐỀ:THIẾT KẾ CHI TIẾT TỦ NẤU CƠM ĐIỆN NĂNG SUẤT 300 SUẤT ĂN CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU THIẾT BỊ 1.1 Tổng quan về thiết bị tủ hấp cơm công nghiệp Tủ hấp cơm là sản phẩm được dùng để nấu cơm từ gạo tẻ hoặc có thể là xôi, hấp thịt, cá, gà, tuỳ theo những loại sản phẩm thì có thời gian hoàn thành khác nhau. Nó được dùng phổ biến trong các khu công nghiệp, các phân xưởng nhà máy, các doanh trại quân đội, các cửa hàng ăn .... điều quan trọng của nó là tiết kiệm được diện tích , cũng như tránh lãng phí gạo do khi thổi bằng phương pháp truyền thống thì tạo cháy nhiều gây lãng phí và độ chín của cơm không được đều (do nhiệt từ dưới lên)khác với tủ nấu là hơi nóng được bao phủ xung quanh hạt gạo nên nó chín đều hơn, thời gian để tạo thành phẩm với khối lượng lớn nhanh hơn, trong khi nhân lực ít hơn.Ở nước ta tủ nấu cơm đang được sử dụng khá rộng rãi .Hiện nay trên thị trường chủ yếu có 3 loại tủ đó là tủ điện ,tủ hơi và tủ ga. Tùy vào nhu cầu và số lượng công nhân của các đơn vị mà chúng ta có thể tính được chúng ta cần lựa chọn loại nào cho nhà ăn của công ty.Thông thường tủ cơm công suất theo việc cân đối theo số lượng suất ăn của 1 bữa, theo định mức 1 người công nhân là 2,2-2,3 lạng gạo,1 nhân viên văn phòng là 2 lạng gạo 1 người. 1.2 Nguyên lý làm việc Tại các nhà bếp của các xưởng sản xuất lớn ( công ty may mặc,giầy da… ) nơi mà số lượng công nhân lớn, tại đây tủ lắp đặt với hệ thống hơi nước nóng được dẫn lò hơi giặt là của công ty hoặc tại các nhà ăn lớn có thể tự trang bị lò hơi riêng có thể cung cấp hơi cho quá trình nấu cơm, canh và các món khác. Còn số lượng người ăn cần nấu không lớn có thể vận hành các loại tủ cỡ vừa và nhỏ chạy bằng điện và gas (loại 20kg, 40kg, 70kg, 80kg…). Tuy dùng các nguồn nhiệt gas, điện hay hơi nước nóng từ lò hơi là khác nhau nhưng về cơ bản đều cung cấp một lượng nhiệt đủ lớn đun sôi nước tạo hơi . Nhiệt từ hơi nước nóng bao phủ quanh các khay chứa gạo. Việc xác định NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 66 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN nhiệt độ và áp suất hơi nước thông qua các đồng hồ đo nhiệt độ và áp kế gắn trên mặt mặt nóc trên của tủ. Với lớp bảo ôn bọc quanh vỏ tủ duy trì nhiệt độ, độ kín khít của tủ sẽ đảm bảo áp suất hơi nước trong tủ, sau 1 khoảng thời gian (phụ thuộc vào lượng gạo nấu trong tủ và công suất tủ) gạo sẽ chín đều thành cơm. Về vận hành sau khi vệ sinh các khay nhôm của tủ nấu thì gạo đã được đãi sạch và cho vào khay theo định lượng của từng loại tủ và tuỳ theo công suất ta có lượng gạo ở mỗi khay , sau khi đã cho đủ gạo theo yêu cầu của tủ ta bắt đầu đẩy các khay vào trong tủ theo các rãnh của tủ đã được định vị sẵn , sau đó ta đóng tủ bằng các chốt cài , trước khi bật nguồn cấp nhiệt cho tủ ta phải kiểm tra kỹ càng tủ , đã được khoa kỹ chưa và đường cấp nước đã mở chưa , sau đó ta tiến hành bật nguồn cung cấp năng lượng và đợi trong thời gian yêu cầu của thông số kỹ thuật tủ , trước khi mở tủ ra lấy cơm thì ta tắt nguồn cấp nhiệt , điều đó rất quan trọng trong việc đảm bảo độ an toàn cho nhân viên bếp , những điều lưu ý này nên được dán vào cửa tủ .Sau khi đã sử dụng ta nên vệ sinh tủ quét sạch những hạt cơm rơi vãi và làm sạch các khay chứa cơm và tốt nhất làm khô khay trước khi cho vào tủ. 1.3 Giới thiệu các loại tủ 1.3.1 Tủ nấu cơm điện Tủ nấu cơm bằng điện 3 pha là loại tủ sử dụng năng lượng điện để đốt nóng dây đốt (đun sôi) nước.Tủ loại các ưu điểm như đã nói ở trên thì so với các loại tủ khác thì dễ sử dụng .Nhưng nó sẽ hao tốn một lượng nhiệt hay điện năng rất lớn vì phải cấp nhiệt cho một lượng nước ngâm dây đốt. NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 67 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Hình 1.1. Cấu tạo tủ điện 1)Thanh chắn khay cơm 2) Thanh gia cường tấm trần 3) Hộp thép chịu lực giữa 4) Hộp chịu lực cạnh bên 5) Thanh chữ V đỡ khay cơm 6)Lớp bọc bảo ôn 7) Thùng chứa nước ngưng tụ 8) Hệ thống chân đỡ 9) Trở đốt 10) Van xả nước đọng 1.3.2 Tủ nấu cơm bằng hơi Tủ nấu cơm bằng hơi là loại tủ sử dụng hơi của lò hơi .Có 2 dạng tủ của loại này. NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 68 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Dạng tủ dung hơi nóng gia nhiệt gián tiếp nước trong khay đựng nước .Loại này khá giống tủ điện ,nhưng có ưu điểm là không cần một lượng nước khá lớn để ngâm ống dẫn hơi (dây đốt) như của tủ điện.Loại này sẽ được ưu tiên sử dụng nếu nơi đặt tủ có sử dụng lò hơi phục vụ công nghiệp. Dạng tủ thứ 2 là loại tủ phun hơi trực tiếp vào khay cơm không cần gia nhiệt cho nước ở dưới thùng chứa nước nữa.Loại này do không cần qua trung gian để gia nhiệt cho khay gạo nên thời gian nấu sẽ nhanh hơn, hiệu suất sẽ cao hơn.Nhưng vì gia nhiệt trực tiếp ,hơi nóng tiếp xúc trực tiếp với gạo do đó chất lượng của hơi phải đảm bảo nghiêm ngặt an toàn thực phẩm. Hình 1.2. Sơ đồ cấp hơi cho tủ nấu bằng hơi công nghiệp NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 69 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Hình 1.3. Cấu tạo tủ nấu cơm bằng hơi trực tiếp 1)Thanh chắn khay cơm 2) Hộp thép chịu lực giữa 3) Hộp thép chịu lực cạnh bên 4) Thanh chữ V đỡ khay cơm 5)Lớp bọc bảo ôn 6) Thùng chứa nước ngưng tụ 7) Hệ thống chân đỡ 8)Ống dẫn và phun hơi NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 70 ` 9) Van xả nước đọng Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Hình 1.4. Cấu tạo tủ nấu cơm bằng hơi gia nhiệt gián tiếp 1)Thanh chắn khay cơm 2) Hộp thép chịu lực giữa 3) Hộp thép chịu lực cạnh bên 4) Thanh chữ V đỡ khay cơm 5)Lớp bọc bảo ôn 6) Thùng chứa nước đun 7) Hệ thống chân đỡ 8)Ống dẫn hơi 9) Van xả 1.3.3 Tủ nấu cơm ga Loại bếp này cũng giống như tủ điện và tủ hơi gián tiếp là đun nóng môi chất nước đi gia nhiệt cho khay gạo.Nhưng tủ loại này rất ít được sửa dụng vì rất NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 71 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN tốn ga. Chỉ được dung làm phương án dự phòng khi 2 phương án kia không thể sử dụng được.Bếp ga được lắp đặt phía ngoài ,đốt qua bề mặt đáy khay đựng nước. Hình 1.5. Tủ nấu cơm bằng ga CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KẾT CẤU SƠ BỘ TỦ HẤP 2.1 Kích thước hình học của tủ Căn cứ yêu cầu của việc thiết kế tủ nấu cơm bằng điện 3 pha với công suất 300 suất ăn tương ứng với 70kg gạo .Theo tiêu chuẩn chất dinh dưỡng 1 NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 72 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN người Việt Nam bình thương ăn mỗi bữa tầm khoảng 220g-230g .Còn công nhân ,những người lao động nặng mỗi bữa có thể ăn 250g .Do đặc tính như vậy em đã chọn mỗi suất ăn 250g để có thể đáp ứng với mọi yêu cầu sử dụng . Qua khảo sát thực nghiệp em đã tính toán thiết kế với những kích thước tủ .Số khay trong tủ là 18khay tương ứng mỗi khay đựng ≈ 4kg gạo.Kích thước khoang hấp của tủ 1000 ×730 × 1030 (mm).Kích thước mỗi khay như hình vẽ Hình 2.1. Cấu tạo sơ bộ tủ nấu cơm + Thể tích khoang hấp của tủ là: V=1000×730×1030=751900000 