NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ CHÍNH ĐẾN NĂNG SUẤT THIẾT BỊ LÀM MÁT XỈ KIỂU TANG QUAY ĐÁY LÒ HƠI ĐỐT THAN TUẦN HOÀN CFB RESEARCH SEVERAL MAIN TECHNOLOGY PARAMETERS I
Trang 1NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ CHÍNH ĐẾN NĂNG SUẤT THIẾT BỊ LÀM MÁT XỈ KIỂU TANG QUAY ĐÁY LÒ HƠI ĐỐT THAN
TUẦN HOÀN (CFB)
RESEARCH SEVERAL MAIN TECHNOLOGY PARAMETERS INFLUENCE ON CAPACITY OF THE BOTTOM SLAG TUMBLING COOLER FOR CIRCULATING
FLUIDIZED BED BOILER (CFB)
Hoàng Trung Kiên, Hoàng Văn Gợt
Viện Nghiên cứu Cơ khí, Bộ Công Thương
TÓM TẮT
Hiện nay, ở nước ta đang phát triển nhiều nhà máy nhiệt điện với lò hơi công nghệ đốt than tuần hoàn (lò hơi CFB) Xỉ thải ra đáy lò hơi với khối lượng lớn có nhiệt độ trung bình là
700 o C, cần phải làm mát tới 120 o C [1,2] Mục đích của bài báo là nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số công nghệ chính đến năng suất thiết bị làm mát xỉ đáy lò hơi đốt than tuần hoàn (CFB) Trên cơ sở đó, lựa chọn chế độ vận hành phù hợp, đạt được năng suất với nhiệt độ xỉ sau làm mát dưới 120 o C.
Từ khóa: Làm mát xỉ đáy lò hơi; Thiết bị trao đổi nhiệt
ABSTRACT
Presently, number of coal fired power plants using Circulating Fluidize Bed Boiler (CFB) technology have been being developed in Vietnam After burning, the slag at boiler bottom with average temperature around 700 o C needs to be cooled to below 120 o C[1,2] The paper intended for researching several main technology parameters influence on capacity of the CFB bottom slag cooler On it’s base to selec optimization operating condition to meet the cappacity with ouput slag temperature ≤120 o C
Keywords: CFB boiler bottom slag cooling, heat exchange Equipment
1 ĐẶT VẤN ĐỀ
Một trong những yếu tố quan trọng để khai thác hiệu quả thiết bị làm mát xỉ đáy lò hơi CFB là lựa chọn được chế độ vận hành phù hợp Một số thông số kỹ thuật chính ảnh hưởng tới năng suất thiết bị và nhiệt độ xỉ đầu ra là lưu lượng, nhiệt độ nước làm mát và vận tốc di chuyển của xỉ trong tang làm mát Khi khối lượng hoặc đặc tính kỹ thuật than đốt thay đổi thì chế độ công nghệ phải điều chỉnh cho phù hợp để có thể đạt tối đa năng suất tương ứng với nhiệt độ đầu
ra cho phép [6,5]
Hiện nay, trên thế giới có nhiều phương pháp làm mát xỉ đáy lò hơi đốt than như phương pháp khô (làm mát bằng khí lạnh, làm mát bằng nước gián tiếp), làm mát bằng phương pháp ướt (bằng nước trực tiếp hay còn gọi là phương pháp thủy lực) [4] Làm mát bằng thiết bị kiểu tang quay là theo phương pháp khô, trong đó, môi chất nóng là xỉ nóng được di chuyển trong tang quay còn môi chất lạnh là nước làm mát chảy trong áo nước (do vỏ tang có hai lớp tạo thành) Đối với lò hơi CFB, xỉ từ đáy lò xuống có nhiệt độ có thể trên 850oC, sau khi qua tang làm mát,
