DANH MỤC HÌNH ẢNH CHƯƠNG 1CHƯƠNG 2 Hình 2.1 Các công nghệ lò khí hóa than Hình 2.2 Lò khí hóa tầng sôi kiểu mới và kiểu cũ Hình 2.3 Nguyên lý làm việc của lò khí hóa tầng cố định thuận H
GIỚI THIỆU CHUNG
Nguồn gốc - lịch sử ra đời
Năm 1972, cuộc khủng hoảng năng lượng toàn cầu đã xảy ra khi giá dầu mỏ tăng vọt từ 5-7 USD/thùng lên 24 USD/thùng Sự kiện này đã mang lại một bài học quan trọng về tài nguyên năng lượng, cho thấy sự hạn chế về trữ lượng và phân bố không đồng đều của nguyên liệu cacbua hydro, cùng với nguy cơ cạn kiệt của chúng.
Trong giai đoạn 1970-1980, các nhà khoa học dự đoán rằng than sẽ trở lại thời kỳ "thế kỷ vàng" và dầu mỏ sẽ sớm cạn kiệt Dự đoán này đã thúc đẩy nghiên cứu công nghệ chế biến than, dẫn đến việc sản xuất nhiên liệu lỏng từ than qua các phương pháp trực tiếp và gián tiếp tại Mỹ, Đức, Anh, Nhật Bản và Liên Xô cũ.
Công nghệ hoá khí than đang phát triển nhanh chóng, với xu hướng chủ đạo là áp dụng phương pháp hoá khí than chu kỳ Phương pháp này không chỉ đảm bảo an toàn cho sinh thái mà còn giúp làm sạch khí than, giảm thiểu các khí độc hại như SO2, NO và bụi rắn.
Kể từ năm 1970, các quốc gia trên thế giới đã phát triển ba loại lò sinh khí công nghiệp có khả năng hóa khí than với công suất 100 tấn/giờ.
Lò sinh khí hoá khí than theo lớp hiện nay đã sản xuất tổng cộng 930 lò, trong đó bao gồm hơn 160 lò kiểu "Lurgi" Ngoài ra, có 40 lò sinh khí tầng sôi kiểu Vinklera và 50 lò kiểu Kopperxa-Totxeka đã được đưa vào sử dụng.
CÁC CÔNG NGHỆ KHÍ HÓA THAN
Khí hóa than tầng cố định
Lò khí hóa được phân loại dựa trên khí than, phương pháp đưa tác nhân khí hóa vào lò, hướng di chuyển của khí, cách tháo xỉ và quá trình đảo trộn nhiên liệu cùng cấu trúc của lò.
Có nhiều loại lò khí hóa tùy thuộc vào tác nhân khí hóa, bao gồm lò khí than khô, khí than ướt và lò khí than hỗn hợp Phương pháp đưa tác nhân khí hóa có thể là hút tự nhiên hoặc cưỡng bức Ngoài ra, lò có thể thiết kế để khí và nhiên liệu di chuyển cùng chiều, ngược chiều hoặc vuông góc Về phương pháp tháo xỉ, có lò sinh khí xỉ rắn và lò sinh khí xỉ lỏng, mặc dù lò sinh khí lỏng ít được sử dụng Cấu trúc lò có thể là lò sinh khí hoặc tháp đứng cao.
Lò sinh khí được chia thành hai loại chính: lò sinh khí cơ khí và lò sinh khí bán cơ khí Sự phân biệt này dựa vào nguyên tắc hoạt động của các thiết bị như thải xỉ, nạp than và khuấy đảo nhiên liệu Phân loại lò sinh khí cũng có thể được thực hiện theo thời kỳ sử dụng.
Lò sinh khí kiểu mớ Lò sinh khí kiểu cũ
Hình 2.2 Lò khí hóa tầng sôi kiểu mới và kiểu cũ
So sánh hai kiểu lò
Thân lò sinh khí kiểu củ thấp được thiết kế để thuận tiện cho việc xử lý xỉ kết dính, nhưng điều này lại dẫn đến giảm nhiệt trị của khí than và sản lượng Thời gian cháy ngắn của than trong thân lò khiến quá trình đốt không hoàn toàn, dẫn đến xỉ có hàm lượng cacbon cao.
Thân lò sinh khí kiểu mới cao hơn lò kiểu củ 1m trở lên.
