Tài liệu PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ NĂNG LƯỢNG CỦA ĐỒNG PHÁT NHIỆT ĐIỆN

§µO HOµNG ANH BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI --------------------------------------- ĐÀO HOÀNG ANH PH¢N TÝCH Vµ §¸NH GI¸ HIÖU QU¶ N¡NG L¦îNG Kü THUËT NHIÖT L¹NH CñA §åNG PH¸T NHIÖT §IÖN LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC KỸ THUẬT NHIỆT LẠNH KHO¸ 2009 HÀ NỘI – 2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI --------------------------------------- Đào Hoàng Anh PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ NĂNG LƯỢNG CỦA ĐỒNG PHÁT NHIỆT ĐIỆN Chuyên ngành: KỸ THUẬT NHIỆT LẠNH LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT NHIỆT LẠNH NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Đinh Nguyên Bính Hà Nội – Năm 2012 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ......................................................................................................4 CHƯƠNG I - PHẦN MỞ ĐẦU VÀ Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI ..............................5 1.1. MỞ ĐẦU ..........................................................................................................5 1.2. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI ....................................................................6 1.3. NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI ........................................................................................7 CHƯƠNG 2 - ĐỒNG PHÁT NHIỆT ĐIỆN VÀ PHÂN TÍCH CÁC ĐẶC TÍNH NĂNG LƯỢNG .........................................................................................................8 2.1. GIỚI THIỆU VỀ ĐỒNG PHÁT NHIỆT ĐIỆN...............................................8 2.1.1. Giới thiệu chung và phân loại đồng phát nhiệt - điện ................................8 2.1.2. Ý nghĩa và địa bàn ứng dụng và phát triển công nghệ đồng phát............10 2.2. PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ NĂNG LƯỢNG CỦA ĐỒNG PHÁT NHIỆT – ĐIỆN ..........................................................................................12 2.2.1.So sánh tiêu hao hơi giữa hệ thống sản xuất nhiệt và điện riêng rẽ với hệ thống đồng phát nhiệt - điện sử dụng tua bin hơi...............................................12 2.2.2. So sánh tiêu hao nhiệt giữa hệ thống sản xuất nhiệt và điện riêng rẽ với hệ thống đồng phát nhiệt - điện..........................................................................15 2.2.3. So sánh hiệu suất của hệ thống sản xuất nhiệt và điện riêng rẽ với hệ thống đồng phát nhiệt - điện...............................................................................16 2.2.4. So sánh tiêu hao nhiên liệu của hệ thống sản xuất nhiệt và điện riêng rẽ với hệ thống đồng phát nhiệt - điện....................................................................21 2.2.5. Cân bằng năng lượng so sánh hiệu quả sản xuất đồng phát với sẩn xuất riêng rẽ ...............................................................................................................23 CHƯƠNG 3 - MÔ TẢ DÂY CHUYỂN CÔNG NGHỆ NHIỆT ĐIỆN ĐỒNG PHÁT CHO DỰ ÁN NHÀ MÁY SẢN SUẤT PHÂN ĐẠM CHUẨN................24 3.1. MỞ ĐẦU ........................................................................................................24 3.2.MÔ TẢ CHUNG .............................................................................................24 3.3. MÔ TẢ QUÁ TRÌNH.....................................................................................24 3.3.1. Đặc tính nhiện liệu ...................................................................................24 3.3.2. Mô tả quá trình .........................................................................................25 CHƯƠNG 4 - XÁC ĐỊNH TIÊU HAO HƠI CỦA TUABIN CHU TRÌNH CHUẨN ....................................................................................................................29 4.1. XÂY DỰNG QUÁ TRÌNH NHIỆT TRÊN GIẢN ĐỒ I-S...........................29 4.2. TÍNH NHIỆT SƠ ĐỒ HỒI NHIỆT CỦA THIẾT BỊ TUABIN.....................31 4.2.1. Dựng sơ đồ nguyên lý ..............................................................................31 4.2.2. Tính cân bằng nhiệt và xác định tiêu hao hơi của Tuabin trích hơi điều chỉnh cho phía công nghệ của sơ đồ chuẩn ........................................................33 ĐÀO HOÀNG ANH – KHÓA 2009 1 KỸ THUẬT NHIỆT – LẠNH LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG 5 - TÍNH NHIỆT TUABIN Π36-98/42 CHU TRÌNH CHUẨN .......40 5.1. CHỌN TỶ SỐ U/Ca VÀ THIẾT KẾ TẦNG ĐIỀU CHỈNH CHO PHẦN CAO ÁP VÀ HẠ ÁP .............................................................................................40 5.2. TÍNH SỐ TẦNG TUABIN ............................................................................40 5.2.1. Chọn các số liệu cơ bản............................................................................40 5.2.2. Xác định đường kính tầng đầu .................................................................41 5.2.3. Xác định đường kính tầng cuối ................................................................41 5.2.4. Xác định số tầng và phân