xỉ đầu ra có nhiệt độ còn 120oC và đổ vào thiết bị vận chuyển lên si lô chứa Sơ đồ nguyên lý trên hình1, [6] Cho tới nay, các thiết bị làm mát xỉ đáy lò hơi CFB trong các nhà máy nhiệt điện than đều được nhập đồng bộ từ nước ngoài Chế độ vận hành thiết bị do nước ngoài chỉ dẫn khi bàn giao Khi có sự điều chỉnh lượng than và loại than đốt cho lò hơi thì người vận hành phải tự
Trang 2mò điều chỉnh chế độ công nghệ vận hành Điều đó mất nhiều thời gian và thiếu tính khoa học Cho tới nay, tại Việt Nam cũng chưa có công trình nào nghiên cứu bài bản một cách khoa học để xây dựng cơ sở cho phép lựa chọn chế độ công nghệ vận hành thiết bị, để đạt năng suất cao trên
cơ sở đảm bảo nhiệt độ xỉ đầu ra đạt yêu cầu
Bài báo này, trình bày kết quả ảnh hưởng của một số thông số công nghệ chính: Lưu lượng nước làm mát (q), nhiệt độ nước làm mát (T) và vận tốc di chuyển xỉ (v) tới năng suất thiết bị làm mát xỉ đáy lò hơi với nhiệt độ xỉ đầu ra đạt yêu cầu
2 MÔ TẢ THÍ NGHIỆM
2.1 Mô hình thí nghiệm
Thí nghiệm được thực hiện trên thiết bị làm mát xỉ công nghiệp, nhập khẩu còn mới có năng suất tối đa 12 tấn/h, mô tả nguyên lý trên hình 1, [6]
Hình 1 Hình ảnh thiết bị làm mát xỉ công nghiệp đáy lò hơi đốt than năng suất 12 tấn/h: 1) Van thải xỉ; 2) Ống thải xỉ; 3) Ống dẫn nước; 4) Tang quay; 5) Vành lăn; 6) Vành xích bị động; 7) Mô tơ-giảm tốc; 8) Con lăn đỡ; 9) Áo nước; 10) Hệ thống vít tải xỉ; 11) Ống thải nước
làm mát; 12) Cửa nước ra; 13) Cửa nước vào; 14) Ống thải xỉ nguội.
2.2 Dụng cụ thí nghiệm
- Đồng hồ đo lưu lượng nước: FD613, hãng sản xuất Omega, CHLB Mỹ;
- Đồng hồ đo vận tốc: Omron E3F-DS10C4;
- Đồng hồ đo nhiệt độ: Ký hiệu thiết bị: FT1300;
2.3 Vật liệu thí nghiệm
-Xỉ từ than cám 5b Hòn gai;
2.4 Điều kiện thí nghiệm
Trang 3Lưu lượng nước làm mát, q m3/ph: [0,8–1,4]; Vận tốc quay của tang, vg/ph: [1,2-12]; Nhiệt nước làm mát độ C: [33oC- 40oC]
2.5 Hàm mục tiêu
Năng suất: Q =f(x1, x2, x3): Với x1 là lưu lượng nước làm mát (q), x2 là nhiệt độ nước làm mát (); x3 là vận tốc vận chuyển xỉ trong tang quay (v)
Mô hình hàm hồi quy: Sử dụng hàm khảo sát là hàm hồi quy bậc 2 tổng quát có dạng [3]:
Q a q= 1 2+a v2 2+a T3 2+a qv a qT a vT a q a v a T a4 + 5 + 6 + 7 + 8 + 9 + 10
2.6 Kết quả thực nghiệm
Khi đo các thông số thí nghiệm (q), (v) và (t) và năng suất (Q) thì đồng thời đo nhiệt độ xỉ đầu ra (tx) tương ứng Kết quả thu được thể hiện trên bảng 1
Bảng 1 Kết quả thí nghiệm và năng suất tính toán
STT Mã TN q(m 3 /ph) v(vg/ph) t(độ) Q tn
(Tần/h)
Q tt
(Tần/h)
Sai số e(%)
Nhiệt
độ xỉ
ra, ( o C)
Trang 415 121 1,10 11,2 37,5 11,20 11.277 0.68% 126