mm3=0,752 m3 + Thể tích khay chứa gạo: NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 73 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP V h ( B B ' 3 B.B ') THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 90 (350.610) (360.630) 3 350.610.360.630 V = 19810486 (mm3) = 0.02 (m3) Vậy tổng thể tích khay chứa gạo 18V=0.36(m3) 2.2 Thiết kế thùng đặt cuộn đốt sơ bộ Do đặc tính thùng đặt cuộn đốt ,ngoài đựng 1 lượng nước đun cần thiết thì ta còn cần 1 khối lượng nươc để ngâm cuộn đốt .Dưới đây là cấu tạo sơ bộ của thùng. Hình 2.2. Cấu tạo sơ bộ thùng đựng cuộn đốt Kích thước của thùng 800×600×400 Như trên ta thấy cuộn đốt được bố trí cách đáy là 50 mm, chiều cao tối đa của nước là 400mm.Vì tủ có công suất lớn nên mực nước tối thiểu cách cuộn đốt ít nhất 100mm. Lượng nước cần để ngâm trở là :m3=150×800×600×10-6=72 kg ,lượng nước này chính là lượng sẽ còn lại trong thùng khi cơm chín. Ngoài lượng nước đổ ngâm cuộn đốt ra ta còn phải đổ thêm một lượng nước nhất định để làm môi chất dẫn nhiệt truyền nhiệt cho khay gạo NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 74 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 2.3 Lựa chọn vật liệu Tủ hấp cơm là sản phẩm được sử dụng trong ngành thực phẩm và như đã trình bày ở trên sử dụng hơi nước ở nhiệt độ cao. Do đặc tính vận hành đó nên tủ chịu môi trường ẩm, nhiêt độ cao và chịu sự ăn mòn của axit trong thực phẩm . Mặt khác, cần đảm bảo tính an toàn trong quá trình sử dụng lâu dài của thiết bị đối với người sử dụng, đồng thời đảm bảo độ bền, khả năng chế tạo dễ dàng cũng như tinh kinh tế trong chi phí vật tư. Từ những yêu cầu trên vật liệu thép không gỉ chủng loại INOX SUS 304 (JIS 4312:1991) được lựa chọn làm kết cấu, chi tiết làm việc của tủ.Inox 304 chịu được nước, hơi nước, độ ẩm, acid trong thực phẩm, các lọai acid vô cơ và hữu cơ nhẹ nên được ứng dụng nhiều trong ngành thực phẩm, nước uống, dược phẩm, mỹ phẩm cũng như trong ngành chế biến máy móc, thiết bị nhà bếp, tủ, chậu trong các nơi vệ sinh. Bảng 2.1.TP hóa học của vật liệu cơ bản thép không gỉ ASTM A 240/A 204M-03c 304 Thành phần C Si Tỉ lệ % ≤ 0.08 ≤ 1.0 Mn ≤ 2.0 Cr 18.0 20.0 Ni ÷ 8.0 ÷ 10.0 Bảng 2.2. Cơ tính của vật liệu cơ bản thép không gỉ ASTM A 240/A 204M-03c 304 Tên tiêu Tên chuẩn mác thép Dạng Chiều Độ bền Độ bền Hệ số phôi xử dày uốn,nhỏ kéo,nhỏ dãn dài lý nhiệt phôi nhất nhất tương đối nhỏ δ nhất, (Mpa) (Mpa) mm NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 75 ` Độ cứng lớn nhất HB/HRC/ HV Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN N/mm2 N/ (%) ASTM 304 ---- 1.2 205 520 40 187/90/200 A 240 Bảng 2.3.Bảng thông kê vật liệu làm thân tủ Stt Hạng mục Dày Dài Rộng Số Kl K.lượng Nhiệt dung (mm (mm) (mm) lượng riêng (kg) riêng(j/kgk) ) (kg/m3 ) I Bộ khung thùng cơm 1 tấm trần 1,2 1040 880 1 7850 8,62 2 tấm bao mặt trong cửa 1,2 997 477 2 7850 8,96 3 tấm than 1,2 2660 1130 1 7850 28,31 4 Khay cơm 0,6 871 610 18 7850 45,04 5 Khay đặt cuộn đốt 1,2 1600 1380 1 7850 20,80 Tổng số 6 111,74 CHƯƠNG 3 TÍNH NHIỆT 3.1 Cân bằng nhiệt 3.1.1 thành phần của gạo và quá trình nấu cơm Gạo là một sản phẩm lương thực thu từ cây lúa. Hạt gạo thường có màu trắng, nâu hoặc đỏ thẫm, chứa nhiều dinh dưỡng. Hạt gạo chính là nhân của thóc sau khi xay để tách bỏ vỏ trấu. Hạt gạo sau khi xay được gọi là gạo lứt hay gạo NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 76 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN lật, nếu tiếp tục xát để tách cám thì gọi là gạo xát hay gạo trắng. Gạo