Giáo trình Lò hơi và hệ thống thiết bị phụ (Nghề: Vận hành nhà máy nhiệt điện - Trình độ: Cao đẳng) - Trường Cao đẳng Dầu khí (năm 2020)

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:136

Thêm vào BST

Báo xấu

24
lượt xem 9
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Lò hơi và hệ thống thiết bị phụ được biên soạn gồm các nội dung chính sau: Giới thiệu chung về lò hơi; Nhiên liệu và quá trình cháy trong lò hơi; Các bộ trao đổi nhiệt; Bao hơi; Hệ thống khói thoát và hệ thống thải xỉ; Tổng quan về hệ thống thiết bị phụ lò hơi trong nhà máy nhiệt điện; Hệ thống cơ bản. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Lò hơi và hệ thống thiết bị phụ (Nghề: Vận hành nhà máy nhiệt điện - Trình độ: Cao đẳng) - Trường Cao đẳng Dầu khí (năm 2020)

TẬP ĐOÀN DẦU KHÍ QUỐC GIA VIỆT NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG DẦU KHÍ  GIÁO TRÌNH MÔN HỌC/MÔ ĐUN: LÒ HƠI VÀ HỆ THỐNG THIẾT BỊ PHỤ NGHỀ: VẬN HÀNH NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG (Ban hành kèm theo Quyết định số: 195 /QĐ-CĐDK ngày 25 tháng 03 năm 2020 của Trường Cao Đẳng Dầu Khí) Bà Rịa-Vũng Tàu, năm 2020 (Lưu hành nội bộ)
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.
LỜI GIỚI THIỆU Đất nước Việt Nam trong công cuộc công nghiệp hóa - hiện đại hóa, nền kinh tế đang trên đà phát triển. Song song với sự phát triển đó, nhu cầu về năng lượng trong sản xuất cũng như đời sống là rất lớn và ngày càng tăng, trong đó nhiệt năng chiếm chủ yếu. Trước những yêu cầu về năng lượng ngày càng tăng rất nhiều nhà máy điện đã được xây dựng trong đó nhà máy nhiệt điện đóng một vai trò quan trọng. Trong quá trình sản xuất và sử dụng năng lượng dưới dạng nhiệt năng thì việc sinh hơi đóng vai trò vô cùng quan trọng. Với một vai trò vô cùng quan trọng như vậy và xuất phát từ yêu cầu, kế hoạch đào tạo, chương trình môn học nghề Vận hành nhà máy nhiệt điện trình độ Trung cấp nghề của Trường Cao đẳng nghề Dầu khí. Chúng tôi đã biên soạn cuốn giáo trình Lò hơi và hệ thống thiết bị phụ gồm 7 chương với những nội dung cơ bản như sau: Chương 1: Giới thiệu chung về lò hơi. Chương 2: Nhiên liệu và quá trình cháy trong lò hơi Chương 3: Các bộ trao đổi nhiệt Chương 4: Bao hơi Chương 5: Hệ thống khói thoát và hệ thống thải xỉ Chương 6: Tổng quan về hệ thống thiết bị phụ lò hơi trong nhà máy nhiệt điện Chương 7: Hệ thống cơ bản Do phạm vi hạn chế về khồi lượng cuốn sách, thời gian biên soạn, kiến thức và phạm vi kinh nghiệm của tác giả chắc chắn là chưa thỏa mãn được yêu cầu của bạn đọc và khó tránh khỏi sai sót, nhầm lẫn. Vì thế rất cần có sự đóng góp ý kiến chỉ đạo kịp thời của bạn đọc để cuốn sách được hoàn thiện hơn. Xin chân thành cảm ơn Bà Rịa – Vũng Tàu, tháng 03 năm 2020 Tham gia biên soạn 1. Lê Thị Hải Huyền 2. Ninh Trọng Tuấn 3. Nguyễn Thị Lan
MỤC LỤC CHƯƠNG 1 ------------------------------------------------------------------------------------- 11 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ LÒ HƠI ------------------------------------------------------- 11 1.1 Giới thiệu về lò hơi: --------------------------------------------------------------------- 12 1.2 Cấu tạo lò hơi và các loại lò hơi điển hình: ---------------------------------------- 13 1.3 Nguyên lý làm việc của lò hơi trong nhà máy nhiệt điện:----------------------- 14 1.4 Vị trí lò hơi trong sơ đồ nhà máy nhiệt điện: -------------------------------------- 18 CHƯƠNG 2 ------------------------------------------------------------------------------------- 21 NHIÊN LIỆU VÀ QUÁ TRÌNH CHÁY TRONG LÒ HƠI --------------------------- 21 2.1 Các loại nhiên liệu dùng trong lò hơi nhà máy nhiệt điện. --------------------- 22 2.2 Thành phần và đặc tính công nghệ của nhiên liệu ------------------------------- 22 2.3 Quá trình cháy của nhiên liệu. ------------------------------------------------------- 25 2.4 Xác định thể tích không khí cấp cho quá trình cháy ---------------------------- 27 CHƯƠNG 3 ------------------------------------------------------------------------------------- 