Giải pháp công nghệ nâng cao hiệu suất cháy của lò hơi công nghiệp đốt than xấu (độ tro cao, chất bốc thấp)

Có những Công ty liên kết với những đơn vị nghiên cứu khoa học trong nước, dựa vào kinh nghiệm tiên tiến của nước ngoài, tự nghiên cứu, phát triển nồi hơi tầng sôi tuần hoàn mang đặc điể

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

LỜI CAM ĐOAN 4

KÝ HIỆU VIẾT TẮT 5

MỞ ĐẦU 6

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 9

1.1. CÁCMẪULÒHƠITẦNGSÔIPHỔBIẾNHIỆNNAY 9

1.1.1 Nồi hơi tầng sôi tuần hoàn kiểu Lurgi Đức (Công ty Lurgi Đức ) 10

1.1.2 Nồi hơi tầng sôi tuần hoàn kiểu Pyroflow( Công ty Ahlstrom Phần Lan ) .12

1.1.3 Nồi hơi tầng sôi tuần hoàn của Công ty FosterWheeler (FW) Mỹ 15

1.1.4 Nồi hơi tầng sôi tuần hoàn của Công ty tập đoàn Alstom điện khí thông dụng Pháp 19

1.1.5 Công ty cổ phần hữu hạn tập đoàn nồi hơi Đông Phương 20

1.1.6 Công ty trách nhiệm hữu hạn nhà máy nồi hơi Cáp Nhĩ Tân ( HBC ) 21

1.1.7 Công ty hữu hạn nhà máy nồi hơi Thượng Hải ( SBWL ) 22

1.1.8 Công ty hữu hạn tập đoàn nồi hơi Tế Nam 24

1.2.NHỮNGVẤNĐỀCÒNTỒNTẠICỦACÁCLOẠILÒHƠIĐANGSỬ DỤNGTẠIVIỆTNAM 25

1.2.1 Về mặt chủ thể nồi hơi 26

1.2.2 Về mặt đường hồi tuần hoàn 26

1.2.3 Về mặt các thiết bị phụ trợ 26

1.3.ƯUNHƯỢCĐIỂMCỦALÒHƠITẦNGSÔITUẦNHOÀN 27

1.3.1 Ưu điểm của lò tầng sôi 27

1.3.2 Nhược điểm của lò hơi tầng sôi 31

CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT 34

2.1.THÀNHPHẦNTHAN 34

2.1.1.Thành phần hoá học của than: 34

2.1.2 Phân loại than 35

2.1.3 Đặc tính công nghệ của than 37

2.1.4 Than xấu là gì 42

2.1.5 Hiệu suất cháy của lò hơi công nghiệp đốt than xấu 42

2.2. LÝTHUYẾTCHÁYTẦNGSÔITUẦNHOÀN 43

2.2.1 Lý thuyết cháy tầng sôi tuần hoàn 43

2.2.2 Đặc tính động lực dòng thể lỏng khi lưu thái hoá các hạt phân bằng sàng thưa 45

2.2.3 Quá trình làm việc của nồi hơi lưu hoá sàng tuần hoàn (nồi hơi cháy tầng sôi tuần hoàn) 46

2.2.4 Đặc điểm của lò hơi tầng sôi tuần hoàn 48

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ LÒ HƠI TẦNG SÔI TUẦN HOÀN 51

3.1.CÁCBƯỚCTÍNHTHIẾTKẾ 51

3.2.THÔNGSỐTHIẾTKẾ 51

3.2.1 Thông số thiết kế: 51

3.2.2.Thông số nhiên liệu: 52

3.3.TÍNHSẢNPHẨMCHÁY 52

3.3.1 Xác định thành phần thể tích của sản phẩm cháy: 52

3.3.2 Xác định entanpi của sản phẩm cháy: 53

3.4.TÍNHCÂNBẰNGHIỆUSUẤTLÒHƠI 54

3.4.1 Phương trình cân bằng nhiệt: 54

3.4.2 Tính lượng tiêu hao nhiên liệu 56

3.5.TÍNHNHIỆTBUỒNGLỬA 57

3.5.1 Chọn kết cấu buồng lửa : 57

3.5.2 Tính thiết kế buồng đốt 57

3.5.3 Tính thiết kế buồng làm lạnh tro tái tuần hoàn (EHE) 63

3.5.4 Tính xyclon 64

3.5.5 Tính cân bằng vật chất ở buồng đốt CFB 64

3.5.6.Tính nhiệt bộ quá nhiệt cấp 2 65

3.5.7.Tính nhiệt bộ quá nhiệt cấp 1 69

3.5.8.Tính nhiệt bộ hâm nước cấp 2 73

3.5.9.Tính nhiệt bộ sấy không khí 76

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ 80

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN 81

TÀI LIỆU THAM KHẢO 83

PHỤ LỤC 84

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan bản luận văn này do tôi tự tính toán, thiết kết và nghiên cứu dưới sự hướng dẫn của thầy giáo GS.TSKH Nguyễn Sĩ Mão

Để hoàn thành luận văn này, tôi chỉ sử dụng những tài liệu đã ghi trong mục tài liệu tham khảo, ngoài ra không sử dụng bất cứ tài liệu nào khác mà không được ghi

Nếu sai, tôi xin chịu mọi hình thức kỷ luật theo quy định

Học viên thực hiện

Vũ Đăng Chinh

KÝ HIỆU VIẾT TẮT

MỞ ĐẦU

Đất nước ta là một quốc gia với nguồn tài nguyên vô cùng phong phú Một trong những nguồn tài nguyên dồi dào nhất, được khai thác lâu đời nhất để phục vụ nền kinh tế của Việt nam đó là than Cho đến nay theo thống kê mới nhất trữ lượng than của Việt Nam khá lớn Theo số liệu của tập đoàn Than - Khoáng sản Việt Nam công bố, tổng trữ lượng than của Việt Nam trên 220 tỉ tấn, trong đó khu mỏ than Quảng Ninh 10,5 tỉ tấn và mỏ than ở vùng đồng bằng sông Hồng 210 tỉ tấn nằm trải

nhưng phần có thể khai thác không nhiều Khả năng khai thác tốt nhất là ở phần trữ lượng 3,5 tỉ tấn nằm ở độ sâu dưới 300 mét đã được thăm dò chi tiết ở khu mỏ Quảng Ninh Nhưng khu mỏ này đã được khai thác từ cách nay 100 năm và với sản lượng trên 32 triệu tấn mỗi năm như hiện nay, thì chẳng bao lâu những mỏ than có khả năng khai thác tốt nhất ở đây sẽ bị cạn kiệt Đó là chưa kể việc khai thác than còn gây ra những tác động xấu về môi trường Đồng thời việc xuất khẩu than đang tăng mạnh Tình hình này gây ra sự lo ngại về khả năng cạn kiệt tài nguyên và Việt Nam sẽ phải nhập khẩu than để cung cấp cho ngành điện, giống như đã xảy ra với ngành gỗ

Theo đề án nhập than do TKV lập, nhu cầu tiêu thụ than chỉ riêng cho sản xuất điện theo quy hoạch điện VI là vô cùng lớn mà ngành than không còn khả năng đáp ứng đủ.Theo bảng cân đối cung cầu, năm 2012 này, than cho các dự án (nhiệt điện chạy than) đã xác nhận của TKV sẽ bị thiếu 8,2 triệu tấn; năm 2015 sẽ thiếu 12,8 triệu tấn Số than thiếu này, đương nhiên phải nhập khẩu, nếu không hàng chục nhà máy nhiệt điện chạy than sẽ không đủ nguyên liệu Nhưng không chỉ các nhà máy điện than thiếu than mà nhiều ngành khác cũng thiếu.TKV tính rằng việc nhập than phải thực hiện từ năm nay, tăng dần đến 28 triệu tấn vào năm 2015, 66 triệu tấn vào năm 2020 và 126 triệu tấn vào năm 2025.Nhưng nhập than có dễ không? Chính TKV cũng cho rằng không dễ Bởi từ 2012 trở đi, tức từ thời điểm Việt Nam phải nhập than, TKV thừa nhận rằng than năng lượng sẽ trở nên khan hiếm.Thị phần

nhập khẩu than năng lượng của các cường quốc xuất khẩu than như Úc, Indonesia chủ yếu đã do Nhật Bản, Hàn Quốc, Đài Loan… nắm giữ nên Việt Nam sẽ rất khó đàm phán mua được than với số lượng lớn Việc xác định thời hạn hợp đồng dài hạn, cơ chế tính giá than theo thị trường, sự biến động của chi phí vận chuyển… là những khó khăn lớn khi tiến hành nhập khẩu than

Đáng lo hơn là cuộc cạnh tranh để nhập khẩu than ngày càng gay gắt Chỉ xét

ở châu Á, nhiều quốc gia đã lên kế hoạch lớn phát triển các nhà máy nhiệt điện chạy than nên nhu cầu nhập khẩu than rất lớn Ví dụ như Trung Quốc đã tăng quy mô phát điện bằng nguồn điện than lên 249.000MW giai đoạn 2008 – 2020; Ấn Độ nâng lên 77.000MW từ năm 2008 – 2017 Việt Nam tăng 116.000MW đến năm

2025

Các nhà hoạch định chính sách nhiều nước đã sớm thấy sự khan hiếm về than nên đã tranh thủ đàm phán, ký kết mua than dài hạn từ các nước giàu tài nguyên vàng đen Đã sớm có làn sóng đầu tư của Nhật Bản, Hàn Quốc, Trung Quốc, Ấn Độ… vào các mỏ than của Úc, Indonesia, Nam Phi Nhưng Việt Nam, nay mới chuẩn bị gia nhập thị trường nhập khẩu thì những khó khăn để ký được các hợp đồng mua than dài hạn là vô cùng khó Theo một số chuyên gia thì để có thể nhập khẩu than ổn định và lâu dài, Việt Nam cần chọn phương thức mua mỏ (mua quyền khai thác) hoặc đầu tư, mua cổ phần mỏ than ở các nước TKV cho rằng, đây

là hình thức đầu tư mới với ngành than – khoáng sản nhưng cơ sở pháp lý, các văn bản hướng dẫn thực thi luật Đầu tư nước ngoài còn thiếu nên chưa có cơ sở để triển khai

Một thách thức lớn nữa cho việc nhập than chính là các cảng biển, hệ thống kho bãi chứa và phân phối than nhập khẩu về cũng chưa sẵn sàng (trong khi Trung Quốc đã xây dựng được những mỏ than nhân tạo lớn để chứa than nhập khẩu từ Việt Nam sang) Người ta tính rằng, để phục vụ cho nhu cầu nhập than cho các nhà máy điện ở Việt Nam với số lượng đã dự kiến thì cần có cảng biển có khả năng cho

tàu có kích cỡ siêu trường siêu trọng đi vào được.Nhưng hiện nay, như ở các tỉnh phía Nam, chưa có cảng nào có khả năng tiếp nhận tàu với tiêu chí này Chỉ có khu vực Sơn Dương/Vũng Áng hay Vân Phong là có mức nước sâu tự nhiên để tiếp nhận tàu trọng tải trên 100.000 DWT nhưng vấn đề là hiện nay còn chưa có cảng nước sâu nào được xây dựng

Với những khó khăn lớn như vậy thì nếu không sớm có sự chuẩn bị, chắc chắn việc nhập khẩu than có muốn thực hiện sẽ rất khó khăn Và nếu than không nhập về kịp thời, đầy đủ, liệu sẽ có bao nhiêu nhà máy điện, nhà máy thép, nhà máy sản xuất kính… phải ngưng hoạt động?

