MÔ HÌNH CÔNG NGHỆ TRẠM KHÍ HOÁ THAN NGUỘI 2 GIAI ĐOẠN ệ3.2MX1

Thiết kế dự án này là 1 hệ thống khí hoá than loại hai giai đoạn, đường kính 3,2 m (công nghệ làm nguội bằng khí)

GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ KHÍ HOÁ THAN NGUỘI, HAI GIAI ĐOẠN

Mục lục Page

1 Giới thiệu dự án ……… …… …………4

2 Cơ sở thiết kế ……… ……… 5

3 Nguyên tắc thiết kế ……….……… 5

4 Thiết kế quy trình công nghệ cho trạm khí than…….……….5

5 Chủng loại than và các chỉ số khí hoá ……….…….……… 6

6 Yêu cầu chất lượng than và chất lượng khí…… ……… 6

7 Lý thuyết khí hoá than và quy trình kỹ thuật ………7

8 Mô tả trạm khí hóa than ……… 10

9 Đặc điểm công nghệ của trạm khí hoá than 2 giai đoạn ….………13

10 Các model thiết bị chính……… 14

11 Hệ thống đường ống của trạm khí hoá than ………19

12 Trình tự công nghệ ……….………19

13 Kết cấu xây dựng ……….………19

14 Nguồn điện .……….………19

15 Điều khiển tự động……… ………19

16 An toàn, môi trường và phòng cháy ……….…………23

17 Điện, nước và hơi cho trạm khí hoá than ……….…………24

18 Nhân lực ……….………26

19 Giao dịch ……….………27

20 Một số vấn đề khác ……….………27

MÔ HÌNH CÔNG NGHỆ TRẠM KHÍ HOÁ THAN NGUỘI 2 GIAI ĐOẠN ệ3.2MX1

20 Diện tích cả trạm khí hoá than m 　 ? 724

2 Cơ sở thiết kế

Thiết kế theo những thông số do nhà máy cung cấp:

Xây dựng một trạm khí hoá than nguội loại 2 giai đoạn đường kính φ?3.2 m đủ đápứng nhu cầu của sản xuất hiện tại

3 Nguyên tắc thiết kế

3.1 Chọn thiết bị và công nghệ mới nhất, hoàn chỉnh và thực tế nhất

3.2 Công nghệ thoả mãn nhu cầu nung đốt và bảo vệ môi trường

3.3 Đảm bảo sự hợp lý của công nghệ và tính ổn định lâu dài

3.4 Cân đối tính đầu tư thực dụng và kinh tế

4 Thiết kế hệ thống công nghệ khí hóa than

Nhà máy cần một lò khí hoá than nguội hai giai đoạn ệ3.2m và hệ thống làm sạch khíđáp ứng yêu cầu nung đốt của lò nung trong dây chuyền sản xuất

5 Chủng loại than và các chỉ số khí hoá

5.1 Chủng loại than:

Đề nghị sử dụng loại than mỡ hoặc anthracite có nhiệt trị >6.500 kcal/kg để đạt hiệuquả cao nhất

5.2 Các chỉ số khí hoá chính

Công suất khí hoá than 250-300 kg/m2h

Tỷ lệ khí hoá đối với than khô 3-3.5 m3/kg

Nhiệt trị khí than 1.350-1.500 kcal/m3

Tỷ lệ kết xỉ < 10-15%

Tỷ lệ tiêu hao hơi nước 0,3-0,5 kg/kg than

Tỷ lệ tiêu thụ không khí 2,3-2,5 m3/kg than

Tỷ lệ thải xỉ (tuỳ chất lượng than) 15-20%

6 Yêu cầu chất lượng than và khí than

6.1 Yêu cầu chất lượng than

Để đảm bảo chất lượng khí than và đáp ứng yêu cầu của công nghệ khí hoá than 2giai đoạn, loại than phù hợp là than không khói Chi tiết xem bảng sau:

Tỷ số hoá hơi (cơ sở than khô) >25%

Tỷ lệ tạo tro (cơ sở than khô) <18%

TT Ch tiêu ỉ tiêu Đơn vị Chỉ số

2 Hàm lượng bụi trong khí than Mg/m3 <100

7 Lý thuyết khí hoá than và quy trình kỹ thuật

7.1 Lý thuyết khí hoá than

Phản ứng hoá học cơ bản

Sản xuất khí cháy bằng tác nhân khí hoá là hỗn hợp hơi nước và không khí, đi quanguyên liệu than cháy nóng đỏ cố định Ô-xy và hơi nước trong không khí phản ứngvới carbon trong nhiên liệu (than), tạo nên khí than gồm các chất khí như CO, CO2,

7.2 Khái quát về công nghệ sản xuất (công nghệ làm nguội bằng khí)

Than với kích thước 40-60 mm được đưa vào thùng chứa bằng hệ thống nâng, rồiđược đưa vào tầng carbon hoá của lò khí hoá than 2 giai đoạn, điều khiển bằngchương trình Không khí được thổi từ dưới đáy lò nhờ quạt thổi, đồng thời hơi nước

áp suất thấp được đưa vào lò, trộn với không khí tạo thành hỗn hợp tác nhân khí hoá

để tạo ra phản ứng khí hoá than bán cốc ở 1.200 oC trong giai đoạn khí hoá, tạo ra31-33% CO, 9-10% H2, 0.4-0.5% CH4; đồng thời, nhiệt thừa của khí than đáy tạo ra

sự carbon hoá than ở trong giai đoạn carbon hoá, tạo ra 29-31% CO, 17-19% H2, 3% CH4, 0.2-0.4% CnHm

1-Nhiệt độ của khí than đỉnh khoảng 100-150 oC, đi qua cyclone làm sạch và loại bỏphần hắc ín hạt to, rồi qua tháp lọc hắc ín bằng điện để loại bỏ hắc ín, sau đó tới tháplàm nguội gián tiếp Nước và hắc ín từ đáy tháp lọc hắc ín được dẫn tới bể chứa hắc

ín Nhiệt độ của khí than đáy khoảng 550-600 oC, đi qua cyclone và loại bỏ phần lớnbụi hạt to, tới tháp làm nguội bằng gió để hạ nhiệt độ rồi tới tháp làm nguội gián tiếp.Khí than đáy và khí than đỉnh trộn với nhau ở cửa vào tháp làm nguội gián tiếp Nhiệt

độ của hỗn hợp khí còn 35-40 oC, đi qua tháp lọc dầu nhẹ để lọc bỏ bụi mịn và dầunhẹ, sau đó tới tháp chứa và được bộ phận tăng áp trực tiếp chuyển vào đường ốngdẫn tới thiết bị tiêu thụ Hỗn hợp tạp chất ở tháp làm nguội gián tiếp được phân tách,hắc ín nhẹ được chuyển tới bể chứa hắc ín, nước được dẫn tới bể nước phenol Quátrình công nghệ được diễn tả ở sơ đồ sau:

Than 40~60mm

8 Thành phần của hệ thống

Trạm khí hóa than gồm kho than, gầu nâng và hệ thống vận tải, thiết bị nạp than, hệthống tạo khí, hệ thống làm sạch và làm nguội, hệ thống lưu chứa và vận chuyển

8.1 Kho chứa than

Kích thước kho than tuỳ thuộc vào khoảng cách vận tải than Khoảng cách xa, cần

Tời điện

Cyclone

Làm mát bằng gió Tháp lọc hắc ín

Điểm tiêu thụ

đảm bảo than đủ cho một tháng hoặc 15 ngày sản xuất, diện tích tối thiểu là 500 m2

Do than dễ bị vỡ vụn vì vận chuyển xa, cần phải sàng than trước khi nạp vào lò khíhoá Nếu kích thước than không đều, nên mua than lớn hơn 40-60 mm rồi nghiềntuyển

8.2 Hệ thống nâng chuyển than

Kho than hệ thống sàng tời điện gầu (silô) chứa than

Thông thường, số lò khí hoá than của mỗi trạm nhỏ hơn 5, có thể dùng tời điện Nếulớn hơn 5, nên dùng băng tải để nạp than

