Tìm hiểu hệ thống vận chuyển tro đáy của công ty nhiệt điện cao ngạn thái nguyên

Bài viết sau đây sẽ phân tích các vấn đề liên quan đến chất lượng tro, công nghệ xử lý, tiềm năng khai thác, quản lý và các công dụng thực tiễn của tro xỉ than và Tìm hiểu hệ thống vận

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC THÁI NGUYÊN

KHOA HÓA HỌC

Môn: Thiết kế đồ án công nghệ Hóa học

Đề tài: Tìm hiểu hệ thống vận chuyển tro đáy của công ty Nhiệt điện Cao Ngạn - Thái Nguyên

Sinh viên thực hiện : Bùi Công Quân Lớp : Công nghệ kĩ thuật hóa học k11 Giảng viên hướng dẫn : Nguyễn Thị Hồng Hoa

Thái Nguyên, Tháng 5 năm 2016

Lời nói đầu

Hàng năm, các nhà máy nhiệt điện chạy than ở Việt Nam thải ra hàng trăm nghìn tấn tro xỉ than Hầu hết lượng tro này được thải ra môi trường như là một loại rác thải công nghiệp mà không có biện pháp xử lý và sử dụng hiệu quả nguồn tài nguyên quí giá này Có nhiều nguyên do cho sự lãng phí này: do chất lượng tro kém, chưa có công nghệ xử lý tro, ý thức bảo vệ môi trường và tiết kiệm tài nguyên chưa cao, chưa có các chế tài, chính sách liên quan, vv Bài viết sau đây sẽ phân tích các vấn đề liên quan đến chất lượng tro, công nghệ

xử lý, tiềm năng khai thác, quản lý và các công dụng thực tiễn của tro

xỉ than và Tìm hiểu hệ thống vận chuyển tro đáy của Công ty

Nhiệt điện Cao Ngạn - Thái Nguyên

Em xin chân thành cảm ơn cô Nguyễn Thị Hồng Hoa đã giúp

đỡ tận tình để em có thể hiểu hơn về hệ thống vận chuyển tro đáy của công ty Nhiệt điện Cao Ngạn - Thái Nguyên và giúp em hoàn thành bài đồ án này

Sv: Bùi Công Quân

Mục lục

PHẦN I: GIỚI THIỆU Error: Reference source not found 1.1 GIỚI THIỆU KHÁI QUÁT VỀ CễNG TY NHIỆT ĐIỆN CAO NGẠN – VINACOMIN Error: Reference source not found 1.1.1 Quỏ trỡnh hỡnh thành và phỏt triển của cụng ty Error: Reference source not found

1.1.2.Cỏc mốc quan trọng Error: Reference source not found 1.1.3 Chức năng nhiệm vụ của cụng ty Error: Reference source not found 1.1.4 Giới thiệu cụng nghệ sản xuất của cụng ty Error: Reference source not found

1.2 Giới thiệu về tro đỏy Error: Reference source not found 1.2.1 Khỏi niệm tro đỏy Error: Reference source not found 1.2.2 Tớnh chất húa học của tro đỏy Error: Reference source not found 1.2.3 Ứng dụng của tro đỏy lũ trong cuộc sống Error: Reference source not found

1.2

.4 ễ nhiễm mụi trường bởi tro xỉ Error: Reference source not found

PHẦN II: HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN TRO ĐÁY CỦA CễNG TY

NHIỆT ĐIỆN CAO NGẠN – THÁI NGUYấN Error: Reference source not

found

2.1

Sơ đồ cụng nghệ vận hành hệ thống tới thỏp tro đỏy Error: Reference source not found

2.2 Vận hành hệ thống Error: Reference source not found 2.2 1 Kiểm tra tr ớc khi khởi động Error: Reference source not found

2.2 2 Đ a hệ thống vào làm việc Error: Reference source not found

PHẦN I: GIỚI THIỆU

1.1 GIỚI THIỆU KHÁI QUÁT VỀ CÔNG TY NHIỆT ĐIỆN CAO NGẠN – VINACOMIN

1.1.1 Quá trình hình thành và phát triển của công ty.

Hình 1.1 Công ty Nhiệt điện Cao Ngạn

Công ty Nhiệt điện Cao Ngạn – Vinacomin tiền thân là Công ty Nhiệt điện Cao Ngạn – TKV là công ty con của Tổng công ty điện lực Vinacomin (trực thuộc tập đoàn than khoáng sản Việt Nam), được thành lập theo Quyết định số 171/QĐ-BCN của Bộ trưởng Bộ Công nghiệp ngày 24 tháng 10 năm