bố nhiệt giáng .................................................42 5.3. CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ - KỸ THUẬT CỦA TỔ MÁY ...........................44 5.3.1. Suất tiêu hao hơi cho tuabin .....................................................................44 5.3.2. Tiêu hao nhiệt cho thiết bị tuabin.............................................................44 5.3.3. Suất tiêu hao nhiệt cho thiết bị tuabin ......................................................44 5.3.4. Tiêu hao nhiệt cho lò hơi..........................................................................45 5.3.5. Suất tiêu hao nhiệt cho lò hơi ...................................................................45 5.3.6. Tiêu hao nhiệt cho toàn nhà máy .............................................................45 5.3.7. Suất tiêu hao nhiệt cho toàn nhà máy.......................................................46 5.3.8. Hiệu suất truyền tải môi chất....................................................................46 5.3.9. Hiệu suất của thiết bị Tuabin....................................................................46 5.3.10. Hiệu suất toàn nhà máy ..........................................................................46 5.4. TÍNH CHẾ ĐỘ THAY ĐỔI CỦA TUABIN Π36-98/42...............................47 5.4.1. Tính phần cao áp khi lưu lượng hơi thay đổi ...........................................49 5.4.2. Tính chế độ thay đổi của phần hạ áp (xem bảng 5.3) ..............................56 CHƯƠNG 6 – TÍNH NHIỆT CHO SƠ ĐỒ THỰC TẾ NHIỆT ĐIỆN ĐỒNG PHÁT CỦA NHÀ MÁY PHÂN ĐẠM NINH BÌNH VÀ SO SÁNH VỚI PHƯƠNG ÁN SƠ ĐỒ CHUẨN .............................................................................58 6.1. MÔ TẢ SƠ LƯỢC DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ NHIỆT ĐIỆN ĐỒNG PHÁT NHÀ MÁY ĐẠM NINH BÌNH.................................................................58 6.1.1. Cơ sở thiết kế............................................................................................58 6.1.2. Thông số của một số thiết bị chính ..........................................................58 6.2. TÍNH SƠ ĐỒ NHIỆT CỦA ĐỒNG PHÁT NHIỆT ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY PHÂN ĐẠM NINH BÌNH TẠI CHẾ ĐỘ TÍNH TOÁN ......................................59 6.2.1. Sơ đồ nhiệt nguyên lý:..............................................................................59 6.2.2. Cân bằng nhiệt các bình gia nhiệt và bình khử khí: .................................62 6.3. TÍNH NHIỆT CÁC TUABIN CỦA ĐỒNG PHÁT NHIỆT ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY PHÂN ĐẠM NINH BÌNH TẠI CHẾ ĐỘ TÍNH TOÁN............................66 6.3.1.Chọn tỉ số u/Ca và tính nhiệt tầng điều chỉnh cho các Tuabin ..................66 6.3.2. Tính toán số tầng tuabin: ..........................................................................66 6.4. CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT........................................................73 ĐÀO HOÀNG ANH – KHÓA 2009 2 KỸ THUẬT NHIỆT – LẠNH LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 6.4.1. Suất tiêu hao hơi cho tuabin .....................................................................73 6.4.2. Tiêu hao nhiệt cho thiết bị tuabin.............................................................73 6.4.3. Suất tiêu hao nhiệt cho thiết bị tuabin ......................................................74 6.4.4. Tiêu hao nhiệt cho lò hơi..........................................................................74 6.4.5. Suất tiêu hao nhiệt cho lò hơi ...................................................................74 6.4.6. Tiêu hao nhiệt cho toàn nhà máy .............................................................75 6.4.7. Suất tiêu hao nhiệt cho toàn nhà máy.......................................................75 6.4.8. Hiệu suất truyền tải môi chất....................................................................75 6.4.9. Hiệu suất của thiết bị tuabin.....................................................................75 6.4.10. Hiệu suất toàn nhà máy ..........................................................................76 6.5. TÍNH CHẾ ĐỘ THAY ĐỔI CỦA TUABIN ĐỐI ÁP B12-9.3/4.3...............77 6.6. SO SÁNH CÁC GIỮA ĐỒNG PHÁT NHIỆT ĐIỆN NINH BÌNH VỚI PHƯƠNG ÁN CHUẨN ........................................................................................85 6.6.1. So sánh thông qua các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật .......................................85 6.6.2. So sánh ở chế độ thay đổi.........................................................................86 6.6.3. Vấn đề phân phối phụ tải với các khối năng lượng ngưng hơi ................86 6.7. KẾT LUẬN.....................................................................................................88 CHƯƠNG 7 - KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ....................................90 7.1. KẾT LUẬN.....................................................................................................90 7.2. HƯỚNG PHÁT TRIỂN .................................................................................90 .................................................................................................................91 PHỤ LỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................105 ĐÀO HOÀNG ANH – KHÓA 2009 3 KỸ THUẬT NHIỆT – LẠNH LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn tốt nghiệp này do tôi tự tính toán, thiết kế và nghiên cứu dưới sự hướng dẫn của thầy PGS.TS Đinh Nguyên Bính. Để hoàn thành đồ án này, tôi chỉ sử dụng những tài liệu đã ghi trong mục tài liệu tham khảo, ngoài ra không sử dụng bất cứ tài liệu nào khác. Nếu sai tôi xin chịu mọi hình thức kỷ luật theo qui định. Sinh viên thực hiện Đào Hoàng Anh ĐÀO HOÀNG ANH – KHÓA 2009 4 KỸ THUẬT NHIỆT – LẠNH LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG I - PHẦN MỞ ĐẦU VÀ Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI 1.1. MỞ ĐẦU Năng lượng là yếu tố thiết yếu cho sự tổn tại và phát triển của xã hội. Trong nhiều thập kỷ qua, việc tiêu thụ năng lượng trên thế giới tăng lên theo sự phát triển của kinh tế; nhiên liệu dầu thô, than đá và khí tự nhiên chiếm phần lớn nguồn năng lượng tiêu thụ. Với tốc độ khai thác như hiện nay, nguồn năng lượng này ngày càng cạn kiệt dần; do đó vấn đề tiết kiệm năng lượng, sử dụng hiệu quả năng lượng có ý nghĩa vô cùng quan trọng và cần thiết. Theo mục tiêu năm 2020, Việt Nam sẽ là nước công nghiệp trung bình trên thế giới. Để đạt được mục tiêu này thì một trong những vấn đề được quan tâm nhất là phát triển nguồn năng lượng. Bên cạnh những nguồn năng lượng đang khai thác, những nhà máy thủy điện, nhiệt điện tập trung lớn thì cần thiết phải phát triển những hình thức năng lượng khác, năng lượng nhỏ phục vụ cho nhu cầu tự dùng, cho hộ tiêu thụ và một phần cung cấp điện cho lưới điện quốc gia trong sản xuất, giảm giá thành sản phầm… Phân đạm là sản phẩm đòi hỏi nhiều nguồn năng lượng cao. Nguyên liệu để sản xuất phân đạm chủ yếu là khí thiên nhiên, dầu mỏ và than. Những vùng tiêu thụ năng lượng chính trong dây chuyền sản xuất phân đạm là những quá trình làm việc ở nhiệt độ áp suất cao, sử dụng và tiêu thụ sản lượng hơi lớn, nguồn điện năng cao; hầu hết năng lượng đầu vào của sản phẩm cuối là được tiêu thụ ở các lò đốt nhiệt độ và áp suất cao. Thiết kế và xây dựng các trung tâm đồng phát nhiệt điện sẽ đáp ứng được nhu cầu nhiệt và nhu cầu điện của các hộ tiêu thụ, các khu công nghiệp, đặc biệt cho các nhà máy sản xuất phân bón…; chủ động trong sản xuất và không phụ thuộc vào lưới điện quốc gia. Những kỹ thuật tiên tiến có liên quan đến thu hồi nhiệt và tận dụng nhiệt thải, sử dụng năng lượng hợp lý có thể tiết kiệm năng lượng đáng kể trong công nghiệp sản xuất phân đạm, đặc biệt đang diễn ra ở những nước phát triển. Theo đánh giả của tập đoàn hóa chất đến năm 2020, nhu cầu phân bón ở Việt Nam vào khoảng 3÷6 triệu tấn/năm. Trong giai đoạn phát triển hiện nay tập đoàn hóa chất sẽ đầu tư xây dựng các nhày máy sản xuất phân bón trọng điểm công suất lớn như nhà máy phân đạm Hà Bắc mở rộng, phân đạm Ninh Bình,… Việc khai thác năng lượng không hiệu quả không chỉ gây nên các tổn thất về kinh tế mà còn góp phần hủy hoại môi trường. Một trong những cách sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả đó là tận dụng nguồn nhiệt thải có nhiệt độ cao ở các thiết bị nhiệt như Tuabin, Lò hơi đốt than… để đồng phát nhiệt điện. Bên cạnh đó là đổi mới công nghệ, thiết kế, ứng dụng và lắp đặt các trung tâm đồng phát gắn với quá trình tận dụng nhiệt thải vào thực tế sẽ đem đến hiệu quả và tiết kiệm năng lượng, kinh tế và góp phần không nhỏ tới việc bảo vệ môi trường. Đối với dự án phân đạm, lựa chọn công nghệ nào, chu trình nào là vấn đề phải được xem xét kỹ lưỡng trước khi tiến hành xây dựng. Nhưng khi đã lựa chọn để lắp đặt và sử dụng thích hợp thì sẽ tạo ra một nguồn nhiệt và điện tự dùng lớn, ĐÀO HOÀNG ANH – KHÓA 2009 5 KỸ THUẬT NHIỆT – LẠNH LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP chủ động trong sản xuất, giảm bớt sự căng thẳng của tình trạng thiếu điện giờ cao điểm vào mùa nắng nóng, giảm chi phí tiền điện hàng năm, góp phần cạnh tranh giá thành sản phẩm trên thị trường, giảm thiểu tác động xấu tới môi trường. Với những yêu cầu và tình hình cấp bách nêu trên trong phát triển năng lượng quốc gia thì nhiệm vụ nghiên cứu đặt ra là: Nâng cao hiệu quả và tiết kiệm năng lượng trong các nguồn phát như nhà máy nhiệt điện, trung tâm đồng phát nhiệt điện,… nhờ các phương pháp phân tích, đánh giá, hoàn thiện cấu trúc sơ đồ gắn liền với vấn đề tận dụng nhiệt thải, đặc biệt ứng dụng cho ngành sản xuất phân bón và hóa chất. 1.2. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Nhờ những thuận lợi về đất đai, khí hậu nước ta có nhiều cơ hội để phát triển ngành sản xuất nông nghiệp với những mặt hàng nông sản xuất khẩu có thế mạnh như gạo, cao su, cà phê, điều… Kim ngạch xuất khẩu của các mặt hàng trong những năm qua đạt được tốc độ tăng trưởng khá cao. Theo thống kê của năm 2010, nước ta vẫn đứng vị thứ thứ hai thế giới về xuất khẩu gạo, đứng đầu về xuất khẩu cà phê robusta và hạt tiêu. Thắng lợi của lĩnh vực nông nghiệp là sự tổng hợp của nhiều yếu tố nhưng trong đó phải kể đến vai trò khá quan trọng của ngành phân bón. Sản lượng cần tăng lên trong khi diện tích đất nông nghiệp lại khó có khả năng mở rộng, người nông dân đã phải cần đến sự hỗ trợ của phân bón để tăng năng suất cho cây trồng. Trong vài năm qua, tiêu thụ phân bón của Việt Nam gia tăng mạnh. Cầu tiêu thụ phân bón cả nước năm 2010 vào khoảng 9-9,5 triệu tấn, trong đó gồm 2,2 triệu tấn Ure, 3,5 triệu tấn NPK, 800.000 tấn DAP và các loại phân khác như lân, SA, Kali…. Nhu cầu sử dụng phân bón của Việt Nam hàng năm có thể biến động nhẹ, nhưng xu hướng chung là tăng về lượng. Theo tính toán của Cục trồng trọt, đến năm 2015, nhu cầu phân bón của Việt Nam sẽ tăng lên tới 218 kg/ha, tăng khoảng 40% so với hiện nay. Trong khi đó hiện nay ngành sản xuất phân bón trong nước vẫn chưa đáp ứng đủ nhu cầu trong nước. Theo số liệu thống kê của Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, năm 2010 Việt Nam nhập khẩu khoảng 3,6 triệu tấn phân bón các loại với tổng trị giá 1,26 triệu USD Nhu cầu cao về phân bón trong khi đó trong nước lại có nhiều ưu thế đế phát triển sản xuất phân bón nên việc tăng cường chủ động hơn nguồn phân bón vẫn được cho là một giải pháp tốt. Nhà nước luôn tạo điều kiện để xây dựng nhanh các nhà máy sản xuất phân bón trong nước tiến tới tự chủ hoàn toàn và hướng đến khả năng xuất khẩu. Vì vậy việc triển khai dự thảo và tiến tới xây dựng thêm một số nhà máy sản xuất phân đạm là rất cấp thiết. Từ những yêu cầu khá lớn về nhiệt năng và điện năng cũng như vấn đề về tiết kiệm và hiệu quả sử dụng năng lượng trong những dự án xây dựng nhà máy sản xuất phân bón thì người ta sử dụng sơ đồ nhiệt đồng phát với Tuabin ngưng có cửa trích hơi điều chỉnh để có thể đáp ứng được nhu cầu đó như: Đảm bảo đáp ứng được nhu cầu nhiệt trích cho phía sản xuất phân bón. Chủ động điện sản xuất không phục thuộc vào lưới điện quốc gia. ĐÀO HOÀNG ANH – KHÓA 2009 6 KỸ THUẬT NHIỆT – LẠNH LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Có khả năng đáp ứng linh hoạt nhu cầu nhiệt theo sư thay đổi tải nhiệt phía sản xuất phân bón. Xuất phát từ những nhu cầu cấp thiết nêu trên tôi đã chọn đề tài tốt nghiệp cho mình: “ Phân tích nhờ tính toán và đánh giá hiệu quả năng lượng của đồng phát nhiệt điện Ninh Bình , chủ yếu là phần thiết bị Tuabin ” 1.3. NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI Trên cơ sở phân tích hiệu quả và tiết kiệm năng lượng của trung tâm đồng phát nói chung, từ đó có liên hệ tới trung tâm đồng phát Ninh Bình và Hà Bắc để rút ra các ảnh hưởng của cách bố trí sơ đồ nhiệt và loại Tuabin tới hiệu quả và tiết kiệm năng lượng trong trung tâm đồng phát nói chung. Phân tích các đặc tính năng lượng của đồng phát nhiệt thông qua việc so sánh với sản xuất điện và nhiệt riêng rẽ. Tính toán thiết kế sơ bộ thiết bị tuabin ngưng hơi có cửa trích hơi điều chỉnh cho dự thảo trung tâm nhiệt điện sản xuất phân đạm lựa chọn chuẩn với số liệu tương đương (gồm tính toán phân tích bố trí sơ đồ nhiệt và loại Tuabin): Phụ tải nhiệt: - Lưu lượng: 140t/h - Áp suất: 4,2 Mpa Phụ tải điện: 36 MW So sánh về mặt tiết kiệm năng lượng của hai dây chuyền công nghệ này để từ đó rút ra kết luận. ĐÀO HOÀNG ANH – KHÓA 2009 7 KỸ THUẬT NHIỆT – LẠNH LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG 2 - ĐỒNG PHÁT NHIỆT ĐIỆN VÀ PHÂN TÍCH CÁC ĐẶC TÍNH NĂNG LƯỢNG 2.1. GIỚI THIỆU VỀ ĐỒNG PHÁT NHIỆT ĐIỆN 2.1.1. Giới thiệu chung và phân loại đồng phát nhiệt - điện Sản xuất đồng phát nhiệt – điện là quá trình sản xuất đồng thời tại hiện trường hai dạng năng lượng là điện năng và nhiệt năng từ một nguồn năng lượng sơ cấp để đáp ứng đồng thời nhu cầu nhiệt và điện của các hộ tiêu thụ cuối cùng trong quá trình sản xuất, sinh hoạt, tòa nhà hoặc của khu bệnh viện, trường học. Trong nhiều ngành công nghiệp (công nghiệp giấy, vải sợi, hóa chất, mía đường, xi măng,…) nhu cầu sử dụng hơi bão hòa ở nhiệt độ ổn định luôn được đặt ra để phục vụ các mục đích gia nhiệt, sấy hoặc làm khô sản phẩm. Đối với các quá trình gia nhiệt đòi hỏi phải có nhiệt độ ổn định, hơi bão hòa luôn được coi là môi chất tải nhiệt tốt vì quá trình nhả nhiệt của nó có thể dễ dàng được thực hiện trong khi nó ngưng tụ ở nhiệt độ không đổi. Ngoài nhu cầu sử dụng nhiệt, các ngành công nghiệp trên còn có nhu cầu sử dụng điện năng (hoặc cơ năng) để chạy máy, động cơ hoặc để thắp sáng phục vụ sản xuất. Thông thường, để thỏa mãn nhu cầu về nhiệt điện người ta lắp đặt các lò hơi tại hiện trường trực tiếp cung cấp nhiệt. Có khi nhu cầu nhiệt được thỏa mãn trực tiếp bằng các nguồn nhiệt thải sẵn có của chính dây chuyền công nghệ trong nhà máy. Để thỏa mãn nhu cầu điện, nhà máy thường kéo điện lưới về qua trạm cấp nguồn vào cho tất cả các máy móc cần chạy bằng điện. Phương thức sản xuất đó được gọi là sản xuất truyền thống hay theo quan điểm cung cấp năng lượng thì phương thức đó được gọi là sản xuất riêng rẽ nhiệt với điện, tức là nhiệt được sản xuất tại hiện trường còn điện được sản xuất từ các nhà máy nhiệt điện truyền tải về nhà máy. Điều này dẫn đến việc tiêu phí đáng kể nguồn năng lượng sơ cấp bởi vì: - Một phần lớn nhiệt cung cấp cho quá trình sản xuất điện bị thất thoát cho nước làm mát trong bình ngưng nếu nhà