Nghiên cứu một số giải pháp nâng cao hiệu suất cháy antraxit việt nam trong buồng đốt than phun nhà máy nhiệt điện

Để giải quyết vấn đề đặt ra cần nghiên cứu bằng lý thuyết và thực nghiệm quá trình cháy bột than, xác định các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cháy, tạo cơ sở tin cậy cho việc lựa chọn mộ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

NGUYỄN CHIẾN THẮNG

NGHIÊN CỨU MỘT SỐ GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU SUẤT CHÁY ANTRAXIT VIỆT NAM TRONG BUỒNG ĐỐT THAN PHUN

NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NHIỆT

Hà Nội, 2017

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

NGUYỄN CHIẾN THẮNG

NGHIÊN CỨU MỘT SỐ GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU SUẤT CHÁY ANTRAXIT VIỆT NAM TRONG BUỒNG ĐỐT THAN PHUN

NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN

Chuyên ngành: Kỹ thuật nhiệt

Mã số: 62520115

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NHIỆT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

1 PGS.TS TRẦN GIA MỸ

2 GS.TSKH NGUYỄN SĨ MÃO

Hà Nội, 2017

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu và kết quả trong luận án là trung thực và chưa có ai công bố trong bất kỳ công trình nào

Hà Nội, ngày 2 tháng 7 năm 2017

TM Tập thể hướng dẫn khoa học

PGS TS TRẦN GIA MỸ

Tác giả luận án

NGUYỄN CHIẾN THẮNG

Tác giả xin cảm ơn PGS.TS Trương Duy Nghĩa, Chủ nhiệm đề tài cấp nhà nước KC.05.25/11-15 đã tạo điều kiện cho tác giả tham gia thực hiện, sử dụng số liệu, kết quả nghiên cứu của đề tài cũng như giúp đỡ tác giả trong quá trình thực hiện đề tài, viết luận án Tác giả xin gửi lời cảm ơn đến Ban Lãnh đạo Viện Năng lượng, các đồng nghiệp trong Trung tâm tư vấn Nhiệt điện & Điện Hạt nhân, Viện Năng lượng, Bộ Công Thương đã tạo mọi điều kiện thời gian, giúp đỡ, động viên để tôi có thể hoàn thành được luận án

Tác giả xin gửi lời cảm ơn đến Ban lãnh đạo Hội Khoa học kỹ thuật Nhiệt Việt Nam, công ty Cổ phần Nhiệt điện Ninh Bình, nhóm thực hiện chuyên đề mô phỏng CFD, nhóm hiệu chỉnh lò hơi - Trung tâm thí nghiệm điện, công ty ETRC, xưởng Thiết bị áp lực - Viện Khoa học & Công nghệ Nhiệt - Lạnh đã tạo mọi điều kiện để tác giả được tham gia, tiếp cận, thu thập số liệu thực tế cũng như tiến hành chế tạo, vận hành, thí nghiệm, đo đạc các thông số cần thiết trong quá trình thực hiện đề tài

Cuối cùng, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến gia đình và người thân đã khuyến khích, động viên và là chỗ dựa tinh thần cho tác giả trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận án

Hà Nội, ngày 2 tháng 7 năm 2017 Tác giả luận án

NGUYỄN CHIẾN THẮNG

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt viii

Danh mục các bảng xiii

Danh mục các hình vẽ, đồ thị xv

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 2

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3

4 Phương pháp nghiên cứu 3

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu 3

6 Điểm mới của luận án 4

7 Bố cục của luận án 4

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CHÁY THAN TRONG BUỒNG ĐỐT THAN PHUN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 5

1.1 Vai trò của các NMNĐ đốt than trong sản xuất điện năng 5

1.1.1 Vai trò nhiệt điện than trong sản xuất điện thế giới 5

1.1.2 Vai trò nhiệt điện than ở Việt Nam 5

1.1.3 Khả năng cung ứng than cho sản xuất điện 6

1.2 Công nghệ đốt than antraxit trong NMNĐ ở Việt Nam 7

1.2.1 Lò hơi đốt than phun (Pulverized Coal - PC) 7

1.2.2 Lò hơi đốt tầng sôi tuần hoàn (Circulating Fluidized Bed - CFB) 8

1.3 Nghiên cứu cháy antraxit trong buồng lửa than phun 9

1.3.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến cháy antraxit 9

1.3.1.1 Nhiệt lượng bắt cháy 9

1.3.1.2 Lưu lượng và tốc độ gió sơ cấp 10

1.3.1.3 Nhiệt độ gió nóng và nhiệt độ khói vùng bắt lửa 10

1.3.1.4 Độ mịn của bột than 10

1.3.1.5 Nhiệt độ bắt cháy của dòng bột than 11

1.3.1.6 Nồng độ dòng bột than 14

1.3.1.7 Trường khí động trong buồng lửa 15

1.3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của vòi đốt và cấu trúc buồng đốt 19

1.3.2.1 Vòi phun đốt than bột và cách bố trí trên buồng đốt 19

1.3.2.2 Buồng đốt ngọn lửa hình W 20

1.4 Tổng quan các kết quả nghiên cứu về cháy than antraxit 22

1.4.1 Các kết quả nghiên cứu ở nước ngoài 22

1.4.2 Các kết quả nghiên cứu ở Việt Nam 31

1.4.3 Nghiên cứu trên mô hình mô phỏng CFD 32

1.4.3.1 Tình hình nghiên cứu quá trình cháy than trên phần mềm mô phỏng trên thế giới 33 1.4.3.2 Tình hình nghiên cứu quá trình cháy than trên phần mềm mô phỏng tại Việt Nam34 1.5 Luận cứ về nội dung nghiên cứu của luận án 35

1.6 Kết luận chương 1 37

CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NỒNG ĐỘ DÒNG THAN PHUN ĐẾN HIỆU SUẤT CHÁY 38

2.1 Mục đích và phương pháp nghiên cứu 38

2.2 Thiết bị thực nghiệm và thiết bị đo 39

2.2.1 Cơ sở lựa chọn và thiết kế mô hình 39

2.2.2 Kết quả thiết kế mô hình 43

2.2.3 Thiết bị đo 47

2.2.4 Thử nghiệm hiệu chỉnh mô hình 49

2.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ dòng than phun đến hiệu suất cháy 51

2.3.1 Các chế độ và phương pháp thử nghiệm 51

2.3.2 Phương pháp thu thập và xử lý số liệu thực nghiệm 52

2.3.2.1 Phương pháp thu thập số liệu thực nghiệm 52

2.3.2.2 Xử lý số liệu 53

2.3.3 Kết quả thực nghiệm trên mô hình 55

2.3.3.1 Kết quả hiệu chỉnh mô hình 55

2.3.3.2 Kết quả thí nghiệm chế độ 58

2.4 Kết luận chương 2 60

CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA HÀM LƯỢNG CHẤT BỐC ĐẾN

HIỆU SUẤT CHÁY TRONG LÒ HƠI NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 61

3.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng chất bốc đến hiệu suất cháy trên mô hình mô phỏng 61

3.1.1 Lựa chọn và thiết lập mô hình 61

3.1.1.1 Lựa chọn mô hình và miền tính toán 61

3.1.1.2 Các phương trình mô phỏng bằng phương pháp số CFD 67

3.1.1.3 Thiết lập mô hình toán học và mô phỏng số lò hơi 68

3.1.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng chất bốc đến hiệu suất cháy trên mô hình mô phỏng số 70

3.1.2.1 Dữ liệu đầu vào và điều kiện biên 70

3.1.2.2 Kết quả nghiên cứu hiệu chỉnh mô hình 70

1 Mô hình học của bài toán 70

2 Chia lưới mô hình 71

3 Các bước tính toán mô hình 72

3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng chất bốc đến hiệu suất cháy trên lò hơi thực tế 73

3.2.1 Thiết bị thực nghiệm và thiết bị đo 73

3.2.2 Phương pháp tiến hành thực nghiệm 73

3.2.2.1 Nội dung thí nghiệm 73

3.2.2.2 Phương pháp thí nghiệm 74

3.2.3 Phương pháp xử lý số liệu 74

3.2.4 Kết quả thực nghiệm 76

3.2.4.1 Năng lực thiết bị của lò hơi 76

3.2.4.2 Thí nghiệm đốt than nội địa 77

1 Thí nghiệm xác định chế độ cháy tối ưu 77

2 Thí nghiệm cơ bản và cân bằng 77

3.2.4.3 Thí nghiệm đốt than trộn 78

1 Đánh giá quá trình và kết quả sơ bộ 78

2 Thí nghiệm hệ số không khí thừa tối ưu 80

3 Thí nghiệm cân bằng 80

Thí nghiệm than trộn 5% 80

Thí nghiệm than trộn 10% 82

Thí nghiệm than trộn 15% 83

Thí nghiệm than trộn 20% 84

Thí nghiệm than trộn 30% 86

3.3 Kết luận chương 3 88

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 89

4.1 Kết quả nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng của nồng độ dòng than phun đến hiệu suất cháy 89

4.1.1 Ảnh hưởng của tốc độ và nồng độ than/gió sơ cấp 89

4.1.2 Ảnh hưởng của tỉ lệ và tốc độ gió thứ cấp/sơ cấp và hệ số không khí thừa 91

