MỤC LỤC
MỤC LỤC.....................................................................................................................1
LỜI NÓI ĐẦU...............................................................................................................3
CHƯƠNG 1: ĐỀ XUẤT VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN.....................................................5
1.1. Giới thiệu sơ lược về điện năng..........................................................................5
1.2. Sự cần thiết phải xây dựng nhà máy điện............................................................5
1.3. Xác định loại nhà máy điện cần thiết kế............................................................6
1.4. Vị trí đặt nhà máy...............................................................................................6
1.5. Chọn công suất tổ máy........................................................................................7
1.6. Tính chọn phương án..........................................................................................7
1.6.1. Tính chi phí vận hành hằng năm..................................................................7
1.6.1.1. Chi phí cho khấu trừ hao mòn và sữa chữa...............................................8
1.6.1.2. Chi phí cho nhiên liệu:..............................................................................8
1.6.1.3. Chi phí trả lương cho công nhân.............................................................10
1.6.1.4. Phí tổn chung..........................................................................................11
CHƯƠNG 2: LẬP VÀ TÍNH TOÁN SƠ ĐỒ NHIỆT NGUYÊN LÝ.....................13
2.1 Lập sơ đồ nhiệt nguyên lý cho tổ máy đã chọn..................................................13
2.2 Các thông số hơi và nước đồ thị i - s biểu diễn quá trình làm việc của dòng hơi
trong tua bin.............................................................................................................15
2.3 Cơ sở tính toán các thông số của nhà máy.....................................................20
2.3.1 Tính toán cân bằng cho bình phân ly và bình gia nhiệt nước bổ sung..21
2.3.1.1 Bình gia nhiệt cao áp 1 (GNCA1)............................................................21
2.3.1.2 Bình gia nhiệt cao áp 2 (GNCA2)............................................................23
2.3.1.3 Bình gia nhiệt cao áp 3 (GNCA 3)...........................................................24
2.3.2 Thiết bị khử khí cấp nước (KK)...............................................................28
2.3.3 Bình gia nhiệt hạ áp 5 ( BGNHA 5)............................................................29
2.3.4 Bình gia nhiệt hạ áp 6 ( BGNHA 6)............................................................30
2.3.5 Cân bằng nhiệt điểm hỗn hợp K..................................................................32
2.3.6 Bình gia nhiệt hạ áp 7 ( BGNHA 7)............................................................33

2.3.7 Bình gia nhiệt hạ áp 8 ( BGNHA 8), bình làm lạnh Ejector (LE) và bình
ngưng................................................................................................................... 34
2.3.7.1 Bình gia nhiệt hạ áp 8 ( BGNHA 8).........................................................35
2.3.7.2 Điểm hỗn hợp sau bình ngưng (HH2)......................................................36
2.4 Cân bằng hơi và nước ngưng.............................................................................36
2.5 Cân bằng năng lượng và tiêu hao hơi trên Tuabin..............................................37
2.5.1 Cân bằng năng lượng..................................................................................37
2.5.2 Suất tiêu hao hơi của Tuabin.......................................................................39
2.5.3 Tiêu hao nhiệt cho thiết bị Tuabin...............................................................39
2.5.4 Suất tiêu hao nhiệt cho thiết bị Tuabin........................................................39
2.5.5 Tiêu hao nhiệt cho lò hơi.............................................................................40
2.5.6 Suất tiêu hao nhiệt cho lò hơi......................................................................40
2.5.7 Tiêu hao nhiệt cho toàn tổ máy....................................................................40
2.5.8 Suất tiêu hao nhiệt cho toàn tổ máy.............................................................41
2.5.9 Hiệu suất truyền tải môi chất trong nhà máy...............................................41
2.5.10 Hiệu suất của thiết bị Tuabin.....................................................................41
2.5.11 Hiệu suất toàn bộ nhà máy........................................................................42
2.5.12 Tiêu hao nhiên liệu cho toàn tổ máy và toàn nhà máy...............................42
2.5.13 Suất tiêu hao nhiên liệu chuẩn...................................................................42


LỜI NÓI ĐẦU
Sản xuất điện năng là một ngành quan trọng trong nền kinh tế quốc dân. Nó
phản ánh tình trạng chung của sức sản xuất của một quốc gia.
Điện năng đóng một vai trò quan trọng trên mọi lĩnh vực kinh tế, chính trị,
xã hội. Đối với đời sống thường ngày, điện năng cần cho chiếu sáng, nấu nướng,
cung cấp năng lượng cho các thiết bị điện….. Đối với kinh tế điện năng còn quan
trọng hơn nó cấp năng lượng cho máy móc hoạt đông, tạo điều kiện đủ ánh sáng,
thoáng mát cho người lao động .. Đối với chính trị của một đất nước điện năng nó
có vai trò rất lớn bởi vì để tạo ra dòng điện ngoài các thiết bị chính của một chu

trình thì nhiên liệu đóng vai trò rất quan trọng. Nhiên liệu cấp cho nhà máy nhiệt
điện có thể ở dạng rắn, khí nó liên quan đến nguồn tài nguyên của một quốc gia.
Để cho sinh viên được hiểu biết thêm về nhà máy nhiệt điện, giảng viên khoa Công
nghệ Nhiệt – Điện lạnh đã tạo điều kiện cho sinh viên tiếp xúc với đồ án nhà máy
nhiệt điện. Em xin chân thành cảm ơn thầy TS Phạm Duy Vũ đã chỉnh sửa và bổ
sung cho bài làm của em. Đây là lần đầu tiên em thiết kế nhà máy nhiệt điện, kiến
thức còn hạn chế và chưa có kinh nghiệm nên trong quá trình thiết kế chắc chắn
không tránh khỏi sai sót. Em kính mong nhận được sự góp ý và chỉ dẫn tận tình
của quý thầy cô giáo để kiến thức của em được tốt hơn. Em xin chân thành cảm
ơn!

