Bài giảng Các nguồn năng lượng và nhà máy điện - Chương 1 - Đặng Tuấn Khanh (Phần 2)

NH VIÊN:............................................ 2/18/2014
GV: ĐẶNG TUẤN KHANH 2
Tổng quan
5
Năng lượng nhiệt:
Nhiệt năng hay nhiệt là một dạng năng lượng dự trữ trong 
vật chất nhờ vào sự chuyển động hỗn loạn của các hạt cấu 
thành vật chất.
Nhiệt năng ↔ Nhiệt độ
Nhiệt năng có thể trao đổi được thông qua quá trình bức 
xạ, dẫn nhiệt hay đối lưu  
Lượng nhiệt năng dự trữ hay chuyển tải gọi là nhiệt lượng 
ký hiệu Q
1. Nguyên lý hoạt động:
Chu trình Carno hơi nước: Chu trình Carno lý tưởng
gồm 02 quá trình đoạn nhiệt và 02 quá trình đẳng nhiệt.
6
Nhà máy nhiệt điện
1
23
4
1P
2P
T
S0
1. Nguyên lý hoạt động:
Chu trình Carno hơi nước: Có 03 bất lợi
7
Nhà máy nhiệt điện
Quá trình hơi nhả nhiệt (2-3) là quá trình ngưng tụ không hoàn toàn, hơi
ở 3 vẫn là hơi bão hòa, có thể tích riêng lớn nên phải thực hiện quá trình
nén đoạn nhiệt hơi (3-4) cần phải có máy nén lớn và tổn hao công nhiều.
Nhiệt độ tới hạn của nước thấp (374,150 C) nên độ chênh lệch nhiệt giữa 
nguồn nóng và nguồn lạnh của chu trình nhỏ nên công của chu trình nhỏ
Độ ẩm hơi nước trong tuabin nhiều, các giọt ẩm có kích cỡ lớn này sẽ va
đập vào cánh tuabin gây tổn thất năng lượng và ăn mòn nhanh.
1. Nguyên lý hoạt động:
Chu trình Renkin hơi nước:
8
Nhà máy nhiệt điện
V
I
II
III
IV
IV
4
3
5
2
2'
1

1
22'
4
1P
2P
T
S
3
5
0
SINH VIÊN:............................................ 2/18/2014
GV: ĐẶNG TUẤN KHANH 3
1. Nguyên lý hoạt động:
Hiệu suất nhiệt lý tưởng của chu trình Renkin:
• Nhiệt lượng môi chất thu được (3-1) ở lò hơi I:
• Nhiệt lượng môi chất nhả ra (2-2’) ở bình ngưng IV
• Hiệu suất nhiệt của chu trình
9
Nhà máy nhiệt điện
11 3q i i 
22 2'iq i 
   
 
1 3 2 2'1 2
1 1 1 3
ct
i i i iq q q
q q i i

   
  

1. Nguyên lý hoạt động:
Hiệu suất nhiệt lý tưởng của chu trình Renkin:
• Do công bơm nước nhỏ vì áp suất bé nên có thể bỏ qua 
công bơm so với công tuabin tạo ra:
10
Nhà máy nhiệt điện
2' 3i i
 
 
1 2
1
1 2
1 1 3
ct
q q q i i
q iq i

 



 
2. Chu trình hổn hợp tuabin khí-hơi:
Kết hợp chu trình Renkin hơi nước và chu trình tuabin
khí:
11
Nhà máy nhiệt điện
2
3
1


4
67
1
5
kk
NL
2. Chu trình hổn hợp tuabin khí-hơi:
Kết hợp chu trình Renkin hơi nước và chu trình tuabin
khí:
12
Nhà máy nhiệt điện
a
b
c
d 1
22 '
3
1' 1''
T
S0
1 1
hoi k
ct
hil ll
q q
 

 
Hiệu suất:
SINH VIÊN:............................................ 2/18/2014
GV: ĐẶNG TUẤN KHANH 4
3. Phụ tải nhiệt và điện:
 Phụ tải điện: ?
 Phụ tải nhiệt: ?
 Đồ thị phụ tải: ?
Stop 13
Nhà máy nhiệt điện
 Các phương pháp dự báo phụ tải
 Phương pháp ngoại suy
 Phương pháp hồi quy
 Phương pháp hệ số đàn hồi
 Phương pháp mạng nơron nhân tạo
 Phương pháp tương quan – xu thế
 Phuơng pháp chuyên gia
 Phương pháp hệ số tăng trưởng
 ...
14
Nhà máy nhiệt điện
Phương pháp ngoại suy: Nội dung của phương pháp là nghiên
cứu sự diễn biến của điện năng trong thời gian quá khứ tương
đối ổn định để tìm ra một quy luật nào đó, rồi dùng nó để dự
đoán tương lai. Phương pháp này thường chỉ sử dụng khi
thiếu các thông tin về tốc độ phát triển của các ngành, các phụ
tải dự kiến, mức độ hiện đại hóa .... trong tương lai để làm cơ
sở dự báo.
 Mô hình bậc nhất:
 Mô hình bậc hai:
 Mô hình hàm mũ
15
Nhà máy nhiệt điện
  bf x xy a  
  2f x xa cy bx   
  . xCf xy A 
Phương pháp ngoại suy:
Hàm mục tiêu:
Xác định a,b bằng cách lấy đạo hàm riêng  triệt tiêu:
16
Nhà máy nhiệt điện
2
( )
1
n
y f x Mini i
i
 
