BASIC POWER

PLANT OPERATION(for PGT.)

อภิชาติ เตนันทะโสApichat.t@egat

15 Jun 20091

สารบัญ

บทท่ี 1 Function of The Power Plant

บทท่ี 2 Boiler

บทที่ 3 Turbine

บทท่ี 4 Plant Operation

2

บทท่ี1 หน้าที่ของโรงไฟฟ้า(The Function of The Power Plant)

- อุปกรณ์อ านวยความสะดวกสบายรอบตัว ล้วนใช้ไฟฟ้า - หน้าที่ของโรงไฟฟ้า คือ การผลิตและส่งจ่ายพลังงานไฟฟ้า จากโรงไฟฟ้าผ่านระบบสายส่งไฟฟ้า ไปยัง Sub Station ที่ท าหน้าที่ รวมก าลังผลิตไฟฟ้าจากแหล่งต่างๆเข้าด้วยกัน แล้วส่งต่อไปยังผู้ใช้ไฟฟ้า โดยประสานกับ Load Dispatcher [ศูนย์ควบคุม] จัดการผลผลิตของ Power Plants ต่างๆ ให้ Supply = Demand อยู่เสมอ- การผลิตไฟฟ้ามีกระบวนการที่ยุ่งยาก ซับซ้อน ต้องใช้เครื่องมือและบุคคลากร ที่ได้รับการอบรม ฝึกฝนมาเพื่อการนี้

3

Power System

4

โรงไฟฟ้า สถานีไฟฟ้าแรงสูง ระบบจ าหน่าย ผู้ใช้ไฟ

Load Dispatcher ศูนย์ควบคุม ระบบก าลังไฟฟ้า

ระบบไฟฟ้าของประเทศไทยสายส่งไฟฟ้า

กฟผ. กฟน. / กฟภ. ผู้ใช้ไฟฟ้า

5

Daily Load Curve

6

การเปลี่ยนแปลงพลังงาน(Energy Conversion)

โรงไฟฟ้าพลังน ้า 1. เขื่อน พลังงานศักย์

2. Turbine พลังงานกล 3. Generator พลงังานไฟฟ้า

7

การเปลี่ยนแปลงพลังงาน (Energy Conversion)

การเปล่ียนแปลงพลังงาน เกิดขึ นใน 3 ส่วนหลกั1. Boiler 2. Steam Turbine 3. Generator

8

ระบบ(System) คือการรวมกันของอุปกรณ์ และท่อต่างๆเพื่อจะท าหน้าที่เฉพาะอย่างได้ตามความมุ่งหมาย

โดยระบบของโรงไฟฟ้าจะประกอบด้วย

1.ระบบหลัก(Major System) Steam Cycle

2.ระบบเสริม(Support system) ช่วยให้ระบบหลักท างานได้ เช่น Circulating Water System, Make-Up Water System

Steam Cycle

Steam Cycle

10

1.Boilerหน้าที่ของ BOILER คือ1. เผาไหม้เชื อเพลิงเพื่อให้ได้พลังงานความร้อน2. ใช้ความร้อนนั นเปลี่ยนน ้าให้เป็นไอน ้า

WATER Heat Energy STEAM+

HeatEnergyFUEL + Air CO2+H2O+

11

12

Boiler

13

Drum Type Boiler

14

Fuel Gas

Fuel Gas Pipe Line

Fuel Oil

Coal

BOILER SYSTEM

22

2. Turbine

หน้าที่ของ Turbine คือ รับไอน้ าที่ส่งมาจาก Boiler ซึ่งไอน้ าจะถ่ายเทความร้อนและความดันท าให้ Turbine หมุน นั่นคือเปลี่ยนจากพลังงานความร้อน เป็นพลังงานกล ส่วนที่ Generator เปลี่ยนพลังงานกล ทางหมุน เป็นพลังงานไฟฟ้า

23

24

BOILER

CONDENSER

Nozzle

Rotating Blade

Stationary Blade

การท้างานของ Turbine อย่างง่าย

Condenser คือ Heat Exchanger ขนาดใหญ่

ซึ่งจะถ่ายเทความร้อนจาก Steam ไปยังน้ าหล่อเย็น เพ่ือให้เกิดการควบแน่นกลายเป็นน้ าหมนุเวียนกลับไปใช้ในระบบอกี

3. Condenser

25

26

Circulating Water System

27

28

Circulating Water Pump

29

Circulating Water - Open System

Cooling Tower

30

Circulating Water - Closed System

Steam Cycle Flow – Movement of Steam & Water

31

Operator ดูแล ควบคมุการไหลให้ด้าเนินไปอย่างเหมาะสม

Steam Flow and Power Output

0

1000

2000

3000

0 300 450 600 618 624

Power

Ste

am

Flo

w

Flow Control เพื่อที่จะปรับปริมาณพลังงานไฟฟ้าที่จา่ยออกไป จ าเป็นที่จะตอ้งควบคุมการไหลของSteamและน าโดยตลอดใน Steam cycle