Lò khí hóa than kiểu cũ, được sản xuất vài năm trước đây tại Trung Quốc, được thiết kế để sử dụng với than cục chất lượng cao Loại than này có hàm lượng carbon từ 72% trở lên, tính ổn định nhiệt đạt từ 65% trở lên và cường độ cơ khí cao hơn 70%, cùng với nhiệt độ chảy cao hơn.
Khi chất lượng than không đạt yêu cầu, đặc biệt là khi nhiệt độ chảy thấp, lò dễ bị kẹt và cần phải chọc choòng để giảm xỉ than Các lò cũ thường có lỗ chọc choòng, nhưng sau thời gian dài sử dụng, chúng dễ bị rò khí, gây lãng phí và tăng hàm lượng CO trong không khí, làm nguy hiểm cho công nhân Lò sinh khí kiểu mới không cần chọc choòng và được thiết kế nắp kín, giúp giải quyết vấn đề rò rỉ khí than hiệu quả.
Máy nạp than cũ có cấu trúc giống như nắp chuông, nhưng sau thời gian dài sử dụng, hiệu quả bịt kín giảm sút, dẫn đến khí than bị lãng phí khi đến phễu than Để khắc phục vấn đề này, máy nạp than đã được cải tiến về cấu trúc, giúp tối ưu hóa quá trình khí hóa thuận.
Theo phương pháp này, than được nạp từ đỉnh lò xuống dưới, trong khi gió (bao gồm không khí và hơi nước) được đưa vào từ đáy lò, và sản phẩm khí thoát ra từ cửa lò phía trên Do đó, gió và than di chuyển theo chiều ngược lại Quá trình này có một số đặc điểm quan trọng.
Lò khí hóa tầng cố định hoạt động dựa trên nguyên lý phân chia chiều cao thành các vùng phản ứng liên tiếp Từ dưới lên, vùng xỉ (VI) nằm ở đáy, tiếp theo là vùng cháy (V) với nhiệt độ cao nhất, sau đó là vùng khử (IV) nơi diễn ra các phản ứng thu nhiệt, tiếp theo là vùng bán cốc (III) và cuối cùng là vùng sấy than (II) có nhiệt độ thấp nhất do tiêu tốn nhiệt cho quá trình bốc hơi nước.
Có thể tóm tắt nhiệt độ các vùng như sau: t o vùng cháy > t o vùng khử > t o vùng bán cốc > t o vùng sấy
Như vậy nhiệt lượng vùng cháy đã phân phối cho các vùng khác để thực hiện quá trình khí hóa.
Sự truyền nhiệt chủ yếu diễn ra qua con đường đối lưu từ vùng nhiệt độ cao đến vùng nhiệt độ thấp, trong khi bức xạ và dẫn nhiệt có vai trò ít quan trọng hơn Khi di chuyển từ trên xuống dưới, trọng lượng và kích thước hạt than giảm do tham gia vào các phản ứng phân huỷ nhiệt, khử và cháy Hàm lượng cacbon trong xỉ còn lại tương đối thấp, trong khi hàm lượng O2 và H2O tại vùng xỉ lại cao do gió từ đáy lò thổi vào và chuyển động ngược chiều với than Khi xem xét quá trình khí hóa theo chiều cao lò, ta nhận thấy những thay đổi đáng kể trong thành phần và phản ứng diễn ra.
Quá trình bắt đầu gió trong lò diễn ra từ ghi lò, nơi là đáy lò và cũng là vùng xỉ Tiếp theo, gió đi qua vùng cháy, sau đó là vùng khử, và cuối cùng là đến tầng không đỉnh lò.
Vùng xỉ là khu vực chứa xỉ trước khi được đưa ra khỏi lò, với nhiệt độ tương đối thấp Tuy nhiên, oxy vẫn phản ứng với than còn lại trong xỉ nóng, dẫn đến hàm lượng oxy giảm nhẹ Tại đây, không khí chủ yếu được gia nhiệt trước khi tiếp tục vào vùng cháy.
Trong vùng cháy, phản ứng giữa carbon (C) và oxy (O2) tạo ra carbon monoxide (CO) và carbon dioxide (CO2) Carbon monoxide sau đó tiếp tục phản ứng với oxy tự do từ gió, tạo ra thêm carbon dioxide Nhiệt lượng tỏa ra trong quá trình này rất lớn, cung cấp năng lượng cho các phản ứng xảy ra trong vùng khử và các khu vực khác.
