Việc thiết kế một lò hơi đốt than theo phương pháp lớp sôiFB là một công việc mới , phức tạp , đòi hỏi những người thiết kế phải nắm vững nhiều vấn đề về kĩ thuật nói chung , kĩ thuật nhiệt , về bản chất các quá trình FB xẩy ra trong thiết bị thiết kế . Cần tiến hành các tính toán cần thiết để có thể dự báo chính xác các hiện tượng cơ nhiêt xẩy ra trong thiết bị .
Thiết kế tính nhiệt buồng đốt lớp sôi -FB Việc thiết kế lò đốt than theo phơng pháp lớp sôi-FB công việc , phức tạp , đòi hỏi ngời thiết kế phải nắm vững nhiều vấn đề kĩ thuật nói chung , kĩ thuật nhiệt , chất trình FB xẩy thiết bị thiết kế Cần tiến hành tính toán cần thiết để dự báo xác tợng nhiêt xẩy thiết bị Cũng nh việc thiết kế lò thông thờng , việc thiết kế lò lớp sôi phải thực qua bớc sau : - Lựa chọn phơng pháp đốt - đốt theo lớp sôi bọt , lớp sôi tuần hoàn hay theo phơng pháp trung gian - Lựa chọn phơng pháp cấp than , cấp gió ,thải tro xỉ - Lựa chọn hình dạng toàn lò phần tử - Lựa chọn thông số làm việc phần tử lò - Tiến hành tính để khẳng định kích thớc ; thông số lò thiết bị Kết bớc phải đa đợc thông số kích thớc , đặc tính kĩ thuật phận lò , để tiến hành thiết kế thi công chi tiết Bài toán tính nhiệt lò toán phải thực toán quan trọng , xác định số liệu nhiệt quan trọng để thực tính toán khác lựa chọn thiết bị Việc tính nhiệt lò FB thực theo bớc tơng tự nh tính nhiệt lò PC , gồm tính nhiệt buồng đốt , tiếp tính nhiệt bề mặt đốt phần đuôi Việc tính nhiệt bề mặt đốt phần đuôi lò FB thực hoàn toàn giống nh tính nhiệt bề mặt đốt phần đuôi lò P C Nhng việc tính nhiệt buồng đốt lò FB thực hoàn toàn khác Do có hai loại buồng đốt lớp sôi buồng đốt lớp sôi bọt -BFB lớp sôi tuần hoàn - CFB , nguyên lí làm việc hai loại buồng đốt , nh phần tử buồng đốt kèm , có khác , nên việc tính nhiệt buồng đốt lớp sôi bọt lớp sôi tuần hoàn thực khác 1-1 Kĩ thuật đốt than theo lớp sôi phát triển từ năm 196 , phát triển nhanh từ kĩ thuật BFB tới CFB ( từ năm 108 ) Các số liệu kĩ thuật lớp sôi nhiều , đa dạng , có tính thực nghiệm , ch a thống cha đợc tiêu chuẩn hóa Vì , nớc , hãng chế tạo lò , tác giả đa phơng pháp tính nhiệt buồng đốt khác Trong chơng có đa hai phơng pháp tính nhiệt buồng đốt lớp sôi bọt BFB ( theo tài liệu tiêu chuẩn Liên Xô - (TL 3; 4; ; ) Trung Quốc -TL ; ) hai phơng pháp tính nhiệt buồng đốt lớp sôi tuần hoàn CFB - theo phơng pháp tính nhiệt tiêu chuẩn Liên Xô -( TL ; 4) phơng pháp tính tiêu chuẩn Trung Quốc Các phơng pháp coi tin cậy , đồng thời đa số liệu , công thức khác để ngời tính tính toán hiệu chỉnh so sánh Vì lí , ngời thực tính toán toán cần có kiến thức nguyên lí làm việc phơng pháp đốt than theo lớp sôi , kiến thức nhiệt chế độ lớp sôi để thực tính toán nhiệt xác , đa đợc kết tính tin cậy đợc Thiết kế tính toán buồng đốt lớp sôi bọt- BFB 1.1 Các vấn đề thiết kế buồng đốt tầng sôi bọt- BFB Nh nói , bớc thiết kế tính toán lò lớp sôi cha đợc chuẩn hoá , chủ yếu phần thiết kế tính toán buồng đốt Các bớc lại , thực tơng tự nh thiết kế lò đốt than thông thờng Nh việc thiết kế lò BFB cần qua bớc sau : a- Xác định thông số kinh tế - kĩ thuật toán đua : Đặc tính than đốt lò ; điều kiện môi trờng bên ,ở khu vực bố trí lò ; thông số kĩ thuật nh thông số D , Phơi , t yêu cầu khác b- Dựa sở tài liệu thiết kế , số liệu kinh nghiệm ngời thiết kế phải đa đợc cấu hình toàn lò , nh phần tử lò Phải định đợc giải pháp toàn hệ thống nh phơng pháp cấp nhiên liệu thải tro xỉ , cấp nớc , giải pháp bảo ôn chịu lửa , chốg mài mòn ,cấu trúc bề mặt đốt , mức độ tự động hoá 1-2 c- Thực vẽ thể lò tính nhiệt lực lò , khí động , thuỷ động , sức bền phần tử lò ; lần lợt từ buồng lửa đến bề mặt đốt cuối dọc theo đờng lu động khói Kết tính toán phải thoã mãn yêu cầu đặt , thoả mãn tiêu chuẩn kĩ thuật ,an toàn môi trờng kĩ thuật ngời đặt