2003, có nhiệm vụ giúp TKV quản lý Dự án Nhiệt điện Cao Ngạn và tiếp nhận, vận hành, kinh doanh sản xuất điện

1.1.2.Các mốc quan trọng

Ngày 12/11/2002, khởi công xây dựng nhà máy

Ngày 3/2/2006, tổ máy số 1 hoà lưới điện quốc gia thành công

Ngày 17/3/2007, bàn giao tổ máy số 1 đưa vào vận hành thương mại Ngày 20/7/2007, bàn giao tổ máy số 2 và toàn bộ nhà máy cho Công ty Nhiệt điện Cao Ngạn

1.1.3 Chức năng nhiệm vụ của công ty

Chức năng nhiệm vụ chính của công ty là sản xuất điện năng và sửa chữa thiết bị điện

Công ty nhiệt điện Cao Ngạn thuộc tập đoàn Than & khoáng sản Việt Nam là công ty nhiệt điện đốt than theo công nghệ tầng sôi tuần hoàn, gồm 2 tổ máy, công suất định mức là 100MW công suất max 128MW Được đưa vào sử dụng và vận hành thương mại vào năm 2006, hàng năm công ty cung cấp lên lưới điện quốc gia khoảng 600 triệu KWh điện

Công ty sử dụng than nhiệt giá trị thấp vủa tỉnh Thái Nguyên để sản xuất kinh doanh điện Với công nghệ đốt tầng sôi tuần hoàn, có nhiệt độ buồng lửa thấp (800-900oC) và quá trình cháy trong buồng lửa cùng với đá vôi để khử lưu huỳnh nên thành phần chưa cháy hết khá cao sinh ra lượng tro xỉ thải ra lớn

Là một trong những nhà máy nhiệt điện đi đầu trong việc thua gom và sử sụng tro xỉ một cách hiệu quả.Trong chiến lược phát triển bền vững của mình, Công ty Nhiệt điện Cao Ngạn ưu tiên nghiên cứu phương án đầu tư sản xuất các sản phẩm vật liệu không nung từ tro xỉ, nhằm biến chất thải rắn của nhà máy thành sản phẩm hữu ích, bảo vệ môi trường tốt hơn, tạo thêm công ăn việc làm cho người lao động, với mục tiêu đến 2015 sẽ xử lý hơn 200.000 tấn tro xỉ mỗi năm thành các loại sản phẩm vật liệu không nung, dựa trên sự hợp tác, liên kết liên doanh chặt chẽ với các thành phần kinh tế khác

1.1.4 Giới thiệu công nghệ sản xuất của công ty.

1.1.4.1 Tình hình sản xuất nhiệt điện ở nước ta hiện nay

Hiện tại, phần lớn các nhà máy nhiệt điện đốt than chủ yếu tập trung ở phía Bắc, do gần nguồn than Tổng công suất các nhà máy nhiệt điện đang vận hành tính ở thời điểm tháng 5/2005 là 1.450 MW

Trong giai đoạn 2005 - 2010 đã xây dựng một số nhà máy điện có công suất lớn như Hải Phòng (600 MW), Quảng Ninh (1.200 MW), Uông Bí mở rộng

1 và 2 (600 MW), Ninh Bình mở rộng (300 MW) Giai đoạn 2010 - 2020 sẽ tiếp tục xây dựng các nhà máy nhiệt điện lớn như Mông Dương (2.000 MW), Nghi Sơn (3.000 MW), Vũng Áng (2.000 MW), Trà Vinh (3.800 MW), Sóc Trăng (4.400 MW), Kiên Giang (1.200 MW) Tổng công suất các nhà máy nhiệt điện tính theo phương án phụ tải cơ sở vào năm 2010 là 4.250 MW, năm

2015 sẽ là 6.240 MW và năm 2020 là khoảng 7.240 MW

Tại nhà máy nhiệt điện sử dụng than, trong quá trình đốt tạo ra lượng tro

và xỉ rất lớn, chiếm khoảng 30% đến 35% lượng than sử dụng Trong đó khoảng 20% xỉ hình thành rơi xuống đấy lò hơi thành xỉ đáy lò còn gọi là xỉ đơn, phần còn lại khoảng 80% theo khói lò gọi là tro bay Than năng lượng vùng Quảng