30 CÁC BỘ TRAO ĐỔI NHIỆT --------------------------------------------------------------- 30 3.1 Tổng quan về các bộ trao đổi nhiệt: ------------------------------------------------- 31 3.2 Dàn ống sinh hơi:------------------------------------------------------------------------ 32 3.3 Các bộ quá nhiệt:------------------------------------------------------------------------ 39 3.4 .Bộ hâm nước ---------------------------------------------------------------------------- 54 3.5 Bộ sấy không khí ------------------------------------------------------------------------ 57 CHƯƠNG 4 ------------------------------------------------------------------------------------- 62 BAO HƠI ---------------------------------------------------------------------------------------- 62 4.1 Giới thiệu chung bao hơi: ------------------------------------------------------------- 63 4.2 Cấu tạo của bao hơi: -------------------------------------------------------------------- 64 4.3 Nguyên lý làm việc của bao hơi ------------------------------------------------------ 66 4.4 Các bộ phân ly hơi: --------------------------------------------------------------------- 66 CHƯƠNG 5 ------------------------------------------------------------------------------------- 69 HỆ THỐNG KHÓI THOÁT VÀ HỆ THỐNG THẢI XỈ ----------------------------- 69 5.1 Sơ đồ nguyên lý đường khói thoát --------------------------------------------------- 70 5.2 Khử bụi trong khói thải: --------------------------------------------------------------- 71 5.3 Khử lưu huỳnh trong khói thải:------------------------------------------------------ 79
5.4 Khử oxit ni-tơ trong khói thải -------------------------------------------------------- 81 5.5 Hệ thống thải xỉ -------------------------------------------------------------------------- 82 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THIẾT BỊ PHỤ LÒ HƠI NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN THAN ------------------------------------------------------------------------------------ 92 6.1 Giới thiệu các thiết bị phụ trong lò hơi --------------------------------------------- 93 6.2 Sơ đồ hệ thống thiết bị phụ lò hơi---------------------------------------------------- 94 CHƯƠNG 7 ------------------------------------------------------------------------------------101 CÁC HỆ THỐNG CƠ BẢN ----------------------------------------------------------------101 7.1 Hệ thống nước cấp: --------------------------------------------------------------------102 7.2 Hệ thống xử lý nước và hơi ----------------------------------------------------------110 7.3 Hệ thống cấp gió: -----------------------------------------------------------------------121 7.4 Hệ thống nhiên liệu: -------------------------------------------------------------------124 TÀI LIỆU THAM KHẢO ------------------------------------------------------------------133
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1. 1: Giản đồ của một bộ phận lò hơi ...................................................................13 Hình 1. 2 – Cấu tạo của lò hơi .......................................................................................14 Hình 1. 3 – Cấu tạo của lò hơi tuần hoàn tự nhiên ........................................................15 Hình 3. 1 Sơ đồ khối của TBTĐN .................................................................................31 Hình 3. 2 – Các dạng cấu trúc của tường lò ..................................................................34 Hình 3. 3 – Cấu trúc mối hàn dàn ống sinh hơi ............................................................. 34 Hình 3. 4 – Sơ đồ chuyển động của môi chất qua các bề mặt truyền nhiệt ..................39 Hình 3. 5– Các dạng ống xoắn của bộ quá nhiệt ........................................................... 39 Hình 3. 6 Cấu tạo bộ quá nhiệt ......................................................................................40 Hình 3. 7– Bố trí bộ quá nhiệt và bộ gia nhiệt .............................................................. 