+ Vùng khử: Trong vùng này CO2 và hơi nước đi từ vùng cháy vào có thể gây ra các phản ứng sau:
C + 2H2O = CO2 + 2H2 - Q3 là ba phản ứng quan trọng nhất trong quá trình khử, vì chúng tạo ra các khí như CO và H2 Những khí này có thể được sử dụng làm khí đốt hoặc nguyên liệu cho ngành công nghiệp tổng hợp hóa học, đặc biệt trong sản xuất phân đạm và các hóa chất khác.
Vùng bán cốc, hay còn gọi là vùng nhiệt phân, là khu vực mà khí thoát ra có nhiệt độ thấp hơn so với vùng khử Điều này xảy ra do nhiệt lượng cần thiết cho các phản ứng khử đã được cung cấp, dẫn đến sự giảm nhiệt độ của khí.
Khí hóa tầng sôi
Trong quá trình khai thác than, khối lượng than cám và than bụi chiếm tới 50% tổng sản lượng Do đó, việc áp dụng công nghệ phù hợp để tận dụng các loại than có kích thước hạt nhỏ là vô cùng cần thiết.
Than cám và than bụi có kích thước hạt nhỏ, từ 0 - 10mm và 0 - 2mm, dẫn đến trở lực lớn khi xếp vào lò khí hóa Để đảm bảo năng suất, khí hóa cần sử dụng tốc độ gió lớn, nhưng điều này có thể gây ra hiện tượng "sôi" và làm một số hạt nhỏ bay lơ lửng hoặc thoát ra ngoài lò Do đó, phương pháp khí hóa tầng cố định không còn hiệu quả với than cám và than bụi, và cần áp dụng phương pháp khí hóa kiểu tầng sôi và dạng dòng cuốn để tối ưu hóa quá trình.
Khí hóa tầng sôi là gì?
Nồi hơi tầng sôi là một loại lò hơi công nghiệp, nơi nhiên liệu được đốt cháy trong một lớp sôi với các hạt rắn nóng không cháy Loại lò này giúp khắc phục những vấn đề thường gặp ở lò đốt nhiên liệu hóa thạch, đồng thời có khả năng đốt cháy cả những nhiên liệu kém chất lượng với hiệu suất cao hơn Nhờ vào hiệu quả kinh tế vượt trội, nồi hơi tầng sôi đang được nhiều doanh nghiệp quan tâm và lắp đặt.
Tại sao gọi là ‘tầng sôi’?
Quá trình đốt nhiên liệu kết hợp với các chất rắn không cháy như cát và tro tạo ra hiện tượng tầng sôi trong buồng đốt Nhờ áp lực của dòng không khí, các chất này được thổi lên ở trạng thái lơ lửng, làm tăng đáng kể sự tiếp xúc giữa không khí và nhiên liệu Trong trạng thái này, các vật liệu cháy và không cháy chuyển động tự do và sôi như chất lỏng, tạo thành lớp sôi.
Xét vận tốc gió trong khí hóa tầng sôi
Khi xem xét vận tốc gió trong lò phản ứng, nếu tốc độ gió thấp, than sẽ ở trạng thái lèn chặt Tuy nhiên, khi vận tốc gió tăng lên, than sẽ chuyển từ trạng thái lèn chặt sang trạng thái 'sôi', biểu hiện qua hiện tượng sôi của hạt rắn trong dòng khí.
Tốc độ gió (Wgió) lúc bấy giờ gọi là tốc độ sôi (Wsôi)
Vì vậy khi Wgió = Wsôi thì phương pháp khí hóa gọi là khí hóa tầng sôi
Khi tăng vận tốc gió đến một mức nhất định, sẽ đạt được trạng thái cân bằng giữa lực đẩy của gió và trọng lượng của than Tốc độ gió tại thời điểm này được gọi là tốc độ tới hạn, và nó được xác định theo một công thức cụ thể.
gT : Trọng lượng riêng của than
gkhí: Trọng lượng riêng của khí
C: Hệ số phụ thuộc vào hình dạng của hạt than và phụ thuộc vàoRe
Nếu Wgió vượt quá Wtới hạn, than sẽ bị thải ra ngoài lò theo dòng khí Do đó, Wgió không được phép vượt quá Wtới hạn Điều này cũng có nghĩa là khi than có kích thước lớn, Wtới hạn sẽ tăng lên tương ứng.
