Giáo trình Tổng quan về nhà máy nhiệt điện (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:137

Thêm vào BST

Báo xấu

16
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Tổng quan về nhà máy nhiệt điện được biên soạn gồm các nội dung chính sau: Tổng quan về nhà máy nhiệt điện; Hệ thống cung cấp nhiên liệu; Lò hơi; Tua bin ; Độ kinh tế nhiệt và các chỉ tiêu năng lượng của nhà máy nhiệt điện. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Tổng quan về nhà máy nhiệt điện (Nghề: Vận hành nhà máy nhiệt điện - Trình độ: Cao đẳng) - Trường Cao đẳng Dầu khí (năm 2020)

TẬP ĐOÀN DẦU KHÍ VIỆT NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG DẦU KHÍ  GIÁO TRÌNH MÔ HỌC: TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 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 Giáo trình Tổng quan về nhà máy nhiệt điện gồm 5 chương với những nội dung cơ bản sau: Chương 1: Tổng quan về nhà máy nhiệt điện Chương 2: Hệ thống cung cấp nhiên liệu Chương 3: Lò hơi Chương 4: Tua bin Chương 5: Độ kinh tế nhiệt và các chỉ tiêu năng lượng của nhà máy nhiệt điện Giáo trình Tổng quan về nhà máy nhiệt điện được biên soạn phục vụ cho công tác giảng dạy của giáo viên và là tài liệu học tập của học viên. Tuy đã cố gắng nhiều trong việc trình bày và nội dung nhưng chắc rằng giáo trình khó tránh khỏi sai sót vậy nên chúng tôi rất mong những ý kiến đóng góp của quý đồng nghiệp, các em học viên để lần tái bản sau càng hoàn thiện hơn. Bà Rịa -Vũng Tàu, tháng 03 năm 2020 Tham gia biên soạn 1. Nguyễn Lê Cương 2. Lê Thị Thu Hường 3. Nguyễn Xuân Thịnh
MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ........................................ 13 1.1. KHÁI NIỆM VỀ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN: ........................................................... 14 1.2. HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM ................................................................................. 17 CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NHIÊN LIỆU ................................................................ 13 CHƯƠNG 3: LÒ HƠI ....................................................................................................... 21 3.1. THIẾT BỊ LÒ HƠI: ........................................................................................................ 22 3.2. THIẾT Bị BUỒNG LỬA ................................................................................................ 27 CHƯƠNG 4: TUA BIN ..................................................................................................... 59 4.1 CÁC THIẾT BỊ PHỤ VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA TUỐC BIN (TURBINE) HƠI. ......................................................................................................................................... 60 4.2 VẤN ĐỀ TỔN THẤT NHIỆT TRONG TUABIN .................................................... 83 CHƯƠNG 5: ĐỘ KINH TẾ NHIỆT VÀ CÁC CHỈ TIÊU NĂNG LƯỢNG CỦA NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ............................................................................................................... 110 5.1 ĐỘ KINH TẾ NHIỆT NHÀ MÁY ĐIỆN ................................................................ 112 5.2 QUÁ NHIỆT TRUNG GIAN ................................................................................... 120 5.3 GIA NHIỆT, HỒI NHIỆT NƯỚC CẤP .................................................................. 125 TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................................... 131
DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Sơ đồ đơn giản về chuyển đổi năng lượng của một nhà máy điện................16 Hình 3.1: Hệ thống Nhà máy nhiệt điện ........................................................................23 Hình 3.2: Cấu tạo thanh ghi ........................................................................................... 29 Hình 3.3: Cấu tạo ghi tấm.............................................................................................. 29 Hình 3.4: Sơ đồ buồng lửa ghhi quay ............................................................................31 Hình 3.5: Buồng lửa ghi có lớp nhiên liệu truyền động tương đối trên ghi ..................31 Hình 3.6: Sơ đồ cấu tạo buồng lửa ghi bậc thang.......................................................... 