TỔNG QUAN
Tổng quan về đề tài
1 chi phí đầu tư cải tạo thiết bị công nghệ đốt, nâng cao hiệu quả sử dụng nhiên liệu.
Để giảm thiểu ô nhiễm môi trường, đặc biệt là giảm phát thải các chất ô nhiễm như NOx và SOx trong quá trình đốt than, cần nâng cao hiệu suất cháy than của lò hơi Việc này không chỉ giúp giảm lượng nhiên liệu tiêu hao mà còn đảm bảo đáp ứng đủ nhu cầu sản xuất điện, từ đó nâng cao hiệu quả sử dụng nhiên liệu.
Nghiên cứu đặc tính nóng chảy của than Antraxit Việt Nam và than Bitum nhập khẩu là cần thiết để cải thiện công nghệ đốt than trộn, giúp nâng cao hiệu quả sử dụng và giảm hiện tượng bám xỉ trong lò hơi của các nhà máy điện Vấn đề này vẫn còn gây tranh cãi cả về lý thuyết lẫn thực tiễn, đặc biệt là trong việc lựa chọn công nghệ đốt và dạng khí động phù hợp cho than Việt Nam.
Nghiên cứu hiện tượng bám xỉ trong lò hơi liên quan đến nhiều yếu tố và nguyên nhân khác nhau, đòi hỏi phải phân tích đặc tính nóng chảy của than và đặc điểm bám xỉ để tìm ra giải pháp hiệu quả Đây là vấn đề không chỉ Việt Nam mà cả thế giới đều quan tâm, với mục tiêu nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng và giảm thiểu phát thải khí Việc cập nhật, phân tích và áp dụng các công nghệ sử dụng than tiên tiến từ toàn cầu sẽ góp phần quan trọng vào việc cải thiện quy trình đốt than tại Việt Nam.
Nghiên cứu đặc tính nóng chảy của than Antraxit và than Bitum là rất cần thiết để nâng cao hiệu suất cho các nhà máy nhiệt điện Việc này giúp tránh hiện tượng bám xỉ trong lò, đặc biệt quan trọng cho các nhà máy đang vận hành và sẽ đi vào hoạt động trong giai đoạn 2018-2020 Điều này không chỉ mang lại ý nghĩa khoa học mà còn có giá trị thực tiễn cao.
Vì vậy, em đã lựa chọn đề tài nghiên cứu: “ NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH
NÓNG CHẢY CỦA THAN ANTRAXIT VÀ THAN BITUM NHẬP KHẨU VÀ ỨNG DỤNG TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ” thông qua thí nghiệm thực tế
Nghiên cứu về than Antraxit Hòn Gai và than Bitum nhập khẩu tại phòng thí nghiệm Nhà máy nhiệt điện Vũng Áng 1 Hà Tĩnh nhằm tối ưu hóa quá trình cháy trong lò hơi, tìm ra tỉ lệ N tối ưu nhất để tránh hiện tượng bám xỉ Đề tài đã thử nghiệm các mẫu than với tỉ lệ trộn khác nhau như 90%-10%, 80%-20%, 70%-30%, và 60%-40% để xác định các chỉ tiêu như nhiệt độ nóng chảy, độ ẩm, tro, chất bốc, nhiệt trị toàn phần và lưu huỳnh Kết quả thí nghiệm sẽ hỗ trợ trong việc hiểu rõ hơn về quá trình cháy của than Antraxit và than Bitum, từ đó xây dựng chế độ đốt hiệu quả nhất cho lò hơi tại nhà máy nhiệt điện.
1.1.2 Mục đích hướng đến của đề tài
Phân tích đặc tính nóng chảy và thành phần hóa học của than Antraxit và than Bitum là cần thiết để xác định các yếu tố như Ẩm trong (%), Tro, khô (%), Chất bốc, khô (%), Nhiệt trị toàn phần, khô (cal/g) và Lưu huỳnh, khô (%) Những yếu tố này có ảnh hưởng lớn đến quá trình cháy của than, từ đó giúp đánh giá và lựa chọn các phương án cải thiện nhằm nâng cao hiệu suất cháy, giảm hiện tượng bám xỉ và tối ưu hóa hiệu suất lò hơi.