2.2.1 Đặc điểm và nhược điểm cuả lò khí hóa tầng sôi a Đặc điểm
- Than liên tục chuyển vào lò khí hóa.
- Than được đảo trộn trong lớp sôi nên quá trình truyền nhiệt rất cao, điều đó làm cho sự phân bố nhiệt độ đồng đều theo chiều cao lò.
- Cấu tạo lò đơn giản, vốn đầu tư thấp
- Có thể đáp ứng được các tiêu chuẩn khí thải nghiêm ngặt mà không cần dùng các thiết bị xử lý đắt tiền.
- Nhiên liệu sử dụng đa dạng: than cám, biomss, rác thải nghành giấy…
Khi thổi gió vào lò, các hạt lớn sẽ lắng đọng ở đáy, trong khi hạt nhỏ dễ dàng bay ra ngoài Để giảm thiểu bụi than bay theo gió, người ta sử dụng than gió bậc 2 ở giữa lò nhằm tăng cường quá trình khí hóa, mặc dù gió bậc 1 vẫn chiếm ưu thế trong việc thổi lên.
Khi khí hóa tầng sôi, nhiên liệu và gió di chuyển cùng hướng từ đáy lò, giúp than tiếp xúc với vùng có nhiệt độ cao Quá trình này tạo ra nhiệt độ và áp suất trong khu vực này Lượng carbon sinh ra kết hợp với oxy trong gió cháy, tạo thành CO2 và H2O, trong khi một phần khác bị phân hủy Do đó, khí sinh ra từ lò không chứa hydrocarbon, dẫn đến khí sạch, phù hợp cho tổng hợp hóa học và các ứng dụng khác.
Quá trình khí hóa than trong lò khí hóa tầng sôi diễn ra liên tục, không có ranh giới rõ ràng giữa các vùng như vùng cháy, vùng khô và vùng nhiệt phân, dẫn đến sự phân bố nhiệt không đồng đều Nhiệt độ trong lò thường giảm xuống, và nhiệt độ ổn định trong phương pháp khí hóa tầng sôi chỉ đạt khoảng 900 – 1000 độ C Tuy nhiên, nhược điểm của phương pháp này là sự không ổn định nhiệt độ, có thể ảnh hưởng đến hiệu suất và chất lượng sản phẩm khí hóa.
Để nâng cao nhiệt độ trong lò, có thể bổ sung oxy và hơi nước vào gió Tuy nhiên, cần lưu ý không nâng nhiệt độ phần ng cao quá 1150 độ C, vì nhiệt độ quá cao có thể gây cháy xỉ.
Do nhiệt độ lò không nâng cao được, các loại than già, than antraxit có tính chất phát nhiệt không phù hợp với quá trình khí hóa Phương pháp khí hóa tĩnh sử dụng than có biên tính thấp như than nâu, than bùn hoặc một vài loại than khác có tính chất thích hợp.
Để đảm bảo an toàn khi sử dụng lò sôi than, cần chú ý đến việc kiểm tra và bảo trì thường xuyên Các chùm ngâm có thể bị mài mòn theo thời gian, gây ra nguy cơ mất an toàn Do đó, việc theo dõi tình trạng của lò và các bộ phận liên quan là rất quan trọng để tránh sự cố và đảm bảo hiệu suất hoạt động Hãy luôn đảm bảo rằng nhiệt độ trong lò không quá cao để bảo vệ thiết bị và kéo dài tuổi thọ của nó.
Các loại than biến tính thấp và than có tính chảy dẻo không phù hợp cho quá trình khí hóa ở nhiệt độ thấp, vì chúng dễ bị phân hủy và tạo thành các cặn bẩn.
2.2.2 Phân loại khí hóa than tầng sôi
Có hai loại lò hơi tầng sôi chính: lò hơi tầng sôi tuần hoàn và lò hơi tầng sôi dạng cuốn Lò hơi tầng sôi tuần hoàn được cấu tạo từ ba phần cơ bản: buồng đốt, cyclon và phần đuôi của lò.
