Đồ án tìm hiểu và thiết kế Lò Hơi Tầng Sôi Tuần Hoàn

Tìm hiểu về nguyên lý cấu tạo và thiết kế lò hơi tầng sôi tuần hoàn công suất D= 180th. Chi tiết nghiên cứu về ưu điểm vượt trội của lò CFB so với các lò khác ( đặc biệt là lò Than phun ). Sau khi nghiên cứu về lý thuyết, từ đó sẽ đi thiết kế sơ bộ các bộ quá nhiệt, bộ pheston, bộ hâm nước và bộ sấy không khí. Một ý nhỏ nữa là sẽ thiết kế ghi phân phối gió cho Lò Tầng Sôi công suất như trên.

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

HIỆU SUẤT CHÁY CỦA LÒ HƠI ĐỐT THAN CÓ ĐỘ

TRO CAO, CHẤT BỐC THẤP

Giảng viên hướng dẫn : ThS PHÙNG ANH XUÂN

Sinh viên thực hiện : VŨ BÌNH MINH

Mã sinh viên : 1481910051

Hà Nội, tháng 12 năm 2018

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

2 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

Tính cấp thiết của đề tài

Nghiên cứu lý thuyết tầng sôi

Tính toán nhiệt và thiết kế buồng lửa

Thiết kế ghi phân phối gió

3 Ngày giao đề tài đồ án: 01/10/2018

4 Ngày nộp quyển: 26/12/2018

Hà Nội, ngày 26 tháng 12 năm 2018

TRƯỞNG KHOACÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

ThS PHÙNG ANH XUÂN

LỜI NÓI ĐẦU

Điện năng là một nguồn năng lượng không thể thiếu đối với đời sống con ngườicũng như là sự phát triển kinh tế xã hội đối với mỗi quốc gia Trong cơ cấu ngành điệnnước ta xét đến năm 2030 thì Nhiệt điện vẫn được chú trọng phát triển và chiếm tỷtrọng cao Trong nhà máy nhiệt điện đốt than, lò hơi là một thiết bị rất quan trọng đểsản xuất ra điện, và hiện nay thì các nhà máy nhiệt điện than chủ yếu sử dụng lò thanphun Đối với công nghệ lò đốt này, đòi hỏi than đầu vào phải có chất lượng cao vàcần phải có những thiết bị phía đuôi lò để hấp thu một lượng phát thải lớn khí độc hại

ra môi trường

Ngày nay, do sự phát triển nhanh chóng của nền kinh tế, cũng như nhu cầu cuộcsống sinh hoạt của người dân tăng cao nên việc sử dụng năng lượng điện ngày càngtăng, đòi hỏi phải tăng nguồn nhiên liệu đầu vào cho các nhà máy nhiệt điện, nhằmđáp ứng nhu cầu sử dụng năng lượng trong nước Tuy nhiên thì nguồn than chất lượngtốt được khai thác nhiều năm từ các mỏ đang dần cạn kiệt, trong khi một lượng lớnthan chất lượng kém được khai thác chưa có những phương thức sử dụng hiệu quả Trên thế giới đã có các nhà máy nhiệt điện than sử dụng lò tầng sôi tuần hoàn đốtcác loại than xấu này với hiệu quả cao, cũng như là đảm bảo được các tiêu chuẩn khắtkhe về phát thải khí độc hại ra môi trường Nhìn chung công nghệ lò hơi tầng sôi tuầnhoàn vẫn còn khá mới mẻ ở VN và chủ yếu được nhập khẩu từ nước ngoài, nên việcnghiên cứu về tính năng và phương thức vận hành của lò hơi tầng sôi tuần hoàn hiệnnay mang tính cấp thiết, từ đó làm tiền đề cho việc nghiên cứu tính toán để thiết kế lòhơi tầng sôi tuần hoàn.

Đồ án tốt nghiệp “Nghiên cứu giải pháp công nghệ nâng cao hiệu suất cháy của lòhơi đốt than có độ tro cao, chất bốc thấp” được thực hiện trong 7 chương, nhằm mụcđích nghiên cứu phương pháp đốt tầng sôi được áp dụng cho các loại nhiên liệu có độtro cao và chất bốc thấp giúp hiểu sâu hơn về phương pháp tính nhiệt, thiết kế và tính

ưu việt của lò hơi tầng sôi tuần hoàn

Nội dung của luận văn được trình bày thành các chương như sau:

Chương 1: Tính cấp thiết của đề tài

Tìm hiểu thực trạng nguồn năng lượng của Việt Nam, các công nghệ đốt, ưu điểmcủa công nghệ đốt tầng sôi

Chương 2: Giới thiệu về lò tầng sôi

Tổng quan về lò tầng sôi, những ưu điểm, hạn chế và những loại lò tầng sôi thôngdụng

Chương 3: Tính toán quá trình của nhiên liệu

Tính toán nhiệt và tiêu hao nhiên liệu của lò hơi tầng sôi 180 t/h

Chương 4: Thiết kế buồng lửa

Thiết kế sơ bộ lò hơi tầng sôi công suất 180 t/h gồm xác định kích thước, xác địnhdiện tích, đặc tính giàn ống sinh hơi, tính cân bằng nhiệt buồng lửa

Chương 5: Tính toán, thiết kế các bộ trao đổi nhiệt

Tính toán thiết kế dàn pheston, các bộ quá nhiệt nửa bức xạ, cấp 1, cấp 2; các bộhâm nước cấp 1, cấp 2; các bộ sấy không khí cấp 1, cấp 2

Chương 6: Thiết kế ghi phân phối gió.

Tính toán ghi phân phối gió cho lò hơi tầng sôi công suất 180t/h

Chương 7: Kết quả, đánh giá và kết luận

LỜI CẢM ƠN

Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất tới ThS Phùng Anh Xuân, người đã tận tình

chỉ bảo và hướng dẫn em trong suốt quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp này

Em xin cảm ơn các thầy cô, Ban Giám hiệu nhà trường đã tạo cho em những điều kiện tốt nhất để em có thể học tập và nghiên cứu tại trường Đại học Điện Lực

Bản đồ án hoàn thành, nhưng chắc chắn còn nhiều thiếu sót về nội dung chuyên môn cũng như trình bày Em rất mong nhận được sự góp ý và chỉ bảo của thầy cô và các bạn Qua đây em cũng mong rằng trong thời gian tới sẽ luôn nhận được những ý kiến và góp ý quý báu của các thầy cô để chúng em ngày càng trưởng thành hơn trong lĩnh vực chuyên ngành

Em xin chân thành cảm ơn

LỜI CAM ĐOAN

Em xin cam đoan bản đồ án này là do em tự tính toán thiết kế và nghiên cứu dưới

sự hướng dẫn của thầy giáo ThS Phùng Anh Xuân.

Để hoàn thành bản đồ án này, em chỉ sử dụng những tài liệu đã ghi trong mục tài liệu tham khảo, ngoài ra em không sử dụng bất cứ tài liệu nào khác mà không được ghi

Nếu sai, em xin chịu mọi hình thức kỷ luật theo quy định

Sinh viên thực hiện

Vũ Bình Minh

NHẬN XÉT (Của giảng viên hướng dẫn)

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Giảng viên hướng dẫn NHẬN XÉT (Của giảng viên phản biện) ………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Giảng viên phản biện

