BÁO CÁO MÔN HỌCVẬN HÀNH KINH TẾ LÒ HƠI

Các lò hơi siêu tới hạn chỉ có thể tuần hoàn cưỡng bức;  Phân loại theo công nghệ đốt  Lò đốt than cám  Lò đốt than bột;  Lò đốt tầng sôi, tầng sôi tuần huần  Phân loại theo các dấu

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Khoa Quản lý năng lượng

Sinh viên thực hiện: Nhóm

Inthavong vilaikham

Lớp: Đ7-QLNL1

Hà Nội, tháng 5 - 2016

LỜI MỞ ĐẦU

Nhiệt năng là một dạng năng lượng thiết yếu không thể thiếu trong sản xuất

và đời sống xã hội Để đảm bảo phát triển kinh tế - xã hội, nhu cầu nhiệt năng cho sản xuất điện và nhu cầu nhiệt trong công nghiệp và đời sống ngày càng gia tăng Cho đến nay trong lĩnh vực sản xuất điện năng và nhiệt năng, nguồn nhiên liệu hoá thạch vẫn chiếm vai trò chủ đạo.

Cho đến nay, lò hơi vẫn là thiết bị biến đổi hoá năng của nhiên liệu thành nhiệt năng được sử dụng rộng rãi nhất.Sự phát triển kinh tế xã hội nhanh trong thời gian qua ở Việt Nam đã thúc đẩy việc ứng dụng khoa học công nghệ tiên tiến trong lĩnh vực công nghệ đốt lò hơi Quy mô các nhà máy nhiệt điện đã tăng lên nhanh chóng Quy mô tổ máy đã tăng từ 100 MW lên đến 300 MW và hiện nay đã đạt 622,5 MW Các lò hơi tầng sôi tuần hoàn đốt than chất lượng thấp cũng đã được đưa vào sử dụng rộng rãi ở nước ta Từ đó, lượng nhiên liệu hoá thạch sử dụng ngày càng gia tăng.Vấn đề cạn kiệt tài nguyên năng lượng hoá thạch, vấn đề suy thoái môi trường và biến đổi khí hậu khi đốt nhiên liệu hoá thạch đã trở thành thách thức lớn đối với xã hội loài người và cần được quan tâm giải quyết đối với tất cả các quốc gia trên thế giới, trong đó có Việt Nam.

Là sinh viên khoa quản lí năng lượng việc nắm rõ về lò hơi cực kì quan trọng.Sau thời gian học tập môn vận hành kinh tế lò hơi cùng hướng dẫn tận tình của cô Nguyễn Thúy Ninh ,chúng em được phân công tìm hiểu về Lò hơi đốt ghi.

Thông qua bản báo cáo chúng em hi vọng người đọc người nghe se nắm được những điều cơ bản nhất làm sao khởi động,vận hành, dừng lò, bảo dưỡng… một cách an toàn và kinh tế mang lại hiệu quả cao trong sản xuất và kinh doanh.

Do phạm vi hạn chế về dung lượng,kiến thức và kinh nghiệm nên khó tránh khỏi những thiếu xót , nhầm lẫn Chúng em rất mong sự góp ý của cô và các bạn đọc để bản báo cáo có thể hoàn thiện hơn.

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

Mục Lục

LỜI MỞ ĐẦU 2

PHẦN MỘT: LÝ THUYẾT CHUNG VỀ LÒ HƠI 7

I, KIẾN THỨC CHUNG VỀ LÒ HƠI 7

1.1 Khái niệm lò hơi 7

1.2 Cấu tạo chung của lò hơi: 7

1.3 Phân loại lò hơi 7

1.4 Nguyên lý cấu tạo và làm việc của các dạng lò hơi 8

1.4.1 Lò hơi công nghiệp loại ghi xích 8

 Lò hơi ghi xích được sử dụng cho các lò hơi đốt nhiên liệu rắn công suất nhỏ đến trung bình 8