LÒ KHÍ HÓA TRONG CÔNG NGHIỆP
Cấu tạo lò khí hóa than
（1） Phễu than cám; （2） Máy nạp than tự động;
（3） Cửa lò （4） Trang bị đothan; （5） Nặp lò;
（6） Trụ đỡ （7） Kẹt nước （8） Mũ gió
（9） Dao gạt （10） Phễu tro sỉ trên （11） Van trên
（12） Phễu tro sỉ dưới （13） Van dưới （14） Cửa ra khí than
（15） Lỗ （16） Hệ thống đáy lò （17） Cửa vào khí;
（18） Hệ thống chuyển động （19） Hộp số
Hình 3.1 Cấu tạo lò khí hóa than tầng cố định
1: Phểu khóa than, 2: Máng than; 3: Vỏ nước ; 4: Tách khí lỏng; 5: Làm mát; 6: Bao hơi; 7: Giường khí hóa; 8: Ghi lò; 9: Phểu khóa tro
Lò sinh khí bao gồm một số bộ phận chính được trình bày cụ thể dưới đây:
Hệ thống bao gồm một van nạp đôi hai chiều và hai thùng nâng, với quá trình nạp liệu được điều khiển bằng PLC trong tủ điều khiển Van nạp được điều khiển bởi hệ thống thủy lực.
Thiết bị nạp than vào lò sinh khí thường được lắp đặt trên đỉnh lò và có hai loại chính: cơ khí và thủ công Yêu cầu quan trọng của thiết bị này là phải nạp than liên tục, phân bố đều trên bề mặt và đảm bảo kín, tránh tình trạng khí trong lò thoát ra ngoài và không khí từ bên ngoài lọt vào.
Vỏ lò hay thân lò
Vỏ lò hay than lò là bộ phận quan trọng của lò khí hóa, nơi diễn ra quá trình chuyển đổi nhiên liệu rắn thành khí Các lò khí hóa hiện đại thường có thiết kế hình tròn với diện tích mặt cắt ngang.
Thân lò sinh khí được cấu tạo từ vỏ thép tròn dày 10-15mm, bên trong lót gạch chịu lửa với chiều dày khoảng 200-300mm Ở khu vực có nhiệt độ cao, không sử dụng gạch để tránh sự ăn mòn và dính kết với xỉ, mà thay vào đó là bao nước Bao nước có chức năng làm nguội vỏ lò và hoạt động như một nồi hơi nhỏ cung cấp nước cho quá trình khí hóa, với chiều cao khoảng 1.2-1.4m và chiều rộng 450-500mm, áp suất hơi có thể đạt 1.5-5 at Hơi nước sẽ được dẫn qua ống đến thùng tụ hơi, nơi nước tách ra khỏi nhũ, ngưng tụ và trở lại bao nước, trong khi nhũ là hơi nước và nước hình thành từ quá trình sôi của nước trong bao.
Lò khí than được thiết kế với tháp cao nhằm tối ưu hóa quá trình sấy và chuẩn bị nhiên liệu có độ ẩm và chất bốc cao, giúp nâng cao hiệu quả khí hóa.
Hình 3.3 Lò khí hóa tháp cao
Trên nóc thân lò có các vị trí để lắp đặt thiết bị nạp than, khuấy đảo và ống dẫn khí Phần dưới của lò được ngâm trong mâm nước tạo ra van thủy lực, đảm bảo độ kín cho lò Toàn bộ thân lò được gắn chặt với 3-4 bệ đỡ bằng thép hoặc gang.
Lò sinh khí có hai loại ghi chính là ghi quay và ghi cố định Ghi cố định được chia thành các loại như ghi ngang, ghi nghiêng, ghi bậc và ghi mái nhà.
Ghi ngang được sử dụng để khí hóa nhiên liệu có kích thước lớn như củi và gỗ, trong khi ghi nghiêng, ghi bậc và ghi mái nhà thường dùng cho khí hóa than bùn và than nâu có kích thước nhỏ Ghi kiểu mái nhà mang lại sự phân bố đồng đều hơn so với ghi nghiêng.
Các loại ghi này có nhược điểm lớn là cần phải ngừng gió vào lò khi loại tro xỉ được gỡ bỏ bằng tay, dẫn đến chế độ làm việc không đồng đều Do đó, chúng chỉ phù hợp với những lò sinh khí xây bằng gạch, hoạt động thủ công, có năng suất thấp và tiêu tốn nhiều công sức.