Sinh viên thực hiện
Trần Quang Thuật


CHƯƠNG 1: ĐỀ XUẤT VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN
1.1. Giới thiệu sơ lược về điện năng
Năng lượng mà chủ yếu là điện năng đã trở thành một nhu cầu không thể
thiếu được trong sự phát triển kinh tế của mỗi quốc gia trên thế giới. Dựa vào khả
năng sản xuất và lượng tiêu thụ điện năng mà ta có thể đánh giá chung được sự
phát triển ngành công nghiệp nước đó. Điện năng được sản xuất ở nhiều nơi trên
thế giới bằng nhiều cách khác nhau như nhà máy thủy điện (NTĐ), nhà máy điện
thủy triều, nhà máy điện địa nhiệt, nhà máy điện nguyên tử (NNT), nhà máy phong
điện, nhà máy điện dùng năng lượng mặt trời,... Hiện nay phổ biến nhất là nhà máy
nhiệt điện, ở đó nhiệt năng thoát ra khi đốt các nhiên liệu hữu cơ (than, dầu, khí...)
được biến đổi thành điện năng.
Trên thế giới điện năng được sản xuất từ nhà máy nhiệt điện chiếm khoảng
70% điện năng thế giới, riêng ở nước ta lượng điện năng do các nhà máy nhiệt điện
sản xuất ra chiếm một tỷ lệ chủ yếu trong tổng số điện năng trên toàn quốc. Nhưng
đối với mỗi quốc gia trên thế giới thì việc sản xuất ra điện năng còn tùy thuộc vào

nguồn năng lượng sẵn có, điều kiện kinh tế và cũng như sự phát triển khoa học kỹ
thuật.
1.2. Sự cần thiết phải xây dựng nhà máy điện.
Sau hòa bình lập lại năm 1945 chúng ta tiếp quản một số nhà máy điện cũ
của thực dân Pháp xây dựng trong thời gian xâm lược nước ta, các nhà máy này có
công suất thực tế khoảng 30MW. Các nhà máy này được xây dựng ở các thành
phố và các khu mỏ, với các công suất nhỏ, hiệu suất thấp và thiết bị loại cũ. Từ đó
cho đến năm 1975 chúng ta đã xây dựng thêm nhiều nhà máy điện nhưng công suất
vẫn còn nhỏ, mặt khác cũng trong thời gian đó do cuộc chiến tranh phá hoại ở


miền Bắc bởi đế quốc Mỹ gây ra, cho nên đa số các nhà máy điện đều bị oanh tạc
và hư hỏng nặng. Hiện nay chúng ta có nhiều nhà máy có công suất lớn hơn ngoài
nhà máy nhiệt điện ra còn có các nhà máy thủy điện, mặc dù vậy lượng điện năng
sản xuất ra để cung cấp cho cả nước vẫn còn thiếu nhiều.
Trước sự phát triển như vũ bão của nền kinh tế thế giới, cũng như sự tiến bộ
của khoa học kỹ thuật. Đây là một vấn đề lớn mà mỗi quốc gia trên thế giới nói
chung và nước ta nói riêng cần có biện pháp giải quyết làm sao cho chúng ta không
bị tụt hậu so với các nước khác. Nhờ sự phát triển một cách vượt bậc của khoa học
kỹ thuật, từ đó ta có thể áp dụng vào mà nâng cao các thông số làm việc và độ tin
cậy làm việc của các thiết bị, từ đó nâng cao hiệu suất của nhà máy điện.
Từ các vấn đề đó đòi hỏi mỗi sinh viên của Khoa Công Nghệ Nhiệt Điện Lạnh cần phải tìm hiểu nghiên cứu và làm quen với các thiết bị sản xuất ra điện
năng để sau này có thể tự thiết kế, vận hành, sửa chữa các thiết bị trong nhà máy
nhiệt điện. Và cũng để góp một phần trí tuệ vào công cuộc xây dựng đất nước
ngày càng giàu mạnh, có uy tín trên thế giới.
1.3. Xác định loại nhà máy điện cần thiết kế
Trên thực tế chúng ta thấy có hai loại nhà máy nhiệt điện đốt nhiên liệu hữu cơ
sử dụng chu trình Rankine là:
-Nhà máy nhiệt điện: Chỉ sản xuất điện cung cấp cho lưới điện chung.
-Trung tâm nhiệt điện: Vừa sản xuất điện cấp lên lưới điện chung vừa cung cấp hơi

hoặc nước nóng cho hộ tiêu thụ.
1.4. Vị trí đặt nhà máy
- Chúng ta sẽ đặt nhà máy tại xã Bình Khê, huyện Đông Triều, tỉnh Quảng Ninh.
- Thuận lợi vị trí địa lý: Gần các mỏ than Mạo Khê (khoảng 50km). Sau khi đi vào
hoạt động sẽ tận dụng nguồn than chất lượng thấp tại vùng than Mạo Khê để phát
điện, góp phần bảo vệ môi trường. Ngoài ra đây là vùng còn hoang sơ đang kêu gọi


