Xem mẫu
- NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN VŨNG ÁNG 1 (1.200MW) CHƯƠNG 5
5.2.2 Tuabin hơi và thiết bị phụ trợ
Tổng quan
5.2.2.1
Trong nhà máy nhiệt điện ngưng hơi, cùng với lò hơi, tuabin là thiết bị
chính đóng vai trò quan trọng trong quá trình sản xuất điện của nhà máy.
Cũng như lò hơi, sự an toàn và tính kinh tế trong vận hành tua bin sẽ quyết
định đến hiệu quả hoạt động của toàn nhà máy. Vì vậy, công nghệ tuabin
được lựa chọn phải đảm bảo có hiệu suất cao, tính khả dụng lớn, bảo
dưỡng dễ dàng và chi phí vận hành và bảo dưỡng thấp. Bên cạnh đó, thiết
bị tuabin được chọn cũng phải đảm bảo không có bất kỳ vấn đề gì về vận
hành ở mọi chế độ tải mà hệ thống yêu cầu. Để đảm bảo được các yêu
cầu nêu trên, cần lựa chọn các thiết bị tiên tiến đã được kiểm nghiệm qua
thực tế.
Với quy mô công suất 1.200MW nhà máy nhiệt điện Vũng Áng 1 là một
nguồn nhiệt điện quan trọng trong hệ thống điện quốc gia. Do đó không chỉ
thiết bị tuabin mà toàn bộ các hạng mục trong nhà máy phải được thiết kế
trên cơ sở đáp ứng được các yê cầu nghiêm ngặt về:
Hiệu suất nhiệt cao
-
Thiết bị có độ tin cậy cao
-
Linh hoạt trong vận hành
-
Dưới đây trình bày chi tiết việc lựa chọn thiết bi tuabin cho nhà máy.
Lựa chọn thiết bị tuabin cho nhiệt điện Vũng Áng 1
5.2.2.2
Tuabin dùng cho nhà máy nhiệt điện Vũng Áng 1 là loại tuabin ngưng hơi,
có gia nhiệt hồi nhiệt nước cấp, có quá nhiệt trung gian. Đặc tính kỹ thuật
của tuabin được lựa chọn trên cơ sở phân tích, so sánh tối ưu các chỉ tiêu
kinh tế và kỹ thuật.
Dưới đây sẽ trình bầy cụ thể các nhân tố liên quan đến việc chọn lựa thiết
bị tuabin cho Dự án nhiệt điện Vũng Áng 1 trên cơ sở thông số hơi được
chọn.
5.2.2.7.1 Lựa chọn cấu hình tuabin
Với công suất định mức của tuabin là 600MW, trên thế giới hiện nay có rất
nhiều loại tuabin do các hãng khác nhau chế tạo. Về mặt cấu hình tuabin
có thể tham khảo một số dạng sau (hình vẽ số 1 và số 2).
Thông thường, các tổ máy có công suất cỡ ≥300MW thì bản thể tuabin
được chia thành: Thân tuabin cao áp, Thân tuabin trung áp, Thân tuabin hạ
áp. Đây cũng là xu hướng chung trong việc chế tạo tuabin của các hãng nổi
tiếng thế giới hiện nay. Với triết lý thiết kế như vậy cho phép chế tạo
tuabin keo từng môđun đảm bảo phù hợp giữa lợi ích kinh tế và vận hành.
DỰ ÁN ĐẦU TƯ P1-T1
5.2.2-1
- NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN VŨNG ÁNG 1 (1.200MW) CHƯƠNG 5
Thông số hơi chính và hơi tái nhiệt, số cửa trích hơi, áp suất hơi trích, v.v
có thể được chọn trong một dải rộng.
Rôto thân tuabin cao áp và trung áp có thể cùng khối hay độc lập. Phần
trung áp có thể có cấu trúc một dòng xả hay hai dòng xả. Tuỳ thuộc vào
đặc điểm cụ thể của từng dự án, tuỳ thuộc vào công nghệ chế tạo của nhà
sản xuất, phụ thuộc vào thông số hơi đầu và thông số hơi cuối của tuabin
hạ áp mà thân tuabin có thể gồm một hoặc hai phần, mỗi phần đều có cấu
trúc hai dòng xả.
Đối với các tổ máy có công suất cỡ 600MW, phổ biến áp dụng hai dạng
cấu hình chính:
Cấu hình 1: 01 Thân cao áp/01 Thân trung áp/01 Thân hạ áp
Ưu điểm chính của cấu hình này là diện tích chiếm chỗ nhỏ, thuận tiện
trong bố trí mặt bằng do chỉ có một thân hạ áp. Tuy nhiên cấu hình tuabin
kiểu này đòi hỏi tiết diện phần thoát hơi của tuabin lớn, chiều dài cánh
tầng cuối lớn. Do đó nhiều yêu cầu về vật liệu chế tạo cánh cũng như
công nghệ chế tạo cánh. Mặt khác chiều dài cánh tuabin lớn không có lợi,
dễ gây ra các sự cố trong vận hành tuabin.
Cấu hình 2: 01 Thân cao áp/01 Thân trung áp/02 Thân hạ áp
Nhược điểm cơ bản của cấu hình tuabin kiểu này là diện tích chiếm đất
lớn, công tác bố trí mặt bằng khó khăn hơn do thân tuabin hạ áp gồm hai
phần. Tuy nhiên để khắc phục được các bất lợi trong cấu hình tuabin 1 do
sử dụng cánh tuabin có chiều dài lớn, người ta áp dụng mẫu tuabin có cấu
hình 2. Trong trường hợp này, tiết diện thoát hơi của tuabin sẽ nhỏ hơn, do
đó chiều dài các cánh tầng cuối sẽ nhỏ hơn so với mẫu tuabin trong cấu
hình 1.
Đối với dự án này, công suất tổ máy là 600MW, với điều kiện về thông số
hơi mới dự kiến áp dụng và thông số hơi thoát (tương ứng với chân không
bình ngưng) có thể phù hợp áp dụng cả hai dạng cấu hình tuabin trên. Tuy
nhiên để tránh các bất lợi do sử dụng cánh tuabin có chiều dài lớn, tư vấn
kiến nghị áp dụng cấu hình 2.