32 Hình 3.7: Buồng lửa với việc đưa nhiên liệu từ dưới lên ..............................................33 Hình 3.8: Sơ đồ nguyên lý làm việc của buồng lửa ghi xích ........................................34 Hình 3.9: Sơ đồ ghi xích thanh ......................................................................................34 Hình 3.10: ......................................................................................................................35 Hình 3.11: Cấu tạo cuốn lò trong buồng lửa đốt than antraxit ......................................36 Hình 3.12: Sơ đồ các máy hất than nhiên liệu ............................................................... 38 Hình 3.13: Các dạng ống xoắn củabộ quá nhiệt ............................................................ 41 Hình 3.14: Cấu tạo bộ quá nhiệt ....................................................................................41 Hình 3.15: Chuyển động của hơi trong bộ quá nhiệt ....................................................42 Hình 3.16: Sơ đồ bố trí dòng hơi đi chéo ......................................................................43 Hình 3.17: Cấu tạo giảm ôn kiểu bề mặt .......................................................................45 Hình 3.18: Bộ giảm ôn hỗn hợp ....................................................................................46 Hình 3.19: Nối bộ giảm ôn với đường nước lò hoặc nước cấp .....................................46 Hình 3.20: Cách bố trí giảm ôn ....................................................................................47 Hình 3.21: Các dạng đường khói đi qua bộ quá nhiệt ...................................................48 Hình 3.22: Điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt bằng cách thay đổi vị trí trung tâm ngọn lửa nhờ quay vòi phun ...................................................................................................48 Hình 3.23: Điều chỉnh nhiệt độ hơi bằng cách tái tuần hoàn khói ................................ 49 Hình 3.24: Ống xoắn của bộ hõm nước.........................................................................50 Hình 3.25: Bộ hâm nước bằng gang ..............................................................................51 Hình 3.26: Sơ đồ nối bộ hâm nước với bao hơi ............................................................ 52 Hình 3.27: Bộ sấy không khí kiểu thu nhiệt ..................................................................53 Hình 3.28: Bộ sấy không khí .........................................................................................54 Hình 3.29: Bố trí bộ hâm nước và bộ sấy không khí ....................................................56 Hình 4.1: Sơ đồ cấu tạo của tuabin hơi nước ................................................................ 61 Hình 4.2: Tuabin có ngưng tụ ........................................................................................62 Hình 4.3: Tuabin có hoàn nhiệt (regeneration tuabin) ..................................................63 Hình 4.4: Tua bin có gia nhiệt (Reheated tua bin) ........................................................64 Hình 4.5: Tua bin có hoàn nhiệt và gia nhiệt (Regeneration and Regeat Tua Bin) ......65 Hình 4.6: Tua bin một casing và tua bin nhiều casing ..................................................66 Hình 4.7: Hơi ngược chiều giữa cao áp và trung áp ......................................................66 Hình 4.8: Rotor có hai dòng hơi ngược nhau (Double flow rotor) ............................... 67 Hình 4.9: Tandem compound double flow rotor ........................................................... 67 Hình 4.10: Tandem-compound, two-flow, reheat, condensing tuabine ........................69 Hình 4.11: Tua bin hơi loại KN .....................................................................................70 Hình 4.12: Sơ đồ đơn giản của tua bin loại TC-F2, gia nhiệt và ngưng hơi .................71 Hình 4.13: Mặt cắt của phần cao áp và trung áp ........................................................... 72 Hình 4.14: Bố trí tua bin hai dòng hơi hạ áp điển hình .................................................73 Hình 4.15: Mặt cắt tầng hạ áp hai dòng hơi ..................................................................74
