Tkc q3 chuong 04 he thong loc bui (rev 3)

Chương HỆ THỐNG LỌC BỤI Tháng 10/2017 Thực hiện: Nguyễn Quốc Trung Kiểm tra: Đồn Trung Tín Ngày Ký tên MỤC LỤC TỔNG QUAN .1 TIÊU CHÍ THIẾT KẾ .1 2.1 Thông số thiết kế 2.1.1 Nồng độ bụi tối đa cho phép 2.1.2 Tính tốn lựa chọn kích thước 2.1.3 Đặc tính thiết kế số tổ máy thông dụng 2.2 Tiêu chuẩn áp dụng 3 PHÂN TÍCH LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KỸ THUẬT 3.1 Phân tích lựa chọn cơng nghệ lọc bụi 3.1.1 Lọc bụi túi vải 3.1.2 Lọc bụi tĩnh điện loại khô 3.1.3 Lọc bụi tĩnh điện loại ướt 3.1.4 Kết luận lựa chọn công nghệ lọc bụi 3.2 3.3 Một số lỗi lọc bụi tĩnh điện Phân tích lựa chọn thơng số, cấu hình số thiết bị 3.3.1 Cực phóng 3.3.2 Cực thu 3.3.3 Máy biến áp chỉnh lưu 3.3.4 Hộp cách điện 3.3.5 Hệ thống quạt khí chèn 3.3.6 Thiết bị rung gõ cực phóng 3.3.7 Thiết bị rung gõ cực thu 3.3.8 Tấm phân phối dịng khói 3.3.9 Phễu thu xỉ 10 3.3.10 Hệ thống rửa ESP 11 3.4 Giải pháp công nghệ để đưa ESP vào vận hành từ đầu .11 Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện TỔNG QUAN Hệ thống lọc bụi nhà máy nhiệt điện sử dụng để hạn chế phát thải bụi khói thải từ lị mơi trường Hiện nay, có loại thiết bị khử bụi áp dụng phổ biến nhà máy nhiệt điện giới, là: - Lọc bụi tĩnh điện (Electrostatic Precipitator: ESP) - Lọc bụi túi (Bag Filter) Tuy nhiên, lọc bụi tĩnh điện phổ biến ưu điểm tổn thấp áp suất thấp, công suất lớn, hoạt động mơi trường nhiệt độ cao, làm việc điều kiện áp suất, áp suất cao chân không, hiệu suất khử bụi cao 99% chi phí vận hành bảo dưỡng thấp Thiết bị lọc bụi tĩnh điện có nhiều buồng thu bụi với nhiều trường thu bụi, trường thu bụi cấp điện máy biến áp chỉnh lưu Hệ thống lọc bụi tĩnh điện tách hạt bụi khỏi dòng khí thải qua buồng thu bụi dựa ngun lý ion hóa hạt bụi có khí thải giữ chúng lại lực hút tĩnh điện 2.1 TIÊU CHÍ THIẾT KẾ Thơng số thiết kế 2.1.1 Nồng độ bụi tối đa cho phép Nồng độ bụi tối đa cho phép khí thải cơng nghiệp nhiệt điện tính theo QCVN 22: 2009/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia khí thải cơng nghiệp nhiệt điện theo tiêu chuẩn áp dụng tổ chức cho vay vốn Tùy vào khu vực đặt nhà máy loại nhiên liệu sử dụng để xác định thông số đầu phù hợp với yêu cầu môi trường Cần xem xét yêu cầu thiết kế ESP để hệ thống ESP vận hành khởi động lị chính, đảm bảo nồng độ phát thải đáp ứng tiêu chuẩn mơi trường thời điểm 2.1.2 Tính tốn lựa chọn kích thước  Tổng diện tích bề mặt thu bụi: K S     w   = 1  e  f      100   Trong đó:  hiệu suất thu bụi (%) S tổng diện tích bề mặt thu bụi (m2/m3/s) w vận tốc khói trường thu bụi (m/s) f lưu lượng khói (m3/s) K số, K = 0,6 Quyển 3, Chương – Hệ thống lọc bụi Ấn 3, tháng 10/2017 