Như vậy cấu hình tuabin dự kiến áp dụng cho nhiệt điện Vũng Áng 1:
01 Thân cao áp
-
01 Thân trung áp (một dòng xả hoặc hai dòng xả tuỳ nhà chế tạo)
-
02 thân hạ áp hai dòng xả
-
DỰ ÁN ĐẦU TƯ P1-T1
5.2.2-2
- NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN VŨNG ÁNG 1 (1.200MW) CHƯƠNG 5
DỰ ÁN ĐẦU TƯ P1-T1
5.2.2-3
- NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN VŨNG ÁNG 1 (1.200MW) CHƯƠNG 5
5.2.2.7.2 Lựa chọn số cấp quá nhiệt trung gian
Một nội dung khá quan trọng trong việc lựa chọn tuabin là số cấp quá nhiệt
trung gian. Việc quá nhiệt trung gian thực chất là làm tăng thêm nhiệt độ
cho hơi để tăng khả năng sinh công của nó. Sự hạn chế của việc nâng cao
nhiệt độ đầu (bởi nhiều lý do), được bù lại một phần là nhờ việc quá nhiệt
trung gian. Quá nhiệt trung gian đối với các tuabin ngưng hơi còn làm giảm
được độ ẩm của hơi ở các tầng cuối của tuabin (nhất là các tuabin có áp
suất ban đầu cao), làm tăng độ tin cậy và độ kinh tế của tuabin. Thông
thường người ta thực hiện quá nhiệt trung gian một lần nhưng riêng những
khối lớn và sử dụng loại nhiên liệu đắt tiền thì có thể thực hiện quá nhiệt
trung gian hai lần. Khi thực hiện quá nhiệt trung gian có thể giảm tiêu hao
nhiên liệu 4-6%.
Cấp quá nhiệt trung gian thứ hai làm tăng thêm hiệu suất do đó cũng tiết
kiệm thêm được một lượng nhiệt vào khoảng 1,5-2,5%. Đương nhiên, khi
có quá nhiệt trung gian sẽ làm tăng thêm tiêu hao kim loại của thép hợp kim
cao cấp và tương ứng là tuabin sẽ đắt thêm 10-12%. Cho nên đối với các
khối công suất lớn, sử dụng loại nhiên liệu đắt tiền thì có thể bù lại phần
giá thành thiết bị phải tăng thêm do có bộ quá nhiệt trung gian cấp II.
Thông thường chỉ áp dụng tuabin có hai cấp quá nhiệt trung đối với thông
số hơi ban đầu cao (có áp suất hơi mới trên tới hạn, đạt cỡ ≥ 250bar và
nhiệt độ hơi mới đạt cỡ ~ 568oC), và giá nhiên liệu than đắt, yêu cầu phát
thải ngặt nghèo, v.v và thường áp dụng cho những nước có khả năng chế
tạo vật liệu đồng thời phải nhập nhiên liệu từ nước khác.
Đối với dự án nhiệt điện Vũng Áng 1, dự kiến sử dụng thông số hơi dưới
tới hạn, đồng thời giá than nhiên liệu trong nước không quá đắt (theo tính
toán sơ bộ vào khoảng 45USD/tấn), thiết bị phải nhập ngoại nên việc áp
dụng tuabin có hai cấp quá nhiệt không mang lại hiệu quả kinh tế. Do đó ở
đây chỉ giới hạn phân tích các tuabin có 1 cấp quá nhiệt trung gian.
5.2.2.7.3 Lựa chọn số cấp gia nhiệt hồi nhiệt nước cấp
Việc làm nóng nước cấp cho lò hơi của nhà máy điện bằng hơi trích từ
tuabin được gọi là gia nhiệt hồi nhiệt nước cấp.
Độ kinh tế nhiệt và hiệu quả năng lượng của việc gia nhiệt hồi nhiệt nước
cấp được xác định bởi sự giảm tổn thất nhiệt ở bình ngưng của tuabin (so
với nhà máy điện không có gia nhiệt hồi nhiệt) do trích một phần hơi để
gia nhiệt. Bởi vậy hiệu suất của nhà máy nhờ có hồi nhiệt sẽ tăng lên.
Việc gia nhiệt hồi nhiệt có thể thực hiện bằng một cấp hoặc nhiều cấp
liên tiếp. Với một cấp gia nhiệt thì cho sự tăng về hiệu suất khá nhiều 5-
7% tùy thuộc thông số hơi ban đầu và cứ mỗi cấp tăng thêm cũng sẽ cho sự
tăng thêm về hiệu suất nhưng nhỏ dần. Với số cấp gia nhiệt 4-5 cấp thì
DỰ ÁN ĐẦU TƯ P1-T1
5.2.2-4
- NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN VŨNG ÁNG 1 (1.200MW) CHƯƠNG 5
hiệu suất tăng được từ 12-13%, đến cấp thứ 8, thứ 9 thì hiệu suất tăng
không nhiều, chỉ vào khoảng 1%. Số cấp gia nhiệt càng nhiều thì mức tăng
hiệu suất và độ giảm tiêu hao nhiệt càng nhỏ. Thông thường ở các khối
ngưng hơi công suất trung bình và lớn có 6-8 cấp gia nhiệt, nhiều nhất là 9
cấp (rất ít áp dụng).
Đối với trường hợp nhiệt điện Vũng Áng, Tư vấn kiến nghị chọn mẫu
tuabin có 07 cửa trích hơi cho gia nhiệt hồi nhiệt.