Hình 4.16: Màng nổ an toàn (atmospheric relief diaphragms).....................................74 Hình 4.17: Hệ thống chống đỡ và chặn vỏ trong .......................................................... 75 Hình 4.18: Hệ thống phun nước giảm ôn hơi thoát tuabin ............................................76 Hình 4.19: màng (diaphragm) .......................................................................................76 Hình 4.20: Bố trí của màng (diaphragms) và cánh tuabin (buckets) ............................. 77 Hình 4.21: Khối vòi phun (nozzle block) ......................................................................78 Hình 4.22: Bố trí điển hình của nozzle box ...................................................................79 Hình 4.23: Mặt cắt của một nữa nozzle block. ............................................................. 79 Hình 4.24: Nguyên lý về chiều của dòng hơi đi qua nozzle..........................................80 Hình 4.25: Thiết kế cơ bản của một tua bin hơi ............................................................ 81 Hình 4.26: Vòi phun hội tụ ............................................................................................ 82 Hình 4.27: Sự chuyển đổi năng lượng (P-V) trong vòi phun. .......................................83 Hình 4.28: Bộ chèn tuabin ............................................................................................. 84 Hình 4.29: Bộ chèn tua bin ............................................................................................ 85 Hình 4.30: Quá trình tiết lưu (Throttle process) ............................................................ 85 Hình 4.31: Hơi rò tỷ lệ nghịch với chiều dài của chèn ..................................................86 Hình 4.32: Lắp đặt vòng chèn răng lược (labyrinth packing ring) ................................ 87 Hình 4.33: Các loại chèn răng lược (labyrinth seals) - hình dạng tiếp xúc của các râu chèn (shape of strips) .....................................................................................................87 Hình 4.34: Hệ thống hơi chèn .......................................................................................88 Hình 4.35: Tua bin xung lực cơ bản đơn giản. .............................................................. 89 Hình 4.36: Sự chuyển đổi năng lượng trong tua bin xung lực (lưu lượng không thay đổi trong khi bánh xe công tác chuyển động). .............................................................. 90 Hình 4.37: Chiều của dòng hơi trong cánh xung lực.....................................................91 Hình 4.38: Tầng cánh của một tua bin xung lực lý tưởng. ............................................91 Hình 4.39: Loại tuabin tầng cánh Curtis đơn giản ........................................................93 Hình 4.40: Tầng cánh tuabin loại Rateau đơn giản ......................................................93 Hình 4.41: Tầng cánh tuabin loại Rateau và Curtis đơn giản .......................................94 Hình 4.42: Tuabin phản lực cơ bản đơn giản. ............................................................... 95 Hình 4.43: Chiều của dòng hơi trong cánh tua bin phản lực. ........................................95 Hình 4.44:Sự chuyển đổi năng lượng trong tua bin phản lực ......................................96 Hình 4.45: Tầng cánh của tua bin phản lực đơn giản. ..................................................97 Hình 4.46:Tua bin phản lực đơn giản với tầng cánh Curtis ..........................................97 Hình 4.47: Tổn thất Profin và xoáy ở mép ra ................................................................ 