Từ những nguyên nhân trên, trước mắt một vấn đề đặt ra khi chúng ta chưa

có phương án khả thi giải quyết vần đề thiếu hụt than là chúng ta phải sử dụng tiết kiệm than, tức là nâng cao được mức độ sử dụng hiệu quả năng lượng, chất lượng đốt các loại than xấu trong các lò hơi công nghiệp cũng như nhà máy nhiệt điện Để đảm bảo triệt để sử dụng các nguồn than xấu này đảm bảo sử dụng chúng trong lĩnh công nghiệp cũng như trong sản xuất, phục vụ một phần không nhỏ cung cấp điện năng giảm lượng than nhập khẩu nước ngoài Tuy nhiên việc sử dụng nhiên liệu ở các lò hơi này cũng phải xem xét rất nhiều Trong phạm vi hạn hẹp của đề tài này chúng ta chỉ nghiên cứu một phương pháp đốt tiên tiến nhất đang dược áp dụng rộng rãi tại Việt nam để đốt các loại nhiên liệu than có độ tro cao, chất bốc thấp đó

là phương pháp đốt tầng sôi, đại diện là lò hơi tầng sôi tuần hoàn Loại lò hơi này nhìn chung vẫn còn mới mẻ với Việt Nam vì chưa một cơ sở sản xuất hay Công ty nào thiết kế chế tạo thành công với công suất vừa và nhỏ phục vụ cho các hộ tiêu

thụ công nghiệp Chính vì vậy tôi đã lựa chọn đề “ Giải pháp công nghệ nâng cao

hiệu suất cháy của lò hơi công nghiệp đốt than xấu (độ tro cao chất bôc thấp)”

góp một phần nhỏ công sức tìm hiểu và chuẩn hóa thêm về loại lò hơi ưu việt này

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 CÁC MẪU LÒ HƠI TẦNG SÔI PHỔ BIẾN HIỆN NAY

Trong hơn 20 năm, nhằm mục đích triển khai phát triển, hoàn thiện kỹ thuật cháy tầng sôi tuần hoàn, các nước công nghiệp trên thế giới đã đầu tư rất nhiều tiền của, nhân lực, kỹ thuật, nhưng xếp hàng đầu thế giới vẫn chỉ có mấy nước có nền công nghiệp phát triển Những đơn vị triển khai nghiên cứu chế tạo và sản xuất ở thời kỳ đầu có công ty Lurgi Đức; Công ty Ahlstrom Phần Lan; Công ty Foster Wheeler Mỹ; Công ty Babcock Đức; Trung tâm nghiên cứu Battelle Mỹ; Công ty Studsvik Thuỵ Điển v.v

Trải qua không ngừng phát triển, chia tách, sát nhập, hiện nay Công ty Al- stom Pháp và Công ty Foster Wheeler Mỹ đã trở thành hai nhà sản suất nồi hơi tầng sôi tuần hoàn có năng lực cực mạnh trên thế giới

Nước bên cạnh chúng ta là Trung Quốc các nhà sản xuất, chế tạo chủ yếu có Công ty cổ phần hữu hạn tập đoàn nồi hơi Đông Phương; Công ty trách nhiệm hữu hạn nhà máy nồi hơi Cáp Nhĩ Tân; Công ty hữu hạn nhà máy nồi hơi Thượng Hải; Công ty hữu hạn tập đoàn nồi hơi Tế Nam; Công ty cổ phần hữu hạn nồi hơi Hoa Quang Vô Tích; v.v

Có những Công ty liên kết với những đơn vị nghiên cứu khoa học trong nước, dựa vào kinh nghiệm tiên tiến của nước ngoài, tự nghiên cứu, phát triển nồi hơi tầng sôi tuần hoàn mang đặc điểm độc đáo của Trung Quốc; Có những công ty liên kết với các công ty chế tạo nồi hơi lớn của nước ngoài, hợp tác chế tạo sản suất nồi hơi tầng sôi tuần hoàn loại hình lớn

Tuy các nhà sản xuất, công ty, các đơn vị nghiên cứu chế tạo phát triển tương đối nhiều, nhưng đặc điểm thiết kế kết cấu nồi hơi tầng sôi tuần hoàn chủ yếu có mấy chủng loại như sau:

1.1.1 Nồi hơi tầng sôi tuần hoàn kiểu Lurgi Đức (Công ty Lurgi Đức )

Công ty Lurgi Đức là một trong những công ty nghiên cứu phát triển nồi hơi tầng sôi tuần hoàn sớm nhất trên thế giới Trên cơ sở nhiều năm sản suất và thử nghiệm, Công ty này đã dần hình thành kỹ thuật tầng sôi tuần hoàn rất đặc sắc, đứng đầu trong lĩnh vực nghiên cứu, thiết kế, chế tạo nồi hơi tầng sôi tuần hoàn :

Hình 1-1 Kết cấu của nồi hơi tầng sôi tuần hoàn kiểu Lurgi –[TLTK 5-t.49] Đặc điểm chủ yếu của nó gồm:

- Trong hệ thống tuần hoàn thiết kế buồng đốt chính và thiết bị trao đổi nhiệt dạng sủi bọt bố trí ngoài, phía trên buồng đốt chính bố trí một số ít mặt nhận nhiệt kiểu tấm ( bình phong); Mặt nhận nhiệt của thiết bị tái nhiệt và của thiết bị quá nhiệt

bố trí ở thiết bị trao đổi nhiệt dạng sủi bọt bố trí ngoài Khi vận hành, thông qua việc điều chỉnh lượng nhiên liệu và lượng tro nóng đi qua bộ trao đổi nhiệt ngoài để điều khiển nhiệt độ buồng đốt và nhiệt độ hơi nước

- Dựa theo khác biệt về đặc tính nhiên liệu, tốc độ tuần hoàn thay đổi trong phạm vi 4.9 ~9 m/s Lượng vật liệu rắn trong khói khi bay ra khỏi cửa ra buồng đốt khoảng 5~30 kg/m3; số lần tuần hoàn 30~40

- Áp dụng phương thức cháy cấp gió phân đoạn, gió cấp 1 cấp từ phía dưới mặt sàng vào buồng đốt, gió cấp 2 cấp vào buồng đốt từ phía trên mặt sàng, cách mặt sàng ở một độ cao nhất định Tỷ lệ lượng gió cấp 1: cấp 2 là 4 : 6 Hệ số không khí thừa α= 1.15~1.20 Như vậy có thể thấy, phía dưới buồng đốt khu vực pha dày

là khu vực cháy thiếu ô-xy, hình thành khu khí hoàn nguyên; từ phía trên miệng vào của gió cấp 2, là khu vực cháy giàu ô-xy, hình thành khu ô-xy hoá Nếu điều chỉnh tốt tỷ lệ gió cấp 1 cấp 2, có thể duy trì hiệu suất cháy tương đối lý tưởng và khống chế được lượng khí NOx sinh ra

- Cửa ra buồng đốt bố trí thiết bị phân ly gió xoáy nhiệt độ cao, nhiệt độ ở

vật liệu chịu lửa,chịu mòn Hiệu suất phân ly có thể đạt 99%

- Đốt than cỡ hạt mịn, thông thường <3 mm, cỡ hạt than trung bình khoảng 200~300 µm, có thể đốt các loại than, từ than khói, than nâu, than không khói, than thứ cấp, than nhiều lưu huỳnh, than hàm lượng nước cao, than bùn V.v

- Thông qua van phân phối lắp phía dưới bộ phân ly gió xoáy nhiệt độ cao điều tiết lượng hồi liệu tuần hoàn nhằm mục đích điều chỉnh nhiệt độ buồng đốt và truyền nhiệt

- Tỷ lệ điều tiết phụ tải là 3:1 hoặc 4:1 Tỷ lệ thay đổi phụ tải là 5%

Công ty Lurgi Đức từ rất sớm đã triển khai phát triển nồi hơi tầng sôi tuần hoàn có thiết bị phân ly gió xoáy nhiệt độ cao thân hình ống trong xây lót bằng gạch cách nhiệt, chịu lửa , chịu mòn Nhiệt độ khói ở miệng vào thiết bị phân ly khoảng

như Stein, ABB-CE, AEE, EVT v.v khi thiết kế chế tạo nồi hơi tầng sôi tuần hoàn đều áp dụng chủng loại này

Kiểu phân ly này có tính năng phân ly tương đối tốt, những nồi hơi tầng sôi tuần hoàn sử dụng kiểu phân ly này đều có tính cơ động khi vận hành, tính kinh tế, tính thích ứng với nhiên liệu tương đối tốt, lượng bài thoát các chất ô nhiễm cũng thấp Nhưng kiểu phân ly này cũng tồn tại một số vấn đề, chủ yếu là thể tích ống gió xoáy rất to, tiêu hao kim loại chế tạo nhiều, giá thành chế tạo lò đắt, chiếm đất khi

lắp đặt nhiều; yêu cầu vật liệu chịu lửa, chịu mòn xây lót trong ống phân ly gió xoáy cao, lớp lót phải dày; thời gian khởi động dài, trong khi vận hành dễ xảy ra sự cố; chèn kín và hệ thống giãn nở phức tạp; khi đốt loại than có độ bốc thấp hoặc hoạt tính kém khó bắt lửa, xảy cháy trong ống phân ly gió xoáy làm cho nhiệt độ hạt liệu sau phân ly cao, dẫn đến nhiệt độ ống dẫn liệu, van hồi liệu cao, dễ bị kết cốc Các nhà sản suất chế tạo nồi hơi tầng sôi tuần hoàn của nước ta đã tích luỹ được rất nhiều kinh nghiệm trong quá trình thiết kế, chế tạo và không ngừng điều chỉnh trong vận hành, nên những tồn tại nêu trên về cơ bản đã giải quyết được