43 Hình 3. 8: Bộ quá nhiệt trung gian bằng khói lò ........................................................... 43 Hình 3. 9: Quá nhiệt bằng hơi mới ...............................................................................44 Hình 3. 10 – Kết cấu treo và đệm các ống của bộ quá nhiệt/quá nhiệt trung gian ........44 Hình 3. 11– Bộ điều chỉnh hơi ......................................................................................45 Hình 3. 12 – Cho thí dụ của hiệu quả tái tuần hoàn khí. ...............................................47 Hình 3. 13 – Hệ thống điều khiển nhiệt độ kiểu phun tia..............................................48 Hình 3. 14 – Nối ống góp với các đường ống ............................................................... 49 Hình 3. 15 – Cấu tạo Lỗ thò tay và núm ống kiểm tra ..................................................50 Hình 3. 16 – Cấu tạo màng chắn ...................................................................................50 Hình 3. 17– Ống góp được lắp thêm vòi phun .............................................................. 51 Hình 3. 18: Bộ trộn và bộ phân phối .............................................................................52 Hình 3. 19: Ống xoắn của bộ hâm nước ........................................................................54 Hình 3. 20: Bộ hâm nước bằng gang .............................................................................55 Hình 3. 21 – Sơ đồ nối bộ hâm nước với bao hơi .........................................................56 Hình 3. 22 – Bộ sấy không khí trục đứng của lò đốt than 660MW dạng Ljungstrom ..59 Trang 3
Hình 3. 23 – Bộ sấy không khí dùng hơi nước .............................................................. 60 Hình 4. 1– Cấu tạo bao hơi ............................................................................................ 65 Hình 5. 1: Sơ đồ bố trí các điện cực trong bộ khử bụi ba tầng ......................................71 Hình 5. 2: Máy thổi bụi thò thụt loại dài .......................................................................72 Hình 5. 3: Kiểu thổi theo đường xoắn bước ngắn của máy thổi bụi ............................. 73 Hình 5. 4: Máy thổi bụi tường lửa .................................................................................73 Hình 5. 5: Cấu tạo thùng rửa khí rỗng ...........................................................................75 Hình 5. 6: Xyclon ướt Piso – Antony ............................................................................76 Hình 5. 7: Thiết bị lọc bụi phun nước bằng ống Ventury .............................................76 Hình 5. 8: Miệng ống thiết bị lọc bụi Ventury .............................................................. 77 Hình 5. 9: Ống Ventury trong thực tế............................................................................78 Hình 5. 10: Bộ khử bụi dạng xoáy ................................................................................79 Hình 5. 11 – Hệ thống khử lưu huỳnh thành thạch cao .................................................81 Hình 5. 12: Sơ đồ Xyclon .............................................................................................. 84 Hình 5. 13 Bố cục mẫu của 6 khối Xyclon....................................................................85 Hình 5. 14: Sơ đồ thải tro xỉ ướt bằng máng cào .......................................................... 86 Hình 5. 15: Sơ đồ thiết bị thải tro xỉ ..............................................................................88 Hình 5. 16: Sơ đồ thải tro xỉ bằng thủy lực ...................................................................89 Hình 6. 1-Giản đồ của một bộ phận lò hơi ....................................................................94 Hình 6. 2 – Lò hơi 600MW Nhà máy nhiệt điện Vũng Áng 1 ......................................97 Hình 6. 3 – Sơ đồ kết cấu hệ thống phụ trợ trong không gian lò ..................................98 Hình 7. 