98 Hình 4.48: Tổn thất gốc và đỉnh cánh ...........................................................................99 Hình 4.49: Sơ đồ cấu trúc của tua bin xung lực nhiều tầng ........................................103 Hình 4.50: Quá trình giản nở của hơi trong Tua bin xung lực nhiều tầng ..................104 Hình 4.51: Sơ đồ cấu trúc của Tua bin phản lực nhiều tầng .......................................105 Hình 4.52: Quá trình giản nở của hơi trong Tua bin hơi phản lực nhiều tầng ............106 Hình 4.53: Tuabin có hoàn nhiệt (regeneration tuabin) .............................................108 Hình 5.1: Dùng Turbine đối áp và Turbine thuần túy .................................................115 Hình 5.2: Turbine ngưng hơi có một cửa trích ............................................................115 Hình 5.3: Dùng Turbine đối áp có một của trích và Turbine ngưng hơi .....................115 Hình 5.4: Dùng Turbine ngưng hơi có hai cửa trích ...................................................116 Hình 5.5: Phương án sản xuất điện năng riêng lẽ ........................................................118 Hình 5.6: Phương án sản xuất điện năng phối hợp......................................................118 Hình 5.7: Sơ đồ nguyên lý của chu trình có quá nhiệt trung gian ...............................121 Hình 5.8: Sơ đồ đặt chồng ...........................................................................................123
Hình 5.9: Sơ đồ đặt kề .................................................................................................125 Hình 5.10: Bồn khử khí ...............................................................................................127
DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Công suất đặt của các nhà máy điện ........................................................................ 17
CHƯƠNG TRÌNH MÔN HỌC: TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 1. Tên môn học: TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Mã môn học: KTĐ19MH56 2. Thời gian thực hiện môn học: 30 giờ; (Lý thuyết: 28 giờ; Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, bài tập: 0 giờ; Kiểm tra 2 giờ) Số tín chỉ: 02 3. Vị trí, tính chất của môn học: - Vị trí: Môn Tổng quan về nhà máy nhiệt điện môn học dùng để đào tạo cho nghề vận hành điện trong nhà máy nhiệt điện. Môn học được bố trí sau khi học xong các môn học chung. - Tính chất: Môn Điện kỹ thuật cơ bản là môn học cung cấp những kiến thức và kỹ năng mang tính chất nền tảng và giới thiệu về các thiết bị điện thường gặp trong các nhà máy công nghiệp. 4. Mục tiêu môn học: - Về kiến thức: - Trình bày được các hệ thống trong nhà máy điện. Nắm được nguyên lý làm việc, các thiết bị trong nhà máy. - Trình bày sơ đồ cấu tạo, các nguyên lý làm việc, các chu trình nhiệt trong nhà máy. - Về kỹ năng: - Tính toán được các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật trong nhà máy điện. - Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: - Cẩn thận, nghiêm túc trong học tập và trong công việc - Rèn luyện tính kiên nhẫn, chính xác tỉ mỉ 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 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 4 MHCB19MH08 Giáo dục quốc 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 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 26 KTĐ19MĐ19 Khóa luận tốt 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) Số Thực hành, Nội dung tổng quát Tổng Lý thí nghiệm, Kiểm tra TT số thuyết thảo luận, bài tập LT TH Chương 1: Tổng quan về nhà 1 2 2 0 0 0 máy nhiệt điện Chương 2: Hệ thống cung cấp 2 3 3 0 0 0 nhiên liệu 3 Chương 3: Lò hơi 10 9 0 1 0 4 Chương 4: Tua bin 8 8 0 0 0 Chương 5: Độ kinh tế nhiệt và 5 chỉ tiêu năng lượng của nhà 7 6 0 1 0 máy nhiệt điện Cộng 30 28 0 2 0 6. Điều kiện thực hiện môn học: 1. Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: - Phòng học lý thuyết 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 - Video mô phỏng hoạt động 4. Các điều kiện khác: 7. Nội dung và phương pháp, đánh giá: 7.1 Kiểm tra thưởng xuyên: - Số lượng bài: 01. - 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: 02 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 45÷60 phút 2. Bài kiểm tra số 2 Lý thuyết Bài 2 45÷60 phút 7.3 Thi kết thúc môn học: Thi lý thuyết - Hình thức thi: Thi lý thuyết - 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: - Giáo trình Phần điện trong nhà máy điện và trạm biến áp – TS. Đào Quang Thạch, TS. Phạm Văn Hòa. - Giáo trình Phần điện trong nhà máy điện và trạm biến áp – Bộ môn hệ thống điện – Đại học Bách khoa Đà Nẵng. - Giáo trình Trạm và nhà máy điện – ThS. Đặng Tuấn Khanh.
