ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MỞ ĐẦU 1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Đất nước ngày càng phát triển theo hướng công nghiệp hóa hiện đại hóa, vì vậy năng lượng là một phần không thể thiếu trong quá trình phát triển công nghiệp và hiện đại hóa đất nước. Năng lượng ngoài việc dùng để phục vụ sản xuất trong các nhà máy xí nghiệp nó còn được dùng cho các khu vực vui chơi giải trí, dịch vụ công cộng và nhu cầu sinh hoạt hàng ngày của mỗi con người. Năng lượng từ nhiệt điện là một nguồn năng lượng dồi dào dể tạo, sử dụng nước rất ít so với thủy điện đồng thời tính rủi ro hay hậu quả nó để lại khi xảy ra sự cố (nếu có) cũng thấp hơn nhiều so với thủy điện hay điện hạt nhân. Trong những năm gần đây nhu cầu sử dụng điện tại TP.Hồ Chí Minh nói riêng và cả nước nói chung ngày càng nhiều, trong khi đó lượng điện từ các nhà máy thủy điện không thể cung cấp đủ so với nhu cầu hiện tại vì thế nhiệt điện là sự lựa chọn tối ưu tại thời điểm này. Theo thông báo từ điện lực TP.Hồ Chí Minh thì sản lượng điện từ hệ thống điện lưới quốc gia phân bổ cho thành phố chỉ đạt hơn 44,7 triệu kwh/ngày. Trong khi đó, mức tiêu thụ trên thành phố luôn duy trì trên 49 triệu kwh/ngày, như vậy mỗi ngày thành phố sẽ thiếu hụt gần 5 triệu kwh điện. Chính vì vấn đề thiếu hụt điện tại TP. Hồ Chí Minh mà nhà máy điện lực Hiệp Phước được ra đời. Nhà máy nhiệt điện Hiệp Phước góp phần không nhỏ vào việc ổn định nguồn điện tại TP.Hồ Chí Minh vì nó cung cấp hầu như toàn bộ điện cho khu công nghiệp Hiệp Phước Nhà Bè. Điện năng được tạo ra trong nhà máy nhiệt điện là do nước đi vào lò hơi hấp thụ nhiệt của quá trình đốt nhiên liệu sinh ra tạo thành hơi nước. Hơi nước đi qua bộ phận hóa nhiệt nân cao nhiệt độ và được dẩn vào tuabin để chuyển thành cơ năng, sau đó cơ năng được chuyển hóa thành điện năng nhờ máy phát điện và cấp vào lưới điện. Nếu chất lượng nước đầu vào không tốt còn lẫn tạp chất không đảm bảo chất lượng thì sau một thời gian vận hành cặn trong nước sẽ bám vào thành ống và các thiết bị. Cặn bám ở thành ống và các thiết bị sẽ làm tăng chi phí vận hành do tiêu hao nhiên liệu đốt đồng thời nó cũng làm cho thiết bị dễ bị ăn mòn do quá trình 1 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP oxy hóa và sinh ra cặn mới, đây là điều không mong muốn trong quá trình vận hành lò hơi vì dể gây ra sự cố nghẹt và nổ lò hơi. Chính vì những vấn đề nêu trên mà ta nhận thấy việc thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho lò hơi cao áp ở nhà máy nhiệt điện Hiệp Phước là một việc làm cần thiết. Đó là lý do mà đề tài này được chọn. 2. MỤC ĐÍCH Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho lò hơi của nhà máy điện Hiệp Phước trong điều kiện phù hợp với thực tế của nhà máy. 3. NỘI DUNG Tổng quan nhà máy điện Hiệp Phước Tổng quan các phương pháp xử lý nước cấp Lựa chọn phương án Tính toán thiết kế Tính toán kinh tế 4. PHẠM VI ĐỀ TÀI Đề tài được thiết kế với quy mô của nhà máy điện lực Hiệp Phước, chỉ áp dụng cho xử lý nước cấp cho lò hơi của nhà máy. 5. CẤU TRÚC ĐỒ ÁN Đồ án bao gồm 7 chương với các nội dung sau: Chương 1 Tổng quan về nhà máy điện lực Hiệp Phước. Chương 2 Tổng quan về các phương pháp xử lý nước cấp. Chương 3 Lựa chọn công nghệ. Chương 4 Tính toán mạng lưới cấp nước cho lò hơi. Chương 5 Tính toán trạm xử lý nước cấp cho lò hơi. Chương 6 Tính toán kinh tế. Chương 7 Kết luận và kiến nghị. 6. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Phương pháp thực địa Phương pháp tổng hợp tài liệu Phương pháp tính toán 2 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Phương pháp thiết kế 7. Ý NGHĨA KHOA HỌC – KINH TẾ - XÃ HỘI 7.1 Ý nghĩa khoa học Tìm ra giải pháp phù hợp để xử lý nước cấp cho lò hơi cao áp trong nhà máy điện lực Hiệp Phước – Nhà Bè 7.2 Ý nghĩa kinh tế Tìm ra giải pháp rẻ tiền, kinh tế nhất cho nhà máy điện lực Hiệp Phước – Nhà Bè 7.3 Ý nghĩa xã hội Hệ thống bền và thời gian sử dụng lâu hơn Hệ thống sẽ an toàn và ít xảy ra sự cố 3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 1 TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY ĐIỆN LỰC HIỆP PHƯỚC 1.1GIỚI THIỆU CHUNG Công ty điện lực Hiệp Phước là một trong ba dự án lớn của tập đoàn Central Trading Development (CT & D) tại TP . HCM, được xây dựng với mục tiêu cung cấp điện năng cho các dự án khác của tập đoàn và các khu vực lân cận, với hình thức đầu tư IPP dự án này đã được cấp giấy phép đầu tư vào tháng 6/1993. Đây là công ty điện lực 100% vốn nước ngoài đầu tiên tại Việt Nam có nhà máy điện và khu vực cấp điện độc lập. Tháng 12/2000 được công nhận đạt tiêu chuẩn chất lượng ISO 9002. Tháng 10/2002 đạt tiêu chuẩn quản lý chất lượng ISO 9001 : 2000 ,nhà máy cũng thực hiện được mục tiêu “an toàn – ổn định – kinh tế- văn minh”.Trụ sở chính: phòng 10, tòa lầu Phùng Thi, số 19, đường Conaught C, quận trung tâm – HongKong.Văn phòng tại Việt nam: 56 Thủ Khoa Huân, quận 1, Tp.HCM.Hình thức đầu tư: Doanh nghiệp 100% vốn nước ngoài. Hình thức kinh doanh: Sản xuất và phân phối điện. Thời gian hoạt động: 50 năm Nhà máy điện lực Hiệp Phước được xây dựng tại ấp 1 xã Hiệp Phước huyện Nhà Bè, Thành phố Hồ Chí Minh, cách thành phố khoảng 15 km về phía Đông Nam, trên mặt diện tích 40 ha. Điạ điểm đặt nhà máy là điểm hợp lưu của sông Nhà Bè (hay còn gọi là sông Soài Rạp) và kênh Đông Điền, nhờ vậy mà nhà máy có nguồn nước cấp cho quá trình làm lạnh của lò hơi được thuận tiện. Nhà máy đi vào hoạt động vào 2/1998 • Giai đoạn 1: lắp đặt 3 tổ máy phát điện với công suất của mỗi tổ máy là 125 Mw (tổng công suất 375 Mw). • Giai đoạn 2: lắp đặt thêm các tổ máy với tổng công suất 375 Mw. 4 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang thiết bị: công ty sử dụng các tổ máy phát điện cũ dỡ từ trạm phát điện AP Lei Chau, Hongkong đồng thời mua bổ sung thêm phụ kiện và tổ máy khác. Trong giai đoạn 2 thực hiện với sự đầu tư thiết bị mới đồng bộ và thay thế từng phần thiết bị cũ đã lắp đặt. Nhiên liệu sử dụng cho các lò hơi tại nhà máy là dầu nặng (FO). Tổng diện tích mặt bằng của dự án là 40 ha và được chia làm