CHƯƠNG 3. ĐẶC TÍNH NĂNG LƯỢNG CỦA CÁC THIẾT BỊ CHÍNH TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
3.1. Cân bằng năng lượng của các thiết bị chính trong nhà máy nhiệt điện ▪ Khái niệm cân bằng năng lượng
W = WHI + WTT
▪ Hiệu suất thiết bị, quá trình
Whữu
W
ích
▪Suất tiêu hao
Wtổn
thất
▪ Suất tổn thất
▪ Cân bằng năng lượng của tuabin - Cân bằng năng lượng của tuabin ngưng hơi
+ Không có các cửa trích + Toàn bộ lượng hơi vào tuabin sau khi giãn nở sinh
công đi vào bình ngưng D0 = Dn
N
Do
qđ
qc
qn
Dn
Q0
- Cân bằng năng lượng của tuabin ngưng hơi + Giai đoạn 1:
Hơi giãn nở sinh công quay tuabin, xuống bình ngưng Tổn thất nhiệt (qn) hơi vào bình ngưng, bức xạ ra môi
trường, hơi rò các bộ chèn + Giai đoạn 2:
Cơ năng truyền từ tuabin sang phần quay của máy phát Tổn thất nhiệt mất đi ở dạng cơ năng (qc) do ma sát ở các ổ
trục, thông gió, kích từ máy phát điện... + Giai đoạn 3:
Cơ năng máy phát biến đổi thành điện năng Tổn thất điện từ (qđ) trong đồng, sắt của máy phát điện Phương trình cân bằng năng lượng của tuabin ngưng hơi k = 0.86Gcal/MWh
Q0 = kN + qn + qc + qđ (Gcal/ h)
- Cân bằng năng lượng của tuabin đối áp + Tuabin có hơi thoát áp suất lớn hơn 1ata, không có bình ngưng, hơi thoát sử dụng hoàn toàn cho các hộ tiêu thụ nhiệt + Lượng hơi cung cấp và lượng hơi cho hộ tiêu thụ D0 = Dcn
N
Do
qđ
qc
Qcn
(Qđ+Qcn)=Q0 Dcn
+ Phương trình cân bằng năng lượng:
(Gcal/ h)
Q0 = Qđ + Qcn = kN + qc + qđ + Qcn
- Cân bằng năng lượng của tuabin trích hơi + Tuabin có các cửa trích hơi để cung cấp cho hộ bên ngoài hoặc trích hơi hồi nhiệt, gia nhiệt cho nước cấp + Xem như sự kết hợp giữa TB ngưng hơi và TB đối áp Phương trình cân bằng năng lượng tuabin trích hơi Q0 = Qđ
ng + Qcn = k(Ncn + Nng) + qc + qđ + qn + Qcn (Gcal/h)
cn + Qđ
N=Nng+Ncn
Do
N
Qcn
qđ qc qn
Dcn
Dn
Q0
- Cân bằng năng lượng của lò hơi + Mối quan hệ giữa nhiệt lượng của nhiên liệu đưa vào lò với nhiệt lượng lò sản xuất ra và nhiệt lượng tổn thất + Phương trình cân bằng năng lượng lò hơi
Q2 : Tổn thất nhiệt khói ra Q3 : Tổn thất nhiệt do nhiêu liệu cháy không hết về hóa Q4 : Tổn thất nhiệt do cháy không hết về cơ khí phụ thuộc lò
(than lọt ghi, than lẫn than xỉ...)