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ❖ GIỚI THIỆU VỀ CHƯƠNG 1: Chương 1 là bài giới thiệu tổng thể những khái niệm cơ bản 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 tổng quan về nhà máy nhiệt điện và hệ thống điện Việt Nam - 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: Chương 1: Tổng quan về nhà máy nhiệt điện Trang 13
+ Nghiên cứu bài trước khi đến lớp + Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập. + 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. KHÁI NIỆM VỀ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN: Nhà máy điện là một nơi có nhiều thiết bị đồ sộ và phức tạp chúng phối hợp hoạt động để tạo ra điện năng. Trong đó, có thể nói tua bin - máy phát là một cụm thiết bị quan trọng nhất trong các thiết bị, một phần do kích thước của nó, không giống như những thiết bị khác có thể lớn hơn, nó thường được lắp trong nhà tua bin ngay trên chân đế của nó. Trong nhiều nhà máy, kích thước của tua bin này dài hơn 30m. Có thể cho rằng tua bin là thiết bị quan trọng nhất đối với nhà máy điện. Cụm tua bin- máy phát là thiết bị quan trọng nhất trong nhà máy điện. Trong phần này, nội dung chỉ nói về tua bin, nên không đề cập đến những thiết bị còn lại. Nó quan trọng, tuy nhiên phải hiểu rằng nó không thể tự làm việc độc lập được. Nó chỉ là một bộ phận hoặc là một hệ thống phụ của toàn bộ hệ thống phát điện. Khi vận hành tuabin có nghĩa là phải hiểu rằng đang vận hành toàn bộ nhà máy điện. Việc vận hành tua bin thường được xem như là một nghệ thuật. Nhiều người chỉ có ý nghĩ mơ hồ rằng làm thế nào mà tua bin chuyển đổi năng lượng từ hơi để quay máy phát điện. Thật khó mà vận hành tua bin tốt trong mọi điều kiện nếu như không có sự hiểu biết về nguyên lý làm việc bên trong của nó. Mục đích của phần này là giới thiệu về nhà máy điện để đánh giá đúng về tua bin. Đồng thời cũng giới thiệu nguyên lý cơ bản để turbine sản xuất điện. Lý thuyết nhà máy nhiệt điện. Nhà máy nhiệt điện là một nhà máy chuyển đổi năng lượng. Toàn bộ quá trình chuyển đổi năng lượng là một sự chuyển đổi của năng lượng từ nhiên liệu sang điện năng. Sự chuyển đổi này cần một số giai đoạn trung gian. Những giai đoạn trung gian này xảy ra được gọi là chu trình nhà máy điện. Nó được gọi là chu trình vì có "lưu chất làm việc" được tái sử dụng và tái sử dụng trong một chu trình để chuyển năng lượng từ dạng này sang dạng khác. Môi chất làm việc này là nước. + Bước đầu tiên trong quá trình chuyển đổi là từ nhiên liệu sang nhiệt hoặc năng lượng nhiệt dạng hơi. Quá trình này xảy ra trong lò hơi. Bộ phận tạo hơi là một lò hơi trong một nhà máy điện chạy bằng than, dầu hoặc gas. Trong nhà máy điện hạt nhân thì lò hơi này chính là lò phản ứng hạt nhân. Điều quan trọng phải hiểu là mặc dù chu trình của nhà máy nhiệt điện và nhà máy điện hạt nhân rất giống nhau nhưng nguồn Chương 1: Tổng quan về nhà máy nhiệt điện Trang 14