Việc sử dụng ghi quay giúp cơ khí hóa hoàn toàn quá trình loại xỉ, đặc biệt tại các lò sinh khí có công suất lớn Ghi quay không chỉ hiệu quả trong việc thải xỉ mà còn đảm bảo phân bố gió đồng đều, đồng thời có khả năng đập nhỏ xỉ kết khối.
Ghi quay thường gồm có mũ gió, mũ gió này gắn liền với mâm quay chứa nước.
Mũ gió có thể được đặt chính giữa hoặc lệch một chút, với mũ gió lệch tâm giúp tăng cường khả năng đập nát xỉ khi quay Dưới mũ gió, có hộp gió để cung cấp không khí (tác nhân khí hóa) vào lò Toàn bộ mâm lò kết hợp với mâm lò tạo thành một van thủy lực, ngăn không cho không khí thoát ra ngoài qua vị trí tháo xỉ.
Ghi quay với tốc độ từ 1 đến 4 vòng/phút nhờ bộ phận cơ khí truyền động qua trục vít Mâm luôn được duy trì đầy tro xỉ và hơi nước Để lấy xỉ, chỉ cần hạ dao gạt xỉ ở cạnh mâm, xỉ sẽ tự động theo dao ra khỏi mâm.
Lò sinh khí có tiết diện ngang hình chữ nhật được xây dựng bằng gạch, bên trong sử dụng gạch chịu lửa samôt, và toàn bộ thân lò được đặt trên nền bê tông cốt thép Để đảm bảo độ bền, tường lò được gắn chặt với khung thép, ngăn ngừa sự vỡ do giãn nở nhiệt Thông thường, nhiều lò được xây thành một khối, với ghi lò thường là ghi cố định kiểu phẳng ngang hoặc ghi bậc nằm dưới lò.
Lò hiện đại có thiết kế hình tròn với thân lò được làm từ thép dày từ 10-15mm Bên trong, lò được lót bằng gạch chịu lửa samôt với độ dày khoảng 200-300mm, đảm bảo khả năng chịu nhiệt tốt.
Ví dụ thông số một mẫu lò sinh khí
Diện tích mặt cắt lòng lò : 7.07m2
Áp suất làm việc của vỏ nước : 0.07Mpa
Độ cao hiệu quả của chắn nước của khay tro : 650mm Độ cao hiệu quả bịt kín nước tại đáy lò : 845mm
Diện tích chịu nhiệt của vỏ nước : 32.3m2
Sản lượng khí than định mức : 6000 8000m3/h
Áp suất quạt gió tối đa < 7000Pa
Áp suất khí than khi ra khỏi lò không vượt quá 2000 Pa, với nhiệt độ dao động từ 450 đến 550 độ C Áp suất hơi nước thăm dò lửa nằm trong khoảng 0.2 đến 0.3 Mpa Tốc độ quay của bàn tro đạt từ 0.5 đến 1.5 vòng/giờ.
Công suất động cơ quay bàn tro : 5.5kW
Nhiệt độ chất khí hóa : 50 65 0C
Kích thước than vào lò : 13 35mm
Lượng tiêu hao nước của vỏ nước : 550Kg/h
Công suất động cơ thủy lực cấp than vào lò : 2.2kW Áp suất thủy lực = 3 5Mpa
Hình 3.5: Cấu tạo lò sinh khí
Cấu tạo của nhà máy sản xuất khí hóa than
Trong lò khí hoá, than được vận chuyển từ dưới lên phễu cấp than, trong khi không khí và hơi nước di chuyển ngược lại từ dưới lên Quá trình này tạo ra phản ứng hóa học và trao đổi nhiệt lượng hiệu quả.
Hình 3.6 Sơ đồ cấu tạo lò khí hoá than đá
1 – Bao hơi và cụm ống thủy, 2 – Đường nước cấp, 3 – Áo nước,4 – đường hơi nước,
Trong hệ thống này, các thành phần quan trọng bao gồm: 5 - Đường khói ra, 6 - Van xả đáy, 7 - Quạt gió, 8 - Lỗ cấp gió, 9 - Cửa mồi lửa, 10 - Lớp bông bảo ôn, 11 - Vít tải than, 12 - Động cơ của vít tải, 13 - Phểu thải xỉ, 14 - Máng nước và 15 - Bơm nước cấp Những yếu tố này đóng vai trò thiết yếu trong việc đảm bảo hoạt động hiệu quả của hệ thống.