Trang / 11 Rev.3 Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện e số Napier  Tính tốn lựa chọn chiều cao cực thu: S  NG  N F  lF   hCE  NC  N P Trong đó: NG số khoảng trống cực thu NF số lượng trường hCE chiều cao cực thu (m) Tùy thuộc vào nhà cung cấp lF chiều dài trường thu bụi (m) NC số lượng buồng khử bụi NP số lượng ESP  Tính tốn số lượng cực thu cực phóng hàng: NCE  lF lCE   Trong đó: NCE số lượng cực thu hàng lCE chiều dài cực thu  khoảng hở cực thu  Số lượng cực phóng số lượng cực thu hàng Hình 4.1: Mơ tả bố trí cực thu cực phóng ESP Quyển 3, Chương – Hệ thống lọc bụi Ấn 3, tháng 10/2017 Trang / 11 Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện 2.1.3 Đặc tính thiết kế số tổ máy thơng dụng Đặc tính thiết kế điển hình ESP lị đốt than tổ máy 600MW Nhiên liệu thiết kế Than cám 6A Lưu lượng khói 3.176.882 m3/h Nhiệt độ khói 125,25 oC Nồng độ bụi đầu vào 42,2934 g/Nm3 Nồng độ bụi đầu 95 mg/Nm3 Số lượng trường Số lượng buồng khử bụi 2.2 Tiêu chuẩn áp dụng QCVN 22: 2009/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia khí thải công nghiệp nhiệt điện QCVN 05: 2009/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng khơng khí xung quanh 3.1 PHÂN TÍCH LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KỸ THUẬT Phân tích lựa chọn cơng nghệ lọc bụi 3.1.1 Lọc bụi túi vải Hệ thống lọc bụi túi vải bao gồm nhiều dãy túi vải dạng ống chứa ngăn cách ly Khói dọc theo bề mặt túi vải, bên bên tùy thuộc vào phương pháp làm sạch, sau xuyên qua vải, hạt bụi giữ lại mặt ngược dịng túi vải dịng khí đưa Bộ lọc vận hành theo chu kỳ, xen kẽ thời gian lọc tương đối dài thời gian làm ngắn Trong trình làm sạch, hạt bụi tích tụ bề mặt túi tách phương pháp rung rũ, dịng khơng khí ngược xung phản lực, sau bụi lắng phễu thu để xử lý tiếp Khi ngăn q trình làm sạch, luồng khói chuyển đến ngăn khác 3.1.2 Lọc bụi tĩnh điện loại khơ Trong hệ thống lọc bụi tĩnh điện, dịng điện chiều có hiệu điện cao lên đến 125kV dùng để tạo cực phóng hồ quang (-), làm cho hạt bụi lơ lửng khí thải nhiễm điện thu chúng điện cực thu (+) Hệ thống lọc bụi tĩnh điện sử dụng hiệu để loại bỏ hạt bụi có kích cỡ < µm, khó thu sử dụng phương pháp trọng lực hay dùng lực ly tâm 3.1.3 Lọc bụi tĩnh điện loại ướt Lọc bụi tĩnh điện kiểu ướt có nhiều điểm giống với kiểu khô nguyên lý thiết kế, nhiên khác biệt loại ướt sử dụng mơi trường nhiệt độ khói thấp nhiệt độ đọng sương Ngoài ra, cấu liên kết gõ tách Quyển 3, Chương – Hệ thống lọc bụi Ấn 3, tháng 10/2017 Trang / 11 Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện bụi hệ thống khô thay hệ thống rửa không liên tục sử dụng nước chất lỏng khác để tách bụi cực thu Lọc bụi tĩnh điện ướt thu