Đang tải... (xem toàn văn)
Để đáp ứng nhu cầu than ngày một gia tăng cho sản xuất điện, trong khi nguồn than sản xuất trong nước không đủ và chất lượng than cấp cho điện có chiều hướng ngày càng giảm, để đảm bảo cao nhất an ninh năng lượng quốc gia và hiệu quả sử dụng than, vấn đề cấp thiết đặt ra là sử dụng hợp lý nguồn than nội địa và than nhập khẩu (trộn than với tỷ lệ hợp lý). Mời các bạn tham khảo!
NLN * 124 - 7/2015 * Sự THAY ĐổI CáC YếU Tố ảNH HƯởNG ĐếN QUá TRìNH CHáY TRONG Lò HƠI Từ CáC THí NGHIệM ĐốT THAN TRộN GIữA THAN ANTRAXIT NộI ĐịA Và THAN BITUM NHậP KHẩU TạI NHà MáY ĐIệN NINH BìNH Ths Nguyn Chin Thng, PGS.TS Trương Duy Nghĩa, TS Hoàng Tiến Dũng, PGS.TS Trần Gia Mỹ, TS Lê Đức Dũng MỞ ĐẦU Để đáp ứng nhu cầu than ngày gia tăng cho sản xuất điện, nguồn than sản xuất nước khơng đủ chất lượng than cấp cho điện có chiều hướng ngày giảm, để đảm bảo cao an ninh lượng quốc gia hiệu sử dụng than, vấn đề cấp thiết đặt sử dụng hợp lý nguồn than nội địa than nhập (trộn than với tỷ lệ hợp lý) để tạo nguồn than cung cấp ổn định lâu dài với giải pháp phân phối, vận chuyển hợp lý, đảm bảo chất lượng chi phí cung cấp than thấp nhất, đồng thời nâng cao hiệu suất lượng cho nhà máy nhiệt điện (NMNĐ) Xuất phát từ vấn đề nêu trên, nhằm đảm bảo làm việc ổn định, tin cậy lâu dài, giảm tối đa chi phí đầu tư cải tạo thiết bị cơng nghệ đốt, nâng cao hiệu sử dụng nhiên liệu, giảm thiểu ô nhiễm môi trường, vấn đề nghiên cứu công nghệ kỹ thuật đốt than trộn cho nhà máy nhiệt điện đốt than vận hành, đưa vào vận hành giai đoạn đến năm 2018 - 2020 cấp thiết, có ý nghĩa khoa học thực tiễn, cần đầu tư nghiên cứu cách đồng bộ, khách quan với đầy đủ sở lý thuyết thực tiễn tin cậy Để giải vấn đề cấp thiết nêu trên, Hội Khoa học Kỹ thuật Nhiệt Việt Nam đề xuất Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Nhà nước: “Nghiên cứu công nghệ đốt than trộn than khó cháy với than nhập dễ cháy nhằm nâng cao hiệu sử dụng nhiên liệu nhà máy nhiệt điện đốt than Việt Nam” Cùng với kết thu từ thí nghiệm đốt than trộn NMNĐ Ninh Bình thơng tin liên quan trình bày trước đây, báo tiếp tục trình bày kết đạt thông số than, gió cấp vào lò hiệu suất lò sau điều chỉnh q trình thí nghiệm KẾT QUẢ THU ĐƯỢC Q trình thí nghiệm đốt than trộn thực theo tỷ lệ trộn 0% (100% than nội địa), 5%, 10%, 15%, 20% 30% than nhập Trước đưa than trộn vào lò, thực cơng tác cần thiết phòng chống cháy nổ, biện pháp an tồn, lắp đặt thêm điểm đo nhiệt độ hệ thống chế biến than để theo dõi diễn biến thay đổi nhiệt độ Trong suốt q trình thí nghiệm, buồng lửa lò đảm bảo ổn định, điền đầy, khơng có vùng nhiệt độ cao thấp Nhiệt độ buồng lửa trung bình từ 1370 – 1420 oC, nhiệt độ cao ghi nhận 1520 oC (đang trình chỉnh chế