1: Bơm ly tâm .................................................................................................103 Hình 7. 2: Bồn khử khí ................................................................................................105 Hình 7. 3: Ông xoắn của bộ hâm nước ........................................................................107 Hình 7. 4: Bộ hâm nước bằng gang .............................................................................108 Hình 7. 5: Sơ đồ bộ hâm nước với bao hơi .................................................................109 Hình 7. 6: Bình trao đổi ion .........................................................................................113 Trang 4
Hình 7. 7: Nguyên lý của hệ thống xử lý nước trao đổi Kation ..................................114 Hình 7. 8: Sơ đồ trao đổi Kation Natri và Kation Hydro ............................................115 Hình 7. 9: Sơ đồ các bình trao đổi khí Kation và Anion .............................................116 Hình 7. 10: Thiết bị làm mềm nước bằng nhiệt trong lò .............................................117 Hình 7. 11: Thiết bị rửa hơi .........................................................................................120 Hình 7. 12. Thiết bị rửa hơi và phân ly hơi .................................................................121 Hình 7. 13- Sơ đồ nguyên lý hệ thống cung cấp dầu ..................................................125 Hình 7. 14: Sơ đồ hệ thống than nghiền ......................................................................131 Trang 5
CHƯƠNG TRÌNH MÔN HỌC: LÒ HƠI VÀ HỆ THỐNG THIẾT BỊ PHỤ 1. Tên môn học: LÒ HƠI VÀ HỆ THỐNG THIẾT BỊ PHỤ Mã môn học: KTĐ19MH30 2. Thời gian thực hiện môn học: 75 giờ; (Lý thuyết: 42 giờ; Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, bài tập: 29 giờ; Kiểm tra 4 giờ) Số tín chỉ: 04 3. Vị trí, tính chất của môn học: Vị trí: Môn học lò hơi và hệ thống thiết bị phụ là môn học chuyên môn nghề trong danh mục các môn học/mô đun đào tạo bắt buộc của nghề vận hành nhà máy nhiệt điện. Tính chất: Môn học lò hơi và hệ thống thiết bị phụ là một môn học lý thuyết chuyên môn nghề. 4. Mục tiêu môn học: Về kiến thức: Trình bày được các sự cố thường gặp và cách xử lý sự cố thiết bị trạm điện. Trình bày được chức năng, nhiệm vụ và phân loại của lò hơi và hệ thống thiết bị phụ trong nhà máy nhiệt điện; Trình bày được cấu tạo và nguyên lý làm việc của lò hơi và hệ thống thiết bị phụ trong nhà máy nhiệt điện; Trình bày được nguyên lý làm việc từng phần tử của lò hơi và hệ thống thiết bị phụ. Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: Ngăn nắp, thận trọng, tỉ mỷ, chính xác trong công việc. Rèn luyện được tính kiên trì, tự lập, tự chủ, phát huy tính sáng tạo trong công việc. 5. Nội dung môn học: 5.1 Chương trình khung Thời gian đào tạo (giờ) Thực Kiểm Tên môn học, mô Tín hành, tra TT Mã MH/MĐ Tổng Lý đun chỉ thí nghiệm, số thuyết thảo luận, LT TH bài tập Trang 6
Các môn học I 21 435 157 255 14 9 chung/ đại cương 1 MHCB19MH02 Giáo dục chính trị 4 75 41 29 4 1 2 MHCB19MH04 Pháp luật 2 30 18 10 2 0 3 MHCB19MH06 Giáo dục thể chất 2 60 5 51 0 4 Giáo dục quốc 4 MHCB19MH08 4 75 36 35 2 2 phòng và An ninh 5 MHCB19MH10 Tin học 3 75 15 58 0 2 6 TA19MH02 Tiếng Anh 6 120 42 72 6 0 Các môn học, mô II đun chuyên môn 63 1575 405 1098 28 44 ngành, nghề Môn học, mô đun II.1 14 270 138 118 10 4 cơ sở An toàn vệ sinh 7 ATMT19MH01 2 30 26 2 2 0 lao động 8 KTĐ19MH1 An toàn điện 2 30 28 0 2 0 Điện kỹ thuật cơ 9 KTĐ19MH11 3 45 42 0 3 0 bản 10 CNH19MH10 Nhiệt kỹ thuật 2 45 14 29 1 1 11 KTĐ19MĐ14 Đo lường điện 3 75 14 58 1 2 12 KTĐ19MĐ15 Khí cụ điện 2 45 14 29 1 1 Môn học, mô đun II.2 chuyên môn 49 1305 267 980 18 40 ngành, nghề Tổng quan về nhà 13 KTĐ19MH56 2 30 28 0 2 0 máy nhiệt điện Phần điện nhà máy 14 KTĐ19MĐ37 điện và trạm biến 2 45 14 29 1 1 áp Lò hơi và hệ thống 15 KTĐ19MH30 4 75 42 29 3 1 thiết bị phụ Tua-bin hơi và hệ 16 KTĐ19MH59 4 75 42 29 3 1 thống thiết bị phụ 17 KTĐ19MĐ6 Bảo vệ rơ le 3 75 14 58 1 2 Thí nghiệm điện 18 KTĐ19MĐ40 3 75 14 58 1 2 cơ bản 19 TĐH19MĐ16 PLC 3 75 14 58 1 2 Vận hành lò hơi và 20 KTĐ19MĐ60 hệ thống thiết bị 5 135 14 116 1 4 phụ 1 Vận hành lò hơi và 21 KTĐ19MĐ61 hệ thống thiết bị 3 75 14 58 1 2 phụ 2 Vận hành Tua-bin 22 KTĐ19MĐ62 hơi và hệ thống 5 135 14 116 1 4 thiết bị phụ 1 Trang 7