Thể tích mỗi gầu (silô) thường khoảng 20m3 Lượng than trong đó đủ dùng cho 8 giờ

8.3 Hệ thống khí hoá than

Hệ thống khí hoá than là LÒ CÓ GHI CỐ ĐỊNH ÁP SUẤT THƯỜNG, gồm hệ thốngnạp than, thân lò (đoạn trên, đoạn dưới), ghi lò, hệ thống dẫn động thuỷ lực, hệ thốnggạt xỉ

8.3.1 Hệ thống nạp than thuỷ lực

Việc nạp nhiên liệu vào lò được thực hiện bằng một van nạp đôi, hoạt động 2 chiều

Có một thùng nâng ở giữa 2 van nạp Việc nạp liệu được điều khiển bằng PLC trong

tủ điều khiển Có thể điều khiển tự động, bán tự động hoặc thủ công Van nạp đượcdẫn động bằng hệ thống thuỷ lực

8.3.2 Phần thân lò

ở giai đoạn carbon hoá, trong thân lò có phần lớp lót chịu lửa tạo thành nhóm 36 lỗthông hơi Có một ống làm bằng thép không rỉ chịu nhiệt được đặt ở giữa lò, tạo chotruyền nhiệt có được cả từ phía trong và phía ngoài Than vào lò sẽ nhận nhiệt truyền

từ 2 phía tương đối là ống thép ở giữa lò và phần vật liệu chịu lửa ở thành lò, nhờ đóthan được carbon hoá hoàn toàn Phía trong lớp lót chịu lửa, ở trên ống dẫn khí than

có một van điều chỉnh Van này có thể điều chỉnh lưu lượng khí than của giai đoạncarbon hoá hay của giai đoạn khí hoá, tức là điều chỉnh được tỷ lệ khí đáy và khí đỉnh.Dưới đáy và ở vỏ lò có một lớp áo nước ở áp suất bình thường, có thể sản sinh rahơi nước, phục vụ cho quá trình khí hoá

8.3.3 Ghi lò

Ghi lò được làm bằng thép hợp kim đúc chịu nhiệt và chịu mài mòn Nó được lắp đặttrên hệ giá đỡ Giá đỡ ghi lò được làm bằng thép đúc chống ma sát Tác nhân khí hoá

đi qua khe lỗ của ghi lò để vào lò một cách đều đặn tạo ra các phản ứng khí hoá

8.3.4 Hệ thống lưu chuyển xỉ bằng thuỷ lực

Có một bộ khuấy đẩy xỉ lớn và dao gạt xỉ nhỏ được lắp đối xứng trên thân lò Dochuyển động quay của khay xỉ, đùn xỉ ra, rơi xuống gầu chứa xỉ Hệ thống này sửdụng phương thức loại xỉ ướt, dẫn động cho khay xỉ bằng thuỷ lực

8.3.5 Hệ thống bôi trơn trung tâm

Việc bôi trơn cho van nạp và hệ thống dẫn động cho khay xỉ được thực hiện bằng hệthống bôi trơn trung tâm Trung tâm này có thể rỏ dầu bôi trơn tới từng vị trí cần bôitrơn một cách tự động

8.5 Hệ thống cấp nước mềm cho lò khí hoá

Do lớp áo nước ở vị trí giai đoạn nhiệt độ cao của lò khí hoá, để tránh cho nước bịlắng cặn, nên dùng nước mềm cho lớp áo nước này

● Tiêu hao nước mềm: 720-1.320 kg/h

● Loại bơm sử dụng: 2 bơm, mỗi bơm có công suất 5,5 kw

● Chiều cao bơm: P = 41-45 m,

● Lưu lượng: Q = 7-14 m3/h

● Chất lượng nước cần đáp ứng tiêu chuẩn sau:

Tiêu chuẩn chất lượng nước hoá hơi với nhiên liệu rắn

Xử lý hoá chất trong nồi nấu

Xử lý hoá chất ngoài nồi nấu

Xử lý hoá chất trong nồi nấu

Xử lý hoá chất ngoài nồi nấu

8.7 Hệ thống xử lý dầu nhẹ

Hệ thống xử lý dầu và hắc ín nhẹ gồm có bơm dầu (hắc ín) nhẹ, bể chứa, ống dẫn

Nó có chức năng thu hồi và thải dầu (hắc ín) nhẹ

8.8 Hệ thống xử lý nước phenol

Hệ thống này gồm bơm nước phenol, đường ống dẫn, bộ phận đốt nước phenol.Chức năng của nó là thu hồi và đốt bỏ Dùng hắc ín và khí than được sản xuất ra đểlàm nhiên liệu, đốt cháy nước phenol được phun mù trong thiết bị đốt, tạo ra carbonic

xả vào không khí và không để nước phenol làm ô nhiễm môi trường

9 Đặc điểm kỹ thuật khí hoá của lò khí hoá than 2 giai đoạn

Lò khí hoá than 2 giai đoạn có các đặc tính đặc biệt cả về kỹ thuật và công nghệ.

9.1 Công nghệ của lò khí hoá than 2 giai đoạn ệ3,2m là công nghệ khí hoá mới cậpnhật, dựa trên cơ sở các thiết bị và công nghệ ngoại nhập, sau đó được sắp xếp lại,chuyển hoá và tối ưu hoá liên tục không ngừng

9.2 Sử dụng lò khí hoá than 2 giai đoạn để sản xuất khí than cho hiệu quả khí hoá

cao, chi phí vận hành thấp, tính tự động hoá cao, áp lực làm việc thấp, môi trườnglàm việc tốt hơn, ít bị ô nhiễm khí than, đạt được nhiệt trị cao hơn và ổn định hơn Sovới lò khí hoá than truyền thống, nó có thể cải thiện 10% hiệu quả, nhiệt trị của khíthan cao hơn bình thường tới 200-300 Kcal/Nm3

9.3 Sử dụng thiết bị làm nguội bằng không khí (gió) và làm nguội gián tiếp để làm

nguội khí than để khí than được làm nguội hoàn toàn gián tiếp, chu trình làm nguộikhép kín, không thải ra nước bẩn Chỉ có một lượng nhỏ nước phenol và bột than lẫnvào nhau tạo thành nước bùn than hoặc được đốt cháy trong lò đốt nước phenol,thoả mãn yêu cầu bảo vệ môi trường

9.4 Hắc ín được tạo ra là hắc ín carbon hoá nhiệt độ thấp, có độ nhớt thấp, chất

lượng khá tốt, dễ tích chứa và đốt cháy Có thể bán hắc ín cho ngành vật liệu hoáchất

9.5 Thiết bị nạp than tạo bởi các van ống hai chiều, có kết cấu gọn gàng, an toàn và

tin cậy, dễ bảo dưỡng

9.6 Sử dụng ống truyền nhiệt trung tâm làm bằng thép không rỉ chịu nhiệt tạo ra sự

truyền nhiệt tốt, ít thất thoát nhiệt

9.7 Chiều cao khay xỉ có hiệu quả cao, quạt cao áp, cường độ khí hoá cao, có khả

năng vận chuyển khí đi xa để đảm bảo hệ thống hoạt động bình thường, tin cậy vàthuận tiện

9.8 Ghi lò có kết cấu đồng đều, dùng vật liệu là thép đúc chịu nhiệt, chịu nhiệt độ cao

và chịu mài mòn

9.9 Hệ thống nạp than và quay khay xỉ đều bằng thuỷ lực, hoạt động ổn định, kết cấu

đơn giản, an toàn và tin cậy, tuổi thọ cao và dễ bảo trì

9.10 Tính tự động hóa cao, phương pháp kiểm tra hoàn hảo, nhiều khả năng tự điều

khiển, dễ vận hành và quản lý, áp lực lao động thấp

10.2 Cyclone

10.2.1 Cyclone cho khí than đỉnh

Đây là cyclone đặt tại đầu ra của khí than đỉnh Nó sẽ loại bỏ hắc ín và bụi có hạt totrong khí than, đồng thời tránh cho các hạt hắc ín và bụi kích thước to tích tụ trênđường ống khí làm tắc nghẽn đường ống

10.2.2 Cyclone cho khí than đáy (có lớp áo nước)

Đó là thiết bị làm sạch cho khí than khi đi ra khỏi lò Nó lọc bụi cho khí than đáy

