Giải pháp công nghệ nâng cao hiệu suất cháy của lò hơi công nghiệp đốt than xấu (độ tro cao, chất bốc thấp)

VŨ ĐĂNG CHINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - VŨ ĐĂNG CHINH KỸ THUẬT NHIỆT LẠNH GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ NÂNG CAO HIỆU SUẤT CHÁY CỦA LÒ HƠI CÔNG NGHIỆP ĐỐT THAN XẤU (ĐỘ TRO CAO, CHẤT BỐC THẤP) LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGÀNH : KỸ THUẬT NHIỆT LẠNH KHOÁ: 2009 -2011 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - VŨ ĐĂNG CHINH GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ NÂNG CAO HIỆU SUẤT CHÁY CỦA LÒ HƠI CÔNG NGHIỆP ĐỐT THAN XẤU (ĐỘ TRO CAO, CHẤT BỐC THẤP) LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGÀNH : KỸ THUẬT NHIỆT LẠNH NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS.TSKH Nguyễn Sĩ Mão HÀ NỘI - 2012 Vũ Đăng Chinh ­ 1- Kỹ thuật Nhiệt lạnh  MỤC LỤC MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN KÝ HIỆU VIẾT TẮT MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 CÁC MẪU LÒ HƠI TẦNG SÔI PHỔ BIẾN HIỆN NAY .9 1.1.1 Nồi tầng sôi tuần hoàn kiểu Lurgi Đức (Công ty Lurgi Đức ) .10 1.1.2 Nồi tầng sôi tuần hoàn kiểu Pyroflow( Công ty Ahlstrom Phần Lan ) 12 1.1.3 Nồi tầng sôi tuần hoàn Công ty FosterWheeler (FW) Mỹ 15 1.1.4 Nồi tầng sôi tuần hoàn Công ty tập đoàn Alstom điện khí thông dụng Pháp 19 1.1.5 Công ty cổ phần hữu hạn tập đoàn nồi Đông Phương .20 1.1.6 Công ty trách nhiệm hữu hạn nhà máy nồi Cáp Nhĩ Tân ( HBC ) 21 1.1.7 Công ty hữu hạn nhà máy nồi Thượng Hải ( SBWL ) 22 1.1.8 Công ty hữu hạn tập đoàn nồi Tế Nam 24 1.2 NHỮNG VẤN ĐỀ CÒN TỒN TẠI CỦA CÁC LOẠI LÒ HƠI ĐANG SỬ DỤNG TẠI VIỆT NAM 25 1.2.1 Về mặt chủ thể nồi 26 1.2.2 Về mặt đường hồi tuần hoàn 26 1.2.3 Về mặt thiết bị phụ trợ .26 1.3 ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA LÒ HƠI TẦNG SÔI TUẦN HOÀN .27 1.3.1 Ưu điểm lò tầng sôi 27 1.3.2 Nhược điểm lò tầng sôi .31 CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT 34 2.1 THÀNH PHẦN THAN 34 2.1.1.Thành phần hoá học than: 34 2.1.2 Phân loại than 35 Lu n văn cao h c                                                                                                   MSHV:CB090004  Vũ Đăng Chinh ­ 2- Kỹ thuật Nhiệt lạnh  2.1.3 Đặc tính công nghệ than 37 2.1.4 Than xấu 42 2.1.5 Hiệu suất cháy lò công nghiệp đốt than xấu .42 2.2 LÝ THUYẾT CHÁY TẦNG SÔI TUẦN HOÀN 43 2.2.1 Lý thuyết cháy tầng sôi tuần hoàn 43 2.2.2 Đặc tính động lực dòng thể lỏng lưu thái hoá hạt phân sàng thưa 45 2.2.3 Quá trình làm việc nồi lưu hoá sàng tuần hoàn (nồi cháy tầng sôi tuần hoàn) 46 2.2.4 Đặc điểm lò tầng sôi tuần hoàn 48 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ LÒ HƠI TẦNG SÔI TUẦN HOÀN 51 3.1 CÁC BƯỚC TÍNH THIẾT KẾ .51 3.2 THÔNG SỐ THIẾT KẾ 51 3.2.1 Thông số thiết kế: 51 3.2.2.Thông số nhiên liệu: 52 3.3 TÍNH SẢN PHẨM CHÁY .52 3.3.1 Xác định thành phần thể tích sản phẩm cháy: 52 3.3.2 Xác định entanpi sản phẩm cháy: 53 3.4 TÍNH CÂN BẰNG HIỆU SUẤT LÒ HƠI 54 3.4.1 Phương trình cân nhiệt: 54 3.4.2 Tính lượng tiêu hao nhiên liệu .56 3.5 TÍNH NHIỆT BUỒNG LỬA 57 3.5.1 Chọn kết cấu buồng lửa : 57 3.5.2 Tính thiết kế buồng đốt 57 3.5.3 Tính thiết kế buồng làm lạnh tro tái tuần hoàn (EHE) 63 3.5.4 Tính xyclon 64 3.5.5 Tính cân vật chất buồng đốt CFB 64 3.5.6.Tính nhiệt nhiệt cấp 65 3.5.7.Tính nhiệt nhiệt cấp 69 Lu n văn cao h c                                                                                                   