Mục Lục

LỜI NÓI ĐẦU

CHƯƠNG I: TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1

1.1 Tình hình khai thác và sử dụng nhiên liệu ở Việt Nam 1

1.2 Tình trạng ô nhiễm môi trường ở nước ta 6

1.3 Phân loại lò hơi 7

1.3.1 Lò hơi ống lửa 7

1.3.2 Lò hơi ống nước 8

1.3.3 Buồng lửa đốt nhiên liệu theo tầng (buồng lửa ghi) 9

1.3.4 Buồng lửa đốt thủ công, nhiên liệu nằm cố định trên ghi.( Buồng lửa ghi cố định) 9

1.3.5 Buồng lửa ghi có lớp nhiên liệu chuyển động tương đối trên ghi 10

1.3.6 Lò hơi buồng lửa tầng sôi 15

1.3.7 Lò hơi buồng lửa phun 17

1.3.8 Buồng lửa phun đốt than bột thải xỉ khô: 18

1.3.9 Lò hơi buồng lửa phun đốt than bột, thải xỉ lỏng: 19

CHƯƠNG 2: LÒ TẦNG SÔI 25

2.1 Giới thiệu về lò tầng sôi 25

2.1.1 Tổng quan về lò tầng sôi 25

2.1.2 Cháy nhiên liệu trong lớp sôi 25

2.1.3 Hệ thống phân phối gió: 28

2.1.4 Xả tro 29

2.1.5 Phân ly tro tuần hoàn nhiệt độ cao và hồi lưu tro về buồng đốt: 30

2.2 Những ưu điểm và hạn chế của lò tầng sôi 32

2.2.1 Ưu điểm: 32

2.2.2 Những hạn chế : 35

2.3 Một số loại lò hơi tầng sôi phổ biến hiện nay 36

2.3.1 Lò hơi tầng sôi tuần hoàn kiểu Lurgi Đức (Công ty Lurgi Đức) 36

2.3.2 Lò hơi tầng sôi tuần hoàn kiểu Pyroflow 37

2.3.3 Lò hơi tầng sôi tuần hoàn của Công ty tập đoàn Alstom điện khí thông dụng Pháp 40

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH CHÁY CỦA NHIÊN LIỆU 41

3.1 Các thông số thiết kế 41

3.2 Cấu tạo tổng thể của lò hơi 41

3.3 Thể tích không khí và sản phẩm cháy 42

3.3.1 Lượng không khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy 1kg than 43

3.3.2 Thể tích sản phẩm cháy lý thuyết (Hệ số không khí thừa  = 1) 43

3.3.3 Xác định hệ số không khí thừa 43

3.3.4 Thể tích không khí và sản phẩm cháy thực tế 44

3.4 Entanpi của không khí và sản phẩm cháy 46

3.4.1 Entanpi của sản phẩm cháy lí thuyết 46

3.4.2 Entanpi không khí lí thuyết 47

3.4.3 Entanpi của khói thực tế 47

3.5 Tính cân bằng nhiệt 50

3.5.1 Lượng nhiệt đưa vào lò hơi 50

3.5.2 Hiệu suất thu hồi của xyclone 50

3.5.3 Xác định các tổn thất của lò hơi 50

3.6 Lượng nhiệt sử dụng có ích 52

3.7 Lượng tiêu hao nhiên liệu 53

3.8 Nhiệt thế thể tích buồng lửa 53

CHƯƠNG 4 : THIẾT KẾ BUỒNG LỬA 57

4.1 Xác định kích thước các cạnh của tiết diện ngang buồng lửa 57

4.2 Xác định diện tích buồng lửa 57

4.2.1 Diện tích tường bên 57

4.2.2 Diện tích tường trước 57

4.2.3 Diện tích tường sau 57

4.2.4 Diện tích cửa thoát 57

4.2.5 Diện tích toàn buồng lửa 58

4.2.6 Thể tích buồng lửa tính toán 58

4.3 Đặc tính cấu tạo của dàn ống sinh hơi 58

4.3.1 Số ống sinh hơi của tường trước và tường sau 59

4.3.2 Số ống sinh hơi của tường bên 59

4.3.3 Hệ số bức xạ của dàn ống 59

4.4 Tính trao đổi nhiệt trong buồng lửa 59

4.5 Tính cân bằng nhiệt buồng lắng 62

CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ CÁC BỘ TRAO ĐỔI NHIỆT 63

5.1 Thiết kế bộ quá nhiệt nửa bức xạ 63

5.1.1 Chọn các thông số 63

5.1.2 Tính cân bằng nhiệt của BQN nửa bức xạ 65

5.2 Thiết kế dãy pheston 67

5.2.1 Chọn các thông số 67

5.2.2 Tính cân bằng nhiệt 69

5.3 Phân phối nhiệt các bề mặt đốt 72

5.3.1 Bộ quá nhiệt cấp 2 72

5.3.2 Bộ quá nhiệt cấp 1 73

5.3.3 Bộ hâm nước cấp 2 và cấp 1 73

5.3.4 Bộ sấy không khí cấp 1, cấp 2 74

5.4 Thiết kế bộ quá nhiệt cấp 2 75

5.4.1 Chọn các thông số 75

5.4.2 Tính cân bằng nhiệt 76

5.5 Thiết kế bộ quá nhiệt cấp 1 79

5.5.1 Chọn các thông số 79

5.5.2 Tính cân bằng nhiệt 81

5.6 Thiết kế bộ hâm nước cấp 2 84

5.6.1 Chọn các thông số 84

5.6.2 Tính cân bằng nhiệt 85

5.7 Thiết kế bộ sấy không khí cấp 2 88

5.7.1 Chọn các thông số 88

5.7.2 Tính cân bằng nhiệt 89

5.8 Thiết kế bộ hâm nước cấp 1 91

5.8.1 Chọn các thông số 91

5.8.2 Tính cân bằng nhiệt 93

5.9 Thiết kế bộ sấy không khí cấp 1 95

5.9.1 Chọn các thông số 95

5.9.2 Tính cân bằng nhiệt 97

CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ GHI PHÂN PHỐI GIÓ 100

6.1 Tính vận tốc không khí 100

6.2 Kiểm tra điều kiện tạo sôi 100

6.3 Vận tốc giới hạn dưới 100

6.4 Vận tốc giới hạn trên 101

6.5 Tính toán tốc độ làm việc tối ưu 102

6.6 Tính toán độ rỗng của lớp sôi 102

6.7 Tính thiết kế 102

6.8 Tính kiểm tra bộ phân phối khí 104

CHƯƠNG 7: KẾT QUẢ, ĐÁNH GIÁ VÀ KẾT LUẬN 107

7.1 Kết quả 107

7.2 Đánh giá 107

7.3 Kết luận 108

7.4 Đề xuất 108

PHỤ LỤC 110TÀI LIỆU THAM KHẢO 135

8 Bảng 3.6 Entanpi của sản phẩm cháy 49

9 Bảng 3.7 Cân bằng nhiệt và tính tiêu hao nhiên liệu 54

10 Bảng 4.1 Đặc tính cấu tạo dàn ống sinh hơi 58

11 Bảng 6.1 Tính kiểm tra ghi đốt 103

DANH MỤC CÁC HÌNH

3 Hình 1.3 Buồng lửa ghi thủ công 10

4 Hình 1.4 Buồng đốt có ghi nghiêng có đục lỗ 12

5 Hình 1.5 Buồng lửa ghi nghiêng dồn cấp 14

6 Hình 1.6 Buồng lửa ghi có tấm cời lửa 14

7 Hình 1.7 Sơ đồ nguyên lý buồng lửa ghi xích 15

8 Hình 1.8 Lò hơi tầng sôi bong bóng 17

9 Hình 1.9 Lò hơi tầng sôi tuần hoàn khí 18

10 Hình 1.10 Lò hơi buồng lửa phun than bột, thải xỉ khô 20

11 Hình 1.11 Sơ đồ buồng lửa 1 buồng ( không hở ) thải xỉ lỏng 21

12 Hình 2.1 Buồng lửa tầng sôi 26

13 Hình 2.2 Sự thay đổi áp suất khói theo chiều cao lớp sôi 27

14 Hình 2.3 Sự thay đổi nồng độ các chất khí trong lớp sôi và nhiệt

15 Hình 2.4 Hộp gió kiểu ghi và các nấm gió 29

16 Hình 2.5 Phân phối gió và bố trí thải tro xỉ 30

17 Hình 2.6 Nguyên lý hoạt động của bộ phân ly tro 31

18 Hình 2.7 Sơ đồ bố trí phân ly tro nhiều cấp của lò tầng sôi

19 Hình 2.8 Bố trí các tấm chữ U của bộ phân ly tro vùng củabuồng lửa 33

20 Hình 2.9 Sơ đồ bố trí lò tầng sôi tuần hoàn với bộ phân ly troxyclon nhiệt độ thấp của Babcock 33

21 Hình 2.10 Van hồi nhiên liệu 34

22 Hình 2.11 Kết cấu của lò tầng sôi tuần hoàn kiểu Lurgi 37

23 Hình 2.12 Lò hơi tầng sô tuần hoàn kiểu Pyroflow 39

24 Hình 3.1 Sơ đồ tổng thể lò hơi 42

25 Hình 4.1 Kích thước buồng lửa 57

26 Hình 5.1 Cấu tạo bộ quá nhiệt nửa bức xạ 62

KÝ HIỆU CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT

STT Ký hiệu Ý nghĩa

1 CFB Lò hơi tầng sôi tuần hoàn

3 Ar Tiêu chuẩn acsimet

4 Trọng lượng riêng của hạt vật liệu

5 Trọng lượng riêng của không khí

12 NMNĐ Nhà máy nhiệt điện

13 TKV Tập Đoàn Than Khoáng Sản Việt Nam

14 ĐBSH Đồng Bằng Sông Hồng

15 Tr.t Triệu tấn

CHƯƠNG I: TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

1.1 Tình hình khai thác và sử dụng nhiên liệu ở Việt Nam

Tiến trình lịch sử nhân loại đã thể hiện rõ năng lượng là động lực của quá trìnhphát triển kinh tế và không ngừng nâng cao chất lượng cuộc sống, nhu cầu về nănglượng đã và đang tăng trưởng với tốc độ cao Trong quá trình phát triển, một vấn đềlớn mang tính quốc gia và toàn cầu đang đặt ra ngày một cấp thiết, đó là với tốc độkhai thác như hiện nay, nó làm cho nguồn năng lượng hóa thạch ngày càng trở nên cạnkiệt, trong khi các nguồn năng lượng mới thay thế còn hạn chế

Ngày nay mọi quốc gia đều thừa nhận, để phát triển bền vững cần tuân thủ nguyêntắc phát triển hài hòa giữa ba yếu tố: Kinh tế - Năng lượng - Môi trường Thực tếkhủng hoảng năng lượng 1973-74 và 1980-79 và gần đây nhất là cuộc chiến ở Irac đãxảy ra qui mô lớn, ảnh hưởng toàn cầu Khủng hoảng năng lượng đã tác động mạnh

mẽ đến các nước nhập năng lượng, trong đó các nước đang phát triển chịu ảnh hưởngvới tốc độ khai thác của con người Nếu không sử dụng có hiệu quả và tiết kiệmnguồn năng lượng này thì một thời gian không xa chúng ta sẽ không còn các dạngnăng lượng hóa thạch như dầu mỏ, khí đốt, than để sử dụng, điều này ảnh hưởngtrực tiếp đến sự phát triển kinh tế, xã hội cũng như cuộc sống con người Do Việt Namđang trong quá trình công nghiệp hóa nên nhu cầu năng lượng ngày một tăng, điềunày đồng nghĩa với tốc độ khai thác các nguồn năng lượng cũng tăng Quá trình côngnghiệp hóa nhanh chóng khiến nguồn cung năng lượng đã không bắt kịp cầu Tổngtiêu thụ năng lượng sơ cấp của Việt Nam giai đoạn 2000 - 2009, tăng trung bình6,54%/năm và đạt 57 triệu TOE vào năm 2009 (trong đó, tiêu thụ than tăng trung bình12,12%/năm, xăng dầu tăng 8,74%/năm, khí tăng 22,53%/năm, điện tăng 4,33%/năm,đạt 74,23 tỷ kWh năm 2009) Cân bằng nhu cầu năng lượng sơ cấp của Việt Nam đếnnăm 2030 (Bảng 1.1)

Tình hình sử dụng năng lượng hóa thạch ở Việt Nam:

Từ một quốc gia xuất khẩu thô năng lượng, trong tương lai, Việt Nam sẽ chuyểnsang nhập Nguy cơ không bảo đảm an ninh năng lượng, giảm năng lực canh tranh, tụthậu ngày càng cao Nước ta có khá nhiều và đa dạng các nguồn năng lượng sơ cấp:nhiên liệu hóa thạch, sinh khối, năng lượng gió, năng lượng mặt trời Tuy nhiên,nguồn năng lượng chủ yếu vẫn sử dụng từ các nhiên liệu hóa thạch: than đá, dầu thô,khí đốt và thủy điện Trong thế kỷ XX và thập niên đầu của thế kỷ XXI, nguồn nănglượng này đã cơ bản đáp ứng được nhu cầu sử dụng và sản xuất nhưng đến năm 2030,Việt Nam sẽ không còn tiềm năng thủy điện lớn vì đã khai thác hết