đầu tư nên không tốn nhiều chí phí đầu tư giải phóng mặt bằng và được sự ưu đãi
từ địa phương.
-Nhiệm vụ nhà máy: Nhà máy sẽ cung cấp điện vào lưới điện quốc gia.
1.5. Chọn công suất tổ máy
Sau khi xác định được loại nhà máy nhiệt điện như trên thì phải xác định
công suất tổ máy và thông số hơi. Công suất tổ máy và thông số hơi liên quan chặt
chẽ với nhau.Nếu chọn công suất tổ máy(công suất đơn vị) càng lớn ,thông số hơi
càng cao dẫn đến hiệu suất toàn nhà máy cũng tăng lên. Và ta cần chú ý công suất
đơn vị của tổ máy thì không được vượt quá công suất dự phòng của hệ thống tức
công suất tổ máy phải chọn nhỏ hơn 10% so với công suất tổng của toàn hệ thống.
Và điều này cũng thuận lợi sau này khi muốn mở rộng tối đa công suất cũng không
làm cho số tổ máy tăng quá nhiều trong một nhà máy.
- Các tổ máy nên chọn có cùng cấu hình và công suất để thuận tiện cho việc
vận hành, sữa chữa, thay thế và quản lý thiết bị
Công suất của nhà máy điện là 900MW trong trường hợp này ta chia làm ba
phương án để so sánh hiệu quả kinh tế, kỹ thuật của từng phương án. Bao gồm có
các phương án sau:
- Đặt 3 tổ máy có công suất mỗi tổ là 300MW.
- Đặt 2 tổ máy có công suất mỗi tổ là 450MW.
- Đặt 1 tổ máy có công suất mỗi tổ là 900MW.
Chọn phương án đặt 2 tổ máy có công suất 450MW ( Theo sự phân công của giáo
viên hướng dẫn).

1.6. Tính toán phương án đã chọn
Giả sử chi phí đầu tư ứng với 1MW công suất nhà máy có giá 1 triệu USD, và tỷ
giá 1 USD= 23.000 VND

1.6.1. Tính chi phí vận hành hằng năm.
Chi phí vận hành hằng năm của các thiết bị như sau:


S = SA + SB + Sn + S0 , [đồng]/năm.
Trong đó: SA : chi phí cho khấu trừ hao mòn và sữa chữa.
SB : chi phí cho nhiên liệu.
Sn : chi phí cho việc trả lương cán bộ công nhân viên.
S0 : chi phí công việc chung của nhà máy và tất cả các chỉ tiêu khác.
1.6.1.1. Chi phí cho khấu trừ hao mòn và sữa chữa.
SA = PA.K ,đồng /năm
Trong đó:

PA : Phần khấu hao thiết bị và sửa chữa.
K: vốn đầu tư thiết bị nhiệt của các phương án; [đồng]
PA = 6% Tra bảng 1.13 [Tài liệu 1/Tr 26]

Phương án : Chọn 2 tổ máy với công suất mỗi tổ là 450MW
K= 27,32.1012 [đồng]
SA= 0,059. 27,32.1012 = 1,612.1012 [đồng]
1.6.1.2. Chi phí cho nhiên liệu:
SB = C.b.n.N, [đồng/năm]
Trong đó:
C : giá mua nhiên liệu tại nhà máy.với giá than C = 2,6.106 [đồng/tấn] theo
TCVN 8910:2015
Với b : suất tiêu hao than tiêu chuẩn để sản xuất l kWh

Giả sử số giờ sử dụng là 6000h,ta có :
b= 0,3297 kg/kWh : ứng với phương án


N : Tổng công suất của nhà máy [kWh/năm]
N = 900.103 [kWh/năm]
Giả sử mỗi năm sản xuất n = 6000h
Vậy chi phí cho nhiên liệu hằng năm của nhà máy là:
Btc= 0.3397 .900.6000 = 1780380 Ttc/năm.
SB = C.b.n.N=2,6.106.0,3297.6000.900.103 =4628571428571 [Đồng/Năm]
1.6.1.3. Chi phí trả lương cho công nhân.
Sn = Z.N.n ,đồng/năm
Trong đó
Z: tiền lương trung bình 1 người trong 1 năm,
Giả sử mỗi tháng cán bộ công nhân viên nhận lượng trung bình một người là
200.106 đồng /năm
n : hệ số biên chế của công nhân vận hành, [người/MW]
Ta chọn : n = 0,85
N : Tổng công suất của nhà máy, N = 900 [MW]
Chi phí trả lương cho cán bộ công nhân viên từng phương án là :
Sn = 200.106.900.0,85 = 153 .109 đồng/năm
1.6.1.4. Phí tổn chung.
S0 = α (SA+SN) ,đồng/năm.
Trong đó :
α = 27% : hệ số khấu hao
SA : Chi phí khấu hao và sửa chữa


Sn : Chi phí trả tiền lương cho cán bộ công nhân viên.
S0 = α (SA+ Sn) = 0,27.( 1,162.1012 + 153.109)= 476,6.109 đồng/năm

Vậy chi phí vận hành hằng năm của từng phương án là
S = S B + SA + Sn + S0
= 4628571428571 + 1,612.1012 + 153 .109 + 476,6.109
= 6,87.1012 đồng/năm

CHƯƠNG 2: LẬP VÀ TÍNH TOÁN SƠ ĐỒ NHIỆT NGUYÊN LÝ
2.1 Lập sơ đồ nhiệt nguyên lý cho tổ máy đã chọn.
SƠ ĐỒ NHIỆT NGUYÊN LÝ CỦA MỘT KHỐI 300MW


Trong đó :

LH
QN

Lò hơi trực lưu.
Bộ quá nhiệt.

QNTG

Bộ quá nhiệt trung gian.

CA

Tầng cao áp.

TA

Tầng trung áp.


HA

Tầng hạ áp.

BN

Bình ngưng.

BNN

Bơm nước ngưng.