1.4.2 Lò hơi đốt than phun có bao hơi 9

1.4.3 Lò đốt than phun trực lưu 10

1.4.4 Lò hơi tầng sôi tuần hoàn 11

1.4.5 Lò hơi đốt thủ công 12

II, Tìm hiểu về vận hành lò hơi 14

2.1 Khái niệm chung về vận hành 14

2.2 Các chế độ vận hành lò hơi 14

2.2.1 Khởi động lò 14

2.2.2 Vận hành ổn định 14

2.2.3 Chế độ làm việc thay đổi 15

2.3 Các chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật vận hành lò hơi 15

2.4 GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ KINH TẾ VẬN HÀNH LÒ HƠI 15

2.4.1 Giải pháp tổ chức quản lý: 15

2.4.2 Giải pháp kỹ thuật công nghệ chủ yếu 16

2.4.2.1 Hiệu suất lò hơi và vận hành kinh tế 16

2.4.2.2 Giảm tổn thất khi vận hành 16

2.5 GIẢI PHÁP TẬN DỤNG NHIỆT THỪA LÒ HƠI 18

2.5.1 Giải pháp tận dụng nhiệt khói thải 18

2.5.1.1 Giải pháp chung 18

2.5.1.2 Giải pháp cụ thể: 18

2.5.2 Giải pháp tận dụng nhiệt từ nước xả lò hơi 19

2.5.3 Giải pháp tận dụng nhiệt từ tro xỉ 21

PHẦN II: PHẦN CHUYÊN ĐỀ 22

Chương 1 :KHỞI ĐỘNG VÀ DỪNG LÒ HƠI 22

1.1 Khởi động lò hơi có bao hơi 22

1.1.1 Kiểm tra toàn bộ thiết bị lò hơi: 22

1.1.2 Khởi động lò từ trạng thái lạnh: 23

1.1.3 Khởi động lò từ trạng thái nóng 26

1.2 Dừng lò hơi 27

Dừng lò bao hơi 27

Chương 2:Vận hành lò hơi ở chế độ ổn định: 28

2.1 Vận hành lò hơi ở chế độ ổn định 28

2.2 Quá trình vận hành lò hơi ghi xích: 28

Chương 3 :ĐIỀU KHUYỂN TỰ ĐỘNG LÒ 29

3.1 Giải pháp điều khiển tự động hóa bằng PLC và SCADA 29

3.2 GIẢI PHÁP ĐIỀU KHIỂN NƯỚC LÒ HƠI 29

3.3 Các phương pháp điều khiển nước lò hơi 30

3.3.1 Điều khiển cấp nước theo mức 30

3.3.2 Điều khiển cấp nước liên tục: 30

3.3.3 Hệ thống điều khiển ổn định áp suất 31

3.5 Điều khuyển Cấp Liệu 32

Chương 4: GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ KINH TẾ VẬN HÀNH LÒ HƠI 33

4.1 Giải pháp tổ chức quản lý 33

4.2 Kiểm soát nhiệt độ khói lò 33

4.3 Đun nóng sơ bộ nước cấp sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt 33

4.4 Sấy nóng sơ bộ không khí cấp cho lò 33

4.5 Quá trình cháy không hoàn tất 34

4.6.Kiểm soát khí dư 34

4.7 Giảm thiểu tổn thất nhiệt do bức xạ và đối lưu 35

4.8 Kiểm soát xả đáy tự động 36

4.9 Giảm tổn thất do cặn và muội 36

4.10 Giảm áp suất lò hơi 36

4.11 Thiết bị kiểm soát tốc độ vô cấp lắp cho quạt, quạt thổi và máy bơm 36

4.12 Kiểm soát tải lò hơi 37

4.13 Lịch trình vận hành lò hơi chuẩn 37

4.14 Thay thế lò hơi 37

4.15.Giải pháp tận dụng nhiệt từ tro xỉ 37

Kết luận 39

PHẦN I: LÝ THUYẾT CHUNG VỀ LÒ HƠI.

Chương 1, KIẾN THỨC CHUNG VỀ LÒ HƠI.

1.1 Khái niệm lò hơi.

Lò hơi là thiết bị tạo ra hơi nước bão hòa hoặc hơi nước quá nhiệt Hơi nướcquá nhiệt dùng để làm nguồn năng lượng cung cấp cho các thiết bị quay (rotatedevice) tại các nhà máy sản xuất công nghiệp như turbine truyền động bơm hoặc máy

nén hay dẫn động các turbine để quay các máy phát điện Bên cạnh việc tạo ra động năng, hơi nước quá nhiệt này còn có thể sử dụng trong một vài ứng dụng khác như làm khô sản phẩm hay gia nhiệt chất xúc tác…

1.2 Cấu tạo chung của lò hơi:

 Hệ thống cung cấp nhiên liệu và đốt cháy nhiên liệu: Trong lò hơi thủ công, gồm

có cửa cấp nhiên liệu, ghi lò, buồng lửa; trong lò ghi xích gồm có phễu than, ghi xích, buồng lửa; trong lò hơi đốt than phun gồm có hệ thống chế biến và cấp than, vòi phun nhiên liệu và buồng lửa

 Hệ thống cung cấp không khí và sản phẩm cháy: bao gồm cửa gió, quạt gió, ống khói, quạt khói, nhiều trường hợp còn có bộ sấy không khí, hộp tro xỉ, đôi khi còn

có bộ khử bụi để giảm mài mòn cánh quạt khói và đảm bảo yêu cầu bảo vệ môi trường

 Hệ thống cấp nước: gồm bơm nước cấp đủ lưu lượng và áp suất nước cho lò hơi, nhiều khi còn có bộ phận hâm nước để gia nhiệt nước trước khi đưa vào

 Hệ thống sản xuất nước nóng, hơi bão hòa hoặc hơi quá nhiệt: thỏa mãn yêu cầu của hộ sử dụng, thường bao gồm các loại bề mặt truyền nhiệt như dàn ống nước lên, dàn phestôn, dàn ống nước xuống, ống góp dưới, ba lông và bộ quá nhiệt, nếu sản xuất hơi quá nhiệt, bộ quá nhiệt trung gian ở các lò hơi nhà máy nhiệt điện

1.3 Phân loại lò hơi.

 Phân loại theo chế độ chuyển động của nước

 Lò hơi đối lưu tự nhiên: Môi chất chỉ chuyển động đối lưu tự nhiên do sựchênh lệch về mật độ môi chất (pha lỏng và hơi) mà không tạo ra vòng tuầnhoàn Thường ở các lò hơi công suất nhỏ;

 Lò hơi tuần hoàn tự nhiên: Đây là loại lò hơi công suất vừa và lớn Môi chấtchuyển động theo vòng tuần hoàn khép kín nhờ chênh lệch mật độ trong nội

bộ môi chất;

 Lò hơi tuần hoàn cưỡng bức: Môi chất tuần hoàn dưới tác dụng của bơm Các

lò hơi siêu tới hạn chỉ có thể tuần hoàn cưỡng bức;

 Phân loại theo công nghệ đốt

 Lò đốt than cám

 Lò đốt than bột;

 Lò đốt tầng sôi, tầng sôi tuần huần

 Phân loại theo các dấu hiệu khác

 Theo loại nhiên liệu sử dụng: Lò đốt than, lò đốt dầu, lò đốt khí v.v…;

 Theo dạng thải tro xỉ: Thải xỉ lỏng, thải xỉ khô;

 Theo áp suất buồng lửa: Áp suất âm, áp suất dương (cao áp và bình thường);

 Theo đặc điểm bề mặt truyền nhiệt: Lò hơi ống lò, ống lửa, lò hơi ống nước, lòhơi đúng lò hơi nằm v.v