Bảng 1.1 : Cân bằng nhu cầu năng lượng sơ cấp giai đoạn 2015-2030

Sản xuất điện ( TWh) 176,4 310,6 470,0 650,0

Trữ lượng than đá cũng đang cạn dần Năm 2015, khả năng khai thác than đá đáp

ứng từ 96%-100% nhu cầu sử dụng Năm 2020, khả năng khai thác chỉ đáp ứng được60% và đến năm 2035, tỉ lệ này chỉ còn 34% Theo dự báo, khả năng khai thác và sửdụng các nguồn năng lượng sơ cấp ở Việt Nam đến năm 2050 sẽ có các chỉ số cụ thểnhư sau: Sản lượng Than đá là từ 95 – 100 triệu tấn/năm (trong đó phần lớn dành chophát điện); dầu thô khoảng 21 triệu tấn/ năm (chủ yếu dùng để cung cấp cho các nhàmáy lọc dầu trong nước); khí đốt khoảng 16,5 tỷ m3/năm (trong đó có khoảng 14 – 15

tỷ m3 dành cho phát điện); thủy điện khoảng 60 tỷ kWh/năm; nguồn năng lượng táitạo khoảng 3500 – 4000 MW

Theo quy hoạch phát triển điện lực quốc gia giai đoạn 2011-2020, có xét đến 2030thì vào năm 2020, Việt Nam sẽ nhập khẩu hơn 2.300 MW điện (chiếm 3,1% tổng cơcấu năng lượng điện), năm 2030 sẽ nhập 7.100 MW (chiếm 4,9% tổng cơ cấu nănglượng điện)

Hiện trạng và quy hoạch phát triển nguồn than Việt Nam là nước có tiềm năng vềtài nguyên than, bao gồm: than anthracite phân bố chủ yếu ở các bể than Quảng Ninh,Thái Nguyên, Sông Đà, Nông Sơn, với tổng tài nguyên đạt trên 18 tỷ tấn Bể thanQuảng Ninh là lớn nhất với tài nguyên trữ lượng đạt trên 9 tỷ tấn, trong đó hơn 4 tỷtấn than đã được thăm dò và đánh giá đảm bảo độ tin cậy Bể Quảng Ninh được khai

thác từ hơn 100 năm nay phục vụ tốt cho các nhu cầu trong nước và xuất khẩu Than ábitum ở phần lục địa trong bể than sông Hồng tính đến chiều sâu -1700m( dưới mựcnước biển ) có tài nguyên trữ lượng đạt 36,960 tỷ tấn Nếu tính đến độ sâu -3500m thì

dự báo tổng tài nguyên than đạt đến 210 tỷ tấn Than bùn ( peat coal) với trữ lượngkhoảng 7 tỷ m3 chủ yếu tập trung ở đồng bằng Sông Cửu Long ( khoảng 5 tỷ tấn).Việctiến hành khai thác than đảm bảo cho nhu cầu sản xuất điện hiện nay chủ yếu tập trung

ở Bể than Đông Bắc ( trên địa bàn tỉnh Quảng Ninh), ngoài ra có một số mỏ than ởcác tỉnh Thái Nguyên, Lạng Sơn, Nông Sơn với sản lượng 46,98 triệu tấn; 48,28 triệutấn và 44,33 triệu tấn, 42,85 triệu tấn than nguyên khai tương ứng với các năm 2010,

2011 và 2012, 2013 Kế hoạch dài hạn của nghành than phấn đấu đến năm 2015 sảnlượng than thương phẩm đạt 55 triệu tấn ( thực tế điều chỉnh chỉ đạt 46 triệu tấn ) vàkhoảng 60-65 triệu tấn than vào năm 2020, và 66-70 triệu tấn vào năm 2025, trên 75triệu tấn vào năm 2030, tương đối phù hợp với mục tiêu phát triển khai thác than đãđược Chính phủ phê duyệt theo Quy Hoạch Phát Triển Ngành Than ( Quy hoạch 60)

và kế hoạch sản xuất kinh doanh và đầu tư phát triển 5 năm 2011-2015 củaVINACOMIN đáp ứng tối đa nhu cầu sử dụng than trong nước, góp phần đảm bảo anninh năng lượng quốc gia Tuy nhiên trong giai đoạn 2025-2030 cho thấy khả năngkhai thác và chế biến than của VINACOMIN cũng chỉ đáp ứng được 40-50% nhu cầuthan cho sản xuất điện, thực chất sản lượng than sẽ chỉ đủ cung cấp cho khoảng12.000 MW, nghĩa là sản xuất được không quá 72 tỷ kWh mỗi năm, kể cả đến nhữngnăm 2025-2030 Việt Nam nằm trong top những nước tiêu thụ năng lượng tương đốilớn so với khu vực và trên thế giới Tăng trưởng kinh tế liên tục với tốc độ khá caocủa Việt Nam giúp cải thiện mức sống của người dân và làm tăng nhu cầu sử dụngnăng lượng Dự báo nhu cầu điện của Quy hoạch Điện VII, tăng trưởng nhu cầu nănglượng của Việt Nam là 8,1-8,7% giai đoạn (2001-2020), trong đó năm 2010 trên 100

tỷ kWh, năm 2020 là 330-362 tỷ kWh, năm 2030 là 695-834 tỷ kWh Nhu cầu điệnngày càng lớn, khả năng cân đối tài chính để khai thác và chế biến 55-58 triệu tấn thansau năm 2015 là rất khó khăn Nhu cầu than riêng cho ngành điện vào năm 2020 vớicông suất các nhà máy điện than là 36 nghìn MW để sản xuất 154,44 tỷ kWh, sẽ tiêuthụ 67,3 triệu tấn than Năm 2030, công suất các nhà máy nhiệt điện than là 75.748,8

MW để sản xuất 391,980 tỷ kWh, tiêu thụ tới 171 triệu tấn than Do đó cho thấy ViệtNam sẽ sớm trở thành quốc gia nhập khẩu than trong giai đoạn 2020

Thực tế hiện nay toàn bộ sản lượng than khai thác bằng 2 phương pháp: lộ thiên vàhầm lò, được phân bố chủ yếu tại tỉnh Quảng Ninh, phía Bắc Việt Nam, với tỷ lệ50/50 và tỷ lệ khai thác than hầm lò tăng lên từ năm 2014 đến 2020 sẽ chiếm tỷ lệ hơn70% tổng sản lượng than

Theo đề án mà TKV đang xây dựng đến năm 2030 với công suất dự kiến là: 136 mỏtrong đó 68 mỏ của TKV (gồm 54 mỏ hiện có + 9 mỏ dự kiến sẽ được xây dựng ở vùngthan chưa được giao ở bể than Quảng Ninh + 5 mỏ dự kiến sẽ được xây dựng ở vùng thanchưa được giao ở bể than ĐBSH), 68 mỏ ngoài TKV Tổng trữ lượng địa chất huy động là7,421 tỷ tấn, tổng trữ lượng công nghiệp (khai thác được) là 5,404 tỷ tấn, trong đó củaTKV là 5,21 tỷ tấn chiếm 96% Tổng công suất thiết kế của ngành than Việt Nam dự kiếnkhoảng 144 tr.t/năm Trong đó 68 mỏ của TKV là 133tr.t/năm chiếm 92%, 68 mỏ của cácđơn vị ngoài TKV 11 tr.t/năm chiếm 11% Tổng sản lượng khai thác tối đa sẽ tăng từ50tr.t năm 2010 lên 120,6tr.t năm 2013 Trong đó các mỏ dự kiến do TKV quản lý là110,2tr.t, các mỏ khác 10,4tr.t Tổng sản lượng tối đa của các mỏ hiện có 64tr.t chiếm53%, các mỏ mới chưa được bàn giao ở Quảng Ninh là 23tr.t, các mỏ mới thuộc bểĐBSH là 25tr.t Như vậy có tới 56tr.t chiếm 47% phải dựa vào các mỏ hoàn toàn mới,chưa được giao và rất cần được thăm dò sớm để xác minh trữ lượng Với trữ lượng dựkiến sẽ được huy động và sản lượng dự kiến đến năm 2030 thì thời gian tồn tại củacác mỏ dự kiến là: Các mỏ của TKV ở bể than Đông Bắc (đã bàn giao) đến năm2030+8; các mỏ của TKV trong nội địa (đã bàn giao) đến năm 2030+12; các mỏ than

đá của các địa phương (chưa được giao) đến năm 2030+1; các mỏ than bùn của cácđịa phương (chưa được giao) đến năm 2030+11; các mỏ than của TKV ở bể thanĐông Bắc (chưa được giao) đến năm 2030+25; các mỏ than của TKV ở bể than ĐBSH(chưa được giao) đến năm 2030+92

Như vậy, trên các khoáng sàng (nơi tập trung một hay một số khoáng sản có ích ởtrạng thái tự nhiên có khả năng khai thác được) hiện có đã được giao cho TKV thăm

dò và đang khai thác, với tổng sản lượng dự kiến đến năm 2030 đạt 64 triệu tấn, thìcác mỏ than sẽ đóng cửa, kết thúc tồn tại vào năm 2038 ở vùng Quảng Ninh và vàonăm 2042 ở Thái Nguyên và Lạng Sơn Nếu huy động được cả vùng than chưa đượcgiao, với sản lượng tối đa sau năm 2030 là 23 tr.t/năm, bể than Đông Bắc cũng chỉ kéodài “tuổi thọ” đến năm 2055

Bảng 1.2 Tổng hợp khả năng khai thác than đến năm 2030

Sản lượng (triệu tấn) 55-58 60-65 66-70 Trên 75

Các mỏ đang được đầu tư đổi mới công nghệ, thiết bị và các kỹ thuật khai thác mỏ,

đặc biệt là cơ giới hóa khai thác hầm lò đã góp phần tăng sản lượng và tiết kiệm chiphí Đồng thời VINACOMIN đang nghiên cứu công nghệ khí hóa than ngầm, là mộtquy trình công nghệ nhằm chuyển đổi than từ dạng rắn thành dạng khí và cung cấpcho các nhà máy nhiệt điện Với công nghệ tiên tiến này, VINACOMIN có cơ hội mở

rộng công tác thăm dò và khai thác trữ lượng than nằm từ độ sâu 300m xuống tới1.200m so với mặt nước biển tại bể than Quảng Ninh, và tại bể than Đồng bằng SôngHồng với sự hợp tác của các nhà đầu tư nước ngoài Năng lượng hóa thạch ở ViệtNam chủ yếu khai thác để xuất khẩu dưới dạng thô dẫn đến hiệu quả kinh tế khôngcao Than đá khai thác chủ yếu xuất khẩu, làm nhiên liệu cho các nhà máy nhiệt điện,các ngành công nghiệp khác ở trong nước Dầu khí vẫn chủ yếu xuất khẩu ở dạng thô,

ở nước ta mới chỉ có 1 nhà máy lọc dầu Dung Quất với công suất 6,5 triệu tấn dầuthô/năm đáp ứng được 30% nhu cầu tiêu thụ xăng dầu trong nước

