NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ CHÍNH ĐẾN NĂNG SUẤT THIẾT BỊ LÀM MÁT XỈ KIỂU TANG QUAY ĐÁY LÒ HƠI ĐỐT THAN TUẦN HOÀN (CFB)

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ CHÍNH ĐẾN NĂNG SUẤT THIẾT BỊ LÀM MÁT XỈ KIỂU TANG QUAY ĐÁY LÒ HƠI ĐỐT THAN TUẦN HOÀN (CFB) RESEARCH SEVERAL MAIN TECHNOLOGY PARAMETERS INFLUENCE ON CAPACITY OF THE BOTTOM SLAG TUMBLING COOLER FOR CIRCULATING FLUIDIZED BED BOILER (CFB) Hoàng Trung Kiên, Hoàng Văn Gợt Viện Nghiên cứu Cơ khí, Bộ Công Thương TÓM TẮT Hiện nay, nước ta phát triển nhiều nhà máy nhiệt điện với lò công nghệ đốt than tuần hoàn (lò CFB) Xỉ thải đáy lò với khối lượng lớn có nhiệt độ trung bình 700oC, cần phải làm mát tới 120oC [1,2] Mục đích báo nghiên cứu ảnh hưởng số thông số công nghệ đến suất thiết bị làm mát xỉ đáy lò đốt than tuần hoàn (CFB) Trên sở đó, lựa chọn chế độ vận hành phù hợp, đạt suất với nhiệt độ xỉ sau làm mát 120oC Từ khóa: Làm mát xỉ đáy lò hơi; Thiết bị trao đổi nhiệt ABSTRACT Presently, number of coal fired power plants using Circulating Fluidize Bed Boiler (CFB) technology have been being developed in Vietnam After burning, the slag at boiler bottom with average temperature around 700 oC needs to be cooled to below 120oC[1,2] The paper intended for researching several main technology parameters influence on capacity of the CFB bottom slag cooler On it’s base to selec optimization operating condition to meet the cappacity with ouput slag temperature ≤120oC Keywords: CFB boiler bottom slag cooling, heat exchange Equipment ĐẶT VẤN ĐỀ Một yếu tố quan trọng để khai thác hiệu thiết bị làm mát xỉ đáy lò CFB lựa chọn chế độ vận hành phù hợp Một số thông số kỹ thuật ảnh hưởng tới suất thiết bị nhiệt độ xỉ đầu lưu lượng, nhiệt độ nước làm mát vận tốc di chuyển xỉ tang làm mát Khi khối lượng đặc tính kỹ thuật than đốt thay đổi chế độ công nghệ phải điều chỉnh cho phù hợp để đạt tối đa suất tương ứng với nhiệt độ đầu cho phép [6,5] Hiện nay, giới có nhiều phương pháp làm mát xỉ đáy lò đốt than phương pháp khô (làm mát khí lạnh, làm mát nước gián tiếp), làm mát phương pháp ướt (bằng nước trực tiếp hay gọi phương pháp thủy lực) [4] Làm mát thiết bị kiểu tang quay theo phương pháp khô, đó, môi chất nóng xỉ nóng di chuyển tang quay môi chất lạnh nước làm mát chảy áo nước (do vỏ tang có hai lớp tạo thành) Đối với lò CFB, xỉ từ đáy lò xuống có nhiệt độ 850 oC, sau qua tang làm mát, xỉ đầu có nhiệt độ 120oC đổ vào thiết bị vận chuyển lên si lô chứa Sơ đồ nguyên lý hình1, [6] Cho tới nay, thiết bị làm mát xỉ đáy lò CFB nhà máy nhiệt điện than nhập đồng từ nước Chế độ vận hành thiết bị nước dẫn bàn giao Khi có điều chỉnh lượng than loại than đốt cho lò người vận hành phải tự mò điều chỉnh chế độ công nghệ vận hành