32

33

AIR FUEL

FLOW CONTROLSTEAM – FEED WATERFUEL - AIR

หน้าที่หลักของการเดินเครีอ่งคือการปรับแต่ง System ต่างๆ ให้สอดคลอ้งกัน - การตรวจสอบตามระยะเวลา

- การตรวจตรา จดบันทึกค่าต่างๆ - การเตรียมพรอ้มรบัเหตุฉกุเฉิน

35

เหตุฉุกเฉินGolden Rule of Emergency Action 3 ขั นตอนปฏิบัติ

1.ต้องทราบว่าอะไรก้าลังเกิดขึ น2.ต้องท้าให้โรงไฟฟา้อยู่ในสภาพที่ปลอดภัย3.ต้องติดตามผลและปฏิบัติการจ้าเป็นต่างๆเพื่อ

ท้าให้โรงไฟฟา้กลับสูส่ภาพปกติ

Specific Emergency Action-Loss of Flame in the Boiler

กรณีเหตุฉุกเฉินเกิดขึ นที่ Boiler

1.Flame Scanner ท้าหน้าที่ตรวจจับเปลวไฟ

2.เมื่อเปลวไฟหายไป จะส่งสัญญาณ Alarm ที่ Control Room

3.Steam Pressure จะลดลง

4.ต้องวิเคราะห์ว่าอะไรก้าลังเกิดขึ น

5.ปฏิบัติการให้โรงไฟฟ้าปลอดภัย หยุด Fuel Flow และก้าจัด

Unburned Fuel ด้วยการ Purging Boiler

6.น้าโรงไฟฟ้ากลับสู่สภาพปกติ และติดตามผล

36

บทที่ 2 Boiler

Water Flow Path

การหมุนเวียนใน Boiler เพื่อ

1.เตรียม Feed Water ให้เพียงพอใน

การกลายเป็นไอ

2.น้ าจะพาความร้อนของ Boiler

Furnace ออกไปจาก Water Walls

37

Natural Circulation

น้ าเย็นมีน้ าหนกัมากกว่าน้ าร้อนและ Steam

ที่ปรมิาตรเดียวกัน

น้ าและ Steam ใน Water Wall จะร้อนกว่า

น้ าใน Downcomer เพราะได้รบัความร้อน

จาก Burning Fuel

การไหลเวียน(Circulation)

38

การไหลเวียน(Circulation)

39

แต่เมื่อความดันสูงขึ้นค่าความแตกต่างนี้จะน้อยลง ดังกราฟ

การไหลเวียน(Circulation)

3 Factors of Natural Circulation

1.ความร้อนที่สร้างขึ้นใน Furnace

2.ความสูงของ Boiler

3.Boiler Pressure

40

Controlled Circulation Boiler เพิ่ม Boiler Water Circulating Pump เดินเครื่องด้วย Temp & Press. สูงกว่า

Controlled Circulation Boiler

Steam Drum

Primary separator Secondary separator

Downcomer

Saturate steam

Feed water inlet

Dryer

Drain

รับ Feed Water

รวบรวมไอน ้าที่ผลิตขึ น

41

Steam Flow Path

Superheaters & Reheaters

Concept of Water & Steam

Boiling = Process Water Steam

Press. สูง Boiling Temp สูง

Saturation Temp.= อุณหภูมิจุดที่น ้าเดือด

Sat. Water + Heat Sat. Steam

Superheat = อุณหภูมิเหนือ Sat. Steam

43

T-S Diagram

44

Superheater, Reheater

Steam ที่ออกจาก Steam Drum จะเข้าสู่ Superheater Tube เพื่อเพิ่มอุณหภูมิให้เป็น Superheat Steam แล้วน าไปให้พลังงานที่ Turbine

อุณหภูมิของ Superheat Steam ยิ่งสูง จะท างานได้มากขึ้น ท าให้ประสิทธิภาพการผลิตสูงขึ้นด้วย