hàng , thoả mãn tiêu chuẩn kinh tế nh giá thành , khả chế tạo Với lò FB , thiết kế phải đạt đợc u việt phơng pháp đốt FB nh vấn đề môi trờng , nhiên liệu Trớc thiết kế , tính chọn lò đốt than theo lớp sôi , cần có lu ý lò lớp sôi BFB có đặc điểm sau : - Thờng áp dụng đốt than theo phơng pháp -BFB cho lò công nghiệp , có công suất nhỏ trung bình ( công suất nhiệt từ đến 100MW nhiệt , thông số tất nhiên tùy theo yêu cầu sử dụng , nhng đạt tới thông số lò lợng công suất trungbình - PQN= 10-70bar , tQN = 200-5000C-TL ) - Thờng áp dụng cần đốt loại than xấu ( độ tro cao ; A LV>30%, độ ẩm cao WLV>15% ) , đợc cung cấp từ nhiều nguồn than nên chất lợng nhiên liệu giao động ( u điểm trội phơng pháp đốt theo FB ) - áp dụng phơng pháp đốt BFB cải tạo ,nâng cấp lò hơic đốt than cũ, cần nâng cao suất , hiệu suất cần giới hoá vận hành lò Bảng dới cho thấy giải loại nhiên liệu đốt tốt tầng sôi Bảng (TL 5) Các loại nhiên liệu đốt tốt lớp sôi Tính Than nâu chất nhiên Phế Than nhiều tro Than thải Anthracit Than Cite liệu gỗ e Trung Nam USA Brazin Ireland USA ấn Dộ ẩm quốc t 33-56 40- 30- 5,7 7,0 độ 0,85 W;% Độ 46 11-16 10- 60 0.5- 57,4 55,0 67-69 67 - - 18.7 tro.A.% Chất 50 20 50 0.6 16,9 - 1-3 bốc Vdaf% Nhiệt 14 4-9 10 12.3 11 7-11.5 9.9 trị MJ/Kg Việc thiết kế tính toán buồng đốt BFB thờng thực qua bớc sau : 1- Tính chọn thông số kĩ thuật buồng đốt : - xác định hình dáng kích thớc buồng đốt - xác định kết cấu dàn ống buồng lửa bề mặt đốt đặt lớp sôi - xác định kết cấu ghi đặc tính ghi liên quan đến chế độ làm việc khí động buồng đốt 2- Tính nhiệt buồng đốt , xác định lợng nhiệt truyền buồng đốt nhiệt độ khói khỏi buồng lửa Các tính toán nhiệt nên tính chế độ phụ tải nhiệt hai chế độ khí động , ứng với hệ số không khí thừa =1,1- 1,2 =1,8 - 2,0 Dới đa phơng pháp thiết kế tính toán buồng đốt lớp sôi bọt , 1.2 Tính chọn số thông số kĩ thuật buồng đốt lớp sôi bọt Khi lựa chọn cấu hình buồng đốt lớp sôi cần phải tính chọn số thông số quan trọng , : + Diện tích ghi phân phối gió - Fghi Dựa sở lí thuyết thực nghiệm , có cách xác định diện tích ghi phân phối gió nh sau : * Theo tiêu chuẩn tính nhiệt Liên Xô (TL 4) Fghi=Btt.Vkhoi( LS +273)/273. m2 ( 1-1) * Btt -Tiêu hao nhiên liệu tính toán - Kg/s ; - Vkhoi - Thể tích khói - m3 TC/Kg NL - LS - nhiệt độ lớp sôi - 0C - - Tốc độ không khí khói qua lớp sôi nhiệt độ tính toán * Có thể chọn sơ diện tích ghi theo cờng độ toả nhiệt đơn vị diện tích ghi - qGHI = 1-2 (MW/m2)- lò tầng sôi bọt ( TL 7; TL 9) 1-4 * Hoặc xác định theo công thức thực nghiệm sau (TL 5): qGHI = 3,8..273/[ BL(273+LS)] (MW/m2) (1-2) Trong - BL - Hệ số không khí thừa Ví dụ , BL =1,2 t=9000C = 2,0 m/s ta có qGHI = 1,5MW/m2 - Theo TL : Fghi = (0,3-0,35) D m2 Diện tích bề mặt đốt nằm lớp sôi: HLS = (1,4-1.6) D m2 D- công suất T/h + Nhiệt độ lớp sôi LS phụ thuộc chủ yếu vào loại nhiên liệu Với loại than khó cháy nh than Anthracite,,,để ổn định cháy nhiệt độ làm việc lớp sôi nên lấy 900-950 0C , phải nhỏ nhiệt độ bắt đầu mềm tro ( t1 ; DT)hơn 500C + Tốc độ sôi buồng đốt tầng sôi bọt chọn khoảng 1- 3,5 -4,0 m/s (TL ;TL 7) chọn theo lợng không khí thổi qua m2 diện tích ghi , theo TL lợng không khí vận hành tối u , cỡ 2000-2800 m3TC/m2 ghi ( tức khoảng 3-4 lần lợng gió tối thiểu để lớp hạt bắt đầu sôi ) Tốc độ sôi không nên lớn 0,5 BAY + Trở lực phần buồng đốt lớp sôi chủ yếu gồm từ trở lực ghi pGHI trở lực lớp hạt trơ pLS Trở lực ghi nên lớn để đảm bảo phân bố không khí toàn bề mặt lớp , thờng chọn pGHI = pLS ; pGHI 200mmH2O + Về kết cấu : buồng đốt lớp sôi nên có hình dạng phía dới nên nhỏ phía , tức tờng buồng đốt đoạn dới có góc loe , mở lên phía , với góc loe cỡ 400-450 ( xem hình 1) + Chiều cao lớp hạt trơ trạng thái tĩnh cần phù hợp vơí cột áp quạt gió Khi không bố trí bề mặt đốt lớp sôi , chiều cao