độ) Tại cửa vệ sinh vòi đốt góc lò, quan sát tượng cháy vòi đốt Nhận thấy bắt cháy than trộn tốt, sát đầu vòi phun (trong vòi đốt 100% than nội địa, khoảng cách từ 20 – 40 cm) Ở tải 130 t/h trì thời gian dài nhiệt độ buồng lửa tăng 1500 oC thiếu gió thừa gió , nồng độ xy sau hâm nước trì tối ưu 2.8-3.0 % (với tải 130 t/h) Trong q trình thí nghiệm theo dõi tình trạng xỉ, xỉ xuống đều, ổn định, xỉ xốp, vít xỉ hoạt động bình thường Theo dõi qua cửa xem lửa, đơi có tượng xỉ chảy nhỏ giọt (được xác định nhiệt độ chẩy tro than nhập có giá trị thấp), nhiên, khơng xảy tượng đóng xỉ, giọt xỉ rơi xuống vít xỉ với kích thước nhỏ (lớn khoảng 10mm x 30mm) Sau ngừng lò, đội cơng tác phối hợp phân xưởng vận hành Lò – Máy đơn vị liên quan nhà máy tiến hành kiểm tra xỉ Kết buồng lửa sạch, khơng đóng bám xỉ, dàn pheston sạch, khơng đóng xỉ, bên thống sau ngừng lò, tượng đóng bám xỉ buồng lửa dàn pheston lò đốt thí nghiệm bình thường so với lò sử dụng 100% than nội địa NLN * 124 - 7/2015 * 2.1 Ảnh hưởng tốc độ vòi phun gió cấp Như biết, kết nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm gió cấp (gió vận chuyển than bột) lò đốt than phun tóm lược đơn giản sau: Lưu lượng gió cấp Nếu tỷ lệ gió cấp cao nhiệt lượng cần thiết để đạt tới trạng thái bắt lửa lớn Bởi than khó cháy cần chọn tỷ lệ gió cấp thấp Tuy nhiên lượng gió cấp cần phải đảm bảo yêu cầu cháy ổn định nên gió cấp khơng chọn q thấp Tỷ lệ gió cấp thơng thường chọn cho than bitum cao gấp đơi so với than antraxit Tốc độ gió cấp Nhiên liệu có nhiều chất bốc tốc độ dòng hỗn hợp- khơng khí khỏi vòi phun chọn lớn Khi than có chất bốc thấp thời gian cháy dài, chiều dài lửa lớn, chọn tốc độ dòng khỏi vòi phun lớn bột than cháy văng tới tường buồng lửa, gây nên đóng xỉ tường Than noi dia Tốc độ gió cấp (m/s) Trong q trình thí nghiệm tiến hành thí nghiệm sơ bộ, thí nghiệm tối ưu thí nghiệm – cân xác định tiêu kinh tế kỹ thuật lò chế độ nhiên liệu khác Các thí nghiệm tiến hành với công tác hiệu chỉnh chế độ vận hành phù hợp với nhiên liệu thay đổi Từ thí nghiệm xác định xây dựng quan hệ thay đổi ảnh hưởng tốc độ, nồng độ gió cấp 1, tỷ số tốc độ gió cấp 2/cấp 1, hệ số khơng khí thừa, tổng lưu lượng gió cấp vào lò đến chế độ cháy hiệu suất lò Tốc độ gió cấp tối ưu tỷ lệ trộn 25 24 Than tron 5% Than tron 10% 23 Than tron 15% 22 21 Than tron 20% Than tron 30% 1.Than noi dia 20 2.Than tron 5% 3.Than tron 10% 19 4.Than tron 15% 18 80 90 100 110 120 130 140 Phụ tải lò (t/h) 5.Than tron 20% 6.Than tron 30% Hình 1: Sự thay đổi tốc độ gió cấp tối ưu chế độ cháy nhiên liệu khác Tốc độ gió cấp tối ưu phụ thuộc tỷ lệ trộn phụ tải định mức 23 Tốc độ gió cấp tối ưu (m/s) Về khói thải, theo dõi suốt q trình thí nghiệm, tiêu SOx