Than ở Việt Nam khai thác gồm 3 loại chính là than cục, than xô và than cám,trong đó các loại than chất lượng tốt như than cục 4-6 và than cám 6-9 được xuấtkhẩu sang các nước như Nhật Bản, Hàn Quốc Và hiện nay ở Việt Nam sản lượngthan chất lượng thấp chiếm tỷ lệ lớn trong khai thác, trong khi đó dạng than này từtrước đến nay chủ yếu xuất khẩu sang Trung Quốc để sản xuất điện, còn ở trong nướcthì ít sử dụng

Và một số loại than chất lượng xấu như than 6a, 6b do có nhiệt lượng thấp, chỉdưới 4000kcal/kg nên rất khó tiêu thụ trong nước Trước đây thì loại than này đượcxuất khẩu sang thị trường Trung Quốc để đốt trong các nhà máy nhiệt điện của họ.Tuy nhiên những năm gần đây Trung Quốc đã ngừng nhập khẩu than chất lượng thấpnày của Việt Nam vì vấn đề chất lượng than và giảm thiểu ô nhiễm môi trường Bàitoán đặt ra cho tập đoàn than – khoáng sản là tìm ra một phương án mới cho mộtlượng lớn than xấu này, tránh tình trạng lãng phí tài nguyên, giảm chi phí bến bãi, haygây ô nhiễm môi trường khi nó tồn đọng quá lâu

Hiện nay, một số ít nhà máy nhiệt điện than sử dụng công nghệ lò hơi tầng sôi tuầnhoàn đã giúp giải quyết được vấn đề trên, tuy còn ở mức hạn chế Với mục đích nêutrên, nhiên liệu dùng trong các dự án điện của Vinacomin cho đến nay đều là than chấtlượng thấp (nhiệt lượng thấp, độ tro cao, độ ẩm cao, hàm lượng lưu huỳnh lớn) Đơn

cử, tại NMNĐ Na Dương sử dụng than Na Dương có nhiệt trị trung bình chỉ3.565kcal/kg với hàm lượng lưu huỳnh lên tới 6,22%; Nhà máy điện Cao Ngạn sửdụng than của mỏ than Núi Hồng, Khánh Hòa (Thái Nguyên) với nhiệt trị trung bình4.500kcal/kg và hàm lượng lưu huỳnh 2,88%; NMNĐ Nông Sơn dùng than với nhiệttrị trung bình 4.500kcal/kg và lưu huỳnh tới 2,35%; Các NMNĐ Sơn Động, Cẩm Phả,Mạo Khê đốt than antraxit với nhiệt trị trung bình dưới 4.500kcal/kg Riêng NMNĐCẩm Phả 3 dự kiến đốt than với nhiệt trị trung bình chỉ khoảng 3.000kcal/kg (là hỗnhợp của xít thải + bùn than và than cám) hoặc thấp hơn nữa Trong các dự án đangchuẩn bị đầu tư, dự án Trung tâm nhiệt điện Hải Phòng 3 có công suất tổ máy600MW, Vinacomin dự kiến sẽ dùng loại than có chất lượng tương đương các dự án

mà Vinacomin đang triển khai với nhiệt trị khoảng 4.500kcal/kg, và như vậy khả năng

áp dụng lò CFB cho dự án này gần như là chắc chắn.Theo Quy hoạch điện VII (chưahiệu chỉnh), năm 2020, nhiệt điện than sẽ chiếm khoảng 48% về công suất và 46,8%

về sản lượng điện cả nước Năm 2030, các tỉ lệ này dự kiến sẽ là 51,6% và 56,4%.Như vậy nhu cầu về năng lượng để phục vụ cho cuộc sống cũng như phát triển kinh tếcàng tăng lên Việc xây dựng các nhà máy nhiệt điện đốt than xấu là vấn đề cấp thiết,

nó sẽ mở ra hướng đi mới cho loại nhiên liệu chất lượng thấp này và nhà máy nhiệtđiện than với công nghệ lò hơi tầng sôi tuần hoàn là một lựa chọn ưu việt để giảiquyết vấn đề trên

1.2 Tình trạng ô nhiễm môi trường ở nước ta

Một vấn đề nóng bỏng, gây bức xúc trong dư luận xã hội cả nước hiện nay làtình trạng ô nhiễm môi trường sinh thái do các hoạt động sản xuất và sinh hoạt củacon người gây ra Vấn đề này ngày càng trầm trọng, đe doạ trực tiếp sự phát triển kinh

tế - xã hội bền vững, sự tồn tại, phát triển của các thế hệ hiện tại và tương lai Đốitượng gây ô nhiễm môi trường chủ yếu là hoạt động sản xuất của nhà máy trong cáckhu công nghiệp, hoạt động làng nghề và sinh hoạt tại các đô thị lớn

Thực trạng ô nhiễm môi trường đang diễn ra rất nghiêm trọng:

Ô nhiễm nguồn không khí: các nhà máy đã và đang thải ra môi trường khôngkhí một nguồn cacbonnic khổng lồ, các loại axit, các loại khí gây hiệu ứng nhà kính,khói bụi xe hơi và các loại động cơ khác Ô nhiễm nguồn nước: hiện nay thế giới vàđặc biệt là Việt Nam đã bị ô nhiễm nguồn nước, nhu cầu về nước uống và nước sinhhoạt ở nhiều vùng miền đang bị thiếu nghiêm trọng, số lượng người được sử dụngnước sạch chiếm tỉ lệ không lớn Các nguồn nước: ao, hồ, sông, suối, biển cả đạidương, nguồn nước ngầm, nước mưa Ô nhiễm nguồn đất: đất đai ngày càng bị thoáihoá, bị rửa trôi, rác thải công nghiệp, rác thải sinh hoạt, rác thải bệnh viện Tình trạng

ô nhiễm môi trường đang ở mức báo động , nó gây ra những hậu quả nghiêm trọngnhư thủng tầng ô zôn, tăng nhiệt độ trái đất, bão lụt, thiên tai xảy ra thường xuyên vớimức độ càng mạnh và khó đoán hơn

Từ cách hiểu trên ta thấy ô nhiễm môi trường có nhiều tác hại Có rất nhiều ví

dụ về ô nhiễm môi trường trong những năm gần đây Theo ước tính của những nhà khítượng thủy văn, hằng năm trên Biển Đông có tới 9 đến 10 cơn bão hoạt động và 3 đến

4 cơn bão ảnh hưởng trực tiếp tới Việt Nam, hiện tượng sa mạc hóa ở ven biển miềnTrung đang diễn ra ngày càng nhanh chóng đã ảnh hưởng không nhỏ đến đời sống vàsản xuất của người dân Nghiêm trọng nhất chính là việc khu vực Đồng Bằng SôngCửu Long của nước ta sẽ có thể chìm ngập dưới mực nước biển trong thời gian sắptới, một vùng đồng bằng châu thổ màu mỡ, một vựa lúa lớn nhất của nước ta có thểmất đi nếu như ngay từ bây giờ chúng ta không có biện pháp kịp thời để khắc phục

Và còn biết bao những ảnh hưởng khôn lường mà biến đổi khí hậu gây ra đối vớingười dân Việt Nam Qua các ví dụ trên ta thấy, ô nhiễm môi trường gây ra những táchại lớn về con người Đối với sức khỏe con người: không khí ô nhiễm có thể giết chết

nhiều cơ thể sống trong đó có con người Ô nhiễm ozone có thể gây bệnh đường hôhấp, bệnh tim mạch, viêm họng, đau ngực, tức thở Ô nhiễm nước gây ra xấp xỉ14.000 cái chết mỗi ngày, chủ yếu do ăn uống bằng nước bẩn chưa được xử lý Cácchất hóa học và kim loại nặng nhiễm trong thức ăn nước uống có thể gây ung thưkhông thể chữa trị Đối với hệ sinh thái: lưu huỳnh điôxít và các ôxít của nitơ có thểgây mưa axít làm giảm độ pH của đất Đất bị ô nhiễm có thể trở nên cằn cỗi, khôngthích hợp cho cây trồng Điều này sẽ ảnh hưởng đến các cơ thể sống khác trong lướithức ăn Khói lẫn sương làm giảm ánh sáng mặt trời mà thực vật nhận được để thựchiện quá trình quang hợp Các loài động vật có thể xâm lấn, cạnh tranh chiếm môitrường sống và làm nguy hại cho các loài địa phương, từ đó làm giảm đa dạng sinhhọc Khí CO2 sinh ra từ các nhà máy và các phương tiện qua lại còn làm tăng hiệu ứngnhà kính, làm Trái Đất ngày một nóng dần lên, các khu sinh thái sẵn có dần bị pháhủy…

Ảnh hưởng của việc đốt than:

Hạn chế lớn nhất của việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch nói chung và than nóiriêng là nó gây ra ô nhiễm không khí do sự phát thải CO2, SOx, NOx, CO Tính trênmột đơn vị nhiệt lượng phát ra thì đốt than thải ra nhiều chất ô nhiễm hơn các nhiênliệu hóa thạch khác (dầu, khí) Chính vì vậy, việc đốt than đã gián tiếp góp phần vàoquá trình biến đổi khí hậu làm suy thoái môi trường toàn cầu mà nổi bật là hiện tượnghiệu ứng nhà kính và mưa axit Vì vậy cần phải áp dụng công nghệ đốt than sạch hơn,nghĩa là phải giảm phát thải khí độc hại nhằm đáp ứng được những yêu cầu khắt khe

về phát thải khí độc hại ra môi trường góp phần bảo vệ môi trường và sự phát triểnbền vững của nền kinh tế

Trong các loại công nghệ lò đốt than thì công nghệ lò đốt tầng sôi có những ưuđiểm vượt trội và đáp ứng được những yêu cầu trên như đốt hiệu suất cháy cao đối vớinhiều loại than, kể cả với các loại than chất lượng thấp, có thể khống chế chỉ tiêu phátthải SO2, NOx ngay trong quá trình đốt đảm bảo đáp ứng những tiêu chuẩn khắt khecủa môi trường hiện hành

Để làm rõ vấn đề nêu trên chúng ta sẽ nghiên cứu các công nghệ đốt phổ biến hiệnnay

1.3 Phân loại lò hơi

1.3.1 Lò hơi ống lửa

Với loại lò hơi này, khí nóng đi qua các ống và nước cấp cho lò hơi ở phía trên sẽđược chuyển thành hơi Lò hơi ống lửa (Hình 1.1) thường được sử dụng với công suấthơi tương đối thấp cho đến áp suất hơi trung bình Do đó, sử dụng lò hơi dạng này là