tĩnh lớp hạt trơ không nên lớn 500-400mm ; nhng đạt tới 1,0m ( TL ; trang 23) Cỡ hạt trơ 0,5-2,0 mm , cỡ hạt nhiên liệu đến 50mm , nhng thông dụng có cỡ 0-6,0 mm +Thể tích buồng đốt đợc tính toán để đảm bảo làm mát khói khỏi buồng lửa tới nhiệt độ nhỏ nhiệt độ trung bình lơps sôi 1500C-3000C , tốc độ khói nóng vùng buồng lửa , phía khỏi buồng lửa nhỏ tốt , cỡ dới 1m/s 1-5 Phần buồng đốtL3 Vùng độ Than vào LSÔI= L1+L2 Đoạn Không khí Xỉ Ghi phân phối gió Hộp gió Phần lớp sôi L4 Hình Kết cấu chung phần dới buồng đốt BFB ( TL 9) 1.3 Tính nhiệt buồng đốt BFB theo phơng pháp tính nhiệt tiêu chuẩn Liên Xô (TL5-4) đa bớc tính toán : a- Tốc độ sôi tới hạn nhỏ th cần phải tính cho hạt có cỡ hạt d k, cỡ hạt có phần lại rây R k =0.05 rây khối hạt than nguyên liệu Công thức dùng để tính th công thức tính tốc độ sôi tới hạn thông thờng : a- Reth =(a2+b.Ar) 0,5 - a a= 42,85(1-th)/ ; b=0,571 th3. đơn giản : b- Reth= Ar/ (1400+5,22 Ar0,5) -nếu th =0,40 c- Reth = Ar/ (710+4,0 Ar0,5) - th =0,48 d - Reth = A r th4,75 / [ 18+0,6 (A r th4,75)0,5] từ (1-5 ) tính đợc th= A 1-6 (1-2) (1-3) (1-4) (1-5) - Ar = g.d3 (hat/ -1) / - hat khối lợng riêng ,Kg/m3 hệ số hình dạng hạt ; - - khối lợng riêng khí -Kg/m3và độ nhớt động học khí m2/s ; - th - độ rỗng khối hạt chế độ bắt đầu sôi ; Khi số liệu th không tin cậy , lấy nh sau : a=33,7 ; b=0,0408 th =0,40-0,48 ; độ nhớt động lực học khí khói áp suất khí =1,5.10 -6.T1,5/(T+123,6) -N s /m2 ; khối lợng riêng không khí ( dùng cho khói với sai số nhỏ )-khi =1,293 273/ T kg/m3; =/ b- Tốc độ bay hạt -bay - tốc độ dòng khí mà lực khí động dòng khí tác dụng lên hạt lớn trọng lợng hạt , với tốc độ lớn , hạt bị bay dòng khí Tốc độ bay hạt tính theo công thức sau: - bay =Rebay / d hat Rebay = Ar /(18+0,61 Ar0,5 ) Dới đa giá trị th bay hạt có hat = 2,65g/cm3 , thổi không khí có nhiệt độ 200C 10000C ; th =0,4 d= , mm 0,1 0,2 0,5 1,0 2,0 5,0 th ,(m/s) (200C) 0,01 0,037 0,18 0,47 0,96 1,84 bay ,(m/s) (200C) 0,6 1,64 4,22 6,84 10,4 16,8 th ,(m/s) (10000C) 3,8.10-3 bay ,(m/s) (10000C) 0,28 0,015 0,088 0,31 0,96 2,88 1,0 4,44 10,2 18,8 33,9 c- Nếu có dùng đá vôi để khử L u huỳnh than , thể tích khí CO2 khói tăng lợng V RO2,K đá vôi bị nhiệt phân , : VRO2,K = VRO2+ 0,157Bdavoi/Btt (1-6) Vkhoi = Vkhoi+ 0,3125 Bdavoi/Btt (1-7) d- Phân lợng tro bay khói lò lớp sôi bọt - ab phụ thuộc cỡ hạt nhên liệu ; tính chất vật lí tro tốc độ làm việc khói buồng đốt Giá trị ab chọn theo kinh nghiệm , lấy khoảng 0,15-0,6 ; ( có lên tới 1,0 ) xác định theo đồ thị hình 5-2 1-7 1= abay + axi Hình ( Toán đồ ;TL 4) ) Xác định phần tro bay a bay khói + Cân nhiệt : - Tổn thất nhiệt q3 buồng đốt lớp sôi công suất nhỏ lấy 0,5-1,0 % a- Tổn thất nhiệt cháy không hết khí q4 tính dựa theo phần tổn thất cháy không hết than nằm xỉ q4xi tổn thất cháy không hết than nằm tro bay q4bay : q4 = q4xi + q4bay q4xi = 32,65.Alv axi xi/ QtLV.(100- xi) % ( 1-10) : QtLV - Nhiệt trị thấp làm việc than, MJ/Kg ; axi = 1- abay - phần tro than thải khỏi lớp từ đáy buồng lửa ; xi - phần than cha cháy nằm tro lớp sôi ; Alv - phần tro nhiên liệu -% Giá trị q4xi lấy 0,5-2,0% với loại than có ALV 50% tính q4xi theo công thức (1-10 ) , giá trị xi đa số nhiên liệu lấy 0,5-3% , xác định theo hình Gía trị A dùng toán đồ xác định theo quan hệ sau : A=.K 102./ [ kC.hKC.3 (-0,5 ).V0.