hạt bụi có kích cỡ nhỏ phát thải dạng sương vận hành tốt loại bụi có tính bền cao 3.1.4 Kết luận lựa chọn công nghệ lọc bụi So với công nghệ lọc bụi tĩnh điện, công nghệ lọc bụi túi có ưu điểm chi phí đầu tư ban đầu thấp, dễ chế tạo lắp đặt, vận hành bảo trì đơn giản Tuy nhiên, lọc bụi túi có nhiều điểm yếu tổn thất áp suất lớn, tuổi thọ túi lọc thấp dẫn đến chi phí vận hành bảo trì cao Hệ thống lọc bụi túi có hiệu suất thu bụi cao, thu hạt bụi có kích cỡ < µm Xét cơng nghệ lọc bụi tĩnh điện, với tính chất hai cơng nghệ lọc bụi tĩnh điện nêu lên phần thấy ưu điểm cơng nghệ lọc bụi tĩnh điện ướt thu bụi dãy kích thước hạt nhỏ xử lý nhiều loại phát thải so với công nghệ lọc bụi tĩnh điện khô Trong thực tế công nghệ lọc bụi tĩnh điện ướt sử dụng thay cho lọc bụi tĩnh điện khô Lọc bụi tĩnh điện ướt thường sử dụng kết hợp với lọc bụi tĩnh điện khơ lọc bụi túi để đáp ứng yêu cầu giới hạn nồng độ phát thải hạt phát thải sương, đặc biệt sương axit Sunfuric Công nghệ lọc bụi túi sử dụng lọc bụi tĩnh điện ướt kết hợp phù hợp quốc gia có quy định nghiêm ngặt nồng độ chất phát thải khí thải Đối với quốc gia phát triển Việt Nam việc lựa chọn công nghệ lọc bụi tĩnh điện khô hoàn toàn đáp ứng quy chuẩn quốc gia nồng độ chất phát thải, bên cạnh cịn cắt giảm chi phí vận hành, bảo trì dài hạn 3.2 Một số lỗi lọc bụi tĩnh điện Trong trình thiết kế, chế tạo, lắp đặt cần lưu ý lỗi thường gặp hệ thống lọc bụi tĩnh điện:  Các van phải chế tạo vật liệu chống ăn mòn tốt Các van chặn hệ thống thu tro, van thơng áp, van đầu ESP có tuổi thọ thấp bị ăn mòn  Cần ý hướng chảy nước mưa để tránh đổ trực tiếp vào thiết bị khác gây hư hỏng Máy biến áp chỉnh lưu bị hư hỏng bị nước mưa đổ trực tiếp vào phía cánh tản nhiệt mái tơn khu vực hệ thống búa gõ cực phóng bố trí không hợp lý  Tại số nhà máy, hệ thống ESP không để đưa vào vận hành từ đốt lị chính; vận hành lị đốt than hồn tồn Điều dẫn đến tượng khói đen q trình lị đốt dầu đốt kèm (than dầu); gây nhiễm mơi trường 3.3 Phân tích lựa chọn thơng số, cấu hình số thiết bị Thiết bị khử bụi bao gồm vỏ kết cấu bao che, cực phóng, cực thu, hệ thống gõ, kết cấu đỡ, phễu tro Các phân phối kiểu lưới đặt đầu vào dịng khói để phân phối vận tốc dịng khói vào trường thu bụi Hệ thống cấp điện cho lọc bụi tĩnh điện bao gồm máy tăng áp, chỉnh lưu thiết bị điều khiển Thiết bị phụ trợ cho hệ thống lọc bụi tĩnh điện bao gồm quạt khí chèn gia nhiệt khí chèn thiết bị gia nhiệt phễu thu tro Quyển 3, Chương – Hệ thống lọc bụi Ấn 3, tháng 10/2017 Trang / 11 Rev.3 Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện Hình 4.2 Thiết bị lọc bụi tĩnh điện Chú thích: 1: Đầu khói vào 8: Bộ gõ bụi cho cực thu 2: Đầu khói 9: Các trường thu bụi 3: Các phân phối dịng khói 10: Phễu thu xỉ 4: Cực phóng 11: Máy biến áp 5: Tấm cực thu 12: Quạt khí chèn 6: Bộ gõ bụi cho phân phối dòng 13: Hộp cách điện 7: Bộ gõ bụi cho cực phóng 14: Kết cấu đỡ Quyển 3, Chương – Hệ thống lọc bụi Ấn 3, tháng 10/2017 Trang / 11 Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện 3.3.1 Cực phóng Điện cực sử dụng cho thiết bị khử bụi có nhiều loại: kiểu hình trịn, kiểu hình sao, kiểu hình cưa, kiểu hình xích chuyền, kiểu hình lị xo đàn hồi…trong có điện cực kiểu sao, kiểu hình trịn phóng điện tương đối đồng đều, điện áp tới hạn thấp nên phù hợp với khử bụi có nồng độ bụi tro thấp (thích hợp lị đốt dầu), cịn loại hình cưa, hình máng cường độ dịng điện phóng lớn thích hợp với dịng khói có nồng độ bụi cao suất điện trở lớn Cực phóng với cấu trúc kết hợp ống phóng dây phóng điện, dây phóng sử dụng thép đặc biệt, dây cố định vào khung phóng điện bulong Những khung phóng điện đỡ dầm đỡ đảm bảo khoảng cách cần thiết điện cực, dầm đỡ cách ly cách điện Ngoài ra, thiết bị rung gõ kết nối với khung phóng để thu bụi Lựa chọn chiều cao cực phóng phụ phuộc vào chiều cao cực thu Hình 4.3 Cực phóng 3.3.2 Cực thu Cực thu (tấm thu bụi) có u cầu sau: - Có tính điện cao cường độ điện trường, mật độ dòng điện đồng Vừa thuận lợi cho việc tích bụi vừa dễ tách bụi để thải rung Cực có tính rung động tốt: cường độ rung cao, phân bố gia tốc rung đồng Dịng khói vào thông suốt, tổn thất trở lực bé, kết cấu gọn độ biến dạng ít, dễ chế tạo, đảm bảo khoảng cách cần thiết điện cực Quyển 3, Chương – Hệ thống lọc bụi Ấn 3, tháng 10/2017 Trang / 11 Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện Các cực thu thường chế tạo sẵn theo mẫu nhà sản xuất Việc lựa chọn bố trí thu tụi nguyên tắc đảm bảo diện tích thu bụi chiều dài trường thu bụi Hình 4.4 Tấm cực thu bụi 3.3.3 Máy biến áp chỉnh lưu Hệ thống máy biến áp chỉnh lưu (TR) cung cấp điện áp dòng cần thiết cho hoạt động lọc bụi tĩnh điện Sự kết hợp xác máy biến áp chỉnh lưu, phận cái, biên dạng cực phóng khoảng cách điện cực thu yếu tố quan trọng giúp ESP hoạt động hiệu cực phóng, cực thu có tuổi thọ cao Hình 4.5 Máy biến áp chỉnh lưu Để ESP đưa vào vận hành từ đốt lị chính, máy biến áp lưu phải thiết kế thay đổi điện áp từ đến điện áp định mức; hệ Quyển 3, Chương – Hệ thống lọc bụi Ấn 3, tháng 10/2017 Trang / 11 Rev.3 Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện thống điều khiển máy biến áp thiết kế đồng Điều cho phép hệ thống ESP vận hành điện áp thấp q trình khởi động lị 3.3.4 Hộp cách điện Hộp cách điện có cấu tạo cách chất cách điện với mục đích treo cực phóng (+) cách ly với vỏ ESP, cực thu (-) Hình 4.6 Hộp cách điện 