là lương thực phổ biển của gần một nửa dân số thế giới. ( Giá trị dinh dưỡng trong 100 g gạo (3,5 oz) Năng lượng 1.527 kJ (365 kcal), Các bon hyđrát 79 g, Đường 0.12 g ,Chất xơ thực phẩm 1.3 g ,Chất béo 0.66 g, Protein 7.13 g ,Nước 11.62 g ,Thiamine (Vit. B1) 0.070 mg (5%) ,Riboflavin (Vit. B2) 0.049 mg (3%) ,Niacin (Vit. B3) 1.6 mg (11%) ,Axít pantothenic (B5) 1.014 mg (20%) ,Vitamin B6 0.164 mg (13%) ,Axít folic (Vit. B9) 8 μg (2%), Can xi 28 mg (3%) ,Sắt 0.80 mg (6%) ,Ma giê 25 mg (7%), Mang gan 1.088 mg (54%) ,Phốt pho 115 mg (16%) ,Ka li 115 mg (2%) ,Thiếc 1.09 mg (11%)) Quá trình nấu cơm là quá trình gia nhiệt cho gạo và nước tới nhiệt độ nhất định để gạo có thể ngậm hết 1 lượng nước .Quá trình này phải đảm bảo các yếu tố Thời gian phải đủ yêu cầu ,do đặc tính của quá trình truyền nhiệt trong tủ và nhận nhiệt trong tủ chủ yếu là quá trình nhả nhiệt từ hơi nóng được đun từ dưới lên vào gạo và nước.Do vậy ta phải chọn thời gian đảm bảo quá trình nhận nhiệt không quá nhanh sẽ làm gạo không thể chín vì cần thời gian nhất định sự biến đổi của gạo mới xảy ra hoàn toàn ,không được quá lâu do sẽ làm trương cơm ,làm cơm không ngon. Do vậy em chọn thời gian nấu là 60 phút. Nhiệt độ phải trên 100oC .Theo thực nghiệm với tủ kín hơi không thoát ra ngoài khi nấu cơm quá trình cho nhận nhiệt áp suất ổn định là 1,2at.Do vậy ta chọn áp suất làm việc là 1,2at với nhiệt độ hơi bão hoà là 105 o Lượng nước cấp vào gạo đến khi chin phải vừa đủ .Do đặc thù tùy từng loại gạo khác nhau ,nên lượng nước nấu cũng khác nhau.Theo thực nghiệm em tìm hiểu thì ta cần 2kg nước để nấu chín 1 kg gạo (bao gồm cả nước do vo rửa gạo),tính trung bình các loại. Quá trình nấu cơm được tiến hành như sau : Ta vo gạo sạch sẽ để giáo nước rồi đồ vào khay ,đổ nước vào gạo tầm khoảng 60%-70% lượng nước cần thiết để nấu cơm.Sau đó ta đổ nước vào khay chứa nước phía dưới ,ngoài lượng nước ngâm cuộn đốt,ta phải đổ thêm 40%-30% tổng lượng nước cần để nấu cơm.Cách nấu này sẽ giúp cơm chín sẽ được ngon hơn cách nấu thông thường .Vì cơm sẽ được chín hơi và tránh được tình trạng trương cơm.Khi bốc hơi hết lượng nước cần là cơm cũng vừa chín.Ngoài cách NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 77 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN trên ta cũng có rất nhiều cách khác nhau để nấu.Khi ta bật nguồn điện ,cuộn đốt được đốt nóng gia nhiệt cho nước trong thùng chứa .Hơi nước bốc lên làm tăng áp suất trong tủ tới một áp suất ổn định là 1,2at. Hơi nước bốc lên bao trùm xung quanh khay .Gia nhiệt cho khay gạo và gia nhiệt trực tiếp vào nước chứa trong gạo .Một phần hơi sẽ lẫn trực tiếp vào gạo một phần sẽ ngưng tụ xuống khay chứa ở dưới.Quá trình diễn ra tới đến trạng thái cân bằng ,khi nhiệt độ của gạo bằng nhiệt độ của hơi.(Chú ý nếu khi tới thời gian cơm đã chín nghĩa là nhiệt độ của cơm bằng nhiệt độ của hơi nếu ta không cắt điện .Hơi tiếp tục nhận nhiệt của cuộn đốt làm áp suất tủ sẽ tăng lên lúc đó rơle áp suất sẽ tác động vào nguộn điện tự động gắt điện.) 3.1.2 Cân bằng nhiệt Trạng thái đầu vào bao gồm : + Gạo: Theo như ở trên ta thấy trong gạo gồm rất nhiều thành phần hóa học .Nhưng để tiện tính toán ta sẽ chia gạo nấu ra làm 2 thành phần gồm gạo khô và hơi ẩm.Tùy từng loại gạo và tùy từng vùng mà độ ẩm trong gạo khác nhau .Ta chọn độ ẩm trong gạo để tính toán là 6%. Ta có các thông số: Khối lượng gạo nấu: mgạo=70 kg Nhiệt độ: t1 =25oc Entanpy của gạo độ ẩm 6%:i1=25 kj/kg (theo số liệu tính toán thực nghiệm của Viện nghiên cứu thực phẩm parha ,Cộng