45

Spray Attemperator

46

De-Superheater

47

Superheat Temp. จะเพิ่ม ต้อง De-Superheat Spray

48

Once-Through BoilerWater Critical Point 375 C, 220 Bar Latent Heat = 0 kJ/kg

น ้าและ Steam มีคุณสมบัติทางฟิสกิส์เหมือนกัน

การเดินเครื่องเหนือ Critical Condition นั น น ้าจะเปล่ียนสถานะกลายเป็น

Steam ได้เลย โดยไม่ต้องใช้ Latent Heat

ความร้อนจาก Boiler จะเพิ่มอุณหภูมขิอง Steam

Once-Through Boiler ส่วนใหญ่เดินเครื่องที่ Supercritical Condition น ้าจะ

ผ่านตลอด Boiler เพยีงครั งเดียวด้วย Boiler Feed Pump

ไม่จ้าเป็นต้องมี Drum ไม่มี Recirculation Flow Path

ไม่มี Natural Flow

มีประสิทธิภาพสูง

ใช้ Press สูง ค่าก่อสร้างเพิ่มขึ น49

50

Operation of Once–Through Boiler

Feed Water 3500 psi จ่ายเข้า Header ใต้ Furnace ผ่าน Water Wall รับความร้อนถึงจุด Critical น ้าจะเปลี่ยนเป็น Steam ที่ Transition Zone Tube Section แล้ว Steam จะถูกส่งต่อไปยัง Superheaters

Operator Responsibilities

รักษา Steam Pressure

Factors ที่ส่งผลต่อ Steam Pressure

• Drum-Type : - Firing Rate

• Once-Through : Boiler Feed Pump Flow

51

Combustion

• ประสิทธิภาพของการเผาไหม้ขึ้นกับ

1. Turbulence: Fuel – Air Mixtures

2. Time : for Completed Combustion

องค์ประกอบเพื่อให้เกิดการเผาไหม้สมบูรณ์

1.Oxygen (Air)

2.Fuel

3.Heat

4.Chemical Reaction

52

Fuel

Typical arrangement of individual burner (Oil&Gas) 53

54

FO Burner55

Operator Responsibilities ควบคุม Fuel/Air Ratio ให้ถูกต้อง

Ratio ถูกก้าหนดโดย ปริมาณ Oxygen ที่ออกปล่อง

Excess Oxygen เกิดจากการใช้อากาศมากกว่าความจ้าเป็นเพื่อให้เกิด

การเผาไหม้ที่สมบูรณ์

ต้องรักษาปริมาณ Excess Oxygen ให้อยู่ใน Specific Range

Excess Air

Excess O2

56

Air and Gas Flow Paths Using Flue Gas to Increase Boiler Efficiency

• Air Heater

Regenerative

Tubular

57

• Economizer

58

Pollution Control• By Products : SO2, Nox,

CO2, Fly Ash

• Control : Dew Point Temp, FGD., Precipitator

59

Summary of Air & Gas Flow Path

60

Blowdowns คือ Drain สิ่งสกปรกจาก Drum

Vents อยู่ส่วนบนสุดของ Component

Drains อยู่ส่วนล่างสุดของ Component

Soot Blowers ก้าจัดเขม่าที่ติดอยู่ตาม Boiler Tube

- Retractable / Fixed

61

ควบคุมระดับน้ าใน Drum และ Flow ใน Boiler ทั้งใน Automatic Mode และ Manual Mode ให้ถูกต้องและเหมาะสม

ควบคุม Firing Rate ให้เหมาะสมกับ Load ขณะนั้น

ตรวจตราอุปกรณ์ต่างๆ และบันทึกข้อมูล สังเกต Alarm ต่างๆ

พร้อมแก้ไขสถานการณ์ต่างๆ ที่เกิดขึ้นอย่างเหมาะสม

Boiler Operation

62

The Control Room ศูนย์รวมการควบคุม

แสดงผลการวัด รายงานเหตุการณ์

สัญญาณเตือน

บทที่ 3 Turbine Fundamentals

63

Steam Flow Path

Diaphrams [Stationary Blade]คือ ชุดของใบพัดที่อยู่กับที่ ท าหน้าที่เปลี่ยนทิศทางการไหลของ Steam ที่มาจาก Rotating Blades ชุดก่อนหน้าเพื่อไปยังชุดถัดไป

Turbine Parts

Control valves หรือ Governor valves ท าหน้าที่ ก าหนดปริมาณSteam ที่จะ Flowไปยัง TB.

Wheels[ Rotor Blade] คือ ส่วนที่หมุน(moving parts) ใบ Blades ของมันจะหมุนขณะที่ Steam ไหลผ่าน ซึ่งก็คือการหมุน Turbine Shaft

Seals Strip จะติดตั้งที่จุดซึ่ง Turbine Shaft สอดผ่าน Diaphrams เพื่อช่วยลด Steam ที่รั่วผ่านไปยัง Rotating Blades แต่ละแถวได้

Stop valves หรือ Throttle valves ท าหน้าที่ ปิดกั้น Steam ให้กับ TB.