1.1.2 Nồi hơi tầng sôi tuần hoàn kiểu Pyroflow( Công ty Ahlstrom Phần Lan )

Từ những năm 70 thế kỷ 20, Công ty Ahlstrom Phần Lan bắt đầu đầu tư tiền của nhân lực, xây dựng những trạm thử nghiệm lớn chuyên về phát triển kỹ thật tầng sôi tuần hoàn thích hợp với các loại nhiên liệu Cuối những năm 80, đã trúng thầu chế tạo, lắp đặt nồi hơi tầng sôi tuần hoàn cực lớn 420 T/h ở công trình Nội Giang và công trình Mậu Danh của Trung Quốc

Kết cấu điển hình của nồi hơi tầng sôi tuần hoàn kiểu Pyroflow xem hình 2-2:

Hình 1-2 Nồi hơi tầng sôi tuần hoàn kiểu Pyroflow [TLTK 5-t.50]

Đặc điểm kỹ thuật chủ yếu của Nồi hơi tầng sôi tuần hoàn kiểu Pyroflow như sau:

- Không thiết kế thiết bị trao đổi nhiệt bố trí ngoài, Các bộ phận chủ yếu của nồi hơi tầng sôi tuần hoàn là buồng đốt, thiết bị phân ly gió xoáy nhiệt độ cao, thiết

bị hồi liệu, đường khói đối lưu v.v Có nồi lắp thêm thiết bị tro nguội, sử dụng thiết

bị phân ly gió xoáy nhiệt độ cao, quá trình hồi các hạt liệu hoàn thành trong vòng kín

- Buồng đốt chia thành 2 phần trên và dưới, phía dưới do phần kéo dài của vách nước lạnh, vỏ ngoài bằng thép trong lót gạch chịu lửa tổ hợp thành, 4 phía xung quanh phía trên buồng đốt là các vách nước lạnh kiểu màng, Các bộ quá nhiệt cấp 1, cấp 3 bố trí trên đỉnh buồng đốt hoặc ở đuôi đường khói, bộ quá nhiệt cấp 2 chế tạo bằng ống thép bố trí ở giữa buồng đốt Đây là thiết kế độc đáo về kết cấu của nồi hơi tầng sôi tuần hoàn kiểu Pyroflow

- Áp dụng phương thức phân ly gió xoáy nhiệt độ cao, nhiệt độ vào thiết bị

hoặc ở giữa buồng đốt và đuôi đường khói, tần suất tuần hoàn cao, hiệu suất phân ly

có thể đạt 99%

- Gió cấp 1 vào từ dưới đáy lò, gió cấp 2 vào lò phía trên khu vực pha dày tỷ

lệ gió cấp 1 khoảng 40~70 %, cơ bản khoảng 50 % Thông qua việc điều tiết tỷ lệ gió cấp 1 cấp 2 tiến hành điều chỉnh nhiệt độ tầng sàng và nhiệt độ hơi quá nhiệt Nhiên liệu không chỉ cháy ở phần dưới của buồng lò, mà còn bay theo khí khói đi lên cháy trong toàn bộ buồng lò, nhiệt độ khí khói trên toàn bộ chiều cao của vách nước lạnh tương đối đều Khi phụ tải thấp, lượng tuần hoàn của hạt liệu giảm, quá trình cháy tập trung ở phần dưới buồng đốt, phương thức vận hành từ quá độ chuyển dần sang dạng sàng sủi bọt

- Tần suất tuần hoàn cao, có thể đốt nhiều loại nhiên liệu, từ loại than có độ bốc kém, đến loại than có hàm lượng tro tới 65 %, than không khói, phế liệu gỗ,

than bùn, than nâu, than đá, than khói, than nhiều lưu huỳnh, các phế liệu trong công nghiệp v.v

- Tỷ lệ điều tiết phụ tải là 3:1 hoặc 4:1 Tốc độ thay đổi phụ tải khi tăng tải là 7%/min; khi giảm tải là 10%/min

- Kết cấu bản thể nồi hơi bố trí chặt chẽ, tiêu hao sắt thép và tiêu tốn điện năng cho nồi ít hơn nhiều so với nồi hơi tầng sôi tuần hoàn kiểu Lurgi Theo thống

kê từ các nồi đã đưa vào vận hành thấy : công suất, các tham số hơi, hiệu suất nhiệt, tính thích ứng nhiên liệu, điều chỉnh khi làm việc và thoát khí của nồi đều chiếm được cảm tình của người sử dụng, hiệu suất khả dụng đạt 98 %

Vì vậy, Nồi hơi tầng sôi tuần hoàn kiểu Pyroflow của Công ty Ahlstrom Phần Lan được tín nhiệm cao, Tỷ lệ chiếm thị phần tương đối lớn trên thế giới Nhược điểm của kiểu nồi hơi này là công nghệ chế tạo bộ quá nhiệt cấp 2 khó, yêu cầu kỹ thuật khắt khe, hơi có khuyếm khuyết , rất dễ bị hỏng do mòn

Để giải quyết vấn đề giá thành chế tạo bộ phân ly gió xoáy nhiệt độ cao làm mát không khí quá đắt, Công ty Ahlstrom Phần Lan đưa ra một kết cấu khác Hình 1-3 là kết cấu nồi hơi tầng sôi tuần hoàn kiểu Pyroflow Compact

Hình 1-3 Nồi hơi tầng sôi tuần hoàn kiểu Pyroflow Compact.- [TLTK 5-t.50]

Điểm đặc biệt của nồi hơi tầng sôi tuần hoàn kiểu Pyroflow Compact là sử dụng thiết bị phân ly hình vuông Bản chất cơ lý phân ly của thiết bị này so với phân ly ống gió xoáy không có khác biệt, vỏ ngoài vẫn dùng vách ống nước (hơi) làm mát kiểu FW, mặt vách bộ phân ly là một bộ phận của hệ thống tuần hoàn nước mặt vách tường lò Do đó bỏ được khâu giãn nở nhiệt giữa buồng lò với bộ phân ly Đồng thời bộ phân ly hình vuông còn có thể bố trí sát với buồng lò, làm cho thể tích tổng của nồi hơi giảm đi rất nhiều Ngoài ra để phòng hỏng do mòn, mặt ngoài ống nước lạnh của thiết bị phân ly còn được phủ một lớp vật liệu chịu lửa mỏng, nên bộ phân ly còn có tác dụng của mặt nhận nhiệt, làm cho tốc độ khởi động và làm nguội

lò nhanh Khi sử dụng thiết bị phân ly có làm mát, nhiệt độ trong bộ phân ly có thể điều chỉnh tương đối hiệu quả, giảm trừ nguy hiểm do kết cốc trong thiết bị phân ly

và trong ống liệu

Giá thành chế tạo thiết bị phân ly gió xoáy hình vuông làm mát bằng nước ( hoặc hơi ) so với thiết bị phân ly gió xoáy cách nhiệt về cơ bản tương đương nhau Nếu tính chi ly hơn về mức tiết kiệm vật liệu chịu lửa và vật liệu bảo ôn thì giá thành thực tế có thể giảm hơn một chút, ngoài ra còn giảm tổn thất tản nhiệt, nâng cao hiệu suất nồi hơi Hơn nữa, do giảm độ dày lớp bảo ôn, có thể nâng cao tốc độ khởi động/dừng lò, tốc độ nâng giảm nhiệt độ sàng liệu trong quá trình khởi động/dừng lò khi đó không lệ thuộc vào vật liệu chịu lửa, mà quyết định bởi tính an toàn của nước tuần hoàn, vì vậy thời gian khởi động/dừng lò rút ngắn rõ rệt

1.1.3 Nồi hơi tầng sôi tuần hoàn của Công ty FosterWheeler (FW) Mỹ

Công ty Foster Wheeler ( Công ty FW ) là một trong ba công ty nồi hơi lớn của Mỹ ( Công ty FW, Công ty B&W và ABB-CE ) có hàng trăm năm lịch sử về chế tạo nồi hơi, trước khi chế tạo nồi hơi tầng sôi tuần hoàn, đã có nhiều năm kinh nghiệm về chế tạo nồi hơi tầng sôi (FBC) Tuy Công ty Foster Wheeler bước vào triển khai phát triển nồi hơi tầng sôi tuần hoàn hơi muộn hơn so với Công ty Lurgi Đức và Công ty Ahlstrom Phần Lan, nhưng lại có bước nhảy rất lớn Trước tiên tại trung tâm triển khai phát triển kỹ thuật, chế tạo một nồi hơi thử nghiệm có sản lượng 1 t/h, áp suất hơi 0.7 MPa, năm 1986 đưa vào vận hành, đo đạc thử nghiệm

rất nhiều số liệu Chỉ 2 năm sau, đã thiết kế chế tạo nồi hơi tầng sôi tuần hoàn 140

này thiết kế chế tạo và sản suất đã được đưa vào vận hành Hiện nay Công ty Foster Wheeler có thể sản xuất nồi hơi tầng sôi tuần hoàn có tái nhiệt năng suất cực lớn là

khói, than có khói, đá dầu, đá xít, rác cháy được v.v cho đến các loại khí thiên nhiên

Công ty này cho rằng, nồi hơi tầng sôi tuần hoàn là sự phát triển và kéo dài tự nhiên của kỹ thuật tầng sôi sủi bọt, là tập hợp lò đốt than bột, lò đốt tầng sôi sủi bọt

và tầng sôi tuần hoàn vào một chỉnh thể Nồi hơi tầng sôi tuần hoàn có tái nhiệt còn thêm một chỉnh thể sàng trao đổi nhiệt vật liệu tuần hoàn (Integrated Recycle Heat Exchange Bed gọi tắt là INTREX) Kết cấu chủ thể xem hình 1-4

Hình 1-4 Nồi hơi tầng sôi tuần hoàn kiểu FW-[TLTK 5-t.51]

Đặc điểm chủ yếu của nồi hơi tầng sôi tuần hoàn kiểu FW như sau :

- Để duy trì những ưu điểm của nồi hơi tầng sôi tuần hoàn phân ly gió xoáy cách nhiệt, đồng thời khắc phục có hiệu quả những hạn chế của lò kiểu Lurgi Đức, Công ty FW đã thiết kế thiết bị phân ly gió xoáy làm mát bằng nước ( hơi ) Thiết bị

phân ly này vừa là bộ phận gia nhiệt, vừa có tác dụng phân ly, mặt vách bộ phân ly kiểu màng được chế tạo bằng ống thép uốn cong hình vây cá, kết nối với nhau bằng phương pháp hàn đính tương đối dày, bỏ lớp cách nhiệt dày, dùng muối phốt phát thiêu kết, ô-xít nhôm trát một lớp độ dày khoảng 50~70 mm, chỉ bằng 1/5 ~ 1/6 lần