(KC+273)] (1-11) : - tốc độ sôi m/s ; K - khối lợng riêng hạt kốc tro kg/m3 ; hKC - chiều cao lớp sôi m ; - hệ số không khí thừa ; V0 - lợng không khí lí thuyết - m3/Kg ; KC - nhiệt độ lớp sôi -0C ; kC - số tốc độ phản ứng than với không khí lớp sôi -m/s ; Khi số liệu thực nghiệm tin cậy , tính kC theo định luật Areniuss : kC= k0 exp( E/8,31TLS) (1-12) TLS = KC+273 ; hệ số k0 phụ thuộc lợng hoạt hoá E phản ứng theo quan hệ sau lgk0=0,208 10 - E+1 (1-13) 1-8 Hình ( Toán đồ TL 4) Xác định chất cháy xỉ lò lớp sôi Năng lợng hoạt hoá E hạt Kốc lấy giá trị sau : với than Anthracite E=140-146 103 KJ/Mol ; than đá E= 115-135 103 KJ/Mol Giá trị qbay xác định theo toán đồ hình phụ thuộc loại nhiên liệu ,cỡ hạt điều kiện cháy Hình ( toán đồ TL 4) Xác định tổn thất nhiệt cháy không hết khí tro bay - q4bay 1-9 Trong toán đồ hình , giá trị Q K/QiLV = 1- Vdaf (100-WLV ALV ) 10-4 ; cỡ hạt tro lớn bay khỏi lớp sôi , làm việc với tốc độ sôi ; 0- cõ hạt trung bình nhiên liệu ; Khi số liệu tin cậy cỡ hạt ,có thể xác định gần q 4bay theo hệ số khả phản ứng than RT=Vdaf/ ( 100 - Vdaf) , nh sau : q4bay = 25-25.RT , (1-14) b- Khi có áp dụng hệ thống quay vòng tro bay buồng đốt ( tái tuần hoàn tro biện pháp khác ) , với hiệu suất thu hồi thất nhiệt cháy không hết khí giảm , : àthu , tổn q*4bay = q4bay (1- àthu ) (1-15) c- Tổn thất nhiệt q6 tính theo công thức tính q6 phơng pháp tính cân nhiệt buồng đốt thông thờng , với nhiệt độ xỉ thải lấy nhiệt độ lớp sôi Với lò công suất nhỏ lấy q6=0 +Trao đổi nhiệt buồng đốt lớp sôi Nh hình , ngời ta chia chiếu cao buồng đốt thành vùng tính toán : a- Vùng lớp sôi , có chiều caobằng chiếu cao lớp sôi dãn nở tốc độ khói làm việc , thờng chiều cao 1,3-1,5 chiều cao lớp tĩnh , xác định từ giả thiết độ rỗng làm việc lớp LS = 0,7-0,8 Vùng có khả trao đổi nhiệt riêng (xem phần dới ) b- Vùng trung gian (Vùng lớp sôi ; Disengaging zone ; Flash zone ) Vùng có chiều cao 300mm-400mm ( i6-48 ;TL trang 101 TL ) Hệ số truyền nhiệt vùng ( K TG)bằng nội suy tuyến tính hệ số truyền nhiệt lớp sôi hệ số truyền nhiệt vùng buồng đốt ( TL ) ; tính theo công thức sau ( TL 1,TL 2) KTG = KLS exp {- [( 10+38,7 Z)/25,8] 2.2 } ( 1-16) KLS ; KTG - hệ số tryền nhiệt lớp sôi lớp trung gian Z chiều cao lớp trung gian - m Trong trờng hợp cần đơn giản tính toán , ngời ta qui ớc lâý KTG hệ số truyền nhiệt phần buồng đốt c -Vùng buồng đốt ( Vùng lớp sôi ; vùng lại buồng đốt )là phần lại buồng đốt Phơng pháp tính nhiệt nh phơng pháp tính nhiệt buồng đốt thông thờng , lu ý : - 10 Với tốc độ phát triển nhanh công nghệ đốt nhiên liệ lớp sôi , điều nói quan trọng Trớc tiên cần phải thấy đợc lí xuất để lò CFB : - Trong phát triển tất yếu việc tăng công suấtthiết bị , cần tăng cờng cháy tăng lợng tiêu hao than v v đơn vị tiết diện thể tích lò dẫn đến tốc độ khói buồng đốt FB tăng xấp xỉ tốc độ bay - để thu hồi tro phục cụ chế độ lớp sôi , diều tất nhiên phải thu hồi tro - trả lại buồng đốt - tái tuần hoàn tro - Để cải thiện hiệu suất cháy cuả trình đốt BFB, có đặc tính tổn thất nhiệt cha cháy hết khí - q4- cao hiệu khử lu huỳnh thấp , ngời ta cố gắng đa phần tro có cỡ hạt lớn trở lại buồng đốt Nếu áp dụng tái tuần hoà tro , hiệu suất cháy đạt tới 98-99 % , hiệu suất khử Lu huỳnh tới 95% ( giảm đợc tỉ suất Ca/S) ( TL 7) - Rất nhiều công nghệ đợc áp dụng để mở rộng vùng điều chỉnh phụ tải vận hành ( thay đổi nhiệt độ lớp , chiều cao lớp , phân chia buồng đốt Môduyn hoá ) , thấy việc áp dụng tái ruần hoàn tro kết hợp vơi trao đổi nhiệt ( EHE -External Heat Exchanger ; Tripp- Cooler ; IINTREX ) biiện pháp có nhiều u việt - Các lò lớp sôi tuần hoàn không cần bố trí bề mặt đốt lớp sôi chặt ( Dense phase) , nên giam nhiều tợng mài mòn bề mặt đốt - - Cải thiên đợc hiệu truyền nhiệt ,do tăng cờng tốc độ sôi ( áp dụng chế độ sôi nhanh - Fast Fluidization ) , dẫn đến tăng cờng tái tuần hoàn nội phía sát mặt tờng buồng đốt + Các lò CFB có công suất lớn chủ yếu dùng nhà máy điện , hộ công ngiệp lớn ( tiêu thụ lợng lớn nhiệt điện ) Công suất lò CFB lớn đạt tới 700T/h ( năm 2003) > Mẫu thiết kế lò CFB công suất 1000 T/h hoàn thành ( thực cho việc cải tiến lò tổ máy N0 , nhà máy điện Novocheckat ( Liên xô) ( TL 11) Các lò CFB cần có phận sau : + Một hệ thống thu nhận than đá vôi , đập sơ tới cỡ hạt yêu cầu ( 6-10 mm) đa vào buồng đốt - 24 + Buồng đốt có dàn ống sinh , phần dới dàn ống đợc bọc lớp chịu lửa + Một hệ thống phân phối gió cấp cấp + Hệ thống khởi động + Hệ thống phân tách tro đa trở lại buồng đốt ( tái tuần hoàn )với hệ thống van đa tro trở ( Loop Seal , L-Valves ,J- Valves) + Hệ thống trao đổi nhiệt đặt ( EHE -External Heat Exchanger ; Tripp- Cooler ; IINTREX ), cố thể có Ta sơ tóm tắt bớc pháy triển lò CFB nh sau Thế hệ lò CFB công suất lớn coi lò hãng Alhstrom , có Cyclon nóng , EHE.