5.2.2.7.4 Lựa chọn kiểu truyền động bơm cấp nước lò hơi
Trong nhà máy nhiệt điện, việc dẫn động bơm cấp nước lò hơi có thể thực
hiện theo hai phương thức:
Dùng động cơ điện dẫn động
-
Dùng tuabin hơi (phụ) dẫn động
-
Việc lựa chọn kiểu dẫn động bơm cấp phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố,
trong đó quan trọng nhất phải kể đến:
Công suất tổ máy
-
Chế độ vận hành của nhà máy trong hệ thống điện
-
Tính kinh tế về chi phí đầu tư, chi phí vận hành và bảo dưỡng
-
Tính linh hoạt cũng như độ tin cậy trong vận hành
-
Truyền động bơm cấp bằng động cơ điện
Khi truyền động bơm cấp bằng điện, quá trình truyền tải năng lượng từ
tuabin chính tới động cơ bơm kèm theo một số các tổn thất được tính đến
trong: hiệu suất trong tương đối và hiệu suất cơ của tuabin; hiệu suất máy
phát điện; hiệu suất máy biến áp và mạng điện tự dùng; hiệu suất động cơ
điện. Bên cạnh đó, hiện nay trong hầu hết các nhà máy nhiệt điện sử dụng
bơm cấp truyền động điện đều dùng khớp nối thuỷ lực, do vậy sẽ hao phí
thêm tổn thất do hiệu suất khớp nối thuỷ lực. Việc dùng khớp nối thuỷ lực
sẽ góp phần làm cho chế độ vận hành của bơm linh hoạt hơn, tiêu hao điện
tự dùng ít hơn, tuy nhiên giá thành của khớp nối thuỷ lực cũng khá cao
(khoảng 250.000USD/chiếc).
Để đảm đạt được sự linh hoạt và kinh tế khi vận hành, các bơm cấp điện
thường được lắp thêm khớp nối thủy lực.
Truyền động bơm cấp bằng tuabin phụ
Khi thay đổi phụ tải, bơm cấp hơi được điều chỉnh bằng thay đổi lưu
lượng hơi qua tua bin bơm cấp, nên ở chế độ này bơm cấp hơi linh hoạt
hơn và kinh tế hơn bơm cấp điện. Do vậy nếu tổ máy thường xuyên phải
làm việc ở chế độ phụ tải hay thay đổi, hợp lý hơn là dùng tuabin hơi
DỰ ÁN ĐẦU TƯ P1-T1
5.2.2-5
- NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN VŨNG ÁNG 1 (1.200MW) CHƯƠNG 5
truyền động bơm cấp vì công suất bơm cấp hơi tiệu thụ giảm bậc ba theo
sự giảm lưu lượng nước cấp.
Như vậy việc lựa chọn truyền động bơm cấp còn phụ thuộc vào chế độ
làm việc của tổ máy, giá thành nhiên liệu, chi phí đầu tư ban đầu, chi phí
vận hành và bảo dưỡng, v.v.
Hiện nay xu hướng chung trên thế giới là, đối với các tổ máy có công suất
cỡ 200÷450MW phổ biến dùng bơm cấp dẫn động bằng động cơ điện có
kết hợp sử dụng khớp nối thuỷ lực để đảm bảo kinh tế vận hành. Tuy
nhiên với công suất tổ máy cỡ ≥ 600MW, lựa chọn bơm cấp truyền động
tuabin phụ sẽ kinh tế và hiệu quả hơn hẳn. Hiệu quả của việc sử dụng
bơm cấp truyền động bằng tuabin phụ đã được kiểm chứng qua thực tế
vận hành của rất nhiều tổ máy có công suất ≥ 600MW trên thế giới. Do
vậy đối với trường hợp nhiệt điện Vũng Áng 1, Tư vấn kiến nghị sử dụng
tuabin hơi phụ để truyền động bơm cấp lò hơi.
Dưới đây là bảng tóm lược các ưu nhược điểm của từng loại truyền động
bơm cấp lò hơi.
Nội dung so sánh Tuabin phụ Động cơ điện
Tổn thất năng lượng tự
Cơ sở Cao hơn
dùng
Cần lắp thêm khớp
Chế độ làm việc của bơm Linh hoạt hơn, kinh
nối thủ lực để điều
khi phụ tải thay đổi tế hơn
chỉnh linh hoạt
Chi phí đầu tư ban đầu Cơ sở Thấp hơn
Yêu cầu lắp đặt Phức tạp hơn Đơn giản hơn
Không gian chiếm chỗ Ít hơn Nhiều hơn
Chi phí vận hành, sửa
ít hơn nhiều hơn
chữa
Độ tin cậy Thấp hơn Cao hơn
Tiêu hao năng lượng khi
Cơ sở Cao hơn
thay đổi phụ tải
Khả năng bị ảnh hưởng
khi mất nguồn tự dùng Cơ sở Nhiều hơn
xoay chiều
Hiệu suất (tinh) toàn nhà
Cơ sở Thấp hơn
máy
Tiêu hao điện tự dùng
Cơ sở Cao hơn
trong 25 năm vận hành
Kết luận Chọn Không chọn
Từ những phân tích trên đây, để đảm bảo tuabin được chọn dung hoà được
các yêu cầu về kinh tế - kỹ thuật – trình độ và kinh nghiệm vận hành ở
DỰ ÁN ĐẦU TƯ P1-T1
5.2.2-6
- NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN VŨNG ÁNG 1 (1.200MW) CHƯƠNG 5
Việt Nam, Tư vấn kiến nghị tuabin chọn cho nhà máy nhiệt điện Vũng Áng
1 là loại tuabin ngưng hơi, có gia nhiệt hồi nhiệt nước cấp, có 1 cấp quá
nhiệt trung gian.
Kiểu : Ngưng hơi thuần tuý, có trích hơi cho
-
gia nhiệt, một cấp quá nhiệt trung gian.
Công suất định mức : 600MW
-
Tốc độ quay : 3000 vòng/phút
-
Áp suất hơi mới : 166,7 bar
-
Nhiệt độ hơi mới : 538°C
-
Nhiệt độ hơi tái nhiệt : 538 °C
-
Áp suất hơi thoát : 709,2 mmHg
-
Số cửa trích :7
-
Số thân tuabin :4
-
5.2.2.7.5 Mô tả bản thể thiết bị tuabin chính
Bố trí chung
a)
Toàn bộ phần Tuabin-máy phát được đặt trên sàn vận hành (cốt 13,70m).
Phần vỏ ngoài thân hạ áp được nối với bình ngưng qua khe co dãn.
Các van hơi stop chính và hơi tái nhiệt được lắp đặt trực tiếp trên thân
tuabin. Hệ thống giá đỡ được thiết kế sao cho giảm thiểu được các yêu
cầu về giá đỡ cho hệ thống đường ống tại các điểm kết thúc của đường
ống hơi hạ áp, hơi tái nhiệt và hơi chính.