 
 
 

 
 
1
1
( ) 0
( ) 0
n
i i
i
n
i i
i
fy f x
fy f
a
b
x



  

  
 


a
b

 

2
11 1
11
nn n
i i i i
ii i
nn
i i
ii
a b
a
x x x y
bx n y


    


 
  
 
  bf x xy a  
SINH VIÊN:............................................ 2/18/2014
GV: ĐẶNG TUẤN KHANH 5
Phương pháp ngoại suy:
Hàm mục tiêu:
Xác định a, b, c bằng cách lấy đạo hàm riêng  triệt tiêu:
17
Nhà máy nhiệt điện
2
( )
1
n
y f x Mini i
i
 
 
 
 

 
 
 
1
1
1
( ) 0
( ) 0
( ) 0
n
i i
i
n
i i
i
n
i i
i
fy f x
fy f x
fy f x
a
b
c




  
 
 

 
 




4 3 2 2
1 1 1 1
3 2
1 1 1 1
2
1 1 1
n n n n
a x b x c x x yi i i i ii i i i
n n n n
a x b x c x x yi i i i ii i i i
n n n
a x b x nc yi i ii i i















     
   
      
   
    
  
a
b
c

 


  2f x xa cy bx   
Phương pháp ngoại suy:
Lấy log hai vế:
Hàm mục tiêu:
18
Nhà máy nhiệt điện
 
log
.
log log
xy
y
ACf x
x C A
 
  
2
log loglog
1
C A
n
x M
i
y ini
  
  
  
  

log log 0
log log 0
2 log
1 1 1
log
1 1
n n n
x x x yi i i i
i i i
n n
x n yi ii i
C A
C A











   
  
  
 
 
 
1
1
log C
lo
) 0
( 0
g
(
)
n
i i
i
n
i i
i
fy f x
fy f
A
x



  

  
 


Phương pháp ngoại suy:
Sai số trung bình:
stop 19
Nhà máy nhiệt điện
 
1
1 1% %.100
1
dubao ni i
i
i
i
tb
n y y
yn ni
 
 
 
  

  

1. Vai trò của lò hơi: 
Quá trình đốt cháy nhiên liệu  Nhiệt  nước  Hơi
Phân loại: 
Lò hơi công nghiệp: Dùng hơi bão hòa, nhiệt độ
1101800C
Lò hơi nhà máy nhiệt điện: Dùng hơi quá nhiệt có áp suất và 
nhiệt độ cao
Nhiên liệu: FO, DO, Gas, Than, Xác mía 
20
Nhà máy nhiệt điện – Lò hơi
SINH VIÊN:............................................ 2/18/2014
GV: ĐẶNG TUẤN KHANH 6
21
Nhà máy nhiệt điện – Lò hơi
2. Nguyên lý làm việc: 3. Đặc tính kỹ thuật: Số lượng và chất lượng
Thông số lò hơi: Pqn(Mpa) và tqn(0C)
Sản lượng hơi D (kg/h): Định mức, cực đại và kinh tế 
Hiệu suất lò hơi: 
22
Nhà máy nhiệt điện – Lò hơi
dmD max (1.1 1.2) dmD D  (0.8 0.9)kt dmD D 
 'qn hn
lv
t
D i i
BQ