độ dày lớp lót trong bộ phân ly gió xoáy cách nhiệt kiểu Lurgi Đức và Công ty Ahlstrom Phần Lan ( 350~450 mm) Lớp chịu lửa mỏng, hiệu số nhiệt độ trong ngoài lớp chịu lửa nhỏ, khởi động lò trạng thái nguội nhanh, thích hợp với vận hành khi phụ tải thay đổi Thời gian khởi động lò giống như lò đốt bột than, khoảng 4~5

h, tuổi thọ khi vận hành cũng tương đối dài Khi môi chất làm mát là nước, vách nước lạnh của bộ phân ly và của buồng đốt cùng giãn nở đồng thời, có thể tiết kiệm được khâu giãn nở Hai bên vỏ ngoài có phủ lớp bảo ôn có độ dày nhất định ống gió xoáy làm mát bằng nước ( hơi ) có thể hấp thu một phần nhiệt lượng, nhiệt độ của liệu trong thiết bị phân ly không tăng lên, thậm chí hơi giảm xuống Nên giải quyết tương đối tốt vấn đề kết cốc trong ống phân ly gió xoáy Từ khi nồi hơi tầng sôi tuần hoàn của công ty này đưa vào vận hành chưa bao giờ xảy ra hiện tượng kết cốc trong hệ thống hồi liệu và cũng chưa phát sinh vấn đề hỏng do mòn trong ống gió xoáy, điều này thể hiện rõ tính ưu việt của nồi hơi kiểu FW

- Trong buồng đốt thiết kế một chỉnh thể sàng trao đổi nhiệt vật liệu tuần hoàn ( INTREX ), trong INTREX có lắp một số mặt nhận nhiệt của bộ quá nhiệt, bộ tái nhiệt Như thế rất có lợi cho phát triển nồi hơi loại hình lớn, bố trí được nhiều mặt nhận nhiệt Hiện nay công ty Foster Wheeler Mỹ đang áp dụng kỹ thuật này để thiết kế nồi hơi tầng sôi tuần hoàn cho tổ máy 250 MW

- Toàn bộ kết cấu của thiết bị phân ly cùng giãn nở nhiệt với buồng đốt nồi hơi, vách nước lạnh ( hoặc hơi ) cấu thành vỏ ngoài kết nối với hệ thống tuần hoàn nước nồi hơi hoặc với hệ thống thiết bị quá nhiệt rất chặt chẽ Ưu điểm của nó là có thể sử dụng toàn bộ không gian để bố trí các mặt nhận nhiệt, đơn giản hoá và giảm thiểu đường ống nhiệt độ cao và điểm giãn nở nhiệt, hạ thấp giá chế tạo và phí duy

tu bảo dưỡng thiết bị Vỏ ngoài vách làm mát bằng nước (hoặc hơi) có thể dùng vật liệu cách nhiệt bảo ôn tiêu chuẩn, tấm bảo vệ ngoài tiêu chuẩn, giảm thấp tổn thất

nhiệt do bức xạ, hệ thống giá treo đỡ đơn giản, tiết kiệm thời gian lắp đặt và tiền đầu tư

- Các hạt liệu rắn được bộ phân ly tách ra quay trở lại buồng đốt ( hoặc INTREX ) thông qua van hồi liệu có kết cấu hình chữ J Do kết cấu đặc biệt của van hình chữ J nên tốc độ hạt liệu chuyển động qua nó rất thấp, tự động tràn về buồng đốt ( hoặc INTREX ) không cần người điều tiết Hệ thống này vừa có tính năng tự cân bằng, vừa có chức năng làm kín bộ phân ly với buồng đốt

- Tiết diện buồng đốt không thay đổi trên suốt chiều cao buồng đốt, trong buồng đốt không bố trí dàn ống đối lưu nên vấn đề hỏng do mòn nhỏ, tuổi thọ cao Các bộ phận như phần dưới buồng đốt khu vực pha dày, trên đỉnh lò, miệng ra nối với thiết bị phân ly gió xoáy, nối đường khói đều được kết nối chắc chắn và đắp lớp bảo ôn chịu lửa, đề phòng hỏng do mòn

- Những mũ gió lắp ở đáy sàng thuộc loại mũ gió có định hướng, thổi liệu trong tầng sàng chuyển động theo hướng đã định Những hạt liệu to thoát ra khỏi buồng đốt theo hệ thống thải tro

Với những đặc điểm như kể trên, kết cấu chắc chắn, khó bị hỏng do mòn, Độ tin cậy cao, khởi động nhanh, điều chỉnh nhanh nhạy, nồi hơi tầng sôi tuần hoàn kiểu FW được người sử dụng hoan nghêng, tín nhiệm Tại Mỹ, theo số liệu thống kê của công ty FW, nồi hơi kiểu Lurgi chiếm thị phần 25 %, Ahlstrom và FW mỗi công ty chiếm 37.5 % thị phần

Nhược điểm chủ yếu của nồi hơi tầng sôi tuần hoàn kiểu FW là kết cấu thiết

bị phân ly gió xoáy phức tạp, giá thành chế tạo tương đối cao

Tháng 6 năm 1995, Công ty FW mua lại công ty Pyropower của Ahlstrom Phần Lan Như vậy, Công ty FW vừa có kỹ thuật CFB phân ly gió xoáy làm mát nước (hơi) của mình, lại có cả kỹ thuật CFB của Ahlstrom Phần Lan, ngoài chiếm thị phần ở Trung Quốc khoảng hơn 40 %, khắp nơi trên thế giới đều có nồi hơi của

FW đang vận hành Không ngừng tăng trưởng về mức chiếm lĩnh thị phần và với ưu thế về kỹ thuật, Công ty FW đang đứng ở địa vị hàng đầu thế giới về thị trường CFB

1.1.4 Nồi hơi tầng sôi tuần hoàn của Công ty tập đoàn Alstom điện khí thông dụng Pháp

Công ty Alstom Pháp áp dụng kỹ thuật CFB của Công ty Lurgi, tháng 7 năm

1990, thiết kế chế tạo một nồi hơi CFB tổ máy 125 MW đưa vào vận hành ở nhà máy điện (…) Pháp, Tháng 11 năm 1995, thiết kế chế tạo nồi hơi CFB tổ máy 250

MW cho nhà máy điện (…) Pháp Đây là nồi hơi CFB tổ máy 250 MW đưa vào vận hành đầu tiên trên thế giới

Hình dáng của nồi hơi này trông giống như 2 nồi CFB ghép lại, kết cấu phần

đốt được đưa vào 4 thiết bị phân ly gió xoáy lắp ở hai bên, mỗi một thiết bị phân ly lại nối với một bộ trao đổi nhiệt bố trí ngoài Như vậy, mỗi một ống quần có 2 bộ trao đổi nhiệt bố trí ngoài, trong đó, một bộ bố trí thiết bị quá nhiệt trung gian để điều chỉnh nhiệt độ sàng, bộ còn lại bố trí thiết bị tái nhiệt cuối cấp, dùng để điều chỉnh nhiệt độ hơi tái nhiệt Mỗi một ống quần ở phía dưới buồng đốt đều có hệ thống cấp gió riêng,và có một bộ gia nhiệt không khí kiểu chùm ống và một thiết bị đốt bắt lửa Gió cấp 2 đi qua bộ gia nhiệt không khí vào phía dưới buồng đốt phân toẽ ra xung quanh rồi đi vào buồng đốt, chiều sâu thích hợp của buồng đốt đảm bảo cho gió cấp 2 có thể chui xuyên thấu Kích cỡ hạt liệu trong khoảng 0~10 mm, đưa vào buồng đốt từ ống hồi liệu lắp ở phần dưới từng thiết bị phân ly gió xoáy

Gần đây, công ty Alstom Pháp đã lần lượt mua lại công ty EVT Đức (có giấy phép bản quyền của Ahlstrom) và bộ phận chế tạo nồi hơi trong Công ty ABB-CE

Mỹ, nên đã nắm vững nghiệp vụ và kỹ thuật về CFB của 2 công ty này Đến nay tập đoàn công ty Alstom Pháp là 1 trong 2 nhà sản xuất sản phẩm CFB cho tổ máy từ

250 MW trở lên trên thế giới Hiện đang thiết kế chế tạo cho ITALYA tổ máy 325

MW

Cho đến nay, nồi hơi tầng sôi tuần hoàn các kiểu các dạng vẫn đang tiếp tục được cải tiến và hoàn thiện, đang phát triển theo xu hướng tham số cao, loại hình lớn Đồng thời, Kỹ thuật cháy tầng sôi tuần hoàn tăng áp cũng đang được triển khai thử nghiệm, Phát điện tuần hoàn liên hợp hơi nước-khí cháy tầng sôi tăng áp có thể

nâng rất cao hiệu suất nhiệt của nhà máy điện Vì vậy, kỹ thuật cháy tầng sôi tuần hoàn chắc chắn sẽ làm biến đổi sâu sắc lĩnh vực kỹ thuật phát điện nhiệt điện

1.1.5 Công ty cổ phần hữu hạn tập đoàn nồi hơi Đông Phương

Công ty này là một trong những xí nghiệp cốt cán cấp 1 sản xuất nồi hơi cho các nhà máy điện trong nước, Dựa vào những kinh nghiệm thực tiễn đã phát triển, chế tạo nồi hơi tầng sôi sủi bọt trước đây của công ty, từ những năm đầu 90 của thế

kỷ 20, công ty đã phát triển nghiên cứu chế tạo thành công nồi hơi tầng sôi tuần hoàn cấp dung lượng 20, 35, 65 t/h Để đáp ứng nhu cầu nồi hơi tầng sôi tuần hoàn dung lượng ngày càng lớn cho công nghiệp điện lực của nước ta, từ năm 1994, nhà máy nồi hơi Đông Phương đã ký kết hợp đồng chuyển nhượng kỹ thuật nồi hơi tầng sôi tuần hoàn cấp dung lượng 50, 100 MW với Công ty FW Mỹ, phạm vi nhập kỹ thuật mới bao gồm toàn thể hệ thống nồi hơi và bản thể nồi hơi Thông qua tiêu hoá, hấp thu kỹ thuật tiên tiến về thiết kế, chế tạo, thử nghiệm, điều khiển v.v, kết hợp với kỹ thuật, kinh nghiệm của mình, Công ty đã triển khai phát triển, thiết kế chế tạo ra hàng loạt nồi hơi tầng sôi tuần hoàn cấp dung lượng 20, 35, 65, 75, 120, 220 t/h Hiện nay, tự bản thân có đầy đủ năng lực sản xuất và kỹ thuật các loại nồi hơi tầng sôi tuần hoàn trung áp, cao áp thứ cấp, cao áp và có các tham số phi tiêu chuẩn