Phần trục giữa thân cao áp, trung áp và hạ áp được nối cứng. Việc bố trí
như vậy sẽ làm cho sai lệch dãn nở giữa các phần quay của tuabin và phần
tĩnh của tuabin nhỏ, điều này đặc biệt quan trọng đối với việc đạt hiệu
suất cao.
Tuabin cao áp và trung áp được lắp ráp hoàn chỉnh tại xưởng đảm bảo độ
chính xác cao, được lắp ráp bởi thợ có tay nghề cao.
b) Thân cao áp
Thân cao áp được thiết kế kiểu dòng đơn. Vỏ kép của thân cao áp bao gồm
phần giá đỡ dẫn hướng cánh và một vỏ ngoài kiểu hai nửa. Hơi chính được
dẫn qua van stop và van điều khiển sau đó được đưa vào tuabin cao áp. Đến
tầng cánh cuối của thân cao áp, hơi qua miệng thoát được đưa tới đường
hơi tái nhiệt lạnh.
c) Thân Trung áp
DỰ ÁN ĐẦU TƯ P1-T1
5.2.2-7
- NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN VŨNG ÁNG 1 (1.200MW) CHƯƠNG 5
Thân trung áp được thiết kế kiểu dòng đơn. Vỏ kép bao gồm phần vỏ trong
và vỏ ngoài (nằm ngang). Hơi tái nhiệt trước khi vào phần giữa thân trung
áp được đưa qua van stop và van điều khiển (van tái nhiệt). Các van này
được bố trí ở mặt bên trái và mặt bên phải của thân trung áp. Miệng thoát
hơi được bố trí phía trên đỉnh thân tuabin hạ áp và được nối với phần giao
nhau của đường ống dẫn hơi tới phần tuabin hạ áp.
Thân hạ áp
d)
Đặc điểm chính của thân tuabin hạ áp là có vỏ kép của thân bên trong có
thể tự lựa xung quanh trục nhờ hệ thống tay đòn. Chênh lệch giãn nở nhiệt
giữa rôto và thân vì vậy được giảm thiểu dưới mọi điều kiện vận hành.
Đây là nhân tố chủ đạo để đạt được hiệu suất cao.
Thiết kế phần truyền dòng hiệu suất cao tại tiết diện hơi thoát làm cho sự
thay đổi tốc độ theo áp suất đạt tối đa.
Phần cấu trúc cứng phía bên trong vỏ ngoài tạo ra độ cứng chắc theo yêu
cầu. Các miệng thoát hơi phần hạ áp được nối với cổ bình ngưng qua khe
co giãn để giảm thiểu ảnh hưởng dãn nở nhiệt của bình ngưng.
Để giữ nhiệt độ thân hạ áp không quá cao khi tuabin làm việc ở phụ tải
thấp, cần lắp một hệ thống phun nước làm mát. Nước phun lấy từ đầu
đẩy bơm nước ngưng.
e) Rôto
Roto tuabin có cấu trúc liền khối hoặc ghép bánh động phù hợp với từng
vùng nhiệt độ của tuabin. Quy trình chế tạo rôto cùng với các phương pháp
kiểm tra giám sát tác nghiêm ngặt trong quá trình chế tạo bảo rôto có các
tính chất vận hành an toàn trong toàn bộ tuổi đời làm việc của nhà máy.
Thiết kế của rôto cũng đã tính toán nghiêm ngặt các điều kiện sự cố chẳng
hạn như sự cố chạm đất hoặc rã lưới. Độ tin cậy của loại rôto này đã
được chứng minh trong một số lượng lớn nhà máy điện sử dụng mẫu thiết
kế hiện đại này.
Roto trung áp, cao áp, hạ áp và máy phát được nối cứng nhờ khớp nối tạo
thành hệ thống trục thẳng hợp nhất. Việc nối cứng roto tuabin và máy phát
sẽ giảm rung động khi tốc độ quay của roto ở giá trị tới hạn gần với tốc độ
định mức.
f) Cánh
Cánh là bộ phận cốt yếu trong quá trình chuyển đổi năng lượng nhiệt thành
năng lượng cơ khí. Từ các kết quả của nhiều nghiên cứu được tiến hành
trên quy mô rộng, các tuabin ngày nay có một thiết kế cánh đảm bảo cả hai
yếu tố: hiệu suất cao và độ tinh cậy cao.
DỰ ÁN ĐẦU TƯ P1-T1
5.2.2-8
- NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN VŨNG ÁNG 1 (1.200MW) CHƯƠNG 5
Các cánh động được thiết kế và cấu tạo để tránh hư hỏng do rung động.
Đối với các tầng cánh cuối tuabin, phải được chế tạo từ vật liệu phù hợp
để chịu được sự ăn mòn và mài mòn do vận hành trong vùng hơi ẩm.
Gối trục
g)
Gối trúc tuabin có cấu tạo hai nửa có thể tách đôi theo chiều ngang và được
bố trí sao cho có thể tháo nửa dưới của gối trục để kiểm tra/bảo dưỡng mà
không cần phải nâng trục tuabin.
Các phần tử cảm biến nhiệt điện trở được gắn chèn bên trong kim loại gối
trục (babit) để giúp kiểm soát nhiệt độ gối trục. Việc nối các trục với nhau
đảm bảo tiết kiệm được không gian cần thiết cho liên kết trục/gối trục
giữa phần tuabin cao áp và trung áp.
h) Các van chính
Một van stop và một van điều khiển được kết hợp lắp trên cùng một thân
van. Các thân van được lắp trực tiếp trên vỏ của tuabin nhằm giảm thiểu
thể tích hơi sau van stop đến phần cao áp của tuabin. Việc bố trí này đặc
biệt thuận tiện cho vận hành an toàn dưới mọi điều kiện sự cố, chẳng hạn
như khi sa thải phụ tải. Quá trình vận hành van được thực hiện nhờ bộ
điều khiển điện-thuỷ lực.
Dầu thuỷ lực cao áp được cung cấp bởi một hệ thống dầu thuỷ lực độc
lập. Việc làm mát bằng không khí làm mát cho khối thiết bị này độc lập
với các hệ thống khác.