4.2 Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng chất bốc đến hiệu suất cháy trong lò hơi nhà máy nhiệt điện 94

4.2.1 Kết quả nghiên cứu thử nghiệm trên lò hơi thực tế 94

4.2.1.1 Nồng độ dòng bột than 94

4.2.1.2 Tốc độ gió sơ cấp 96

4.2.1.3 Tỷ lệ tốc độ gió thứ cấp/sơ cấp và tổng lượng gió cấp vào lò 98

4.2.1.4 Hệ số không khí thừa 100

4.2.1.5 Hiệu suất 102

4.2.2 Kết quả nghiên cứu mô phỏng số CFD ảnh hưởng của hàm lượng chất bốc đến quá trình và hiệu suất cháy 105

4.2.2.1 Giai đoạn trước khi thí nghiệm thực tế 105

1 Trường nhiệt độ trong buồng đốt 105

a Trường hợp sử dụng than antraxit nội địa 105

b Trường hợp sử dụng than trộn với các tỷ lệ khác nhau 107

2 Trường tốc độ 108

a Than antraxit nội địa 108

b Trường hợp sử dụng than trộn 110

3 Hiệu suất cháy 112

4.2.2.2 Giai đoạn sau thí nghiệm thực tế 117

1 Sự phân bố trường nhiệt độ 117

2 Sự phân bố trường tốc độ 118

3 Hiệu suất cháy 119

4.3 Phân tích so sánh kết quả 121

4.4 Đề xuất giải pháp 123

4.5 Kết luận chương 4 124

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 126

KẾT LUẬN 126

NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN 127

MỘT SỐ KIẾN NGHỊ, ĐỀ XUẤT HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 127

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 128

TÀI LIỆU THAM KHẢO 129 PHỤ LỤC A: MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM

PHỤ LỤC 1 Bản tính thiết kế mô hình

PHỤ LỤC 2 Bảng tính các chế độ thí nghiệm trên mô hình thực nghiệm

PHỤ LỤC 3 Kết quả phân tích mẫu than thí nghiệm

PHỤ LỤC B: THÍ NGHIỆM ĐỐT THAN TRỘN

PHỤ LỤC 1 Nhiên liệu dùng trong thí nghiệm

PHỤ LỤC 2 Bảng tính các chế độ thí nghiệm trên lò hơi thực tế tại NMNĐ Ninh Bình

PHỤ LỤC 3 Điều kiện đầu vào và điều kiện biên cho mô phỏng CFD sau thí nghiệm trên lò hơi thực tế tại NMNĐ Ninh Bình

Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt

Ký hiệu

a Hệ số thực nghiệm

Cs Hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào bước ống

Cz Hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào kết cấu chùm ống

k Hệ số không đồng đều về khí động đầu ra miệng phun

Nu Tiêu chuẩn Nusselt

n Số cấp phản ứng

Pr Tiêu chuẩn Prandtl

q4 Tổn thất nhiệt do cháy không hết về mặt cơ học %

u Tốc độ trung bình theo phương dọc trục đầu ra m/s

” Hệ số không khí thừa tương ứng với gió đi vào một vòi phun

hn2 Hệ số không khí thừa sau bộ hâm nước cấp 2

bx Hệ số trao đổi nhiệt bức xạ W/m2K

 Đại lượng đặc trưng lượng tiêu hao than khi cháy một kg ôxy

 Hệ số phi

 Hệ số Lambda

m Tốc độ dòng tương đối

CFB Circulation fluidized bed - Tầng sôi tuần hoàn

CFD Computational Fluid Dynamics -Mô phỏng động học bằng máy

tính ĐHN Điện hạt nhân

EVN Tập đoàn điện lực Việt Nam

FI Chỉ số cháy bột than

HTĐ Hệ thống điện

Nlm Công suất lắp máy

NMNĐ Nhà máy nhiệt điện

NMĐ Nhà máy điện

OECD Organization for Economic Cooperation and Development - Tổ

chức hợp tác các nước phát triển kinh tế

PC Pulverized combustion - Công nghệ đốt than phun

TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam

UD Untra-Dense - Đậm đặc

WEC World Energy Council - Hội đồng năng lượng thế giới

Danh mục các bảng

Bảng 1.1 Dự kiến cân đối cung cầu than sau khi điều chỉnh 6

Bảng 1.2 Nhiệt lượng cần thiết để bắt cháy 1 kg than bột (MJ/kg) 15

Bảng 1.3 Lưu lượng hồi lưu khói nóng cần thiết đối với than antraxit 18

Bảng 2.1 Thông số thiết kế buồng đốt lò hơi NMNĐ Hải Phòng 40

Bảng 2.2 Đặc tính than được dùng cho mô hình thí nghiệm 42

Bảng 2.4 Thông số các thiết bị vận hành của mô hình thực nghiệm 45

Bảng 2.5 Thông số thiết bị đo sử dụng trong thực nghiệm 48

Bảng 2.6 Kết quả kiểm tra công suất máy cấp than kiểu trục vít 56

Bảng 2.7 Kết quả tổng hợp cân bằng gió mô hình thí nghiệm 56

Bảng 2.8 Kết quả thí nghiệm cân bằng than và xác định hiệu suất phân ly 57

Bảng 2.9 Kết quả đo thí nghiệm chế độ ảnh hưởng của tốc độ/nồng độ vòi phun gió

Bảng 3.2 Kết quả thí nghiệm hệ số không khí thừa tối ưu khi đốt than nội địa 77

Bảng 3.3 Kết quả thí nghiệm hệ số không khí thừa tối ưu khi đốt than trộn 80

Bảng 4.1 Kết quả tính thí nghiệm chế độ ảnh hưởng của tốc độ và nồng độ gió sơ

Bảng 4.3 Ảnh hưởng của hàm lượng chất bốc đến nồng độ dòng bột than 94

Bảng 4.4 Ảnh hưởng của hàm lượng chất bốc đến tốc độ gió sơ cấp 96

Bảng 4.5 Ảnh hưởng của hàm lượng chất bốc đến tỷ lệ tốc độ gió thứ cấp/sơ cấp và

tổng lượng gió cấp vào lò

98

Bảng 4.6 Ảnh hưởng của hàm lượng chất bốc đến hệ số không khí thừa 100

Bảng 4.7 Ảnh hưởng của hàm lượng chất bốc đến hiệu suất 103

Bảng 4.8 Thông số nhiệt độ trên các mặt cắt ngang của buồng đốt 106

Bảng 4.9 Nhiệt độ trung bình trên các mặt cắt theo chiều cao buồng đốt 108

Bảng 4.12 Bảng tính hiệu suất cháy ở điều kiện tính toán 114

Bảng 4.13 Bảng tính cacbon cháy không hết trong tro bay ở điều kiện tính toán 116

Bảng 4.14 Bảng tính hiệu suất cháy ở điều kiện mô phỏng sau thí nghiệm 119

Bảng 4.15 Bảng tính cacbon cháy không hết trong tro bay ở điều kiện mô phỏng sau thí nghiệm

121

Bảng 4.16 So sánh hiệu suất cháy ở điều kiện mô phỏng và thí nghiệm thực tế trên

lò hơi

123

Danh mục các hình vẽ, đồ thị Hình 1.1 Mối quan hệ nhiệt độ bắt lửa Tbl (T15, RI) và hàm lượng chất bốc Vc 13

Hình 1.2 Mối quan hệ nhiệt độ cháy và hàm lượng chất bốc 14

Hình 1.3 Mối quan hệ giữa các loại than và nồng độ hỗn hợp có lợi nhất 15

Hình 1.5 Sự phân bố trường nhiệt độ trong lò hơi của NMNĐ Phả Lại 2 khi thay

đổi các tỉ lệ trộn than

35

Hình 1.6 Ảnh hưởng của hệ số không khí thừa đến quá trình cháy 35

Hình 3.7 Mô hình buồng đốt 3D được dựng trên ANSYS DesignModeler 71

Hình 3.9 Đặc tuyến kinh tế kỹ thuật và hiệu suất cháy của lò hơi đốt than nội địa 78

Hình 3.10 Đặc tuyến kinh tế kỹ thuật và hiệu suất cháy của lò hơi đốt than trộn 5% 81

Hình 3.11 Đặc tuyến kinh tế kỹ thuật và hiệu suất cháy của lò hơi, than trộn 10% 83

Hình 3.12 Đặc tuyến kinh tế kỹ thuật và hiệu suất cháy của lò hơi, than trộn 15% 84

Hình 3.13 Đặc tuyến kinh tế kỹ thuật và hiệu suất cháy của lò hơi, than trộn 20% 85

Hình 3.14 Đặc tuyến kinh tế kỹ thuậtvà hiệu suất cháy của lò hơi, than trộn 30% 87