LE

Bình làm lạnh Ejectơ.

HA5,6,7,8 Các bình gia nhiệt hạ áp 5,6,7,8
CA 1,2,3 Các bình gia nhiệt cao áp 1,2,3
BNC

Bơm nước cấp.

KK

Thiết bị khử khí.

TP

Tuabin phụ.


NBS

Nước bổ sung.

Diễn giải sơ đồ nhiệt nguyên lý.
Trong toàn bộ nhà máy 900MW bao gồm 2 khối, mỗi khối 450MW gồm có: lò hơi
trực lưu, tua bin ngưng hơi một trục K-450-300 có các thông số siêu tới hạn, quá nhiệt
trung gian một lần, tuabin có 3 xilanh.
Hơi quá nhiệt từ lò hơi được dẫn đến phần cao áp của tuabin sẽ giản nỡ sinh công,
sau khi ra khỏi phần cao áp hơi được quá nhiệt trung gian một lần nữa rồi tiếp tục giản nỡ
trong phần trung áp và hạ áp của tuabin. Trên tuabin có 8 cửa trích gia nhiệt cho nước


ngưng, nước cấp và thiết bị khử khí. Phần hơi còn lại sau khi ra khỏi phần hạ áp của
tuabin được đưa vào bình ngưng, tại đây hơi được ngưng tụ thành nước ngưng nhờ nước
tuần hoàn làm mát.
Nước ngưng sau khi ra khỏi bình ngưng được bơm nước ngưng bơm qua bình làm
lạnh Ejector sau đó qua các bình gia nhiệt hạ áp rồi dồn về thiết bị khử khí chính. Nước
ngưng sau khi được khử khí sẽ được chứa trong bể khử khí, sau đó được bơm nước cấp
đưa qua các bình gia nhiệt cao áp làm tăng nhiệt độ trước khi đưa vào lò hơi.
Hơi từ các cửa trích của tuabin gia nhiệt cho nước ngưng, nước cấp bao gồm: 2 cửa
trích ở phần cao áp được gia nhiệt cho bình gia nhiệt cao áp số 1 và 2; 4 cửa trích ở phần
trung áp được gia nhiệt cho bình cao áp 3, thiết bị khử khí và bình gia nhiệt hạ áp 5 và 6.
Trong 4 cửa trích ở phần trung áp thì hơi ở cửa trích số 3 có nhiệm vụ vừa cung cấp hơi
cho bình gia nhiệt cao áp 3 vừa cung cấp hơi cho tuabin phụ chạy bơm nước cấp sau đó
đưa về bình ngưng. Ở thiết bị khử khí do hơi được trích từ cửa trích có áp suất cao nên
được đưa qua thiết bị giảm ôn giảm áp để hạ nhiệt độ và áp suất xuống phù hợp với yêu
cầu. Còn lại 2 cửa trích ở phần hạ áp được gia nhiệt cho bình gia nhiệt hạ áp số 7 và 8.
Hơi ở các cửa trích của tuabin sau khi gia nhiệt cho nước ngưng, nước cấp thì sẽ
ngưng tụ thành nước đọng. Sơ đồ dồn nước đọng ở các bình gia nhiệt được chọn ở đây là

sơ đồ hỗn hợp: vừa dồn cấp vừa bơm đẩy về đường nước chính. Ở các bình gia nhiệt cao
áp (GNCA) nước đọng được dồn từ GNCA1 —» GNCA2 —» GNCA3.
Do độ lệch về áp suất, sau đó nước đọng được dồn vào bình khứ khí. ở các bình gia
nhiệt hạ áp thì nước đọng được dồn từ GNHA5 —» GNHA6 —» GNHA7 rồi dùng bơm
nước đọng dồn về điểm hỗn hợp K trên đường nước ngưng chính. Nước đọng trong bình
GNHA8 và bình làm lạnh ejectơ được đưa về bình ngưng.

2.2 Các thông số hơi và nước đồ thị i - s biểu diễn quá trình làm việc của

dòng hơi trong tua bin.
* Khi hơi đưa vào tua bin,phải đi qua stop bảo vệ tác động nhanh và các van điều
chỉnh, hơi bị tổn thất áp suất, do đó áp suất của hơi trước tầng đầu của tua bin giảm đi
khoảng 3 - 5% so với áp suất ban đầu P0 [trang 31 TL- 1],
Nghĩa là: P = P0 - P' = 0,03 p0
Po' = 0,97 p0


Vậy áp lực trước tầng đầu tua bin: P'0 = 0,97. P0 = 0,97. 240 =232,8 bar
*1 at = 0,980665 bar
* Từ áp suất và nhiệt độ của hơi tại các cửa trích entanpi của hơi ứng với các cửa
trích đó.
* Áp suất làm việc tại bình gia nhiệt được lấy nhỏ hơn áp suất tại các cửa trích
tương ứng từ 3 - 6% [trang 31 TL-1] ở đây ta chọn P = 5%.
Riêng tại bình khử khí chọn làm việc với P' = 6 bar hơi cấp cho bình khử khí được lấy từ
cửa trích số 4 có áp suất cao do đó phải quan van giảm áp trước khi vào bình khử khí.
* Do điều kiện khí hậu ở Việt Nam, nhiệt độ nước làm mát bình ngưng là 25℃
(miền Bắc) do đó áp suất ngưng tụ PK thay đổi.
Nhiệt độ ngưng tụ được xác định như sau:
tk = t1+t, °C; [trang 77 TL-3]
tk = t 2 +