Vận hành Tua-bin 23 KTĐ19MĐ63 hơi và hệ thống 3 75 14 58 1 2 thiết bị phụ 2 24 KTĐ19MĐ57 Trang bị điện 1 5 120 28 87 2 3 25 KTĐ19MĐ53 Thực tập sản xuất 4 180 15 155 0 10 Khóa luận tốt 26 KTĐ19MĐ19 3 135 0 129 0 6 nghiệp Tổng cộng 84 2010 562 1353 42 53 5.2 Nội dung chi tiết môn học: Thời gian (giờ) Thực hành, Số Nội dung tổng quát Tổng Lý thí nghiệm, Kiểm tra TT số thuyết thảo luận, bài tập LT TH Chương 1: Khái niệm chung 1 8 8 0 0 0 về lò hơi Chương 2: Nhiên liệu và quá 2 7 6 0 1 0 trình cháy trong lò hơi Chương 3: Các bộ trao đổi 3 14 7 7 0 0 nhiệt 4 Chương 4: Bao hơi 10 5 4 1 0 Chương 5: Hệ thống khói 5 12 8 4 0 0 thoát và hệ thống thải xỉ Chương 6: Tổng quan về hệ 6 thống thiết bị phụ lò hơi nhà 2 2 0 0 0 máy nhiệt điện Chương 7: Các hệ thống cơ 7 22 6 14 1 1 bản Cộng 75 42 29 3 1 6. Điều kiện thực hiện môn học: 1. Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: Phòng học lý thuyết Trang 8
2. Trang thiết bị máy móc: Máy tính, máy chiếu Các bản vẽ, tranh ảnh cần thiết 3. Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Giáo trình, giáo án Phiếu học tập Phần mềm chuyên dụng Video mô phỏng hoạt động 7. Nội dung và phương pháp, đánh giá: 7.1 Kiểm tra thưởng xuyên: - Số lượng bài: 02. - Cách thức thực hiện: Do giáo viên giảng dạy môn học/mô đun thực hiện tại thời điểm bất kỳ trong quá trình học thông qua việc kiểm tra vấn đáp trong giờ học, kiểm tra viết với thời gian làm bài bằng hoặc dưới 30 phút, kiểm tra một số nội dung thực hành, thực tập, chấm điểm bài tập. 7.2 Kiểm tra định kỳ: - Số lượng bài: 04 bài kiểm tra - Cách thức thực hiện: Do giáo viên giảng dạy môn học/mô đun thực hiện theo theo số giờ kiểm tra được quy định trong chương trình môn học ở mục III có thể bằng hình thức kiểm tra viết từ 45 đến 60 phút, chấm điểm bài tập lớn, tiểu luận, làm bài thực hành, thực tập. Giáo viên biên soạn đề kiểm tra lý thuyết kèm đáp án và đề kiểm tra thực hành kèm biểu mẫu đánh giá thực hành theo đúng biểu mẫu qui định, trong đó: Stt Bài kiểm tra Hình thức kiểm tra Nội dung Thời gian 1. Bài kiểm tra số 1 Lý thuyết Bài 1, bài 2 45÷60 phút 2. Bài kiểm tra số 2 Lý thuyết Bài 3, bài 4 45÷60 phút 3. Bài kiểm tra số 3 Lý thuyết Bài 5, bài 6, bài 7 45÷60 phút 4. Bài kiểm tra số 4 Thực hành bài tập Bài 5, bài 6, bài 7 45÷60 phút 7.3 Thi kết thúc môn học: Thi lý thuyết - Hình thức thi: Thi lý thuyết Trang 9
- Thời giant thi: 45÷60 phút. 8. Hướng dẫn thực hiện môn học: 1. Phạm vi áp dụng môn học: Chương trình mô đun này được áp dụng cho nghề Vận hành nhà máy nhiệt điện hệ Cao đẳng, Trung cấp 2. Hướng dẫn về phương pháp giảng dạy, học tập môn học: Đối với giáo viên, giảng viên: Thiết kế giáo án theo thể loại lý thuyết với bài học. Giáo án được soạn theo bài hoặc buổi dạy. Tổ chức giảng dạy: theo lớp. Thiết kế các phiếu học tập Đối với người học: Tài liệu, dụng cụ học tập, vở ghi đầy đủ Hoàn thành các bài tập Tổ chức làm việc nhóm, làm việc độc lập. Tuân thủ qui định giờ giấc. 3. Những trọng tâm cần chú ý: 4. Tài liệu tham khảo: [1]. Giáo trình Kỹ thuật nhiệt – PGS TS Nguyễn Bốn – PGS TS Hoàng Ngọc Đồng [2]. Giáo trình Lò hơi – PGS TS Hoàng Ngọc Đông [3]. Bài giảng Nồi hơi – Trường ĐH Hàng Hải Trang 10