5.2.2.7.6 Các thông số chính của thiết bị tuabin chọn
Thông số hơi mới: p =166,7 bar, t = 538 °C
Chế độ tính toán
Thông số Đơn vị
RO TTC
Công suất tổ máy MW 600
Hơi quá nhiệt chính vào tua bin
Lưu lượng t/h 1742 1777
Nhiệt độ °C 538 538
Áp suất bar 166,71 166,71
Entanpi kj/kg 3398,5 3398,5
Hơi quá nhiệt trung gian lạnh
Lưu lượng t/h 1587,80 1614,48
Nhiệt độ °C 329,65 330,57
DỰ ÁN ĐẦU TƯ P1-T1
5.2.2-9
- NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN VŨNG ÁNG 1 (1.200MW) CHƯƠNG 5
Chế độ tính toán
Thông số Đơn vị
RO TTC
Áp suất bar 40,25 40,71
Entanpi kj/kg 3040,5 3041,7
Hơi quá nhiệt trung gian nóng
Lưu lượng t/h 1587,80 1614,48
Nhiệt độ °C 538 538
Áp suất bar 37,03 37,45
Entanpi kj/kg 3535,3 3534,9
Nước cấp
Lưu lượng t/h 1741,68 1829,95
Nhiệt độ °C 252,63 253,17
Áp suất bar 204,24 204,24
Entanpi kj/kg 1098,4 1100,9
Nước ngưng
Lưu lượng t/h 1226,82 1286,74
Nhiệt độ °C 35,69 38,70
Áp suất bar 0,059 0,0735
Entanpi kj/kg 148,9 161,48
Hiệu suất thô của chu trình % 45,08 43,81
Tiêu hao nhiệt của chu trình MW 1331 1369
Suất tiêu hao nhiệt của chu trình kj/kWh 7986 8217
Hệ thống điều khiển, bảo vệ và giám sát tuabin
5.2.2.3
5.2.2.7.1 Hệ thống điều khiển, giám sát tuabin
Vấn đề tối ưu hoá vận hành và giám sát các thiết bị tuabin có tầm quan
trọng đặc biệt, nó liên quan tới ứng suất chu kỳ, sinh ra do sự thay đổi áp
suất và do lực ly tâm, và hiện tượng mỏi của kim loại sinh ra do thay đổi
nhiệt độ. Các vấn đề này càng quan trọng hơn đối với các vùng tuabin hoạt
động ở nhiệt độ cao.
Hệ thống cho phép các máy móc vận hành với phương thức tối ưu đồng
thời đảm bảo phát hiện sớm khả năng mất cân bằng trong vận hành và đề
DỰ ÁN ĐẦU TƯ P1-T1
5.2.2-10
- NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN VŨNG ÁNG 1 (1.200MW) CHƯƠNG 5
ra các chiến lược thanh tra nhằm giảm chi phí bảo dưỡng và ngăn chặn chế
độ vận hành có chi phí cao.
Hiện nay hầu hết các nhà máy nhiệt điện tại Việt Nam đều sử dụng hệ
thống điều khiển loại cơ khí thuỷ lực. Hệ thống này đã lạc hậu và tồn tại
một số nhược điểm, nhất là khả năng tự động hoá không cao, có độ chậm
trễ trong quá trình tăng giảm số vòng quay cũng như tăng giảm công suất.
Với giai đoạn hiện nay, nhất là đối với tổ máy có công suất lớn như nhiệt
điện Vũng Áng, cần thiết phải sử dụng hệ thống điều khiển điện-thuỷ
lực-kỹ thuật số. Với công nghệ vi xử lý hiện đại, hệ thống này có thể tự
động điều khiển toàn bộ các chế độ vận hành của tổ máy.
Hệ thống điều khiển tuabin của nhiệt điện Vũng Áng là hệ thống điều khiển
điện - thuỷ lực-kỹ thuật số. Hệ thống này rất hiệu quả và thích hợp cho
nhiều chế độ vận hành khác nhau kể cả vận hành tự động cho các tổ máy.
Hơn nữa, ứng suất nhiệt của thân và rôto tuabin trong khi khởi động tổ máy
được điều chỉnh tốt hơn nhờ hệ thống điều khiển điện - thuỷ lực-kỹ thuật
số. Hệ thống này bao gồm cả phần cứng và phần mềm và phải đáp ứng
các yêu cầu cơ bản sau:
Hệ thống điện - thuỷ lực - kỹ thuật số có trang bị thiết bị dự báo và
-
phân tích dao động (có cả phần mềm)
Có chế độ vận hành hoàn toàn tự động, bán tự động hoặc bằng tay (do
-
người vận hành tác động)
Cấu trúc phần mềm điều khiển mở, có khả năng tích hợp hoàn toàn
-
vào hệ thống điều khiển chung của tổ máy và toàn nhà máy, có giao diện
với người sử dụng
Ngoài ra, hệ thống điều khiển điện - thuỷ lực-kỹ thuật số còn có các ưu
điểm sau:
Thời gian truyền tín hiệu và phản hồi nhanh hơn do không chuyển qua
-
các liên kết cơ khí. Thời gian trễ khi khởi động hệ thống điều khiển có thể
được rút ngắn, do vậy có thể thực hiện việc điều khiển với độ chính xác
cao.
Do việc truyền tín hiệu và vận hành bằng điện nên hệ thống điều
-
khiển điện - thuỷ lực-kỹ thuật số không bị hạn chế bởi các liên kết cơ khí
hay thiết bị logic và số học cơ khí.
Đối với việc điều chỉnh tuabin nhà máy nhiệt điện Vũng Áng sẽ áp dụng
hệ thống điều khiển điện-thuỷ lực-kỹ thuật số với mức dự phòng cần
thiết
Bên cạnh đó bộ điều chỉnh tuabin phải đáp ứng được các yêu cầu:
DỰ ÁN ĐẦU TƯ P1-T1
5.2.2-11
- NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN VŨNG ÁNG 1 (1.200MW) CHƯƠNG 5
Bộ điều chỉnh phải đáp ứng kịp thời để duy trì tốc độ tuabin trong
-
giới hạn cho phép lúc sa tải toàn phần hoặc lúc chốt an toàn tác động.