Đặc điểm kỹ thuật của nồi hơi tầng sôi tuần hoàn Công ty Đông Phương như sau:

- Thiết bị phân ly gió xoáy nhiệt độ cao làm mát bằng hơi Thiết bị này thường dùng cho những nồi hơi tầng sôi tuần hoàn có dung lượng lớn, tham số hơi cao Thân thiết bị phân ly dạng ống, được chế tạo bằng các ống thép, hàn ghép lại với nhau thành vách kiểu màng Thiết bị phân ly này không những có hiệu suất phân ly cao,

mà do lớp lót chịu mòn bên trong rất mỏng, quán tính nhiệt nhỏ, đặc biệt thích hợp với yêu cầu cần phải thay đổi nhanh tình trạng vận hành của nồi hơi, dễ bố trí thành chỉnh thể, duy tu bảo dưỡng đơn giản, giá thành thấp

- Thiết bị mồi lửa đường gió Trong đường gió cấp 1, ở buồng gió phía dưới có bố trí song song thiết bị mồi lửa đường khói, dùng trong trường hợp mồi lửa khi khởi

động lò và giúp cháy ổn định khi vận hành ở phụ tải thấp Nó có tỷ lệ điều tiết tương đối lớn, rút ngắn thời gian khởi động lò, hiệu suất sử dụng nhiệt cao, thao tác đơn giản linh hoạt

- Buồng gió làm mát bằng nước Buồng gió được chế tạo bằng ống thép uốn cong ghép lại thành vách nước lạnh, giữa các ống bố trí các mũ gió, hình thành mặt sàng làm mát bằng nước kiểu màng Tính giãn nở của buồng gió tương đối tốt, dễ kín, lớp lót chịu lửa bên trong mỏng, thuận tiện cho duy tu bảo dưõng

- Thiết bị tro nguội Thiết bị tro nguội thoát khói có chọn lựa kiểu đa khoang, có thể làm cho các hạt liệu chưa cháy kiệt và các hạt đá vôi chưa phản ứng xong tiếp tục tiếp tục cháy kiệt hoặc quay trở lại buồng đốt, nâng cao hiệu suất sử dụng của nhiên liệu và của đá vôi

- Thiết bị hồi liệu hình chữ “J” Gió cao áp bố trí nhiều điểm, đảm bảo hồi liệu tin cậy, phạm vi thích ứng phụ tải rộng, khả năng tự thích ứng tốt, thao tác giản tiện

- Kết cấu hất (rải) than bằng gió Sử dụng cấp than bằng gió cao tốc tăng áp, giải quyết được vấn đề kín khi cấp than bằng áp chuẩn, lại có thể phân bố than đều, tránh dồn đống

1.1.6 Công ty trách nhiệm hữu hạn nhà máy nồi hơi Cáp Nhĩ Tân ( HBC )

Là một trong những xí nghiệp triển khai nghiên cứu chế tạo nồi hơi tầng sôi tuần hoàn tương đối sớm trong nước, bắt đầu từ cuối những năm 80 của thế kỷ 20,

đã rất tích cực tham gia vào nghiên cứu chế tạo sản phẩm nồi hơi tầng sôi tuần hoàn

Năm 1990, bắt đầu triển khai nghiên cứu kỹ thuật nồi hơi tầng sôi tuần hoàn Năm 1991, hợp tác với Đại học giao thông Tây An và Đại học công nghiệp Cáp Nhĩ Tân thiết kế chế tạo nồi hơi tầng sôi tuần hoàn 35 t/h và 75 t/h, bắt đầu tham gia cạnh tranh thị trường sản phẩm nồi hơi tầng sôi tuần hoàn trong nước Năm 1992, hợp tác với Công ty PPC Mỹ ( kỹ thuật của Ahlstrom) sản suất nồi hơi tầng sôi tuần hoàn 220 t/h kiểu Pyroflow đầu tiên trong nước, sản phẩm này

đã được cấp giấy chứng nhận sản phẩm mới Quốc gia

Năm 1998, đưa vào kỹ thuật mới về kỹ thuật tầng sôi tuần hoàn hạt mịn FICIRCTM đã được cấp bản quyền sáng chế của công ty động lực cháy ABB-CP

Mỹ ( nguyên là CPC ), thiết kế nồi hơi tầng sôi tuần hoàn 20~130 t/h

Năm 1999, ký hợp đồng với GMBH của hệ thống năng lượng Alstom ( nguyên là EVT Đức) , đưa vào kỹ thuật nồi hơi tầng sôi tuần hoàn cấp dung lượng 220~410 t/h (có tổ máy tái nhiệt trung gian cấp 100 MW), giành được hợp đồng nồi hơi tầng sôi tuần hoàn 220 t/h đốt than bùn ở Sơn Đông; triển khai phát triển ở Công ty cổ phần hữu hạn điện lực Lâm Châu Hà Nam nồi hơi tầng sôi tuần hoàn

130 t/h kiểu trung ôn trung áp phân ly dị hình làm mát bằng nước

Năm 2000, triển khai nồi hơi tầng sôi tuần hoàn 130 t/h cao ôn cao áp tại tập đoàn khai khoáng Tân Văn Sơn Đông Cùng với Viện nghiên cứu Nhiệt công công

ty điện lực Quốc gia hợp tác triển khai nồi hơi 410 t/h đầu tiên trong nước tại Nhà máy điện Phân Nghi Giang Tây; Cùng với Công ty Ahlstrom hợp tác triển khai nồi hơi tầng sôi tuần hoàn 440 t/h ( 135 MW ) có tái nhiệt tại nhà máy điện Khai Phong /Tân Hương Hà Nam, là một trong những nồi hơi tầng sôi tuần hoàn loại hình lớn hiện nay ở nước ta

Hiện nay, Công ty trách nhiệm hữu hạn nhà máy nồi hơi Cáp Nhĩ Tân đã hình thành và phát triển vài loại kỹ thuật cháy (khác nhau) trong nồi hơi tầng sôi tuần hoàn như : Kỹ thuật nồi hơi tầng sôi tuần hoàn (bao gồm cả có tái nhiệt trung gian) 220~410 t/h ( tiếp nhận kỹ thuật của công ty Alstom ); Kỹ thuật nồi hơi tầng sôi tuần hoàn đốt hạt mịn 35~130 t/h (tiếp nhận kỹ thuật của công ty ABB-CP Mỹ); Hợp tác với những công ty sản xuất nồi hơi hàng đầu trên thế giới có kỹ thuật tầng sôi tuần hoàn ưu việt (PPC Mỹ, AE Áo v.v) ; Hợp tác với các viện nghiên cứu, các trường đại học nghiên cứu kỹ thuật cháy tầng sôi tuần hoàn Hiện nay , công ty sản xuất nồi hơi tầng sôi tuần hoàn cấp 50 MW trở lên, chiếm khoảng 50% thị phần trong nước

1.1.7 Công ty hữu hạn nhà máy nồi hơi Thượng Hải ( SBWL )

Công ty hữu hạn nhà máy nồi hơi Thượng Hải là một trong những nhà máy chế tạo quy mô kinh doanh rất lớn, rất lâu đời ngành nồi hơi cho các nhà máy điện ở

nước ta Từ đầu những năm 70 của thế kỷ 20, Công ty đã tự nghiên cứu chế tạo nồi hơi tầng sôi, đến đầu những năm 90, tiêu hoá và hấp thụ những kiến thức về kết cấu chính, nguyên lý thiết kế, lưu trình công nghệ, phương pháp chế tạo nồi hơi tầng sôi tuần hoàn của nước ngoài, đã xây dựng nền tảng cơ sở vững mạnh cho việc phát triển nồi hơi tầng sôi tuần hoàn loại hình lớn Giữa những năm 90, hợp tác 3 bên với

Sở nghiên cứu nhiệt vật lý Viện khoa học Trung Quốc và MES Nhật Bản, triển khai phát triển nồi hơi tầng sôi tuần hoàn 130 t/h, đầu tư lắp đặt ở Cục phục vụ khai khoáng Cam Túc thông qua ký kết Quốc gia

Tháng 8 năm 2001, ký hợp đồng chuyển nhượng kỹ thuật nồi hơi tầng sôi tuần hoàn FLE XTECH LM ( nguyên là kỹ thuật của công ty ABB-CE ) với tập đoàn Alstom, đồng thời mở lớp huấn luyện, bồi dưỡng cho các nhân viên kỹ thuật có liên quan ở Thượng hải Hiện nay, trên cơ sở kinh nghiệm phong phú, truyền thống lâu đời của mình, kết hợp với học tập, áp dụng kỹ thuật tiên tiến của nước ngoài, công

ty đã phát triển hàng loạt sản phẩm CFB cho các tổ máy 50 MW, 100 MW 135

MW Đã tiêu thụ 9 nồi hơi CFB tổ máy 135 MW, Tại nhà máy điện Lý Nhan Sơn Đông lắp 2 nồi 465 t/h dự kiến năm 2003 đưa vào vận hành

Áp dụng phân ly liệu nhiệt độ cao, lượng tro theo khí khói đi vào đuôi đường khói rất nhỏ, các mặt nhận nhiệt đối lưu lắp ở đuôi khói lâu bị hỏng do mòn, hiệu suất cháy cao Áp dụng bộ phân ly gió xoáy làm mát bằng hơi, do nó hấp thu nhiệt nên có thể dễ dàng điều chỉnh nhiệt độ trong thiết bị phân ly, tránh hiện tượng kết cốc trong đó Hai bên vách ngoài áp dụng kết cấu bảo ôn nhẹ, quán tính nhiệt của

nó nhỏ nên tốc độ khởi động/dừng lò và tốc độ thay đổi phụ tải nhanh, thi công lắp đặt nhanh Áp dụng toàn bộ vách kiểu màng nước lạnh bảo đảm độ kín buồng đốt

Áp dụng thiết bị hồi liệu hình chữ “J” bảo đảm trong quá trình vận hành, các hạt liệu luôn ở vị trí tự cân bằng, ngăn khí khói không chui ngược lại bộ phân ly Áp dụng đánh lửa (điểm hoả) ở buồng gió dưới sàng, vừa tiết kiệm dầu, khởi động dễ dàng, nâng cao độ tin cậy, kết cấu súng phun dầu và hệ thống dẫn dầu đơn giản, độ tin cậy cao, khi phụ tải thấp cháy ổn định, buồng lò không bị kết cốc, có thể tự động hoá khâu đánh lửa