hơi của hai loại nhà máy điện này rất khác nhau. Sau đây sẽ mô tả về nhà máy nhiệt điện, còn những khác biệt so với nhà máy điện hạt nhân sẽ nói sau. Lò hơi trong các nhà máy nhiệt điện và lò phản ứng trong các nhà máy điện hạt nhân đều được gọi là lò hơi, chức năng của chúng thì giống nhau là chuyển đổi năng lượng từ nhiên liệu sang nhiệt năng dạng hơi. Nhiệt năng được giải phóng từ nhiên liệu sang dạng hơi được hấp thu bởi nước (đôi khi còn gọi là "môi chất") bởi nó được sử dụng để vận chuyển nhiệt năng trong suốt chu trình. Nước sẽ chuyển sang dạng hơi, khi hấp thu nhiệt năng trong lò hơi và hơi này sẽ theo đường ống đến tuabin. Trong những nhà máy nhiệt điện hiện đại thì nhiệt độ hơi này thường từ 482 C đến 565 C và áp suất từ 1800 psig đến 3600 psig. + Bước thứ hai trong quá trình chuyển đổi năng lượng này xảy ra khi hơi đi qua tua bin và nhiệt năng này biến thành cơ năng để quay máy phát. Hầu hết trong các nhà máy nhiệt điện lượng hơi này sẽ quay về lò hơi để được làm nóng lại (bổ sung thêm nhiệt năng vào hơi) sau khi đi qua tua bin. + Bước thứ ba trong quá trình chuyển đổi năng lượng xảy ra tại máy phát nơi cơ năng chuyển thành điện năng. Không phải toàn bộ năng lượng hơi đều chuyển sang cơ năng vì không phải toàn bộ hơi đều đi qua tua bin. Một ít hơi được phép trích (còn gọi là hơi trích) từ tua bin theo đường ống đến các bộ trao đổi nhiệt gọi là các bộ gia nhiệt nước cấp. Thông thường một lượng hơi trích này sử dụng cho các tua bin nhỏ để chạy bơm nước cấp cho các hệ thống phụ khác của nhà máy. Tuy nhiên, phần lớn hơi thoát ra từ tua bin sẽ được gom vào bình ngưng (condenser). Bình ngưng này cho phép áp suất hơi thoát được duy trì gần như chân không (thông thường khoảng 1 psia, so với áp suất môi trường là 14,7 psia). Việc duy trì áp suất thấp này sẽ làm cho tua bin nhận được năng lượng càng nhiều từ hơi. Đồng thời bình ngưng cũng ngưng hơi thoát thành nước vì vậy nước đó có thể tái sử dụng trong chu trình. Việc ngưng hơi này cần phải tách nhiệt khỏi hơi. Bình ngưng đơn giản chỉ là một bộ trao đổi nhiệt lớn làm cho nhiệt này chuyển sang nước tuần hoàn. Khoảng 1/3 nhiệt năng hơi từ lò đưa vào sẽ bị loại trong bình ngưng. Hơi sau khi được ngưng gọi là nước ngưng (condensate) sẽ gom vào đáy bình ngưng gọi là hotwell. Nước từ hotwell sẽ được bơm ra bằng bơm nước ngưng và bơm nước cấp lò để tái sử dụng trong lò hơi. Những bơm này đồng thời cũng bơm nước ngưng qua các bộ trao đổi nhiệt (như bộ hơi chèn tua bin, các bộ làm mát nhớt tua bin, các bộ làm mát máy phát bằng hydrogen) và các bộ gia nhiệt nước cấp. Những bộ trao đổi nhiệt và bộ gia nhiệt nước cấp sẽ hâm nóng nước gần đến nhiệt độ sôi khi nước vào lò hơi. Hâm nóng nước ngưng trước khi vào lò sẽ làm cho chu trình hiệu quả hơn và tránh được việc nước lạnh vào lò sẽ gây sốc nhiệt và rạn nứt. Chương 1: Tổng quan về nhà máy nhiệt điện Trang 15
Hình 1.1: Sơ đồ đơn giản về chuyển đổi năng lượng của một nhà máy điện Như đã đề cập trên, chu trình của nhà máy nhiệt điện và nhà máy điện hạt nhân rất giống nhau, tuy nhiên có một số điểm rất khác. Điều khác biệt quan trọng nhất là hầu hết các lò phản ứng hạt nhân tạo hơi ở áp suất và nhiệt độ thấp hơn đáng kể so với các nhà máy nhiệt điện, điển hình là khoảng 960 psig và 285oC. Trên thực tế áp suất và nhiệt độ còn thấp hơn, nhiệt độ hơi chỉ bằng hoặc cao hơn điểm sôi chút ít đối với áp suất mà lò phản ứng hoạt động. Điều này có nghĩa là hơi