1.4 Nguyên lý cấu tạo và làm việc của các dạng lò hơi.

1.4.1 Lò hơi công nghiệp loại ghi xích.

 Lò hơi ghi xích được sử dụng cho các lò hơi đốt nhiên liệu rắn công suất nhỏ đếntrung bình

Hình 1.1: Lò hơi ghi xích

Cấu tạo gồm:Bao hơi (1) chứa nước và hơi và không có nhiệm vụ là bề mặt nhận nhiệt từ quátrình đốt nhiên liệu nữa; Van hơi chính (2); Van nước cấp (3); Ghi lò (4) cấu tạo dạng xích làmnhiệm vụ cấp nhiên liệu rắn và có các lỗ cho gió cấp 1 đi qua để đốt cháy nhiên liệu và thải tro xỉ

ra ngoài; Buồng lửa (5); hộp tro xỉ (6); hộp gió (7) cung cấp gió cấp 1 qua ghi cho lớp nhiên liệutrên ghi; phễu than (8) chưa nhiên liệu cấp lên ghi; Ống khói (9) đưa khói ra ngoài; (10) bộ sấykhông khí, quạt gió (11); quạt khói (12) hút khói thải ra môi trường; Bộ hâm nước (13) để gianhiệt nước trước khi đưa vào lò; Bơm nước cấp vào lò (13a); Dàn ống nước xuống (14); ống gópdưới (15); dàn ống nước lên (16), dẫy ống pheston (17) cùng với bao hơi tạo thành vòng tuầnhoàn tự nhiên của nước và hơi; Bộ quá nhiệt (18) làm nhiệm vụ chuyển hơi bão hòa thành hơiquá nhiệt cấp cho hộ tiêu thụ;

 Nguyên lý làm việc của lò hơi ghi xích:

Than từ phễu cấp than được rót lên ghi với một chiều dày được điều chỉnh sẵn và chuyểnđộng cùng ghi vào buồng lửa; Tại đây nhiên liệu nhận được nhiệt bức xạ từ ngọn lửa, váchtường, cuốn lò Nhiên liệu được sấy nóng, khô dần và chất bốc thoát Chất bốc và cốc cháy tạothành tro xỉ và được gạt xỉ thải ra ngoài Chiều dày lớp nhiên liệu trên mặt ghi cũng được lựachọn hợp ly cho mỗi loại nhiên liệu Ví dụ: Than cám antraxit, than đá: 150-200 mm; than nâu200-300 mm; than bùn 700-1000 mm; củi gỗ 400-600 mm; Không khí cấp vào buồng lửa thườngchia thành gió cấp 1 cấp từ dưới ghi lên và gió cấp 2 cấp phía trên lớp nhiên liệu Tỷ lệ giữa giócấp 1 và cấp 2 cũng được tính toán lựa chọn phù hợp Thông thường gió cấp 2 chiểm khoảng 8-15%; Tốc độ gió cấp 2 ra khỏi vòi phun thường khá cao từ 50-80 m/s

 Ưu điểm của buồng lửa lò ghi xích:

 Cơ khí hóa được quá trình cấp nhiên liệu và thải tro xỉ, nên vận hành nhẹ nhàng

 Hiệu suất lò cao hơn do có thể tổ chức tốt hơn quá trình cháy (phân bố không khí phùhợp với quá trình cháy, lò vận hành ổn định, tin cậy

 Ghi lò được làm mát khi ghi ở mặt dưới nên tuổi thọ được nâng lên

 Nhượcđiểm:

 Công suất vẫn hạn chế (dưới 100 T/h); quán tính nhiệt lớn không điều chỉnh

 Yêu cầu về nhiên liệu cao, đặc biệt là độ ẩm không được vượt quá 20%, độ tro cũngkhông được vượt quá 20-25%, nhiệt độ nóng chảy của tro xỉ cũng không được quáthấp Nếu thấp hơn 1.200OC tro xỉ nóng chảy sẽ bọc các hạt than chưa cháy Kích cỡhạt cũng đòi hỏi cao, không được quá lớn hoặc quá nhỏ

1.4.2 Lò hơi đốt than phun có bao hơi.

 Đây là loại nồi hơi có thể dùng nhiên liệu lỏng (mazút), nhiên liệu khí (khí thiên nhiên,khí lò cốc, ) nhiên liệu rắn đã nghiền thành bột

Hình 1.2: lò hơi kiểu than phun.

Lò hơi đốt phun gồm các bộ phận: trống (1), van hơi chính (2), đường nước cấp (3), vòi phun(4), buồng lửa (5), phễu tro lạnh (6) dùng làm nguội các hạt tro xỉ khi thải ra ngoài trường hợpthải xỉ khô, giếng xỉ (7), bơm nước cấp (8), ống khói (9), bộ sấy không khí (10), quạt gió (11), bộhâm nước (13), dàn ống nước xuống (14), dàn ống nước lên (15), dãy phestôn (17), bộ quá nhiệt(18)

 Nguyên lý làm việc của buồng lửa lò hơi than phun:

 Than bột với kích thước khoảng 40 μm (đường kính các hạt dưới 90 μm chiếm m (đường kính các hạt dưới 90 μm (đường kính các hạt dưới 90 μm chiếm m chiếm 90%) được phun vào buồng lửa bằng gió cấp 1 qua các vòi phun với tốc độ từ 12-26m/s Bột than được nhận nhiệt và tiếp xúc với không khí đã được sấy nóng thoátchất bốc và cháy Không khí cấp vào lò gồm gió cấp 1, cấp 2 và có thể có gió cấp 3(hỗn hợp của không khí với bột than sau hệ thống nghiền than); Tùy theo loại nhiênliệu người ta lựa chọn tỷ lệ giữa các loại gió cấp 1 và 2; Ví dụ: gió cấp 1 có thể chiếmkhoảng 11-45% và được sấy nóng đến nhiệt độ từ 100-400OC; Gió cấp 2 thổi vào lòvới tốc độ 18-32 m/s; Gió cấp 3 thường chiếm khoảng 10% và thổi vào lò với tốc độcao hơn (thường từ 30-60m/s); Nhiệt độ gió cấp 1 có ảnh hưởng rất lớn tới quá trìnhcháy Thực nghiệm cho thấy không khí sấy đến 900OC thì khi tiếp xúc với bột than sẽbén lửa và cháy ngay, ở 700OC sẽ bốc cháy sau 0,4s và ở 100OC bốc cháy sau 1,6 s.Khi cháy nhiệt sinh ra trong buồng lửa Do quá trình trao đổi nhiệt hệ thống ống sinhhơi ở vách lò nên nhiệt độ giảm đi nên nhiệt độ trong buồng lửa không đều Tại trungtâm nhiệt độ cao nhất có thể đạt tới 1500-1600OC hoặc cao hơn; Càng gần dàn ốngnhiệt độ càng giảm

80- Quá trình cháy của nhiên liệu phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như tính chất của nhiênliệu, nồng độ bột than, nhiệt độ và tốc độ của hỗn hợp bột than và không khí, nhiệt độkhông khí v.v…

 Nồng độ bột than được lựa chọn thích hợp cho từng loại than Nồng độ này thườngnằm trong khoảng 400-500 g/m3;

 Nhiệt độ hỗn hợp không khí và bột than càng cao quá trình cháy sẽ xảy ra nhanh, hiệusuất cháy nâng lên, song cần tránh hiện tượng tự bốc cháy trong ống dẫn nhiên liệu

Vì vậy giới hạn trên của nhiệt độ này không quá 400OC;

 Ưu nhược điểm của lò than phun:

 Đây là loại lò tương đối hiện đại, công suất từ trung bình trở lên; Vận hành đòi hỏi kỹthuật cao; Hiệu suất nhiệt cao, có thể đốt được nhiều loại nhiên liệu, kểcả loại có chấtlượng tương đối thấp, Có thể tự động hóa và điều chỉnh linh hoạt

 Nhược điểm

 Loại lò này là cồng kềnh do cần thêm các hệ thống phụ như hệ thống nghiền than, sấythan v.v…

 Quán tính nhiệt nhỏ, nên dễ bị tắt lò, vì vậy thường phải bố trí thêm các vòi phun dầu

hỗ trợ, đặc biệt khi giảm phụ tải Do nhiệt độ cháy trong buồng lửa lớn nên các khíphát thải có hai như NOx, SOx không thể hạn chế được;

1.4.3 Lò đốt than phun trực lưu.

 Lò hơi trục lưu có môi chất chuyển động cưỡng bức cấu tạo của lò hơi trục lưuđược chỉ ở hình 1.5 Đặc điểm làm việc của nó là môi chất làm việc một chiều, từlúc vào ở trạng thái nước cấp tới lúc ra ở trạng thái hơi quá nhiệt có thông số quy

 định Lò hơi trục lưu ra đời vào năm 1925-1930

Hình 1.3: Cấu tạo lò hơi trục lưu(1) phần hấp thụ nhiệt bức xạ,

 Ưu điểm của lò hơi trục lưu là:

 Do không có bao hơi và rất ít ống góp nên tốn rất ít kim loại, khung lò và bảo

ôn nhẹ nhàng thuận lợi hơn

 Khắc phục được nhứng thiếu sót về tuần hoàn tự nhiên: như tốc độ tuần hoàn

bé hay không có tuần hoàn

 Cho phép tăng áp suất của hơi lên cao Mặt khác, chỉ có lò hơi trục lưu mớisản xuất ra được hơi có áp suất tới hạn

 Nhược điểm: yêu cầu cấp nước phải đặc biệt sạch Hơn nữa lượng nước trong lò ít(không có bao hơi) nên lò hơi trục lưu thường chỉ dùng khi phụ tải thay đổi ít.

1.4.4 Lò hơi tầng sôi tuần hoàn.

Hình 1.4: Lò hơi tuần hoàn

 Nguyên lý làm việc của lò hơi tầng sôi tái tuần hoàn:

 Nhiên liệu sau khi sơ chế được đưa vào buồng lửa, gió cấp 1 được cấp vào từ phíadưới buồng đốt làm nhiệm vụ tạo lớp sôi Gió cấp 2 được cấp vào buồng lửa ở một độcao nhất định Các hạt nhiên liệu chuyển động lên xuống trong buồng lửa và cháy.Khi cháy các hạt than nhẹ dần và bay theo khói ra khỏi buồng lửa Khi vào bộ phậnphân ly hạt than lắng lại và được đưa trở về buồng lửa tiếp tục quá trình cháy Chutrình được lặp lại cho đến khi hạt than cháy kiệt Để khử lưu huỳnh trong than người

ta đưa thêm vào buồng lửa đá vôi

 Lượng nhiệt tỏa ra trong quá trình cháy nhiên liệu được cấp cho các dàn ống sinh hơi

bố trí xung quanh buồng lửa, khói với nhiệt độ cao (800-900 OC) từ buồng lửa đi ra

sẽ truyền nhiệt cho các bộ quá nhiệt, bộ hâm nước, bộ sấy không khí v.v Khói thải rakhỏi lò hơi với nhiệt độ thấp (dưới 200OC) được đưa qua hệ thống thiết bị khử bụi đểlọc tro xỉ bay theo khói trước khi đi qua ống khói vào môi trường

 Ưu điểm chính của lò hơi tầng sôi tuần hoàn:

 Có thể đốt kiệt nhiều loại nhiên liệu rắn có đặc tính khác nhau, kích thước tương đốithô (dưới 10 mm); Thường sử dụng đốt than chất lượng xấu

 Nhiệt thế buồng lửa cao, cường độ truyền nhiệt lớn nên giảm được kích thước cũngnhư nguyên vật liệu