Phân tích hiện tượng bám xỉ và đóng xỉ trong lò hơi nhà máy nhiệt điện là rất quan trọng, vì đây là vấn đề thường gặp trong lò hơi đốt than phun Hiện tượng này không chỉ ảnh hưởng tiêu cực đến kinh tế mà còn đe dọa đến điều kiện an toàn của nhân viên vận hành Hơn nữa, bám xỉ và đóng xỉ còn làm giảm tuổi thọ của lò hơi, gây ra những hệ lụy nghiêm trọng cho hoạt động của nhà máy.
Phân tích sự cố ngừng lò hơi tại nhà máy nhiệt điện Vũng Áng 1 cho thấy hiện tượng bám xỉ là nguyên nhân chính dẫn đến tríp tổ máy trong quá trình vận hành Việc này không chỉ ảnh hưởng đến hiệu suất hoạt động mà còn tiềm ẩn nguy cơ an toàn cho hệ thống Do đó, cần có các biện pháp kiểm soát và xử lý bám xỉ hiệu quả để duy trì sự ổn định và nâng cao hiệu suất của lò hơi.
Trong quá trình làm việc tại Ban QLDA Điện lực Dầu khí Thái Bình 2 và tham gia quản lý, đầu tư, xây dựng và vận hành Nhà máy nhiệt điện Thái Bình 2, tôi đã tích lũy kiến thức và kinh nghiệm thực tế Quá trình học tập tại Viện công nghệ Nhiệt Lạnh – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội và lớp học quản lý vận hành nhà máy nhiệt điện Thái Bình 2 đã cung cấp cho tôi nền tảng lý thuyết vững chắc Đặc biệt, 06 tháng trực tiếp học vận hành tại Nhà máy nhiệt điện Vũng Áng 1 Hà Tĩnh đã giúp tôi hiểu rõ quy trình vận hành và tối ưu hóa việc sử dụng nhiên liệu, tiết kiệm thời gian và chi phí Với kinh nghiệm và kiến thức này, tôi có thể áp dụng vào thực tế để đạt được hiệu quả cao nhất trong việc quản lý và vận hành nhà máy nhiệt điện.
1.1.4 Nội dung luận văn Đề thực hiện những mục đích đã nêu, luận văn sẽ gồm các nội dung như sau:
Chương 2: Lý thuyết cháy của bột than
Chương 3: Nghiên cứuđặc tính của than Antraxit và than Bitum
Chương 4: Nghiên cứ giải pháp giảm thiểu bám tro xỉ trong lò hơiu NMNĐ Vũng Áng – Hà Tĩnh
Vai trò nhiệt điện đốt than ở Việt Nam và ý nghĩa việc nâng cao hiệu suất
1.2.1 Vai trò của nhiệt điện than
Theo quyết định số 428/QĐ-TTg về Quy hoạch phát triển điện lực quốc gia giai đoạn 2011-2020, có xét đến năm 2030 (Quy hoạch điện VII) và 403/QĐ-TTg về quy hoạch phát triển ngành than Việt Nam, mục tiêu chính là cung cấp đủ điện cho sự phát triển của đất nước trong giai đoạn 2016-2030 Quy hoạch này nhấn mạnh việc sử dụng hiệu quả nguồn nhiên liệu trong nước, bảo tồn tài nguyên năng lượng và giảm thiểu tác động đến môi trường Đặc biệt, nhu cầu về nhiệt điện chạy bằng than chiếm đến một nửa tổng số nhà máy điện tại Việt Nam.
Hình 1.1: Công suất điện được cung cấp từ các nguồn theo quy hoạch [1].
Nhà máy nhiệt điện đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp điện cho sự phát triển của quốc gia, khi nhu cầu điện từ nguồn này đang tăng nhanh chóng Trong khi đó, nguồn thủy điện đã được khai thác tối đa, các nguồn điện khác vẫn chưa đủ khả năng cung cấp hoặc đang trong giai đoạn xây dựng ban đầu.
Hình 1.2: Tỉ lệ % nguồn cung cấp điện theo quy hoạch [1]
Nhiệt điện đốt than đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp điện cho đất nước, nhờ vào khả năng đáp ứng nhanh chóng, chi phí thấp và chất lượng điện ổn định Các số liệu quy hoạch cho thấy sự phù hợp với đà phát triển của đất nước, khẳng định vị thế của nhiệt điện đốt than trong hệ thống năng lượng quốc gia.