Phải có bộ kiểm tra vượt tốc
-
5.2.2.7.2 Hệ thống bảo sự cố và tín hiệu bảo vệ
Thiết bị tuabin được trang bị hệ thống bảo vệ sự cố kiểu cơ khí và hệ
thống tín hiệu bảo vệ để bảo vệ tuabin trong các trường hợp sau:
- Vượt tốc,
- Sự cố hệ thống điều chỉnh,
- Tăng quá nhiệt độ hơi mới hoặc giảm đột ngột,
- Tăng độ di trục qua mức,
- Áp lực dầu bôi trơn và dầu điều khiển quá thấp,
- Giảm chân không bình ngưng,
- Rung động ổ trục quá mức cho phép,
- Tăng quá mức cho phép mực nước trong BGN cao áp,
- Sự cố bơm nước tuần hoàn,
- Ngắt máy phát điện xoay chiều.
Bình ngưng và thiết bị phụ
5.2.2.4
5.2.2.7.1 Bình ngưng
Chức năng của bình ngưng là ngưng hơi thoát từ thân tuabin hạ áp đồng
thời để tạo ra và duy trì một chân không tốt nhất có thể nhằm tăng nhiệt
giáng trong tuabin.
Bình ngưng sử dụng cho nhà máy là loại làm mát kiểu bề mặt, môi chất
làm mát là nước mặn. Bình ngưng được thiết kế với nhiệt độ nước làm
mát vào là 26 °C , độ tăng nhiệt độ nước làm mát là 8 °C , chân không bình
ngưng là 0.067bar.
DỰ ÁN ĐẦU TƯ P1-T1
5.2.2-12
- NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN VŨNG ÁNG 1 (1.200MW) CHƯƠNG 5
Hình 3. Minh hoạ một dạng cấu trúc bình ngưng
Đối các tổ máy có công suất cỡ 600MW, sẽ có 02 bình ngưng riêng biệt và
mỗi bình ngưng có cấu tạo hai nửa với hai hộp nước riêng biệt. Bình
ngưng được thiết kế sao cho có thể mở nắp của một nửa hộp nước để làm
vệ sinh bên trong ống khi tuabin đang vận hành. Ở trạng thái này 1,5 bình
ngưng còn lại phải có khả năng đáp ứng ít nhất 75% công suất cực đại lâu
dài của tuabin.
Bình ngưng được thiết kế hệ thống nhận hơi từ hệ thống rẽ nhánh mà
không gây ra tiếng ồn, các hàng ống trên cùng trong bình ngưng không bi
rung hay bị ăn mòn quá mức cho phép. Bình ngưng cũng phải được thiết kế
sao cho có khả năng nhận nước ngưng tụ của các bình gia nhiệt cao áp và
hạ áp, cũng như từ hệ thống nước bổ sung và nước đọng khác. Vận tốc
nước trong ống Titan được thiết kế tối đa không quá 2m/s.
Các thông số chính của bình ngưng như sau:
Kiểu :Ngưng hơi bề mặt & được chia thành
-
các hộp nước
Số lượng (cho 01 tổ máy)
- 02 (hai)
Độ chân không bình ngưng
- 0,059 bar
Nguồn nước làm mát Nước biển
-
Nhiệt độ nước làm mát vào Nhiệt độ thiết kế 25 °C
-
Mức tăng nhiệt độ nước
- 8 °C
Hệ số làm sạch ống
- ≥ 90%
Vận tốc nước trong ống
- ≤ 2 m/s
Vật liệu ống Thép hợp kim Titan
-
Mặt sàng Hợp kim Titan hoặc phủ Titan
-
DỰ ÁN ĐẦU TƯ P1-T1
5.2.2-13
- NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN VŨNG ÁNG 1 (1.200MW) CHƯƠNG 5
- Thân Thép các bon
Hộp nước
- Thép các bon
Bề mặt bên trong phủ epoxy
-
5.2.2.7.2 Hệ thống làm sạch ống bình ngưng
Do làm mát bình ngưng là nước nên không tránh khỏi hiện tượng các vi
sinh vật có trong nước theo vào hệ thống bình ngưng, làm ảnh hưởng tới
chân không bình ngưng. Vì vậy cần có biện pháp làm sạch ống bình ngưng.
Hiện nay, trong các nhà máy nhiệt điện trên thế giới phổ biến áp dụng hệ
thống tái tuần hoàn bằng bi cao su để làm sạch ống bình ngưng. Thực tế
vận hành cho thấy hệ thống này làm việc khá hiệu quả và kinh tế.
Các viên bị đàn hồi có đường kính nhỏ hơn đường kính trong của ống bình
ngưng khoảng 1~2mm sẽ được nạp vào ở đầu vào bình ngưng. Trong khi
di chuyển trong hệ thống bình ngưng, các viên bi này sẽ cọ xát vào thành
ống làm cản trở sự lắng đọng của các trầm tích, khoáng, ... nhờ đó làm
sạch bề mặt bên trong ống.
Các viên bi được đưa trở về bình ngưng nhờ thiết bị thu hồi bi. Tại đây,
nhờ tác động xoáy của dòng nước làm mát ra, các viên bi sẽ được rửa sạch.
Sau đó, bi sẽ được tập trung về thiết bị tuyển bi để tái sử dụng những viên
bi còn đủ quy cách.
Các viên bi tái sử dụng và một số viên mới bổ sung sẽ được đưa trở lại hệ
thống.
Các thiết bị chính của hệ thống làm sạch ống bình ngưng bằng bi (cho một
bình ngưng) bao gồm:
- Thiết bị thu hồi bi : 02 bộ
- Thiết bị tuyển bi 01 bộ
:
- Bơm nạp bi 01 bộ
:
5.2.2.7.3 Hệ thống rút khí bình ngưng
Trong quá trình tuabin làm việc, không gian hơi giữa bình ngưng và đường
thoát hơi của tuabin có áp lực thấp hơn rất nhiều so với áp lực khí quyển.
Mặc dù các tổ máy ngày nay có mức độ chống lọt rất cao, nhưng việc ngăn
ngừa hiện tượng lọt khí vào bình ngưng vẫn đóng vai trò quan trọng. Bên
cạnh đó, bản thân hơi thoát cũng có chứa một lượng nhất định khí không
ngưng, các khí này cùng với khí lọt sẽ làm ảnh hưởng tới chân không bình
ngưng do đó làm giảm độ kinh tế của bình ngưng.