Điều nhiều thời gian thiếu tính khoa học Cho tới nay, Việt Nam chưa có công trình nghiên cứu cách khoa học để xây dựng sở cho phép lựa chọn chế độ công nghệ vận hành thiết bị, để đạt suất cao sở đảm bảo nhiệt độ xỉ đầu đạt yêu cầu Bài báo này, trình bày kết ảnh hưởng số thông số công nghệ chính: Lưu lượng nước làm mát (q), nhiệt độ nước làm mát (T) vận tốc di chuyển xỉ (v) tới suất thiết bị làm mát xỉ đáy lò với nhiệt độ xỉ đầu đạt yêu cầu MÔ TẢ THÍ NGHIỆM 2.1 Mô hình thí nghiệm Thí nghiệm thực thiết bị làm mát xỉ công nghiệp, nhập có suất tối đa 12 tấn/h, mô tả nguyên lý hình 1, [6] Hình Hình ảnh thiết bị làm mát xỉ công nghiệp đáy lò đốt than suất 12 tấn/h: 1) Van thải xỉ; 2) Ống thải xỉ; 3) Ống dẫn nước; 4) Tang quay; 5) Vành lăn; 6) Vành xích bị động; 7) Mô tơ-giảm tốc; 8) Con lăn đỡ; 9) Áo nước; 10) Hệ thống vít tải xỉ; 11) Ống thải nước làm mát; 12) Cửa nước ra; 13) Cửa nước vào; 14) Ống thải xỉ nguội 2.2 Dụng cụ thí nghiệm - Đồng hồ đo lưu lượng nước: FD613, hãng sản xuất Omega, CHLB Mỹ; - Đồng hồ đo vận tốc: Omron E3F-DS10C4; - Đồng hồ đo nhiệt độ: Ký hiệu thiết bị: FT1300; 2.3 Vật liệu thí nghiệm -Xỉ từ than cám 5b Hòn gai; 2.4 Điều kiện thí nghiệm Lưu lượng nước làm mát, q m3/ph: [0,8–1,4]; Vận tốc quay tang, vg/ph: [1,2-12]; Nhiệt nước làm mát độ C: [33oC- 40oC] 2.5 Hàm mục tiêu Năng suất: Q =f(x1, x2, x3): Với x1 lưu lượng nước làm mát (q), x nhiệt độ nước làm mát (); x3 vận tốc vận chuyển xỉ tang quay (v) Mô hình hàm hồi quy: Sử dụng hàm khảo sát hàm hồi quy bậc tổng quát có dạng [3]: Q = a1.q + a2 v + a3 T + a4 qv + a5 qT + a6 vT + a7 q + a8 v + a9 T + a10 2.6 Kết thực nghiệm Khi đo thông số thí nghiệm (q), (v) (t) suất (Q) đồng thời đo nhiệt độ xỉ đầu (tx) tương ứng Kết thu thể bảng Bảng Kết thí nghiệm suất tính toán STT Mã TN q(m3/ph) v(vg/ph) t(độ) Qtn (Tần/h) Qtt (Tần/h) Sai số e(%) Nhiệt độ xỉ ra, (oC) 000 0,80 8,96 35,0 8,467 8.561 0,07% 118 010 0,80 10,08 35,0 8,587 8.711 0,27% 122 020 0,80 11,2 35,0 9,733 9.782 0,51% 124 100 1,10 8,96 35,0 8,523 9.824 1,50% 121 110 1,10 10,08 35,0 9,760 9.843 0,82% 123 120 1,10 11,2 35,0 9,810 9.783 0,27% 124 200 1,40 8,96 35,0 10,300 10.450 1,43% 120 210 1,40 10,08 35,0 11,200 11.237 0,33% 118 220 1,40 11,2 35,0 11,80 11.92 1% 124 10 001 0,80 8,96 37,5 8,717 8.697 0,23% 123 11 011 0,80 10,08 37,5 9.637 9.885 2,5% 125 12 021 0,80 11,2 37,5 9,783 9.895 1.14% 127 13 101 1,10 8,96 37,5 9,873 9.941 0.69% 126 14 111 1,10 10,08 37,5 10,100 10.318 1.10% 125 15 121 1,10 11,2 37,5 11,20 11.277 0.68% 126 16 201 1,40 8,96 37,5 9,200 9.348 0.43% 124 17 211 1,40 10,08 37,5 10,350 10.373 0.21% 125 18 221 1,40 11,2 37,5 11,230 11.321 0.08% 128 19 002 0,80 8,96 40,0 8,817 8.768 0.56% 130 20 012 0,80 10,08 40,0 8,937 8.994 0.64% 129 21 022 0,80 