10.3 Thiết bị lọc hắc ín bằng điện

Đây là thiết bị làm sạch cho khí than ra khỏi lò Chức năng chính là làm tăng độ tinhkhiết của khí than Theo thiết kế, có 1 thiết bị lọc hắc ín, gọi là lọc hắc ín số C37 Đặctính chủ yếu như sau:

10.4 Thiết bị làm nguội bằng gió

Đây là thiết bị làm nguội gián tiếp khí than ở khu vực làm sạch ngoài trời Chúng tôicung cấp một thiết bị làm nguội bằng gió, năng suất 9.000 m3 khí than/h Thiết bị nàygiúp làm nguội khí than đáy xuống còn khoảng 150 oC

10.5 Thiết bị làm nguội gián tiếp

Đây là thiết bị làm sạch khí than, bố trí ngoài trời Chức năng chính là làm nguội khíthan đỉnh sau khi đã được lọc hắc ín và làm nguội khí than đáy sau khi đã được làmnguội bởi thiết bị làm nguội bằng gió Nó loại bỏ hầu hết nước và hơi dầu nhẹ cótrong khí than Nó tránh nước tiếp xúc trực tiếp với khí than sẽ tạo ra nhiều chất thảibẩn, vì vậy nó tốt hơn cho môi trường Một thiết bị làm nguội gián tiếp có năng suất9.000 m3/h Thiết kế cho dự án này có 1 thiết bị làm nguội gián tiếp, có các đặc tínhsau:

10.6 Thiết bị lọc dầu bằng điện

Là thiết bị làm sạch khí than, bố trí ngoài trời Chức năng chính là làm sạch khí than,sau khi đã được làm nguội gián tiếp và loại bỏ bụi và hắc ín Trong dự án này, thiết kếmột thiết bị lọc dầu nhẹ C72, có các đặc tính sau:

TT Chỉ tiêu Đơn vị Chỉ số Ghi chú

10.8 Quạt tăng áp khí than

Đây là thiết bị vận chuyển khí than ở trong buồng tăng áp khí than Chức năng chính

là tăng áp suất cho khí than sạch để chuyển tới nơi sử dụng Theo thiết kế, có 2 quạttăng áp loại MZ120-2200 với các thông số Q=9.040 m3/h; P=21.720 Pa Một quạt làmviệc, một quạt dự phòng Công suất mô tơ là 90 kW

10.9 Hệ thống thuỷ lực

Có 1 hệ thống thuỷ lực, gồm 1 trạm thuỷ lực, 2 lanh dẫn động cho khay xỉ và 4 lanh cho hệ thống nạp than Hệ thống dẫn động cho khay xỉ có áp suất làm việc là 16MPa và áp suất thử là 20 MPa Hệ thống thuỷ lực cho thiết bị nạp than có áp suất làmviệc là 12,5 MPa và áp suất thử là 16 MPa

xi-Bố trí và đặc tính kỹ thuật được nêu trong mặt bằng chi tiết, sơ đồ kỹ thuật và danhmục thiết bị

12 Bố trí công nghệ

Lò khí hoá than, quạt tăng áp khí than và quạt gió được bố trí trong nhà bao che.Tháp lọc hắc ín, lọc dầu nhẹ, làm nguội bằng gió, làm nguội gián tiếp, v.v được bố tríngoài trời

13 Kết cấu xây dựng

Nhà bao che chính là loại nhà xưởng mở, cấp hai Cấp kết cấu chống cháy không nênthấp hơn cấp hai Nhà bao che lò khí hoá có 5 tầng, kết cấu bê tông với các chiều caosàn là 4,0m; 8,7m; 14,7m; 21,7m có 4 tầng sàn thao tác và chiều cao nóc nhà làkhoảng 28,7 m Mặt bằng nhà cho một lò khí hoá có kích thước: dài 12,3m, rộng 12m.( có thiết kế mặt bằng chi tiết)

GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ KHÍ HOÁ THAN NGUỘI, HAI GIAI ĐOẠN

Thiết bị đo lường

Thiết bị đo Chỉ tiêu đo và ký hiệu Đối tượng đo Vị trí đồng hồ báo Đặc tính đồng hồ Đơn vị