Hình 4.1 Sự phụ thuộc của hiệu suất vào tốc độ gió sơ cấp 90

Hình 4.2 Sự phụ thuộc của hiệu suất vào nồng độ than/gió sơ cấp 91

Hình 4.3 Sự phụ thuộc của hiệu suất vào tỉ lệ tốc độ gió thứ cấp/sơ cấp 93

Hình 4.4 Sự phụ thuộc của hiệu suất vào hệ số không khí thừa 93

Hình 4.5 Nồng độ bột than hợp lý theo hàm lượng chất bốc 95

Hình 4.6 Tốc độ gió sơ cấp hợp lý theo hàm lượng chất bốc 97

Hình 4.7 Tỷ lệ tốc độ gió thứ cấp/sơ cấp hợp lý và tổng lượng gió cấp vào lò theo

hàm lượng chất bốc

99

Hình 4.8 Hệ số không khí thừa hợp lý theo hàm lượng chất bốc 102

Hình 4.9 Đặc tuyến kinh tế kỹ thuật lò hơi ở các tỷ lệ trộn 103

Hình 4.10 Sự thay đổi hiệu suất theo hàm lượng chất bốc 104

Hình 4.12 Bề mặt ngọn lửa bên trong buồng đốt ở nhiệt độ 1500oC 105

Hình 4.13 Trường nhiệt độ trên mặt cắt dọc của buồng đốt 107

Hình 4.14 Bề mặt ngọn lửa 1500oC trong các trường hợp trộn khác nhau 107

Hình 4.15 Véc tơ tốc độ tại các mặt cắt của buồng đốt 108

Hình 4.20 Sự phân bố nhiệt độ trên mặt cắt ngang cụm vòi đốt thứ hai 117

Hình 4.21 Sự phân bố vectơ vận tốc trên mặt cắt ngang cụm vòi đốt thứ 2 118

Hình 4.22 Quỹ đạo chuyển động và thời gian lưu hạt trong buồng đốt 119

Hình 4.23 So sánh hiệu suất cháy ở điều kiện mô phỏng và thí nghiệm thực tế trên

lò hơi

123

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Theo Cơ quan Năng lượng quốc tế, năm 2015 tỷ trọng nhiệt điện than thế giới chiến 39,48% Dự báo tỷ lệ này sẽ là 38,11% vào năm 2020, 37,92% năm 2025 và năm 2030 là 37,39%; cao hơn rất nhiều so với loại nhà máy điện có tỷ trọng đứng thứ 2 là điện từ năng lượng tái tạo: 22,75% năm 2015 và 24,53%; 24,16% và 24,01% tương ứng cho các năm

2020, 2025 và 2030

Theo quy hoạch điện VII hiệu chỉnh tháng 3 năm 2016 của Việt Nam, giai đoạn

2015-2030 điện năng sản xuất từ nhiệt điện than luôn tăng và chiếm tỷ trọng lớn nhất trong cơ cấu nguồn điện Các nhà máy nhiệt điện than đã và đang xây dựng ở Việt Nam hiện nay,

cơ bản sử dụng loại lò đốt than phun thông số cận tới hạn và siêu tới hạn quy công suất tổ máy từ 300 - 600 MW, nhiên liệu sử dụng là than antraxit và một số sử dụng than bitum và abi tum nhập khẩu Tương lai tiếp theo quy mô công suất tổ máy dự kiến nâng lên đến

1000 MW Các lò hơi đốt than phun đã được thiết kế chế tạo đốt than ổn định, song hiệu suất còn thấp, tỷ lệ cacbon chưa cháy hết trong tro còn cao Đặc biệt là đối với các lò đốt than antraxit Việt Nam, loại than cháy ít khói, hàm lượng các bon (C) trong than cao, song chất bốc (V) hàm lượng tro (A) cao nên khó bắt cháy và khó cháy kiệt Chính vì vậy, hiện nay, thành phần các bon còn lại trong tro ở các nhà máy nhiệt điện cũ đều rất cao như: Phả Lại: 12-18%, Ninh Bình: 15 -35%, Uông Bí cũ: 30 - 40%, ); Các nhà máy mới xây dựng như Phả Lại 2, Uông Bí mở rộng 1, vẫn chưa khắc phục được các nhược điểm trên của than antraxit Việt Nam, hàm lượng C còn lại trong tro vẫn cao (trên 12%)

Kinh nghiệm nghiên cứu, thiết kế, chế tạo lò hơi NMNĐ đốt than sử dụng than antraxit

có chất bốc thấp ở mức dưới 8% như than Việt Nam chưa nhiều Việc nâng cao hiệu suất cháy than trong các NMNĐ hiện vẫn đang thực hiện ở mức trung, đại tu thiết bị và những cải tiến mang tính nhỏ, lẻ: sử dụng vòi phun đậm loãng kiểu UD cho NMNĐ Ninh Bình, tuy nhiên mới chỉ mang tính cải thiện, các bon còn lại trong tro vẫn cao Gần đây, các lò hơi mới ở nhà máy nhiệt điện đốt than Việt Nam đều sử dụng dạng ngọn lửa hình W, nhằm kéo dài thời gian cháy của hạt than để hạt than cháy kiệt hơn, nâng cao độ ổn định và hiệu suất lò

Các nghiên cứu lý thuyết cháy ứng dụng đã chỉ ra rằng, để nâng cao hiệu hiệu quả sử dụng than ít chất bốc cần phải giải quyết các vấn đề kĩ thuật cơ bản sau:

+ Bảo đảm bắt lửa sớm, ổn định

+ Bảo đảm hiệu suất cháy cao, cháy kiệt

+ Hạn chế và loại bỏ đóng xỉ buồng lửa

+ Đề phòng ăn mòn nhiệt độ cao

+ Giảm chất phát thải khí và các thành phần ô nhiễm khác

Đây là những vấn đề kĩ thuật phức tạp, mâu thuẫn lẫn nhau, phải nghiên cứu và chọn lựa các giải pháp phù hợp, tối ưu

Từ những trình bày trên đây có thể nhận thấy, vấn đề nâng cao độ tin cậy trong vận hành và đặc biệt là hiệu suất cháy than antraxit Việt Nam là vấn đề cấp thiết và cấp bách hiện nay Để giải quyết vấn đề đặt ra cần nghiên cứu bằng lý thuyết và thực nghiệm quá trình cháy bột than, xác định các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cháy, tạo cơ sở tin cậy cho việc lựa chọn một số giải pháp nâng cao hiệu suất cháy antraxit trong buồng đốt than phun nhà máy nhiệt điện Việt Nam

Với lý do trình bày trên đây có thể nhận thấy, việc lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu một số

giải pháp nâng cao hiệu suất cháy antraxit Việt Nam trong buồng đốt than phun nhà

máy nhiệt điện” có ý nghĩa khoa học và thực tiễn

2 Mục đích nghiên cứu

Mục đích nghiên cứu của luận án là:

Nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm quá trình cháy, xác định các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cháy bột than antraxit Việt Nam trong buồng đốt lò hơi nhà máy nhiệt điện; Tổng hợp phân tích kết quả thu được, đề xuất và lựa chọn giải pháp nâng cao hiệu suất cháy antraxit Việt Nam trong buồng đốt than phun nhà máy nhiệt điện;

Để đạt được mục đích nêu trên, quá trình nghiên cứu đề tài cần giải quyết những nhiệm

vụ cụ thể sau đây:

- Nghiên cứu tổng quan về những vấn đề cháy than trong buồng đốt nhà máy nhiệt điện, bao gồm: nghiên cứu về phương pháp đốt than antraxit; các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cháy; Tổng quan về những nghiên cứu trong và ngoài nước trong lĩnh vực cháy than antraxit và giải pháp nâng cao hiệu suất cháy Tổng hợp phân tích những thành tựu đã đạt được và các tồn tại, từ đó xác định nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu ảnh hưởng của dòng bột than đến hiệu suất cháy trong lò hơi nhà máy nhiệt điện trên mô hình vật lý;

- Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng chất bốc đến hiệu suất cháy trên mô hình mô phỏng và trên thực tế;

- Tổng hợp phân tích kết quả nghiên cứu và đề xuất lựa chọn giải pháp nâng cao hiệu suất cháy antraxit Việt Nam trong buồng đốt lò hơi nhà máy nhiệt điện

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Quá trình cháy than nói chung và cháy than antraxit nói riêng hết sức phức tạp và rất rộng lớn, cả về đối tượng và phạm vi nghiên cứu Vì vậy, đối tượng nghiên cứu đặt ra trong luận án này là quá trình cháy than phun nhà máy nhiệt điện và phạm vi nghiên cứu là ảnh hưởng của một số yếu tố đến hiệu suất cháy làm cơ sở cho việc đề xuất lựa chọn giải pháp nâng cao hiệu suất cháy antraxit Việt Nam trong buồng đốt than phun nhà máy nhiệt điện

4 Phương pháp nghiên cứu

Để giải quyết vấn đề đặt ra luận án đã sử dụng các phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với mô hình thực nghiệm, mô phỏng và thực tiễn

- Nội dung nghiên cứu lý thuyết: Các yếu tố ảnh hưởng đến sự bắt cháy; Ảnh hưởng của vòi phun và buồng đốt; Nghiên cứu mô phỏng và nghiên cứu chế tạo; Mô phỏng quá trình cháy than phun bằng phương pháp mô phỏng số CFD

- Nội dung nghiên cứu thực nghiệm: Thiết kế, chế tạo mô hình thực nghiệm và tiến hành thí nghiệm, đánh giá kết quả trên mô hình; Khảo sát, thu thập số liệu tại lò hơi đang vận hành của Công ty Cổ phần Nhiệt điện Ninh Bình, tỉnh Ninh Bình; Thí nghiệm trên lò hơi đang vận hành thực tế của Công ty Cổ phần Nhiệt điện Ninh Bình, tỉnh Ninh Bình