như sau: khu vực nhà máy chính, khu vực văn phòng, khu vực xử lý nước, khu vực chứa nhiên liệu, xưởng sửa chữa. Ngoài ra công ty có xây dựng thêm một cảng tiếp nhận dầu có khả năng tiếp nhận được tàu có trọng tải 40.000 tấn ở vị trí hạ lưu đối với khu vực dự án và 3 bồn chứa dầu với sức chứa 20.000 tấn/bồn, để tiếp nhận dầu phục vụ cho các tổ máy phát điện. 1.2TỔ CHỨC NHÀ MÁY Nhà máy được chia thành nhiều phòng ban với những nhiệm vụ, chức năng riêng biệt • Phòng xưởng trưởng: quản lý toàn nhà máy • Phòng vận hành: vận hành tổ máy phát điện • Phòng hoá học: giám sát, vận hành các hệ thống, thiết bị hoá học • Phòng kiểm nhiệt: quản lý các thiết bị điều khiển, đo kiểm … • Phòng điện khí: quản lý các hệ thống điện cao áp, hạ áp • Phòng cơ giới: phụ trách công tác cơ khí toàn nhà máy • Phòng tài vụ: hạch toán kinh tế • Phòng bảo an: an ninh trật, phòng cháy chữa cháy Số cán bộ công nhân viên: 540 người • Số nam: 414 người • Số nữ: 49 người • Số chuyên gia Trung Quốc: 41 người 5 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đây là nhà máy điện kiểu ngưng hơi, nhà máy có 3 tổ máy phát điện với công xuất là 125 MW, lưu lượng nước cần cho 3 tổ máy phát điện là 600 m 3 /ngày. Tổ máy hoạt động 24 h/ngày. Bộ phận lò hơi trong nhà máy điện Hiệp Phước thuộc quản lý của phòng vận hành, số nhân viên trong tổ lò hơi này là 157 người (có 17 chuyên gia Trung Quốc) trong lò hơi. Hiện tại nhà máy điện lực Hiệp Phước dùng 2 nguồn điện, nguồn điện chính mà nhà máy dùng là nguồn điện của nhà máy sản xuất, nguồn điện phụ là nguồn điện của Tổng công ty Điện Lực thành phố Hồ Chí Minh (EVN) (nguồn điện này dùng trong trường hợp nhà máy ngưng hoạt động sản xuất điện). Đường giao thông nội bộ của nhà máy được đổ bê tông, có chiều rộng 8-10m để thuận tiện cho việc chạy xe ra vào lắp đặt và bảo trì thiết bị. Hình 1: Nhà máy điện lực Hiệp Phước 6 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 2 TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC CẤP 2.1 PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC Dùng các công trình và thiết bị để làm sạch nước như: song chắn rác, lưới chắn rác, lắng, lọc 2.1.1 Phương pháp lắng Là giai đoạn làm sạch sơ bộ trước khi đưa nước vào bể lọc để hoàn thành quá trình làm trong nước. Trong công nghệ xử lý nước, quá trình lắng xảy ra rất phức tạp. Chủ yếu lắng ở trạng thái động (trong quá trình lắng, nước luôn chuyển động), các hạt cặn không tan trong nước là những tập hợp hạt không đồng nhất (kích thước, hình dạng, trọng lượng riêng khác nhau) và không ổn định (luôn thay đổi hình dạng kích thước trong quá trình lắng) Để nghiên cứu quá trình lắng được thuận tiện, người ta đưa ra hai khái niệm cơ bản quan trọng nhất trong lý thuyết lắng đó là: độ lớn thủy lực và đường kính tương đương của hạt. Các loại bể lắng: Theo phương trình chuyển động của dòng nước qua bể người ta chia ra thành các loại bể: Bể lắng ngang: nước chuyển động theo chiều ngang từ đầu bể đến cuối bể. Bể lắng đứng: nước chuyển động theo chiều đứng từ dưới lên trên. Bể lắng li tâm: nước chuyển động từ trung tâm bể ra phía ngoài Bể lắng lớp mỏng: gồm 3 kiểu tùy theo hướng chuyển động của lớp nước và cặn: dòng chảy ngang, dòng chảy nghiêng và dòng chảy nghiêng ngược chiều. Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng: lắng qua môi trường hạt, nước chuyển động từ dưới lên. 2.1.2 Phương pháp lọc 7 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Quá trình lọc nước là cho nước đi qua lớp vật liệu lọc với một chiều dày nhất định đủ để giữ lại tên bề mặt lớp vật liệu lọc hoặc giữa các khe hở của lớp vật liệu lọc các hạt cặn và vi trùng có trong nước. Trong dây chuyền xử lý nước ăn uống sinh hoạt, lọc là giai đoạn cuối cùng để làm trong nước triệt để. Hàm lượng cặn còn lại trong nước sau khi qua bể lọc phải đạt tiêu chuẩn cho phép (nhỏ hơn hoặc bằng 3mg/l). Sau một thời gian làm việc, lớp vật liệu lọc bị chít lại, làm tốc độ lọc giảm dần. để khôi phục lại khả năng làm việc của bể lọc, phải thổi rửa bể lọc bằng nước hoặc gió, nước kết hợp để loại bỏ cặn bẩn ra khỏi lớp vật liệu lọc. Bể lọc luôn luôn phải hoàn nguyên. Chính vì vậy quá trình lọc nước được đặc trưng bởi 2 thông số cơ bản: tốc độ lọc và chu kì lọc. Phân loại bể lọc: Để thực hiện quá trình lọc nước có thể sử dụng một số loại bể lọc có nguyên tắc làm việc, cấu tạo lớp vật liệu lọc và thông số vận hành khác nhau. Cơ bản có thể chia ra các loại sau: • Theo tốc độ lọc chia ra: Bể lọc chậm: có tốc độ lọc 0.1 - 0.5m/h Bể lọc nhanh: có tốc độ lọc 5 - 15m/h Bể lọc cao tốc: có tốc độ lọc 36 - 100m/h • Theo chế độ dòng chảy chia ra: Bể lọc trọng lực: là bể lọc hở, không áp. Bể lọc áp lực: là bể lọc kín, quá trình lọc xảy ra nhờ áp lực nước phía trên lớp vật liệu lọc. • Theo chiều của dòng nước chia ra: Bể lọc xuôi: là bể lọc cho nước chảy qua lớp vật liệu lọc từ trên xuống như: bể lọc chậm, bể lọc nhanh phổ thông Bể lọc ngược: nước chảy qua lớp vật liệu lọc từ dưới lên như: bể lọc tiếp xúc. Bể lọc hai chiều:nước chảy qua lớp vật liệu lọc theo cả hai chiều từ trên xuống, từ dưới lên và thu nước ở giữa như: bể lọc AKX • Theo số lượng lớp vật liệu lọc chia ra: 8 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bể lọc một lớp vật liệu lọc Bể lọc hai hay nhiều lớp vật liệu lọc • Theo cỡ hạt vật liệu lọc chia ra: Bể lọc có cỡ hạt nhỏ: d < 0.4mm Bể lọc có cỡ hạt vừa: d = 0.4 - 0.8mm Bể lọc có cỡ hạt thô: d > 0.8mm • Theo cấu tạo lớp vật liệu lọc: Bể lọc có vật liệu lọc ở dạng hạt Bể lọc lưới: nước lọc đi qua lưới lọc kim loại hoặc vật liệu xốp Bể lọc có màng lọc: nước lọc đi qua màng lọc được tạo thành trên bề mặt lưới đỡ hoặc lớp vật liệu rỗng. Vật liệu lọc (trọng tâm là vật liệu lọc ở dạng hạt) Vật liệu lọc là bộ phận cơ bản của các bể lọc, nó đem lại hiệu quả làm việc và tính kinh tế của quá trình lọc. Vật liệu lọc hiện nay dùng phổ biến nhất là cát thạch anh tự nhiên. Ngoài ra có thể sử dụng một số loại vật liệu lọc khác như: cát thạch anh nghiền, đá hoa nghiền, than atraxit (than gầy), polime các vật liệu dùng để lọc nước cần phải thỏa mãn các yêu cầu