BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI *** - LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP KỸ THUẬT TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG, GIẢM CHẤT PHÁT THẢI TRONG CÁC LÒ HƠI CÔNG NGHIỆP KIỂU TẦNG SÔI Ở MIỀN BẮC VIỆT NAM NGÀNH: CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH NGUYỄN VĂN AN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC GS.TSKH NGUYỄN SỸ MÃO HÀ NỘI - 2008 Luận văn Cao học Lời nói đầu Năng lượng động lực cho công phát triển kinh tế quốc gia Nhu cầu tiêu thụ lượng cho phát triển kinh tế ngày đòi hỏi cao, gây ô nhiễm môi trường trái đất ngày nặng nề Trong công nghiệp, nguồn lượng sử dụng thường đa dạng: than, dầu, khí, sinh khối Tuy nhiên, thực tế, than nguồn lượng chủ yếu, sử dụng rộng rÃi nguồn lượng có mức độ dự trữ lớn nước ta Trữ lượng đà thăm dò 4.942 triệu đó: Than antraxit 3.320 triệu tấn; than mỡ là: 7,4 triệu tấn; than nâu lµ: 218 triƯu tÊn vµ than bïn lµ: 396 triƯu Khả cung cấp khu Hòn Gai, Cẩm Phả là: 581 triệu 1.258 triệu Khả cung cấp than vùng Mạo Khê, Vàng Danh 103 triệu tấn, [9] Do than đóng vai trò quan trọng nhu cầu sản xuất lượng Việt Nam nên trình nghiên cứu công nghệ đốt than đặt lên hàng đầu so với loại nhiên liệu khác Mặc dù vậy, công nghệ đốt than nhằm sản xuất điện dùng công nghiệp nhiều lạc hậu, hiệu suất gây ô nhiễm môi trường Hiện nay, nhiệm vụ đặt cho nhà khoa học Việt Nam nghiên cứu ứng dụng thành công công nghệ giới nhằm nâng cao hiệu đốt than giảm ô nhiễm môi trường Một giải pháp công nghệ thích hợp ứng dụng công nghệ đốt tầng sôi FBC (fluidized bed combustion) công nghệ đốt tầng sôi tuần hoàn CFBC (circulating fluidized bed combustion) nhằm tận dụng loại than xấu (nhiều lưu huỳnh), giảm ô nhiễm môi trường tăng hiệu suất đốt ngành sản suất điện công nghiệp Việt Nam Công nghệ FBC & CFBC du nhập vào Việt Nam hoàn toàn theo phương thức chìa khóa trao tay (turnkey) nhà cung cấp thiết bị nước chủ đầu tư Việt nam Thực tế vận hành, bảo dưỡng sửa chữa lò FB khoảng 15 năm qua công ty giấy bột giấy BÃi Bằng, nhà máy dệt Nam Định, nhà máy dệt Vĩnh Phú đặc biệt công tác lắp đặt, chạy thử nghiệm thu lò CFB công ty điện Na Dương, Cao Ngạn cho Nguyễn Văn An - Công nghệ Nhiệt Lạnh 2006-2008 Luận văn Cao học thấy tồn nhiều rào cản kỹ thuật việc ứng dụng khai thác thương phẩm công nghệ FBC & CFBC Việt nam: đặc thù nhiên liệu nguồn nhiên liệu địa phương sử dụng, công nghệ xử lý phát thải SOx buồng đốt CFB, lực sở tiếp quản việc làm chủ công nghệ, sử dụng khai thác thiết bị, v.v Xuất phát từ tình hình nêu trên, luận án thạc sỹ nghiên cứu giải pháp kỹ thuật tiết kiệm lượng, giảm chất phát thải lò công nghiệp kiểu tầng sôi Miền Bắc Việt Nam nhằm tiếp tục nghiên cứu bổ sung kiến thức mặt lý thuyết thực nghiệm giải pháp công nghệ nói Mục tiêu đề tài xây dựng mẫu lò công nghiệp kiểu tầng sôi điển hình phù hợp với loại nhiên liệu Việt Nam, có hiệu suất cao, giảm ô nhiễm phát thải có khả chế tạo Việt Nam Để đạt mục tiêu nêu Luận án xây dựng với nội dung nghiên cứu cụ thể sau: i Nghiên cứu thực trạng loại lò công nghiệp lò công nghiệp kiểu tầng sôi Việt Nam Làm sáng tỏ lý dạng lò công nghiệp tầng sôi ii Nghiên cứu giải pháp kỹ thuật để tiết kiệm lượng giảm chất phát thải lò công nghiệp kiểu tầng sôi iii Nghiên cứu tính toán, thiết kế đề xuất mẫu lò công nghiệp kiểu tầng sôi thích hợp