Phân xưởng Khí hóa than có nhiệm vụ chính là sử dụng than để sản xuất khí than sạch thông qua kỹ thuật khí hóa, nhằm cung cấp khí cho quá trình nung.
Sơ đồ dây chuyền sản xuất
Hình 3.7: Sơ đồ dây truyền sản xuất khí gas
Air blower – quạt gió; Air pipe ống dẫn khí; Gas producer – lò sinh khí;
Gas pipelines are essential for transporting gas, while double standpipes enhance efficiency in distribution The washing tower plays a crucial role in purifying gas, and the electrostator effectively filters out dust particles Gas fans are vital for maintaining airflow, and water knockout devices remove moisture from the gas Ultimately, these components contribute to the gas network of a refinery, ensuring effective gas consumption and management.
Hơi nước được tạo ra từ vỏ nước trên thân lò, sau đó được đưa đến bao hơi với áp suất 0,07MPa Tại đây, hơi nước hòa trộn với không khí, tạo thành chất khí hóa có nhiệt độ khoảng 50 đến 65 độ C Chất khí này được quạt gió đưa vào lò qua van một chiều ở phần đáy lò.
Than gầy được sử dụng làm nguyên liệu chính, được cấp vào lò sinh khí qua máy cấp than ở đỉnh lò Khi than cháy kết hợp với chất khí hóa, trong lò sinh khí sẽ hình thành các tầng liệu, trong đó có tầng xỉ tro với nhiệt độ dao động từ 50 đến 80 độ C và độ dày khoảng 300 mm.
Tầng oxy hóa có độ dày từ 150-300mm và nhiệt độ khoảng 950-1200°C Tầng hoàn nguyên 1 và 2 có độ dày từ 300-500mm với nhiệt độ khoảng 550-950°C Tầng liệu có nhiệt độ dưới 550°C, trong khi tầng không chứa khí than có nhiệt độ khoảng 450-550°C và chiều cao từ 1000-1200mm.
Khí than thoát ra từ lò sinh khí có nhiệt độ từ 450-550°C và áp suất khoảng 1470Pa, được dẫn đến ống đứng đôi qua ống dẫn khí Tại đây, khí than được làm lạnh xuống khoảng 80-100°C và được làm sạch bằng nước tuần hoàn phun rửa Sau khi rời khỏi ống đứng đôi, khí than tiếp tục được đưa đến tháp rửa để giảm nhiệt độ xuống khoảng 30-40°C và loại bỏ bụi bẩn cùng các tạp chất Thiết bị lọc bụi tĩnh điện đảm bảo sạch gần như tuyệt đối, nơi bụi bẩn và hắc ín trong khí than được tách ra và bám vào các bản cực (+) và (-) Cuối cùng, bụi bẩn này sẽ được nước rửa và quay trở lại khu xử lý nước tuần hoàn của tháp rửa và lọc bụi tĩnh điện.
Sau khi khí than được lọc bụi tĩnh điện, thiết bị quạt tăng áp sẽ nâng áp suất lên khoảng 30-33 kPa Tiếp theo, khí than sẽ đi vào thiết bị khử nước để loại bỏ phần nước, đảm bảo chất lượng khí than trước khi đến nơi tiêu thụ Cuối cùng, khí than được dẫn qua đường ống chính cao áp để cung cấp cho lò nung của nhà máy.
Hình 3.8 Lò khí hóa than thực tế
Hình 3.9 Sơ đồ tản nhiệt trạm gas khí hóa
Hình 3.10 Bể chứa khí gas
Bảng 3.1 Thông số kỹ thuật mộ số lò khí hóa than
Nhiên liệubền cacbon khí mạch kết yếu, khí khácracit, cacbon cháy độ chiMức tiết của nhiên
Lượng nhiên tiêuliệu kg / hthụ
2200 Đại lý hóakhí Không khí, hơi nước
Giá trị nhiệt lượng của khí
Nhiệt độ đầu ra khí
(400-500) Thực vật liên quan đến than (400-500) Thực vật liên quan đến than suấtÁp khí ra
Hình 3.11 Trạm khí hóa gas
Nguyên tắc vận hành
Công nghệ sản xuất than hóa khí hiện nay đang được áp dụng rộng rãi tại các nhà máy gạch, nhờ vào khả năng giảm giá thành hiệu quả so với các nguồn nhiên liệu khác như dầu hỏa, dầu FO và gas hóa lỏng Tuy nhiên, khí than chủ yếu chứa CO, một chất độc hại có thể gây ngộ độc cấp tính và tử vong, do đó, việc vận hành cần phải hết sức cẩn trọng Tất cả công nhân vận hành cần được đào tạo bài bản và tuân thủ nghiêm ngặt quy trình đốt lò cũng như quy trình xử lý sự cố, đặc biệt là công tác chuẩn bị trước khi đốt.