Hệ thống rút khí, hoạt động liên tục trong quá trình bình ngưng làm việc, có
nhiệm vụ rút tất cả các khí không ngưng ra khỏi bình ngưng, đảm bảo duy
DỰ ÁN ĐẦU TƯ P1-T1
5.2.2-14
- NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN VŨNG ÁNG 1 (1.200MW) CHƯƠNG 5
trì chân không kinh tế của bình ngưng phù hợp với điều kiện nhiệt động
học thực tế.
Hiện nay trong các nhà máy điện trên thế giới thường hay sử dụng hai loại
thiết bị rút khí là êjectơ khí-hơi hoặc êjectơ nước (hình vẽ số 5 và số 6).
Trong đó thường phổ biến dùng loại êjectơ khí hơi, hệ thống này đã được
áp dụng cho nhiều nhà máy nhiệt điện than của Việt Nam. Đây cũng Hệ
thống rút khí của nhà máy điện Vũng Áng dự kiến sử dụng êjectơ khí hơi
hai cấp.
Hình 5:Minh hoạ cấu trúc bơm chân không
Hình 6: Minh hoạ cấu trúc ejectơ khí
Hệ thống rút khí cho một tổ máy bao gồm các thiết bị chính sau:
+ Ejectơ làm việc
02× 100% (01 làm việc và 01 dự phòng)
- Số lượng :
- Kiểu loại Ejectơ khí-hơi, hai cấp
:
+ Ejectơ khởi động
01× 100%
- Số lượng :
DỰ ÁN ĐẦU TƯ P1-T1
5.2.2-15
- NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN VŨNG ÁNG 1 (1.200MW) CHƯƠNG 5
- Kiểu loại Ejectơ khí-hơi
:
5.2.2.7.4 Thiết bị lọc rác
04× 25%
- Số lượng :
- Vị trí đặt Đầu vào hộp nước bình ngưng
:
Thiết bị bơm cấp lò hơi
5.2.2.5
Trong quá trình vận hành bình thường, bơm cấp lò hơi được dẫn động
bằng 02 tuabin phụ với công suất mỗi tuabin phụ đảm bảo lưu lượng 50%
yêu cầu lớn nhất của tổ máy. Khi khởi động, bơm cấp lò hơi được dẫn
động bằng động cơ điện xoay chiều công suất 50% yêu cầu. Bơm cấp
điện cũng là bơm điện dự phòng trong khi tổ máy vận hành bình thường.
5.2.2.7.1 Bơm cấp lò hơi
- Kiểu loại: Ly tâm nằm ngang nhiều cấp
- Vỏ kiểu thùng
- Gối đỡ kiểu tách ngang, có thể tháo phần dưới ra để kiểm tra/ bảo
dưỡng mà không cần nhấc trục bơm. Babít gối trục giữa gắn phần tử nhiệt
độ
5.2.2.7.2 Thiết bị tuabin phụ
Mô tả chung
a)
Tuabin phụ thuộc loại tuabin công nghiệp tốc độ thay đổi trong dải rộng
phụ thuộc vào yêu cầu lưu lượng nước cấp. Tuabin được nối với bơm cấp
qua khớp nối cứng.
Đặc điểm chính của tuabin phụ bao gồm một tầng điều chỉnh và một số
tầng công tác. Hơi vào tuabin qua một ống phun, lưu lượng hơi được điều
chỉnh bằng một van điều chỉnh.
Hơi cấp đến tuabin phụ được lấy từ sau phần trung áp của tuabin chính.
Hơi thoát được đưa về bình ngưng của tuabin chính. Ngoài ra, cũng có
đường cung cấp từ đường hơi chính để sử dụng trong trường hợp cần
thiết.
Tuabin phụ được cung cấp một hệ thống dầu bôi trơn và dầu điều khiển
riêng.
DỰ ÁN ĐẦU TƯ P1-T1
5.2.2-16
- NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN VŨNG ÁNG 1 (1.200MW) CHƯƠNG 5
Hình 7 Cấu trúc tuabin ngưng hơi dùng đẫn động bơm cấp lò hơi
Hơi cấp cho tuabin dẫn động được lấy từ cửa thoát của thân tuabin trung
áp.
Thông số kỹ thuật (chế độ RO)
b)
- Số lượng : 02
- Kiểu loại : ngưng hơi
- Công suất : 6,7 MW
- Thông số hơi vào : 64,12T/h / 332oC / 9,43 bar
- Thông số hơi thoát : 64,12T/h / 36,61oC / 0,061 bar
- Tốc độ 3000/6000 v/p
5.2.2.7.3 Thiết bị chính
Bơm cấp làm việc
- Số lượng : 02
- Công suất : 50%
- Kiểu loại : Ly tâm nhiều cấp trục ngang
Bơm cấp dự phòng
- Số lượng : 01
- Công suất : 50%
- Kiểu loại : Ly tâm nhiều cấp trục ngang
Tăng áp làm việc
- Số lượng : 02
- Công suất : 50%
DỰ ÁN ĐẦU TƯ P1-T1
5.2.2-17
- NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN VŨNG ÁNG 1 (1.200MW) CHƯƠNG 5
- Kiểu loại : Ly tâm nhiều cấp trục ngang
Bơm tăng áp dự phòng/khởi động
- Số lượng : 01
- Công suất : 50%
- Kiểu loại : Ly tâm nhiều cấp trục ngang
Hệ thống gia nhiệt hồi nhiệt nước cấp
5.2.2.6
5.2.2.7.1 Lựa chọn kiểu thiết bị gia nhiệt nước cấp
Loại nằm ngang:
- Diện tích bề mặt nước đọng lớn hơn, việc điều khiển mức nước ổn
định hơn
- Không bị ảnh hưởng bởi diện tích phần ngập nước như đối loại bình
gia nhiệt trục đứng
- Bộ gia nhiệt hạ áp đầu tiên và thứ hai có thể được lắp đặt trong cổ
hút bình ngưng
- Các bình gia nhiệt khác thường được lắp đặt trong gian gia nhiệt giữa
gian tuabin và lò hơi, các bình gia nhiệt áp lực cao hơn lắp ở cao trình cao
hơn. Vì vậy, việc thoát nước đọng ở tải trọng thấp dễ dàng hơn so với
kiểu bình gia nhiệt đặt đứng được lắp đặt ở cùng độ cao.