máy đó là nhà máy điện tuabin ngưng hơi. - Việc vận chuyển điện năng trên lưới đến nhà máy cũng sẽ chịu những tổn thất nhất định. - Các lò hơi cấp nhiệt thông số thấp thường có hiệu suất thấp hơn so với nhưng lò hơi thông số cao dùng trong sản xuất điện nên việc cấp nhiệt bằng những lò hơi này cũng không đạt hiệu quả cao. Từ những năm 1950, công nghệ đồng phát nhiệt - điện (CHP – Combined of Heat and Power hoặc gọi tắt là Cogen) đã được các nước phát triển áp dụng vào trong các nhà máy công nghiệp và cả trong dân dụng hay các công trình xã hội. Gần đây, công nghệ đồng phát được các nước tiên tiến như Anh, Mỹ, Nhật, áp dụng như là giải pháp quan trọng góp phần vào sự thành công trong chương trình sản xuất năng lượng phân tán (Distributed Energy Generation), phát triển xã hội tại những vùng xa, vùng quê. Các hệ thống đồng phát có thể được phân loại theo nhiều cách. Phương pháp phân loại phổ biến nhất là phương pháp dựa trên thứ tự sản xuất điện năng trong hệ thống đồng phát, gồm hai dạng sau đây: ĐÀO HOÀNG ANH – KHÓA 2009 8 KỸ THUẬT NHIỆT – LẠNH LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 1) Chu trình đỉnh (topping cycle): điện năng được sản xuất trước tiên, sau đó là sử dụng nhiệt năng. 2) Chu trình đáy (bottoming cycle): điện năng được sản xuất sau bằng cách sử dụng nhiệt thừa của quá trình công nghệ đã dùng nhiệt trước đó. Hệ thống đồng phát chu trình đỉnh Trong chu trình này, năng lượng sinh ra từ quá trình cháy nhiên liệu trước tiên được sử dụng để sản xuất điện. Lượng nhiệt thải ra từ hệ thống sản xuất điện sẽ được tận dụng để đáp ứng những nhu cầu về nhiệt. Hình 2.1 biểu diễn một hệ thống đồng phát chu trình đỉnh điển hình có sử dụng tua bin khí. Hình 2.1 – Sơ đồ đồng phát chu trình đỉnh sử dụng tua bin khí Ngoài ra, công nghệ đồng phát sử dụng chu trình đỉnh điển hình trong công nghiệp có thể thấy như tại các nhà máy giấy, nhà máy đường. Trong đó, các lò hơi đốt nhiên liệu hữu cơ để sản xuất hơi nước chạy tua bin đối áp phát điện sau đó nguồn nhiệt thải của hơi thoát được sử dụng cho công nghệ làm giấy hoặc cô đặc đường. Trên thế giới, xét riêng ngành công nghệ giấy và bột giấy thì các nước đứng đầu về áp dụng đồng phát là Phần Lan, Đức, Tây Ban Nha, Thụy Điển, Anh, Ý và Áo. Trong các nước châu Âu, công suất điện sản xuất từ công nghệ đồng phát của ngành giấy và bột giấy lên tới 7 GWe, chiếm 10% so với tổng công suất điện đồng phát từ các ngành công nghiệp khác. Hệ thống đồng phát chu trình đáy Trong chu trình này, nhiên liệu được đốt cháy để thỏa mãn nhu cầu nhiệt năng trước, sau đó nhiệt thải ra từ quá trình này sẽ được sử dụng để sản xuất điện năng. Nhiệt thải từ các lò nung buồn đốt có thể được tận dụng để sản xuất điện năng. Hình 2.2 biểu diễn một hệ thống đồng phát chu trình đáy sử dụng tua bin hơi. Công nghệ đồng phát chu trình đáy thường thấy trong các ngành công nghiệp như công nghiệp hóa chất, công nghiệp xi măng, công nghiệp sắt thép, gốm sứ. Trong đó, nhiên liệu được đốt trong các lò đốt để cấp nhiệt cho quá trình công nghệ, nhiệt thừa của khói thải được tận dụng để sinh hơi chạy chu trình tua bin hơi phát điện. ĐÀO HOÀNG ANH – KHÓA 2009 9 KỸ THUẬT NHIỆT – LẠNH LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Hình 2.2 – Sơ đồ đồng phát chu trình đáy sử dụng tua bin hơi 2.1.2. Ý nghĩa và địa bàn ứng dụng và phát triển công nghệ đồng phát a) Ý nghĩa của công nghệ đồng phát Công nghệ đồng phát là công nghệ tiết kiệm năng lượng. Nó có ưu điểm là giảm nhu cầu sử dụng năng lượng sơ cấp và do vậy giảm chi phí năng lượng trong khi vẫn đảm bảo thỏa mãn nhu cầu năng lượng (điện năng + nhiệt năng) cho nhà máy. Xét một hộ tiêu thụ công nghiệp có nhu cầu tiêu thụ cả điện năng và nhiệt năng phục vụ dây chuyền công nghệ (nhiệt năng sử dụng được cung cấp thông qua hơi nước bão hòa có thông số trung bình). Hai phương án đề xuất là: - Sản xuất nhiệt – điện riêng rẽ - Sản xuất nhiệt – điện kết hợp Hình vẽ 2.3 thể hiện sự khác nhau giữa hai phương án này: Hình 2.3 – Sản xuất nhiệt – điện riêng rẽ (a) và đồng phát (b) trong công nghiệp Trên sơ đồ (a), nhu cầu điện sử dụng tại hiện trường được lấy từ lưới điện đến. Điện trên lưới là do các nhà máy điện sản xuất và cung cấp lên. Nhu cầu nhiệt tại hiện trường được đáp ứng bởi một hệ thống lò hơi sản xuất hơi bão hòa cung cấp tại chỗ. Nhưng trên sơ đồ (b), cả nhu cầu nhiệt và điện tại hiện trường đều được đáp ĐÀO HOÀNG ANH – KHÓA 2009 10 KỸ THUẬT NHIỆT – LẠNH LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ứng tại chỗ bởi tua bin khí ở chu trình đỉnh sản xuất điện còn phần nhiệt thừa của khói thải tua bin khí lại được tận dụng để sinh hơi trong lò hơi tận dụng và cấp nhiệt cho sử dụng tại chỗ. Sản xuất đồng phát có những ưu điểm cơ bản so với sản xuất nhiệt - điện riêng rẽ sau: Giảm tiêu thụ năng lượng sơ cấp hay giảm chi phí năng lượng; Không có tổn thất truyền tải – phân phối điện do phải truyền tải đi xa; Giảm gánh nặng cho chính phủ trong việc cân bằng năng lượng điện Quốc gia và sản xuất điện năng; Giảm ô nhiễm môi trường. Sản xuất đồng phát cũng có những nhược điểm cơ bản so với sản xuất nhiệt - điện riêng rẽ sau: Tăng chi phí đầu tư ban đầu; Quản lý, vận hành