Hòa Séc) + Nước nấu gạo: Như trên đã nói ta cần 2kg nước mới nấu chín 1 kg gạo do vậy ta có: - Lượng nước cần cấp cho gạo - Nhiệt độ : :mcấp=140kg t2 = 25oc - Entanpy của nước nấu ban đầu: i2 =25×4,18=104,5 kj/kg +Nước ngâm trở : NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 78 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN - Khối lượng nước : m3=72kg ( đã tính toán ở trên) - Nhiệt độ : t3 = 25oc - Entanpy của nước ngâm cuộn đốt: i3=104,5 kj/kg +Vật liệu phía trong tủ: Vì thành trong tủ ,khay cơm đều được thiết kế cùng 1 vật liệu là inox 304 nên ta có: - Khối lượng vật liệu :m4=111,74 kg - Nhiệt độ : t4=25oc - Nhiệt dung riêng : C4=500j/kgk Trạng thái cuối +Gạo: - Khối lượng : mgạo=70 kg - Nhiệt độ : t’1 =105oc - Entany của gạo có độ ẩm 6%: i’1 =160kj/kg . (theo số liệu tính toán thực nghiệm của Viện nghiên cứu thực phẩm parha ,Cộng Hòa Séc) +Nước: Khi cơm chín lượng nước nấu đã được gạo ngậm hết, ngoài lượng nước này còn một nước dưới khay để ngâm trở.Ta coi nước ngậm trong gạo cũng chính là nước sôi tại áp suất 1,2at ,do vậy có cùng trạng thái với nước tại đáy khay .Do vậy khối lượng nước ở trạng thái cuối là : m’nước=m3+mcấp= 140+72=212 kg - Entanpy của nước tại trạng thái này là : i’nước =440 kj/kg +Hơi: Ngoài ra còn một lượng hơi trong tủ,lượng hơi này ta giả định sẽ đạt tới trạng thái hơi bão hòa khô. - Ta có thể tích khoang chứa hơi là V=0,5 m3 - Khối lượng riêng của hơi - Nhiệt độ : thơi=105oc D =1,428 NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 79 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN - Khối lượng: mhơi= D×V=0,5×1,428=0,715 kg - Entanpy của hơi : i’’= 2648 kj/kg Như vậy tại trạng thái ban đầu ta cần thêm 0,715 kg nước để tạo thành hơi. +Vật liệu phía trong tủ - Khối lượng của vật liệu không đổi : m4=111,74 kg - Nhiệt độ của vật liệu: t’4 =105oc Cân bằng nhiệt Nhiệt lượng cần thiết để gia nhiệt cho thành tủ là: ● Q1 =c4m4(t’4-t4)=500×111,74×(105-25)= 4470×103 j=4470kj Nhiệt lượng cung cấp cho gạo là: ● Q2=mgạo(i’1-i1)=70×(160-25)=9450 kj Nhiệt lượng cung cấp cho nước là: ● Q3=m’nước(i’nước -inước)=212×(440-104,5)=71126 kj Nhiệt lượng cung cấp tạo hơi bão hòa khô: ● Q4=mhơi(i’’hơi- inước)=0,715×(2684-104,5)=1844,3 kj Tổng lượng nhiệt cần để nấu cơm chín là: Q=Q1+Q2+Q3+Q4=4470+9450+71126+1844,3=86890kj Giả sử dò rỉ mất 5% lượng nhiệt theo hơi dò rỉ ra ngoài,tổn thất nhiệt từ thiết bị ra ngoài môi trường do bức xạ qua diện tích xung quanh thiết bị là 15%. Vậy lượng nhiệt thực thế cần cấp là Qhi= Q = 86890 =107604,1kj 0, 95 0,85 0,8075 NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 80 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ CHẾ TẠO CHI TIẾT 4.1 Tính toán và lắp đặt cuộn đốt 4.1.1 Chọn vật liệu làm cuộn đốt Chọn vật liệu làm dây đốt là Cr20Ni80-N với các thông số sau: Khối lương riêng : m =8400 kg/m3 Điện trở suất ở 20oc : ρ20=1,1×10-6 Ωm Hệ số nhiệt điện trở: α =16,5×10-6 oc-1 Nhiệt độ làm việc cực đại: tmax=1200 oc Nhiệt độ nóng chảy: tnc=1400oc Chọn nhiệt độ làm việc của dây đốt là tlv=800Oc Chọn vật liệu làm vỏ bọc dây đốt làm bằng đồng hoặc đồng thau ,với điều kiện làm việc là nung nóng và làm hóa hơi nước nên ta tra bảng được : Mật độ công suất chuyền tải cho phép :Wcp= 10 w/cm2 . 4.1.2 Lắp đặt bố trí cuộn đốt Để tiện cho việc sử dụng khi nhu cầu sử dụng ,có thể thay đổi lượng gạo cần nấu hoặc chế biến thực phẩm khác cần lượng nhiệt ít hơn công suất định mức của tủ.