tương đương với lò vận hành 100% than nội địa (có xu hướng thấp hơn, lý giải hàm lượng lưu huỳnh than nhập nhỏ hơn) Riêng tiêu NOx CO thấp rõ rệt, đạt mức từ 10 – 15% 22 21 20 19 10 15 20 25 30 Tỷ lệ trộn (%) Hình 2: Tốc độ gió cấp tối ưu phụ tải định mức chế độ cháy nhiên liệu khác Nhận xét: - Tốc độ gió cấp tối ưu chế độ đốt than trộn cao so với chế độ đốt than nội địa - Biến thiên tốc độ theo tỷ lệ trộn không đồng đều, điều lý giải tỷ lệ trộn 5%, 10%, than nội địa sử dụng để trộn có chất lượng tốt xấu bất thường, tỷ lệ trộn 30%, tăng tốc độ gió cấp lên cao, lò cháy mãnh liệt, nhiệt độ buồng lửa tăng cao, xuất hiện tượng chảy xỉ lỏng nên phải điều chỉnh giảm để lò cháy an toàn, ổn định 2.2 Ảnh hưởng nồng độ than/gió vòi phun gió cấp Nâng cao nồng độ bột than đầu vòi phun làm giảm lượng nhiệt cần thiết để bắt lửa dòng bột than Từ nhận định thấy đốt than trộn lưu lượng tốc độ gió cấp tăng lên khơng q lớn so với đốt than antraxit hoàn toàn Nồng độ bột than đầu vòi phun tăng lên tăng tốc độ phản ứng hoá học (phản ứng cháy) trước bột than bắt cháy luợng nhiệt phát phản ứng cháy tăng lên, điều thúc đẩy hạt bột than bắt cháy Kết tốc độ gió cấp tối ưu q trình thí nghiệm trình bày hình (hình & hình 2) Nồng độ bột than đầu vòi phun tăng lên dẫn đến nâng cao độ đen lửa, tăng lượng hấp thụ nhiệt xạ lửa NLN * 124 - 7/2015 * Từ nhận định thấy than antraxit cần thiết phải nâng cao nồng độ bột than, nhiên than bitum với hàm lượng chất bốc cao nồng độ bột than cao, không làm cho luợng ô xy đưa vào bị thiếu, ảnh hưởng đến cháy kiệt chất bốc than sinh khói than, mà ảnh hưởng đến việc nâng cao nhiệt độ thân hạt bột than đưa đến bắt lửa bị kéo lùi lại Do ta thấy tồn gía trị nồng độ có lợi cho cháy ổn định bột than (than có chất bốc thấp bao nhiêu, đòi hỏi nồng độ bột than dòng cấp cao nhiêu) Vì vậy, đốt than trộn cần phải điều chỉnh giá trị cho phù hợp Kết nồng độ gió cấp tối ưu q trình thí nghiệm trình bày hình (hình 3&hình 4) - Mức độ biến thiên nồng độ phù hợp với biến thiên tốc độ - Biến thiên bất thường chế độ 5%, 10% 30% phù hợp với lý giải 2.3 Ảnh hưởng tỉ lệ tốc độ gió cấp 2/cấp Theo nghiên cứu trước đây, nhiên nhiệu có hàm lượng chất bốc thấp, tỷ lệ gió cấp thấp gió cấp cao, sử dụng nhiên liệu có chất bốc cao hơn, tỷ lệ gió cấp tăng lên gió cấp giảm dần Kết ảnh hưởng tỉ lệ tốc độ gió cấp 2/cấp q trình thí nghiệm tương đồng Đồ thị phản ánh ảnh hưởng tỷ số tốc độ gió cấp 2/cấp thể hình Tốc độ gió cấp 2/cấp tối ưu tỷ lệ trộn 1.6 Nồng độ gió cấp tối ưu tỷ lệ trộn Than noi dia Than tron 5% Than tron 10% 0.9 Than tron 15% Than tron 20% 0.8 Than tron 30% 1.Than noi dia 1.2 Than noi dia Than tron 5% Than tron 10% Than tron 15% Than tron 20% 0.8 Than tron 30% 0.6 1.Than