 Có thể giảm được ô nhiễm môi trường do phát thải khí độc hại ít (NOx giảm trên30% so với lò than phun, có thể khử được SOx khi đưa đá vôi vào buồng đốt;

 Nhược điểm:

 Vấn đề thải tro xỉ còn có những khó khăn, khó chủ động trong việc điều khiển quátrình tạo và thải xỉ, nếu thải tro thì làm tăng lượng bụi trong khói đòi hỏi phải nângcông suất thiết bị lọc bụi;

 Mài mòn bề mặt truyền nhiệt lớn cần có các giải pháp giảm thiểu;

 Gió cấp 1 có áp suất cao tiêu tốn nhiều năng lượng

1.4.5 Lò hơi đốt thủ công

 Đây là loại lò hơi đơn giản gồm các bộ phận chính:

(1) Trống (bao hơi) chứa nước hơi và cũng là bề mặt truyền nhiệt;

(2) van hơi chính: để điều chỉnh lượng hơi cung cấp;

(3) Van cấp nước để cấp nước vào nồi hơi;

(4) ghi lò cố định, đỡ nhiên liệu cháy, đồng thời có khe hở để không khí cấp từ buồnglửa;

 Nguyên lý làm việc của lò hơi với buồng lửa cố định:

 Than được đưa vào trên ghi gặp lớp nhiên liệu đang cháy sẽ nhận nhiệt và nhiệt độtăng lên, nước trong nhiên liệu bay hơi, nhiên liệu khô dần Tiếp theo là chất bốcthoát ra găp oxy trong không khí sẽ bốc cháy Nhiên liệu khi đạt đến nhiệt độ cháy sẽbốc cháy Các loại than ít chất bốc (than gầy, than antraxit quá trình cháy chủ yếudiễn ra trên mặt ghi, các loại dễ cháy khác thì cháy trong buồng lửa Để duy trì quátrình cháy người ta cấp không khí từ dưới ghi lên Hiệu suất cháy của nhiên liệu phụthuộc vào tỷ lệ giữa khí và nhiên liệu, chiều dày lớp nhiên liệu trên ghi Chiều dày lớpnhiên liệu được lựa chọn theo loại nhiên liệu sử dụng Theo kinh nghiệm thiết kế vậnhành lò hơi dạng này thì than antraxit với kích thước hạt từ 2-5mm lớp than trên ghi

cố định dày từ 60-120 mm; than don tối đa khoảng 200mm, than bùn khoảng từ 900mm, gỗ bã mía khoảng 600-1500mm;

300- Ưu nhược điểm của buồng lửa ghi cố định:

 Cấu tạo rất đơn giản, không có các chi tiết chuyển động, nên rẻ tiền;

 Vận hành dễ dàng, đơn giản, luôn có lớp tro xỉ trên mặt ghi ngăn cách lớp than cháynên ghi lò ít bị hư hỏng;

 Nhược điểm:

 Công suất bị hạn chế (nhỏ hơn 2 T/h); Hiệu suất thấp và khó nâng cao;

 Vận hành nặng nhọc

Chương 2, Tìm hiểu về vận hành lò hơi

2.1 Khái niệm chung về vận hành

Vận hành lò hơi là công việc thao tác, điều khiển phức tạp theo đúng quy trình Quy trình vậnhành ghi rõ các thông số của hơi, nước, khói và không khí theo công suất định mức, công suất tối

đa, tối thiểu, trung gian và độ lệch cho phép của các thông số đó Nhiệm vụ của công việc vậnhành lò hơi là đảm bảo sự làm việc tin cậy, an toàn của lò hơi trong thời gian dài với việc đạtđược độ kinh tế cao nhất và thỏa mãn nhu cầu hộ tiêu thụ về lưu lượng, thông số hơi, lưu lượng,thông số nước nóng Các công việc vận hành lò hơi bao gồm:

- Chuẩn bị và khởi động lò;

- Trông coi điều khiển và điều chỉnh lò hơi ở chế độ làm việc bình thường;

- Ngừng lò, bảo quản và bảo dưỡng lò trong thời gian ngừng

Để đảm bảo lò hơi vận hành an toàn tin cậy với chỉ tiêu kinh tế cao cần phải xây dựng những quytrình vận hành hợp lí cho mỗi chế độ

2.2 Các chế độ vận hành lò hơi.

2.2.1 Khởi động lò

Khởi động lò là chế độ vận hành đưa lò từ trạng thái nguội dần vào trạng thái hoạt độngbình thường Trước khi khởi động lò hơi, nhân viên vận hành cần có những thao tác chuẩn bịkhởi động như: kiểm tra nguồn, kiểm tra nhiên liệu đầu vào, nước cấp, các van đóng cắt, dụng cụ

đo, thiết bị phụ trợ…

Khi khởi động nhân viên vận hành lần lượt cấp điện cho lò, cấp nhiên liệu và nước vào

lò, mở van xả khí, đóng van cấp hơi chính, mở quạt thông gió,…, nhóm lò, cấp không khí vào lò,

… Khi lò bắt đầu đạt các thông số áp suất, nhiệt độ yêu cầu thì đóng van xả khi, mở van cấp hơi,

…

2.2.2 Vận hành ổn định

là chế độ mà giá trị của các thông số xác định trạng thái làm việc của lò hơi không thay đổi(lệch không nhiều so với giá trị trung bình) trong một thời gian dài Trong chế độ làm việc ổnđịnh thì quan hệ giữa các thông số ra và vào được thể hiện qua các đặc tính tĩnh Trong chế độnày nhân viên vận hành phải thường xuyên theo dõi các chỉ số như thông số hơi, mức nước, ápsuất…thông qua các thiết bị theo dõi, thiết bị đo