64

Turbine Rotor ถูกรองรับแต่ละปลายด้วย Bearing

65

66

67

Turbine Rotation Impulse Turbine ใช้แรงปะทะของ High pressure steam ในการท า

ให้ moving blades หมุน

HP section IP section LP section

(ขนาดเล็ก ขนาดใหญ่)

Reaction Turbine ใช้แรงผลักจากการขยายตัวของ Steam ในการท าให้ moving blades หมุน

ใช้ร่วมกันทั้ง 2 แบบ เพื่อให้การใช้พลังงานเป็นไปอย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด

68

69

70

TB Steam Flow Path

71

1

2

3

4

SPILLOVER TO LP HTR 1A

SPILLOVER TO COND 1A

AUX STM

COLD RH

MAIN STM

SEAL STMDESUPHTRS

GLAND COND

MISCELLANEOUS

BFPT 1A&1B

LP 1B LP 1A IP HP

VENT

8

10

11

19

18

58

66VAC BKR

CONDS DISCH

6

TURBINE SEAL STEAM-TGC

72

TUBINE LUBE OIL -TGD

EOP TOP AOPEJECTOR

#

1

#

2

TB L/O COOLER

TB JACKING LOP

MOP

MAIN TB TD BFP

BRG OIL

HP OIL

SEAL OIL BACK UP (BRG OIL)

SEAL OIL BACK UP (MOP)

SEAL OIL BACK UP (AOP)

HP OIL BRG OILPressure High LowFlow Low High

LP TB

73

EHC OIL PUMP

1A

1B

EHC ACCOM 1

EHC RSVR

FLT

EHC POLISHING P 2

EHC CONTROL SYS

THROTTLE VAVLES (2)

GOVERNING VAVLES (4)

REHEAT STOP VAVLES (2)

INTERCEPT VAVLES (4)

1A

1B

CCCW

CCCW

EHC OIL-TGA

Turbine Operation Startup Operation

• Warm up Turbine เพื่อให้ความร้อนกระจายตัวอย่างสม่ าเสมอทั่ง Turbine• Monitor อุณหภูม,ิ expansion, vibration ของ TB.• Monitor Temperature & Pressure ของ Lube Oil system เปรียบเทียบกับ

Normal operating trend• เปิด drains ตามจุดต่างๆใน Turbine เพื่อ drain น้ าที่เกิดจากการกลั่นตัวของ

steam ที่มากระทบกับชิ้นส่วนที่เย็นของ TB

Normal Operation• ควบคมุความเรว็รอบของ TB ให้คงท่ีเมื่อต่อกับ power system• Routine check TB & TB system ได้แก่ อุณหภูมิ LO.ที่เข้า-ออก bearing,

TB speed, Generator Load, condenser vacuum, main steam pressure74

Shutdown Operation• Control valves เริ่มปดิอย่างช้าๆเพื่อลด Load

• Cool down Turbine

• Turning Gear ท าหน้าที่หมุน Turbine Shaft อย่างช้าๆด้วยความเรว็คงที่

75

บทที4่ Plant Operation

Load Change เป็นการเปลี่ยนแปลงพลังงานไฟฟ้าที่จ่ายออกใหเ้ท่ากับความต้องการ

ในระบบส่วนใหญ่จะเปลีย่นแปลง Load ตามความต้องการของศูนย์ควบคุมระบบไฟฟ้า

76

การเปล่ียนแปลง Load

• ปรับปริมาณ Steam & Feed Water Flow และ Fuel & Combustion Air Flow

• เปลีย่น Load ที่ Turbine ส่วนระบบอื่นๆจะควบคุมโดยอัตโนมัติ

• อัตราการเปลี่ยนแปลง Load ประมาณ 4-5 MW/นาที

Load Change

Flow Deviation

PressureCorrection

Fuel ControlGovernor Control Air Control

Excess Air Correction

Turbine Boiler

77

78

Bearing หน้าที่

• รับ Load

• ลดแรงเสียดทาน

• รักษาต้าแหน่งส่วนที่เคลื่อนที่

ประเภท

Sliding Surface ผิวสัมผสัสองหน้าลื่นไถล

Rolling Contact ผิวสัมผสักลิ งไปบนผิวสัมผัสอีกส่วนหนึ่ง

Lubrication Grease

Oil

Axial

Radial

Radial

79

Pollution Air

Thermal

Water

Noise

80

Plant Safety

81

กังหันไอน้ า และเครื่องก าเนิดไฟฟ้า

ห้องเผาไหม้ และหม้อน้ า

เครื่องก าจัดก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์

เครื่องดักฝุ่นไฟฟ้าสถิต

ยุ้งเก็บถ่าน

โม่บดถ่าน.

ก๊าซร้อนจากการเผา

ถ่านลิกไนต์

อากาศร้อน

อากาศเข้าไอน้ า

82