Ninh có nhiệt năng cao nhưng khó cháy Trong quá trình đốt, hàm lượng than chưa kịp cháy và chưa cháy hết, cuốn theo khói lò, lẫn trong tro bay chiếm đến 20%, thậm chí tới 30% Với chất lượng như vậy, tro bay của nhà máy nhiệt điện chỉ là phế thải Nhà máy nhiệt điện phải đầu tư xây dựng bãi thải để lưu giữ tránh gây ô nhiễm môi trường Với suất tiêu hao than trung bình khoảng 500 g/kWh, tổng lượng than sử dụng cho nhiệt điện và lượng tro tạo thành là rất lớn

Nhiệt điện Cao Ngạn có công suất thiết kế 100MW, hàng năm nhà máy nhiệt điện này tiêu thụ khoảng 450.000T than khai thác tại mỏ Núi Hồng, mỏ Khánh Hòa Thái Nguyên

1.1.4.2 Quy trình sản xuất điện của công ty nhiệt điện Cao Ngạn

Nhà máy có hai tổ máy mỗi tổ công suất 50mw, sử dụng công nghệ lò hơi tầng sôi tuần hoàn, thiết bị do hãng ALSTOM (LB Đức) cung cấp giám sát lắp đặt, trang bị hệ thống lọc bụi tĩnh điệnhiệu suất lọc đạt 99,98% bảo đảm các thông số thải vào môi trường đựng bụi khí lưu huỳnh ngay trong buồng đốt, ứng dụng công nghệ hiện đại tự động hóa trong đo lường, kiểm soát, điều khiển ,xử

lí, quản lý

Quy trình sản xuất điện được thể hiện ở sơ đồ sau:

Hình 1.2: Sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất điện.

Nhập nhiên liệu đầu vào: Than được vận chuyển từ mỏ than Núi Hồng và Khánh Hòa theo đường băng tải than tới trạm cân định lượng than trong nhà máy Tại trạm nhận than, than được chia làm hai đường, một đường vào kho than dự trữ, một đường cấp thẳng lên boongke than Tại boongke than, than sẽ được cấp vào lò nhờ 2 máy cấp than

Trong lò quá trình sinh hơi được diễn ra liên tục trong các tường lạnh nhờ nhiệt độ cháy của than đạt 8500oC Hơi sinh ra được đi qua các bộ trao đổi nhiệt

để nâng nhiệt độ đến nhiệt độ được yêu cầu 5350oC sau đó được đưa vào bao hơi

Hơi từ bao hơi sẽ được cấp từ turbin với thông số áp lực và nhiệt độ định mức P= 8,83MPA, nhiệt độ 5350oC Hơi được đưa qua các tầng cánh của turbin sinh công là quay turbin, một phần hơi được trích xuống bộ phận gia nhiệt làm nhiệm vụ nâng nhiệt nước ngưng và nước cất tới nhiệt độ yêu cầu Nước được

bổ sung vào bình ngưng lấy từ sông Cầu qua bể lắng lọc tới hệ thống xử lý nước của phân xưởng Hóa để đảm bảo chất lượng nước theo yêu cầu vào bình ngưng

Toàn bộ lượng hơi thoát còn lại được đưa về bình ngưng tại đây hơi thoát sẽ được ngựng tụ thành nước ngưng và được phân xưởng Hóa kiểm tra chất lượng theo thông số yêu cầu Sau đó nước ngưng được 2 bơm ngưng qua các bình trao đổi nhiệt để nâng nhiệt độ trước khi đưa vào khử khí Bình khử khí có chức năng dự trữ nước ngưng và khử khí CO2 trong nước ngưng, nước trong bình khử khí sẽ được 2 bơm cao áp cấp nước vào các dàn tường lạnh của lò Qúa trình sinh hơi, ngưng tụ dễn ra một cách liên tục và tuần hoàn kín, lượng nước hao hụt trong chu trình tuần hoàn sẽ được bổ sung trực tiếp vào bình ngưng

Turbin được nối cứng trục của máy phát, khi turbin quay trục của máy phát cũng quay theo và đưa dòng kích tử của stato vào máy phát, các cuộn dây roto của máy phát sẽ cảm ứng sinh ra sức điện động tạo ra hiệu điện thế phát ra đầu cực của máy phát và được đưa lên lưới