11,2 40,0 10,18 10.243 0.62% 130 22 102 1,10 8,96 40,0 9,973 9.993 0.20% 128 23 112 1,10 10,08 40,0 10,270 10.188 0.80% 128 24 122 1,10 11,2 40,0 10,90 11.005 0.9% 131 25 202 1,40 8,96 40,0 9,873 9.941 0.69% 128 26 212 1,40 10,08 40,0 10,200 10.318 1.10% 131 27 222 1,40 11,2 40,0 11,180 11.277 0.86% 131 Phương trình hồi quy thực nghiệm: Sau xử số liệu, tính toán, kiểm tra tính phù hợp hệ số hồi quy có phương trình hồi quy thực nghiệm đồ thị hình 2.1; 2.2; 2.3: a) b) c) txi=128 oC, Q=11,35t/h Hình 2.1 Đồ thị ảnh hưởng lưu lượng nước làm mát (q) tới suất Q(tấn/h) a) b) txi=124 oC, Q=10,3t/h c) Hình 2.2 Đồ thị ảnh hưởng vận tốc quay tang v (vg/ph) tới suất Q (tấn/h) a) txi=118 oC, Q=11,2t/h b) c) Hình 2.3 Đồ thị ảnh hưởng nhiệt độ nước làm mát (T) tới suất Q(tấn/h) KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Từ kết thí nghiệm cho thấy: - Xét đồ thị 2.1, cho thấy đồ thị 2.1C đạt thông số công nghệ phù hợp thay đổi lưu lượng nước làm mát suất đạt: Q max= 11,35tấn/h khi: t=37,5độ C, tương ứng q=1,4m3/ph; v=10,08vg/ph cho nhiệt độ xỉ tx1= 124oC - Xét đồ thị 2.2: Đồ thị 2.2b đạt thông số công nghệ phù hợp thay đổi vận tốc tang làm mát suất đạt cao Q max = 10,3 tấn/h v=10,08vg/ph t=37,5 độ C, q=1,4m3/ph cho nhiệt độ xỉ tx1= 125oC - Xét đồ thị 2.3: Đồ thị 2.3a đạt thông số công nghệ phù hợp thay đổi nhiệt độ nước làm mát suất đạt cao Q max = 11,2 tấn/h khi: q=1,4m3/ph, t=35 độ C; v=10,08vg/ph cho nhiệt độ xỉ tx1= 118oC KẾT LUẬN - Mức ảnh hưởng tham số công nghệ tới suất thiết bị theo thứ tự tăng dần sau: Lưu lương nước làm mát (q), thứ hai vận tốc vận chuyển xỉ (v) cuối nhiệt độ nước làm mát (T) - Bộ thông công nghệ phù hợp (phương án 2.3a) suất đạt cao Q = 11,2 tấn/h khi: t=35 độC, q=1,4m3/ph; v=10,08vg/ph - Kết thực nghiệm bảng 1, cho thấy dải thông số phù hợp nhiệt độ nước làm mát 35độ C, lưu lượng nước q=1,4m 3/h, vận tốc tải xỉ v= 8,96, 10,08 vg/ph, suất Q= 10,3-11,2t/h cho nhiệt độ xỉ đầu tx= 118-120 oC Ngày nhận bài: 12/6/2018 Ngày phản biện: 18/8/2018 Tài liệu tham khảo: [1] GS,TSKH Nguyễn Sỹ Mão; Lò hơi, Tập 1, NXB Khoa học Kỹ thuật, 2006 [2] Viện Nghiên cứu Cơ khí (2014); Thuyết minh đề tài khoa học công nghệ cấp Nhà nước: Nghiên cứu thiết kế chế tạo hệ thống thải tro xỉ cho lò đốt than công nghệ CFB suất từ 12 tấn/giờ đến 15 tấn/giờ [3] PGS,TS Nguyễn Doãn Ý; Giáo trình quy hoạch thực nghiệm, NXB Xây dựng, 2003 [4] Ash Handling Systems, UCC Systemc Technology Overvew, UNITED COVEYOR CORPORATION, August 2010 [5] Industrial Aplication stady on New type Mixet-Flow Fluidized Bed Bottom Ash Cooler, Proceedings of the 20th Intenational Conference Fluidezed Bed Combustion, pp231-236 [6] Products for CFB Boiler, Products-Qinngdao Songling Power Enviromental Equipment Co., Ltd, 2013