1.2.2 Nguồn than cho nhà máy nhiệt điện
Theo quyết định số 428/QĐ-TTg về quy hoạch phát triển điện lực quốc gia 2011-2020 và 403/QĐ-TTg về quy hoạch phát triển ngành than Việt Nam, tiềm năng tài nguyên than của Việt Nam hiện nay là hạn chế VINACOALMIN cho biết, cả nước có 54 nhà máy nhiệt điện than với tổng công suất 32.000MW, cần 180 triệu tấn than vào năm 2020 Tuy nhiên, VINACOMIN chỉ có khả năng cung cấp 41.5 triệu tấn, dẫn đến nhu cầu nhập khẩu khoảng 140 triệu tấn Đây là thách thức lớn, đòi hỏi chúng ta phải tận dụng hiệu quả nguồn năng lượng than nội địa để giảm bớt nhập khẩu và góp phần phát triển kinh tế quốc dân.
Việt Nam đang đối mặt với thách thức toàn cầu về sự cạn kiệt tài nguyên thiên nhiên và việc khai thác không bền vững Theo quy hoạch khai thác than, nhu cầu cung cấp than cho các nhà máy nhiệt điện ngày càng gia tăng, trong khi nguồn tài nguyên ngày càng khó khai thác và sử dụng không hiệu quả.
Bảng 1.1: Nguồn than cung cấp cho nhiệt điện theo quy hoạch [2]
Năm Đơn vị Nhu cầu than Quy hoạch khai thác Thiếu hụt
Ngành than trong nước không đáp ứng đủ nhu cầu tiêu thụ, dẫn đến việc phải nhập khẩu than để bù đắp cho lượng thiếu hụt Than nội địa không đủ để cung cấp cho thị trường.
NMNĐ là loại than Antraxit cám xấu, với than tốt nhất cho sản xuất điện là cám 5, trong khi cám 6 có độ tro từ 30-40% và chất bốc thấp (< 6%), khiến việc đốt cháy trở nên khó khăn Đối với các lò hơi đốt than bột, khi phụ tải nhỏ hơn 70% định mức, cần phải đốt kèm dầu; nếu phụ tải nhỏ hơn hoặc bằng 50% định mức, phải sử dụng hoàn toàn dầu Lượng carbon chưa cháy trong tro rất cao, từ 15-20%, làm giảm hiệu suất năng lượng của nhà máy điện tới 3-4%.
[2] Dự báo chất lượng than nội địa cấp cho nhà máy điện trong tương lai cũng không được cải thiện hơn.
Nhiệt điện đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp điện cho đất nước, và nhà nước đã thể hiện sự quan tâm đặc biệt đến việc ổn định và phát triển ngành nhiệt điện Quyết định số 5964/QĐ-BCT ngày 9/12/2012 của Bộ Công Thương đã khẳng định cam kết này.
Để xác định nhu cầu và nguồn cung cấp than cho sản xuất điện đến năm 2030, cần tối ưu hóa phương pháp cung cấp than cho các nhà máy nhiệt điện đã được phê duyệt trong Quy hoạch Điện VII Quyết định này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc cung cấp một loại than ổn định trong suốt vòng đời của mỗi nhà máy Để hiện thực hóa ý tưởng này, việc nghiên cứu toàn diện về tổ chức đốt cháy than, đặc biệt là phối trộn các loại than, là rất cần thiết nhằm đảm bảo loại than cấp cho nhà máy nhiệt điện là tối ưu cho từng cấu tạo lò hơi.
1.2.3 Ý nghĩa của việc nâng cao hiệu suất lò hơi nhà máy nhiệt điện
SO2, NOX, và CO2 là ba yếu tố chính góp phần vào ô nhiễm môi trường Ngoài ra, quy định về nước thải yêu cầu nhiệt độ xả ra không được vượt quá mức an toàn để bảo vệ các hệ sinh thái Đối với chất thải rắn, cần phải xử lý triệt để để tái sử dụng làm vật liệu xây dựng, trong khi các hạt bụi cũng cần được kiểm soát để tránh ô nhiễm nguồn nước và mạch nước ngầm.