ưu thế với tỷ lệ hơi lên tới 12.000 kg/giờ và áp suất lên tới 18 kg/cm2 Các lò hơi này

có thể sử dụng với dầu, ga hoặc các nhiên liệu lỏng

1.3.2 Lò hơi ống nước

Ở lò hơi ống nước (Hình 1.2), nước cấp qua các ống đi vào tang lò hơi Nước đượcđun nóng bằng khí cháy và chuyển thành hơi ở khu vực đọng hơi trên tang lò hơi Lòhơi dạng này được lựa chọn khi nhu cầu hơi cao đối với nhà máy phát điện

Phần lớn các thiết kế lò hơi ống nước hiện đại có công suất nằm trong khoảng 4.500 – 120.000 kg/giờ hơi, ở áp suất rất cao

Hình 1.1 Lò hơi ống lửa

Hình 1.2 Lò hơi ống nước

Rất nhiều lò hơi dạng này nằm trong hạng mục lắp đặt “trọn gói” nếu nhà máy sửdụng dầu hoặc ga làm nhiên liệu Hiện cũng có loại thiết kế lò hơi ống nước sử dụngnhiên liệu rắn nhưng với loại này, thiết kế trọn gói không thông dụng bằng

Lò hơi ống nước có các đặc điểm sau:

- Sự thông gió cưỡng bức, cảm ứng, và cân bằng sẽ giúp nâng cao hiệu suất cháy

- Yêu cầu chất lượng nước cao và cần phải có hệ thống xử lý nước

- Phù hợp với công suất nhiệt cao

1.3.3 Buồng lửa đốt nhiên liệu theo tầng (buồng lửa ghi)

Buồng lửa đốt theo tầng là loại buồng lửa đốt nhiên liệu rắn, được dùng phổ biếntrong các lò hơi công suất nhỏ và trung bình Nhiên liệu để đốt được xếp thành lớptrên ghi để tiến hành các giai đoạn cháy Ghi làm nhiệm vụ đỡ nhiên liệu và cho khôngkhí qua, cấp cho quá trình cháy Có nhiều loại ghi và có thể có thêm chức năng thảitro, xỉ

1.3.4 Buồng lửa đốt thủ công, nhiên liệu nằm cố định trên ghi.( Buồng lửa ghi cố định)

Hình 1.3 trình bày cấu tạo một buồng đốt thủ công đơn giản nhất, lâu đời nhất,gồm ghi lò và buồng lửa, ngoài ra còn có cửa cấp nhiên liệu, cuốn lò, ống dẫn khôngkhí cấp 1 Nhiên liệu cháy nằm cố định trên ghi; không khí dùng để cháy nhiên liệu

đi từ dưới, qua ghi, qua lớp nhiên liệu từ bên dưới đi lên

Than được định kỳ đưa vào buồng lửa qua cửa lò 3, khoảng 5 ÷ 10 phút/lần, đượctrải đều thành lớp phía trên lớp than cũ đang cháy Sau một thời gian, do được gianhiệt, chất bốc thoát ra và bắt lửa cháy thành ngọn lửa bên trên lớp nhiên liệu; cốccháy khi nhiệt độ lớp nhiên liệu đủ cao Tro xỉ còn lại sau khi nhiên liệu cháy nằm lạitrên mặt ghi, được định kỳ lấy ra khỏi buồng đốt Một số hạt than, tro xỉ nhỏ lọt quakhe ghi, sẽ được phễu tro 7 thu gom về lỗ thải tro xỉ 6 Mọi thao tác đưa than vào lò vàlấy tro xỉ ra đều thực hiện thủ công, thông qua cửa lò 3.

*Ưu nhược điểm của buồng lửa ghi cố định

Hình 1.3 Buồng lửa ghi thủ công

1 Không gian buồng lửa;

+ Cấp nhiên liệu và lấy tro bằng sức người, cường độ lao động của công nhân vậnhành cao, tầm thao tác bị hạn chế đã hạn chế kích thước của buồng lửa cả về chiềurộng (dưới 2,4m) và chiều sâu (dưới 2,2m), hạn chế công suất của buồng lửa

+ Cấp nhiên liệu gián đoạn Sản lượng hơi không ổn định

+ Khi cấp nhiên liệu vào lò hay lấy tro xỉ khỏi lò đều cần mở rộng cửa lò, gây lọtnhiều không khí lạnh, giảm nhiệt độ buồng lửa, ảnh hưởng sự cháy và trao đổi nhiệttrong lò, ảnh hưởng đến ổn định nhiệt độ trên các phần tử của lò Sự lạnh đột ngột gâynên những ứng suất nhiệt, làm hỏng vật liệu

+ Việc cung cấp không khí không đáp ứng được yêu cầu của quá trình cháy, nêngây ra tổn thất rất nhiều

1.3.5 Buồng lửa ghi có lớp nhiên liệu chuyển động tương đối trên ghi

*Buồng lửa ghi nghiêng (Hình 1.4)

Buồng lửa ghi nghiêng khác với buổng lửa ghi cố định, ghi đặt nghiêng và nhờtrọng lượng, nhiên liệu được chuyển dần xuống cuối ghi trong quá trình cháy Cũngnhờ trọng lượng, nhiên liệu có thể tự chuyển từ phễu nhiên liệu vào buồng lửa

Hình 1.4 là nguyên lý cấu tạo và các bộ phận của buồng lửa ghinghiêng có đục lỗ

Các bộ phận chính gồm có:

+ Phễu kèm giếng chứa, dùng dự trữ đủ nhiên liệu để cấp liên tụccho buồng lửa Cần có giếng chứa khi nhiên liệu là gỗ và than bùn.Đốt các loại than nhiệt trị cao thì không cần

+ Ghi nghiêng là nơi giữ và đốt cháy nhiên liệu Góc nghiêng củaghi xác định theo tốc độ xuống của nhiên liệu, nghĩa là theo tốc độcháy của nhiên liệu Nhiên liệu càng nhiều chất bốc, dễ cháy thì cầngóc nghiêng lớn

+ Ghi đặt ngang là ghi dùng để cháy kiệt xỉ và thải xỉ

Ghi nghiêng thích hợp để đốt các loại nhiên liệu nhiều chất bốc, cỡhạt nhỏ như mạt cưa, vỏ bào, bã mía và có thể đốt cả than bùn

Do lớp nhiên liệu không nằm cố định mà chuyển động dần từ trênxuống, các giai đoạn của quá trình cháy cũng xảy ra dần dần từ trênxuống Quá trình cháy của nhiên liệu diễn ra ổn định và liên tục.Công suất lò hơi ổn định Nhiên liệu di động trên ghi từ trên xuống cótốc độ chậm, 1 ÷ 2m/h, và lan truyền ngọn lửa từ dưới lên, nếu là

đốt than, cũng có tốc độ chậm, không quá 0,2m/h kể cả đối với thannhiều chất bốc Vì vậy, rất khó đốt các loại nhiên liệu khó cháy nhưthan antraxit trong buồng lửa ghi nghiêng.

* Buồng lửa ghi nghiêng dồn cấp (Hình 1.5)

Tương tự như buồng lửa ghi nghiêng, nhưng có cơ cấu làm chuyểnđộng ghi của buồng lửa, tác động đến lớp nhiên liệu trên ghi, làm lớpnhiên liệu bị xáo động và chuyển động xuống phía dưới

Hình 1.5 trình bày cấu tạo buồng lửa có ghi dồn cấp Quá trình cháy

và tổ chức cấp không khí cho quá trình cháy trên ghi dồn cấp khôngkhác biệt quá trình trên ghi nghiêng kiểu bậc thang Buồng lửa ghidồn cấp dùng tốt cho các loại nhiên liệu nhiều chất bốc, và có thểđốt được các loại nhiên liệu nhiều tro, có độ ẩm cao như than bùn,

đá dầu Có thể sử dụng không khí nóng để cấp cho quá trình cháy,nhưng không nên quá 200 để đảm bảo điều kiện làm mát cho ghi.Công suất lò hơi dùng buồng lửa ghi dồn cấp có thể tới 50t/h

*Buồng lửa có tấm cời lửa (Hình 1.6)

Buồng lửa này thuộc buồng lửa có lớp nhiên liệu chuyển độngcưỡng bức trên mặt ghi Mọi công việc từ đưa nhiên liệu vào ghi, vậnchuyển nhiên liệu trên ghi, trang than, gạt xỉ đều thực hiện bởi tấmcời lửa

Do tấm cời làm việc định kỳ, nên sự cháy và nhiệt lượng sinh ratrong buồng đốt cũng thay đổi theo chu kỳ Buồng đốt thích hợp đểđốt nhiên liệu nhiều chất bốc, tro xỉ xốp (than đá, than nâu) vàkhông thích hợp để đốt than ít chất bốc, tro xỉ dính chắc (antraxit).Tấm cời chỉ trải than theo một phương, chịu nhiệt độ cao, dễ cháyhỏng

Hình 1.4 Buồng đốt có ghi nghiêng có đục lỗ

*Buồng lửa ghi xích

Hình 1.7 trình bày nguyên lý cấu tạo và hoạt động của buồng lửaghi xích thuận chiều Buồng lửa gồm các bộ phận chính sau: Ghixích, chuyển động với tốc độ chậm, khoảng 2 đến 30m/h nhờ có

động cơ và hộp giảm tốc; buồng lửa là khoảng không gian dùng để

cháy kiệt chất bốc, các hạt mịn bay theo khói; cuốn lò trước hắt bức

xạ nhiệt xuống vùng nhiên liệu mới, đẩy tốc độ gia nhiệt nhiên liệumới; cuốn lò sau hắt bức xạ xuống vùng cháy kiệt tro, đẩy nhanh tốc

độ cháy kiệt tro xỉ Cái gạt tro xỉ lưu giữ và làm dày lớp tro xỉ nằm lạicuối ghi, tăng thêm điều kiện cháy kiệt tro xỉ và gạt tro xỉ vào phễutro xỉ Các hộp gió phân phối gió cấp 1 phù hợp yêu cầu cháy củanhiên liệu trên ghi Một số buồng đốt có bố trí thêm các cửa gió cấp

2 ở cuốn lò.Gió cấp 2 dùng để cháy chất bốc, khí CO, than mịn bay

ra từ lớp nhiên liệu đang cháy trên ghi Cái gạt tro xỉ dùng để thải tro

xỉ đã cháy xong xuống hộp tro xỉ

Buồng lửa ghi xích dài 5,5 ÷7,9m; rộng 1,5 ÷ 4,5m; diện tích hoạtđộng của ghi 7 ÷ 32m2; công suất 65 ÷ 100t/h