và bảo dưỡng phức tạp hơn; Hiệu suất sản xuất điện thấp. b) Lĩnh vực có tiềm năng ứng dụng và phát triển công nghệ đồng phát Công nghệ đồng phát có thể được đề xuất và phát triển ở những khu công nghiệp, nhà máy có nhu cầu cả điện năng lẫn nhiệt năng. Tuy nhiên, khả năng giảm chi phí năng lượng từ việc áp dụng công nghệ đồng phát chỉ thực sự có hiệu quả nếu ngành công nghiệp, nhà máy có những đặc điểm sau: Luôn có nhu cầu về điện và nhiệt trong một thời gian khá dài với chất lượng ổn định; Sử dụng nhiệt năng nhiều hơn điện năng; Có đồ thị phụ tải nhiệt và điện ổn định; Thời gian làm việc liên tục ở phụ tải định mức trong năm đủ lớn; Giá điện lưới cao hoặc không có điện lưới. Một số lĩnh vực điển hình có tiềm năng ứng dụng công nghệ đồng phát được liệt kê dưới đây: Đồng phát trong lĩnh vực sản xuất điện năng – cấp nhiệt sấy sưởi (trung tâm nhiệt điện vừa sản xuất điện đưa lên lưới điện vừa cung cấp nhiệt cho công nghiệp dưới dạng nước nóng) Đồng phát trong lĩnh vực công nghiệp: Công nghiệp chế biến thực phẩm; Dược và hóa chất; Giấy và bột giấy; Lọc dầu; Công nghiệp dệt may; Sắt thép; Công nghiệp xi măng; Thủy tinh, giấy, gốm, sành sứ. Trong các ngành công nghiệp khác nhau sẽ có khả năng ứng dụng đồng phát ở quy mô và chất lượng cung cấp nhiệt khác nhau. Theo mức độ nhiệt độ có thể cung cấp, các khu vực công nghiệp có khả năng ứng dụng đồng phát được chia thành mức sau: + Quá trình công nghệ có nhiệt độ thấp (dưới 100 °C): sấy nông sản, sấy sưởi dân dụng, cung cấp nước nóng sinh hoạt; + Quá trình công nghệ có nhiệt độ trung bình (từ 100 đến 300 °C):công nghiệp giấy và bột giấy, công nghiệp dệt, nhà máy đường, một số nhà máy hóa chất; ĐÀO HOÀNG ANH – KHÓA 2009 11 KỸ THUẬT NHIỆT – LẠNH LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP + Quá trình công nghệ có nhiệt độ cao (từ 300 đến 700 °C): công nghiệp gốm sứ; + Quá trình công nghệ có nhiệt độ rất cao (trên 700 °C): nhà máy xi măng, công nghiệp sơ chế kim loại, xưởng sản xuất thủy tinh. Đồng phát trong khu vực dịch vụ, dân dụng: bệnh viện; trường học; khách sạn, nhà hàng. c) Những khó khăn khi ứng dụng công nghệ đồng phát Tuy đồng phát có nhiều mặt thuận lợi và có địa bàn khá rộng các ngành công nghiệp có thể ứng dụng như đã kể trên nhưng phát triển ứng dụng công nghệ đồng phát cũng có những khó khăn nhất định của nó: Rào cản về mặt kỹ thuật: + Thiếu hoặc không có thông tin về công nghệ đồng phát; + Trình độ công nghệ thấp kém của các nhà máy tại địa phương, nội địa; + Năng lực hạn chế của người vận hành và người quản lý; + Thiếu cơ sở hạ tầng. Khó khăn về tài chính: + Thiếu vốn đầu tư ban đầu; + Thiếu hoặc không có sang kiến tài chính thích hợp thúc đẩy đầu tư; + Giá nhiên liệu sơ cấp vẫn còn thấp, giá điện lưới thấp (do chính sách trợ giá của chính phủ) sẽ là rào cản cho công nghệ đồng phát có thể phát triển. Khung luật thể chế yếu kém: + Không có hoặc thiếu liên kết giữa các cơ quan pháp lý chịu trách nhiệm về quản lý sử dụng năng lượng và kiểm tra ô nhiễm môi trường; + Thiếu ý thức bảo vệ môi trường, các biện pháp sử phạt gây ô nhiễm môi trường 2.2. PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ NĂNG LƯỢNG CỦA ĐỒNG PHÁT NHIỆT – ĐIỆN Như đã nói ở trên, nguyên lý của quá trình sản xuất đồng phát nhiệt – điện (đồng phát, viết tắt là ĐP) khác với nguyên lý của quá trình sản xuất nhiệt và điện riêng rẽ. Dưới đây chúng ta sẽ lần lượt xem xét kỹ hơn sự khác nhau đó bằng cách phân tích các đặc tính kinh tế - kỹ thuật xét trên khía cạnh biến đổi năng lượng của 2 dạng sản xuất này. 2.2.1. So sánh tiêu hao hơi giữa hệ thống sản xuất nhiệt và điện riêng rẽ với hệ thống đồng phát nhiệt - điện sử dụng tua bin hơi Để so sánh tiêu thụ hơi của hai phương án sản xuất nhiệt – điện nói trên, chúng ta xem xét một sơ đồ công nghệ điển hình của sản xuất đồng phát là sơ đồ sử dụng tua bin ngưng hơi có cửa trích điều chỉnh đề vừa cung cấp nhiệt vừa sản xuất điện – nhiệt riêng rẽ. ĐÀO HOÀNG ANH – KHÓA 2009 12 KỸ THUẬT NHIỆT – LẠNH LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Hình 2.4 – Sơ đồ công nghệ ĐP sử dụng tua bin ngưng hơi có cửa trích Giả sử nhu cầu cung cấp điện với công suất là We và nhu cầu cấp nhiệt với công suất là QT. Lưu lượng hơi vào tua bin cần thiết để vừa sản xuất ra công suất điện We vừa trích hơi cấp nhiệt QT là Do. Trong đó lưu lượng hơi cần cấp cho hộ tiêu thụ nhiệt là DT. Phần còn lại là Dk sẽ đi vào bình ngưng. Hộ tiêu thụ cần cung cấp hơi ở thông số áp suất pT và nhiệt độ tT. Hơi vào tuabin có áp suất po và nhiệt độ to. Hiệu suất sử dụng nhiệt ở hộ tiêu thụ (HTT) là ηT, có nghĩa là nhiệt lượng mà tuabin cấp đi bằng QT/ηT (chưa tính đến tổn thất nhiệt dọc đường vận chuyển từ nơi đặt tuabin đến HTT). Hình 2.5 – Sơ đồ công nghệ sản xuất độc lập điện và nhiệt Trong sơ đồ trên, nhu cầu điện We được cung cấp riêng bởi một lò hơi sản xuất hơi quá nhiệt chạy tuabin ngưng hơi. Trong khi đó, nhu cầu nhiệt QT được cung cấp riêng bằng một lò hơi sản xuất hơi bão hòa. Với sơ đồ đồng phát (hình 2.4): Tiêu hao hơi cần cho HTT lấy từ cửa trích tuabin được tính theo công thức: (2.2.1.1) DT = QT/[(iT – i’T).