MSHV:CB090004  Vũ Đăng Chinh ­ 3- Kỹ thuật Nhiệt lạnh  3.5.8.Tính nhiệt hâm nước cấp 73 3.5.9.Tính nhiệt sấy không khí .76 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ 80 CHƯƠNG KẾT LUẬN .81 TÀI LIỆU THAM KHẢO 83 PHỤ LỤC 84 Lu n văn cao h c                                                                                                   MSHV:CB090004  Vũ Đăng Chinh Kỹ thuật Nhiệt lạnh  ­ 4- LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn tự tính toán, thiết kết nghiên cứu hướng dẫn thầy giáo GS.TSKH Nguyễn Sĩ Mão Để hoàn thành luận văn này, sử dụng tài liệu ghi mục tài liệu tham khảo, không sử dụng tài liệu khác mà không ghi Nếu sai, xin chịu hình thức kỷ luật theo quy định Học viên thực Vũ Đăng Chinh Lu n văn cao h c                                                                                                   MSHV:CB090004  ­ 5- Vũ Đăng Chinh Kỹ thuật Nhiệt lạnh  KÝ HIỆU VIẾT TẮT STT Ký hiệu Nội dung BHN Bộ hâm nước BSK Bộ sấy không khí EHE Bộ trao đổi nhiệt TKV Tập đoàn than khoáng sản Việt Nam TLTK Tài liệu tham khảo Đơn vị Lu n văn cao h c                                                                                                   MSHV:CB090004  Vũ Đăng Chinh ­ 6- Kỹ thuật Nhiệt lạnh  MỞ ĐẦU Đất nước ta quốc gia với nguồn tài nguyên vô phong phú Một nguồn tài nguyên dồi nhất, khai thác lâu đời để phục vụ kinh tế Việt nam than Cho đến theo thống kê trữ lượng than Việt Nam lớn Theo số liệu tập đoàn Than - Khoáng sản Việt Nam công bố, tổng trữ lượng than Việt Nam 220 tỉ tấn, khu mỏ than Quảng Ninh 10,5 tỉ mỏ than vùng đồng sông Hồng 210 tỉ nằm trải rộng diện tích 3.500 km2 Có thể thấy, trữ lượng than Việt Nam lớn phần khai thác không nhiều Khả khai thác tốt phần trữ lượng 3,5 tỉ nằm độ sâu 300 mét thăm dò chi tiết khu mỏ Quảng Ninh Nhưng khu mỏ khai thác từ cách 100 năm với sản lượng 32 triệu năm nay, mỏ than có khả khai thác tốt bị cạn kiệt Đó chưa kể việc khai thác than gây tác động xấu môi trường Đồng thời việc xuất than tăng mạnh Tình hình gây lo ngại khả cạn kiệt tài nguyên Việt Nam phải nhập than để cung cấp cho ngành điện, giống xảy với ngành gỗ Theo đề án nhập than TKV lập, nhu cầu tiêu thụ than riêng cho sản xuất điện theo quy hoạch điện VI vô lớn mà ngành than không khả đáp ứng đủ.Theo bảng cân đối cung cầu, năm 2012 này, than cho dự án (nhiệt điện chạy than) xác nhận TKV bị thiếu 8,2 triệu tấn; năm 2015 thiếu 12,8 triệu Số than thiếu này, đương nhiên phải nhập khẩu, không hàng chục nhà máy nhiệt điện chạy than không đủ nguyên liệu Nhưng không nhà máy điện than thiếu than mà nhiều ngành khác thiếu.TKV tính việc nhập than phải thực từ năm nay, tăng dần đến 28 triệu vào năm 2015, 66 triệu vào năm 2020 126 triệu vào năm 2025.Nhưng nhập than không? Chính TKV cho không dễ Bởi từ 2012 trở đi, tức từ thời điểm Việt Nam phải nhập than, TKV thừa nhận than lượng trở nên khan hiếm.Thị phần Lu n văn cao h c                                                                                                   MSHV:CB090004  Vũ Đăng Chinh ­ 7- Kỹ thuật Nhiệt lạnh  nhập than lượng cường quốc xuất than Úc, Indonesia chủ yếu Nhật Bản, Hàn Quốc, Đài Loan… nắm giữ nên Việt Nam khó đàm phán mua than với số lượng lớn Việc xác định thời hạn hợp đồng dài hạn, chế tính giá than theo thị trường, biến động chi phí vận chuyển… khó khăn lớn tiến hành nhập than Đáng lo cạnh tranh để nhập