Áp dụng mặt sàng ống nước lạnh, giữa các ống bố trí các mũ gió, nên tính giãn nở nhiệt toàn bộ buồng gió đồng nhất, kết cấu hợp lý, dễ kín Đường khói đối lưu áp dụng kết cấu tường bao làm mát bằng hơi, kẹp giữ cong hình rắn cố định trên tường bao, nên tính giãn nở về cơ bản là đồng nhất, đảm bảo độ kín Các mặt nhận nhiệt bố trí theo hàng thuận chiều, có tấm ngăn dòng, đề phòng hình thành hành lang khí khói Lắp các tấm phòng mòn hợp lý, tránh ống mặt nhận nhiệt bị hỏng do mòn, khoảng cách giữa các ống hợp lý tránh tích đọng tro, ngoài ra còn bố trí các ống thổi bụi, bảo đảm bề mặt các ống luôn sạch sẽ Áp dụng thiết bị gia nhiệt không khí kiểu ống, miệng vào không khí có lắp thêm ống bao kép, đề phòng ống trong bộ gia nhiệt không khí bị kết sương, chịu được áp gió cao, ngăn không bị lọt gió Áp dụng cấp than bằng gió, hạt than được rải đều, thuận lợi, ống rơi than làm bằng thép không rỉ, tránh bị tắc, kẹt Lắp thêm các cửa quan sát, quan sát tình trạng hạt than rơi và đáp ứng yêu cầu cấp than cho từng tình huống vận hành của nồi hơi Chủ động sử dụng các biện pháp phòng mòn với những khu vực có khả năng gây mòn cao như các chỗ ngoặt chuyển hướng, khu vực cháy pha dày trong buồng lò, cửa ra buồng đốt, thiết bị phân ly gió xoáy, đuôi đường khói v.v Áp dụng thiết bị trao đổi nhiệt bố trí ngoài, bố trí bộ quá nhiệt trong đó, điều chỉnh nhiệt độ buồng đốt dựa vào việc điều tiết lượng tro đi vào bộ trao đổi nhiệt bố trí ngoài

1.1.8 Công ty hữu hạn tập đoàn nồi hơi Tế Nam

Là một công ty triển khai sản suất nồi hơi CFB rất sớm trong nước, từ năm

1986, cùng với Sở nghiên cứu nhiệt vật lý Viện khoa học Trung Quốc nghiên cứu chế tạo và sản xuất nồi hơi tầng sôi tuần hoàn 35 t/h đầu tiên, tiếp tục triển khai phất triển hàng loạt nồi CFB 75, 130, 220, 240 và 450 t/h Cho đến nay, Công ty hữu hạn tập đoàn nồi hơi Tế Nam đã sản xuất hơn 700 nồi CFB các loại, các kiểu với các tham số khác nhau, trong đó nồi CFB 75 t/h đạt được danh hiệu “ Sản phẩm mới trọng điểm Quốc gia”, đã tiêu thụ hơn 400 nồi, 130 t/h khoảng 30 nồi, 240 t/h khoảng 32 nồi Chiếm thị phần trong nước hơn 50% về nồi hơi tầng sôi tuần hoàn loại hình dung lượng trung và nhỏ Hiện nay, Công ty đang tập trung phát triển theo hướng sản xuất các loại nồi hơi CFB loại hình dung lượng lớn

Đặc điểm của nồi CFB của Công ty hữu hạn tập đoàn nồi hơi Tế Nam như sau:

- Toàn bộ vách nước lạnh buồng đốt, mặt sàng, buồng gió đều áp dụng kết cấu vách nước lạnh kiểu màng hợp thành một chỉnh thể, đảm bảo độ kín buồng lò

- Áp dụng thiết bị phân ly gió xoáy nhiệt độ cao, hiệu suất phân ly cao, lượng than bay theo khí khói ít, phần dưới của thiết bị phân ly có thiết kế bao nước làm mát để điều chỉnh nhiệt độ trong ống liệu và trong thiết bị hồi liệu, đảm bảo cho hệ thống tuần hoàn vận hành ổn định, tin cậy

- Áp dụng hợp lý các khâu giãn nở bằng vật liệu phi kim và bằng thép không rỉ, giãn nở của toàn bộ nồi hơi hợp lý, đảm bảo độ kín nồi hơi

- Áp dụng cách đánh lửa ở đường gió dưới hoặc đánh lửa liên hợp dưới sàng/ trên sàng, tỷ lệ đánh lửa thành công là 100%, tiết kiệm được dầu dùng để nhóm lửa

- Chủ động áp dụng các cách phòng chống hỏng do mòn: khi thiết kế chú ý đến khả năng giảm tốc độ khí khói, lắp thêm các vỏ phòng mòn, các tấm ngăn dòng, đối với các khu vực hay mòn đắp thêm vật liệu chịu lửa chịu mòn hoặc phun phủ kim loại chịu nhiệt lên trên bề mặt, như vậy ngăn chặn và giảm nhẹ tổn hại phát sinh do mòn, nâng cao tuổi thọ và kéo dài thời gian vận hành liên tục của nồi hơi

- Hệ thống điều khiển phân tán DCS thực hiên điều khiển tự động nồi hơi tầng sôi tuần hoàn

1.2 NHỮNG VẤN ĐỀ CÒN TỒN TẠI CỦA CÁC LOẠI LÒ HƠI ĐANG SỬ DỤNG TẠI VIỆT NAM

Nồi hơi tầng sôi tuần hoàn 75 t/h là sản phẩm điển hình cho loạt nồi hơi CFB

cỡ trung, nhỏ của Trung Quốc Các đơn vị sản xuất cấp A, cấp B thậm chí cấp C trong nước đều tích cực phát triển sản phẩm này, đã có hơn 700 nồi CFB được sản xuất và lắp đặt phân bố trên toàn quốc Trong quá trình sử dụng vận hành, do nhiều nguyên nhân, hiệu quả vận hành khác nhau rất lớn, từ khởi động lò, quá trình vận hành lò, vận hành các thiết bị phụ trợ cho đến các kỹ thuật có liên quan khác đều có

sự khác biệt

Những nồi hơi tầng sôi tuần hoàn đầu tư đưa vào vận hành vào những thời kỳ đầu tồn tại những vấn đề về các mặt như sau:

- Một số nồi hơi xuất hiện hiện tượng tắc ống tro nguội

- Tình trạng mòn hỏng bộ hâm nước (bộ tiết kiệm than) xuất hiện tương đối phổ biến

- Độ kín của toàn bộ nồi hơi tương đối kém, đặc biệt là khu giáp ranh giữa khu vực pha dày và khu vực pha thưa Những nồi hơi đưa vào sử dụng từ cuối những năm 90 trở lại đây đều có tính năng buồng đốt tương đối tốt, còn những nồi lắp từ giữa những năm 90 tính năng tương đối kém

1.2.2 Về mặt đường hồi tuần hoàn

- Vật liệu xây lót bên trong thiết bị phân ly gió xoáy bị rơi rụng tương đối phổ biến, mâu thuẫn xung đột giữa trở lực và hiệu suất phân ly

- Những vấn đề về quán tính trong bộ phân ly xuất hiện nhiều như: bị cháy, bị rơi rụng, mòn hỏng các bộ phận Còn phải tiếp tục nghiên cứu để nâng cao tính năng, nghiên cứu chọn vật liệu chế tạo thích hợp v.v

- Phát sinh hiện tượng tắc tro trong ống liệu

- Xuất hiện hiện tượng cháy lại trong thiết bị phân ly, trong ống liệu và trong thiết bị hồi liệu

1.2.3 Về mặt các thiết bị phụ trợ

- Đa số các nồi hơi đều áp dụng máy cấp than kiểu vít xoắn, ban đầu chọn đường kính ống liệu hơi nhỏ, không cấp được các hạt thô

- Công suất hệ thống đập vỡ than thiết kế không đủ, búa máy đập nhanh mòn hỏng, phải thay thế thường xuyên

- Đa số sử dụng quạt cấp gió số 16, nhưng phối hợp với công suất động cơ sai số tương đối lớn, nhỏ là 250 kW, to là 500 kW, tổng lượng gió cấp 1, 2, là 0.11 mm3/h Theo tỷ lệ phân phối 50:50, công suất thực tế gió cấp 1 có khác biệt rất lớn,

lò lớn 70%, lò nhỏ 35%, công suất thực tế cuả gió cấp 2 là 30~65%, tuy có thể đáp ứng lượng gió để cháy, nhưng rất ảnh hưởng đến tuần hoàn liệu, thậm chí còn bị xảy ra hiện tượng tầng sôi sủi bọt trong khi đang vận hành

Xét về góc độ vận hành, từ cuối những năm 90 trở lại đây, nồi hơi tầng sôi tuần hoàn của nước ta đã đạt được công suất thiết kế, còn có thể đạt tới 110% phụ tải, hiệu suất có thể đạt tới 90%, khi nhiệt độ lò điều chỉnh thích hợp, tỷ lệ đá vôi thoát lưu huỳnh là 1,5~2, hiệu suất thoát lưu huỳnh có thể đạt tới 80%

Nồi hơi tầng sôi tuần hoàn YG75/5.29 của Công ty hữu hạn tập doàn nồi hơi

Tế Nam sản xuất, thiết kế đường kính cỡ hạt than vào lò là 0~13 mm, độ cao tầng sàng pha dày khoảng 4 m, tần suất tuần hoàn khoảng 20~25, áp dụng kỹ thuật đánh lửa phía dưới sàng, thời gian khởi động từ trạng thái nguội 4~6 h, thời gian khởi động từ trạng thái nóng là 1~1.5h, thời gian ép lửa khoảng 8h, kết quả đo thử nghiệm cho thấy: hàm lượng ô-xy trong khói ra khỏi buồng đốt là 4~5%, phần khói bay là 40~60%, lượng than theo khói là 3~5%, lượng than trong tro nhỏ hơn 2%, điện tự dùng 13%, thời gian vận hành liên tục dài nhất là 4000h, chu kỳ bảo dưõng

là 4 tháng

1.3 ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA LÒ HƠI TẦNG SÔI TUẦN HOÀN

1.3.1 Ưu điểm của lò tầng sôi

1.3.1.1 Thích ứng với nhiều loại nhiên liệu

Đây là một trong những ưu điểm chủ yếu của nồi hơi tầng sôi tuần hoàn Trong nồi hơi tầng sôi tuần hoàn , tính theo tỷ lệ phần trăm chất lượng, nhiên

cháy chưa kiệt, các hạt rắn không cháy như chất lưu huỳnh, tro xỉ hoặc cát, cả khối

liệu nóng bỏng cấp nhiệt cho liệu mới đưa vào làm nó nhanh chóng bắt lửa bốc cháy Đặc tính động lực dòng lỏng đặc biệt của nồi hơi tầng sôi tuần hoàn làm cho các pha khí-rắn, rắn-rắn hỗn hợp hoà trộn với nhau rất tốt, do đó nhiên liệu sau khi vào lò hỗn hợp rất nhanh với khối liệu nóng bỏng trong lò, nhanh chóng nhận nhiệt

xuống

Nồi hơi tầng sôi tuần hoàn có thể đốt các loại nhiên liệu chất lượng thấp, tuỳ theo thiết kế có thể đốt than có lượng tro cao, than có lượng lưu huỳnh cao, than có lượng tro lượng lưu huỳnh cao Than có hàm lượng nước cao, than có độ bốc kém, than xít, than bùn, đá dầu , than vụn, vỏ cây, mẩu gỗ, rác v.v