Ưu nhược điểm buồng lửa ghi xích:

+ Quán tính nhiệt lớn, làm việc ổn định, tin cậy, ít tắt lò

+ Các lá ghi được làm mát ở từng nửa chu kỳ dưới nên tuổi thọ được dài

+ So với các loại buồng đốt kiểu phun thì lò ghi xích có cấu tạo đơn giản, chi phíđầu tư và điện năng tự dùng ít hơn

-Nhược điểm:

+ Công suất bị hạn chế, thường không quá 65 ÷ 100t/h, vì buồng lửa bị hạn chế vềkích thước ghi, về chiều dày lớp nhiên liệu và hạn chế về tốc độ chuyển động của ghi + Lá ghi dễ bị cháy, nhất là vào giai đoạn tiếp xúc với cốc đang cháy ở nhiệt độ rấtcao Để giảm sự cháy ghi, cần khống chế nhiệt độ không khí cấp một cấp cho vùngcháy này

+ Khó điều chỉnh phụ tải vì quán tính nhiệt của buồng lửa lớn

+ Có yêu cầu cao đối với nhiên liệu, chỉ thích hợp đốt loại nhiên liệu tương ứngđiều kiện thiết kế Lò khó làm việc với loại nhiên liệu cỡ hạt không đều; tổn thất dolọt ghi tăng mạnh khi cỡ hạt nhiên liệu nhỏ hơn thiết kế Không giải quyết triệt đểđược vấn đề thông gió và lọt nhiên liệu qua ghi

+ Cường độ lao động cao khi vận hành buồng lửa ghi, do vẫn còn các thao tác thủcông như trang than, đánh lò

Hình 1.5 Buồng lửa ghi nghiêng dồn cấp

1 Ghi chuyển động; 2 Ghi cố định; 3 Ghi xỉ; 4 Dầm di động; 5 Cơ cấu chuyểnđộng; 6 Buồng phân phối gió; 7 Lá chắn điều chỉnh độ dày lớp nhiên liệu

Hình 1.6 Buồng lửa có tấm cời lửa

1.Động cơ; 2.Trục truyền; 3.Xích chuyển động vô tận; 4.Ghi cố định; 5.Tấm cờilửa;

Hình 1.7 Sơ đồ nguyên lý buồng lửa ghi xích

1.Buồng lửa; 2.Miệng gió cấp 2; 3.Cuốn lò trước; 4.Phễu than; 5.Tấm chỉnh bề dàytrên ghi; 6.Ghi xích; 7.Trục truyền; 8.Cửa phân phối gió; 9.Hộp tro xỉ; 10.Gạt tro;11.Cuốn lò sau

chiều rộng ghi không quá 1,5 ÷ 4,5m; chiều dài ghi không quá 5,5 ÷ 8m; diện tíchghi không quá 36m2

Theo kinh nghiệm, buồng lửa ghi xích có công suất trong dải 10 ÷ 120t/h; haydùng ở mức công suất 10 ÷ 35t/h; đốt hiệu quả các loại nhiên liệu có đặc tính côngnghệ: độ ẩm dưới 20%, độ tro dưới 20%, nhiệt độ chảy của tro trên 1200, tính thiêukết vừa phải, cỡ hạt đồng đều, không chứa hạt quá to hay quá nhỏ Cỡ hạt than khôngnên lớn hơn 50mm với than đá, 35mm với than antraxit Không nên đốt than có hạtdưới 6mm Thực tế nên khống chế tỷ lện hạt than nhỏ dưới 6mm ở mức dưới 15% vớithan đá, mức dưới 10% với than antraxit Cỡ hạt tối ưu đốt trong buồng lửa ghi xíchbằng 6 ÷12mm với than antraxit; bằng 12 ÷25mm với than đá; bằng 25 ÷ 50mm vớithan nâu

1.3.6 Lò hơi buồng lửa tầng sôi

Lò hơi buồng lửa tầng sôi gần đây nổi lên như một lựa chọn khảthi và có rất nhiều ưu điểm so với hệ thống đốt truyền thống, nómang lại rất nhiều lợi ích – thiết kế lò hơi gọn nhẹ, nhiên liệu linhhoạt, hiệu suất cháy cao hơn và giảm thải được các chất gây ônhiễm độc hại như SOx và NOx Nhiên liệu đốt của lò này gồm cóthan, vỏ trấu, bã mía và các chất thải nông nghiệp khác

*Ưu điểm của lò hơi tầng sôi:

- Sử dụng nhiên liệu linh hoạt: Lò tầng sôi có thể sử dụng nhiều loại nhiên liệu, tổnthất nhiệt ít hơn các lò hơi khác

- Kích thước hạt than lớn nên chi phí cho hệ thống chuẩn bị nhiên liệu thấp

- Không cần các vòi phun than trong buồng lửa.

- Công nghệ cháy sạch và giảm phát thải: Do nhiên liệu cháy trong buồng lửa cónhiệt độ khoảng 850 -950 nên có thể phun đá vôi vào trong lò để khử SO2, ở nhiệt độnày lượng phát thải NOx thấp

- Đặc tính ăn mòn thấp do khử được các oxit axit trong buồng lửa, khả năng hìnhthành các axit thấp nên các bề mặt phía sau buồng đốt sẽ ít bị ăn mòn

- Dải điều chỉnh phụ tải lò hơi lớn, từ 50-100 % mà không cần đốtkèm dầu, điều này làm giảm chi phí tiêu hao đốt dầu khi phụ tải lòxuống thấp

-Vận hành dễ dàng: Lò có thời gian khởi động ngắn, hệ thốngchuẩn bị nhiên liệu đơn giản, giảm hiện tượng ăn mòn

*Hạn chế:

- Cần quạt có công suất lớn: Lò hơi tầng sôi cần trang bị quạt lytâm có công suất lớn, do không khí cấp vào lò phải thắng được trởlực của bộ phân phối gió và trở lực của khối lượng của lớp vật liệurắn trong buồng đốt Đầu tư cho điện năng tiêu thụ tăng song bù lạikhông cần trang thiết bị phun nhiên liệu

- Hiệu suất cháy của một lò than phun thường cao hơn so với lòCFB, do nhiệt độ cháy cao hơn, kích cơ hạt mịn hơn và tồn tại lâuhơn trong buồng lửa Tuy nhiên lò than phun sử dụng không khí liêntục và hệ số không khí thừa thấp để khống chế lượng NOx khiếnnhiên liệu cháy không hoàn toàn trong buồng lửa

*Phân loại buồng lửa tầng sôi:

Lò hơi buồng lửa tầng sôi: Nhiên liệu rắn nghiền sơ bộ thành hạt nhỏ được dẫn

vào buồng lửa, dưới tác động của gió có tốc độ đủ cao, các hạt rắn dao động lên xuốngnhiều lần trong một khoảng không gian nhất định của buồng lửa và thực hiện tất cảcác giai đoạn của quá trình cháy Có loại buồng lửa tầng sôi cháy ở nhiệt độ cao, trochảy thành xỉ, kết lại rồi rơi xuống ghi rồi được thải ra ngoài (như ở lò hơi nhà máygiấy Bãi Bằng) Có loại cháy ở nhiệt độ thấp, khoảng 800 ÷ 900, không có tro nóngchảy, sự cọ sát giữa các hạt tro với nhau và với cát làm cho tro biến thành bột mịn, baytheo khói (như ở nhà máy dệt Nam Định)

-Buồng lửa tầng sôi bong bóng:

Bề dầy của lớp tầng sôi bong bóng thường trong khoảng từ 3 đến 5 feet (1000mmđến 1650mm) và độ sụt áp trung bình khoảng 1 inch nước /1 inch bề dầy lớp sôi (1 cm

nước /1cm).Thành phần lớp nhiên liệu như sau: đá vôi, cát, tro hay những vật liệukhác và một lượng nhỏ nhiên liệu Tốc độ dòng gió thổi qua được lớp sôi quyết địnhlượng than mà gió có thể phản ứng Lượng gió thổi qua tầng sôi là có giới hạn, nếuvượt quá vật liệu lớp sôi và nhiên liệu sẽ bị cuốn theo dòng gió rồi bay ra khỏi buồngđốt Ngược lại, nếu tốc độ gió thấp hơn tốc độ tối thiểu nào đó thì lớp vật liệu xẹpxuống và không tạo được lớp sôi

Hình 1.8 trình bày nguyên lý cấu tạo của lò hơi tầng sôi bong bóng (kiểu tầng sôitĩnh)

Hình 1.8 Lò hơi tầng sôi bong bóng

-Lò hơi buồng lửa tầng sôi tuần hoàn khí (CFBC):

Buồng lửa tương tự lò hơi buồng lửa đốt tầng sôi nhiệt độ thấp, nhưng phía sau

có buồng phân ly (xyclon) Buồng phân ly sẽ tách các hạt bụi trong khói, giữ lại vàđưa trở lại buồng lửa Lò hơi buồng lửa tầng sôi tuần hoàn có hiệu suất cháy cao, đangđược sử dụng khá phổ biến trong các nhà máy nhiệt điện đốt than nhiều lưu huỳnh(nhà máy điện Na Dương, Sơn Động )

Với hệ thống tuần hoàn, các thông số của tầng nhiên liệu được duy trì để thúc

đẩy việc loại sạch những hạt rắn trong tầng nhiên liệu Chúng nâng lên, pha trộn trongdàn ống lên và hạ xuống theo cyclon phân li và quay trở lại buồng lửa Trong tầng

nhiên liệu, không có ống sinh hơi Việc sinh hơi và làm quá nhiệt hơi diễn ra ở bộphận đối lưu, thành ống nước và ở đầu ra của dàn ống nâng lên (Hình 1.9)

1.3.7 Lò hơi buồng lửa phun

Nhiên liệu khí, nhiên liệu lỏng phun thành bụi; nhiên liệu rắn nghiền thành bộtđược phun cùng không khí vào buồng lửa, hỗn hợp với không khí và tiến hành cácgiai đoạn của quá trình cháy trong không gian buồng lửa

Hình 1.9 Lò hơi tầng sôi tuần hoàn khí

1.Bao hơi; 2.Vách tường buồng lửa; 3.Dầm đỡ trong lò; 4.Băng tải

cấp trọng lực;

5.Đường cấp than vào lò; 6.Tro lạnh; 7.Đầu đốt bên trong; 8.Ống dẫnkhông khí sơ cấp; 9.Hệ thống tái tuần hoàn; 10.Ống dẫn không khíthứ cấp; 11.Ống góp; 12.Phễu chuyển hạt; 13.Bộ phận tiết kiệmnhiên liệu

1.3.8 Buồng lửa phun đốt than bột thải xỉ khô:

Buồng lửa có xỉ được thải ra ở trạng thái khô cứng gọi là buồng lửa thải xỉ khô

(Hình 1.10) Để xỉ ở trạng thái khô cứng, nhiệt độ vùng phễu tro lạnh dùng để tập

trung xỉ trước khi ra khỏi buồng lửa cần có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ biến dạng củatro, khoảng 600 ÷ 800 Phễu tro lạnh hình thành trên cơ sở uốn một phần dàn ốngtường trước và dàn ống tường sau của buồng lửa thành hai mặt nghiêng, có gócnghiêng 55 ÷ 60o và lát bằng gạch chịu lửa để tập hợp xỉ về đáy phễu lạnh Phần đáycủa phễu lạnh để lại một khe trống, rộng 0,6 ÷ 1,2m để làm thải xỉ khỏi buồng lửa.Lấy xỉ khỏi giếng xỉ được thực hiện liên tục hoặc thực hiện theo chu kỳ.