Để tránh hao phí điện năng ta bố trí cuộn đốt theo hình sao Y như hình dưới ,mỗi pha có 4 phần tử nung nóng(mỗi phần tử kí hiệu là R).Cách bố chí như vậy ta có thể thay đổi công suất theo 4 cấp mỗi cấp 25% công suất định mức. NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 81 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Hình 4.1. Sơ đồ bố trí lắp cuộn đốt 4.1.3 Tính toán chọn dây Công suất hữu ích cần cấp cho tủ là: Phi= Qhi 3600 = 107604,1 =29,89kw≈30 kw 3600 Công suất thiết bị là: Ptb=1,2×Phi =30×1,2=36 kw Công suất mỗi phần tử là: P= Ptb = 36 =3 kw 12 12 Dòng điện qua phần tử nung nóng R là: I= P = 3 ×103=13,65 A U 220 Điện trở suất của dây: ρt =ρ20 [1+α(tlv-20) ]=1,1×10-6[1+16,5×10-6(800-20)]=1,113×10-6 Ωm Đường kính dây đốt: d= 3 4 t P2 4 1,113 10 6 (3 10 3 ) 2 3 2 wU 2 2 10 10 4 220 2 =0,944×10-3 m=0,944mm Độ dài dây đốt : NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 82 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP l= 3 THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN =10,13 m PU 2 3.103.220 2 3 2 6 10 4 t w 4 1,113.10 .10 Trong công nghiệp dây đốt đương kính d=0,944 mm không có nên ta chọn dây d=0,9mm. Điều đó làm thay đổi điện trở R của phần tử nung nóng do đó ta cần thay đổi chiều dài dây đốt để đảm bảo điện trở không thay đổi. l0,9=l× d 2 0,9 =10,13× 0, 9 2 =9,2m 0, 944 2 d 2 0,944 Kiểm tra lại công suất của phần tử nung nóng đã chọn Ptb= 12I2R=12I2 ρt l =12×13,652×1,113×10-6× =35,987×103 9, 2 0, 9 10 s 3 2 4 So với công suất 36 kw thì công suất dây đốt tương đối đảm bao yêu cầu. Ta quấn dây đốt theo dạng lò xo Chọn đường kính lò xo D=10d=10×0,9=9 mm Chọn bước lò xo h=3d =3×0,9=2,7 mm Số vòng lò xo :n= l D h 2 2 9, 2 103 =324 vòng 9 2, 7 2 2 Chiều dài của ống lò xo dây đốt là: L=324×2,7×10-3=0,874 m NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 83 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 4.2 Thiết kế cơ khí 4.2.1 Các bản vẽ tổng thể Hình 4.2. Bản vẽ hình chiếu đứng tổng thể NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 84 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Hình 4.3. Mặt cắt AA của bản vẽ NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 85 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Hình 4.4. Cấu tạo chi tiết của tủ 1)Cánh tủ 2)Thanh chắn khay cơm 3) Thanh ngang đỡ trần 4) Hộp thép chịu lực giữa 5) Hộp chịu lực cạnh bên 6) Thanh chữ V đỡ khay cơm 7)Lớp bọc bảo ôn 8) Thùng chứa nước ngưng tụ 9) Hệ thống chân đỡ 10) Trở đốt 11) Van xả nước đọng 12) Khay đựng cơm NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 86 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Hình 4.5. Hình chiếu cạnh bên của tủ Như trên ta thấy cấu tạo của tủ hoàn toàn không thay đổi nhiều so với thiết kế sơ bộ . +Với thể tích khoang chứa hơi là: 1000×730×1020 mm +Số lượng khay đựng cơm là 18 khay,khoảng cách 2 thanh chữ V đỡ khay cơm là 100mm. +Bộ khung tủ gồm 4 thanh hộp 2 bên, 2 thanh hộp ở giữa , 1 thanh đỡ trần + Thùng đựng cuộn đốt có thể tích 800×600×400, cuộn đốt đặt cách đáy thùng 50 mm, lượng nước tối thiểu ngâm trở là 100mm. NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 87 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN +Hệ thống chân đỡ cao 530 mm, gồm bộ khung hình chữ nhật và 4 chân đỡ 4.2.2 Bộ khung đỡ Với kích thước tủ khá rộng , ta cần 1 có một thanh đỡ tấm trần , để tránh độ võng của tấm trần .Thanh đỡ này ta chọn loại inox hộp inox 304 60×40mm, dày 0,9 mm . Hình 4.6. Cấu tạo thanh đỡ trần 6 hộp inox chịu lực 2 bên thành tủ và ở giữa ta chọn hộp chữ nhật inox 304 30×60 mm, độ dày 2mm (vì 6 hộp