than ngày gay gắt Chỉ xét châu Á, nhiều quốc gia lên kế hoạch lớn phát triển nhà máy nhiệt điện chạy than nên nhu cầu nhập than lớn Ví dụ Trung Quốc tăng quy mô phát điện nguồn điện than lên 249.000MW giai đoạn 2008 – 2020; Ấn Độ nâng lên 77.000MW từ năm 2008 – 2017 Việt Nam tăng 116.000MW đến năm 2025 Các nhà hoạch định sách nhiều nước sớm thấy khan than nên tranh thủ đàm phán, ký kết mua than dài hạn từ nước giàu tài nguyên vàng đen Đã sớm có sóng đầu tư Nhật Bản, Hàn Quốc, Trung Quốc, Ấn Độ… vào mỏ than Úc, Indonesia, Nam Phi Nhưng Việt Nam, chuẩn bị gia nhập thị trường nhập khó khăn để ký hợp đồng mua than dài hạn vô khó Theo số chuyên gia để nhập than ổn định lâu dài, Việt Nam cần chọn phương thức mua mỏ (mua quyền khai thác) đầu tư, mua cổ phần mỏ than nước TKV cho rằng, hình thức đầu tư với ngành than – khoáng sản sở pháp lý, văn hướng dẫn thực thi luật Đầu tư nước thiếu nên chưa có sở để triển khai Một thách thức lớn cho việc nhập than cảng biển, hệ thống kho bãi chứa phân phối than nhập chưa sẵn sàng (trong Trung Quốc xây dựng mỏ than nhân tạo lớn để chứa than nhập từ Việt Nam sang) Người ta tính rằng, để phục vụ cho nhu cầu nhập than cho nhà máy điện Việt Nam với số lượng dự kiến cần có cảng biển có khả cho Lu n văn cao h c                                                                                                   MSHV:CB090004  Vũ Đăng Chinh ­ 8- Kỹ thuật Nhiệt lạnh  tàu có kích cỡ siêu trường siêu trọng vào được.Nhưng nay, tỉnh phía Nam, chưa có cảng có khả tiếp nhận tàu với tiêu chí Chỉ có khu vực Sơn Dương/Vũng Áng hay Vân Phong có mức nước sâu tự nhiên để tiếp nhận tàu trọng tải 100.000 DWT vấn đề chưa có cảng nước sâu xây dựng Với khó khăn lớn không sớm có chuẩn bị, chắn việc nhập than có muốn thực khó khăn Và than không nhập kịp thời, đầy đủ, liệu có nhà máy điện, nhà máy thép, nhà máy sản xuất kính… phải ngưng hoạt động? Từ nguyên nhân trên, trước mắt vấn đề đặt chưa có phương án khả thi giải vần đề thiếu hụt than phải sử dụng tiết kiệm than, tức nâng cao mức độ sử dụng hiệu lượng, chất lượng đốt loại than xấu lò công nghiệp nhà máy nhiệt điện Để đảm bảo triệt để sử dụng nguồn than xấu đảm bảo sử dụng chúng lĩnh công nghiệp sản xuất, phục vụ phần không nhỏ cung cấp điện giảm lượng than nhập nước Tuy nhiên việc sử dụng nhiên liệu lò phải xem xét nhiều Trong phạm vi hạn hẹp đề tài nghiên cứu phương pháp đốt tiên tiến dược áp dụng rộng rãi Việt nam để đốt loại nhiên liệu than có độ tro cao, chất bốc thấp phương pháp đốt tầng sôi, đại diện lò tầng sôi tuần hoàn Loại lò nhìn chung mẻ với Việt Nam chưa sở sản xuất hay Công ty thiết kế chế tạo thành công với công suất vừa nhỏ phục vụ cho hộ tiêu thụ công nghiệp Chính lựa chọn đề “ Giải pháp công nghệ nâng cao hiệu suất cháy lò công nghiệp đốt than xấu (độ tro cao chất bôc thấp)” góp phần nhỏ công sức tìm hiểu chuẩn hóa thêm loại lò ưu việt Lu n văn cao h c                                                                                                   MSHV:CB090004  ­ 70- Vũ Đăng Chinh Kỹ thuật Nhiệt lạnh  - Tính nhiệt độ khói trung bình: [0C] (3-108) [K] (3-109) [m/s] (3-110) [m2] (3-111) B - lượng tiêu hao nhiên liệu, [kg/s] (3-112) Vkh - thể tích khói điều kiện tiêu chuẩn, [m3/kg] (3-113) Tkh = ϑkh + 273 [K] (3-114) [ống] (3-115) [m] (3-116) [m2] (3-117) [ống] (3-118) [m/s] (3-119) ϑkh = 0,5(ϑ'kh + ϑ"kh ) - Tính nhiệt độ trung bình: t = 0,5(tqn + tbh ) - Chọn vận tốc khói qua khe hẹp chùm ống: ωkh = - Tính tiết diện khói qua chùm ống: Fkh = BVkh Tkh ω kh 273 - Tính số ống hàng nhiệt: z1 = round( ah − Fkh ) d.h - Tính bước ống ngang s1: a z1 s1 = - Tính tiết diện ống: f= D ωρ với: ωρ = 250-400 kg/m2.s - vận tốc khối - Số ống chùm ống mà qua: n1 = f/πdt - Tính vận tốc ống: ωh = D.v f với: v, [ m3/kg ] - thể tích riêng - Tính hệ số toả nhiệt đối lưu phía khói: Lu n văn cao h c                                                                                                   MSHV:CB090004  ­ 71- Vũ Đăng Chinh Kỹ thuật Nhiệt lạnh  * Đối với chùm ống bố trí so le: 0, ađl = CsCz λ ⎛⎜ ωd td ⎞⎟ Pr0,33 d td ⎝ ν ⎠ [W/m2.K] (3-120) đó: Cs - hệ số hiệu chỉnh, xác định bước ống tương đối ϕ0 σ1 Cz - hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào số dãy ống - Tính hệ số toả nhiệt xạ: n ⎛T ⎞ 1− ⎜ b ⎟ a b +1 ⎝ T ⎠ a abx = 5,67.10-8 T Tb 1− T [W/m2.K] (3-121) đó: n = - lò đốt than n = 3,6 - lò đốt dầu khí ab = 0,8 - độ đen lớp bám bẩn a - độ đen dòng khói a = - e-kps (3-122) với: k = kkhrn + ktrµtr (3-123) p = 0,1 MPa - áp suất buồng đốt s = 0,9( s1s − ) - chiều dày hữu hiệu lớp xạ π d2 (3-124) T = ϑkh + 273 K - nhiệt độ trung bình dòng khói (3-125) Tb = t + Dt + 273 K - nhiệt độ lớp bám bẩn (3-126) - Tính độ chênh nhiệt độ chùm ống ∆T: ∆T = ∆T l − ∆T b ∆T ln l ∆T b [K] (3-127) với: ∆Tl = ϑ'kh - tbh [K] (3-128) ∆Tb = ϑ''kh - tbh [K] (3-129) Lu n văn cao h c                                                                                                   MSHV:CB090004  Kỹ thuật Nhiệt lạnh  ­ 72- Vũ Đăng Chinh - Tính hệ số toả nhiệt từ dòng khói đến vách ống: [W/m2.K] a1 = ξ( abx + ađl ) (3-130) với ξ = - hệ số sử dụng - Tính hệ số toả nhiệt từ vách ống đến môi chất nhận nhiệt: 085 a2 = 0,023 λ ⎛⎜ ωd ⎞⎟ Pr0,4CdCl dt ⎝ ν ⎠ [W/m2K] (3-131) l - hệ số dẫn nhiệt nước nhiệt độ trung bình [W/mK] (3-132) ν - độ nhớt nước [m2/s] (3-133) dt - đường kính ống [m] (3-134) ω - vận tốc nước [m/s] (3-135) đó: Cd Cl - hệ số hiệu chỉnh xác định đa thức nội suy bậc - Tính hệ số trao đổi nhiệt: k [W/m2.K] * Trường hợp ống bố trí so le, lò đốt nhiên liệu rắn: k= α1 ⎛ ⎞ ⎟α 1 + ⎜⎜ ε + α ⎟⎠ ⎝ (3-136) với ε - hệ số bám bẩn ε = CdCtrε0 + ∆ε(2-19) ∆ε = 0,005 - than antraxit ∆ε = 0,004 - loại than khác Ctr - hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào thành phần tro xỉ Ctr = 0,7 than bùn Ctr = loại nhiên liệu rắn khác Cd - hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào đường kính ống Cd = lnd + 5,2606 0,7676 (3-137) ε0 = 0,0126.10-n.ωkh (3-138) n = 0,052+0,094(d/s2)4 (3-139) Lu n văn cao h c                                                                                                   MSHV:CB090004  Kỹ thuật Nhiệt lạnh  ­ 73- Vũ Đăng Chinh - Tính diện tích trao đổi nhiệt: H= Q k∆ T [m2] (3-140) [m] (3-141) [hàng] (3-142) với Q = Qđl [ kJ/kg ] - Tính tổng chiều dài ống chùm ống: L= H πd - Tính số hàng ống theo chiều khói: z2 = n/z1 3.5.8.Tính nhiệt hâm nước cấp ™ Chọn thông số: - Vị trí đặt chùm ống lò hơi: sau buồng đốt - Chọn đường kính ống d: [ m ] - Chọn kiểu bố trí ống chùm ống: so le, song song - Chọn kích thước đường khói: chiều rộng a đường khói chiều rộng lò [ m ], chiều sâu b [ m ] đường khói - Chọn bước ống s2, chọn sơ số hàng ống z2 - Các thông số nhiệt nhiệt độ, enthalpy khói sau hâm nước ϑ"hn, I"hn nhiệt độ, enthalpy sau hâm nước t"hn , i"hn lấy từ kết phần phân phối nhiệt - Chọn vận tốc khói qua chùm ống: ωkh [m/s] ωkh = 13 ± m/s kiểu bố trí ống so le ™ Tính thiết kế chùm ống: - Tính nhiệt độ khói trung bình: ϑkh = 0,5(ϑ'kh + ϑ"kh ) [0C] (3-143) [kJ/kg] (3-144) - Tính nhiệt lượng hấp thụ: Q = ϕ( I'kh - I"kh + DaIkk ) = D (i"-i') BLV đó: Lu n văn cao h c                                                                                                   MSHV:CB090004  ­ 74- Vũ Đăng Chinh Kỹ thuật Nhiệt lạnh  ϕ - hệ số giữ nhiệt Đã tính phần tính buồng lửa - Tính tiết diện khói qua chùm ống: Fkh = BVkh Tkh ω kh 273 [m2] (3-145) B - lượng tiêu hao nhiên liệu, [kg/s] Vkh - thể tích khói điều kiện tiêu chuẩn, [m3/kg] nhiệt độ khói trung bình:Tkh = ϑkh + 273 [K] (3-146) [ống] (3-147) [m] (3-148) [W/m2.K] (3-149) - Tính số ống hàng hâm nước: z1 = round( ab − F ) +1 d.b - Tính bước ống ngang s1: s1 = a z1 − - Tính hệ số toả nhiệt đối lưu: * Đối với chùm ống bố trí so le: 0,6 ađl = CsCz λ ⎛⎜ ωd ⎞⎟ Pr0,33 d⎝ ν ⎠ đó: Cs - hệ số hiệu chỉnh, xác định bước ống tương đối ϕ0 σ1 Cz - hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào số dãy ống - Tính hệ số toả nhiệt xạ: n ⎛T ⎞ 1− ⎜ b ⎟ a b +1 ⎝ T ⎠ a abx = 5,67.10-8 T Tb 1− T [W/m2.K] (3-150) đó: n = - lò đốt than n = 3,6 - lò đốt dầu khí ab = 0,8 - độ đen lớp bám bẩn a - độ đen dòng khói Lu n văn cao h c                                                                                                   MSHV:CB090004  Vũ Đăng Chinh ­ 75- Kỹ thuật Nhiệt lạnh  a = - e-kps(2-19) với: k = kkhrn + ktrµtr(2-19) p = 0,1 MPa - áp suất buồng đốt s = 0,9( s1s − ) - chiều dày hữu hiệu lớp xạ π d2 T = ϑkh + 273 - nhiệt độ trung bình dòng khói [K] (3-151) [K] (3-152) Tb = t + Dt + 273 - nhiệt độ lớp bám bẩn (3-153) với t - nhiệt độ môi chất ( hơi, nước ) ∆t =80 - Tính độ chênh nhiệt độ chùm ống ∆T: ∆T = ∆T l − ∆T b ∆T ln l ∆T b [K] (3-154) với: ∆Tl = ϑ'kh - tbh [K] (3-155) ∆Tb = ϑ''kh - tbh [K] (3-156) [ W/m2.K ] (3-157) [W/m2.K] (3-158) - Tính hệ số toả nhiệt từ dòng khói đến vách ống: a1 = ξ( abx + ađl ) với ξ = - hệ số sử dụng - Tính hệ số trao đổi nhiệt: k = ψa1 Với ψ - hệ số sử dụng nhiệt phụ thuộc vào loại nhiên liệu sử dụng - Tính diện tích trao đổi nhiệt: H= Q k∆∆ [m2] (3-159) [m] (3-160) - Tính tổng chiều dài ống chùm ống: L= H πd - Tính tổng số ống chùm ống: Lu n văn cao h c                                                                                                   MSHV:CB090004  n = round ( Kỹ thuật Nhiệt lạnh  ­ 76- Vũ Đăng Chinh L )(2-19) b [ống] (3-161) [hàng] (3-162) - Tính số hàng ống: z2 = n (2-19) z1 3.5.9.Tính nhiệt sấy không khí ™ Chọn thông số: - Chọn kiểu sấy không khí: kiểu ống - Vị trí đặt lò ™ Bộ sấy không khí kiểu ống: - Chọn đường kính ống d: [ m ], chiều dày ống s - Chọn kiểu bố trí ống chùm ống: so le, song song - Chọn bước ống s1 ( bước ống ngang theo chiều không khí ) chiều sâu đường khói, [ m ] - Chọn vận tốc khói qua chùm ống: ωkh [m/s] - Chọn vận tốc không khí qua chùm ống: ωkk [m/s] - Chọn số khoang sấy không khí: N - Các thông số nhiệt nhiệt độ, enthalpy khói trước sau sấy không khí ϑ'skk, ϑ"skk, I'skk I"skk nhiệt độ, enthalpy không khí trước sau sấy t'kk, t"kk , i'kk, i"kk lấy từ kết phần phân phối nhiệt ™ Tính thiết kế chùm ống: - Tính nhiệt độ khói trung bình: ϑkh = 0,5(ϑ'kh + ϑ"kh ) [0C] (3-163) [ m2 ] (3-164) - Tính tiết diện khói thoát qua chùm ống: Fkh = BVkh (ϑkh + 273) ωkh 273 B - lượng tiêu hao nhiên liệu, [kg/s] Vkh - thể tích khói điều kiện tiêu chuẩn, [m3/kg] Lu n văn cao h c                                                                                                   MSHV:CB090004  ­ 77- Vũ Đăng Chinh Kỹ thuật Nhiệt lạnh  - Tính số ống chùm ống: z z = round ( 4F/πd2t ) [ống] (3-165) với: dt = d-2d , - đường kính ống [m] (3-166) [ống] (3-167) - Tính số ống hàng ( phía không khí ): z1 = a/s1 ( làm tròn ) - Tính số hàng ống theo chiều không khí: z2 = 2z/(2z1-1) ( làm tròn ) [hàng] (2-19) - Xác định lại: s1, s2, s1, s2 theo số làm tròn - Tính nhiệt độ không khí trung bình: tkk = (t'kk + t"kk ) [K] (3-168) [m2] (3-169) - Tính tiết diện không khí qua: Fkh = BVkh ( t kk + 273) ωkk 273 B - lượng tiêu hao nhiên liệu, [kg/s] Vkk - thể tích không khí điều kiện tiêu chuẩn, [m3/kg] - Tính chiều cao khoang sấy không khí: h= F a − z1d [m] (3-170) [W/m2K] (3-171) - Tính hệ số toả nhiệt đối lưu từ khói đến vách ống: 085 ađl = 0,023 λ ⎛⎜ ωd ⎞⎟ Pr0,4CdCl dt ⎝ ν ⎠ đó: l - hệ số dẫn nhiệt dòng khói nhiệt độ trung bình [W/mK] ν - độ nhớt khói [m2/s] dt - đường kính ống [m] ω - vận tốc khói Cd Cl - hệ số hiệu chỉnh xác định đa thức nội suy bậc Lu n văn cao h c                                                                                                   MSHV:CB090004  ­ 78- Vũ Đăng Chinh Kỹ thuật Nhiệt lạnh  - Tính hệ số toả nhiệt xạ: ( tính cho sấy không khí không nằm tầng cuối lò ) n ⎛T ⎞ 1− ⎜ b ⎟ a b +1 ⎝ T ⎠ -8 a abx = 5,67.10 T Tb 1− T [W/m2.K] (3-172) T = ϑkh + 273 - nhiệt độ trung bình dòng khói [K] (3-173) Tb = t + ∆t + 273 K - nhiệt độ lớp bám bẩn [K] (3-174) ∆Tv = ϑ'kh - t"kk [K] (3-175) ∆Tr = ϑ''kh - t'kk [K] (3-176) [K] (3-177) [W/m2.K] (3-178) đó: n = - lò đốt than n = 3,6 - lò đốt dầu khí ab = 0,8 - độ đen lớp bám bẩn a - độ đen dòng khói a = - e-kps với: k = kkhrn + ktrµtr(2-19) p = 0,1 MPa - áp suất buồng đốt s = dt - chiều dày hữu hiệu lớp xạ với t - nhiệt độ môi chất ( hơi, nước, không khí ) - Tính độ chênh nhiệt độ chùm ống ∆T: So sánh DT, chọn lớn ∆Tl nhỏ ∆Tb Nếu: DTl/DTb ≤ 1,7, ∆T = ϑkh - tkk Trong trường hợp khác: ∆T = ∆Tl − ∆Tb ∆T ln l ∆Tb - Tính hệ số toả nhiệt từ dòng khói đến vách ống: a1 = ξ( abx + ađl ) Lu n văn cao h c                                                                                                   MSHV:CB090004  ­ 79- Vũ Đăng Chinh Kỹ thuật Nhiệt lạnh  với ξ = - hệ số sử dụng - Tính hệ số toả nhiệt từ vách ống đến không khí: * Đối với chùm ống bố trí song song: a2 = 0,2CzCs λ ⎛⎜ ωd ⎞⎟ d⎝ ν ⎠ , 65 Pr0,33 [W/m2K] (3-179) đó: Cz - hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào số dãy ống Cs - hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào kết cấu hình học chùm ống l - hệ số dẫn nhiệt dòng không khí nhiệt độ trung bình [W/mK] ν - độ nhớt không khí [m2/s] d - đường kính ống [m] ωkk - vận tốc không khí * Đối với chùm ống bố trí so le: 0, a2 = CsCz λ ⎛⎜ ωd ⎞⎟ Pr0,33 d⎝ ν ⎠ [W/m2.K] (3-180) đó: Cs - hệ số hiệu chỉnh, xác định bước ống tương đối ϕ0 σ1 Cz - hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào số dãy ống - Tính hệ số trao đổi nhiệt: k = ξa1a2/( a1+a2 ) [W/m2.K] (3-181) [m2] (3-182) [m] (3-183) [m] (3-184) -Tính diện tích trao đổi nhiệt: H= - Tính chiều dài ống chùm ống: hS = H zπd - Xác định lại số khoang sấy không khí: N = hS/h+0.5 Lu n văn cao h c                                                                                                   MSHV:CB090004  Kỹ thuật