( TL 7), áp dụng chủ yếu năm 199 - Thế hệ th hai lò CFB Foster -Weeler cố gắng giảm phần đai đốt Cyclon sử dụng EHE - cuối năm 199 Các hệ lò CFB gần ( 200 ) tận dụng tối đa khả EHE , thu hồi tro phân li tro đơn giản ( Cyclon , không cần làm mát ( U-beam Babcok - Wilcox ; Compact -Design Foster -Weeler) Khi thiết kế lò CFB , cần xác định hoăcl lựa chọn số thông số sau : + Đờng kính lớn hạt than : Đờng kính hạt ảnh hởng nhiều đến việc vận hành bình thờng , nói chung nhiên liệu nhiều tro , đờng kính hạt nhiên liệu cần nhỏ ( TL 10) Ví dụ Ahlstrom đốt sinh khối cho phép cỡ hạt tới 30-50mm , than tro cỡ hạt 2 trìn cháy xẩy vùng khuyếch tán , bội số tuần hoàn K THAN phụ thuộc chủ yếu vào cỡ hạt than tốc độ sôi w Với - 31 k nhỏ , bội số tuần hoàn phụ thuộc nhiều vào khả phản ứng than , KTHAN lớn k nhỏ giá trị 3.C -Tính trao đổi nhiệt buồng đốt CFB Phần dới buồng đốt CFB thờng không bố trí bề mặt đốt nằm lớp sôi , vấn đề mài mòn ; ăn mòn Trừ số trờng hợp , lò công suất nhỏ ( < 100T/h ) cải tiến lò cũ chyển sang đốt CFB , cần tăng bề mặt đốt , cần tri nhiệt độ lớp nhiệt độ đủ thấp , bố trí bề mặt đốt phần dới buồng đốt CFB Khi buồng đốt đốt trạng thái trung gian BFB-CFB Khi bề mặt đốt lớp , nhiệt toả đợc khói mang theo lên phần buồng đốt , truyền cho không khí cấp , gia nhiệt cho tro tái tuần hoàn theo xỉ thải qua đáy lò Hình H ( hình TL 3) Bội số tuần hoàn than ( Đặc tính hạt : n=1; 0=3mm ; 2=10mm.; chiều cao h= 2.w -m ) Để xác định lợng hạt rắn tái tuần hoàn chọn nhiệt độ làm mát tro tái tuần hoàn - EHE , cần giải phơng trình cân nhiệt buồng đốt : QLVTH (100-q4 -q5 -q6) / 100 + QKK -NG + Q `TRO = QBĐ + I``BĐ (1-44) Giá trị QKK-NG gồm thành phần sau : -Q1KK-NG Nhiệt gió cấp , gió cấp mang vào ( có hệ số cấp không khí ; QKK-NG = (1 + ) V0KK ( c )KK (1-45) KK - Nhiệt độ không khí cấp sau sấy không khí cấp 1 - 32 - Q2KK-NG - Nhiệt gió cấp QKK-NG = ( BĐ - - ) V0KK ( c )KK (1-46) Giá trị Q``TRO - Nhiệt tro tái tuần hòan đa vào buòng đốt , phụ thuộc bội số tuần hoàn KTH Entanpi tro buồng làm mát tro EHE Q``TRO = KTH ( c) EHE (1-47) Entanpi khói khỏi buồng đốt I`` BD xác định nh tính nhiệt thông thờng , nhng cần thêm Entanpi tro tái tuần hoàn , nhiệt độ khỏi Cyclon EHE Lợng nhiệt bề mặt đốt buồng đốt nhận QBĐ xác định theo phơng trình sau : QBĐ = H.k 10-3 /BTT (1-48) Hệ số truyền nhiệt tính theo công thức sau : - Với nhiệt k= / [1+ ( + 1/ ) ] (1-49) - Với hâm nớc dàn sinh k= / (1+ ) (1-50) Hệ số bám bẩn lò CFB lấy 0,001 - 0,003 Hệ số tản nhiệt phía khói cần phải tính với toàn bề mặt thức bề mặt đốt ( hình chiếu bề mặt nh lò PC) , xác định theo công thức : = ( BX + Đl) (1-51) - Hệ số sử dụng lấy 0,85 , BX Hệ số tản nhiệt xạ ; đl Hệ số tản nhiệt đối lu Buồng đốt lớp sôi có mật độ tro cỡ 20-50 Kg/m3 , nhiệt độ cỡ 800-900 0C , nên vai trò truyền nhiệt xạ lớn cngx chủ yếu Hệ số tản nhiệt xạ T a3 + T aT T T abx = 4,9.108 cngx theo công thức Kcal/m2 (1-52) a3 - Độ đen bám bẩn a - Độ đen chói Độ đen dòng khói có bụi a = 1- exp ( ) phụ thuộc bề dầy quang học - 33 KHOI = KHOI + TRO - Bề dầy quang học khói KHOI (1-53) (1-54) TRO - Bề dầy quang học hạt tro TRO = 4,1 {1- b2 [ 1+ 30.000 / ( *TRO S)] -2} ( d2TRO.T2 ) ( 1-54) - dTRO- Đờng kính hữu hiệu hạt tro , cỡ 60-200 m S- bề dầy quang học lớp xạ - m , xác định