này tạo bộ khung chịu lực chính nên ta cần chọn hộp có độ dày lớn) Hình 4.7. Cấu tạo hộp chịu lực 2 cạnh bên Ta hàn các trực tiếp các thanh V40 đỡ khay cơm vào khung tủ ,các thanh ta chọn inox 304 .Còn khay chắn khay cơm ta hàn trực tiếp lên thân tủ. NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 88 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Hình 4.9. Thanh chắn khay cơm Hình 4.10. Thanh V đỡ khay cơm Hệ thống chân đỡ ta dùng thép CT3( vì không tiếp xúc trực tiếp với hơi nước nên ta có thể dùng thép để giảm chi phí sản xuất) khung chân ta làm bằng thép hộp 50×100mm, dày 2mm. 4 chân ta dùng thép tròn ∅60 ,dày 4 mm.Vì khối lượng tủ khi nấu cơm là khá lớn ,nên vật liệu và kết cấu của hệ thống chân đỡ phải thật chắc chắn . NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 89 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Hình 4.9 .Cấu tạo hệ thống chân đỡ 4.2.3 Khung bọc ngoài tủ Tủ được thiết kế với 2 cánh tủ bọc bảo ôn kích thước mặt ngoài mỗi cách là 480×1000 mm .Độ dày lớp bảo ôn là 25mm ,cửa tủ cũng được làm bằng inox tấm 304 , dày 1,2 mm.Tấm bọc bảo ôn dày 0,5 mm NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 90 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 4.10. THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Cấu tạo cửa tủ Tấm bao mặt ngoài cửa Tấm bao mặt trong cửa Hình 4.11. Cấu tạo tấm inox bọc cửa tủ NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 91 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Tấm bọc thành trong tủ ta chế tạo từ inox tấm 304 , chọn tấm có kích thước 1220×10500×1,2 mm.Tấm bọc bảo ôn chế tạo từ inox tấm 304 ,dày 0,5mm.Lấy dấu và vạch dấu được thể hiện bản vẽ dưới. Hình 4.12. Lấy dấu và vạch dấu tấm thân tủ Hình 4.13. Lấy dấu và vạch dấu tấm bao mặt ngoài thân tủ NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 92 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 4.2.4 Khay cơm và thùng đặt cuộn đốt Giống như phần thiết kế ban đầu ta chọn inox tấm 304 dày 0,5mm làm khay cơm.Thể tích 1 khay chứa là (610- 630)× 360×90 mm,vành khay rộng 30mm. Hình 4.14. Khay đựng cơm Hình 4.15. Lấy dấu,vạch dấu tấm phôi làm khay cơm Thùng đặt cuộn đốt của tủ điện khác với các loại tủ ga và hơi là ngoài chứa một lượng nước cần thiết làm môi chất dẫn nhiệt.Ta cần thêm một lượng nước để ngâm cuộn đốt.Thùng đốt được chế tạo từ inox tấm 304 dày 2mm ,có thể tích 800×600×400mm, có bọc bảo ôn phía ngoài thùng với Inox tấm dày 0,5mm.Cuộn đốt được bố trí dàn đều bề mặt đáy thùng ,cách đáy thùng 50mm. NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 93 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Hình 4.16. Thùng đặt cuộn đốt Hình 4.17. Lấy dấu, vạch dấu thùng đặt cuộn đốt Ngoài các chi tiết ở trên tủ còn một số chi tiết nhỏ khác như, tấm inox bọc chân , bản lề, tay cầm,các gioăng cao su.Tủ được lắp thêm các thiết bị đồng hồ đo nhiệt độ , áp suất và một rơ le áp suất để đảm bao an toàn khi chạy tủ như đã trình bày ở trên.Đầu chân đo ta đặt phía trên khay cơm trên cùng.Ta có bảng tính dự trù về khối lượng vật liệu tại phần phụ lục. NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 94 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN KẾT LUẬN Để đáp ứng yêu cầu năng lượng cấp bách trong chiến lược phát triển năng lượng của đất nước, tôi đã chọn đề tài thiết kế sơ bộ nhà máy nhiệt điện công suất 600 MW. Với đề tài này, tôi đã hoàn thành được các yêu cầu đặt ra, tuy nhiên do NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 95 