3.3.5 Hệ thống quạt khí chèn Hệ thống quạt khí chèn bao gồm phận thiết bị gia nhiệt khí, hệ thống đường ống dẫn quạt Hệ thống quạt khí chèn có nhiệm vụ đưa khí nóng vào buồng chứa hộp cách điện để giữ cho hộp cách điện không bị nứt vỡ gây ứng suất nhiệt mơi trường bên ESP (nóng) mơi trường bên ngồi ESP (lạnh) Ngồi hệ thống quạt khí chèn cịn có chức đẩy bụi khỏi hộp cách điện để tránh làm giảm hiệu cách điện 3.3.6 Thiết bị rung gõ cực phóng Để ngăn ngừa tích bụi ống phóng giữ nguồn điện ổn định, búa gõ khí liên lục tác động lên khung phóng dẫn động qua trục cách điện động đặt bên vỏ ESP Quyển 3, Chương – Hệ thống lọc bụi Ấn 3, tháng 10/2017 Trang / 11 Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện Hình 4.7 Thiết bị rung gõ cực phóng 3.3.7 Thiết bị rung gõ cực thu Mỗi cực thu gõ định kỳ búa khí cho phép tách lớp bụi tích tụ bề mặt Hệ thống búa gõ kết nối trục dẫn động động đặt bên ngồi vỏ ESP Hình 4.8 Thiết bị rung gõ cực lắng 3.3.8 Tấm phân phối dịng khói Vận tốc dịng khói đầu vào ESP có ảnh hưởng lớn tới hiệu suất thu bụi Các phân phối dịng khói có nhiệm vụ bảo đảm phân phối vận tốc dịng khói vào trường Quyển 3, Chương – Hệ thống lọc bụi Ấn 3, tháng 10/2017 Trang / 11 Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện thu bụi Việc bố trí phân phối dịng khói đầu khói vào ESP thường mơ động học lưu chất để chọn vị trí tối ưu Hình 4.9 Tấm phân phối dịng khói 3.3.9 Phễu thu xỉ Các phễu thu xỉ xả xen kẽ theo chu kỳ nhận tín hiệu tro đầy từ cảm biến Ở mức thấp phễu, lắp đặt đường khí nén kết hợp với rung để xả hết phần xỉ đáy phễu Các gia nhiệt điện lắp đặt xung quanh thân phễu để ngăn ngừa tắt ngẽn mài mòn phễu gây axit đọng sương Quyển 3, Chương – Hệ thống lọc bụi Ấn 3, tháng 10/2017 Trang 10 / 11 Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện Hình 4.10 Phễu thu xỉ 3.3.10 Hệ thống rửa ESP Hệ thống rửa ESP hoạt động q trình dừng lị, để rửa giai đoạn bảo trì ESP Bên ESP gia nhiệt phun rửa vịi phun 3.4 Giải pháp cơng nghệ để đưa ESP vào vận hành từ đầu Để hệ thống ESP đưa vào vận hành từ đầu, hai giải pháp sau cần xem xét thiết kế hệ thống:  Bộ sấy khơng khí (Steam Coil Air Pre-heater – SCAPH) phải cung cấp lắp đặt trước sấy khơng khí (Air Pre-heater) cho gió sơ cấp gió thứ cấp Điều đảm bảo cho nhiệt độ khói vào ESP đạt u cầu q trình khởi động lị  Máy biến áp điều chỉnh điện áp vận hành từ 0kV đến điện áp định mức  Hệ thống búa gõ thiết kế phù hợp; đặc biệt tần suất gõ thời gian ESP vận hành đốt dầu đốt kèm (dầu + than) Điều đặc biệt quan trọng, giúp cho cực lắng cực phóng khơng bị bám dính xỉ dầu thời gian vận hành tải thấp Quyển 3, Chương – Hệ thống lọc bụi Ấn 3, tháng 10/2017 Trang 11 / 11 Rev.3