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu

- Về mặt khoa học: Đề tài đã làm sáng tỏ được một số yếu tố ảnh hưởng của nồng độ dòng bột than/ gió sơ cấp, ảnh hưởng của tỷ lệ gió sơ cấp/ thứ cấp đến hiệu suất cháy bột than antraxit trên mô hình thí nghiệm Ảnh hưởng của một số điều kiện vận hành lò hơi nhà máy điện đến hiệu suất lò hơi, đáng chú ý là giải pháp thay đổi hàm lượng chất bốc bằng việc trộn than để nâng cao hiệu suất cháy của buồng đốt, các vấn đề này đã thể hiện

rõ ý nghĩa khoa học của công trình nghiên cứu

- Về mặt thực tiễn: Những đóng góp của đề tài có ý nghĩa thực tiễn khá rõ rệt là đã nghiên cứu thành công một số yếu tố chính ảnh hưởng đến hiệu suất cháy bột than, đã nâng cao được hiệu suất này lên từ 3 đến 5 % so với trước đó

6 Điểm mới của luận án

- Đã xác định được các giá trị vận tốc gió sơ cấp hợp lý, nồng độ than/gió hợp lý, hệ số

không khí thừa hợp lý trên mô hình thực nghiệm, là tư liệu nghiên cứu quan trọng có thể ứng dụng trong quá trình thí nghiệm hiệu chỉnh lò hơi nhà máy nhiệt điện đốt than phun

trong thực tế

- Đã xây dựng được mối quan hệ giữa nồng độ dòng bột than hợp lý, tốc độ gió sơ cấp

(dòng bột than) hợp lý, hệ số không khí thừa đầu ra buồng đốt hợp lý, hiệu suất cháy và hiệu suất lò hơi với hàm lượng chất bốc trong nhiên liệu bằng phương pháp thí nghiệm trên

lò hơi nhà máy nhiệt điện thực tế

- Đã xây dựng được mô hình mô phỏng quá trình cháy trong buồng đốt than phun bằng

phương pháp mô phỏng số CFD với kết quả có ý nghĩa thực tiễn ứng dụng vào việc xác định chế độ nhiệt độ và khí động của lò hơi trước khi tiến hành thí nghiệm đốt than thực tế

và so sánh, kiểm chứng sau khi thí nghiệm đốt than thực tế

7 Bố cục của luận án

Phần thuyết minh luận án gồm 134 trang với các phần: Mở đầu (04 trang); Chương 1 - Tổng quan (33 trang); Chương 2 - Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ dòng than phun đến hiệu suất cháy (23 trang); Chương 3 - Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng chất bốc đến hiệu suất cháy (28 trang); Chương 4 - Kết quả nghiên cứu và thảo luận (37 trang); Kết luận

và kiến nghị (2 trang); Danh mục công trình của luận án (05 công trình); Tài liệu tham khảo (94 tài liệu); Luận án có 32 bảng và 46 hình vẽ

Phần phụ lục của luận án gồm 65 trang với Phụ lục A: Mô hình thí nghiệm có 3 phụ lục nhỏ, phụ lục 1: Bản tính thiết kế mô hình; phụ lục 2: Bảng tính và bảng thông số các kết quả thí nghiệm trên mô hình; phụ lục 3: Kết quả phân tích mẫu than thí nghiệm; Phụ lục B: Thí nghiệm đốt than trộn có 3 phụ lục nhỏ, phụ lục 1: Nhiên liệu dùng trong thí nghiệm; phụ lục 2: Bảng tính các chế độ thí nghiệm trên lò hơi thực tế tại NMNĐ Ninh Bình, phụ lục 3: Điều kiện đầu vào và điều kiện biên cho mô phỏng CFD sau thí nghiệm trên lò hơi thực tế tại NMNĐ Ninh Bình

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ CHÁY THAN TRONG BUỒNG ĐỐT

THAN PHUN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN

Về vị trí và vai trò của NMNĐ đốt than trong sản xuất điện năng của thế giới, Việt Nam, công nghệ áp dụng, phân tích tổng quan những yếu tố ảnh hưởng đến sự bắt cháy, cấu tạo của buồng đốt, vòi phun và thành tựu nghiên cứu trước đây, các vấn đề còn tồn tại để từ đó làm cơ sở xác định nhiệm vụ nghiên cứu của luận án là những nội dung được giải quyết trong chương này

1.1 Vai trò của các NMNĐ đốt than trong sản xuất điện năng

1.1.1 Vai trò nhiệt điện than trong sản xuất điện thế giới

Hiện nay, than đang là dạng nhiên liệu phổ biến nhất trong sản xuất điện năng trên thế giới [9] Đầu thế kỷ XXI, hơn 2/3 số năng lượng điện thế giới được sản xuất tại các NMNĐ, trong đó NMNĐ than 40%, dầu 7%, khí 20% và 15 đến 20 % là thủy điện và điện hạt nhân [92] Theo Hội đồng năng lượng thế giới (WEC 2013) [58, 77, 91] tổng sản xuất điện năng thế giới năm 2013 là 23.300 tỷ kWh Thị phần sản xuất điện năng của các nước phát triển (OECD) giảm đáng kể, trong khi các nước đang phát triển ở châu Phi, châu Mỹ Latin và châu Á, đặc biệt là Trung Quốc tăng mạnh Năm nhà sản xuất lớn nhất về điện trên thế giới năm 2013 là Trung Quốc (5,32.1012 kWh) và Mỹ (4,058.1012 kWh), tiếp theo

1.1.2 Vai trò nhiệt điện than ở Việt Nam

Tính đến năm 2014, Việt Nam có tổng cộng 22 NMNĐ đốt than với tổng công suất đặt

là 8.919 MW (chiếm 25,15%) và, điện năng sản xuất trung bình năm là 52.600 GWh Theo Quy hoạch điện VII điều chỉnh tháng 3 năm 2016 tỷ lệ NMNĐ than sẽ tăng đáng kể Cụ thể công suất đặt và điện năng sản xuất từ các NMNĐ than sẽ là 25.620 MW/130.645 GWh năm 2020; 47.575 MW/220.000 GWh năm 2025 và 55.167 MW/304.304 GWh năm

2030 [10]

Nhu cầu than cho sản xuất điện năm 2020 khoảng 63 triệu tấn; năm 2025 khoảng 95 triệu tấn than và năm 2030 sẽ khoảng 129 triệu tấn than Do nguồn than sản xuất trong nước hạn chế, không đủ cung cấp, nên một số nhà máy nhiệt điện tại các trung tâm điện lực: miền Trung và miền Nam như: Vĩnh Tân, Duyên Hải, Long Phú, Sông Hậu, Long An vv sẽ sử dụng nguồn than nhập khẩu [20]

Như vậy, giai đoạn 2015-2030 nhiệt điện than có vai trò đặc biệt quan trọng trong cơ cấu phát triển hệ thống điện Việt Nam, chiếm tỷ trọng lớn về công suất và điện năng, vượt

xa các nguồn khác như dầu khí, thủy điện và năng lượng tái tạo

1.1.3 Khả năng cung ứng than cho sản xuất điện

Với công suất đặt và điện năng sản xuất như trên, NMNĐ đốt than cần tiêu thụ lượng than rất lớn Khả năng cung cấp than nội địa và than nhập khẩu cho sản xuất điện được trình bày trong bảng 1.1[17]

Bảng 1.1 Dự kiến cân đối cung cầu than sau khi điều chỉnh

Đơn vị: triệu tấn

Từ bảng trên có thể nhận thấy, than antraxit Việt Nam cho sản xuất điện tăng mạnh: từ

24 triệu tấn năm 2015 lên 32-38% năm 2020, 30-42 triệu tấn năm 2025 và 40-45 triệu tấn vào năm 2030 Do khả năng khai thác than nội địa còn hạn chế, nên khoảng trống thiếu hụt trong cân đối năng lượng Việt Nam được hy vọng vào than nhập khẩu Tỷ lệ than nhập khẩu so với than nội địa cho sản xuất điện tăng mạnh, từ khoảng 31% năm 2020 lên khoảng 76-78% năm 2025 và 125-144% năm 2030 Để cung cấp than ổn định cho các nhà máy nhiệt điện, ngoài việc phải nhập khẩu than cần đẩy mạnh đầu tư, khai thác than nội địa

Từ những dữ liệu trình bày trên đây, có thể đi đến kết luận là: than đang và sẽ là loại nhiên liệu sơ cấp quan trọng cho sản xuất điện năng thế giới và đặc biệt là Việt Nam Vì vậy, vấn đề nghiên cứu nâng cao hiệu quả sử dụng than, giảm thiểu ô nhiễm môi trường ở các NMNĐ đốt than vẫn đang là vấn đề cấp thiết đối với các quốc gia trên thế giới Đặc

biệt đối với Việt Nam than sử dụng cho sản xuất điện là loại than chất bốc thấp, độ tro cao, khó cháy, nên vấn đề nghiên cứu đốt than với hiệu suất cao, ổn định tổn thất cơ học thấp rất cấp thiết, có ý nghĩa khoa học và thực tiễn Kết quả nghiên cứu thu được là cơ sở tin cậy cho việc đề xuất lựa chọn một số giải pháp nâng cao hiệu suất cháy than antraxit có tính khả thi cao, có hiệu quả kinh tế và phù hợp với điều kiện Việt Nam