Thông số vận hành bình thường

Khoảng đo

Lò khí hoá than ệ3.2

m

trung tâm

Nhiệt độ điểm kiểm tra lò khí

Lọc hắc ín C-21

Điều khiển trung tâm,

Lọc dầu nhẹ C-72

Bình ch a h i ứa hơi ơi áp suất hơi đầu ra P6 hơi Cục bộ mục tiêu MPa 0.3 0-0.5

Qu t tăng áp ạt tăng áp

áp suất đường ống chính đoạn

Điều khiển trung tâm, buồng tăng áp

mục tiêu

áp suất đường ống chính đoạn

L u l ưu lượng ưu lượngợng ng Lượng khí nạp vào Q Khí Điều khiển

GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ KHÍ HOÁ THAN NGUỘI, HAI GIAI ĐOẠN

Phễu than định lượng luôn phải đảm bảo có đầy than Hệ thống nạp than tự độngđược điều khiển bằng PLC Nạp than vào khi nhiệt độ khí than đỉnh ở đầu ra vượt quá

125 oC, van 2 sẽ mở, lượng than có sẵn trong phễu sẽ được nạp vào lò, đóng van 2

và mở van 1, than từ thùng chứa sẽ vào phễu định lượng, sau đó đóng van 1 Đó làchương trình nạp than Mỗi van sẽ mở 6 giây và đóng 1 giây, tổng cộng là 7 giây, mỗichu trình là 14 giây và tham số này có thể điều chỉnh được

Chúng ta nên quan tâm đến hệ thống nạp than bán tự động và thủ công Nạp than tựđộng hay thủ công không được ảnh hưởng tới thiết bị nạp than Nếu bất kỳ chi tiếtnào trong hệ thống nạp than tự động bị hỏng, nó cũng không được ngăn cản việc nạpthan thủ công

Lò khí hoá than 2 gai đoạn ệ2.0m có hệ thống nạp than tự động theo sơ đồ sau:

Nạp than thủ công

Các bước điều chỉnh công tắc trên tủ điều khiển như sau:

A <1> Mở van 2, <2> Đóng van 2, <3> Mở van 1, <4> Đóng van 1.

B Nhiệt độ bão hoà sẽ được kiểm soát tự động.

Khoảng điều chỉnh là 58 - 60 oC, độ chính xác 0,5 oC

C Mực nước trong bình chứa hơi được điều khiển tự động Nạp thêm nước nếu

dưới mức thấp, ngừng nạp khi đạt mức cao Thiết bị sẽ báo động bằng âm thanhkhí chạm mức thấp

D 6 điểm đo nhiệt độ của lò sẽ được kiểm tra tự động.

15.2 Báo sự cố

A Báo sự cố lần đầu khi áp suất khí than trong ống chính giảm thấp xuống 300 Pa,

báo lần 2 khi nó giảm xuống 150 Pa Sau khi điều chỉnh, nó tự động tắt

B Báo sự cố tự động khi nhiệt độ buồng cách nhiệt xuống thấp hơn 110 oC

C Báo sự cố tự động khi mực hơi trong bình chứa hơi thấp hơn mức nước.

Âm thanh của 3 loại báo sự cố này khác nhau để dễ phân biệt

15.3 Chiếu sáng, chống sét và nối đất.

Nhà bao che chính và bao che thiết bị tăng áp là khu vực chống nổ Phần còn lạikhông phải lò khu vực chống nổ Thông thường, ta dùng đèn báo chống cháy nổ tadùng đèn treo cho khu vực thiết bị làm sạch khí, đèn báo nguy hiểm cho khu vựcphòng máy, phòng điều khiển trung tâm và các lối đi chính Tính toán khả năng chiếusáng theo đơn vị diện tích và độ dài

Nhà bao che chính, các thiết bị làm sạch khí, đường ống cần được nối đất

15.4 Đấu nối cho các thiết bị tăng áp và quạt gió

Thiết bị tăng áp chỉ hoạt động khi quạt gió đã hoạt động Thiết bị tăng áp cũng phải tựđộng dừng khi quạt gió ngừng hoạt động Đấu nối phải cho phép các quạt hoạt độngkhông đồng thời

21.1 An toàn