iqn: Entanpi của hơi quá nhiệt (kj/kg)
ihn: Entanpi của hơi nước (kj/kg)
B: Lượng nhiên liệu tiêu hao trong 01 giờ (kg/h)
Qtlv: Nhiệt trị thấp làm việc của nhiên liệu (kj/kg)
3. Đặc tính kỹ thuật: Số lượng và chất lượng
 Nhiệt thế thể tích buồng lửa: là lượng nhiệt sinh ra trong 
01 đơn vị thời gian trên 01 đơn vị thể tích
23
Nhà máy nhiệt điện – Lò hơi
3( / )
l
t
v
v
bl
BQ
V
W mq 
4. Sử dụng hiệu quả nhiên liệu:
Nhiên liệu: vô cơ và hữu cơ
Thành phần nhiện liệu: chất oxy hoá và chất trơ
 Rắn, Lỏng:
C: 95% khối lượng nhiên liệu, nhiệt trị 34.150 (kj/kg) 
H: 10% khối lượng nhiên liệu, nhiệt trị 144.500 (kj/kg)
O: 
N:
S: Sinh khí độc SO2 và SO3
A: Độ tro
W: Độ ẩm
 Khí: C, H
24
Nhà máy nhiệt điện – Nhiên liệu
Thành phần vô ích vì chúng làm giảm nhiệt trị của nhiên liệu
SINH VIÊN:............................................ 2/18/2014
GV: ĐẶNG TUẤN KHANH 7
4. Sử dụng hiệu quả nhiên liệu:
 Đặc tính nhiên liệu:
 Độ ẩm (W): độ ẩm trong và độ ẩm ngoài
 Chất bốc và cốc (V)
 Độ tro (A)
 Quá trình cháy: phản ứng giữa các nguyên tố hoá học 
và oxy và sinh nhiệt hay gọi là quá trình oxy hoá
 Quá trình cháy
25
Nhà máy nhiệt điện – Nhiên liệu
Hoàn toàn
Không hoàn toàn
5. Quá trình cháy của nhiên liệu:
 Các phương phản ứng trình cháy hoàn toàn 
26
Nhà máy nhiệt điện – Qúa trình cháy
2 2C O CO 
2 212( ) 32( ) 44( )kg C kg O kg CO 
2 2
32 441( ) ( ) ( )
12 12
kg C kg O kg CO 
2
31.428( / )O tckg m 
2
31.964( / )CO tckg m 
3 3
2 21( ) 1.866( ) 1.866( )tc tckg C m O m CO 
5. Quá trình cháy của nhiên liệu:
 Các phương phản ứng trình cháy không hoàn toàn 
27
Nhà máy nhiệt điện – Qúa trình cháy
22 2C O CO 
2 224( ) 32( ) 56( )kg C kg O kg CO 
2 2
32 561( ) ( ) ( )
24 24
kg C kg O kg CO 
2
31.428( / )O tckg m 
2
31.964( / )CO tckg m 
3 3
2 21( ) 0.933( ) 1.866( )tc tckg C m O m CO 
5. Quá trình cháy của nhiên liệu:
 Tương tự cho các phản ứng cháy của S, H2 
 Tính được lượng Oxy cần thiết, lượng khí thải. Từ đó
tính lượng không khí cần thiết cung cấp.
 Quá trình cháy và cách tính toán của nhiên liệu rắn,
lỏng, khí cũng tương tự như trên
 Kiểm tra định kỳ lượng khí thải để biết cháy hoàn toàn
hay không hoàn toàn Đưa ra biện pháp khắc phục
28
Nhà máy nhiệt điện – Qúa trình cháy
SINH VIÊN:............................................ 2/18/2014
GV: ĐẶNG TUẤN KHANH 8
6. Cân bằng nhiệt Lò hơi:
 Nhiệt lượng lò hơi là do nhiên liệu và không khí tạo ra
 Nhiệt lượng có phần hữu dụng và phần tổn hao
29
Nhà máy nhiệt điện – Cân bằng nhiệt
nl kkQQ Q 
1 2 3 4 5 6Q Q Q Q QQ Q     
Trong đó:
Q1: Nhiệt lượng sinh hơi
Q2: Nhiệt lượng tổn thất do khói mang đi
Q3: Nhiệt lượng tổn thất do cháy không hoàn toàn về mặt hoá học
Q4: Nhiệt lượng tổn thất do cháy không hoàn toàn về mặt cơ học
Q5: Nhiệt lượng tổn thất do tản nhiệt xung quanh lò hơi
Q6: Nhiệt lượng tổn thất do xỉ nóng mang ra 
6. Cân bằng nhiệt Lò hơi:
 Hiệu suất: Phương pháp cân bằng thuận
 Khó khăn vì rất khó xác định chính xác lượng tiêu hao
nhiên liệu của lò hơi
30
Nhà máy nhiệt điện – Cân bằng nhiệt
1 100%Q
Q
 
 '1 qn ncD iQ i 
lv
tQ BQ
6. Cân bằng nhiệt Lò hơi:
 Hiệu suất: Phương pháp cân bằng nghịch
31
Nhà máy nhiệt điện – Cân bằng nhiệt
 
 
 
1 2 3 4 5 6
2 3 4 5 6
2 3 4
1
1 5 6
2 3 4 5 6
1
1
Q
Q
Q
Q Q Q Q Q Q
Q Q Q Q Q
Q Q Q Q Q
q q q q q
Q
Q Q

     
    
   
 
   

6. Cân bằng nhiệt Lò hơi:
 Hiệu suất: Phương pháp cân bằng nghịch
 Tổn thất nhiệt do khói: q2 = 4  7 %
 Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn (Hoá học ): Tuỳ vào
buồng đốt mà q3 = 0.5  3 %
 Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn (Cơ học): Tuỳ vào
buồng đốt mà q4 = 0  14 %
 Tổn thất nhiệt toả nhiệt ra môi trường xung quanh: q5 = 0.5%
 Tổn thất nhiệt do xỉ mang ra: q6 = 5%
Stop 32
Nhà máy nhiệt điện – Cân bằng nhiệt