1.2 Công nghệ đốt than antraxit trong NMNĐ ở Việt Nam

Các NMNĐ đốt than của Việt Nam hiện đang sử dụng hai công nghệ cơ bản là đốt than phun (Pulverize Coal - PC) và đốt tầng sôi tuần hoàn (Circulating Fluidized Bed - CFB) Định hướng phát triển nhiệt điện than tại Việt Nam trong thời gian tới như sau: Than Việt Nam chất lượng thấp+xít thải+sản phẩm phụ trong quá trình khai thác than, công nghệ đề xuất là lò CFB, thông số hơi cận tới hạn với tổ máy có gam công suất 200-300MW; Than Việt Nam chất lượng tốt (cám 5, cám 6A), công nghệ lò than phun, thông số hơi cận tới hạn và siêu tới hạn, tổ máy có gam công suất 500-1000MW; Than nhập khẩu (chủ yếu từ

Úc, Indonesia), công nghệ lò than phun, thông số hơi siêu tới hạn và trên siêu tới hạn, tổ máy có gam công suất 500-1000MW [5]

1.2.1 Lò hơi đốt than phun (Pulverized Coal - PC)

Công nghệ lò hơi đốt than phun PC đã và đang được sử dụng rộng rãi trong các NMNĐ đốt than Việt Nam Năm 2013, có 9/14 NMNĐ đốt than sử dụng lò hơi PC với tổng công suất lắp đặt là 3.380 MW, chiếm 63% trong tổng số NMNĐ đốt than Năm 2015, số NMNĐ đốt than phun tăng lên 16/24 nhà máy (chiếm 78,6%) với tổng công suất lắp đặt là 9.895MW/12.591MW công suất đặt của các NMNĐ đốt than [35]

Hiệu suất đốt than antraxit trong các lò PC của Việt Nam nhìn chung thấp hơn hiệu suất đốt than bitum trong các lò PC của các nước khác trên thế giới Do than antraxit Việt Nam

có hàm lượng chất bốc thấp, cacbon cố định cao, khó bắt cháy và khó cháy kiệt, mới chỉ áp dụng đốt trong các lò hơi có thông số dưới tới hạn Hiệu suất trung bình năm 2012 của các NMNĐ đốt than trong nước sử dụng công nghệ lò hơi PC chỉ đạt khoảng 32% Hiệu suất trung bình của các NMNĐ đốt than này chịu ảnh hưởng của một số NMNĐ đốt than cũ có hiệu suất quá thấp, làm ảnh hưởng đến hiệu suất chung của cả hệ thống NMNĐ đốt than Nếu chỉ tính các NMNĐ đốt than mới vận hành gần đây, hiệu suất trung bình đạt khoảng 35%, hiệu suất này vẫn thấp hơn hiệu suất thiết kế của nhà máy Hơn nữa, ở các lò hơi PC, hàm lượng các bon chưa cháy hết trong tro xỉ còn cao dẫn đến hiệu suất sản xuất điện thấp, lãng phí tài nguyên than [35] Điều này còn là yếu tố hạn chế khả năng sử dụng tro xỉ theo yêu cầu của nhà nước Việt Nam hiện nay

Giai đoạn đến năm 2030 các NMNĐ đốt than vẫn sử dụng công nghệ đốt than phun là chủ yếu với thông số trên tới hạn và quy mô tổ máy được nâng lên đến 1.000 MW Nhà máy nhiệt điện PC thông số siêu tới hạn đầu tiên sẽ đưa vào vận hành là NMNĐ Vĩnh Tân

4 đang được xây dựng, dự kiến vận hành vào năm 2018

1.2.2 Lò hơi đốt tầng sôi tuần hoàn (Circulating Fluidized Bed - CFB)

Mặc dù lò hơi sử dụng công nghệ tầng sôi mới được phát triển vào những năm 70 của thế kỉ trước nhưng nhanh chóng khẳng định là một công nghệ có tiềm năng rất lớn nhờ ưu điểm: cháy hiệu quả các loại nhiên liệu xấu, có chất lượng thay đổi trong phạm vi rộng và

có thể giảm phát thải các khí thải độc hại như NOx, SOx trong quá trình cháy nhiên liệu

mà không cần trang bị các thiết bị xử lý đắt tiền

Ở Việt Nam, trước năm 1999 các lò hơi tầng sôi mới chỉ có một số cơ sở sử dụng trong ngành sản xuất giấy (Công ty giấy Bãi Bằng), hóa chất, phân bón và một số ngành khác với công suất nhỏ, thông số hơi thấp

Từ năm 1999, Tổng công ty Than Việt Nam (nay là Tập đoàn Than Khoáng sản Việt Nam) là đơn vị đầu tiên ngoài EVN tham gia đầu tư, phát triển các dự án điện đốt than Với mục đích sử dụng than xấu để phát điện, công nghệ đốt lớp sôi tuần hoàn đã được chọn cho dự án đầu tiên là dự án NMNĐ Na Dương công suất 2x55 MW

Năm 2013, có 5 NMNĐ đốt than sử dụng lò CFB với tổng công suất gần 1500 MW vận hành thương mại, đều của Vinacomin Hiệu suất thiết kế trung bình của các nhà máy này đạt 35%, cao nhất là NMNĐ Cẩm Phả 1, 2 với hiệt suất đạt 38% Đến 2015, số NMNĐ đốt than sử dụng lò CFB tăng lên là 8 nhà máy với tổng công suất là 2696MW chiếm tỷ lệ 21,4% tổng công suất đặt của các NMNĐ đốt than hiện nay của Việt Nam Dự kiến đến

2030, sẽ có thêm các nhà máy nhiệt điện công nghệ CFB mới ở miền Bắc Việt Nam sử dụng than trong nước chất lượng thấp, thông số hơi dưới tới hạn như: An Khánh 2 thuộc Công ty Cổ phần Nhiệt điện An Khánh; Công Thanh (2x300MW) tỉnh Thanh Hóa; Thăng Long 2x300MW tỉnh Quảng Ninh; Hải Dương 2x600MW ; Nam Định 1 2x600MW [35]

Từ những trình bày trên đây có thể nhận thấy, đối với nước ta NMNĐ đốt than phun chiếm tỷ trọng lớn Hơn nữa các lò hơi đốt than phun hiện nay có hiệu suất thấp, tỷ lệ cacbon chưa cháy hết trong tro cao, dẫn đến hiệu quả sử dụng than thấp và gây khó khăn đáng kể cho việc sử dụng tro xỉ hiện nay Vì vậy, đối tương nghiên cứu của đề tài luận án được chọn là lò hơi đốt than phun và phạm vi nghiên cứu là nâng cao hiệu suất cháy than trong buồng lửa

1.3 Nghiên cứu cháy antraxit trong buồng lửa than phun

1.3.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến cháy antraxit

1.3.1.1 Nhiệt lượng bắt cháy

Nhiệt độ bắt lửa của một loại nhiên liệu dưới điều kiện nhất định được xác định bởi điều kiện tới hạn của quá trình bắt cháy Điều kiện bắt lửa của dòng bột than không chỉ tính đến nhiệt độ mà còn phải tính đến cả lượng nhiệt cần cung cấp cho dòng bột than Lượng nhiệt cần thiết cho quá trình bắt lửa, nghĩa là lượng nhiệt cần thiết đưa hỗn hợp tới nhiệt độ bắt lửa và được gọi là nhiệt lượng bắt lửa: Qbl (kJ/kg.h), được xác định theo công thức sau

2510100

)100(

2510100

100

100100

0 1

t C W

W W t

C W

B

t t

W C

q C

V B Q

o bt

bt bl

bt

bl bt bt

bl

(1.1)

Trong công thức trên:

B - lượng tiêu hao than cho một vòi phun (kg/h);

V1- lượng gió sơ cấp, V1 = r1 ”Vo, (m3/kg);

Vo - lượng không khí lý thuyết cho quá trình cháy (Nm3/kg);

”- hệ số không khí thừa tương ứng với gió đi vào một vòi phun;

r1 - tỷ lệ gió sơ cấp;

Co - nhiệt dung riêng gió sơ cấp (kJ/Nm3.oC);

q4 - tổn thất nhiệt cháy không hết về cơ học của lò hơi (%);

Cbt- nhiệt dung riêng của gió sấy than (kJ/kg.oC);

W - độ ẩm mẫu làm việc của than (%);

than, nhiệt độ bắt cháy của dòng bột than, nồng độ dòng bột than, trường khí động trong buồng lửa