CHƯƠNG 1 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ LÒ HƠI ❖ GIỚI THIỆU VỀ CHƯƠNG 1: Chương 1 là bài giới thiệu tổng thể những khái niệm cơ bản lò hơi nhà máy nhiệt điện, vị trí lò hơi trong nhà máy nhiệt điện để người học có được kiến thức nền tảng, dễ dàng tiếp cận nội dung môn học ở các bài tiếp theo. ❖ MỤC TIÊU CỦA CHƯƠNG 1 LÀ: Sau khi học xong bài học này, học sinh có khả năng: - Trình bày được khái niệm, vai trò của lò hơi trong công nghiệp nói chung và nhà máy nhiệt điện nói riêng; - Trình bày được phân loại, cấu tạo và nguyên lý làm việc của các loại lò hơi; - Trình bày được các thông số kỹ thuật của lò hơi. - Phát huy tính tự giác, sáng tạo và nghiêm túc trong học tập, làm việc ❖ PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY VÀ HỌC TẬP CHƯƠNG 1: - Đối với người dạy: sử dụng phương pháp giảng giảng dạy tích cực (diễn giảng, vấn đáp, dạy học theo vấn đề); yêu cầu người học thực hiện câu hỏi thảo luận và bài tập (cá nhân hoặc nhóm). - Đối với người học: chủ động đọc trước giáo trình trước buổi học; hoàn thành đầy đủ câu hỏi thảo luận và bài tập tình huống bài theo cá nhân hoặc nhóm và nộp lại cho người dạy đúng thời gian quy định. ❖ ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN CHƯƠNG 1: - Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: Phòng học lý thuyết theo tiêu chuẩn - Trang thiết bị máy móc: Máy chiếu và các thiết bị dạy học khác - Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Chương trình môn học, giáo trình, tài liệu tham khảo, giáo án, phim ảnh, và các tài liệu liên quan. - Các điều kiện khác: Không có ❖ KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ CHƯƠNG 1: - Nội dung: ✓ Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức ✓ Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kĩ năng. ✓ Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần: + Nghiên cứu bài trước khi đến lớp + Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập. Chương 1: Khái niệm chung về lò hơi Trang 11
+ Tham gia đầy đủ thời lượng môn học. + Nghiêm túc trong quá trình học tập. - Phương pháp: ✓ Điểm kiểm tra thường xuyên: Không ✓ Kiểm tra định kỳ lý thuyết: không ❖ NỘI DUNG CHƯƠNG 1: 1.1 Giới thiệu về lò hơi: Lò hơi là một hệ thống thiết bị trong đó xảy ra quá trình trao đổi nhiệt, lượng nhiệt hấp thụ được sẽ biến nước thành hơi, hay nói cách khác Lò hơi là hệ thống thiết bị trao đổi nhiệt biến nhiệt năng thành thế năng Lò hơi là thiết hệ thống thiết bị có mặt gần như trong tất cả các xí nghiệp, nhà máy, để sản xuất hơi nước phục vụ cho quá trình sản xuất điện năng trong nhà máy nhiệt điện, phục vụ cho các quá trình đun nầu, chưng cất các dung dịch, sấy sản phẩm trong các quá trình công nghệ ở các nhà máy hóa chất … Trong các nhà máy công nghiệp như nhà máy hóa chất, đường, rượu, bia, nước giải khát, thuốc lá, dệt, …hơi nước phục vụ cho các quá trình công nghệ thường là hơi bão hòa. Áp suất hơi tương ứng với nhiệt độ bão hòa cần thiết cho quá trình công nghệ, nhiệt độ thường từ 110 0C đến 180 0C. Loại lò hơi này thường được gọi là lò hơi công nghiệp, có áp suất thấp, sản lượng nhỏ. Trong nhà máy nhiệt điện, lò hơi là nơi chuyển hoá các dạng năng lượng khác nhau thành nhiệt năng và truyền nhiệt năng đó cho môi chất để chuyển chúng từ thể lỏng thành hơi bão hoà rồi thành hơi quá nhiệt. Hơi quá nhiệt này sẽ được đưa sang làm quay tua bin hơi. Loại này được gọi là lò hơi nhà máy nhiệt điện. Lò hơi là hệ thống thiết bị vô cùng quan trọng trong mỗi nhà máy nhiệt điện. Riêng với lò thu hồi nhiệt thải thì không có nhiệm vụ chuyển hoá năng lượng mà chỉ tận dụng nhiệt từ khói thải của tua bin khí. Hệ thống lò hơi bao gồm: một hệ thống nước cấp, hệ thống hơi và hệ thống nhiên liệu. Hệ thống nước cấp cấp nước cho lò hơi và tự động điều chỉnh nhằm đáp ứng nhu cầu hơi. Sử dụng nhiều van nên cần bảo trì và sửa chữa. Hệ thống hơi thu gom và kiểm soát hơi do lò hơi sản xuất ra. Một hệ thống đường ống dẫn hơi tới vị trí cần sử dụng. Qua hệ thống này, áp suất hơi được điều chỉnh bằng các van và kiểm tra bằng máy đo áp suất hơi. Hệ thống nhiên liệu bao gồm tất cả các thiết bị được sử dụng để tạo ra nhiệt cần thiết. Các thiết bị cần dùng trong hệ thống nhiên liệu phụ thuộc vào loại nhiên liệu sử dụng trong hệ thống nhiên liệu. Chương 1: Khái niệm chung về lò hơi Trang 12