tk: Nhiệt độ ngưng tụ ở bình ngưng,

t1:Nhiệt độ nước làm mát đi vào,
t: Độ gia nhiệt nước làm mát,
0: Độ gia nhiệt thiếu của nước ở trong bình ngưng
Độ gia nhiệt nước làm mát t = 8 – 12 [trang 77 TL-3]
Chọn: t = 10 =>tx = 25 + 10 = 35℃
Tương ứng có pk = 0,0628 bar,tra bảng hơi bão hòa ta có
i"k = 2568,56 kJ/kg
i'k = 154,78, kJ/kg
Độ khô sau tầng cuối của tua bin là X = 0,92 0,96 , [trang 32 –TL1] Chọn X = 0,92 thì
ik = X. i"k + (1 - x)i'k = 0,92. 2568,56 + (1 - 0,92). 154,78,ik = 2375,46 kJ/kg.
- Nhiệt độ của nước đọng là nhiệt độ bão hòa tương ứng với áp suất hơi trích tại cửa trích


(tbh) ( đối với BGNHA).Đối với bình GNCA có làm lạnh hơi và làm lạnh nước đọng thì
nhiệt độ nước đọng lớn hơn nhiệt độ nước vào 5 10 ℃ ( 2040 kJ/kg )

- Nhiệt độ dòng nước cấp hoặc nước ngưng chính ra khỏi BGNCA hoặc BGNHA tương
ứng(tnr). Về độ lớn nhiệt độ này bằng hiệu nhiệt độ bão hòa tại áp suất hơi trích tại cửa
trích với độ gia nhiệt thiếu ( ).

tH = t n +
Với:tH: Nhiệt độ bão hòa tương ứng với áp suất hơi trích tại bình gia nhiệt, ℃
tn: Nhiệt độ nước ngưng sau khi ra khỏi bình gia nhiệt, ℃
: Độ gia nhiệt thiếu cho nước, ℃ (chọn = 2°C đối với bình gia nhiệt cao áp và = 5°C đối
với bình gia nhiệt hạ áp)

- Độ lớn áp suất nước cấp hoặc nước ngưng chính ra khỏi BGNCA và BGNHA(p nr)
+ Với BGNCA áp suất này được tính bằng áp suất hơi mới vào tuabin cộng ngược về

phía lò hơi,bộ hâm nước cho đến đầu đẩy bơm nước cấp, áp suất ở lò hơi có giá trị lớn
hơn áp suất hơi mới là 10%.trở lực đường nước qua bộ hâm nước lấy sơ bộ từ 2 ÷ 4 bar
và BGNCA trước đó (mỗi bộ 2 ÷ 3 bar),cộng ngược cho đến đầu đẩy bơm nước cấp.

+ Với BGNHA áp suất đường nước ngưng chính tại đầu ra của mỗi BGNHA được tính
theo áp suất làm việc trong bình khử khí là 6 bar cộng lùi về phía đầu đẩy bơm ngưng, do
bình khử khí thương đặt ở độ cao khoảng (20÷30) m tương ứng với cột áp bình khử khí là
(2 ÷ 3) bar nên áp suất đường nước ngưng chính tại đầu ra khỏi BGNHA gần bình khử
khí ít nhất khoảng (8 ÷ 9) bar. Trở lực đường nước qua mỗi BGNHA là (1 ÷ 2,5) bar, với
nhưng nhà máy nhiệt điện công suất lớn trở lực đường nước lấy 3 bar. Cộng lùi lại phía
bơm ngưng ta sẽ có áp suất đường nước ngưng tạ đầu ra mỗi BGNHA.


Điểm
quá
trình

Thiết bị
gia
nhiệt

TS hơi tại của trích

0

-

t tr
[ C]
560


0’

-

556

225,8
2

1

GNCA1

375

59,98

2

GNCA2

315

38,42

2'

Sau
QNTG


560

35,42

3

GNCA3

450

15,3

4

KK

395

10,2

5

GNHA5

300

4,95

6


GNHA6

240

2,30

7

GNHA7

140

0,859

2758,00

0,82

8

GNHA8

80

0,165

2648,88

0,16


K

BN

37

0,07

2520,0
5

0,07

o

ptr
(bar)
232,8

itr
[kJ/kg]
3373,7
2
3373,7
2
3090,5
0
3002,0
1

3578,2
5
3363,7
1
3255,4
9
3062,0
7
2948,4
0

TS hơi tại
BGN

TS đường nước
tnc [oC]

-

ibh
[kJ/kg]
-

-

-

-

3102,3

2
3007,2
4

272,1
4
244,9
4

-

-

3364,4
8
3259,4
0
3062,7
9

196,7
4
158,8
4
149,5
0
123,0
9

Pb

[bar]
-

ib
[kJ/kg]
-

tbh

56,98
36,50
14,52
6,00
4,70
2,19

2948,88
2758,3
1
2649,0
0
2520,0
5

Chọn
ϴ
o
( C)

η


-

Pnc
[bar]
-

inc
[kJ/kg]
-

-

-

-

-

-

-

-

269,1
4
241,9
4


248,0
0
251,0
0

1177,974

3

0,98

1050,56
9

3

0,98

-

-

-

-

-

-


837,64

193,7
4

254,0
0

835,707
6

3

0,98

670,50

158,84

6,00

670,50

0

0,98

627,98

144,5

0

9,00

5

0,98

517,02

118,09

11,50

5

0,98

94,05

394,03

89,05

14,00

5

0,98


54,78

229,34

49,78

16,50

5

0,98

37,00

163,03
7

37,00

0,07

0

0,92

1196,37
1061,26

608,545
7

495,891
3
373,654
6
209,629
3
163,037

Từ đó ta có bảng thông số hơi nước như sau.
- Entanpy của dòng nước cấp hoặc nước ngưng chính (i nr) tại đầu ra mỗi BGN tương
ứng. Căn cứ vào áp suất và nhiệt độ dòng nước ta sẽ xác định được entanpy này. Nước
cấp và nước ngưng chính là nước chưa sôi. Entanpy của nước chưa sôi phụ thuộc ít vào
áp suất nhưng phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ.