Nguồn than cung cấp cho nhà máy nhiệt điện cần đạt chất lượng nhất định để đảm bảo hiệu suất đốt Than tối ưu cho nhà máy nhiệt điện yêu cầu có lượng tro thấp và chất bốc cao Tuy nhiên, than hiện tại cung cấp cho các nhà máy nhiệt điện tại Việt Nam lại có lượng chất bốc thấp và độ tro cao, dẫn đến hiệu suất cháy không đạt yêu cầu.
Việc nâng cao hiệu suất quá trình cháy tại các nhà máy Nhiệt điện là cực kỳ cần thiết để giảm thiểu phát thải khí độc hại và chất thải ra môi trường, đồng thời vẫn đảm bảo cung cấp đủ điện năng cho sự phát triển của đất nước Ngoài ra, việc này còn giúp tận dụng nguồn tài nguyên than kém chất lượng trong nước, góp phần giảm bớt sự phụ thuộc vào việc nhập khẩu tài nguyên.
1.2.4.Nghiên cứu nâng cao hiệu suất lò hơi nhà máy nhiệt điện thông qua việc tối ưu hóa đốt than trộn. Đối với nhà máy nhiệt điện hiệu suất bị chịu tác động chủ yếu từ các bộ phận: Lò hơi, các bộ trao đổi nhiệt, tổn thất các đường hơi, turbine, bình ngưng,… Hiện nay hiệu suất các bộ phận đa số đều đã được tối ưu hóa rất tốt, tuy nhiên bộ phận lò hơi có thể tiếp tục tối ưu hóa cho nhu cầu hiện tại.
Các phương án thiết kế lò hiện tại đã tối ưu hoặc có chi phí đầu tư quá lớn, dẫn đến thời gian đáp ứng không kịp với nhu cầu Tài nguyên, đặc biệt là than, đang dần cạn kiệt và xấu đi Phương án đốt than trộn nổi bật với khả năng sử dụng tài nguyên kém chất lượng, đáp ứng nhanh và có thể sản xuất điện từ các nhà máy cũ đã được thiết kế và xây dựng trước đó, mang lại kết quả khả quan.
Tổng quan lò hơi
Giải pháp hiện tại chỉ dừng lại ở việc sử dụng than dễ cháy kết hợp với dầu FO để giảm tiêu thụ dầu trong quá trình khởi động lò hơi Chưa có nghiên cứu nào về việc đốt hỗn hợp than khó cháy với than dễ cháy để nâng cao hiệu quả vận hành lò hơi CFB, đặc biệt trong điều kiện đốt than kém ở phụ tải thấp Hơn nữa, vẫn thiếu các nghiên cứu, thí nghiệm và phân tích đầy đủ về mặt khoa học và kinh tế để xác định tỉ lệ tối ưu của các loại than phối trộn Cần thiết phải xây dựng quy trình trộn và đốt than, cùng với phương pháp thí nghiệm và đánh giá kết quả Từ đó, phát triển hướng dẫn kỹ thuật chung cho các lò CFB.
1.3.1 Vai trò của lò hơi trong nhà máy nhiệt điện:
Lò hơi là thiết bị chuyển hóa nhiệt năng từ nhiều nguồn khác nhau thành hơi nước Thiết bị này hoạt động như một bộ trao đổi nhiệt lớn, nơi nhiệt được tạo ra từ việc đốt nhiên liệu hoặc phản ứng hạt nhân được truyền cho nước, biến nước thành hơi.
Lò hơi là thiết bị quan trọng trong nhà máy nhiệt điện, hoạt động theo chu trình Rankine Chức năng chính của lò hơi là chuyển hóa các dạng năng lượng thành nhiệt năng, sau đó truyền nhiệt cho môi chất để biến chúng từ thể lỏng thành hơi bão hòa và sau đó thành hơi quá nhiệt Hơi quá nhiệt này sẽ được sử dụng để quay tua bin hơi, tạo ra năng lượng điện.
Lò hơi đốt than phun là công nghệ phát triển mạnh mẽ và là nguồn sản xuất điện năng chủ yếu toàn cầu Quá trình này sử dụng than nghiền mịn được đốt trong buồng lửa, tạo ra nhiệt để gia nhiệt nước và hơi trong các dàn ống Trong tương lai, công nghệ này vẫn được dự đoán là lựa chọn ưu việt cho các nhà máy điện, với hiệu suất phát điện dự kiến đạt khoảng 50-53% vào năm 2020 và 55% vào năm 2050.