Nước đưa vào lò hơi được gọi là nước cấp. Nước cấp có hai nguồn chính là: (1) Nước tuần hoàn từ hệ thống nước ngưng và (2) nước bổ sung từ hệ thống xử lý nước (bổ sung lượng nước do xả và rò rỉ). Để nâng cao hiệu quả sử dụng lò hơi, một thiết bị trao đổi nhiệt đun nóng sơ bộ nước cấp sử dụng nhiệt thải từ khí lò. Hình 1. 1: Giản đồ của một bộ phận lò hơi 1.2 Cấu tạo lò hơi và các loại lò hơi điển hình: Lò hơi dùng trong nhà máy nhiệt điện gồm các phần chính sau: - Hệ thống cung cấp và đốt nhiên liệu: bao gồm các vòi đốt, buồng lửa ... - Hệ thống cung cấp không khí và thải sản phẩm cháy: bao gồm các loại quạt, bộ sấy không khí, hệ thống thải xỉ, bộ khử bụi, ống khói ... - Hệ thống cấp nước: bao gồm các loại bơm, bộ hâm nước ... - Hệ thống sản xuất hơi quá nhiệt: gồm các loại bề mặt truyền nhiệt như ống nước lên, ống quá nhiệt ... - Ngoài ra trong lò hơi còn nhiều hệ thống các thiết bị phụ trợ như hệ thống đo lường điều khiển, hệ thống an toàn, khung tường lò, … Chương 1: Khái niệm chung về lò hơi Trang 13
Hình 1. 2 – Cấu tạo của lò hơi Trên hình 1.2 trình bày cấu tạo của lò hơi tuần hoàn trong nhà máy điện. 1.3 Nguyên lý làm việc của lò hơi trong nhà máy nhiệt điện: Trong các lò hơi nhà máy điện, hơi được sản xuất ra là hơi quá nhiệt. Hơi quá nhiệt nhận được nhờ các quá trình: đun nóng nước đến sôi, sôi để biến nước thành hơi bão hòa và quá nhiệt hơi để biến hơi bão hòa thành hơi quá nhiệt có nhiệt độ cao trong các bộ phận của lò. Công suất của lò hơi phụ thuộc vào lưu lượng, nhiệt độ và áp suất hơi. Các giá trị này càng cao thì công suất lò hơi càng lớn. Hiệu quả của quá trình trao đổi nhiệt giữa ngọn lửa và khói với môi chất trong lò hơi phụ thuộc vào tính chất vật lý của môi trường (sản phẩm cháy) và của môi chất tham gia quá trình (nước hoặc hơi) và phụ thuộc vào hình dáng, cấu tạo, đặc tính của các phần tử lò hơi. Chương 1: Khái niệm chung về lò hơi Trang 14
Hình 1. 3 – Cấu tạo của lò hơi tuần hoàn tự nhiên 1.Vòi phun nhiên liệu + không khí; 2. Buồng đốt;3. Phễu tro lạnh; 4. Đáy thải xỉ; 5. Dàn ống sinh hơi; 6. Bộ quá nhiệt bức xạ; 7. Bộ quá nhiệt nửa bức xạ; 8. Ống hơi lên; 9. Bộ quá nhiệt đối lưu; 10. Bộ hâm nước; 11.Bộ sấy không khí; 12. Bộ khử bụi; 13. Quạt khói; 14. Quạt gió; 15. Bao hơi; 16. Ống nước xuống;17. Ống góp nước; Nhiên liệu và không khí được phun qua vòi phun số 1 vào buồng lửa số 2, tạo thành hỗn hợp cháy và được đốt cháy trong buồng lửa, nhiệt độ ngọn lửa có thể đạt tới 1.9000C. Nhiệt lượng tỏa ra khi nhiên liệu cháy truyền cho nước trong dàn ống sinh hơi 5, nước tăng dần nhiệt độ đến sôi, biến thành hơi bão hòa. Hơi bão hòa theo ống hơi lên 8 đi lên, tập trung vào bao hơi 15. Trong bao hơi 15, hơi được phân li ra khỏi nước, nước tiếp tục đi xuống theo ống xuống 16 đặt ngoài tường lò rồi lại sang ống sinh hơi 5 để tiếp tục nhận nhiệt. Hơi bão hòa từ bao hơi15 chuyển động trong các ống xoắn sẽ nhận nhiệt từ khói nóng chuyển động phía ngoài ống là các bộ quá nhiệt bức xạ 6, bộ quá nhiệt nửa bức xạ 7 và bộ quá nhiệt đối lưu 9 để biến thành hơi quá nhiệt có nhiệt độ cao hơn và đi vào ống góp để sang Turbine hơi và biến đổi nhiệt năng thành cơ năng làm quay tuabin. Ở đây, dàn ống sinh hơi 5 đặt phía trong tường lò nên môi chất trong ống nhận nhiệt và sinh hơi liên tục do đó trong dàn ống sinh hơi 5 là hỗn hợp hơi và nước, còn ống xuống Chương 1: Khái niệm chung về lò hơi Trang 15
16 đặt ngoài tường lò nên môi chất trong ống 16 không nhận nhiệt do đó trong ống 16 là nước. Khối lượng riêng của hỗn hợp hơi và nước trong ống 5 nhỏ hơn khối lượng riêng của nước trong ống xuống 16 nên hỗn hợp trong ống 5 đi lên, còn nước trong ống 16 đi xuống liên tục tạo nên quá trình tuần hoàn tự nhiên, bởi vậy lò hơi loại này được gọi là lò hơi tuần hoàn tự nhiên. Buồng lửa trình bày trên hình 1.1 là buồng lửa phun, nhiên liệu được phun vào và cháy lơ lửng trong buồng lửa. Quá trình cháy nhiên liệu xảy ra trong buồng lửa và đạt đến nhiệt độ rất cao, từ 13000C đến 19000C, chính vì vậy hiệu quả trao đổi nhiệt bức xạ giữa ngọn lửa và dàn ống sinh hơi rất cao và lượng nhiệt dàn ống sinh hơi thu được từ ngọn lửa chủ yếu là do trao đổi nhiệt bức xạ. Để hấp thu hiệu quả nhiệt lượng bức xạ của ngọn lửa đồng thời bảo vệ tường lò khỏi tác dụng của nhiệt