QUÁ TRÌNH LÀM VIỆC CỦA DÒNG HƠI TRONG TUABIN K-450-300
TRÊN ĐỒ THỊ I-S


2.3 Cơ sở tính toán các thông số của nhà máy.
Mục đích cơ bản của việc tính toán sơ đồ nhiệt nguyên lý của nhà máy điện ngưng
hơi là ở chỗ xác định các đặt tính kỹ thuật của thiết bị nhằm đảm bảo công suất
điện. Đảm bảo yêu cầu về chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật và năng lượng của nhà máy điện
và các phần tử của chúng.
Tính toán nhiệt chủ yếu dựa vào phương trình cân bằng nhiệt và phương trình cân
bằng vật chất, sau đó giải các phương trình đó. Tiến hành tính toán đối với bình
cao áp trước rồi đến bình hạ áp và bình ngưng.
Trong tính toán tổn thất hơi và nước do rò rỉ ở các đường ống các van và các thiết
bị khác được quy về tốn thất trên đường hơi mới còn tổn thất nhiệt được kể đến
thông qua hiệu suất của các thiết bị nhiệt (hệ số khuyếch tán nhiệt) và tổn thất nhiệt

độ, áp suất.
Trong thiết kế này tổn thất áp suất trong bộ quá nhiệt trung gian là 10%. Hiệu suất
các thiết bị gia nhiệt lấy 98%. Tổn thất nhiệt độ lấy từ 2 - 5℃
Theo [TL-1] chọn trước các đại lượng:
Lượng hơi mới đưa vào tua bin: αo = 1
Lượng hơi rò rỉ trên đường ống: αrr = 0,01
Lượng hơi dùng cho ejectơ

: αe = 0,005

Lượng hơi trích dùng để gia nhiệt nước bổ sung αtr = 0,0015
Lượng hơi chèn αch = 0,025
Lương nước bổ sung sau khi đã qua xử lí: αbs = α rr + αch = 0,0125
Phụ tải của lò và lưu lượng nước cấp: αnc = αo + αbs + αe = 1,0175
Nước bổ sung đã được xử lý hóa học được đưa vào gia nhiệt sơ bộ trong bình gia
nhiệt nước bổ sung (BGNBS) ,trích một lượng hơi α tr để gia nhiệt cho nước bổ
sung.
Nhiệt độ nước bổ sung ở đầu vào BGNBS : tbs= 250C


Nên Entanpi của nước bổ sung ở đầu vào BGNBS : itrbs = cp.tbs = 4,18.25 = 104,5
kJ/kg
Lưu lượng nước bổ sung vào chu trình được tính bằng tổng tất cả các lưu lượng
của các dòng hơi và dòng nước mất đi khỏi chu trình mà không tận dụng lại được.
Các NMNĐ ngưng hơi ít chịu tổn thất nên lượng nước bổ sung sẽ ít, chủ yếu là bù
vào tổn thất do rò rỉ, xả bỏ, lượng hơi chèn không tận dụng lại do lấy đi làm tín
hiệu điều chỉnh và lượng hơi mất mát ở ejector do thải lẫn với không khí ra ngoài.
Ở đây,lượng nước bổ sung cho chu trình để khắc phục lượng nước và hơi tổn thất
trên hệ thống ,được tính bằng tổn thất hơi do rò rỉ và hơi chèn vì không tận dụng
nhiệt cũng như thu hồi. Nên αbs = α rr + α ch = 0,0125

Sơ đồ tính cân bằng bình gia nhiệt nước bổ sung :
Trong đó :
αh5 = 0,0015: Lưu lượng hơi trích từ cửa trích số 5
ih5 = 3064 kJ/kg : Entanpi của hơi trích từ cửa trích số 5
iđ5 = 1067,47 kJ/kg , Entanpi của nước đọng ra khỏi BGNBS
isbs : Entanpi của nước bổ sung ra khỏi BGNBS
Phương trình cân bằng nhiệt cho BGNBS là :
αh5 (ih5 - iđ5 ).η = αbs ( isbs - itrbs )
Thay vào ta có
0,0015 ( 3064 – 633,01).0,98 = 0,0125 .( isbs - 104,5)
Nên isbs = 390,38 kJ/kg.

2.3.1 Tính toán cân bằng cho bình phân ly và bình gia nhiệt nước bổ sung.
2.3.1.1 Bình gia nhiệt cao áp 1 (GNCA1).
Độ kinh tế của việc hồi nhiệt khi sử dụng hơi quá nhiệt ở các cửa trích của tua
bin có thể được nâng cao nhờ việc làm lạnh hơi trích bằng nước cấp, sở dĩ như vậy
là vì khi làm lanh hơi trích thì sự trao đổi nhiệt năng không thuận nghich trong các
bình gia nhiệt giảm đi, lượng hơi trích phải tăng lên làm giảm lượng hơi đi vào
bình ngưng do vậy hiệu suất của tuabin nói riêng và của nhà máy nói chung tăng
lên. Ngoài ra việc làm lạnh nước đọng sẽ làm giảm sự thay thế hơi trích của bình
gia nhiệt tiếp nhận nước đọng đó và như vậy giảm nhiệt tổn thât năng lượng. Do
đó các bình gia nhiệt cao áp đều chọn là loại bình có cả 3 phần: Làm lạnh hơi, gia


nhiệt chính và làm lạnh nước đọng. Việc tính toán các bình gia nhiệt cao áp được
tiến hành từ bình có áp suất cao đến bình có áp suất thấp.
Sơ đồ tính toán bình gia nhiệt cao áp số 1.