1.3.1.2 Hiệu suất cháy cao

Lò hơi tầng sôi tuần hoàn của nước ngoài, hiệu suất cháy thông thường đạt khoảng 99% Những nồi hơi Trung Quốc thiết kế, chế tạo đạt 95~99% Nguyên nhân chủ yếu hiệu suất cháy cao là tỷ lệ cháy kiệt các hạt cao Tỷ lệ cháy kiệt hạt than chia 3 trường hợp phân tích :

- Các hạt tương đối nhỏ (<0.04 mm) chuyển động bay theo khí khói, trước khi bay ra khỏi buồng đốt đã bị cháy kiệt, trong phạm vi độ cao có ích của buồng lò, đủ thời gian cho chúng cháy kiệt

- Đối với những hạt to hơn một chút ( >0.6 mm) , tốc độ cuối đoạn của chúng cao, chỉ thông qua cháy hay bị vỡ vụn do va chạm tương hỗ với nhau, đường kính hạt nhỏ đi mới bay theo khí khói, còn những hạt to hơn chỉ ở trong buồng đốt và bốc cháy trong đó

- Đối với những hạt cỡ trung bình, thông qua thiết bị phân ly, thu gom và đưa chúng trở lại buồng đốt thực hiện cháy tuần hoàn, cung cấp cho chúng đủ thời gian

để cháy kiệt nhằm đạt được mục đích là cháy kiệt các hạt than Những số liệu thực

tế đo khi vận hành nồi hơi đốt tầng sôi tuần hoàn chỉ rõ, lượng tro của những vật có thể cháy trong những lò loại này chỉ 1~2% , hiệu suất nồi hơi đạt 88~90%

1.3.1.3 Hiệu suất thoát lưu huỳnh cao

Đặc điểm cháy ở nhiệt độ thấp của tầng sôi tương đối phù hợp với nhiệt độ khử lưu huỳnh khi cháy kèm đá vôi tự nhiên Một số nồi hơi tầng sôi phổ thông dạng sôi bọt BFB khi cho thêm đá vôi vào đã cho hiệu quả khử lưu huỳnh trong lò rất tốt Hiệu quả khử lưu huỳnh trong nồi hơi tầng sôi tuần hoàn còn tốt hơn Một nồi hơi tầng sôi tuần hoàn kết cấu thiết kế hợp lý, thao tác vận hành phù hợp, chất

1.5~2, thì hiệu suất khử lưu huỳnh có thể đạt 90% Các nồi hơi đốt kiểu tầng sôi bọt BFB và các dạng nồi hơi đốt theo các kiểu khác rất khó khăn đạt được hiệu suất này

Không giống như quá trình cháy, phản ứng khử lưu huỳnh diễn ra tương đối

để tiếp xúc, phản ứng với bề mặt ngoài của các hạt vật chất khử lưu huỳnh Trong thực tế, lõi trong các hạt vật chất khử lưu huỳnh vẫn chưa tham gia phản ứng, nên

cỡ hạt vật chất khử càng nhỏ hiệu suất sử dụng càng cao

Trong lò đốt tầng sôi dạng sôi bọt, thời gian lưu bình quân của khí trong vùng cháy khoảng 1~2s, còn trong lò đốt tầng sôi tuần hoàn vào khoảng 3~4s Kích thước

cỡ hạt đá vôi trong nồi hơi tầng sôi tuần hoàn thông thường khoảng 0.1~0.3 mm, còn trong lò đốt tầng sôi dạng sôi bọt khoảng 0.5~1 mm tỷ lệ bề mặt ngoài của hạt

cỡ 0.1 mm với hạt cỡ 1 mm khoảng 10 lần, hơn nữa, các hạt thuốc trong nồi hơi tầng sôi tuần hoàn cũng tham gia quá trình tuần hoàn, cho nên hiệu suất sử dụng vật

trong nồi đốt tầng sôi dạng sôi bọt BFB

sôi tuần hoàn chỉ vào khoảng 50~150 ppm hoặc 40~120 mg/MJ Những nguyên

- Cháy ở nhiệt độ thấp: nhiệt độ cháy thông thường khống chế trong khoảng

1.3.1.5 Cường độ cháy cao, diện tích mặt cắt buồng lò nhỏ

Phụ tải nhiệt cao trên một đơn vị diện tích mặt cắt buồng lò là một trong những ưu điểm chủ yếu của nồi hơi đốt tầng sôi tuần hoàn Phụ tải nhiệt tiết diện

lò hơi đốt bột than Cùng mức phụ tải nhiệt như vậy, lò hơi đốt tầng sôi dạng sôi bọt BFB cần diện tích mặt cắt buồng đốt lớn hơn 2~3 lần lò hơi tầng sôi tuần hoàn

1.3.1.6 Chuẩn bị nhiên liệu và hệ thống cấp than đơn giản

Cỡ các hạt than của nồi hơi tầng sôi tuần hoàn thông thường nhỏ hơn 13 mm,

do đó so với lò đốt than bột, hệ thống chuẩn bị nhiên liệu nghiền than rất đơn giản Ngoài ra, nồi hơi tầng sôi tuần hoàn còn đốt trực tiếp được các loại than có hàm lượng ẩm cao, đương nhiên khi đốt than có hàm lượng ẩm cao cần phải có hệ thống

xử lý chuyên dụng Đồng thời, do diện tích mặt cắt buồng lò nhỏ, hỗn hợp hòa trộn lại rất tốt nên chỉ cần bố trí các điểm bắt lửa bốc cháy than ít Trong nồi hơi tầng sôi tuần hoàn, các hạt than còn đi qua thiết bị hồi liệu, được gia nhiệt trước khi vào buồng đốt, vừa có lợi cho quá trình cháy, vừa đơn giản hoá hệ thống cấp than

1.3.1.7 Phạm vi điều chỉnh phụ tải lớn, tốc độ điều chỉnh nhanh

Khi phụ tải thay đổi, chỉ cần điều chỉnh lượng than cấp, lượng không khí và lượng liệu tuần hoàn, không như lò đốt tầng sôi dạng sôi bọt phải áp dụng kỹ thuật phân sàng, giảm cháy phức tạp Thông thường, tỷ lệ điều chỉnh phụ tải của nồi hơi tầng sôi tuần hoàn khoảng (3~4)/1 Ngoài ra, do tốc độ gió mặt cắt cao và điều chỉnh nhận nhiệt dễ, nên tốc độ điều chỉnh phụ tải rất nhanh, thông thường một phút

từ 4~5 %

1.3.1.8 Thuận tiện cho sử dụng tổng hợp tro xỉ

Do cháy ở nhiệt độ thấp, lại được cháy kiệt nên hàm lượng than lẫn trong tro

xỉ của nồi hơi tầng sôi tuần hoàn thấp, rất có lợi cho việc sử dụng tổng hợp tro xỉ Như dùng tro làm phụ gia cho sản xuất xi-măng hoặc làm vật liệu xây dựng đồng thời do cháy ở nhiệt độ thấp nên có lợi cho việc tách các kim loại hiếm có trong tro

ngót trong xi-măng

1.3.2 Nhược điểm của lò hơi tầng sôi

Trải qua hơn mấy chục không ngừng nghiên cứu, kiểm nghiệm thực tế, liên tục cải tiến, nồi hơi tầng sôi tuần hoàn đã đi vào giai đoạn phát triển ổn định Những vấn đề tồn tại phổ biến thời kỳ đầu như hư hại do bị mài mòn, kết xỉ, sản lượng hơi phát ra không đủ theo thiết kế v.v về cơ bản đã giải quyết được Nhưng theo đà phát triển tự thân của lò hơi tầng sôi và nhu cầu sử dụng nồi hơi dung lượng lớn ngày một tăng, yêu cầu của người sử dụng về độ tin cậy, khả năng điều khiển, tự động hoá ngày càng cao, xuất hiện một số vấn đề mới cần phải nghiên cứu giải quyết

Nồi hơi tầng sôi tuần hoàn tự thân đã có những nhược điểm :

hỏng tầng ozon của khí quyển rất mạnh đồng thời nó cũng có tác hại làm nhiễu hệ thần kinh của người Gần đây hàng loạt các kết quả nghiên cứu cho thấy, quả trình

1.3.2.2 Tiêu hao điện năng cao

Do trong nồi hơi đốt tầng sôi tuần hoàn có thiết bị phân phối gió, những tồn tại trong kết cấu của thiết bị phân ly và trong tầng liệu của buồng đốt, trở lực gió

cao hơn rất nhiều so với lò đốt bột than Lượng điện tiêu hao cho việc thông gió cũng tăng cao tương ứng Do đó tiêu hao điện năng cho lò đốt tầng sôi tuần hoàn cao hơn so với lò đốt bột than

Hiện nay nồi hơi tầng sôi tuần hoàn đang vận hành ở nước ta còn tồn tại các vấn đề như sau:

- Vấn đề kín khí, hiện tượng giãn nở giữa buồng đốt, thiết bị phân ly và thiết

bị hồi liệu Đặc biệt là với những nồi hơi đã trải qua một thời gian vận hành, do chọn loại hình không hợp lý và vật liệu chế tạo không hợp cách, thêm nữa số lần khởi động, dừng lò quá dày, dẫn đến hiện tượng hở, nứt một số bộ phận, các hạt liệu, gió theo đó lọt ra ngoài lò

- Do thiết kế và công nghệ thi công không hợp lý dẫn đến hiện tượng bị mòn, hỏng do va đập, ma sát Trong buồng đốt, thiết bị phân ly và thiết bị hồi liệu, các hạt liệu không ngừng chuyển động, tuần hoàn, rất dễ gây ra hiện tượng mòn hỏng vật liệu chế tao, một số đơn vị chế tạo xử lý các bộ phận ghép nối trong nồi tầng sôi tuần hoàn không thoả đáng, có các chỗ lồi, khe hở v.v khi vận hành những chỗ này

bị mòn hỏng trước, sau đó chỗ hỏng phá to dần, kéo theo vách tường lò bị hỏng

huỳnh thấp Những thiết kế ban đầu không coi trọng vấn đề khử lưu huỳnh trong nồi hơi, nhiệt độ cháy trong lò quá cao, chọn cỡ các hạt đá vôi tuỳ tiện không qua nghiên cứu thử nghiệm cẩn thận, đều dẫn đến hiệu suất khử lưu huỳnh thấp Nhiều nồi hơi có hệ thống thoát lưu huỳnh nhưng không đưa vào vận hành, hoặc vận hành tuỳ tiện không đúc rút kinh nghiệm thực tiễn