- Bình gia nhiệt kiểu nằm ngang dễ dàng vận hành và bảo dưỡng hơn.
Loại đặt đứng:
- Chiếm ít diện tích lắp đặt hơn
- Thông thường được lắp đặt ở dưới sàn tuabin, không yêu cầu không
gian phụ cho việc tháo vỏ và ống, và đường ống hơi trích từ tuabin tới các
bình gia nhiệt thường ngắn hơn
- Đôi khi bình gia nhiệt kiểu đặt đứng đặt nhô lên cao hơn sàn thao tác,
do vậy làm giảm diện tích thao tác.
Hiện nay trong các nhà máy nhiệt điện áp dụng phổ biến cả hai loại bình
gia nhiệt. Việc lựa chọn kiểu bình gia nhiệt nước cấp và cách bố trí chúng
tuỳ thuộc vào tiêu chuẩn thiết kế của nhà cung cấp thiết bị tuabin. Trong
báo cáo này sơ bộ chọn kiểu bình gia nhiệt nằm ngang.
5.2.2.7.2 Mô tả sơ lược các bộ gia nhiệt
Các bộ gia nhiệt của tổ máy bao gồm:
a) Bình làm mát hơi chèn:
DỰ ÁN ĐẦU TƯ P1-T1
5.2.2-18
- NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN VŨNG ÁNG 1 (1.200MW) CHƯƠNG 5
- Số lượng : 01
- Kiểu Ống vỏ nằm ngang
:
- Vật liệu ống : Thép không rỉ
b) Các bình gia nhiệt hạ áp:
- Số lượng : 04
- Kiểu Ống vỏ nằm ngang
:
- Vật liệu ống : Thép không rỉ
c) Thiết bị khử khí
Bộ khử khí vừa đóng vai trò như một bình gia nhiệt cho nước cấp, đồng
thời nó còn có nhiệm vụ khử O2 và CO2 hoà tan trong nước ngưng.
- Số lượng 01 (và bể nước khử khí)
:
- Kiểu Nằm ngang, hỗn hợp (khay và ống phun)
:
d) Các bình gia nhiệt cao áp:
- Số lượng : 02
- Kiểu Ống vỏ nằm ngang
:
- Vật liệu ống : Thép các bon
5.2.2.7.3 Hệ thống bơm ngưng và hệ thống bổ sung nước ngưng
Hệ thống bơm nước ngưng
- Số lượng 02 bơm 01 tổ máy
:
- Kiểu Trục đứng
:
- Năng suất 100% / 1chiếc
:
Hệ thống bổ sung nước ngưng
Gồm 01 bể chứa nước ngưng và 2×100% bơm chuyển tiếp nước ngưng.
Các hệ thống phụ trợ khác
5.2.2.7
5.2.2.7.1 Hệ thống dầu bôi trơn
Hệ thống cung cấp dầu là một bộ phận cấu thành của thiết bị tuabin nhiệt,
nó quyết định rất nhiều đến khả năng làm việc của tuabin. Dầu trong thiết
bị tuabin được dùng để bôi trơn và làm mát các ổ đỡ chặn của tổ máy
tuabin, và còn để làm phương tiện chèn trong máy phát điện dùng làm mát
bằng Hydro. Do đó độ tin cậy trong vận hành của hệ thống dầu có vai trò
quan trọng đối với hoạt động của thiết bị tuabin. Hệ thống dầu bôi trơn
được thiết kế trên cơ sở đảm bảo độ tin cậy cao nhất.
DỰ ÁN ĐẦU TƯ P1-T1
5.2.2-19
- NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN VŨNG ÁNG 1 (1.200MW) CHƯƠNG 5
Dầu bôi trơn được sử dụng là loại dầu chống cháy. Nhiệt độ dầu được
kiểm soát bởi bộ làm mát dầu và van kiểm soát trạng thái nhiệt độ an toàn-
sự cố. Van này sẽ kiểm soát lưu lượng dầu qua van tới thiết bị làm mát.
Trong trường hợp sự cố xoay chiều, sẽ có một bơm điện một chiều đảm
nhiệm cung cấp đủ dầu tới các ổ trục.
Trong khi các thiết bị quay làm việc ở tốc độ thấp sẽ có một bơm dầu kích
cung cấp dầu áp lực tới bôi trơn các ngõng trục.
Hệ thống dầu bôi trơn của một tổ máy sẽ bao gồm các thiết bị chính sau:
Bộ làm mát dầu
Số lượng
- 2×100%
Vật liệu Thép không gỉ
-
Bể dầu
Số lượng 01 (một)
-
Vật liệu Thép không gỉ
-
Bơm dầu chính
Số lượng Một (1) bơm truyền động trục tuabin
-
Công suất 100% yêu cầu
-
Số vòng quay
- 3000v/p
Kiểu truyền động Động cơ xoay chiều
-
Bơm dầu phụ
Số lượng Một (1)
-
Công suất 100% yêu cầu
-
Số vòng quay
- 3.000 v/p
Loại động cơ điện Động cơ xoay chiều
-
Bơm dầu sự cố
Số lượng
- Hai (2)
Công suất 100% yêu cầu
-
Số vòng quay
- 3.000 v/p
Kiểu động cơ 01 động cơ điện xoay chiều
-
01 động cơ điện một chiều
Bơm dầu chính được gắn trực tiếp trên trục tuabin nên chỉ áp đảm bảo
được áp suất và sản lượng dầu cần thiết khi số vòng quay của tuabin
không nhỏ hơn một nửa số vòng quay định mức. Vì vậy khi khởi động
hoặc ngừng tuabin, tốc độ quay còn thấp, chưa đảm bảo được áp lực dầu
thì bơm dầu phụ sẽ hoạt động để cung cấp dầu cho toàn hệ thống.
Hệ thống lọc dầu cung cấp dầu tới hệ thống dầu bôi trơn/điều khiển của
từng tổ máy bao gồm các thiết bị chính sau:
Bể chứa dầu : 01
-
Thiết bị lọc dầu : 01
-
DỰ ÁN ĐẦU TƯ P1-T1
5.2.2-20
nguon tai.lieu . vn