Trong đó:
LH1: Phần làm lạnh hơi trong bình gia nhiệt 1

GN1: Phần gia nhiệt chính trong bình gia nhiệt 1
LĐ1: Phần làm lạnh nước đọng trong bình gia nhiệt 1
αhl, αnc : Lượng hơi, lượng nước cấp vào bình gia nhiệt.
iln; i2n: entanpi nước cấp ra và vào bình gia nhiệt.
iđl: entanpi nước đọng ra khỏi bình gia nhiệt ( đối với bình gia nhiệt kiểu hỗn hợp
thì theo ( trang 40 tài liệu [1], entanpy của nước đọng lấy cao hơn entanpy của
nước vào khoảng (20 40) kJ/kg,tương ứng với 5-100C).Chọn 40 kJ/kg.
ihl: entanpi hơi ra khỏi cửa trích
Phương trình cân bằng nhiệt cho bình gia nhiệt cao áp 1
αhl [(ihl - iđ1)].η = αnc (i1n –i2n)
Với nc = 1,02
ihl = 3102,32 kJ/kg; iln= 1177,97 kJ/kg ; i2n = 1050,57 kJ/kg ,
iđ1 = i 2 n + 40 = 1050,57+ 40 = 1090,57 kJ/kg
Chọn hiệu suất của bình gia nhiệt η = 0,98


 αhl = = = 0,066
2.3.1.2 Bình gia nhiệt cao áp 2 (GNCA2).
Ở các bình gia nhiệt cao áp, nước đọng từ bình gia nhiệt có áp suất cao sẽ
dồn về bình gia nhiệt có áp suất thấp. Vì vậy tại bình gia nhiệt cao áp 2 sẽ có
thêm dòng nước đọng từ bình GNCA1 về. Hơi cấp cho bình gia nhiệt cao áp 2
được lấy từ cửa trích số 2.
Sơ đồ tính toán nhiệt cho bình gia nhiệt cao áp số 2

,i

h1 đ1

Trong đó
LH2 : Phần làm lạnh hơi trong bình gia nhiệt 2

GN2: Phần gia nhiệt chính trong bình gia nhiệt 2
LĐ2: Phần làm lạnh nước đọng trong bình gia nhiệt 2
i2n; i3n: entanpi của nước vào và ra bình GNCA2
i - lượng hơi và entanpi của hơi cấp cho bình GNCA2

h2 , h2

; iđl: lượng nước đọng, entanpi nước đọng ra khỏi bình GNCA1

hl

; iđ2 - Lượng nước đọng, entanpi nước đọng ra khỏi bình GNCA2
Với
đ2 = αhl + αh2
đ2

Phương trình cân bằng nhiệt cho GNCA2


αnc (i2n - i3n ) = [h2 (ih2 - iđ2) +

hl

( iđ1 –iđ2)] η

Với nc = 1,02
ih2 = 3007,24kJ/kg; i2n= 1050,57 kJ/kg ; i3n = 835,71 kJ/kg ,
iđ2 = i 3 n + 40 = 835,71 + 40 = 875,71 kJ/kg
Chọn hiệu suất của bình gia nhiệt η = 0,98


 h2 = =
= 0,0983
2.3.1.3 Bình gia nhiệt cao áp 3 (GNCA 3).
Sơ đồ tính toán nhiệt cho bình gia nhiệt cao áp số 3

i

đ2, đ2

Trong đó :
LH3: Phần làm lạnh hơi trong bình gia nhiệt 3
GN3: Phần gia nhiệt chính trong bình gia nhiệt 3
LĐ3: Phần làm lanh nước đọng trong bình gia nhiệt 3
h3

,ih3 : lượng hơi và entanpi cấp cho bình GNCA3 lấy từ cửa trích 3

i3n , i4n : entanpi nước cấp ra và vào bình GNCA3


: lượng nước đọng từ bình GNCA2 về
đ2

= αhl + αh2 = 0,066 + 0,0983 = 0,1643

iđ2: entanpi nước đọng từ bình GNCA2 về
đ3

: lượng nước đọng ra khỏi bình GNCA3.


iđ3: entanpi nước đọng ra khỏi bình GNCA3
Chọn hiệu suất bình gia nhiệt: η = 0,98
Ta có iđ3 = i4n + 40 kJ/kg (trang 40 tài liệu [1])
- Theo (trang 55 [tài liệu 1] Khi nước cấp đi qua bơm nước cấp thì bị gia nhiệt
thêm một lượng nên cần tính sơ bộ độ gia nhiệt bơm nước cấp để xác định cho
được entanpy của nước cấp ra khỏi bơm.

Ta có tổng chiều cao cột áp bơm cấp tính theo công thức 2.8/42/TL1.
p = pđ – ph = (pLH – pKK) +
Trong đó:
- ptl = ∆ptlđ + ∆ptlh + pBGNCA + pHN là tổng các trở lực đường ống đầu đẩy,
đầu hút với các trở lực của các BGNCA và trở lực bộ hâm nước.
- Khối lượng riêng ρ của nước đầu hút ρh=909 kg/m3
- Khối lượng riêng ρ của nước đầu đẩy ρđ=863 kg/m3
Chọn tổng trở lực đường ống vào khoảng (3÷5).10 5 N/m2. Ta chọn bằng
5.105 N/m2 ,
- Mỗi BGNCA hoặc mỗi bộ hâm nước có trở lực khoảng (2÷3).10 5 N/m2. Ta
chọn 3.105 N/m2.