nh tính nhiệt *TRO - g/m3 - Mật độ tro khói , phụ thuộc bội sôd tuần hoàn theo quan hệ sau *TRO = KTH 103 /VKHOI (1-55) - Hệ số , 2-5 , tính đến tuần hoàn nội hạt tro buồng đốt Mật độ tro không thứ nguyên , , xác định qua bội số tần hoàn K TH theo quan hệ : = KTH / GKHOI (1-56) Hệ số tản nhiệt đối lu -, ĐL gồm từ hệ số tản nhiệt đối lu hạt rắn HAT hệ số tản nhiệt đối lu khí ĐLKHI ĐL ĐL = ĐLKHI + ĐLHAT (1-57) Hệ số tản nhiệt đối lu tính theo công thức sau : Đl = 0,0214 d-1 [ ( w d/ ) -0,8 - 100 ] Pr 0,4 [ 1+ (d / L)0,67] (1-58) - , Pr , hệ số dẫn nhiệt ; độ nhớt động học , số Prantl sản phẩm cháy khỏi buồng đốt w- tốc độ trung bình sản phẩm cháy khỏi buồng đốt L- Kích thớc thẳng đứng dàn ống d = 4RBĐ/UBĐ đờng kính tơng đơng buồng đốt UBĐ - Chu vi tờng buồng đốt RBĐ - Diện tích tiết diện buồng đốt tờng buồng đốt Công thức (1-58 ) đợc dùng tính trao đổi nhiêt dàn ống kiểu mành treo ( Wing) Nếu mật độ hạt nhỏ cỡ 5-10Kg/m3 , ảnh hởng đối lu hạt đến hệ số tản nhiêt đối lu rõ rệt , giá trị ĐL cần xác định theo toán đồ hình - 34 H 10 ( Toán đò 8, hình TL 3) phụ thuộc *TRO chiều cao thẳng đứng bề mặt đốt Hình H 8- ( Toán đồ ;hình ;TL 3) Xác định hệ số tản nhiệt đối lu phụ thuộc mật độ tro ( Số đờng cong chiều cao thẳng đứng bề mặt đốt ) 3.D Tính buồng làm lạnh tro tái tuần hoàn (EHE) Phơng trình cân nhiệt buồng làm lạnh tro tái tuần hoàn -EHE - có dạng : QEHE = ( QTRO`` + QKK.NG) Hệ số giữ nhiêt tính phần tính cân nhiệt QTRO` - Lợng nhiệt tro tái tuần hoàn đa vào EHE QTRO` = KTH [ ( c )TRO- TH - ( c )TRO- BĐ ] (1-59) ( c )TRO- TH - Nhiệt dung tro từ Cyclon đa vào EHE ( c )TRO- TH - Nhiệt dung tro khỏi EHE Nhiệt độ tro khỏi Cyclon nóng nhiệt độ tro khỏi buồng đốt ( lớn 10-200C có cháy tiếp ) Nếu sử dụng Cyclon lạnh , phụ thuộc mức độ làm lạnh Cyclon - CYCLON , theo công thức : TRO- TH = BĐ- HAT-CYCLON (BĐ - VACH-ONG) (1-60) VACH-ONG - Nhiệt độ vách ống Cyclon Mức độ làm lạnh hạt Cyclon - HAT-CYCLON phụ thuộc mật độ tro không thứ nguyên dòng khói đặc tính Cyclon HAT_CYCLON = ( 1+1,8 10-5 ( ^/DVAO)0,60,6.(wVAO /g)0,8)-1 (1-61) DVAO ; wVAO đờng kính miệng vào tốc độ miệng vào Cyclon ^ - Đờng kính trung bình khối lơng hạt tro tái tuần hoàn - 35 Nhiệt không khí đa vào buồng làm lạnh tro QKK-NG: QKK-NG = ( BĐ - 1) V0 [( c) KK - ( c )EHE ] ( 1-62) Giá tị dơng , nhiệt độ không khí sau sấy không khí cao nhiệt độ buồng EHE Nhiệt lơng trao đổi EHE tro dàn ống tính nh dàn ống lớp sôi bọt Tốc độ sôi w, EHE đợc lựa chọn để đảm bảo trao đổi nhiệt tro dàn ống lớn ( từ 200-500 W/m2 0C ) , chọn theo công thức sau : w = Ar / [ (18+ 5,22Ar0,5) ^] (1-63) - độ nhớt độngnhọc không khí nhiệt độ EHE Ar - Số Acsimet, tính theo khối lợng riêng tro bay nhệt độ EHE Do nhiệt độ tro EHE không cao , cỡ 600 0C , thành phần truyền nhiệt xạ không lớn , bỏ qua , xác định hệ số truyền nhiệt theo hệ số tản nhiệt đối lu ĐL - lớp sôi bọt hạt tro nhỏ với dàn ống theo công thức : ĐL = (KK /d) [0,85 A r 0,19 + 0,006 Ar0,5 Pr0,33 ] (1-64) Các giá trị tính cho không khí nhiệt độ EHE Việc giải đồng thời phơng trình ( 1-44) ( 1-69) , đảm bảo cân nhiệt xác định đớc giá trị KTH , giá trị phải lớn K TRO KTTHAN 3.E Tính Cyclon Kích thớc Cyclon phải lựa chọn sở tài liệu chuyên lọc bụi , để đạt hiệu thu hôi tro cao Lợng nhiệt truyền cyclon - QCYCLON xác định nh sau : QCYCLON = ={cyclon.KTH.Ctrohatcyclon+ [(1-cyclon KTH.Ctro +Vkhoi Cp^] khoi}.( BĐ- VO) (1-65) cyclon.- Hiệu suất lọc bụi Cyclon KTH - bội số tuần hoàn hạt rắn -Kg/Kg CTRO - Nhiệt dung riêng tro VKHOI - Thể tích khói m3/kg Cp^ - Nhiệt dung riêng trung bình khói Cyclon KJ / kg.0K BĐ - Nhiệt độ khói khỏi buồng đốt 0C VO - Nhiệt độ vách ống Cyclon 0C hat-cyclon - Mức độ làm lạnh hat qua Cyclon , tính theo ( 1-61) - 36 KHOI-cyclon - Mức độ làm lạnh khói qua Cyclon , tính theo công thức sau : KHOI-cyclon=0,8 (/DVAO)0,05 + [1- 0,8(/DVAO)0,05] exp ( 0,10,8.