noi dia 2.Than tron 5% 0.4 3.Than tron 10% 2.Than tron 5% 0.7 3.Than tron 10% 0.6 4.Than tron 15% 5.Than tron 20% 0.5 80 90 100 110 120 130 140 6.Than tron 30% Phụ tải lò (t/h) Hình 3: Sự thay đổi nồng độ gió cấp tối ưu chế độ cháy nhiên liệu khác Nồng độ gió cấp tối ưu phụ tải kinh tế phụ thuộc tỷ lệ trộn Nồng độ than/gió (kg/kg) 1.4 1.1 Tỷ lệ tốc độ cấp 2/cấp Nồng độ than/gió (kg/kg) 1.2 0.96 4.Than tron 15% 0.2 5.Than tron 20% 6.Than tron 30% 80 90 100 110 120 130 140 Phụ tải lò (t/h) Hình 5: Sự thay đổi tỷ số gió cấp 2/cấp tối ưu chế độ cháy nhiên liệu khác Nhận xét: Tỷ số tốc độ gió cấp 2/cấp tối ưu không thay đổi rõ ràng chế độ cháy nhiên liệu khác nhau, điều lý giải than nhập u cầu lượng khơng khí lý thuyết cao so với than nội địa nên lượng gió cấp yêu cầu cao 0.92 2.4 Ảnh hưởng hệ số khơng khí thừa 0.88 0.84 0.8 10 15 20 25 30 Tỷ lệ trộn (%) Đối với than antraxit nội địa khó bắt cháy khó cháy kiệt, yêu cầu hệ số khơng khí thừa cao so với than nhập Đồ thị phản ánh ảnh hưởng thể hình & hình Hình 4: Nồng độ gió cấp tối ưu phụ tải định mức chế độ cháy nhiên liệu khác Nhận xét: - Nồng độ gió cấp tối ưu chế độ đốt than trộn nhỏ so với chế độ đốt than nội địa NLN * 124 - 7/2015 * Hệ số khơng khí thừa phụ tải phụ thuộc chế độ trộn Hệ số khơng khí thừa 1.23 Than noi dia 1.22 Than tron 5% 1.21 Than tron 10% 1.2 Than tron 15% Than tron 20% 1.Than noi dia 1.19 1.18 1.17 Than tron 30% 2.Than tron 5% 1.16 1.15 3.Than tron 10% 5.Than tron 20% 1.14 80 90 100 110 120 130 140 Phụ tải lò (t/h) 4.Than tron 15% 6.Than tron 30% nên nhiệt độ buồng lửa đường khói giảm hiệu suất lò có xu hướng giảm theo Cùng với việc tăng lượng gió cấp 1, cấp giảm lượng gió cấp 3, tổng lượng gió cấp vào lò đáp ứng q trình cháy lò chế độ than trộn so sánh với đốt 100% than nội địa phụ tải tương ứng tăng Đồ thị phản ánh thay đổi tổng lượng gió cấp vào lò nhiên liệu tỷ lệ trộn khác thể hình Hình 6: Sự thay đổi hệ số khơng khí thừa tối ưu chế độ cháy nhiên liệu khác Tổng lượng gió vào lò (Nm3/h) Hệ số khơng khí thừa tối ưu phụ tải kinh tế phụ thuộc tỷ lệ trộn 1.21 Hệ số không khí thừa Tổng lượng gió tiêu chuẩn cấp vào lò tỷ lệ đốt than trộn 1.2 1.19 1.18 1.17 120000 110000 100000 Than noi dia Than tron 5% Than tron 10% Than tron 15% Than tron 20% 90000 Than tron 30% 1.Than noi dia 80000 2.Than tron 5% 70000 3.Than tron 10% 4.Than tron 15% 60000 5.Than tron 20% 80 1.16 10 15 20 25 30 90 100 110 120 130 140 6.Than tron 30% Phụ tải lò (t/h) Tỷ lệ trộn (%) Hình 7: Hệ số khơng khí thừa tối ưu phụ tải kinh tế chế độ cháy nhiên liệu khác Nhận xét: - Hệ số khơng khí thừa tối ưu chế độ đốt than trộn nhỏ so với chế độ đốt than nội địa - Biến thiên bất thường chế độ 5%, 10% 30% phù hợp với lý