Chương 17 HỆ THỐNG AMMONIA Tháng 10/2017 Thực hiện: Nguyễn Văn Toán Kiểm tra: Bùi Văn Tú Ngày Ký tên MỤC LỤC 2.1 2.2 2.3 4.1 4.2 4.3 5.1 5.2 TỔNG QUAN CÁC THÔNG SỐ ĐẦU VÀO .1 Tiêu thụ Ammonia .1 Thời gian chứa NH3 .1 Cấu hình bồn chứa HỆ THỐNG CUNG CẤP VÀ DỰ TRỮ AMMONIA TÍNH TỐN THIẾT KẾ .2 Thể tích bình chứa NH3 .2 Cơng suất hóa Cơng suất quạt pha lỗng NH3 TIÊU CHUẨN ÁP DỤNG Tiêu chuẩn bắt buộc Việt Nam Tiêu chuẩn quốc tế .3 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 ammonia bao gồm thiết bị lưu trữ cung cấp ammonia đến hệ thống phun ammnia bên thiết bị phản ứng SCR để khử Oxit Ni-tơ (NOx) chương thiết kế chuẩn Với nhà máy áp dụng công nghệ SNCR SCR, sử dụng ammonia (NH3) làm chất phản ứng (chất khử) NOx Do đó, nhà máy cần trang bị hệ thống lưu trữ cung cấp NH3 đảm bảo hệ thống khử NOx vận hành liên tục, tin cậy an toàn CÁC THÔNG SỐ ĐẦU VÀO 2.1 Tiêu thụ Ammonia Tiêu thụ Ammonia (NH3) thơng số đầu vào để thiết kế hệ thống lưu trữ cung cấp Ammonia cho nhà máy Tiêu thụ NH3 trình bày chương (Hệ thống khử NOx) Theo đó, với cơng suất tổ máy 620MW, thông số đầu vào trình bày chương 6, tiêu thụ NH3 khoảng 860kg/h 2.2 Thời gian chứa NH3 Thời gian chứa NH3 đánh giá độ tin cậy đảm bảo cho hệ thống SCR vận hành liên tục Tuy nhiên, thời gian chứa NH3 dài vừa không hiệu kinh tế, gặp vấn đề rủi ro an tồn Thơng thường, NH3 dự trữ đảm bảo cho hệ thống SCR vận hành liên tục ngày tải BMCR 2.3 Cấu hình bồn chứa Cấu hình bồn chứa NH3 phải đảm bảo tính dự phòng bồn chứa gặp cố, hư hỏng đường ống, thiết bị … Thông thường, hai (2) ba (3) bồn chứa NH3 trang bị cho nhà máy HỆ THỐNG CUNG CẤP VÀ DỰ TRỮ AMMONIA Hệ thống cung cấp dự trữ chất phản ứng (NH3) thực chức tiếp nhận, dự trữ, hóa chất phản ứng đưa chất phản ứng đến hệ thông phun, bao gồm hạng mục chính: Bồn chứa ammonia, hóa hơi, bồn/bể phụ trợ, máy nén, bơm vv Thông thường chất phản ứng (aqueous hay anhydrous amonia) vận chuyển đến nhà máy xe tải chuyên dụng bơm vào bồn dự Bồn chứa anhydrous amonia phải thiết kế với áp suất làm việc 250psig (17,01atm), bồn chứa aqueous amonia thiết kế với áp suất làm việc cao áp suất khí khơng nhiều Tổng dự trữ chất phản ứng thường thiết kế đảm bảo dự trữ đủ amonia dùng đến tuần vận hành liên tục phản ứng SCR tùy thuộc điều kiện vận chuyển amonia đến nhà máy điện Các bồn chứa phải có thị mức, nhiệt độ, van xả, lối – thang vận hành Bồn chứa phải thiết kế đảm bảo chông động đất phù hợp điều kiện địa điểm, có tường bảo vệ cố Sức chứa bồn anhydrouos tính cho khoảng 85% thể tích hình học bồn nhằm đảm bảo khơng gian bốc cần thiết bên bề mặt chất lỏng Aqueos