Lò hơidùng trong nhà máynhiệt điện gồm các phần chính sau:
- Hệ thống cung cấp và đốt nhiên li u, bao gệ ồm các vòi đốt, buồng lửa
- Hệ thống cung cấp không khí và thải sản phẩm cháy, gồm các loại quạt, b sộ ấy không khí, hệ thống thải xỉ ộ, b khử ụ b i, ống khói
- Hệ thống cấp nước, g m các loồ ại bơm, bộhâm nước
- Hệ thống sản xuất hơi quá nhiệt, gồm các loại bề ặ m t truyền nhiệt như ống nước lên, ng quá nhi t ố ệ
Trong lò hơi, còn có nhiều hệ thống thiết bị phụ trợ quan trọng như hệ thống đo lường, điều khiển, hệ thống ống an toàn và khung tường lò.
1.3.2 Cấu tạo của lò hơi đốt than phun:
Hình 1.3 Cấu tạ lò hơi o
- Ph ầ n bu ng l a: ồ ử Buồng lửa, là không gian đốt cháy tất cả nhiên liệu phun váo lò
- Ph ầ n hơi và nư ớ c: Bao hơi, các bộ quá nhiệt, bộ hâm nướ ốc, ng hơi, ống nước xu ng, h th ng ố ệ ố nước c p, h th ng x …ấ ệ ố ả
Hệ thống khói và gió bao gồm quạt khói, quạt gió chính (gió cạ ấp 2), quạt gió cấp 1 và bộ lọc bụi tĩnh điện Quạt tăng áp đầu vào hỗ trợ hệ thống khử lưu huỳnh trong khói, cùng với ống khói đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu và an toàn cho môi trường.
Hệ thống nghiền than bao gồm các thiết bị như máy nghiền, phân ly thô và phân ly mịn, giúp xử lý hiệu quả than bột Hệ thống cũng bao gồm kho than bột và kho than nguyên, cùng với máy cấp than nguyên và máy cấp than bột Ngoài ra, các vòi đốt than bột và vòi đốt dầu đóng vai trò quan trọng trong quá trình đốt cháy, đảm bảo hiệu suất tối ưu cho hệ thống.
- H ệ th ố ng vòi th ổ ụ i b i: Các vòi thổi bụi, các quạt gió chèn vòi th i bổ ụi, các quạt gió thông th i vòiổ đốt.
Hệ thống thải xỉ đáy lò bao gồm thuyền xỉ, các Ejector thủy lực và phễu tro lạnh, nhằm mục đích làm nguội các hạt tro xỉ trước khi thải ra ngoài, đặc biệt trong trường hợp thải xỉ khô.
Giếng xỉ để ứ h ng t t cấ ả các x th i ra ngoài;ỉ ả
1.3.4 Các thông số hơi nước chính [7]
Thông số ủ của lò hơi trong nhà máy điện rất quan trọng, vì hơi được sản xuất ra là hơi quá nhiệt Các thông số này được biểu thị bằng áp suất (pqn, MPa) và nhiệt độ (tqn, °C) của hơi quá nhiệt.
Sản lượng hơi của lò là lượng hơi mà lò sản xuất ra trong một đơn vị thời gian, được tính bằng kg/h hoặc tấn/h Đây là chỉ số quan trọng để đánh giá hiệu suất hoạt động của lò hơi.
3 khái niệm sản lượng hơi gồm:
Sản lượng hơi định mức Ddm là lượng hơi tối đa mà lò hơi có thể sản xuất, đảm bảo hoạt động ổn định trong thời gian dài mà không gây hại cho thiết bị hoặc ảnh hưởng xấu đến chế độ làm việc của lò.
Sản lượng hơi cực đại Ddm là lượng hơi lớn nhất mà lò hơi có thể sản xuất, nhưng chỉ trong một khoảng thời gian ngắn Điều này có nghĩa là lò hơi không thể hoạt động liên tục với sản lượng này trong thời gian dài.