Nhiệt lạnh  ­ 80- Vũ Đăng Chinh CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ Từ tính toán bảng tính phần phụ lục ta có bảng tổng kết sau: Bảng 4-1 :Tổng kết tính toán STT Thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị Năng suất sinh D T/h 40 Áp suất p Bar 25 Nhiệt độ nhiệt tqn C 400 Thành phần tro nhiên liệu Alv % 33,9 Thành phần chất bốc Vdaf % 6 Hiệu suất lò η % 85,96 Tiêu hao nhiên liệu Btt kg/s 1,66 Nhiệt độ khói buồng lửa θ”bl C 950 Hiệu suất khử bụi xyclone ηthu % 99,8 10 Nhiệt độ khói thải θthoat 180 C Từ bảng ta thấy với nhiên liệu nhiều tro >30% chất bốc85% Tiêu hao nhiên liệu mức độ trung bình Kết cấu lò đảm bảo đơn giản dễ chế tạo, tiêu hao vật tư Tuy nhiên với mức độ công suất thay đổi , phụ tải thay đổi cần thêm nhiều tính toán nghiên cứu lý thuyết để đảm bảo lò chế tạo hoàn thiện lò chạy an toàn, ổn định Lu n văn cao h c                                                                                                   MSHV:CB090004  Vũ Đăng Chinh ­ 81- Kỹ thuật Nhiệt lạnh  CHƯƠNG KẾT LUẬN Hiện nay, trải qua mười năm sử dụng lò tầng sôi tuần hoàn hãng nước ngoài, bước đầu có phát triển nghiên cứu, chế tạo lò tầng sôi tuần hoàn vào giai đoạn phát triển ổn định Những vấn đề tồn phổ biến thời kỳ đầu tổn hại bị mài mòn, kết xỉ, sản lượng phát không đủ … giải Nhưng theo đà phát triển tự thân nồi nhu cầu sử dụng nồi dung lượng lớn ngày tăng, yêu cầu người sử dụng độ tin cậy, khả điều khiển, tự động hoá ngày cao Luận văn ý kiến nhỏ tham gai đóng góp vào nhu cầu Tuy nhiên vời lò công suất lớn xuất số vấn đề cần phải nghiên cứu giải Lượng thoát N2O tương đối cao Kỹ thuật cháy tầng sôi ngăn chặn thoát NO2, SOx lại nảy sinh vấn đề môi trường, Khí N2O hay gọi khí gây cười, loại khí có tác dụng phá hỏng tầng ô-dôn khí mạnh đồng thời có tác hại làm nhiễu hệ thần kinh người Gần hàng loạt kết nghiên cứu cho thấy, trình cháy tầng sôi nhiệt độ thấp nguồn sinh N2O ô nhiễm cực lớn Do đó, điều chỉnh nồi tầng sôi tuần hoàn thoát NO2, đồng thời cần phải ý suy nghĩ đến thoát NOx N2O Tiêu hao điện cao Do nồi đốt tầng sôi tuần hoàn có mặt phân phối gió (mặt sàng), tồn kết cấu thiết bị phân ly tầng liệu buồng đốt, trở lực gió cao nhiều so với lò đốt bột than Lượng điện tiêu hao cho việc thông gió tăng cao tương ứng Do nói tiêu hao điện cho lò đốt tầng sôi tuần hoàn cao so với lò đốt bột than Vấn đề kín, tượng giãn nở Buồng đốt, thiết bị phân ly thiết bị hồi liệu Đặc biệt với nồi trải qua thời gian vận hành, chọn loại hình không hợp lý vật liệu chế tạo không hợp cách, thêm số lần khởi động, dừng lò dày, dẫn đến tượng hở, nứt số phận, hạt liệu, gió theo lọt lò Lu n văn cao h c                                                                                                   MSHV:CB090004  Vũ Đăng Chinh ­ 82- Kỹ thuật Nhiệt lạnh  Do thiết kế công nghệ thi công không hợp lý dẫn đến tượng bị mòn, hỏng va đập, ma sát Trong buồng đốt, thiết bị phân ly thiết bị hồi liệu, hạt liệu không ngừng chuyển động, tuần hoàn, dễ gây tượng mòn hỏng vật liệu chế tao, số đơn vị chế tạo xử lý phận ghép nối nồi tầng sôi tuần hoàn không thoả đáng, có chỗ lồi, khe hở v.v vận hành chỗ bị mòn hỏng trước, sau chỗ hỏng phá to dần, kéo theo vách tường lò bị hỏng Chọn nhiệt độ buồng đốt đá vôi không hợp lý dẫn đến hiệu suất thoát lưu huỳnh thấp Những thiết kế ban đầu không coi trọng vấn đề thoát lưu huỳnh nồi hơi, nhiệt độ cháy lò cao, chọn cỡ hạt đá