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN hạn chế về tài liệu và trình độ, tôi chưa thể lựa chọn đầy đủ được các thiết bị sử dụng trong nhà máy. Tủ nấu cơm là một thiết bị hiện đang được sử dụng rất nhiều trên cả nước ta .Nó được đưa vào sử dụng tại các khu công nghiệp không chỉ để nấu cơm mà còn chế biến thực phấm khác, như hấp thức ăn.Do đó tôi đã đăng ký đề tài thiết kế tủ nấu cơm bằng điện 3 pha .Do còn hạn chế về mặt kiến thức về cơ khí và tài liệu nhiệt về thực phẩm hiện nay là rất ít.Nên những tính toán và thiết kế của tôi có phần hạn chế. TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt [1] Nguyễn Công Hân, Phạm Văn Tân. Thiết kế nhà máy nhiệt điện. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật. Hà Nội 2006 [2] Nguyễn Công Hân, Nguyễn Quốc Trung, Đỗ Anh Tuấn. Nhà máy nhiệt điện. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật. Hà Nội 2003 [3] Hà Văn Vui,Nguyễn Chí Sáng.Sổ tay thiết kế cơ khí – tập 1. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật. Hà Nội 2006 [4] Nguyễn Đình Thiên,Nguyễn Trung Sơn.Bài giảng điện tử: Kỹ thuật điện nhiệt. NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 96 ` Lớp KTNL – K51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN htp://www.ebook.edu.vn Tài liệu tiếng Anh [5]. Aleš LANDFELD, Milan HOUŠKA and Karel HOKE’’ Sorption and Thermal Properties of Rice, Potato Starch,and Oat Flakes’’. Food Research Institute Prague, Prague, Czech Republic,2008 NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG 97 ` Lớp KTNL – K51 Gi¸o viªn h­íng dÉn: ThS. Ph¹m V¨n T©n PHỤ LỤC Phụ lục 1 .Dự trù vật liệu làm tủ Stt Chi tiết Dày (mm) Dài (mm) Rộng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 13 14 15 16 17 18 Thanh hộp tạo khung thanh hộp đỡ trần tấm trần trong tấm bảo ôn trần tấm bao mặt ngoài cửa tấm bao mặt trong cửa Tấm bọc chân tấm thân Tấm bọc bảo ôn thân thanh đỡ khay Khay cơm thùng chưa nươc ngưng tụ Hộp làm khung chân chân tủ TỔNG 2 0,9 1,2 0,5 0,5 1,2 0,5 1,2 0,5 2 0,5 1,2 2 4 1020 730 1040 1120 1145 1097 2480 2660 2780 720 871 1195 2800 480 344 158,76 880 940 540 477 230 1130 1210 80 610 962 584 704 NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG Số Kl riêng lượng (kg/m3) 6 1 1 1 2 2 1 1 1 36 18 1 1 4 7850 7850 7850 7850 7850 7850 7850 7850 7850 7850 7850 7850 7850 7850 1 K.lượng (kg) Đơn giá (VNđ) Thành tiền (VNđ) ghi chú 16,526448 0,91 8,62 4,13 4,85 9,86 2,24 28,31 13,20 32,56 37,54 10,83 12,84 10,610688 193,026777 70000 70000 70000 70000 70000 70000 70000 70000 70000 70000 70000 70000 18000 18000 1156851,4 63684,193 603482,88 289256,8 339755,85 690087,16 156717,4 1982024,5 924204,05 2278886,4 2627593,6 758039,65 231053,76 190992,38 12292630 Inox hộp 60×30 Inox hộp 60×30 `Inox tấm Inox tấm Inox tấm Inox tấm Inox tấm Inox tấm Inox tấm Inox thanh V40 Inox tấm Inox tấm Thép hộp 100×50 thép tròn Lớp KTNL – K51 ` Gi¸o viªn h­íng dÉn: ThS. Ph¹m V¨n T©n Phụ lục 2.Chi phí thiết kế tủ stt Hạng mục 1 Inox và thép(kg) 193,0267774 2 Bông thủy tinh(m2) 6 35000 210000 3 Đồng hồ đo áp 1 250000 250000 4 5 Đồng hồ đo nhiệt độ Dây trở đốt (m) 1 120 250000 50000 250000 6000000 6 Công chế tạo 50 100000 5000000 7 Tổng chi phí NGUYỄN ĐỨC CƯỜNG Khối lượng Đơn giá(vnd) Thành tiền(vnd) Ghi chú 12292630 tính cả bọc 24002630 2 Lớp KTNL – K51 `
0
You can add this document to your study collection(s)
Sign in Available only to authorized usersYou can add this document to your saved list
Sign in Available only to authorized users(For complaints, use another form )