1.1 Trong giai đoạn chuẩn bị phải xây một vài , do đó lò phải sấy khô trước.
1.2 Trước khi tạo khí than, nếu lò vừa được sửa chữa lại hoặc lắp đặt mới, chạy thử từng lò rỗng trong vòng ít nhất 12 tiếng, kiểm tra từng bộ phận trong lò, nếu mọi bộ phận đều hoạt động bình thường, lò đủ tiêu chuẩn
1.3 Lò khí than, thiết bị tạo bụi xoáy, thiết bị làm lạnh không khí, thiết bị làm sạch, thiết bị Thiết bị tạo xoáy bụi, thiết bị cách nước Các ống phải chính xác, Kiểm tra van tất cả các van, các ống thoát, đảm bảo tính an toàn và ổn định
1.4 Đối với lò sửa chữa lại, phải thổi và quét sạch bụi đảm bảo hoàn toàn không bị bụi bẩn trong lò
1.5 Kiểm tra toàn bộ gạch trong lò xem có chính xác và nhất quán, nếu có khe nứt phải chát kín lại
1.6 Đảm bảo các việc bổ sung nước, than, khí và hơi nước
1.7 Kiểm tra thiết bị đo nước, áp suất, van an toàn, van nước hoạt động tốt không Bơm nước vào thùng chứa chính của lò 1/3-1/2 mức nước theo đồng hồ đo nước báo Bơm nước vào khay chứa bụi Van hình chuông, thiết bị tạo xoáy bụi than, và tất cả các van nước, bơm nước đầy 2 thùng chứa để dự trữ
1.8 Các thiết bị khoan, kềm sẵn sàng hoạt động
1.9 Tất cả các thiết bị điện, nguồn điện đều hoạt động Tất cả các bảng hướng dẫn, hệ thông điện phải đảm bảo chính xác
1.10 Kiểm tra các thiết bị phân tích khí, lau sạch bằng chất làm sạch Chúng ta chỉ được phép đốt khi tất cả các khâu chuẩn bị đã xong và sẵn sàng b Đốt lửa
2.1 Trước hết phải nạp xỉ than (khoảng 12 tấn) từ cửa lò vào Xỉ than này không được còn lõi than (lượng than 1250oC
Than ShenMu có tính chất cơ hóa đáp ứng mọi yêu cầu của trạm khí than 2 ngăn
Hàm lượng lưu huỳnh chứa trong than đáp ứng được yêu cầu sử dụng,
4.4 Hoạt động khí hoá thông thường
Nếu các van hình bướm cho không khí và khí than, cũng như nhiệt độ bão hòa không khí của lò và mức nước trong thùng chứa hơi nước được điều khiển tự động, thì các bộ phận khác cần được điều khiển bằng tay và duy trì trong trạng thái hoạt động liên tục.
Mỗi giờ, cần kiểm tra xem hai đường ống của hai ngăn có song song hay không, quá trình này mất khoảng 1-2 phút Trong quá trình kiểm tra, cần đưa than lên, kiểm tra tầng xỉ và độ dày của nó, sau đó ghi lại kết quả Tiếp theo, cần kiểm tra lửa cháy và điều chỉnh ống hơi nước, tránh mở quá lớn để không hút khí quá mạnh, đồng thời cũng không mở quá nhỏ để không làm than bay ra Việc nạp than và thông hơi cần được điều chỉnh theo tình hình hoạt động của lò.
Dựa trên kết quả sau khi khoan, bật thông xỉ từ từ và từng ít một
Để đảm bảo nguồn nước luôn chảy tốt, cần kiểm tra nước thường xuyên và không để lượng nước quá cao Ngoài ra, việc vệ sinh sạch sẽ các xỉ và tro bám cũng rất quan trọng để duy trì dòng nước chảy đều.
Thường xuyên kiểm tra và phân tích thành phần khí than, lượng ôxy để phân tích khi có sự cố