2.2.3 Chế độ làm việc thay đổi

Chế độ làm việc thay đổi là chế độ mà lò hơi vận hành với công suất hơi khác nhau theoyêu cầu phụ tải thay đổi bằng cách điều chỉnh lưu lượng hơi, điều chỉnh nhiên liệu, nước cấp.Sau đó, lò hơi lại quay lại chế độ vận hành ổn định theo các thông số đã thay đổi Ngừng lò vàngừng lò khẩn cấp

 Ngừng lò bình thường: là chế độ vận hành giảm dần các thông số cấp về mức 0 Cácthông số thay đổi lần lượt theo thứ tự giảm nhiên liệu, không khí cấp, giảm lưu lượngnước cấp, giảm tải, đóng dần van cấp hơi Khi đã giảm gần hết các thông số tiếp đến phải

mở van xả khí, sau một thời gian, đóng van này lại và giảm dần tốc độ quạt hút khói

 Ngừng lò khẩn cấp: là chế độ vận hành gặp các sự cố nghiêm trọng, buộc lò phải dừnggần như lập tức, tránh gây hậu quả nghiêm trọng Khi dừng lò khẩn cấp, nhân viên vậnhành lần lượt bấm chuông báo động, ngưng hệ thống cấp nhiên liệu và quạt cấp gió đồngthời đóng van cấp hơi chính

2.3 Các chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật vận hành lò hơi

Chỉ tiêu kinh tế, gồm các chỉ tiêu về hiệu suất (brutto và netto), suất tiêu hao nhiên liệu quyước để sản xuất ra 1 tấn hơi/giờ (hay 1 kg hơi/giờ); suất tiêu hao điện năng tính theo phần trăm

so với lượng điện năng sản xuất ra)

Các chỉ tiêu về công nghệ, thể hiện quan hệ hàm số của các quá trình 1àm việc xảy ra trong

lò như hệ số không khí thừa, hàm lượng RO2 hay O2 trong khói, hàm lượng các vật chất cháytrong nhiên liệu, nhiệt độ khói thải v.v

Các chỉ tiêu về chế độ làm việc, đặc trưng cho mức độ 1àm việc an toàn của 1ò, như số giờlàm việc trong một năm, số giờ trong một năm ở trạng thái dự phòng hay nghỉ để sửa chữa; sốgiờ sử dụng công suất đặt; hệ số sử dụng công suất (hệ số phụ tải) của thiết bị lò và phân xưởng

lò

Chỉ tiêu quan trọng nhất phản ánh tất cả các chỉ tiêu vận hành trên về độ kinh tế, về an toànvận hành, về các chỉ tiêu sử dụng công suất thiết bị, về chất lượng của công tác sửa chữa là giáthành hơi sản xuất ra Giá thành cố định (30%), giá thành biến đổi 70%

2.4.GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ KINH TẾ VẬN HÀNH LÒ HƠI 2.4.1 Giải pháp tổ chức quản lý:

Mục tiêu chủ yếu của các giải pháp quản lý kỹ thuật và tổ chức vận hành là đảm bảo chocác thiết bị công nghệ luôn ở trong trạng thái tốt nhất về kỹ thuật, đáp ứng các yêu cầu của nhàchế tạo, sẵn sàng làm việc với độ ổn định và tin cậy cao Các giải pháp chủ yếu là:

- Đào tạo nâng cao trình độ cán bộ vận hành Người vận hành phải nắm vững cơ sở

lý thuyết và thực tiễn của các quá trình công nghệ phức tạp xay ra trong thiết bị và điều khiểnthành thạo các hệ thống thiết bị đúng quy trình vận hành;

- Tổ chức kiểm tra giám sát các chỉ tiêu kỹ thuật vận hành kịp thời phát hiện nhữngbiến động và xác định nguyên nhân gây ra các biến động bất thường chỉ tiêu kỹ thuật thiết bị để

có gải pháp khắc phục kịp thời;

- Xây dựng kế hoạch và đảm bảo việc thực hiện nghiêm túc quy trình duy tu bảodưỡng thiết bị công nghệ nhằm đảm bảo bảo tuổi thọ và hiệu suất của thiết bị công nghệ

2.4.2 Giải pháp kỹ thuật công nghệ chủ yếu

2.4.2.1 Hiệu suất lò hơi và vận hành kinh tế

Theo cân bằng thuận: Tỷ lệ % giữa nhiệt hữu ích/nhiệt đưa vào lò

ηtho = 1/B[D(iq.nh - in.c) + Dq.nh.tg (iraq.nh.tg - ivaoq.nh.tg) + Dnx(i’ - in.c)]/BQttpTheo cân bằng nghịch: 1 - q2- q3- q4- q5 - q6) (2.11)

Để vận hành kinh tế lò hơi cần lưu ý:

a Đảm bảo vận hành buồng đốt tối ưu:

- Buồng lửa cần được vận hành sao cho quá trình cháy nhiên liệu xảy ra hoàn thiện nhất.Ngọn lửa nằm đúng giữa tâm buồng đốt và ở độ cao hợp lý nhất

- Các bề mặt truyền nhiệt sạch, hệ số trao đổi nhiệt cao;

- Hệ số không khí thừa đảm bảo ở tỷ lệ tối ưu, độ lọt khí vào buồng đốt trong giới hạn cho phép;

- Khống chế nhiệt độ khói ra khỏi buồng đốt trong giới hạn cho phép

b Vận hành kinh tế bộ quá nhiệt, bộ hâm nước, bộ sấy không khí:

- Bộ quá nhiệt làm việc ở chế độ khắc nghiệt (nhiệt độ hơi nước bên trong cao, nhiệt độkhói bên ngoài lớn), nên dễ xảy ra sự cố khi vận hành Cần duy trì nhiệt độ vách ống bộ quá

nhiệt không lớn hơn giới hạn cho phép Việc kiểm tra thường thực hiện thông qua các điểm đonhiệt độ hơi lắp sẵn trên một số vị trí của dàn ống bộ quá nhiệt Đảm bảo hệ thống điều chỉnhnhiệt độ hơi quá nhiệt hoạt động ổn định tin cậy;