với nhiên liệu đà chọn Phạm vi nghiên cứu đề tài nghiên cứu lý thuyết lấy số liệu thực nghiệm số sở công nghiệp Miền Bắc Việt Nam Tuy đà cố gắng, thiếu kinh nghiệm, thời gian, kinh phí hạn chế nên chắn luận án không tránh khỏi thiếu xót Tôi mong nhận ý kiến đóng góp chân thành cho luận án, để luận án thành công Nguyễn Văn An - Công nghệ Nhiệt Lạnh 2006-2008 Luận văn Cao học Căn theo nội dung nghiên cứu, bố cục luận án gồm phần sau đây: Chương 1: Công nghệ đốt lớp sôi lớp sôi tuần hoàn Chương 2: Các giải pháp kỹ thuật tiết kiệm lượng giảm phát thải lò công nghiệp kiểu tầng sôi Chương 3: Nghiên cứu thiết kế mô hình lò công nghiệp kiểu tầng sôi tiết kiệm lượng giảm chất phát thải có khả chế tạo Việt Nam Chương4: Kết luận đề xuất Nguyễn Văn An - Công nghệ Nhiệt Lạnh 2006-2008 Luận văn Cao học Chương : Công nghệ đốt lớp sôi lớp sôI tuần hoàn 1.1 Thực trạng lò công nghiệp lò công nghiệp kiểu tầng sôi, tầng sôi tuần hoàn Việt Nam 1.1.1 Các loại lò công nghiệp Việt Nam Theo điều tra khảo sát thống kê tình hình sử dụng lò c«ng nghiƯp cđa Héi khoa häc kü tht nhiƯt Việt Nam (tháng năm 2008), [8], lò công nghiệp phân loại theo cách sau: - Theo nhiên liệu sử dụng: + Lò đốt than: Lò ghi cố định, lò ghi chuyển động (lò ghi xÝch, lß ghi lËt, lß ghi chun cÊp) + Lß đốt dầu FO + Lò đốt dầu DO + Lò đốt khí - Theo cấu tạo: + Lò ống lò, ống lửa: loại đặt đứng, loại nằm ngang + Lò ống nước: ống nước đứng, ống nước nằm nghiêng Và nhiều cách phân loại khác Việt Nam, gần lò theo phân loại có mặt, chủ yếu loại sau: - Lò ống lò ống lửa đặt đứng, chủ yếu loại: + có công suất < 1,5 t/h; + Đốt than, lò nhỏ đốt dầu FO, dầu DO hay khí đốt; + Ghi cố định; + áp suất phổ biến: bar - Lò ống lò ống lửa đặt nằm ngang, chủ yếu loại: + Có dải công suất rộng, từ 0,25 -16 t/h Nguyễn Văn An - Công nghệ Nhiệt Lạnh 2006-2008 Luận văn Cao học + Nhiên liệu: chủ yếu đốt dầu FO, có phần nhỏ đốt dầu DO khí đốt (các lò nhỏ) tỷ lệ nhỏ đốt than Trong năm gần đây, giá dầu FO đắt nên đà chuyển số lò đốt dầu sang lò đốt than Các lò cải tạo từ đốt dầu sang đốt than thường có buồng đốt phụ đặt lò - Lò ống nước đứng: Các ống nước đứng ống nước cong, có màng nối ống, tạo thành dàn ống có màng, bao bọc lấy buồng đốt, loại lò không cần xây buồng đốt + C«ng st: phỉ biÕn tõ 0,5- 20 t/h; + Nhiên liệu: chủ yếu than; + áp suất: từ 8-13 bar; + Ghi lò: cố định cho lò có công suất < t/h, khí cho lò có công suất > t/h - Lò ống nước nằm nghiêng: Đây loại lò cũ, lắp đặt sử dụng từ 30 năm trước, nhà máy xây dựng sau không sử dụng Kết điều tra khảo sát 119 doanh nghiệp thuộc ngành công nghiệp: Ngành dệt may, ngành giấy, ngành thực phẩm ngành hóa chất, ngành sử dụng nhiều lò nhất: - Nồi đốt than: + Số lượng: 1.187 + Tổng công suất: 4.349 t/h - Nồi đốt dầu: + Số lượng: 183 + Tổng công suất: 1.323 t/h Nguyễn Văn An - Công nghệ Nhiệt Lạnh 2006-2008 Luận văn Cao học Bảng 1.1 Tình hình sử dụng ngành công nghiệp quốc doanh, [8] Ngành Dệt may quèc doanh Thùc phÈm GiÊy Hãa chÊt Nåi h¬i nói chung Công tổng suất Số công sử lượng suất, dụng, t/h t/h Nồi đốt than Công tổng suất Số công sử lượng suất, dụng, t/h t/h Nồi đốt dầu Công tổng suất Số công sử lượng suất, dông, t/h t/h 86 519,46 678,93 55 645,46 299,30 31 174,0 79,63 76 410,35 377,65 36 122,25 105,15 40 288,1 272,1 26 52 505,0 504,2 20 129 348,0 1.206,4 106 157,0 704,3 88,0 - 404,0 - 