giải 2.5 Tổng lượng gió cấp vào lò Theo tính tốn, lượng khơng khí lý thuyết cần thiết cung cấp cho cháy hoàn toàn nhiên liệu than nhập cao so với nhiên liệu than nội địa Thực tế, trình đốt than trộn tỷ lệ, nhiệt độ gió nóng lò ln cao đốt 100% than nội địa từ 10 đến 25 oC, việc sấy than tốt hơn, điều góp phần lý giải cho tượng làm việc tốt hệ thống nghiền Ở dải cơng suất lò hơi, than trộn, lưu lượng gió cấp cần thiết cho trình cháy cao (m3/h) Khi tăng gió cấp & vào lò, nhiệt độ buồng lửa đường khói sau nhiệt tăng theo Ở tỷ lệ trộn cao (20% 30%), lò cháy mãnh liệt, nhiệt độ buồng lửa tăng cao (>1500 oC), tăng tượng chảy xỉ lỏng Để giải vấn đề này, giảm tốc độ gió cấp Hình 8: Sự thay đổi tổng lượng gió cấp vào lò chế độ cháy nhiên liệu khác Nhận xét: - Về bản, đốt than trộn, tổng lượng gió tiêu chuẩn cấp cho lò cao so với chế độ đốt than nội địa - Ở tỷ lệ trộn 15% 20%, lượng gió cấp vào lò có xu hướng thấp so với chế độ đốt than nội địa, điều lý giải chế độ trộn trên, lò đạt hiệu suất cao nên tiết kiệm nhiên liệu dẫn đến lượng gió yêu cầu giảm - Biến thiên bất thường chế độ 5%, 10% 30% phù hợp với lý giải 2.6 Hiệu suất lò Trong q trình đốt than trộn, hiệu suất lò xác định cao đốt 100% than nội địa So sánh với giá trị hiệu suất cao xác định thí nghiệm, giá trị cao xác định từ 0,6% đến 2% Tuy nhiên, chế độ đốt than trộn, hiệu suất chênh lệch phụ tải lò hơn, hiệu suất phụ tải đồng dẫn đến hiệu suất trung bình lò cao Đồ thị so sánh biến thiên hiệu suất lò thí nghiệm đốt 100% than nội địa tỷ NLN * 124 - 7/2015 * lệ trộn thể hình sau (hình & hình 10) Hiệu suất lò tỷ lệ trộn 85.5 Than noi dia Hiệu suất (%) 85.0 Than tron 5% 84.5 Than tron 10% 84.0 Than tron 15% 83.5 Than tron 20% 83.0 Than tron 30% 82.5 1.Than noi dia 82.0 81.5 2.Than tron 5% 3.Than tron 10% 4.Than tron 15% 81.0 80 90 100 110 120 130 140 5.Than tron 20% Phụ tải lò (t/h) 6.Than tron 30% Hình 9: Sự thay đổi tổng hiệu suất lò chế độ cháy nhiên liệu khác Hiệu suất lò phụ tải kinh tế phụ thuộc tỷ lệ trộn 86 Hiệu suất (%) 85.5 85 84.5 tế lượng than nội địa sử dụng lớn, lượng than nhập tập kết từ nhiều đoàn xà lan khác dẫn đến tượng Vì vậy, để xác định xác lượng tăng hiệu suất tỷ lệ trộn so với đốt 100% than nội địa cần phải tiếp tục có quy dẫn mặt nhiệt trị Nhiệt độ buồng lửa, đường khói có xu hướng tăng cao đốt than trộn Sau tiến hành thí nghiệm hiệu chỉnh khắc phục tượng tăng cao nhiệt độ buồng lửa nhiệt độ đường khói (sau nhiệt) cao từ 40 – 70 oC, nhiệt độ khói cao từ – oC so với đốt than nội địa 100% Khi vận hành tải cao (130 T/h), cần phải lưu ý điều chỉnh lượng gió cấp vào lò hợp lý Đây coi là yếu tố hạn chế định cấu tạo thiết kế thể lò NMNĐ Ninh Bình Vì vậy, để áp dụng đốt than trộn cho lò dạng