15 sản lượng hơi cực đại được Sản lượng hơi cực đại thường bằng:
+ Sản lư ng hơi kinh tợ ế là sản lư ng hơi mà đó ợ ở lò làm việc hiệu quả kinh t ếcao nhất Sản lượng hơi kinh tếthường bằng: Dkt =(0,8 - 0,9)Ddm
Hiệu suất của lò được định nghĩa là tỷ lệ giữa lượng nhiệt mà môi chất hấp thụ (hay còn gọi là lượng nhiệt có ích) và lượng nhiệt cung cấp cho hệ thống lò Ký hiệu hiệu suất là η, và được tính theo công thức: η = D(i qn - i’hn)/(B.Qt).
- D Là sản lượng hơi, [kg/h]
- iqn là entanpi của hơi quá nhiệt, [kJ/kg]
- i’hn là entanpi của nư c đi vào bớ ộhâm nước, [kJ/kg]
- B là lượng nhiên li u tiêu hao trong m t giệ ộ ờ, [kg/h]
- Qt là nhiệt trị ấ th p mẫu làm việc của nhiên li u, [kJ/kg] ệ
Nhiệt thế thể tích của buồng lửa là lượng nhiệt sinh ra trong một đơn vị thời gian trên một đơn vị thể tích của buồng lửa, được tính bằng công thức Qv = B.Qt / Vbl, với đơn vị W/m³ Trong đó, Vbl là thể tích buồng lửa tính bằng mét khối (m³) và B là lưu lượng nhiên liệu tính bằng kg/s.
Nước cấp được đưa vào lò hơi qua bộ hâm nước, nơi nước được gia nhiệt gần đến nhiệt độ bão hòa trước khi vào bao hơi Từ bao hơi, nước tiếp tục được chuyển đến các ống góp dưới và phân phối vào các vách ống sinh hơi Tại đây, nước nhận nhiệt từ buồng đốt để hoá hơi, tạo ra hỗn hợp hơi nước Hơi nước này sau đó đi vào các ống góp trên và trở lại bao hơi.
LÝ THUYẾT CHÁY BỘT THAN
Cơ sở lý thuyết cháy than
Cháy là một phản ứng hóa học mạnh mẽ, phát nhiệt và phát quang với tốc độ cao, kèm theo nhiều quá trình vật lý khác Quá trình này bao gồm sinh nhiệt từ phản ứng hóa học, chuyển động, truyền nhiệt và truyền chất giữa các dòng vật chất, cùng với sự chuyển hóa năng lượng Nghiên cứu cháy thực chất là tìm hiểu bản chất của những quá trình này.
Tốc độ cháy, hay tốc độ phản ứng, bị ảnh hưởng bởi các chất tham gia vào phản ứng cháy cũng như các yếu tố bên ngoài như nhiệt độ, áp suất và nồng độ.
Sự cháy và các thông số ảnh hưởng đến sự cháy trong lò hơi
Than nghiền thành bột được thổi qua vòi phun vào buồng lửa, cháy lơ lửng trong quá trình cháy nhiên liệu rắn Sự bốc cháy bắt đầu từ lớp biên nóng nhất và lan tỏa vào sâu trong dòng, tạo ra ngọn lửa Thời gian bốc cháy của hỗn hợp than bột và không khí phụ thuộc vào nhiều yếu tố như độ mịn của bột than, chất bốc của nhiên liệu, nhiệt độ ban đầu và tỷ lệ không khí cấp một và cấp hai Để hoàn thiện quá trình bốc cháy, nhiệt độ ban đầu cần được tăng lên, do đó, trong thực tế, không khí thường được sấy đến nhiệt độ cao (300 - 400 độ C), đặc biệt đối với các loại than ít chất bốc như than Antraxit, nửa Antraxit và than gầy.
Giảm lượng không khí cấp một có thể gia tốc quá trình bốc cháy bột than bằng cách tăng nồng độ bột Việc này giúp giảm nhiệt dung riêng của hỗn hợp, đảm bảo nung nóng đến nhiệt độ tối đa Tuy nhiên, lượng không khí cấp một vẫn cần đủ để tiến hành phản ứng oxy hóa trong giai đoạn đầu của quá trình cháy hỗn hợp đã bốc cháy.