(DVAO/)0,5 (1+ 0,025.Re 0,35)-1 (1-66) Số Re tính đầu vào Cyclon có đờng kính tơng đơng DVAO 3.G Cân vật chất buồng đốt CFB Khi tính thiết kế buồng đốt CFB , tính cân vật chất thực để xác định hiệu suất cần thiết Cyclon ( theo điều kiện cháy kiệt ) để chọn kiểu Cyclon thích hợp Khi tính kiểm tra , tính toán cân sở kích thớc cấu trúc cụ thể , thành phần cỡ hạt nhiên liệu , xác định bội số tuần hoàn tro cần thiết theo điều kiện cân nhiệt Phơng trình cân vật chất ( hạt rắn ) buồng đốt CFB có Cyclon phân tro ( xem hình H 5) có dạng : [Btro +Bthachcao =0,685.Bđavôi(J-1)/J + BTH- Bxỉ]cyclon= BTH + BEHE (1-67) lv Btro = 0,01 A Btt - Lợng tro vào buồng đốt từ nhiên liệu B thạch cao - Lợng thạch cao sinh đá vôi liên kết với lu huỳnh than B thạch cao = 0,56 Bđávôi + 0,025 Btt Slv (1-68) Bđavôi - Lợng đá vôi đa vào buồng đốt , tính theo công thức ( 5.39) J - Hệ số d đá vôi BTH = Btt KTH - Lợng hạt rắn tái tuần hoàn để đảm bảo bội số tuần hoàn cần thiết theo điều kiện cân nhiệt Lợng tro thải khỏi EHE , có tro tạo thành từ đá vôi đa vào để khử Lu huỳnh thạch cao , đợc xác định từ lợng nhiên liệu tro ban đầu theo biểu thức sau : BXI = aXI BTRO + aXI_ĐAVÔI BĐAVÔI 0,685 (J-1) + aXITHACHCAO.BTHACHCAO (5-69) tỉ lệ tro ; đá vôi thạch cao xác định nh phần tính Entanpi hạt rắn tái tuần hoàn BEHE - Lợng tro thải khỏi EHE , tính thiết kế lấy =0 , tính kiểm tra , cần xác định theo thực tế vận hành Tài liệu tham khảo - 37 TL1 Basu P ; Kefa C ; and Jestin L - Boiles and Burners - Theory and Design Springer-Verlag Newyork,Inc , USA 1999 TL Stultz S.C ; Kitto J.B - Steam - Its generation and use The Babcock & Wilcox Company ; Barberrton Ohio USA.1992 TL Kuznetsov.I.V and Teplovoi rastzet koteloi agregatu - Normartivoi metod Energia Moskva 1973 TL Munt V.A Teplovoi rasjoptopki s stational nizkotemperratur i circulasỉ kipias sloiem Teplopvoienẻgetika I-1999 TL Mukhlenov I.P Sazina.B.C Florov V.F Rastzet apparatu kipiasego sloie Ximia Lenỉngat 1986 TL Baskakov A.P Mantzev V.V RaspopopI.V Kotlu i topki s kipiasim sloiem Energo atom izzdat Moskova 1995 TL SimeonN.Oka Anthony E.J Fluidized Bed Combustion Marcel- Dekker , Inc New-york -Basel 2004 TL Lãnh kha Pháp Nhi minh Giang Lac trung ánh Tuần hoàn lu hoá sàng oa lô lí luận , thiết kế vận hành Trung quốc điện lực xuất xã Bắc kinh 1998 TL Bộ môn lò khoa Điện Đại học Thanh hoa Bắc kinh Trung quốc Phất đằng nhiên nhiêu oa lô Khoa học xuất xã Bắc kinh 1972 TL 10 Basu P ; Fraser , S.A ; Circulating Fluidized Bed Boilers Design and Operation Butterwworth -heinemann 1991 TL 11 RIABOV G A Energetisshie kotlu s Ccirculation kipiasem sloem Electricheski Stanshi N0 9-2005 TL 12 Ban biên tập `` Phơng pháp tính thiết kế lò công nghiệp `` Phơng pháp tính thiết kế lò công nghiệp Nhà Xuất tiêu chuẩn Trung quốc - Bắc kinh -2005 - 38 [...]... lớp sôi ; đã xác định ở phần tính lớp sôi I``LS - Entanpi khói ra khỏi lớp sôi ; đã xác định ở phần tính lớp sôi HTBD - Tổng diện tích bề mặt đốt bức xạ bố trí trên lớp sôi ( phần trên buồng lửa ) Thí dụ tính toán xem Phụ lục PL 2 Phụ lục PL 2 Tính nhiệt buồng lửa tầng sôi theo phơng pháp của trờng Đại học Thanh hoa Hình ve xem phụ lục 1- Thông số lò hơi : Công suất hơi tính toán : -áp suất bao hơi. .. lớp sôi Lợng nhiệt QTLS truyền cho phần trên lớp sôi Bảng I-, ứng với ``LS=1,06 Công thức (5-35) : ``TLS = {[1131 +273 ] /{[ 4700 (1404/1000)4 4,18 63,26/2320,0.11708]0,6 Kj/kg +1}}- 273 Tra bảng I- 7373,5 KW Btt.( QDVTLS- I ``TLS) 1974,0.103 2 Thiết kế và tính toán lò hơi lớp sôi tuần hoàn -CFB 2.1 Các vấn đề về thiết kế lò hơi CFB Vấn đề thiết kế lò CFB mang tính chất rất đặc thù , quan điểm thiết. .. 