Q5 : Tổn thất nhiệt do bức xạ ra môi trường, phụ thuộc bảo ôn Q6 : Tổn thất nhiệt trong xỉ thải
3.2. Đặc tính năng lượng của tuabin
Hàm số biểu thị mối quan hệ giữa nhiệt lượng tiêu hao cho tuabin để sản xuất điện, nhiệt với phụ tải điện và nhiệt tương ứng
Phương trình đặc tính của tuabin có dạng
Tuabin ngưng hơi Q = f (N) Tuabin cung nhiệt Q = f (N, Qcn)
3.2.1. Đặc tính năng lượng của tuabin ngưng hơi
Điều chỉnh hơi vào tuabin khác nhau, đường đặc tính
năng lượng của tuabin ngưng hơi có thể khác nhau
Điều chỉnh hơi vào bằng:
Van tiết lưu Ống phun Van nhánh
Tua bin điều chỉnh bằng van tiết lưu và ống phun Van tiết lưu sẽ mở hoàn toàn khi tuabin đầy tải Khi tuabin non tải, van tiết lưu chỉ mở một phần Phụ tải của tuabin càng nhỏ, tổn thất tiết lưu càng lớn
Q
N Nmax Nmin
Dạng đường đặc tính tuabin điều chỉnh bằng ống phun
Để giảm tổn thất tiết lưu ở các tuabin lớn Hơi qua mỗi van điều chỉnh sẽ đi vào một cụm ống phun, mỗi cụm ống phun sẽ tương ứng với một nấc công suất
2
1
Q
N
Phương trình đặc tính năng lượng tuabin điều chỉnh bằng van tiết lưu và ống phun
(Gcal/ h)
Q = Qkht + rN
K6-35
P0 = 35 ata t0 = 4350c Q = 1.6 + 2.62 N
Qkht
Qkht
N
50%Nđm
Nđm
Tuabin điều chỉnh bằng van nhánh
2
(*)
1
1. Van tiết lưu Nmin - Nkt 2. Van nhánh Nkt - Nđm (*). Tầng trung gian
Q
Q
Q2 2
1 Qkht
Nmin N Nkt Nđm
N
N Nđm
Nkt
Tiêu hao năng lượng của tuabin điều chỉnh van nhánh khi phu tải từ Nmin – Nktế
(Gcal/ h)
Q = Qkht + r1N
Tiêu hao năng lượng của tuabin tại điểm phụ tải kinh tế Nkt
(Gcal/ h)
Q = Qkht + r1Nkt Tiêu hao năng lượng tăng thêm khi N > Nktế
Q2 = (N - Nkt). tg2 = (N - Nkt) r2 Phương trình đặc tính năng lượng của tuabin điều chỉnh bằng van nhánh khi N > Nktế
Q = Qkht + r1Nkt + (N - Nkt) r2 (Gcal/ h)
Đặt
N = N - Nkt Nkt = N - N
Phương trình đặc tính năng lượng của tuabin điều chỉnh bằng van nhánh được biểu diễn ở dạng khác:
Q = Qkht + r1N + (r2 - r1)N (Gcal/ h) Đặc tính năng lượng của Tuabin điều chỉnh tắt (van nhánh) K25-35: Nkt = 21 MW
Suất tiêu hao nhiệt để sản xuất điện của tuabin điều chỉnh bằng van nhánh
Ví dụ:
▪ Đặc tính năng lượng của tuabin điều chỉnh van nhánh :
K25-35
Q = 6.8 + 2.57Nkt + 2.97 (N - Nkt)
Nkt = 21MW 1. Viết dạng khác của đường đặc tính năng lượng tuabin trên?
2. Tính năng lượng tiêu hao cho tuabin trong ngày với đồ thị phụ tải
0h – 6h
6h – 16h
16h – 24h
23MW
25MW
24MW
3. Tính hiệu suất tuabin khi sản xuất điện?
4. Khi đồ thị phụ tải từ 0h – 6h yêu cầu là 20MW sẽ có thay đổi gì?
Đặc tính năng lượng của tuabin đối áp (Gcal/ h) Q = Qđ + Qcn Qtt = Qđ(tt) + Qcn(tt) (Gcal/h)
(I) CN & Điện
Qtt C
Qđ(tt) A Q
D
(II) đặc tính CN
K
Qđ B I
G
Qcn(tt)
H Qđkht
E F Qcn Qcnkht
Ncn(tt) Ncn Nkht
Xác định tiêu hao nhiệt cho việc sản xuất điện (Qđ) :
Tiêu hao nhiệt cho việc sản xuất điện của tuabin đối áp:
(Gcal/h)
Tiêu hao nhiệt cho sản xuất điện của tuabin đối áp
Qđ = Qđkht + rcn Ncn
rcn: Suất tăng tiêu hao nhiệt để sản xuất điện theo phương thức cung nhiệt (Gcal/MWh) rcn : 0.87 – 0.9 (Gcal/MWh)
Xác định tiêu hao nhiệt cho việc sản xuất nhiệt tuabin đối áp (Qn):
Suất tăng lượng nhiệt phát (Gcal/h/MW)
* Lượng nhiệt cấp cho hộ tiêu thụ tăng rph, công suất điện tuabin tăng 1MW Tiêu hao nhiệt cho việc sản xuất nhiệt của tuabin đối áp:
Suất tăng công suất điện cung nhiệt của tuabin đối áp (MW/Gcal/h) – *lượng nhiệt cung cấp cho hộ tiêu thụ tăng 1đvị, công suất điện cn tăng ωcn
N
Ncn(tt)
Qcn(tt)
Qcn
Nkht
Qcnkht
Ví dụ:
Cho tuabin đối áp P-25-90/1.2, Qcn(tt) = 63.6Gcal/h, đặc tính:
Q = 0.65 + 0.88Ncn + Qcn (Gcal/h)
Ncn = 0.437Qcn – 2.76 (MW)
1. Tính lượng nhiệt tối đa tuabin có thể cung cấp cho hộ tiêu thụ
trong 1h?