- Chiều cao đầu đẩy lấy khoảng (55 ÷70)m. Ta lấy Hđ =55m, chiều cao đầu
hút lấy khoảng (20÷30)m ta lấy Hh= 30m. Nên chiều cao chênh lệch giữa điểm cao
nhất của hệ thống ống và bình khử khí là: Hch = Hđ Hh = 25 m.
PLH = P0 + P0 : áp lực hơi tại chỗ ra khỏi lò hơi
P0 : áp lực hơi trước tuabin. P0 = 232,8 bảr
P0 :Tổn thất áp lực trong ống hơi từ lò hơi tới tuabin
Chọn P0 = 5 % = 232,8.0,5% = 11,64 bar
Vậy PLH = 232,8 + 11,64 = 244,44 bar
Pkk: áp lực bình khử khí = 6 bar
Nên ∆pBC= [(244,446) + 5 + 3 + 3.3].105 + 960.9,81.50 = 260.105 N/m2

Độ gia nhiệt của bơm cấp là:
(3-2)
Trong đó :
∆p: tổng chiều cao chênh cột áp của bơm nước cấp, [kN/m2]
vtb: thể tích riêng trung bình của nước ở đầu vào và ra của bơm cấp, nó được
tính trung bình cộng, [m3/kg]
ηb : hiệu suất của bơm cấp, thông thường chọn ηb =0,7÷0,85. Chọn ηb = 0,8

từ ta có i4n = 670,5 + 39,47 = 709,97 kJ/kg
Do đó ta tính được entanpy của nước cấp vào BGNCA số 5 là :
Phương trình cân bằng nhiệt của bình GNCA3
( - )=[ ( -)+ ( - )]
 =
Với

= 1,02

i3n = 835,71 kJ/kg


i4n = 709,97 kJ/kg
ih3 = 3364,48 kJ/kg
iđ2 = 875,71 kJ/kg
iđ3 = 749,97 kJ/kg
η = 0,98
α'đ2 = 0,164
h3

=
h3


= 0,0422

2.3.2 Thiết bị khử khí cấp nước (KK).
Không khí hòa tan trong nước có chứa một lượng không khí không ngưng
như C02, 02... dẫn đến gây ăn mòn thiết bị và ống dẫn trong nhà máy nhiệt điện. Để
bảo vệ chúng khỏi bị ăn mòn của khí trong nước, người ta áp dụng biện pháp tách
khí ra khỏi nước trước khi cung cấp cho lò hơi (hay còn gọi là khử khí cho nước).

Trong đó :
,i : Lượng nước ngưng ,entanpi nước ngưng sau bình gia nhiệt hạ áp 5 về

n5 n5

,i : Lượng hơi,entanpi từ cửa trích 4 cấp cho thiết bị khử khí

h4 h4

,i : Lượng nước đọng,entanpi nước đọng từ bình GNCA 3 về

h3 đ3


h3

=

+ h2 +h3 = 0,066 + 0,0983 + 0,0422 = 0,2065

h1


,i :Lượng nước và entanpi của nước bổ sung đã qua xử lý.

bs bs

αbs = 0,0125; với entanpy của nước bổ ibs = 390,38 kJ/kg
αnc = αn5 + α’đ3 + αh4 + αbs
 αh4 = 1,02 - 0,2065 - 0,0125 - αn5
αh4 = 0,78677 - αn5

(4-1)

Phương trình cân bằng nhiệt của thiết bị khử khí.
αnc.ikk = ( αn5. in5 + α’đ3. iđ3 + αh4.ih4 + αbsibs)
Chọn hiệu suất của thiết bị khử khí : = 0,98
Chọn áp lực làm việc của thiết bị khử khí là 6 bar
Ta sẽ có: i’kk = 670,5 kJ/kg
i’’kk = 2755,59 kJ/kg
Từ phương trình cân bằng nhiệt,ta có:
1,0175. 670,5 = αn5. 611,1 + 0,20793.747,02 + αh4.3252 + 0,0125. 390,38
αh4 =

(4-2)

Từ (4-1) và (4-2) ta tính được αh4 = 0,018
αn5 = 0,796
2.3.3 Bình gia nhiệt hạ áp 5 ( BGNHA 5).

αđ5,iđ5
Trong đó



αh5, ih5: lượng hơi và entanpi của dòng hơi lấy từ cửa trích số 5
αn5: lượng nước ngưng qua GNHA5
in5, in6 : entanpi nước ngưng ra và vào GNHA5
αđ5, iđ5 : lượng nước đọng và entanpi nước đọng ra khỏi GNHA5
Phương trình cân bằng nhiệt của GNHA5
αn5. (in5 - in6) = αh5 ( ih5 – iđ5) η
 αh5 = αn5. (in5 - in6)/ ( ih5 – iđ5) η
=
 = 0,0376
2.3.4 Bình gia nhiệt hạ áp 6 ( BGNHA 6).
Sơ đồ tính toán nhiệt của bình gia nhiệt hạ áp 6 như sau:

Trong đó :
αh6,ih6 : Lượng hơi và entanpi của hơi trích cấp cho gia nhiệt hạ áp 6.
αđ5,iđ5 : Lưu lượng và entanpi của nước đọng từ BGNHA5 về
α’đ6,iđ6 : Lưu lượng và entanpi của nước đọng khi ra khỏi BGNHA6
α’đ6 = αh5 + αh6