1.4 Tính nhiệt buồng đốt lớp sôi bọt theo phơng pháp của Đại học thanh hoa Trung quốc Tính nhiệt các bề mặt đốt trong lớp sôi bọt cũng tiến hành hoặc theo phơng pháp tính thiết kế hặc tính kiểmt tra , dựa vào hai phơng trình cơ bản sau : Phơng trình truyền nhiệt QTNLS = KLS HLS t 10-3 (1-27) QTNLS- Nhiệt truyền trong lớp sôi -KW KLS - Hệ số truyền nhiệt trong lớp sôi HLS - Diện tích bề mtj đốt. .. kế của từng ngời thiết kế cũng rất khác nhau , vì vậy để thiết kế một lò CFB mới hoặc tính nhiệt một lò hơi CFB , cần có những kiến thức cơ bản về lò CFB , cũng nh nắm đợc tình hình phát triển về công nghệ lò CFB cho tới hiện nay 1 - 23 Với tốc độ phát triển rất nhanh của công nghệ đốt nhiên liệ trong lớp sôi , thì điều nói trên càng quan trọng Trớc tiên cần phải thấy đợc các lí do xuất hiện để lò. .. suất lò hơi CFB lớn nhất hiện nay đạt tới 700T/h ( năm 2003) > Mẫu thiết kế lò hơi CFB công suất 1000 T/h đã hoàn thành ( thực hiện cho việc cải tiến lò hơi của tổ máy N0 8 , nhà máy điện Novocheckat ( Liên xô) ( TL 11) Các lò hơi CFB cần có các bộ phận chính sau : + Một hệ thống thu nhận than và đá vôi , đập sơ bộ tới cỡ hạt yêu cầu ( 6-10 mm) và đa vào buồng đốt 1 - 24 + Buồng đốt có dàn ống sinh hơi. .. , sửa chữa ) 2.3 Tính nhiệt lò lớp sôi tuần hoàn 3-A Việc tính nhiệt lò CFB thực hiện theo các phơng pháp tính khác nhau , do các số liệu thiiết kế dựa trên các kết quả thực nghiệm , trên một số lợng hạn chế các lò hơi thực đang vận hành ả các hãng chế tạo khác nhau Phơng pháp tính ở đây dựa trên phơng pháp tính nhiệt của cqác nhà nhiệt học Liên Xô ( T.L 3) Trong đó đa ra các tính toán các phần... , và giá trị chọn khi thiết kế cũng nằm trong khoảng 1,1-1,2 + Nhiệt độ khói thải : Chọn tơng tự lò đốt bột than PC + Tổn thất nhiệt q5 : Nói chung do lò CFB có kích thớc hơi lớn hơn lò đốt bột than ( do có thêm bộ thu hồi tro ; đơng thu hồi tro , EHE ) , tổn thất nhiêt q5 có lớn hơn lò PC , thờng chọn q5= 0,2-0,5% + Vị trí điểm áp suất bằng 0 trong đ ờng khói : Nói chung ở lò CFB , vị trí điểm coa... , và KTHAN càng lớn nếu k càng nhỏ các giá trị 3.C -Tính trao đổi nhiệt buồng đốt CFB Phần dới buồng đốt CFB thờng không bố trí các bề mặt đốt nằm trong lớp sôi , do vấn đề mài mòn ; ăn mòn Trừ một số trờng hợp , ở lò công suất nhỏ ( < 100T/h ) hoặc khi cải tiến các lò hơi cũ chyển sang đốt CFB , cần tăng bề mặt đốt , cần duy tri nhiệt độ lớp ở nhiệt độ đủ thấp , khi đó sẽ bố trí các bề mặt đốt ở... pháp có nhiều u việt nhất - Các lò hơi lớp sôi tuần hoàn không cần bố trí các bề mặt đốt trong lớp sôi chặt ( Dense phase) , nên giam rất nhiều hiện tợng mài mòn bề mặt đốt - - Cải thiên đợc hiệu quả truyền nhiệt ,do tăng cờng tốc độ sôi ( áp dụng chế độ sôi nhanh - Fast Fluidization ) , dẫn đến tăng cờng tái tuần hoàn nội phía sát mặt trong của tờng buồng đốt + Các lò hơi CFB có công suất lớn chủ yếu... qua , nh trong các tính nhiệt buồng đốt thông thờng - Mật độ tro bay trong khói lớn , một số thông số của khói và tro lớp sôi khác với của buồng đốt bột than , cần đa vào ( sẽ trình bầy kĩ ở dới ) d- Khi tính thiết kế , cần xác định diện tích phần bề mặt đốt bố trí trong lớp sôi -HLS Giá trị HLS có thể xác định sơ bộ nh ở mục 1.2 , hoặc xác định theo phơng trình cân bằng nhiệt lớp sôi sau : QTLV( 100- ... 1974,0.103 Thiết kế tính toán lò lớp sôi tuần hoàn -CFB 2.1 Các vấn đề thiết kế lò CFB Vấn đề thiết kế lò CFB mang tính chất đặc thù , quan điểm thiết kế ngời thiết kế khác , để thiết kế lò CFB tính. .. nhiệt xác , đa đợc kết tính tin cậy đợc Thiết kế tính toán buồng đốt lớp sôi bọt- BFB 1.1 Các vấn đề thiết kế buồng đốt tầng sôi bọt- BFB Nh nói , bớc thiết kế tính toán lò lớp sôi cha đợc chuẩn... khả chế tạo Với lò FB , thiết kế phải đạt đợc u việt phơng pháp đốt FB nh vấn đề môi trờng , nhiên liệu Trớc thiết kế , tính chọn lò đốt than theo lớp sôi , cần có lu ý lò lớp sôi BFB có đặc