amonia hóa cách bơm hịa trộn vào khơng khí nóng bình hóa Khơng khí nóng cung cấp quạt hịa trộn gia nhiệt Quyển 3, Chương 17 – Hệ thống Ammonia Ấn 3, tháng 10/2017 Trang / Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện gia nhiệt dùng điện dùng tự dùng từ lò Thơng thường nhiệt độ hỗn hợp khơng khí – amonia sau khỏi bình hóa vào khoảng 300°F (148,9°C) Nhiệt cần thiết để hóa aqueos amonia lớn nhiều lần so với hóa anhydrous amonia phải hóa thành phần nước aqueos amonia Anhydrous amonia hóa hóa sử dụng điện Anhydrous amonia chảy vào hóa tác dụng trọng lực (trong số trường hợp bơm) amonia tạo thành đưa ngược trở lại bình chứa vào khu vực bên bề mặt lỏng Hơi amonia từ đưa vào trộn amonia – khơng khí Tại trộn amonia trộn lẫn với khơng khí theo tỷ lệ khoảng 1:20 (NH3 / khơng khí) trước đưa vào hệ thơng phun Việc trì tỷ lệ khơng khí cao hỗn hợp nhằm làm tăng khả hòa trộn giữ cho hỗn hợp trạng thái giới hạn bắt cháy TÍNH TỐN THIẾT KẾ Trong mục tính tốn thiết kế trình bày theo cấu hình cơng suất vẽ sơ đồ nguyên lý hệ thống SCR (NĐ-0841K.30.SCR.001) 4.1 Thể tích bình chứa NH3 Thể tích bình chứa NH3 tính tốn theo cơng thức sau: VNH BNH T u [m³] n NH F Trong đó: VNH : Thể tích bình chứa NH3, [m³]; BNH : Tiêu thụ NH3 cho tổ máy, [kg/h]; T: Thời gian chứa NH3, [giờ]; u: Số tổ máy nhà máy; n: Số lượng bồn chứa NH3; NH : Khối lượng riêng NH3, [kg/m³] Khối lượng riêng NH3 55°C khoảng 550 kg/m³ F: Hệ số sử dụng cơng suất bình chứa Hệ số đánh giá hiệu suất sử dụng khơng gian bên bình chứa Thơng thường hệ số khoảng 85% Theo đó, thể tích bình chứa NH3 tính tốn (để minh họa cho công thức) sau: VNH BNH T u 860 168 309 [m³] n NH F 550 85% 4.2 Cơng suất hóa Cơng suất hóa NH3 lựa chọn đồng với tiêu thụ NH3 Theo đó, cơng suất hóa lựa chọn tối thiểu 860 kg/h cho tổ máy 4.3 Công suất quạt pha loãng NH3 Quyển 3, Chương 17 – Hệ thống Ammonia Ấn 3, tháng 10/2017 Trang / Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện Mỗi lò trang bị hai (2×100%) quạt pha lỗng NH3 (một vận hành, dự phịng) NH3 pha lỗng đến 5% trước phun vào phản ứng QFan BNH 22.4 860 22.4 19 19 21.530,35 [Nm³/h] GNH 17 TIÊU CHUẨN ÁP DỤNG 5.1 Tiêu chuẩn bắt buộc Việt Nam Các QCVN áp dụng cho giới hạn nồng độ phát thải nguồn mặt đất: QCVN 22: 2009/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia khí thải công nghiệp nhiệt điện; QCVN 05: 2013/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng không khí xung quanh 5.2 Tiêu chuẩn quốc tế Các tiêu chuẩn quốc tế áp dụng cho hạng mục hệ thống theo quy định chung Quyển 3, Chương 17 – Hệ thống Ammonia Ấn 3, tháng 10/2017 Trang /