1.3.1.2 Lưu lượng và tốc độ gió sơ cấp

Nếu tỷ lệ gió sơ cấp càng cao thì nhiệt lượng cần thiết để đạt tới trạng thái bắt lửa sẽ càng lớn Bởi vậy than càng khó cháy thì cần chọn tỷ lệ gió sơ cấp càng thấp Tuy nhiên lượng gió sơ cấp cần phải đảm bảo các yêu cầu của sự cháy ổn định nên gió sơ cấp không được chọn quá thấp Mặt khác tốc độ gió sơ cấp cũng không được chọn quá lớn vì như vậy

sẽ dẫn đến kéo lùi sự bắt lửa ra xa miệng vòi phun

Tỷ lệ gió sơ cấp đối với than antraxit được chọn như sau: r1= 0,15  0,2

1.3.1.3 Nhiệt độ gió nóng và nhiệt độ khói vùng bắt lửa

Nâng cao nhiệt độ ban đầu của dòng hỗn hợp gió sơ cấp và bột than có thể giảm được lượng nhiệt cần thiết để đạt tới trạng thái bắt lửa, làm cho sự bắt lửa dịch về phía trước gần vòi phun hơn Thông thường đối với than ít chất bốc như than antraxit sử dụng không khí nóng nhiệt độ cao (380oC420oC) để vận chuyển bột than, như vậy sẽ làm cho than dễ bắt lửa hơn

Ngoài ra sử dụng đai cháy để nâng cao nhiệt độ buồng đốt vùng bắt lửa cũng là một trong những biện pháp có lợi cho việc cung cấp nhiệt cho dòng bắt cháy

1.3.1.4 Độ mịn của bột than

Khi bột than càng mịn thì tổng diện tích bề mặt tiếp xúc của bột than trên một đơn vị khối lượng với dòng khí nóng càng lớn, tốc độ gia nhiệt dòng bột than tăng, cũng đồng nghĩa với việc tăng nhanh nhiệt độ dòng hỗn hợp gió sơ cấp và bột than Theo biểu thức (1.1) lúc đó lượng nhiệt cần thiết đưa hỗn hợp tới nhiệt độ bắt lửa giảm làm cho quá trình bắt lửa bột than sớm hơn

Lí thuyết cũng như thực nghiệm chỉ ra rằng than càng ít chất bốc thì yêu cầu bột than càng mịn Độ mịn phù hợp được tính như sau 29, 46, 51:

* Theo các nước phương Tây đối với loại than ít chất bốc Vdaf< 10 thì:

R90< 0,5 Vdaf+2 R75< 0,5Vdaf+4

* Theo tiêu chuẩn của Nga đối với các lọai than ít chất bốc Vdaf< 10 thì:

R90= 6 + 0,7 V ar c

* Kinh nghiệm vận hành của các nhà máy điện thì đối với than antraxit Việt Nam độ mịn thích hợp vào khoảng R90= 4-8%

1.3.1.5 Nhiệt độ bắt cháy của dòng bột than

Nhiệt độ bắt lửa của dòng bột than chủ yếu phụ thuộc vào chất bốc của than, vào điều kiện gia nhiệt và tản nhiệt của dòng hỗn hợp ở đầu ra vòi phun trong buồng lửa Tại đầu ra vòi phun dòng hỗn hợp bột than được bao bọc bởi dòng gió sơ cấp và thứ cấp và được gia nhiệt bởi dòng khói nóng có nhiệt độ cao hồi lưu Vì vậy quá trình bắt lửa vừa cưỡng bức vừa tự nhiên Điều kiện tới hạn của sự bắt lửa được biểu thị bằng hệ phương trình:

Q1 = Q2

T

Q T

Q1 - Nhiệt lượng hoá học

Q2 - Nhiệt lượng toả nhiệt Giả thiết rằng nhiệt độ bột than trước khi bắt lửa là không cao, phản ứng hóa học trong dòng trước khi bắt lửa nằm trong vùng động học Vì vậy lúc đó nhiệt lượng hóa học sinh ra

do phản ứng hóa học cháy bột than 85, 86 Q1 sẽ là :

exp

1/

1

bl o

n o t

lv

RT E K

T

O Q

 đại lượng đặc trưng lượng tiêu hao than khi cháy một kg ôxy

Than cốc, khi cháy hoàn toàn sẽ cho ta CO2 nên lúc đó đại lượng:

 = 0,375 kg (C)/ 1kg(O2);

Đối với bột than, vì trong bột than có chất bốc nên khi tiêu tốn 1 kg O2 thì sẽ cháy hết nhiều nhiên liệu hơn, với than antraxit có thể chọn giá trị  = 0.531

o - Khối lượng riêng của Oxy (kg/m3)

O2 - Nồng độ Oxy trong môi trường phản ứng (%)

To - Nhiệt độ dòng hỗn hợp bột than và gió nóng (K)

R - Hằng số chất khí (kJ/(mol K)

E - Năng lượng hoạt hóa bề mặt hạt than (kJ/mol)

Ko - Hệ số va đập (m/s)

 - Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu giữa bột than với dòng gió nóng (W/m2 .K)

 - Hệ số trao đổi chất (m/s) được chọn như sau:

bt

d

d

T D Nu

Đại lượng đặc trưng cho quá trình tự bắt lửa là chỉ số hoạt tính T15 Đây cũng chính là nhiệt độ mà tại thời điểm đó tốc độ tự gia nhiệt đạt 15oC/1giây trong quá trình nung mẫu bột than thí nghiệm ở điều kiện giàu ôxy Nếu chỉ số T15 mà cao có nghĩa là hoạt tính của than thấp và do đó khó bắt lửa Khi than có chỉ số T15 lớn hơn 280 thì đó là than có đặc tính than antraxit khó bắt lửa Chỉ số hoạt tính đó phụ thuộc vào chất bốc của than và được tính theo công thức sau 12, 33:

T15 = 229,7 - 0,01041 (VC - 27.5)3 (1.4)

Trong đó VC là chất bốc trong than

Từ công thức này ta cũng thấy được nếu chất bốc càng cao thì chỉ số hoạt tính của than càng nhỏ và như vậy than càng dễ bắt cháy

Chỉ số hoạt tính (RI) là khái niệm mà Foster Wheeler đưa ra để đánh giá khả năng bắt cháy của than RI được thể hiện bằng nhiệt độ bắt đầu cháy của mẫu than được đặt trong thiết bị thí nghiệm tiêu chuẩn khi được gia nhiệt dần lên Như vậy, RI cũng tương đương với nhiệt độ bắt cháy Đồ thị mối quan hệ giữa RI và hàm lượng chất bốc mẫu cháy do Foster Wheeler xác định cũng phù hợp với công thức thực nghiệm trên (hình 1.1) 51

Hình 1.1 Mối quan hệ nhiệt độ bắt lửa T bl (T 15 , RI) và hàm lượng chất bốc V c

Chỉ số cháy bột than (FI) được xác định trong lò nung thí nghiệm như sau: Nhiệt độ của lò nung được nâng dần lên, đưa ô xy và bột than vào, bột than cháy ở nhiệt độ nào thì nhiệt độ đó được gọi là FI

Kết quả thí nghiệm của Alstom cho thấy, chỉ số FI của bột than antraxit Việt Nam rất cao, dao động trong khoảng 625-800oC, trung bình FI =700 oC 39

Chỉ số FI phụ thuộc vào hàm lượng chất bốc, hay chính xác hơn là phụ thuộc vào nhiệt trị chất bốc của một đơn vị nhiên liệu (hình 1.2)

RI và FI là các chỉ số được xác định trong điều kiện thí nghiệm, nơi chất ô xy hoá là ô

xy nguyên chất Trong điều kiện của lò hơi, các nhiệt độ trên còn cao hơn nhiều, với than antraxit, chỉ số FI lên đến 1000 0C 12, 13, 33

Hình 1.2 Mối quan hệ nhiệt độ cháy và hàm lượng chất bốc

1.3.1.6 Nồng độ dòng bột than

Nâng cao nồng độ bột than ở đầu ra vòi phun làm giảm lượng nhiệt cần thiết để bắt lửa dòng bột than Sau khi biết được nhiệt độ bắt lửa (bắt cháy) của hạt bột than Tzh, có thể tính được lượng nhiệt cần thiết để bắt cháy 1 kg bột than như sau:

C V1C T T0

Trong đó: Cr và Ck nhiệt dung riêng của hạt bột than và gió sơ cấp,

V1 là lượng gió sơ cấp để cháy 1kg bột than

T0 nhiệt độ ban đầu của hỗn hợp gió sơ cấp và bột than

Có thể thấy rằng khi nồng độ bột than tăng lên, nghĩa là lượng gió sơ cấp giảm dẫn đến Qzh giảm, và bột than càng dễ bắt lửa Nồng độ than khác nhau thì lượng nhiệt cần thiết

để bắt lửa của than cũng khác nhau, số liệu thí nghiệm xem bảng 1.2

Các giá trị thực nghiệm trong bảng giả thiết rằng nhiệt độ bắt cháy của than bitum

500oC và của than antraxit là 700oC

Nồng độ bột than ở đầu ra vòi phun tăng làm tăng tốc độ phản ứng hoá học (phản ứng cháy) trước khi bột than bắt cháy Do vậy luợng nhiệt phát ra do phản ứng cháy sẽ tăng lên, điều này thúc đẩy hạt bột than bắt cháy Nồng độ bột than ở đầu ra vòi phun tăng lên làm tăng độ đen của ngọn lửa và tăng lượng hấp thụ nhiệt bức xạ của ngọn lửa Tuy nhiên nếu

3 4 5 6 7 8 9

nồng độ bột than quá cao, không chỉ làm cho luợng ô xy đưa vào bị thiếu, ảnh hưởng đến

sự cháy kiệt của chất bốc mà còn ảnh hưởng đến nhiệt độ của bản thân hạt bột than và làm cho sự bắt lửa bị kéo lùi lại Như vậy, tồn tại một giá trị nồng độ có lợi nhất cho sự cháy ổn định của bột than Hình 1.3 trình bày một ví dụ về mối quan hệ giữa các loại than và nồng