sau: có thành phần cấp phối thích hợp, đảm bảo đồng nhất, có độ bền cơ học cao, ổn định về hóa học. Trong đó, các yêu cầu về cấp phối và sự đồng nhất của vật liệu lọc có ảnh hưởng trực tiếp đến sự làm việc của bể lọc. Để xác định cấp phối và cỡ hạt theo yêu cầu, người ta dùng phương pháp sàng vật liệu lọc qua một bộ sàng tiêu chuẩn có kích thước sàng to nhỏ khác nhau. 2.2 PHƯƠNG PHÁP HÓA HỌC Dùng các hóa chất cho vào nước để xử lý như: keo tụ, khử trùng 2.2.1 Keo tụ Trong nước thường chứa các hạt cặn có nguồn gốc thành phần và kích thước khác nhau. Đối với các loại cặn này dùng biện pháp xử lý cơ học như lắng lọc có thể loại bỏ được các cặn có kích thước lớn hơn 10 -4 mm. Còn các hạt có kích thước nhỏ hơn không thể tự lắng được, mà luôn tồn tại ở trạng thái lơ lửng. Muốn loại bỏ các hạt 9 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP cặn ở trạng thái lơ lửng, phải dùng biện pháp xử lý cơ học kết hợp với biện pháp hóa học, tức là cho vào nước cần xử lý các chất phản ứng, để tạo ra các hạt keo có khả năng dính kết lại với nhau và dính kết các hạt cặn lơ lửng có trong nước, tạo thành các bông cặn lớn hơn có trọng lượng đáng kể, do đó các bông cặn mới tạo thành dễ dàng lắng xuống và bị giữ lại trong bể lọc. Để thực hiện quá trình keo tụ, người ta cho vào nước các chất phản ứng thích hợp như: phèn nhôm Al 2 (SO 4 ) 3 , phèn sắt FeSO 4 hoặc loại FeCl 3 . Các dạng phèn này được đưa vào nước dưới dạng dung dịch hòa tan. 2.2.2 Khử trùng  Các phương pháp khử trùng nước: Khử trùng nước là khâu bắt buộc cuối cùng trong quá trình xử lý nước ăn uống, sinh hoạt. Trong nước thiên nhiên chứa rất nhiều vi sinh vật và vi trùng. Sau quá trình xử lý cơ học, nhất là nước sau khi qua bể lọc phần lớn các vi trùng đã bị giữ lại. Song để triệt tiêu hoàn toàn các vi trùng gây bệnh, cần phải tiến hành khử trùng nước. Hiện nay có các biện pháp khử trùng nước có hiệu quả như: Khử trùng bằng các chất oxy hóa mạnh Khử trùng bằng các tia vật lý Khử trùng bằng phương pháp nhiệt Khử trùng bằng các ion kim loại nặng Hiện nay ở việt nam đang sử dụng phổ biến nhất phương pháp khử trùng bằng các chất oxy hóa mạnh. Khử trùng bằng Clo và các hợp chất của Clo: Khi Clo cho vào nước phản ứng diễn ra như sau: Cl 2 + H 2 O = HOCl + HCl Hoặc phân ly ở dạng Cl 2 + H 2 O = 2H + + OCl - + Cl - Khi sử dụng Clorua vôi phản ứng diễn ra như sau: Ca(OCl) 2 + H 2 O = CaO + 2HOCl 2HOCl = 2H + + 2OCl - 10 . kế hệ thống xử lý nước cấp cho lò hơi cao áp ở nhà máy nhiệt điện Hiệp Phước là một việc làm cần thiết. Đó là lý do mà đề tài này được chọn. 2. MỤC ĐÍCH Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho lò. phương án Tính toán thiết kế Tính toán kinh tế 4. PHẠM VI ĐỀ TÀI Đề tài được thiết kế với quy mô của nhà máy điện lực Hiệp Phước, chỉ áp dụng cho xử lý nước cấp cho lò hơi của nhà máy. 5. CẤU TRÚC. TỐT NGHIỆP Phương pháp thiết kế 7. Ý NGHĨA KHOA HỌC – KINH TẾ - XÃ HỘI 7.1 Ý nghĩa khoa học Tìm ra giải pháp phù hợp để xử lý nước cấp cho lò hơi cao áp trong nhà máy điện lực Hiệp Phước – Nhà