- Bộ hâm nước và bộ sấy không khí: Các dàn ống làm việc ở điều kiện nhiệt độ thấp, chonên nhiệt độ kim loại thấp ít nguy hiểm Vấn đề quan trọng cần quan tâm là sự ăn mòn kim loại

do gỉ và mài mòn bề mặt ống do bụi trong khói thải Ngoài ra, khi đốt nhiên liệu có hàm lượnglưu huỳnh cao sẽ xảy ra hiện tượng ăn mòn kim loại ở nhiệt độ thấp (đặc biệt bộ phận sấy khôngkhí) Nhiệt độ khói thải luôn phải giữ cao hơn nhiệt độ điểm đọng sương khoảng 10 0C Thườngxuyên kiểm tra chế độ làm việc của bộ hâm nước và bộ sấy không khí

2.4.2.2 Giảm tổn thất khi vận hành

a Giảm tổn thất do khói thải:

- Giảm nhiệt độ khói ra khỏi buồng đốt (Ngăn ngừa đóng xỉ và bám bẩn bề mặt đốt; tăngquá trình trao đổi nhiệt, tổ chức quá trình cháy hợp lý, duy trì hệ số không khí thừa tối ưu…);

- Giảm lọt khí vào buồng đốt

- Giảm nhiệt độ khói khải: Tăng cường trao đổi nhiệt trong đường khói ở các bộ ham nước,

bộ sấy không khí;

b Giảm tổn thất do không cháy hết về hoá học Q 3 , q 3 :

- Q3 là tổn thất do các khí cháy còn lại như CO, CH4 H2, CnHn…trong khỏi thải đi ra khỏi lòhơi

Q3 = VCOQCO + VH2QH2 + VCH4QCH4 (2.12)Trong đó: VCO, VH2,VCH4 - thể tích khí cháy trong khỏi thải m3/kg m3/m3

QCO, QH2, QCH4 - Nhiệt lượng theo thể tích khí cháy MJ/m3

- Q3 phụ thuộc vào dạng nhiên liệu và phương pháp đốt Khi phá vỡ chế độ vận hành buồng đốt (chế độ cháy không tốt) Q3 tăng nhiều;

c Giảm tổn thất do không cháy hết về cơ học Q4 (q4):

- Q4 là tổn thất xuất hiện do một phần nhiên liệu đi vào buồng đốt nhưng không tham giavào quá trình cháy và bị mang ra ngoài lò hơi; Nhiên liệu rắn không cháy hết về cơ học nằmtrong tro bay, trong xỉ bị thải ra khỏi lò hơi

- Q4 phụ thuộc chất lượng nhiên liệu, cấu trúc thiết bị buồng đốt, vào độ mịn than bột đưavào lò, vào vận hành vòi đốt, tổ chức chế độ cháy, đảm bảo hệ số không khí thừa hợp lý v.v…

- Để giảm tổn thất cơ học cần đảm bảo chất lượng nhiên liệu gần đúng với chỉ tiêu thiết kế,đảm bảo độ mịn than bột theo tiêu chuẩn vận hành, tổ chức tốt quá trình cháy trong lò hơi

d Tổn thất nhiệt do mất nhiệt ra môi trường xung quanh Q5 (q5):

Tổn thất Q5 xuất hiện do nhiệt độ các bề mặt lò hơi luôn cao hơn nhiệt độ môi trường Đểgiảm tổn thất nhiệt này cần tăng chất lượng bảo ôn bề mặt tường lò; Để giảm Q5 cần giảm nhiệt

độ bề mặt lò hơi (thường giữ không quá 550C)

e Giảm tổn thất nhiệt do tro xỉ Q6 (q6):

- Q6 là tổn thất do nhiệt vất lý của tro xỉ thải ra ngoài lò hơi

- Q6 phụ thuộc chất lượng nhiên liệu (độ tro trong nhiên liệu), phương pháp thải xỉ (khô,lỏng) Đối với nhiên liệu lỏng và khí do không có hàm lượng tro nên không có tổn thất này

- Để giảm tổn thất Q6cần lựa chọn phương pháp thải xỉ hợp lý và sử dụng giải pháp thu hồinhiệt từ tro xỉ thải ra ngoài

f Giảm tổn thất nhiệt do xả lò:

- Để đảm bảo chất lượng hơi ở các lò hơi có bao hơi cần xả nước cặn Tỷ lệ xả cặn phụthuộc vào chất lượng nước nước cấp

- Để giảm tổn thất nhiệt do xả cặn cần chú ý các yêu cầu sau:

+ Đảm bảo chất lượng nước cấp Chất lượng cao, nồng độ muối giảm tỷ lệ xả giảm đi; + Lắp đặt hệ thống phân ly hơi nước và đảm bảo cho hệ thống này hoạt động tốt sẽ đảmbảo chất lượng hơi nước, giảm tỷ lệ xả

2.5 GIẢI PHÁP TẬN DỤNG NHIỆT THỪA LÒ HƠI

2.5.1 Giải pháp tận dụng nhiệt khói thải

Phân tích số liệu cân bằng nhiệt của các lò hơi cấp hơi và cấp nước nóng có thể nhậnthấy, tổn thất nhiệt lớn nhất (10-25%) là do khói thải Giá trị tổn thất Q2 có thể xác định từ côngthức:

Q2 = (hkhoi - hkk) (100 - q4) (2.13)Trong đó: hkhoi - entanpi của khói thải ở nhiệt độ ra khỏi lò hơi và hệ số không khí thừa α;

hkk - entanpi của không khí lạnh ở nhiệt độ môi trường; (100 – q4) - tỷ lệ nhiên liệu cháy hết

Để giảm tổn thất do khói thải cần:

(1) Giữ hệ số không khí thừa tối ưu trong buồng đốt và giảm không khí lọt vào đườngkhói;

(2) Giữ bề mặt truyền nhiệt cả phía trong và phía ngoài của các bộ trao đổi nhiệt lắp trênđường khói Điều này làm tăng hệ số truyền nhiệt;

(3) Gia tăng diện tích của các bề mặt truyền nhiệt;

(4) Giữ áp suất làm việc của bao hơi theo thiết kế nhằm đảm bảo mức độ làm mát khóithải trong các dàn ống lắp trong đường khói;

(5) Đảm bảo giữ nhiệt độ nước cấp tính toán, một yếu tố quyết định nhiệt độ khói ra khỏi

bộ hâm nước của lò hơi

(6) Chuyển lò hơi đốt nhiên liệu rắn sang đốt nhiên liệu lỏng và khí

2.5.1.2 Giải pháp cụ thể:

(1) Nâng cao hiệu suất nhiệt của bộ hâm nước, bộ sấy không khí lắp đặt trên đường khói lò hơi:

w Chia thành hai hoặc ba cấp bộ hâm nước và bộ sấy không khí;

w Bố trí đường đi tối ưu của khói và nước cấp, của khói và không khí;

w Lắp đặt các cánh tản nhiệt trên ống phía đường khói để tăng diện tích truyền nhiệt;

w Chuyển sang sử dụng bộ sấy không khí hồi nhiệt thay cho bộ sấy không khí thông thường.Truyền nhiệt trực tiếp giữa kim loại và không khí nên giảm Δt.t

(2) Thu hồi nhiệt thải sau lò hơi để sản xuất nhiệt: Lò hơi thu hồi nhiệt thải để cung cấp nướcnóng, máy lạnh hấp thụ phục vụ nhu cầu điều hoà không khí, bơm nhiệt v.v…

2.5.2 Giải pháp tận dụng nhiệt từ nước xả lò hơi

Xả cặn liên tục lò hơi việc xả liên tục từ bao hơi một lượng nước nhất định nhằm giữ chấtlượng nước (đảm bảo nước có tỷ lệ muối trong giới hạn cho phép) Lượng nước xả ra khỏi baohơi được bổ sung bằng nước sau xử lý hoá Tỷ lệ xả cặn được tính theo tỷ lệ % của năng suất lòhơi

Đối với trường hợp áp suất hơi dư từ 0,6 - 1,3 MPa, thông thường của các lò hơi côngnghiệp và dân sinh, nếu xả cặn không thu hồi nhiệt thì mỗi 1% xả cặn sẽ tiêu thụ nhiên liệu tănglên 0,3%; trường hợp áp suất dư 2.3 MPa tương ứng là 0,36% Xả cặn tối đa cho phép ở các lòhơi áp suất 1,3 MPa thì tiêu thụ nhiên liệu sẽ tăng tới 3%

Nếu không thu hồi nhiệt xả cặn thì tổn thất nhiên liệu Δt.B hàng năm sẽ là:

Δt.B = DK  P (hK.B - hNC) / 100 4,187 7000 KTho (2.14)Trong đó: DK - Năng suất hơi của lò hơi; t/h;  - Số giờ sử dụng công suất đặt của lò hơi (h/năm); P tỷ lệ xả cặn (%); hK.B và hNC - entanpi nước lò hơi và nước cấp vào lò hơi (KJ/kg);

KTho- Hiệu suất thô của lò hơi

Sơ đồ thu hồi nhiệt từ nước xả cặn liên tục của lò hơi được trình bày trên hình 5.15 Nhiệtđược thu hồi từ hơi nước sau khi phân ly ở bình phân ly 2 và từ bộ trao đổi nhiệt 3 Trong một sốtrường hợp có thể không có bộ trao đổi nhiệt 3

Hình 2.2 Sơ đồ thu hồi nhiệt từ xả cặn liên tục lò hơi

1 Lò hơi, 2 Bình phân ly; 3 Bộ trao đổi nhiệtNước xả cặn từ bao hơi được đưa vào bình phân ly Do bình phân ly có áp suất thấp, nênnước cặn hoá hơi Hơi phân ly đi ra khỏi bình phân ly được sử dụng trong chu trình lò hơi

Lượng nhiên liệu tiết kiệm được hàng năm từ việc thu hồi nhiệt thải có thể xác định theobiểu thức:

Δt.B = DK  P [(hK.B - hNC) + (1-) (hC.B-hC)] / 100 4,187 7000 KTho (2.15)

ở đây: hC.B vàhC – entanpi của nước sau bình phân ly và sau bộ trao đổi nhiệt (KJ/kg); hC =

CC.tC; CC - Nhiệt dung riêng của nước sau bộ trao đổi nhiệt; tC – Nhiệt độ nước sau bộ trao đổinhiệt (thường lấy khoảng 40 0C); hC.- Entanpi của hơi nước đi ra từ bình phân ly (kJ/kg) ;  - tỷ

lệ hơi được phân ly (xem bảng 2.1)

 = (hKB – hC.B) /(hC. - hCB) (2.16)Mức độ sử dụng nhiệt từ xả cặn liên tục lò hơi được đặc trưng bởi hệ số thu hồi φ.Trường hợp bình phân ly kèm theo bộ trao đổi nhiệt hệ số thu hồi nhiệt được xác định theo côngthức sau:

φ = [(hK.B - hNC) + (1-) (hC.B-hC)] / (hK.B - hNC) (2.17)Trường hợp chỉ có bình phân ly thì hC.B = hC,khi đó thành phần thứ 2 ở tử số bằng không.Giá trị các hệ số φ được tính toán và tổng hợp trong bảng 2.1

Lượng hơi nước phân ly thu được

DCΠ = GXC(tK.B – tC.B) / (hC.Π – hC.B) (2.18)