trong tua bin của nhà máy điện hạt nhân được ngưng tụ ngay khi vào tua bin. Đối với tua bin của các nhà máy nhiệt điện, hơi khô hiện hữu trong hầu hết khắp mọi ngõ ngách tua bin vì nhiệt độ cao hơn nhiều. Điều này sẽ gây ra sự cố đặc biệt cho tua bin của nhà máy điện hạt nhân vì nước giọt sẽ gây mất hiệu quả và ăn mòn tua bin. Tua bin của nhà máy điện hạt nhân có những đặc tính đặc biệt là loại độ ẩm khi nó hình thành, tuy nhiên chỉ những đặc tính này thì không đủ. Trong chu trình nhà máy điện hạt nhân cần phải có những thiết bị đặc biệt gọi là những bộ tách ẩm (moisture separator) để loại sự ngưng tụ. Các bộ tách ẩm này được lắp đặt trên đường ống giữa phần cao áp và hạ áp của tua bin. Lưu ý rằng do không có tua bin trung áp, nên hơi không trở về lò phản ứng và được gia nhiệt như các lò hơi nhà máy nhiệt điện thuần tuý. Một số nhà máy điện hạt nhân có bộ gia nhiệt, tuy nhiên nó hoàn toàn khác so với của nhiệt điện thuần tuý. Hơi từ lò phản ứng hoặc hơi trích từ tua bin được sử dụng trong bộ trao đổi nhiệt loại vỏ (shell) hoặc loại ống. Thông thường, xu hướng thiết kế hiện nay là các ống của bộ gia nhiệt (reheater) được lắp trong bộ tách ẩm để tiết kiệm không gian. Trong những trường hợp này, bồn chứa (vessel) được gọi là bộ tách ẩm hoặc là bộ gia nhiệt. Tất cả các bộ phận khác nhau trong một nhà máy điện có hoạt động liên kết với nhau. Ví dụ, nếu có sự cố gây giảm áp suất tại lò hơi thì các van của tua bin sẽ đóng lại để giữ khỏi giảm áp suất . Điều này sẽ làm cho công suất máy phát giảm. Cũng như có nhiều ảnh hưởng khác như thay đổi áp suất trong bình ngưng, thay đổi nhiệt độ nước sắp hoá hơi vào lò, v.v… Vì vậy, khi nói về việc vận hành tua bin - máy phát thì phải hiểu rằng vận hành toàn bộ nhà máy điện. Điều quan trọng đối với vận hành viên là phải hiểu biết về sự tương tác lẫn nhau giữa các bộ phận khác nhau cũng như tua bin - máy phát. Chương 1: Tổng quan về nhà máy nhiệt điện Trang 16
1.2. HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM Căn cứ vào đặc điểm địa lý kỹ thuật của nước ta, có thể chia hệ thống điện toàn quốc thành 3 hệ thống điện: Hệ thống điện miền Bắc: bao gồm các tỉnh từ miền Bắc từ Hà Tĩnh trở ra. Hệ thống điện miền Trung bao gồm các tỉnh duyên hải miền Trung từ Quảng Bình đến Khánh Hòa và ba tỉnh Tây Nguyên: Kon Kum, Gia Lai, Đắc Lắc. Hệ thống điện miền Nam: bao gồm các tỉnh còn lại phía Nam. Hiện nay tổng công suất lắp đặt của các nhà máy điện là 5705 MW, trong đó thủy điện chiếm 54%, nhiệt điện 22%, diesel và tuabin khí 24%. Điện năng sản xuất năm 1999 là 23763 triệu kWh. Hiện trạng lưới điện (theo số liệu năm 2000) Đường dây 500 kV: 1514 km với dung lượng đặt máy biến áp: 2850 MVA. Đường dây 220 kV: 3732 km với dung lượng đặt máy biến áp: 5817 MVA. Đường dây 66 – 110 kV: 7851 km với dung lượng đặt máy biến áp: 7328 MVA. Đường dây trung thế: 50464 km với dung lượng máy biến áp: 10395 MVA. Công suất đặt (MW) của các nhà máy điện hiện có theo bảng 1.1 Nhà máy Công suất Nhà máy Công suất Nhà máy Công suất điện (MW) điện (MW) điện (MW) Thủy điện Nhiệt điện Tuabin khí Hoà Bình 1920 Phả Lại 440 Bà Rịa 271 Thác Bà 108 Uông Bí 110 Phú Mỹ 2.1 280 Đa Nhim 