Không khí cấp hai được thổi riêng vào buồng lửa và đưa đến chân ngọn lửa
Để giảm nhiệt độ và tách điểm bắt đầu bốc cháy khỏi vòi phun, cần sử dụng 19 phương pháp khác nhau Không khí cấp hai cần được pha trộn vào ngọn lửa sau khi hỗn hợp đã bốc cháy.
Nhiệt độ trung bình của ngọn lửa dao động từ 1500 - 1600 độ C trở lên, với chế độ cháy gần gũi với chế độ khuếch tán Cường độ cháy của bột than trong ngọn lửa phụ thuộc vào nhiệt độ, nồng độ chất oxy hóa, tốc độ tương đối của hạt và thời gian lưu lại của hạt trong buồng lửa Để tối ưu hóa quá trình cháy, cần duy trì nhiệt độ cao, đặc biệt là ở cuối buồng lửa, nơi nồng độ chất oxy hóa giảm đáng kể Khí động của ngọn lửa cần đảm bảo hút khói mạnh về phía chân ngọn lửa, tạo ra sự rối loạn dòng chảy và pha trộn hiệu quả giữa các hạt bột và chất oxy hóa.
Cường độ, độ ổn định và mức độ kinh tế của quá trình cháy than bột phụ thuộc vào hiệu suất của vòi phun Nhiệt thế thể tích của buồng lửa (qv, kW/m³) là yếu tố quan trọng xác định thể tích buồng lửa cho nhiên liệu cụ thể Đại lượng này chịu ảnh hưởng từ thời gian cần thiết để cháy hoàn toàn các hạt bột, thời gian này lại phụ thuộc vào kích thước hạt, lượng thoát chất bốc và hệ số không khí thừa Qua các nghiên cứu lý thuyết và thực tế vận hành, giá trị tối ưu R90 và α bl đã được xác định cho các loại nhiên liệu khác nhau nhằm tối ưu hóa qv, trong khi q3 và q4 là các giá trị cực tiểu tương ứng với phụ tải định mức của lò hơi.
Định luật khối lượng tác dụng và hằng số cân bằng
Tốc độ phản ứng hoá học là tốc đ thay đổộ i nồng độ ậ v t chất tham gia phản ứng: V= ± (2-1)
Theo định luật khối lượng tác dụng, tốc độ phản ứng hóa học tỷ lệ thuận với tích số nồng độ của các chất tham gia Trong trường hợp đơn giản, khi số lượng phân tử của các chất tham gia phản ứng là bằng nhau, phản ứng có thể được biểu diễn dưới dạng: aA + bB ↔ cC + dD.
Trong đó a, b, c, d là số mol của các nguyên tố A, B, C, D thì tốc độ của các phản ứng thuận nghịch sẽ là:
Trong quá trình phản ứng hóa học, nồng độ của các chất ban đầu giảm, làm cho tốc độ phản ứng thuận giảm liên tục Đồng thời, nồng độ sản phẩm tăng lên, dẫn đến tốc độ phản ứng nghịch không ngừng tăng Cuối cùng, khi tốc độ của phản ứng thuận và nghịch bằng nhau, phản ứng đạt trạng thái cân bằng động hóa học, thể hiện qua phương trình k1CA a B = b B k2CC c D D d.
Từ đó ta rút ra hằng số cân bằng:
Khi tất cả các chất tham gia phản ứng đều ở thể khí, hằng số cân bằng có thể xác định thông qua áp suất riêng phần của các chất trong trạng thái cân bằng.
Giữa k c và kpcó quan hệ sau:
K c =K p (RT) ∆n (2-7) trong đó R- hằng số chất khí kJ/mol độ;
Hằng số cân bằng phụ thuộc vào nhiệt độ phản ứng:
Trong đó Q- hiệu ứng nhiệt của phản ứng ở trạng thái đẳng tích (Q v ) hay đẳng áp (Qp), kJ/mol; K - hằng số cân bằng, hoặc là (Kc) hoặc là (Kp).
Theo phương trình (2-8), khi nhiệt độ tăng, hằng số cân bằng trong phản ứng thu nhiệt (Q>0) sẽ tăng và trong phản ứng phát nhiệt (Q> g nghĩa là λ > 0 thì công thức (2-9) được coi như
Khi f = g nghĩa làλ=0 thì hàm số tốc độ (2-9) tiến tới một trị số tới hạn là V= fav0t
Khi f