độ hỗn hợp có lợi nhất, than càng có chất bốc thấp bao nhiêu, thì đòi hỏi nồng độ bột than trong dòng sơ cấp càng cao bấy nhiêu 34

Bảng 1.2 Nhiệt lượng cần thiết để bắt cháy 1 kg than bột (MJ/kg)

1 Than antraxit 2 Than bitum

Hình 1.3 Mối quan hệ giữa các loại than và nồng độ hỗn hợp có lợi nhất

Đối với than antraxit, nồng độ bột than tối ưu theo các nghiên cứu trước đây cũng có sự khác biệt nhau Với các nhà thiết kế của Nga, giá trị này trong khoảng 2kg than/kg gió 68, với các hãng chế tạo phương tây giá trị này nằm trong khoảng 0,8 - 1,2 kg than/kg gió 46,

51, Viện Năng lượng trong nghiên cứu phục vụ cho chế tạo vòi đốt UD nhà máy điện Ninh Bình cho kết quả nằm trong khoảng 0,9 - 1,1 kg than/kg gió 29

1.3.1.7 Trường khí động trong buồng lửa

Tổ chức hợp lý trường khí động trong buồng lửa, tăng cường nguồn nhiệt do khói nóng quay về cung cấp cho dòng hỗn hợp là một trong những biện pháp vô cùng quan trọng để cải thiện quá trình bắt lửa

Dòng hồi lưu quay về phía miệng vòi đốt mang theo một lượng nhiệt lớn, tạo điều kiện sấy nhanh dòng hỗn hợp bột than gần miệng vòi đốt, nâng cao nhiệt độ dòng hỗn hợp T0cũng có nghĩa với việc giảm nhiệt lượng Qbl cần thiết đưa hỗn hợp tới nhiệt độ bắt lửa, hay nói một cách khác là dòng hỗn hợp bột than sớm bắt cháy Lưu lượng khói nóng hồi lưu vào dòng hỗn hợp bột than và gió sơ cấp phụ thuộc rất lớn vào chế độ khí động của dòng khi ra khỏi vòi phun Thông thường trong kỹ thuật đốt cháy, dòng gió sơ cấp là dòng phun khuyếch tán thổi thẳng hoặc dòng phun xoáy Lưu lượng khói nóng hồi lưu tăng lên khi tốc

(

19.0

/

)1

(19.0

k ax

r ax

k

q

q

m m

m m

/(

57.01442

1

5 1

5 01

Um

m

 (1.7)

k - Hệ số không đồng đều về khí động đầu ra miệng phun được xác định theo thực nghiệm

a - Hệ số thực nghiệm, đối với dòng hỗn lưu thì a = 0,06 – 0,08

x, y - Tọa độ của dòng tính từ miệng phun

h, b - là chiều cao và chiều rộng của miệng phun (m)

Umo,Um - Tốc độ dòng dọc trục từ miệng vòi đến mặt cắt khảo sát (m/s)

Từ công thức (1.6) trên ta nhận biết rằng lưu lượng hồi lưu khói nóng tăng khi tỷ lệ h/b giảm

Đối với dòng phun xoáy thì lưu lượng hồi lưu vào dòng phun sẽ phụ thuộc vào cường

độ xoáy “” của vòi phun, đại lượng đặc trưng cho ảnh hưởng của cấu tạo vòi phun tới chế

độ xoáy của dòng Thông thường có 3 định nghĩa của cường độ xoáy :

** = 8 I / (DP)

* = 4 I / (DP)

 = 2 I / (DP)

Trong công thức trên:

I - Mô men động lượng đầu vào thiết bị xoáy I = qv R

P - Động lượng dòng theo phương dọc trục: P = qvu

qv - Lưu lượng thể tích dòng

R, D - Bán kính và đường kính buồng xoáy

u,  - Tốc độ trung bình theo phương dọc trục đầu ra, và tốc độ trung bình theo phương tiếp tuyến đầu vào buồng xoáy

Các loại vòi phun khác nhau, các kết cấu buồng xoáy khác nhau sẽ có các công thức tính toán khác nhau, tuy nhiên chúng đều chỉ phụ thuộc vào kích thước hình học và kết cấu của buồng xoáy Thông thường các nước Âu Mỹ thường dùng 2 cách định nghĩa thứ nhất

và thứ hai, còn các nước khác thường dùng cách thứ ba

Như chúng ta đều biết trong trường tốc độ của vòi phun tròn có hai vòng hồi lưu trong

và ngoài, tức là vòng hồi lưu ở tâm dòng và hồi lưu ở ngoài dòng gần gốc ngọn lửa gần

miệng vòi phun Tích phân trường tốc độ ta có thể tính được lưu lượng hồi lưu trong(qmt)

và ngoài (qmn) như sau:

t

1 t

R

R

i li i i i m

i i i i R

R

m

dr ) r r u q

dr r u q

(1.8)

Trong công thức (1.8) trên: Rn, Rt và r là bán kính lớp biên vùng hồi lưu ngoài và trong,

và của đầu ra miệng phun Thực nghiệm cho hay rằng lưu lượng hồi lưu cuốn theo dòng sẽ

tăng dần cùng với sự tăng dần khoảng cách tính từ miệng vòi phun (chiều dài vùng hồi lưu)

và phụ thuộc vào cường độ xoáy của vòi phun Theo Abramôvich thì lưu lượng hồi lưu

trong có thể xác định gần đúng bằng công thức thực nghiệm sau 84:

25.015

o

e d

x q

q

td m

Từ các phân tích trên, ta thấy để có thể cung cấp đủ nhiệt lượng cho dòng hỗn hợp bột

than chủ yếu là dựa vào nguồn nhiệt đối lưu và bức xạ của dòng khói nóng chuyển vào gốc

ngọn lửa (giai đoạn đầu của dòng) Lý thuyết và thực nghiệm cho thấy rằng nhiệt lượng

dùng để gia nhiệt cho dòng hỗn hợp để bắt lửa chủ yếu là dòng nhiệt đối lưu do khói nóng

mang theo vào dòng Lượng hồi lưu khói nóng được tính toán trên cơ sở cân bằng nhiệt và

phụ thuộc vào chất lượng của than Bảng 1.3 trình bày một số kết quả tính toán lưu lượng

hồi lưu khói nóng đối với than antraxit

Bảng 1.3 Lưu lượng hồi lưu khói nóng cần thiết đối với than antraxit

5 Tương ứng phần trăm gió sơ cấp (R1) - 0.10

7 Nhiệt độ khói nóng vùng hồi lưu tiêu

chuẩn

o

1.3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của vòi đốt và cấu trúc buồng đốt

1.3.2.1 Vòi phun đốt than bột và cách bố trí trên buồng đốt

Vòi phun là thiết bị quan trọng có ảnh hưởng trực tiếp tới quá trình cháy bột than Cấu tạo vòi phun và vị trí đặt của nó trên lò hơi thường phải đảm bảo cho dòng hỗn hợp bột than bốc cháy nhanh và cháy ổn định; Buồng lửa vận hành ổn định và tin cậy với hiệu suất cháy cao

Cho đến nay, về mặt cấu tạo, vòi phun bột than có hai dạng chính: vòi phun tròn và vòi phun dẹt Vòi phun tròn có hai loại: gió sơ cấp đi xoáy và gió sơ cấp thổi thẳng Vòi phun

tròn gió sơ cấp đi xoáy gồm hai ống lồng vào nhau Gió cấp một được bố trí đi trong ống nhỏ, gió cấp hai đi trong ống lớn Do các loại gió được đưa tiếp tuyến với ống nên tạo thành chuyển động xoáy của cả hai dòng và các dòng sẽ được xoáy mạnh khi đi vào buồng lửa Dưới tác dụng của lực ly tâm, các luồng gió được văng xa và tạo nên hình nón tròn xoay với bề mặt bên trong là dòng bột than và mặt bên ngoài là dòng không khí cấp hai Sự văng xa của gió cấp một và cấp hai được xác định bởi góc mở của ngọn lửa, góc mở này có ảnh hưởng lớn đến cường độ hút khói của ngọn lửa, góc mở càng lớn thì cường độ hút khói càng mạnh và độ văng xa của dòng càng bé Vì vậy, khi đốt bột than ít chất bốc cần đảm bảo sao cho góc mở của ngọn lửa lớn hơn khi đốt bột than nhiều chất bốc Góc mở còn phụ thuộc vào kích thước vòi phun và vào tốc độ gió cấp một trong ống xoáy Tốc độ càng lớn,

tỷ số giữa các cạnh của tiết diện vào của ống xoáy và tỷ số giữa bề dài phần hình trụ với đường kính càng nhỏ thì góc mở của dòng sẽ càng lớn Tuy nhiên do góc mở của dòng hỗn lưu tự do khá bé nên khi đốt antraxit, để tăng góc mở của dòng, ở đầu cuối ống của miệng ống phun, người ta đã thực hiện ở dạng loe Trong vòi phun tròn gió sơ cấp thổi thẳng, gió

sơ cấp đi thẳng trong ống còn gió cấp hai vẫn được bố trí đi xoáy ở ngoài ống Ở đầu ra của ống dẫn gió cấp một đặt loe khuếch tán Loe khuếch tán có thể di động được, do đó cho phép thay đổi tiết diện qua của gió cấp một, dẫn đến thay đổi được tốc độ của dòng khi

ra khỏi vòi phun và góc mở của dòng Góc mở của dòng được xác định bởi vị trí tương đối

của loe khuếch tán so với đầu ra của ống Góc mở càng lớn thì bề mặt ngọn lửa sẽ càng lớn

và do đó trung tâm ngọn lửa càng thu được nhiều nhiệt do hút được nhiều khói nóng của buồng lửa Khi ấy việc đốt nóng ngọn lửa chủ yếu bằng nguồn nhiệt đối lưu còn tác dụng của nguồn nhiệt bức xạ rất bé Góc loe khuếch tán hay góc mở của ngọn lửa được xác định bởi hàm lượng chất bốc của nhiên liệu đốt, đối với antraxit lấy bằng 1200 Tốc độ gió cấp một ra khỏi miệng vòi phun tròn được chọn phụ thuộc vào loại nhiên liệu đốt, với than antraxit 12-16 m/s, than gầy 16-20 m/s, than đá và than nâu 20-26 m/s 12, 13