160 Ninh Bình 100 Phú Mỹ 2.2 720 Trị An 400 Thủ Đức 165 Phú Mỹ 3 720 Thác Mơ 150 Cần Thơ 33 Thủ Đức 128 Vĩnh Sơn 66 Hiệp Phước 375 Cần Thơ 75 Yaly 540 Ô Môn Hàm Thuận 300 (2006) 600 Diesel Đa Mi 177 Tổng công 447 Thủy điện 50 suất nhỏ Đại Ninh 300 (2003) Bảng 1.1:Công suất đặt của các nhà máy điện Hệ thống đường dây tải điện Bắc Nam là hệ thống nối liền hệ thống điện các miền, hình thành hệ thống điện thống nhất trong cả nước đồng thời là trục xương sống của hệ thống điện Việt Nam. Từ khi đưa vào vận hành, hệ thống đã truyền từ Bắc vào Nam khoảng 13 tỷ kWh và từ Nam ra Bắc khoảng 1,5 tỷ kWh. Hệ thống truyền tải 500 kV Bắc Nam thực sự là đường dây liên kết hệ thống hiện nay, truyền tải điện theo cả hai chiều, nâng cao độ tin cậy, an toàn hệ thống đồng thời tạo điều kiện khai thác tối ưu các nguồn của hệ thống. ❖ TÓM TẮT NỘI DUNG CHƯƠNG 1: 1.1. Khái niệm về nhà máy nhiệt điện 1.2. Hệ thống điện Việt Nam. Chương 1: Tổng quan về nhà máy nhiệt điện Trang 17
❖ CÂU HỎI CỦNG CỐ CHƯƠNG 1: Câu 1 Nhà máy điên được phân thành mấy loại? A 3 B 4 C 5 D 6 Câu 2 Môi chất làm việc trong các chu trình của nhà máy nhiệt điện là: A Nước B Xăng C Dầu D Khí gas Câu 3 Các giai đoạn trung gian trong nhà máy nhiệt điện được gọi là: A Chu trình nhà máy điện B Chu trình carno C Chu trình Rankin D Tất cả đều đúng Quá trình chuyển đổi năng lượng từ năng lượng nhiên liệu sang năng Câu 4 lượng nhiệt dạng hơi xảy ra tại: A Lò hơi B Tua bin C Máy phát D Không có đáp án nào đúng Quá trình chuyển đổi năng lượng từ nhiệt năng sang cơ năng để quay máy Câu 5 phát xảy ra tại: A Tua bin B Lò hơi C Máy phát D Không có đáp án nào đúng Câu 6 Quá trình chuyển đổi năng lượng từ cơ năng sang điện năng xảy ra tại: A Máy phát B Tua bin C Lò hơi D Không có đáp án nào đúng Chương 1: Tổng quan về nhà máy nhiệt điện Trang 18
CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CẤP NHIÊN LIỆU ❖ GIỚI THIỆU VỀ CHƯƠNG 2: Chương 2 là bài giới thiệu tổng thể những khái niệm cơ bản về hệ thống cấp nhiên liệu 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 2 LÀ: Sau khi học xong bài học này, học sinh có khả năng - Mô tả được hệ thống dầu, hệ thống đá vôi, hệ thống than, các thông số kỹ thuật và chế độ vận hành của hệ thống - Phát huy tính tự giác, sáng tạo và nghiêm túc trong học tập, làm việc ❖ PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY VÀ HỌC TẬP CHƯƠNG 2: - 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 2: - 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 2: - 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: Chương 2: Hệ thống cung cấp nhiên liệu Trang 13
+ Nghiên cứu bài trước khi đến lớp + Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập. + 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 2: Khái niệm về nhiên liệu: Nhiên liệu là những vật chất khi cháy phát ra ánh sáng và nhiệt năng. Trong công nghiệp thì nhiên liệu phải đạt các yêu cầu sau: - Có nhiều trong tự nhiên, trữ lượng lớn, dễ khai thác, giá thành rẽ. - Khi cháy không sinh ra các chất gây nguy hiểm. - Nhiên liệu có thể phân thành 2 loại chính: Nhiên liệu vô cơ và nhiên liệu hữu cơ Chương 2: Hệ thống cung cấp nhiên liệu Trang 14