vôi tuỳ tiện không qua nghiên cứu thử nghiệm cẩn thận, dẫn đến hiệu suất thoát lưu huỳnh thấp Nhiều nồi có hệ thống thoát lưu huỳnh không đưa vào vận hành, vận hành tuỳ tiện không đúc rút kinh nghiệm thực tiễn Vấn đề lượng tro bay ngậm than cao Chỉ cần hệ thống cháy nồi tầng sôi tuần hoàn thiết kế hợp lý, điều chỉnh vận hành tốt, lượng tro ngậm than thấp Chỉ đốt loại than khó cháy phụ tải thấp lượng tro bay ngậm than cao Nâng cao nhiệt độ cháy buồng lò cách giảm thấp lượng tro bay ngậm than, lại vấp phải vấn đề nhiệt độ giới hạn tốt thoát lưu huỳnh đá vôi Hiệu sử dụng tổng hợp tro xỉ thấp Đa số cho rằng, tro xỉ nồi đốt tầng sôi tuần hoàn có giá trị sử dụng tổng hợp, giá trị sử dụng cao Nhưng nhiều nguyên nhân, tro xỉ chưa sử dụng hợp lý, bán với giá rẻ Đây vấn đề cần phải tập trung nghiên cứu Ưu điểm nồi tầng sôi tuần hoàn, phù hợp với giai đoạn yêu cầu cần phải tiết kiệm lượng bảo vệ môi trường Cho nên năm gần đây, lò đốt tầng sôi tuần hoàn phát triển với tốc độ nhanh, lịch sử phát triển loại lò ngắn, nhiều vấn đề tồn vừa nêu Tin tưởng với hợp tác đơn vị nghiên cứu, thiết kế chế tạo, sử dụng vận hành, phát huy hết ưu thế, khắc phục giải vấn đề tồn có khả sau nảy sinh Lu n văn cao h c                                                                                                   MSHV:CB090004  Vũ Đăng Chinh ­ 83- Kỹ thuật Nhiệt lạnh  TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trương Duy Nghĩa Nguyễn Sĩ Mão (Năm 1975), Thiết bị lò tập 1,2, Nhà xuất khoa học kĩ thuật [2] Nguyên Sĩ Mão (2005), Tính nhiệt lò hơi, Nhà xuất khoa học kĩ thuật [3] Phạm Hoàng Lương (2000), Kỹ thuật lớp sôi lớp sôi tuần hoàn, Bài giảng cao học ngành Nhiệt Lạnh, Hà Nội [4] Lộ Xuân Mỹ, Trình Thế Khánh, Vương Vĩnh Chinh (2003), Thiết bị vận hành nồi tầng sôi tuần hoàn Nhà xuất điện lực Trung Quốc [5] Bùi Hải, Trần Thế Sơn năm 2001 Bài tập nhiệt động trruyền nhiệt kĩ thuật lạnh Nhà xuất khoa học kĩ thuật Hà Nội [6] Bùi Hải, Trần Thế Sơn (2004), Kĩ Thuật Nhiệt Nhà xuất khoa học kĩ thuật Hà Nội [7] Basu P ; Fraser , S.A (1991), Circulating Fluidized Bed Boilers Design and Operation , Butterwworth -heinemann [7] Bùi Hải, Dương Đức Hồng, Hà Mạnh Thư (2001) Thiết bị trao đổi nhiệt Nhà ản khoa học kĩ thuật Hà Nội [8] Basu P ; Kefa C ; and Jestin L (1999), Boiles and Burners - Theory and Design , Springer-Verlag, Newyork,Inc , USA [9] Stultz S.C ; Kitto J.B (1992) - Steam - Its generation and use, The Babcock & Wilcox Company, Barberrton Ohio USA Lu n văn cao h c                                                                                                   MSHV:CB090004  Vũ Đăng Chinh ­ 84- Kỹ thuật Nhiệt lạnh  PHỤ LỤC Lu n văn cao h c                                                                                                   MSHV:CB090004  ... KHOA HÀ NỘI - VŨ ĐĂNG CHINH GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ NÂNG CAO HIỆU SUẤT CHÁY CỦA LÒ HƠI CÔNG NGHIỆP ĐỐT THAN XẤU (ĐỘ TRO CAO, CHẤT BỐC THẤP) LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGÀNH : KỸ THUẬT... Công ty thiết kế chế tạo thành công với công suất vừa nhỏ phục vụ cho hộ tiêu thụ công nghiệp Chính lựa chọn đề “ Giải pháp công nghệ nâng cao hiệu suất cháy lò công nghiệp đốt than xấu (độ tro. .. Đặc tính công nghệ than 37 2.1.4 Than xấu 42 2.1.5 Hiệu suất cháy lò công nghiệp đốt than xấu .42 2.2 LÝ THUYẾT CHÁY TẦNG SÔI TUẦN HOÀN 43 2.2.1 Lý thuyết cháy tầng