ηT] = QT/qT/ηT[kg/s] Trong đó: + QT: Công suất nhiệt hữu ích mà HTT nhận được, [kW]; + iT: Entanpy của hơi trích cho HTT (tính theo áp suất pT và nhiệt dộ tT), [kj/kg]; ĐÀO HOÀNG ANH – KHÓA 2009 13 KỸ THUẬT NHIỆT – LẠNH LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP + i’T: Entanpy của nước ngưng tại HTT sau khi sử dụng nhiệt, [kJ/kg]. Để đơn giản, giả sử HTT sử dụng nhiệt đến trạng thái nước ngưng, khi đó nó được tính là entanpy của nước sôi tại áp suất sử dụng; + qT = iT - i’T: Lượng nhiệt do 1 kg hơi trích cung cấp cho HTT, [kJ/kg]; + ηT: Hiệu suất sử dụng nhiệt của HTT. Nếu gọi Wi là công suất tại đầu trục của tuabin để sản xuất được công suất We thì Wi = We/(ηm.ηg) với ηm là hiệu suất cơ khí của khớp nối tuabin-máy phát, các ổ trục và sức cản còn ηg là hiệu suất của máy phát điện. Lập phương trình cân bằng năng lượng cho tuabin trích hơi ta được: Wi = Do.(io – iT) + Dk.(iT – ik) = Do.(io – iT) + (Do – DT).(iT – ik)[kW] (2.2.1.2) Biến đổi công thức trên và sử dung công thức (2.2.1) ta được công thức tính tiêu hao hơi cho tuabin cấp nhiệt theo công suất điện We và QT: [kg/s] (2.2.1.3) Trong đó: + io: Entanpy của hơi quá nhiệt ở đầu vào tuabin, xác định theo nhiệt độ hơi vào tuabin to và áp suất hơi vào tuabin po, [kJ/kg]; + ik: Entanpy của hơi thoát khỏi tuabin vào bình ngưng, xác định theo áp suất trong bình ngưng và độ khô của hơi thoát, [kJ/kg]; + : Hệ số không tận dụng năng lượng của dòng hơi trích, 0 < yT < 1; Số hạng thứ nhất trong công thức (2.2.1.3) chính là tiêu hao hơi trong tuabin ngưng hơi thuần túy (toàn bộ lưu lượng hơi vào tuabin sẽ đi vào bình ngưng hay hiểu theo nghĩa là không có cửa trích hơi) để sản xuất ra cùng một công suất We. Gọi tiêu hao hơi này là Dok thì ta có: [kg/s] (2.2.1.4) Với sơ đồ đồng phát (hình 2.5): Rõ ràng là tiêu hao hơi cho Tuabin ngưng hơi thuần túy để sản xuất ra công suất điện We được tính theo công thức: [kg/s] (2.2.1.5) Tiêu hao hơi cho HTT trong trường hợp cấp từ một lò hơi riêng rẽ được tính như sau: [kg/s] (2.2.1.6) D’T = QT/[(i1 – i2).ηT] Trong đó: + i1: Entanpy của hơi ra khỏi lò hơi, [kJ/kg]; + i2: Entanpy của nước đọng sau khi HTT sử dụng nhiệt thải ra, [kJ/kg]; Nếu lò hơi sản xuất hơi bão hòa khô và HTT sử dụng hơi đến trạng thái ngưng tụ thành nước sôi thì i1 = ibhk là entanpy của hơi bão hòa khô được xác định theo áp suất làm việc của lò hơi còn i2 = ins là entanpy của nước sôi xác định thep áp suất sử dụng của HTT. ĐÀO HOÀNG ANH – KHÓA 2009 14 KỸ THUẬT NHIỆT – LẠNH LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Tiêu hao hơi cho cả 2 nhu cầu được tính theo công thức: [kg/s] (2.2.1.7) D’o = Dok + D’T Để dễ so sánh ta giả sử lò hơi cung cấp nhiệt trong trường hợp sản xuất riêng rẽ cũng làm việc với thong số nhưng thong số cửa trích hơi, tức là tiêu hao hơi cho HTT trong trường hợp sản xuất riêng rẽ cũng được tính theo công thức (2.2.1.1). Khi đó D’T = DT và công thức (2.2.1.7) trở thành: (2.2.1.8) D’o = Dok + DT Độ tăng tiêu hao hơi khi sản xuất riêng rẽ so với khi sản xuất đồng phát là: (2.2.1.9) ∆D = D’o – Do = Dok – Dd = (1-yT).DT> 0 Như vậy là tiêu hao hơi cho việc cấp nhiệt và cấp điện bằng sản xuất riêng rẽ lớn hơn so với tiêu hao hơi cho tuabin sản xuất điện và trích hơi cấp nhiệt. Độ tăng tương đối về tiêu hao hơi trên khi so sánh với 1 đơn vị lưu lượng hơi trích được tính theo công thức: (2.2.1.10) δD = ∆D/DT = 1 – yT = xT với 0 < xT< 1. Hệ số xT là hệ số Trong đó: nhiệt giáng tận dụng được của dòng hơi trích DT cho HTT. Kết luận: Nhìn vào các công thức (2.2.1.9), (2.2.1.10) và biểu thức xác định hệ số xT ta có nhận xét sau: 1) Quy mô của HTT càng lớn (QT lớn) thì độ tăng tiêu hao hơi càng lớn, tức là việc sản xuất đồng phát càng có ý nghĩa tiết kiệm với sản xuất riêng rẽ. 2) Hiệu suất sử dụng nhiệt ở HTT ηT càng cao thì độ tăng tiêu hao hơi khi sản xuất riêng rẽ càng giảm so với sản xuất đồng phát. Nói cách khác là ở HTT, việc sử dụng nhiệt càng hiệu quả bao nhiêu thì độ tăng tiêu hao hơi giữa hai phương thức sản xuất càng giảm đi. 3) Cửa trích cấp nhiệt càng ở gần phía cuối tuabin (iT càng nhỏ, xT càng lớn) tức là HTT sử dụng nhiệt ở áp suất càng thấp thì độ tăng tiêu hao hơi càng lớn. 2.2.2. So sánh tiêu hao nhiệt giữa hệ thống sản xuất nhiệt và điện riêng rẽ với hệ thống đồng phát nhiệt - điện Để so sánh tiêu hao nhiệt của hai quá trình sản xuất đồng phát và riêng rẽ, chúng ta vẫn sử dụng hai hình vẽ 2.3 và 2.4 bên trên với chú ý rằng chúng ta mới chỉ so sánh tiêu hao nhiệt ở cấp độ là đã có hơi để sử dụng cho nhu cầu phát điện và cấp nhiệt. Ta xem xét tiêu hao nhiệt của hai phương án như sau: Với sơ đồ đồng phát (hình 2.4): Tổng tiêu hao nhiệt cho tuabin trích hơi được tính theo công thức: [kW] (2.2.2.1) Q = QTB = Do.(io – inc) = Wi + Qk + QT/ηT Trong đó: + inc: Entanpy của nước cấp khi đưa vào lò hơi, [kJ/kg]; + Qk = Dk.