khác vận hành, trước phải có chương trình nghiên cứu thí nghiệm phù hợp 84 83.5 83 82.5 82 10 15 20 25 30 Tỷ lệ trộn (%) Hình 10: Hiệu suất lò phụ tải kinh tế chế độ cháy nhiên liệu khác KẾT LUẬN Công tác chuẩn bị thí nghiệm than trộn NMNĐ Ninh Bình chuẩn bị tiến hành đầy đủ, chu đáo, nghiêm túc Trong suốt q trình đốt than trộn, lò vận hành an tồn, ổn định, việc điều chỉnh cơng suất, nâng, giảm tải, điều chỉnh thiết bị thuận lợi, dễ dàng Các số liệu thu xử lý đáng tin cậy Kết thí nghiệm phù hợp với lý thuyết nghiên cứu trước Các sai khác lý giải phù hợp Qua đồ thị trên, nhận thấy hiệu suất lò đạt mức cao trộn tỷ lệ 15% than nhập khẩu, 85% than nội địa Tuy nhiên, qua theo dõi số liệu vận hành trình trộn than, phân tích nhiên liệu, nhận thấy giá trị chất bốc nhiên liệu tăng tăng tỷ lệ trộn than nhiệt trị lại khơng biến thiên (giảm đều) chất lượng than nhập đồng ổn định Điều lý giải chất lượng than nội địa sử dụng để trộn tỷ lệ không đồng Mặc dù nhà máy cố gắng cung cấp than nội địa đánh giá ổn định điều không tránh khỏi thực Khi tỷ lệ trộn than nhập tăng lên, lò cháy ngày tốt tỷ lệ trộn cao lại dẫn đến tượng chảy xỉ, để đảm bảo vận hành an tồn lò hơi, phải hiệu chỉnh giảm gió dẫn đến hiệu suất lò giảm Do đó, để có kết luận thấu đáo xác vấn đề cần phải tiếp tục tiến hành nghiên cứu, thí nghiệm đánh giá Các kết thể sử dụng tham khảo để phục vụ cho công tác thiết kế lò xác định đốt nhiên liệu than trộn sau TÀI LIỆU THAM KHẢO 1 Nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm phòng thí nghiệm để xác định yếu tố ảnh hưởng đến bốc cháy đốt bột than than antraxit nội địa Báo cáo chuyên đề nội dung số Đề tài nghiên cứu đốt than trộn NMNĐ đốt than Ths Nguyễn Chiến Thắng; 2 Báo cáo sơ đốt than trộn lò số NMNĐ Ninh Bình Đề tài nghiên cứu đốt than trộn NMNĐ đốt than Ths Nguyễn Chiến Thắng, PGS.TS Trương Duy Nghĩa; 3 Các kết thu từ thí nghiệm đốt than trộn than antraxit nội địa than bitum nhập nhà máy nhiệt điện Ninh Bình Tạp chí Năng lượng Nhiệt số 122 – 3/2015 PGS.TS Trương Duy Nghĩa, Ths Nguyễn Chiến Thắng, KS Trịnh Văn Yên, KS Trịnh Văn Đoàn NLN * 124 - 7/2015 * ... suất lò Trong q trình đốt than trộn, hiệu suất lò xác định cao đốt 100% than nội địa So sánh với giá trị hiệu suất cao xác định thí nghiệm, giá trị cao xác định từ 0,6% đến 2% Tuy nhiên, chế độ đốt. .. than trộn NMNĐ đốt than Ths Nguyễn Chiến Thắng, PGS.TS Trương Duy Nghĩa; 3 Các kết thu từ thí nghiệm đốt than trộn than antraxit nội địa than bitum nhập nhà máy nhiệt điện Ninh Bình Tạp chí Năng... antraxit nội địa Báo cáo chuyên đề nội dung số Đề tài nghiên cứu đốt than trộn NMNĐ đốt than Ths Nguyễn Chiến Thắng; 2 Báo cáo sơ đốt than trộn lò số NMNĐ Ninh Bình Đề tài nghiên cứu đốt than trộn