Phương trình hồi quy thực nghiệm: Sau khi xử số liệu, tính toán, kiểm tra tính phù hợp các
hệ số hồi quy có phương trình hồi quy thực nghiệm và đồ thị hình 2.1; 2.2; 2.3:
a) b) c) txi=128 oC, Q=11,35t/h
Hình 2.1 Đồ thị ảnh hưởng lưu lượng nước làm mát (q) tới năng suất Q(tấn/h)
Trang 5
a) b) txi=124 oC, Q=10,3t/h c)
Hình 2.2 Đồ thị ảnh hưởng vận tốc quay của tang v (vg/ph) tới năng suất Q (tấn/h)
a) txi=118 oC, Q=11,2t/h b) c)
Hình 2.3 Đồ thị ảnh hưởng nhiệt độ nước làm mát (T) tới năng suất Q(tấn/h)
3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Từ kết quả thí nghiệm cho thấy:
- Xét đồ thị 2.1, cho thấy đồ thị 2.1C đạt được bộ thông số công nghệ phù hợp hơn khi thay đổi
lưu lượng nước làm mát thì năng suất đạt: Qmax= 11,35tấn/h khi: t=37,5độ C, tương ứng q=1,4m3/ph; v=10,08vg/ph và cho nhiệt độ xỉ ra tx1= 124oC
- Xét đồ thị 2.2: Đồ thị 2.2b đạt được bộ thông số công nghệ phù hợp hơn khi thay đổi vận tốc tang làm mát thì năng suất đạt cao nhất Qmax = 10,3 tấn/h khi v=10,08vg/ph t=37,5 độ C, q=1,4m3/ph và cho nhiệt độ xỉ ra tx1= 125oC
- Xét đồ thị 2.3: Đồ thị 2.3a đạt được bộ thông số công nghệ phù hợp hơn khi thay đổi nhiệt độ nước làm mát thì năng suất đạt cao nhất Qmax = 11,2 tấn/h khi: q=1,4m3/ph, t=35 độ C; v=10,08vg/ph và cho nhiệt độ xỉ ra tx1= 118oC
4 KẾT LUẬN
- Mức ảnh hưởng của các tham số công nghệ tới năng suất thiết bị theo thứ tự tăng dần như sau:
Lưu lương nước làm mát (q), thứ hai là vận tốc vận chuyển xỉ (v) và cuối cùng nhiệt độ nước làm mát (T)
Trang 6- Bộ thông công nghệ phù hợp nhất (phương án 2.3a) khi năng suất đạt cao Q = 11,2 tấn/h khi: t=35 độC, q=1,4m3/ph; v=10,08vg/ph
- Kết quả thực nghiệm trên bảng 1, cho thấy dải các thông số phù hợp nhất khi nhiệt độ nước làm mát 35độ C, lưu lượng nước q=1,4m3/h, vận tốc tải xỉ v= 8,96, 10,08 vg/ph, năng suất Q= 10,3-11,2t/h cho nhiệt độ xỉ đầu ra tx= 118-120 oC
Ngày nhận bài: 12/6/2018
Ngày phản biện: 18/8/2018
Tài liệu tham khảo:
[1] GS,TSKH Nguyễn Sỹ Mão; Lò hơi, Tập 1, NXB Khoa học và Kỹ thuật, 2006.
[2] Viện Nghiên cứu Cơ khí (2014); Thuyết minh đề tài khoa học công nghệ cấp Nhà nước: Nghiên cứu
thiết kế và chế tạo hệ thống thải tro xỉ cho lò hơi đốt than công nghệ CFB năng suất từ 12 tấn/giờ đến 15
tấn/giờ
[3] PGS,TS Nguyễn Doãn Ý; Giáo trình quy hoạch thực nghiệm, NXB Xây dựng, 2003.
[4] Ash Handling Systems, UCC Systemc Technology Overvew, UNITED COVEYOR CORPORATION, August 2010.
[5] Industrial Aplication stady on New type Mixet-Flow Fluidized Bed Bottom Ash Cooler, Proceedings
of the 20 th Intenational Conference Fluidezed Bed Combustion, pp231-236.
[6] Products for CFB Boiler, Products-Qinngdao Songling Power Enviromental Equipment Co., Ltd,
2013