(ik – i’k) = Dk.qk: Nhiệt lượng thải ra ở bình ngưng, [kW]; ĐÀO HOÀNG ANH – KHÓA 2009 15 KỸ THUẬT NHIỆT – LẠNH LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP + Dk = Do – DT: Lưu lượng hơi thoát vào bình ngưng từ tuabin cấp nhiệt; + i’k: Entanpy của nước ngưng ra khỏi bình ngưng [kJ/kg]; + qk = ik – i’k: Lượng nhiệt do 1 kg hơi nhả ra ở bình ngưng, [kJ/kg]. Tổng tiêu hao nhiệt kể trên được tách thành hai phần. Phần tiêu hao nhiệt cho tuabin để sản xuất ra công suất điện We được tính là: (2.2.2.2) Tiêu hao nhiệt cho tuabin để cấp nhiệt QT cho HTT là: (2.2.2.3) Do đó tổng tiêu hao nhiệt được tính là: Với sơ đồ sản xuất riêng rẽ (hình 2.5): Tiêu hao nhiệt cho tuabin ngưng hơi thuần túy để sản xuất ra công suất điện We được tính theo công thức: [kW] (2.2.2.4) Trong đó: Tiêu hao nhiệt cho việc cấp nhiệt bằng lò hơi riêng rẽ để thỏa mãn nhu cầu nhiệt QT của HTT vẫn được tính theo công thức (2.2.2.3) như trên. Tổng tiêu hao nhiệt cho hai mục đích vừa sản xuất điện bằng tuabin ngưng hơi thuần túy vừa cung cấp nhiệt cho HTT bằng lò hơi được tính theo công thức: (2.2.2.5) Độ tăng tiêu hao nhiệt của quá trình sản xuất riêng rẽ so với đồng phát là: ∆Q = Q’ – Q = (Dok – Dk).qk = xT.DT.qk> 0 (2.2.2.6) Kết luận: 1) Rõ ràng là việc sản xuất đồng phát đã tiết kiệm được tiêu hao nhiệt so với việc sản xuất riêng rẽ; 2) Lượng nhiệt tiết kiệm được đúng bằng độ giảm nhiệt thải ra ở bình ngưng do lưu lượng hơi vào bình ngưng giảm đi khi dùng tuabin có cửa trích cấp nhiệt; 3) Quy mô của HTT càng lớn (QT và do đó DT càng lớn) thì mức độ tiết kiệm nhiệt càng lớn; 4) Cửa trích cấp nhiệt càng ở phía cuối tuabin (HTT sử dụng nhiệt ở thông số áp suất càng thấp) thì mức độ tiết kiệm càng cao. 2.2.3. So sánh hiệu suất của hệ thống sản xuất nhiệt và điện riêng rẽ với hệ thống đồng phát nhiệt - điện Để phân tích về hiệu suất của hệ thống sản xuất đồng phát nhiệt - điện với hiệu suất của hệ thống sản xuất riêng rẽ, chúng ta vẫn sử dụng hình vẽ 2.4 và 2.5 bên trên. Với sơ đồ đồng phát (hình 2.4): ĐÀO HOÀNG ANH – KHÓA 2009 16 KỸ THUẬT NHIỆT – LẠNH LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Hiệu suất của thiết bị tuabin cấp nhiệt tính theo khía cạnh sản xuất điện được tính theo công thức: (2.2.3.1) Hiệu suất của thiết bị tuabin cấp nhiệt tính theo khía cạnh sản xuất nhiệt cấp cho HTT được tính theo công thức: (2.2.3.2) Hiệu suất chung của toàn tuabin cấp nhiệt tính theo công thức: (2.2.3.3) Trong đó hệ số được gọi là hệ số năng lượng của thiết bị tuabin cấp nhiệt trong sản xuất đồng phát. Nó phản ánh mối liên hệ tương đối của tiêu hao nhiệt cho tuabin để cung cấp nhiệt so với để cung cấp điện. Như vậy, một phần nào đó, nó cũng phản ánh được quan hệ tương đối giữa nhu cầu nhiệt QT so với nhu cầu điện We. Gọi hiệu suất của lò hơi trong sơ đồ đồng phát là ηLH và hiệu suất của quá trình vận chuyển năng lượng nhiệt bằng đường ống trong toàn bộ sơ đồ nhiệt là ηvc. Tiêu hao nhiệt lò hơi xét theo khía cạnh sản xuất điện được tính như sau: (2.2.3.4) Tiêu hao nhiệt cho lò hơi xét theo khía cạnh sản xuất nhiệt cấp cho HTT là: (2.2.3.5) Tổng tiêu hao nhiệt cho lò hơi ở sơ đồ đống phát được tính theo: (2.2.3.6) Công suất nhiệt do nhiên liệu cung cấp cho lò hơi xét theo khía cạnh sản xuất điện được tính theo công thức: (2.2.3.7) Công suất nhiệt do nhiên liệu cung cấp cho lò hơi xét theo khía cạnh sản xuất nhiệt cho HTT được tính theo: (2.2.3.8) Tổng công suất nhiệt do nhiên liệu cung cấp cho lò hơi tính gộp cho cả hai mục đích sản xuất điện và nhiệt được tính theo công thức: (2.2.3.9) Qc = QcE + QcT = QTB/(ηLH.ηvc) Hiệu suất toàn nhà máy tính theo khía cạnh cung cấp điện là: (2.2.3.10) Hiệu suất toàn nhà máy tính theo khía cạnh cung cấp điện là: ĐÀO HOÀNG ANH – KHÓA 2009 17 KỸ THUẬT NHIỆT – LẠNH LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP (2.2.3.11) Hiệu suất taòn nhà máy tính chung cho cả hai loại hình cung cấp vừa điện vừa nhiệt được tính theo công thức: (2.2.3.12a) Sử dụng khái niệm về hệ số A để biến đổi công thức (2.2.3.12a) và với nhận xét rằng: , công thức (2.2.3.12a) trở thành: (2.2.3.12b) Với sơ đồ sản xuất riêng rẽ (hình 2.5): Hiệu suất của thiết bị tuabin ngưng hơi thuần túy được tính theo công thức: (2.2.3.13) là tiêu hao nhiệt cho tuabin ngưng hơi thuần túy, được tính Trong đó theo công thức (2.2.2.4). Chỉ số “o” bên trên các đại lượng được hiểu là của chu trình sản xuất điện bằng tuabin ngưng hơi thuần túy. Đại lượng Q’k là nhiệt lượng tỏa ra ở bình ngưng của tuabin ngưng hơi thuần túy trong sơ đồ riêng rẽ. Nếu gọi hiệu suất của lò hơi cấp hơi cho tuabin ngưng hơi thuần túy là ηLH1 và hiệu suất vận chuyển môi chất nhiệt nói chung là ηvc thì tiêu hao nhiệt của lò hơi cấp hơi cho tuabin ngưng hơi và tiêu hao nhiệt của toàn bộ nhà máy sản xuất điện lần lượt được tính như sau: và (2.2.3.14) Hiệu suất toàn nhà máy dùng tuabin ngưng hơi thuần túy để sản xuất điện được tính theo công thức: (2.2.3.15) Tiêu hao nhiệt cho lò hơi độc lập để cung cấp nhiệt cho HTT được tính theo: (2.2.3.16) QLH2 = QT/ηT/ηvc Nếu gọi hiệu suất của lò hơi cấp nhiệt cho HTT là ηLH2 thì tiêu hao nhiệt cho toàn bộ đây chuyền cấp nhiệt được tính theo công thức: (2.2.3.17) QcHTT = QLH2/ηLH2 = QT/(ηLH2.ηvc.ηT) Hiệu suất của toàn quá trình trong dây chuyền cấp nhiệt bằng lò hơi riêng rẽ được tính theo công thức: (2.2.3.18) Tổng tiêu hao nhiệt do nhiên liệu cung cấp tính gộp cho cả hai mục đích sản xuất điện và cung cấp nhiệt khi thực hiện bằng phương án sản xuất riêng rẽ được tính như sau: (2.2.3.19) Q’c = Qco + QcHTT ĐÀO HOÀNG ANH – KHÓA 2009 18 KỸ THUẬT NHIỆT – LẠNH