Sản phẩm cháy của than đốt trong lò được chia làm 2 loại tro thô và tro bay, tro thô có trọng lượng lớn hơn sẽ được thải trực tiếp dưới đáy lò nhờ máy thải tro và được vận chuyển trực tiếp tới tháp tro đáy Tro bay có trọng lượng nhẹ sẽ đi theo đường khói tới bộ lọc bụi tĩnh điện ESP Bộ lọc bụi tĩnh điện làm việc với điện thế cao 72KV một chiều sẽ từ hóa hoàn toàn những hạt tro nhẹ và thu chúng lại (hiệu suất đạt 99,9%), tro bay sẽ được vận chuyển tới tháp tro bay nhờ áp lực của khí nén Tại tháp tro bay và tro đáy, tro bay và tro đáy sẽ được các xe chuyên dụng chở ra hồ thải xỉ

1.2 Giới thiệu về tro đáy

1.2.1 Khái niệm tro đáy

Tro xỉ trong nhà máy điện đốt than được hình thành và thải ra dưới 2 dạng: tro bay (Fly Ash) và tro đáy lò hay còn gọi là xỉ đáy lò hoặc xỉ (Bottom Ash) Trong quá trình đốt cháy than để sản xuất điện, khoảng 20% chất vô cơ không cháy và cả lượng than chưa cháy hết bị dính vón thành các hạt lớn và rơi

xuống đáy lò gọi là xỉ than hay tro đáy (Bottom Ash) Trước năm 2010, các nhà

máy điện thường sử dụng công nghệ lò đốt than phun truyền thống Than cám nguyên liệu được nghiền mịn -200 mesh trên 90%, Hỗn hợp bột than cùng gió nóng được phun vào buồng đốt của lò hơi, hiệu suất cháy thường < 70%

Sau năm 2010, các nhà máy điện thường sử dụng công nghệ đốt than trong

lò tầng sôi Than nguyên khai được đập đến 5÷8 mm rồi cấp vào lò đốt, hiệu suất cháy của buồng đốt cao hơn 90%.Với công nghệ mới đốt than tầng sôi tuần hoàn (Circulating Fluidizing Boiler - CFB) có khử khí sulfur bằng cách dùng chất

hấp thụ đá vôi tại các nhà máy nhiệt điện của Tập đoàn than khoáng sản Việt nam (Na Dương, Cao Ngạn, Cẩm Phả, Sơn Động, Mạo Khê ), thì tro xỉ tạo thành có các tính năng và thành phần khoáng hoá khác hẳn so với tro xỉ than đốt theo công nghệ đốt than phun Theo công nghệ đốt than tầng sôi tuần hoàn có khử sulfur CFB thì khí dioxit sulfur (SO2) thoát ra khi đốt cháy than sẽ tác dụng với chất hấp phụ (đá vôi) mà hình thành thạch cao, bên cạnh đó cũng tồn tại vôi

tự do (CaO) trong tro xỉ nhiệt điện Các thành phần chính trong tro xỉ lò hơi gồm:

a Tro bay:

Là một trong những sản phẩm từ quá trình cháy của than, là khoáng chất mịn còn lại từ việc đốt than trong lò nhà máy sản xuất điện Tro bay cấu tạo từ các chất vô cơ không cháy được có sẵn trong than, sau quá trình đốt biến thành vật chất cấu trúc dạng thủy tinh và vô định hình

Vật liệu tro bay rắn lại khi bay lơ lửng trong khói thải và được thu lại nhờ

hệ thống lọc bụi tĩnh điện Vì các hạt tro bay cứng lại khi bay lơ lửng trong khí thải nên chúng nói chung chúng có dạng hình cầu kính cỡ từ 0,5μm đến 100μm Thành phần của tro bay cấu tạo chủ yếu từ ôxít Silic (SiO2), ôxit nhôm (Al2O3)

và ôxit sắt (Fe2O3) Tro bay là nguyên liệu quan trọng để chế tạo bê tông đầm lăn và các loại gạch nhẹ có giá trị cao, các phụ gia đặc hiệu

b Tro đáy:

Là những hạt thô và to hơn tro bay, là thành phần không cháy được tập trung ở đáy lò, cỡ hạt dao động từ bằng hạt cát mịn đến hạt sỏi (0.125 mm đến 2 mm)

Nguồn cung cấp than nhiên liệu cho các nhà máy nhiệt điện thường sử dụng là loại than chất lượng thấp, có độ tro lớn hơn 32%, thậm chí đến 45% nên các nhà máy nhiệt điện thải ra một lượng tro xỉ khá lớn, có thể từ 20-30% lượng than sử dụng

Hình 1.3 Tro đáy 1.2.2 Tính chất hóa học của tro đáy

Tro đáy và xỉ lò được cấu tạo chủ yếu của silica, nhôm, sắt, với tỷ lệ phần trăm nhỏ hơn của canxi, magiê, sunfat, và các hợp chất khác Các thành phần của tro hoặc xỉ lò hạt phụ thuộc chủ yếu bởi nguồn gốc của than