2. Tính lượng nhiệt tiêu hao toàn bộ cho sản xuất điện và nhiệt cho tuabin ở chế độ tính toán trong 8h? Lượng nhiệt tương ứng tiêu hao cho sản xuất điện ở cùng chế độ?
3. Nếu phụ tải điện là 20MW, tính tỷ lệ nhiệt cung cấp cho sản xuất
điện và nhiệt?
Ví dụ: Cho tuabin đối áp P – 50-90/1.2, áp suất hơi thoát 1.2ata - 2.5ata, Qcn(tt) = 118Gcal/h, đường đặc tính năng lượng:
Q = 0.86 + 0.88Ncn + Qcn (Gcal/h)
Ncn = 0.477Qcn – 6.2 (MW)
1. Tính lượng nhiệt tối đa cung cấp cho hộ tiêu thụ trong ngày?
2. Nếu phụ tải nhiệt yêu cầu :
0h – 6h 6h – 16h 16 – 24h
Tính lượng nhiệt yêu cầu cho cả sản xuất điện và nhiệt cho tuabin trong ngày? Tỷ lệ nhiệt cho sản xuất điện và nhiệt?
3. Tính lượng than tiêu chuẩn tiêu hao trong ngày cho lò hơi nếu biết hiệu suất lò là 95%. Bỏ qua tổn thất từ lò hơi sang tuabin.
60 Gcal/h 100Gcal/h 80Gcal/h
Đặc tính năng lượng của tuabin trích hơi Tuabin một cửa trích
Tiêu hao nhiệt: Sản xuất điện và sản xuất nhiệt Kết hợp tuabin ngưng hơi thuần túy và tuabin đối áp Phương trình đặc tính của tuabin trích hơi 1 cửa trích Dạng 1:
vào Dạng 1
Dạng 2: N = Nng + Ncn
thay Nng = N - Ncn
Q = Qkht + rngN - (rng - rcn)Ncn + Qcn Ncn = cn (Qcn - Qcnkht)
Dạng 3:
thay vào dạng 2
Ncn = cn (Qcn - Qcnkht) Q = Qkht + rngN - (rng - rcn)cn (Qcn - Qcnkht) + Qcn = cn (rng - rcn)
Đặt : Hệ số tiết kiệm nhiệt được cho việc sản xuất điện khi trích 1 Gcal Phương trình đặc tính trên có thể biểu diễn như sau: Q = Qkht + Qcnkht + rngN - Qcn + Qcn Q = Q’kht + rngN + (1 - )Qcn Phương trình đặc tính Tuabin 2 cửa trích
Phương pháp xây dựng tương tự như tuabin 1 cửa trích
Ptr(tt) = 5 ata Qcn(tt) = 2.4 Gcal/ h
Phương trình đặc tính năng lượng tuabin trích hơi _6_35/5
Dạng 1 Q = (1.3 2.2) + 2.65 Nng + 0.88 Ncn + Qcn
Ncn = 0.205Qcn - 0.635
Dạng 2 Q = (1.3 2.2) + 2.65 N - 1.77 Ncn + Qcn Dạng 3 Q = (2.4 3.3) + 2.65 N – 0.363Qcn + Qcn
Phương trình đặc tính năng lượng tuabin trích hơi 2 cửa trích T_25_90/10
Ptr1 = 8 13 ata Ptr2 = 1.2 2.5 ata
Dạng 1 Q = (6 82) + 2.25 N - 1.37 Ncn + Qcn
Ncn = N1 + N2 Q1(tr) = 46 Gcal/ h Q2(tr) = 31.5 Gcal/ h Q1max = 91 Gcal/ h Q2max = 52 Gcal/ h
Dạng 2 Q = (6 82) + 2.25 Nng + 0.88 Ncn1 + Qcn Ncn = 0.265Q1 + 0.48Q2 - 2.5
Dạng 3 Q = (9.4 11.4) + 2.25 N + 0.637Q1 + 0.342Q2
Qcn = Q1 + Q2 Q = (9.4 11.4) + 2.25 N - 0.363Q1 - 0.658 Q2 + Qcn
Đặc tính năng lượng của lò hơi
Xây dựng mối quan hệ giữa nhiên liệu tiêu hao cho lò và nhiệt
lượng lò hơi sản xuất
(ttc/ h)
B = f(Q1)
Hiệu suất lò:
= g(Q1)
Suất tiêu hao nhiên liệu tiêu chuẩn để phát nhiệt:
, b, B
b = h(Q1) Suất tăng tiêu hao nhiên liệu tiêu chuẩn: b’ = y(Q1)
Cân bằng thuận và cân bằng nghịch
b
B II
III
I
Qđm
Q1
Hiệu suất lò hơi:
Suất tiêu hao nhiên liệu của lò hơi:
(ttc/Gcal)
Suất tăng tiêu hao nhiên liệu của lò hơi:
(ttc/Gcal)