Đặc điểm của vòi phun dẹt là gió cấp một và cấp hai được chuyển động thẳng qua các rãnh hẹp của vòi phun Ở đầu ra của vòi phun dẹt có thể có loe khuyếch tán dịch chuyển được để điều chỉnh tốc độ và góc mở của dòng như ở vòi phun tròn Ở đầu ra của ống dẫn gió cấp một và hai đều có đặt ống phun ống phun có thể quay lên 120 hay xuống 200 so với mặt phẳng ngang bằng động cơ điện Điều này cho phép có thể nâng lên hoặc hạ xuống thấp ngọn lửa, do đó điều chỉnh được nhiệt độ khói thải ra khỏi buồng lửa, tức là điều chỉnh được nhiệt độ hơi quá nhiệt Ở những lò hơi công suất lớn vòi phun dẹt được đặt nhiều tầng theo chiều cao của buồng lửa thực chất là nhiều vòi phun gộp lại Tốc độ gió cấp một ra khỏi miệng vòi phun dẹt được chọn phụ thuộc vào loại nhiên liệu đốt, với than antraxit 18-25 m/s, than gầy 22-28 m/s, than đá và than nâu 27-32 m/s 12, 13

Tuỳ theo cấu tạo vòi phun, cấu tạo buồng lửa, công suất của lò hơi, đặc tính than sử dụng mà vòi phun có thể đặt theo những vị trí khác nhau trên tường buồng lửa Hiện nay

sử dụng rộng rãi bốn loại bố trí sau: đặt ở tường trước, đặt ở tường bên, đặt ở góc và đỉnh

lò Ở mỗi cách bố trí, vòi phun còn có thể đặt theo nhiều tầng

1.3.2.2 Buồng đốt ngọn lửa hình W

Những nghiên cứu và thực nghiệm gần đây đã chứng tỏ rằng, với công nghệ lò than phun, buồng đốt ứng dụng công nghệ ngọn lửa hình W là có thể sử dụng hiệu quả với than antraxit khi đáp ứng được đặc điểm “thời gian cháy kiệt dài” – một đặc tính điển hình của loại than này Hình 1.4 trình bày mô hình buồng lửa có ngọn lửa hình chữ W

Buồng đốt kiểu “có vai”, ngọn lửa hình W, cho phép hạt than lưu lại trong vùng cháy mãnh liệt lâu hơn 2 lần so với buồng đốt kiểu cũ (lò hơi của các NMĐ Phả lại 1, Uông Bí, Ninh Bình) Có thể tổng kết các đặc điểm chủ yếu của ngọn lửa hình chữ W như sau:

1 Trung tâm ngọn lửa hình chữ W rất gần với đầu ra của vòi phun bột than , điều này sẽ rất thuận lợi cho việc bắt lửa bột than (đặc biệt là loại than xấu, chất bốc thấp)

2 Vòm lò ở tường trước tường sau đều có tác dụng như những cuốn lò phản xạ dòng nhiệt cung cấp một phần nhiệt cho sự bắt cháy của dòng hỗn hợp bột than và gió ở đầu vào vòi phun

3 Dễ dàng sử dụng loại vòi phun kiểu phân dòng đậm đặc để có lợi cho việc bắt lửa

4 Tăng chiều dài ngọn lửa có nghĩa là tăng thời gian lưu lại của hạt bột than trong buồng lửa có lợi cho việc nâng cao hiệu suất cháy Điều này cực kì quan trọng đối với các loại than xấu

5 Vì có thể điều chỉnh phân đoạn cấp gió và nồng độ bột than ở đầu ra của vòi phun nên loại lò hơi ngọn lửa hình chữ W có khả năng thích ứng với loại than khá rộng và sự thay đổi phụ tải tương đối rộng, nói cách khác tính năng điều tiết tương đối tốt

6 Dễ phân cấp phân phối gió (cấp gió), cháy phân đoạn, và có thể điều chỉnh, khống chế quá trình cháy ở trạng thái hệ số không khí thừa bé và như vậy đảm bảo hệ số phát thải khí NOx thấp

Hình 1.4 Sơ đồ buồng lửa có ngọn lửa hình chữ W

Việc áp dụng công nghệ ngọn lửa hình W được khởi xướng từ các hãng chế tạo của phương tây Đến nay hầu như tất cả lò hơi đốt than phun công suất trên 300 MW đốt than tại Việt Nam trong thời gian gần đây đều được thiết kế theo công nghệ này

1.4 Tổng quan các kết quả nghiên cứu về cháy than antraxit

Như trên đã nêu, than đã và sẽ còn tiếp tục là dạng nhiên liệu chủ yếu để sản xuất điện trên thế giới và Việt Nam Nhiều công trình nghiên cứu nâng cao hiệu quả sử dụng than nói chung và antraxit nói riêng đã được triển khai trên thế giới cũng như ở nước ta Dưới đây là kết quả thu thập tổng hợp và phân tích những thành tựu đạt được về giải pháp nâng cao hiệu quả đốt than antraxit làm cơ sở cho việc luận cứ rõ thêm về mục tiêu và nội dung nghiên cứu của luận án

1.4.1 Các kết quả nghiên cứu ở nước ngoài

Nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng than và giảm thiểu ô nhiễm môi trường, các tổ chức nghiên cứu đốt than trên thế giới đã nghiên cứu phát triển công nghệ đốt than phun trong lò hơi nhà máy nhiệt điện chủ yếu đi theo hai hướng chính là nghiên cứu điều chỉnh các đặc tính hoá lý của than và nghiên cứu cải thiện chế độ khí động quá trình cháy Theo đó, các nước Tây Âu đã đi theo hướng kết hợp sử dụng hiệu quả tăng cường phản ứng hoá học quá trình bén lửa và bốc cháy của than bằng giải pháp sử dụng thiết bị phân ly than có khả năng điều chỉnh để tăng độ mịn, nhằm giảm tổn thất không cháy hết của nhiên liệu; Ngoài

ra, còn sử dụng hỗn hợp than khó cháy antraxit với than có chất bốc cao dễ cháy như bitum hoặc á bitum; Về khí động của quá trình cháy đã nghiên cứu đưa vào sử dụng công nghệ đốt than ngọn lửa hình W, kiểu buồng đốt “có vai”; Sử dụng vòi đốt có khả năng sấy bột than và hoà trộn than bột - gió nóng (cho dòng đậm đặc); Bổ sung thêm một tầng gió nóng

ở phía trên vai lò (OFA) và đưa vòi loãng lên tầng gió OFA; Nâng cao hiệu suất lò hơi và giảm phát thải NOX nhờ hệ thống giám sát và điều khiển tại chỗ các điều kiện cháy 46 Ngoài ra, còn có một số biện pháp khác như: Áp dụng công nghệ thải xỉ khô và tận dụng lượng nhiệt của tro xỉ để gia nhiệt không khí quay lại buồng đốt; Sử dụng băng tải đệm khí cho hệ thống vận chuyển than; Áp dụng hệ thống giám sát tự động quá trình cháy tiên tiến OPTICOM để cải thiện hiệu suất lò hơi trong nhà máy điện đốt than; Áp dụng phương pháp INPUT/LOSS Method (phương pháp thí nghiệm và đánh giá vận hành nhà máy bằng

mô phỏng trên máy tính) 49

Liên Xô cũ là nước có rất nhiều kinh nghiệm trong việc đốt than antraxit trong các lò hơi nhà máy nhiệt điện Chỉ tính riêng Nhà máy chế tạo lò hơi Krasny Kotelshchik, từ năm

1960 đến nay đã chế tạo 50 lò hơi đốt than antraxit cho các tổ máy có công suất từ 200 đến

800 MW Liên Xô cũng là nước có kinh nghiệm nhất trong việc chế tạo lò hơi đốt than antraxit Việt Nam Các nhà khoa học của Nga đã tổng kết lý thuyết và thực tế vận hành, đề

ra những khuôn mẫu cho hệ thống chế biến than antraxit, đưa vào sách giáo khoa và tiêu