- Vấn đề lượng lẫn than trong tro bay còn cao Chỉ cần hệ thống cháy của nồi hơi tầng sôi tuần hoàn thiết kế hợp lý, điều chỉnh khi vận hành tốt, thì lượng than trong tro bay sẽ rất thấp Chỉ khi đốt loại than khó cháy và khi phụ tải thấp thì lượng tro bay ngậm than mới cao Nâng cao nhiệt độ cháy trong buồng lò cũng là một cách giảm thấp lượng tro bay ngậm than, nhưng lại vấp phải vấn đề nhiệt độ giới hạn tốt nhất thoát lưu huỳnh của đá vôi

- Hiệu quả sử dụng tổng hợp tro xỉ còn thấp Đa số đều cho rằng, tro xỉ của nồi hơi đốt tầng sôi tuần hoàn có giá trị sử dụng tổng hợp, giá trị sử dụng cao Nhưng do nhiều nguyên nhân, tro xỉ hiện nay vẫn chưa được sử dụng hợp lý, hoặc chỉ bán được với giá rất rẻ Đây là vấn đề cần phải tập trung nghiên cứu

Ưu điểm của nồi hơi tầng sôi tuần hoàn, hết sức phù hợp với giai đoạn hiện nay yêu cầu cần phải tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường Cho nên những năm gần đây, lò đốt tầng sôi tuần hoàn phát triển với tốc độ rất nhanh, nhưng lịch sử phát triển của loại lò này còn ngắn, còn nhiều vấn đề còn tồn tại như vừa nêu ở trên Tin tưởng rằng với sự hợp tác của các đơn vị nghiên cứu, thiết kế chế tạo, sử dụng vận hành, sẽ phát huy hết những ưu thế, khắc phục giải quyết được những vấn đề đang tồn tại hoặc có khả năng sau này nảy sinh

CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT

2.1 THÀNH PHẦN THAN

2.1.1.Thành phần hoá học của than:

Thành phần nguyên tố hoá học trong than gồm có: Các bon (C), Hydro (H) Lưu huỳnh (S), Oxy (O), Nitơ (N), tro hay còn gọi là khoáng chất (A) và Nước hay gọi là độ ẩm (W)

Cacbon là thành phần cháy chủ yếu trong nhiên than , nhiệt lượng phát ra khi cháy của 1 kg cacbon gọi là nhiệt trị của cacbon, khoảng 34.150 kJ/kg Vì vậy lượng cacbon trong nhiên liệu càng nhiều thì nhiệt trị của nhiên liệu càng cao Tuổi hình thành nhiên liệu càng già thì thành phần cacbon càng cao, song khi ấy độ liên kết của than càng lớn nên than càng khó cháy

Hyđrô là thành phần cháy quan trọng của than, khi cháy toả ra nhiệt lượng 144.500 kJ/kg Nhưng lượng hyđrô có trong thiên nhiên rất ít

Lưu huỳnh là thành phần cháy trong nhiên liệu.Trong than lưu huỳnh tồn tại

không tham gia quá trình cháy mà chuyển thành tro của nhiên liệu

Vì vậy: S = Shc + Sk + Ss , %

= Sc + Ss , %

Nhiệt trị của lưu huỳnh bằng khoảng 1/3 nhiệt trị của cacbon Khi cháy lưu huỳnh

nguyên tố có hại của nhiên liệu

Oxy và Nitơ là những chất trơ than Sự có mặt của oxyvà nitơ làm giảm thành phần cháy của thanlàm cho nhiệt trị của than giảm xuống Than càng non thì oxy càng nhiều Khi đốt than, nitơ không tham gia quá trình cháy chuyển thành dạng tự do ở trong khói

Các thành phần của nhiên liệu có thể biểu diễn theo phần trăm trọng lượng của các nguyên tố thành phần so với trọng lượng của mẫu nhiên liệu

Các thành phần nguyên tố hóa học này được xác định bằng máy phân tích nguyên tố hóa học Thành phần cháy được của than trong cùng một vỉa than hay trong cùng một khóang sàng thì rất ít thay đổi, song độ tro sẽ thay đổi lớn trong quá trình khai thác vận chuyển, sàng tuyển , cũng như tích trử trong kho hoặc sân than

Độ ẩm của than thường thay đổi lớn do vận chuyển, cất dự, và do thời tiết, khí hậu thay đổi bởi vậy để phân tích đánh giá và miêu tả một loại than nào đó chính xác người ta thường loại bỏ độ ẩm và độ tro ra ngoài

2.1.2 Phân loại than

Hiện nay trên thế giới , mỗi quốc gia đều có cách phân loại than của mình theo trử lượng, đặc tính và phương thức sử dung nguồn than của mình Do vậy cách kí hiệu và biếu thị đặc trưng cho một loại than có thể không giống nhau Song hầu như tất cả các quốc gia đều phân loại than trên cở xác định đặc tính than bằng phương pháp thí nghiệm

Theo tiêu chuẩn ASTM –D388 về “ phân loại than theo giải” thì tuỳ theo tuổi hình thành , cùng với sự biến đổi niên đại ta có thể phân than thành các giải từ than bùn (Lignite) đến than Antraxit Phương pháp phân loại này dựa vào việc xác định thành phần Các bon cố định trong than mẫu khô và Nhiệt trị của than trong mẫu cháy Dựa vào nhiệt trị cháy của than và thành phần cacbon cố định trong than để phân loại than già hay non

Để có thể phân loại than ta cần phải làm thí nghiệm xác định nhiệt trị của than

“Q” và các thành phần công nghiệp của than độ ẩm “W”, chất bốc “V”, cácbon cố định “C” và tro “A”

Để tính toán nhiệt trị cháy của than ta cần phải tính đổi các giá trị như sau:

[100 1 , 08 0 , 55 ] 100

15 ,

+ +

−

−

=

S A

M

S C

S Q

Q

p t c

S thành phần lưu huỳnh trong than %

Theo tiêu chuẩn Quốc tế ISO và tiêu chuẩn của Mỹ ASTM thì

+Mẫu than đem phân tích đã loại bỏ thành phần ảm và tro ra ngoài được gọi là mẫu khô, không tro dùng kí hiệu “daf” có nghĩa là “dry ash free “ thực chất đây thành phần cháy của than:

Cdaf+ Hdaf+ Odaf+Sdaf+Ndaf= 100%

+Mẫu than đã loại bỏ độ ẩm của than được gọi là mẫu khô và kí hiệu bàng chữ d

có nghĩa là “dry”:

Cd+ Hd+ Od+Sd+Nd+ Ad = 100%

+Mẫu than mà đã cộng thêm vào thành thành ẩm thì được gọi là mẫu nhận được và

kí hiệu bằng chữ “ar” có nghĩa là “ as received” cũng được hiểu là thành phần làm việc của than Car+ Har+ Oar+Sar+Nar+ Aar +Mar = 100%

+ Đem mẫu than đặt ở trong phòng thĩ nghiệm có nhiệt độ là>20oc và có độ ẩm 60% thì mẫu than sẽ mất đi một phần độ ẩm bề mặt gọi là mấu than khô trong

không khí kí hiệu bằng chữ “ ad “ có nghĩa là air dry có lúc còn gọi là mẫu phân

tích

Cad+ Had+ Oad+Sd+Nad+ Aad + Mad= 100%

M ở đây có nghĩa là “Moisture” trong sách việt nam dùng chữ W để biểu thị

2.1.3 Đặc tính công nghệ của than

Trong thực tế người ta còn đánh giá, phân loại than theo các đặc tính công

nghệ mà những đặc tính đó phản ánh khả năng cháy của than Theo quan điểm đó

trong than gồm có các thành phần sau: Độ ẩm W; Chất bốc V; Cốc FC; Độ tro A

Bất kỳ một loại nhiên liệu rắn nào cũng chưa một lượng nước gọi là độ ẩm

của nhiên liệu Nó là thành phần không tham gia qúa trình cháy của nhiên liệu Sự

có mặt của độ ẩm làm cho thành phần cháy giảm đi, giảm nhiệt trị của nhiên liệu

Ngoài ra khi nhiên liệu cháy cần phải tiêu hao một số lượng nhiệt để làm độ ẩm bốc

thành hơi nước

Phần độ ẩm duy trì trên bề mặt than và có thể thóat ra khỏi bề mặt than khi để

là độ ẩm bền vững không tách khỏi nhiên liệu ở điều kiện không khí khô

Độ ẩm toàn phần của than được xác định bằng cách sấy nhiên liệu trong tủ sấy

hoàn toàn độ ẩm ra khỏi nhiên liệu vì một số loại độ ẩm trong như ẩm tinh thể,

2.1.3.2 Độ tro trong than “A”

Các vật chất ở dạng khoáng chất trong than khi cháy biến thành tro, Sự có mặt của chúng làm giảm thành phần cháy nghĩa là làm giảm nhiệt trị của than Tỷ lệ tro trong than ảnh hưởng rất lớn đến tính chất cháy của than như: giảm nhiệt trị của than,gây nên mài mòn bề mặt ống hấp thụ nhiệt,bám bẩn làm giảm hệ số truyền nhiệt qua vách ống, Ngoài ra một đặc tính quan trọng nữa của tro ảnh hưởng lớn đến quá trình làm việc của thiết bị cháy là độ nóng chảy của tro

Độ tro của nhiên liệu được xác định bằng cách

cho đến khi trọng lượng còn lại không thay đổi Phần trọng lượng không thay đổi đó tính bằng phần trăm gọi là độ tro của nhiên liệu Độ tro của madut vào khoảng 0,2- 0,3%, của gỗ vào khoảng 0,5 – 1%, của than antraxitcó thể lên tới 15 – 30% hoặc cao hơn nữa

Một trong những đặc tính quan trọng làm ảnh hưởng đến điều kiện làm việc trong lò hơi là độ nóng chảy của tro

Trong phòng thí nghiệm người ta xác định nhiệt độ nóng chảy của tro bằng cách lấy tro ép thành hình tháp cao 20 mm đáy vuông có cạnh 7 mm, sau đó cho mẫu vào lò nung Nhiệt độ mà hình tháp bắt đầu biến dạng gọi là nhiệt độ bắt đầu

bắt đầu chảy t3

Hình 2-1 Xác nhận đặc tính

chảy của tro.-TLTK 1

0-trước khi đốt nóng; 1-bắt đầu

biến dạng; 2-bắt đầu mềm; 3-bắt

đầu chảy