*Ưu điểm của buồng lửa phun thải xỉ khô là:

- Tổn thất nhiệt do xỉ mang ra ngoài nhỏ, có thể bỏ qua

- Thay đổi phụ tải rộng, không ảnh hưởng đến quá trình thải xỉ

- Cấu tạo phễu lạnh đơn giản, không cần làm thêm gì cả

*Khuyết điểm của buồng lửa thải xỉ khô:

- Tỷ lệ thải xỉ nhỏ, chỉ chiếm 10 ÷ 20% lượng tro trong nhiên liệu, phần tro còn lạibay theo khói, có ảnh hưởng xấu (bám bẩn, mài mòn) đến các dàn ống trao đổi nhiệtđặt trong đường khói lò hơi, hạn chế việc nâng cao tốc độ dòng khói để nâng cao hệ sốtruyền nhiệt đối lưu giữa khói và các bề mặt trao đổi nhiệt trong đường khói

- Phải hạn chế nhiệt thế buồng lửa để giảm hiện tượng bám xỉ, nên kích thướcbuồng lửa lớn

- Bám xỉ trên tường nhiều, nếu để nhiệt độ phễu tro lạnh tăng, thì xỉ có thể ở trạngthái dẻo, dính lại với nhau, sẽ không tự thải ra khỏi buồng lửa được

- Không thích hợp đối với nhiên liệu khó cháy, nhất là khi nhiệt độ chảy của trothấp Khi đốt nhiên liệu loại này, cần giám sát và tổ chức chế độ khí động buồng lửachặt chẽ, sao cho nhiên liệu khó cháy có thể cháy hiệu quả ở nhiệt độ không cao Nói chung, buồng lửa phun, đốt than, thải xỉ khô chỉ thích hợp cho nhiên liệu íttro, nhiệt độ chảy của tro cao

1.3.9 Lò hơi buồng lửa phun đốt than bột, thải xỉ lỏng:

Buồng lửa thực hiện thải xỉ ra khỏi lò ở trạng thái lỏng gọi là buồng lửa thải xỉlỏng (Hình 1.11) Để thực hiện điều đó, phải duy trì được nhiệt độ đủ cao, lớn hơnnhiệt độ chảy của tro, cho khu vực thu gom xỉ nằm dưới đáy buồng lửa Thôngthường, nhiệt độ chảy của tro khoảng 1000÷1600, khi đó, nhiệt độ khu vực thu gom xỉcần đạt mức 1500 ÷1800

Loại buồng lửa thải xỉ lỏng kiểu hở có cấu tạo đơn giản, dễ sửa chữa, nhưng nhiệt

độ chưa cao, tro bay còn nhiều, khả năng thải xỉ còn kém, quá trình cháy kéo dài sangvùng làm lạnh của buồng lửa nên nhiệt thế thể tích buồng lửa còn bị hạn chế

* Ưu nhược điểm của lò than phun:

- Ưu điểm:

+ Phù hợp với phần lớn các loại nhiên liệu trên thế giới.

+ Độ kinh tế cao cho các lò hơi công suất lớn, có hiệu suất caonhất trong số các lò đang được sử dụng

+ Lò có công suất và thông số hơi đa dạng, từ vài chục đến vàinghìn tấn/giờ, thông số hơi từ trung áp, cao áp đến siêu cao áp

+ Được sử dụng phổ biến trong các nhà máy nhiệt điện và trongcông nghiệp

+ Giá thành rẻ so với lò hơi tầng sôi cùng công suất và thông sốhơi (khi chưa lắp bộ khử NOx và SOx)

Hình 1.10 Lò hơi buồng lửa phun than bột, thải xỉ khô

1.Bao hơi; 2.Ống nước xuống; 3.Bộ quá nhiệt mành trước; 4.Bộ quá nhiệtmành sau; 5.Bộ quá nhiệt mành trung gian; 6.Bộ quá nhiệt trung gian cuối; 7.Bộ quánhiệt cuối; 8.Ống treo; 9.Dàn ống phủ kín; 10.Ống trần lò; 11.Bộ quá nhiệt trung gianbức xạ; 12.Bộ quá nhiệt đối lưu nằm ngang; 13 Bộ hâm nước; 14 Vòi phun; 15.Bơmtuần hoàn; 16.Dàn ống sinh hơi; 17.Bộ sấy không khí kiểu hồi nhiệt; 18.Máy nghiềnthan; 19.Thiết bị thải xỉ đáy lò; 20.Quạt gió cấp 1; 21.Quạt gió cấp 2

Hình 1.11 Sơ đồ buồng lửa một buồng(kiểu hở) thải xỉ lỏng

1.Đáy buồng lửa; 2.Giếng thải xỉ; 3.Hộp không khí;

4.Vòi phun đặt góc; 5.Vùng chảy tro; 6.Vùng làm lạnh; 7.pheston

- Hạn Chế:

+ Do thời gian lưu lại của hạt than trong buồng lửa tương đối ngắn nên đòi hỏithan phải được nghiền tương đối mịn để tăng khả năng tiếp xúc giữa hạt than vớikhông khí Vì kích thước hạt than rất nhỏ, hệ thống chuẩn bị nhiên liệu phức tạp nênchi phí đầu tư cao, tiêu hao điện năng cho hệ thống nghiền than lớn Lò phải trang bị

hệ thống vòi phun than phức tạp

+ Do đặc tính than của Việt Nam là than antraxit có chất bốc thấp, khó bốc cháy

và cháy kiệt nên hàm lượng cacbon không cháy hết trong tro cao (từ 7-20 %) Vì vậynếu muốn than cháy kiệt phải tăng nhiệt độ buồng lửa hoặc tăng chiều cao buồng lửa

để kéo dài thời gian lưu lại của hạt than trong buồng lửa nhưng lại làm tăng khả năngđóng xỉ và tăng lượng phát thải NOx dẫn đến chi phí đầu tư tăng

+ Nhiệt độ không khí nóng ( gió cấp 2) cao, yêu cầu từ 300-400 để phục vụ choviệc vận chuyển than và đốt than, đảm bảo cháy nhanh và ổn định, do đó yêu cầu lòhơi phải có bộ sấy không khí 2 cấp dẫn đến tăng chi phí đầu tư

+ Lò than phun không khử được SOx trực tiếp trong lò, lượng NOx thải xa lớn dothan chay trong buồng lửa có nhiệt độ cao (lớn hơn 1000) Vì vậy, để giảm lượng phát

thải NOx, SOx cần áp dụng các biện pháp hạn chế sự hình thành NOx và trang bị cácthiết bị khử SOx và NOx trên đường khói thải Với các yêu cầu bảo vệ môi trường, lòthan phun có chi phí đầu tư và chi phí vận hành cao hơn lò tầng sôi.

+ Do NOx, SOx chỉ được khử trước khi đi vào ống khói nên khả năng bị ăn mòncác bề mặt trao đổi nhiệt phần đường khói đối lưu tăng lên Do tro bay rất mịn nên rất

dễ bám bẩn các bề mặt làm cho hệ thống thổi bụi phải làm việc với tần suất cao, giảmhiệu suất

Từ những ưu nhược điểm của các thế hệ lò hơi nói trên, cần

lựa chọn công nghệ lò hơi phù hợp cho các dự án nhà máy nhiệt điệnđốt than của Việt Nam trong tương lai để không những thuận lợi vềnhững yếu tố đầu vào như nhiên liệu mà còn đảm bảo tính hiệu quảkinh tế và vấn đề giảm phát thải khí độc hại ra môi trường Hiện naycông nghệ lò hơi tầng sôi tuần hoàn có thể đáp ứng những yêu cầutrên

*Những ưu điểm vợt trội của lò hơi tầng sôi tuần hoàn đối với xu

thế chung:

Hiện nay giá các loại nhiên liệu hóa thạch như dầu mỏ, khí đốt… đang ở mứccao, mặt khác nguồn khai thác ngày càng cạn kiệt Trong khi đó nước ta còn rất nhiềunhiên liệu xấu chưa được sử dụng có hiệu quả như các loại than xấu có nồng độ lưuhuỳnh cao Chất thải dân dụng và công nghiệp yêu cầu phải có công nghệ xử lý thíchhợp nhằm bảo vệ môi trường và tận dụng một phần làm nguồn năng lượng Việc ứngdụng buồng lửa tầng sôi để xử lý nhiệt các chất thải rắn đang được ứng dụng rộng rãitrên thế giới

Lò hơi tầng sôi tuần hoàn đang được các nước quan tâm bởi vì:

- Nguồn cung cấp nhiên liệu ngày càng bất ổn hơn trước

- Tạo ra cơ hội cho việc sử dụng các loại nhiên liệu phi truyền thống

- Các tiêu chuẩn về môi trường ngày càng chặt chẽ

- Mục tiêu cháy phát thải thấp là xu hướng của thế giới

- Giá đầu tư có thể cạnh tranh với lò hơi than phun

- Công suất cao không còn là một rào cản lớn đối với lò tầng sôi

- Lò tầng sôi có thể duy trì hiệu suất và tính linh hoạt khi sử dụng các loại nhiênliệu khác so với thiết kế

Những năm gần đây, kỹ thuật đốt tầng sôi đã được đẩy mạnh nghiên cứu và ứngdụng trong công nghiệp do những ưu điểm nổi bật của nó so với các phương pháp đốttruyền thống khác như: Công suất của buồng đốt hầu như không giới hạn, khả năngđốt đồng thời nhiều loại nhiên liệu khác nhau, hiệu quả quá trình cháy cao, cường độtrao đổi nhiệt lớn, chi phí chuẩn bị nhiên liệu thấp, giảm tối thiểu các khí độc hại nhưNOx, SOx, đốt được các loại nhiên liệu xấu, thành phần lưu huỳnh cao, độ ẩm cao, độtro lớn, khí đốt thải ra ít khí độc hại.