độ cao và những ảnh hưởng xấu của tro nóng chảy, người ta bố trí các dàn ống sinh hơi 5 xung quanh tường buồng lửa. Khói ra khỏi buồng lửa, trước khi vào bộ quá nhiệt đã được làm nguội một phần ở cụm pheston, ở đây khói chuyển động ngoài ống và truyền nhiệt cho hỗn hợp hơi nước chuyển động trong ống. Khói ra khỏi bộ quá nhiệt có nhiệt độ còn cao, để tận dụng phần nhiệt thừa của khói khi ra khỏi bộ quá nhiệt, ở phần đuôi lò người ta đặt thêm bộ hâm nước và bộ sấy không khí. Bộ hâm nước có nhiệm vụ gia nhiệt cho nước để nâng nhiệt độ của nước từ nhiệt độ ra khỏi bình gia nhiệt lên đến nhiệt độ sôi và cấp vào bao hơi 15. Đây là giai đoạn đầu tiên của quá trình cấp nhiệt cho nước để thực hiện quá trình hóa hơi đẳng áp nước trong lò. Sự có mặt của bộ hâm nước sẽ làm giảm tổng diện tích bề mặt đốt của lò hơi và sử dụng triệt để hơn nhiệt lượng tỏa ra khi cháy nhiên liệu, làm cho nhiệt độ khói thoát khỏi lò giảm xuống, làm tăng hiệu suất của lò. Không khí lạnh từ ngoài trời được quạt gió 14 hút vào và thổi qua bộ sấy không khí 11. Ở bộ sấy, không khí nhận nhiệt của khói, nhiệt độ được nâng từ nhiệt độ môi trường đến nhiệt độ yêu cầu và được đưa vào vòi phun 1 để cung cấp cho quá trình đốt cháy nhiên liệu. Như vậy bộ hâm nước và bộ sấy không khí đã hoàn trả lại buồng lửa một phần nhiệt đáng lẽ bị thải ra ngoài. Chính vì vậy người ta còn gọi bộ hâm nước và bộ sấy không khí là bộ tiết kiệm nhiệt. Như vậy, từ khi vào bộ hâm nước đến khi ra khỏi bộ quá nhiệt của lò hơi, môi chất (nước và hơi) trải qua các giai đoạn hấp thụ nhiệt trong các bộ phận sau: Nhận nhiệt trong bộ hâm nước đến sôi, sôi trong dàn ống sinh hơi, quá nhiệt trong bộ quá nhiệt. Nhiệt lượng môi chất hấp thu được biểu diễn bằng phương trình: Qmc = [i''hn - i'hn ]+ [is - i''hn + rx] + [r(1-x) + (i''qn - i'qn)] Qmc = i''qn - i'qn + is + r - i'hn Chương 1: Khái niệm chung về lò hơi Trang 16
Trong đó: Qmc là nhiệt lượng môi chất nhận được trong lò hơi. i'hn, i''hn : Entanpi của nước vào và ra khỏi bộ hâm nước. r : Nhiệt ẩn hóa hơi của nước. x : độ khô của hơi ra khỏi bao hơi. i'qn, i''qn : Entanpi hơi vào và ra khỏi bộ quá nhiệt. Các loại lò hơi trong nhà máy nhiệt điện: Lò hơi truyền thống dùng trong nhà máy nhiệt điện có thể được phân chia theo nhiều cách khác nhau và hiện nay cũng có rất nhiều loại lò đang được sử dụng. Dựa vào sản lượng hơi thường có thể chia thành 3 loại: - Lò hơi công suất nhỏ sản lượng dưới 20 t/h. - Lò hơi công suất trung bình sản lượng trên 20t/h dưới 75 t/h. - Lò hơi công suất lớn thường quy định công suất lớn trên 75 t/h Dựa vào thông số hơi có thể chia thành 4 loại: - Lò hơi thông số thấp (lò hơi hạ áp), thường quy ước áp suất thấp dưới 15 bar, hơi bão hoà hoặc hơi quá nhiệt có nhiệt độ dưới 350 0C. - Lò hơi thông số trung bình (lò hơi trung áp), thường quy ước áp suất từ 15 bar đến 65 bar, nhiệt độ hơi quá nhiệt từ 350 đến 450 0C. - Lò hơi thông số cao (lò hơi cao áp), thường quy ước áp suất từ 60 bar đến 140 bar, nhiệt độ hơi quá nhiệt từ 450 đến 540 0C. - Lò hơi thông số siêu cao (lò hơi thông số siêu cao áp), có thông số áp suất trên 140 đến dưới 280 bar, nhiệt độ hơi quá nhiệt có thể đến 570 0C. Trong loại này có thể chia ra làm hai loại đó là lò hơi cận tới hạn có áp suất gần 210 bar và siêu tới hạn có áp trên 210 bar (áp suất tới hạn xấp xỉ 210 bar) có nhiệt độ hơi quá nhiệt có thể đến 565 0 C. - Lò hơi sử dụng trong ngành điện thường là lò trung áp hoặc lò cao áp có sản lượng hơi lớn, áp suất nhiệt độ hơi cao, hiệu suất chu trình nhiệt cao. Ngày nay ít dùng các lò hơi hạ áp do hiệu quả kinh tế thấp, tiêu hao kim loại lớn, suất tiêu hao nhiên liệu cao. Phân loại theo phương thức tuần hoàn của môi chất trong lò (nước): Lò hơi tuần hoàn tự nhiên, lò hơi tuần hoàn cưỡng bức và lò hơi trực lưu . Phân loại theo kiểu bố trí, hình dáng lò hơi: Kiểu P, kiểu tháp, kiểu thùng, kiểu D, kiểu T, kiểu U, kiểu L. Phân loại theo phương thức đốt: Kiểu đốt trên ghi lò, kiểu đốt than phun, kiểu đốt tầng sôi Chương 1: Khái niệm chung về lò hơi Trang 17