Chất lượng của tro phụ thuộc rất nhiều và thành phần Các bon chưa cháy hết, trong các tiêu chuẩn, nó được giới hạn ở hàm lượng lớn nhất là 12% (ASTM C618)

Thành phần hoá học trung bình của tro đáy, tro bay Cao Ngạn và tro bay Phả Lại được thể hiện qua bảng 1.1

Bảng 1.1 Thành phần hoá học trung bình của tro đáy, tro bay Cao Ngạn và tro bay Phả Lại

Các chỉ tiêu chất lượng của tro bay và tro đáy Cao ngạn được thể hiện qua bảng 1.2

Bảng 1.2 Các chỉ tiêu chất lượng của tro bay và tro đáy Cao ngạn

Đánh giá theo chỉ số hoạt tính kiềm cho thấy: cả tro bay và tro đáy đều là tro siêu axit

Độ ổn định thể tích của tro đáy Cao Ngạn được thể hiện qua bảng 1.3

Bảng 1.3 Độ ổn định thể tích của tro đáy Cao Ngạn

Chỉ số hoạt độ phóng xạ của tro bay và tro đáy được thể hiện qua bảng 1.4

Bảng 1.4 Chỉ số hoạt độ phóng xạ của tro bay và tro đáy

1.2.3 Ứng dụng của tro đáy lò trong cuộc sống

Trên thế giới, các quốc gia phát triển luôn khuyến khích sử dụng tro xỉ than từ nhà máy nhiệt điện trong xây dựng đường sá và đôi khi là điều kiện bắt

buộc Đơn cử như tại Pháp có đến 99% lượng tro xỉ than thải ra được tái sử dụng, tại Nhật Bản, con số này là 80%, tại Hàn Quốc là 85% Ở Việt Nam, theo quy hoạch của ngành điện thì sản lượng điện từ các nhà máy nhiệt điện đốt than

từ nay đến năm 2020 vẫn liên tục tăng, và theo đó lượng tro, xỉ thải ra hàng năm cũng không ngừng tăng lên Năm 2008 có 2,27 triệu tấn tro xỉ nhiệt điện, trong

đó tro đốt tầng sôi là 0,61 triệu tấn Tro, xỉ nhiệt điện nhận được trong công nghệ đốt nhiệt độ cao được nghiên cứu và sử dụng phổ biến ở trên thế giới và Việt Nam Ngược lại tro, xỉ nhiệt điện nhận được trong công nghệ đốt than khử khí sunfua trên thế giới đã nghiên cứu và sử dụng trong một vài lĩnh vực vật liệu xây dựng

Tro đáy nhà máy nhiệt điện Cao Ngạn đã được ứng dụng trong công nghệ làm đường, sản xuất gạch không nung

Sau đây là các ứng dụng chính của tro đáy :

a Đắp nền

Do đặc tính chịu ứng lực tốt, nhẹ, xỉ lò sau xử lý có thể làm vật liệu san nền lý tưởng trong xây dựng :

- Đắp nền công trình

- Đắp nền đường

b Làm nền chịu lún

Do tính chịu ứng lực cao, xỉ lò sau xử lý có thể dùng để đắp nền các nơi tiếp giáp hai phần công trình có kết cấu khác nhau như làm nền đường tiếp giáp với cầu, làm vai dập dâng tiếp giáp với công trình tràn (bằng bê tông cốt thép)

c Làm nền thoát nước

Với các công trình cần thoát nước tốt, như sân bóng đá, bóng bầu dục, … dùng xỉ lò sau xử lý làm nền sẽ là thích hợp do tính thoát nước cao

d Cải tạo đất mềm yếu

Ở nơi đất mềm yếu, như vùng sình lầy, đất bùn, sử dụng xỉ lò sau xử lý đất nền tại chỗ sẽ làm tăng khả năng chịu ứng lực của nền

e Sản xuất gạch không nung

Gạch không nung (gạch đá ong, gạch xỉ vôi) đã được sử dụng từ lâu, nhưng còn nhiều hạn chế và hiện chỉ chiếm khoảng 8 % tổng số gạch xây bao che Để sản xuất ra 40 tỷ viên gạch nung từ nay đến 2020 phải tiêu tốn 60 triệu tấn than, riêng năm

2020 phải sử dụng 6,3 triệu tấn than Việc sản xuất gạch nung, đặc biệt là lò thủ công