Lò CFB cho phép đốt được các loại nhiên liệu khó cháy, thành phần nhiên liệu cóthể thay đổi trong dải rất rộng, hàm lượng lưu huỳnh trong than cao mà vẫn đảm bảocác tiêu chuẩn về môi trường Than không cần có độ mịn cao như lò than phun

Công nghệ đốt phù hợp với cả loại than xấu có nhiệt trị thấp, hàm lượng chất bốcthấp, phù hợp với đặc tính than antraxit của Việt Nam Do than cháy ở nhiệt độ khôngcao (khoảng 850-950) nên lượng NOx tạo thành trong buồng lửa ở mức rất thấp so vớicông nghệ lò than phun truyền thống Vì vậy, với các tiêu chuẩn môi trường hiệnhành, không cần phải lắp đặt bộ khử NOx đắt tiền trên đường khói thải của lò hơi KhửSOx trực tiếp ngay trong buồng đốt và hiệu quả khử đạt rất cao nhờ sử dụng đá vôilàm phụ gia trong quá trình đốt, vì vậy ko cần phải lắp bộ khử SOx đắt tiền trên đườngkhói thải của lò hơi Nhiệt độ trong buồng lửa thấp và được kiểm tra chặt chẽ nênngăn cản được quá trình tạo xỉ và liên kết tro Lò có dải điều chỉnh phụ tải rộng từ 50-100% mà không cần phải sử dụng dầu đốt kèm Lò tầng sôi tuần hoàn, than cháy kiệthơn nên hàm lượng các bon trong tro thấp

hơn lò than phun thích hợp trong công nghiệp nhất là vật liệu xây dựng Hiện nay,công nghệ lò hơi tầng sôi tuần hoàn ngày càng được áp dụng rộng rãi Tuy nhiên ởViệt Nam công nghệ này còn khá mới mẻ, cần phải được đầu tư vào nghiên cứu vàphát triển

*Tiềm năng của Việt Nam đối với công nghệ lò hơi tầng sôi và khả năng ứng dụng.

Chất thải dân dụng và công nghiệp là những chất được loại ra khỏi quá trình sinhhoạt cũng như trong sản xuất, yêu cầu phải có công nghệ xử lý thích hợp nhằm bảo vệmôi trường và tận dụng lại một phần Ở nước ta là một nước đang phát triển, nền kinh

tế chủ yếu là nông nghiệp, nên lượng phế thải nông lâm nghiệp thải ra có trữ lượnglớn

Ở Miền Trung và đồng bằng sông Cửu Long có nhiều nguồn nhiên liệu xấu chưakhai thác hết như than nâu, than bùn, than có thành phần lưu huỳnh cao, phế thải sinhkhối (rơm, rạ, bã mía, mùn cưa…) Đặc biệt ở Quảng Nam có mỏ than Nông Sơn, là

mỏ than có thành phần lưu huỳnh, độ tro cao, nhiệt trị rất thấp, có thể nói đó là loạithan được xếp vào loại than xấu Nếu như ta dùng loại than này làm nhiên liệu đốt cho

các loại lò bình thường thì khả năng phát thải khí ô nhiễm và độ tro bay ra môi trường

sẽ rất lớn gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng Vì vậy việc ứng dụng công nghệ lòtầng sôi vào nước ta cần được phổ biến rộng rãi và phát triển nhiều hơn Hy vọngrằng, lò đốt phế thải nông-lâm nghiệp theo công nghệ tầng sôi sẽ được chuyển giao tớicác cơ sở sản xuất, góp phần hạ giá thành chế biến nông sản và hạn chế ô nhiễm môitrường

Tại Việt Nam, NMNĐ Yên Phụ (trước đây) và Nhà máy giấy Bãi Bằng là nhữngnơi đầu tiên sử dụng một số lò hơi công suất nhỏ kiểu “Lớp sôi” nhưng không có

“tuần hoàn” Công nghệ lò hơi lớp sôi tuần hoàn mới chỉ thâm nhập vào thị trườngViệt Nam từ những năm 1990 với một số lò hơi công suất nhỏ phục vụ sản xuấtđường, phân bón (hóa chất), giấy Lò CFB dùng trong ngành công nghiệp hóa chất cóthể kể đến lò CFB lắp trong nhà máy đạm Ninh Bình và nhà máy phân đạm Bắc Giangthuộc Tổng công ty Hóa Chất Trong nhà máy đạm Ninh Bình có lắp đặt 4 lò CFBphục vụ công nghệ sản xuất phân đạm từ than antraxít với các thông số hơi: lưu lượng130t/h, áp suất 9,8MPa, nhiệt độ 540oC do Công ty Lò hơi WUXI (Hoa Quang) -Trung Quốc cung cấp Lò đã bắt đầu vận hành từ giữa năm 2011 Để cung cấp hơi chocông nghệ tuyển quặng bauxite - nhôm, tại dự án tổ hợp bauxit - nhôm Lâm Đồng -Vinacomin đã lắp đặt và đang chạy thử 02 lò CFB do Công ty lò hơi Thái Sơn (trungQuốc) thiết kế chế tạo với lưu luợng hơi định mức 170 t/h, áp lực 5,29MPa và nhiệt độ4500C đốt than antraxit Hòn Gai, Cẩm Phả Ngoài các dự án điện của Vinacomin, cóthể kể đến các dự án: lò hơi tại NMNĐ An Khánh thuộc Công ty Cổ phần Nhiệt điện

An Khánh do nhà máy chế tạo HangZhou Trung Quốc chế tạo với áp suất hơi 9,81MPa, nhiệt độ 5400C, lưu lượng 240t/h đốt than của mỏ than Khánh Hòa; (2) Lò CFBcông suất 250MW, áp suất 17,4MPa, nhiệt độ 541 oC do Foster Wheeler thiết kế chếtạo cho NMNĐ Mông Dương 1 thuộc EVN; (3) Lò CFB công suất 300MW thông sốhơi cận tới hạn dự kiến lắp đặt tại NMNĐ Công Thanh (2 x 300MW) tỉnh Thanh Hóa;

lò CFB 300MW thông số cận tới hạn do Alstom thiết kế dự kiến lắp đặt tại Nhà máyđiện Thăng Long (2 x 300MW)

CHƯƠNG 2: LÒ TẦNG SÔI

2.1 Giới thiệu về lò tầng sôi

2.1.1 Tổng quan về lò tầng sôi

Tầng sôi đơn giản là một vùng không gian được tạo bởi các hạt rắn (than, tro,

cát, đá vôi…) những hạt này được nâng lên và lơ lửng trong buồng đốt nhờ áp lực củadòng không khí Vì vậy lớp liệu trong buồng đốt giãn nở ra, sự tiếp xúc giữa khôngkhí và nhiên liệu ung lên nhiều Ở trạng thái này các hạt chuyển động tự do và sôigiống như chất lỏng

Ứng dụng sớm nhất của công nghệ tầng sôi là thiết bị hóa khí của Fritz Winkler,

người Đức (1921) Tuy nhiên, sau đó lý thuyết mới về công nghệ hỗn hợp khí – rắnkhông được phát triển Đến những năm 50, công nghệ này được ngành dầu hỏa ứngdụng để cracking dầu nặng Những cố gắng trong việc ung lò tầng sôi cho sản xuất hơiđược bắt đầu từ thập kỷ 60 Giáo sư Douglas Elliott (người Anh) nghiên cứu và pháttriển, và ông được mệnh danh là “Cha đẻ của lò tầng sôi ” đã thúc đẩy việc ứng dụng

lò hơi tầng sôi để sản xuất hơi Ngày nay lò hơi tầng sôi được ứng dụng rộng rãi, từnhững ứng dụng thực tế như đốt rác thải, cung cấp hơi cho công nghiệp đến các nhàmáy nhiệt điện công suất 250 – 600MW Sự phát triển của kỹ thuật đốt tầng sôi làmgiảm bớt những trở ngại do phụ thuộc vào nguồn năng lượng hóa thạch Lò tầng sôiđốt được tất cả các loại nhiên liệu, kể cả các loại nhiên liệu xấu và có hàm lượng tro

và lưu huỳnh cao, lò tầng sôi đốt nhiên liệu bằng cách đốt cháy nhiên liệu trong mộtđiều kiện thủy động đặc biệt gọi là thể sôi và sự truyền nhiệt cho bề mặt hạt nhiên liệu

và dàn ống sinh hơi thông qua một lớp phân tử rắn không cháy Trong đó nhiên liệuđược đốt cháy trong một lớp vật chất nóng (850 ÷ 9500C) với những hạt không cháynhư tro, cát, đá vôi Trong buồng đốt, nhiên liệu cùng với lớp vật liệu sôi được thổi lêncao từ 0,5 đến 1 mét, tạo nên bởi dòng không khí thổi qua một bộ phân phối với tốc độxác định

Lò tầng sôi có hai loại chính theo quá trình tạo lớp sôi trong buồng đốt:

- Lò tầng sôi bình thường (sôi bọt)

- Lò tầng sôi tuần hoàn

2.1.2 Cháy nhiên liệu trong lớp sôi

Có lớp nhiên liệu rắn nằm trên ghi và thổi không khí từ dưới lên Nếu tốc độ thổigió lớp đủ lớn, hạt sẽ bị gió đẩy và chuyển động lơ lửng trong không gian buồng lửa.Lớp nhiên liệu rắn mà các hạt ở trạng thái chuyển động lơ lửng gọi là lớp sôi Kiểucháy nhiên liệu trong lớp sôi gọi là cháy tầng sôi, buồng đốt đốt nhiên liệu liệu ở trạngthái sôi gọi là buồng lửa tầng sôi (hình 2.1) Lớp sôi còn có tên gọi khác là lớp "lưuhóa", "đoạn lơ lửng" Buồng lửa cháy tầng sôi phải cần có đủ chiều cao và nhiệt độ đểnhiên liệu có thể cháy và cháy kiệt trước khi bay theo dòng ra khỏi buồng lửa và cầnrất kín vì áp suất gió trong buồng lửa lớn