316,0 - 1.1.2 Các lò công nghiệp kiểu tầng sôi, tầng sôi tuần hoàn 1.1.2.1 Lò công nghiệp cpf-40a Công ty Dệt Vĩnh Phú Giới thiệu công ty Tên công ty: Công ty Dệt Vĩnh Phú Địa chỉ: 108, Hùng Vương, Việt trì, Phú thọ Điện thoại / Fax: 021.846409/ 0210.846676 Ngµy thµnh lËp: 19/10/1997 Tỉng diƯn tÝch: 18 Tổng số cán công nhân viên: 1.800 người Sè ca lµm viƯc ngµy: ca, giê/ ca Số ngày làm việc năm: 300 ngày Các sản phẩm chính: Sản xuất sợi dệt vải loại Nhu cầu sử dụng nguồn lượng sử dụng: Nhu cầu sử dụng: cấp bÃo hoà cho phân xưởng hồ sợi + áp suất: kg/cm2 + Nhiệt độ: 1520C + Lưu lượng: 3000kg/h Không có hộ sử dụng nơi khác Nguồn lượng sử dụng: Điện lưới, than củi, than cám4, dầu DO Nguyễn Văn An - Công nghệ Nhiệt Lạnh 2006-2008 Luận văn Cao học Giới thiệu hệ thống lò CPF-40E: Th«ng sè thiÕt kÕ: + C«ng suÊt 4.000 kg/h + ¸p suÊt thiÕt kÕ: 10,54 kg/cm2 + ¸p suÊt làm việc: kg/cm2 + Hiệu suất: 822% + Tiêu hao than: 700 kg/h ( Qt = 3800 kg/h) Qu¹t gió FD: + Công suất: 20 HP + Lưu lượng: 80 m3/ph + áp suất đầu đẩy: 400 mm H2O Quạt gió CFN: + Công suất: 10 HP + Lưu lượng: 1000 m3/h + áp suất đầu đẩy: 700 mmH2O Quạt khói ID: + Công suất: 20 HP + Lưu lượng: 160 m3/ph + áp suất đầu đẩy: 250 mmH2O Bơm nước cấp: + Công suất: HP + Lưu lượng: 4,3 m3/h + áp suất đầu đẩy: 120 mH2O Các vấn đề thực tế vận hành hệ thống lò Vấn đề cấp than: + Dùng trục vít, điều chỉnh biến tần (tốc độ cấp than tương thích áp lực gió đầu đẩy khoảng 350ữ 400 mmH2O áp lực hút khoảng 200ữ230 mmH2O) + Cỡ hạt: 5ữ7 mm (cấp than từ phía dùng 75% hạt 25% bét; cÊp than tõ díi dïng 75% bét vµ 25% hạt) Nguyễn Văn An - Công nghệ Nhiệt Lạnh 2006-2008 Luận văn Cao học + Độ ẩm thực tế vận hành công ty: 5,63ữ6% (độ ẩm yêu cầu 7%), than có độ ẩm cao cần trộn thêm cát xỉ Vấn đề thải xỉ đáy lò: Thải xỉ định kì qua cửa thải xỉ Khi chất lượng than cấp ổn định vấn đề Tuy nhiên bụi thoát môi trường nhiều thải xỉ nóng bụi Khi thải xỉ nhiệt độ cao dễ bị ®ãng xØ ë cưa th¶i xØ VÊn ®Ị khëi ®éng: + Sử dụng than củi, phế (có sẵn công ty) dầu DO để nhóm lò từ trạng thái lạnh + Do không ổn định lưới điện (điện áp tần số vượt khoảng ®iỊu chØnh) lµm cho hƯ thèng cÊp than nhiỊu không hoạt động dẫn đến tình trạng tắt lò Vấn ®Ị bơi: + Khư bơi kiĨu Cyclon + Lỵng than bụi thu hồi lớn khoảng 20% lượng than cấp vào lò Một số nhận xét: + Do đặc trưng hộ sử dụng công ty nên trình vận hành lò mức công suất thấp, thời gian khởi động dừng lò nhiều lần năm dẫn đến chi phí sản suất tăng cao, hiệu suất hệ thống thấp + Không kén chọn loại than có chất lượng cao + Dễ xảy cố giảm nhiệt độ tắt lò, đóng xỉ buồng đốt + Hàm lượng than cháy không hết có tro bay lớn + Môi trường vận hành có độ ồn cao, bụi 1.1.2.2 Lò tầng sôi tuần hoàn (CFB) Công ty Nhiệt điện Na Dương Thông tin chung: Địa điểm : Thị trấn Na Dương huyện Lộc Bình, tỉnh Lạng Sơn Cấu hình nhà máy : 2x50 MWx110 kV Công suất phát thô : 55,6 MW/1 tổ máy Công suất phát tinh : 50,07 MW/1 tổ máy Sử dụng công nghệ lò tầng sôi tuần hoàn hÃng Foster Wheeler thiết kế Nguyễn Văn An - Công nghệ Nhiệt Lạnh 2006-2008 Luận văn Cao học Hằng năm cung cấp cho lưới điện Quốc gia 650 triệu kWh điện Thông số lò Sản lượng : 205 t/h áp lực làm viƯc : 130 kg/cm2 ¸p lùc thiÕt kÕ : 152 kg/cm2 Nhiệt độ : 5400C Công suất nhiệt : 141,5 MWth NhiƯt ®é níc cÊp : 2230C NhiƯt ®é khãi th¶i : 1450C HiƯu st : > 90,0 % KiĨu tua bin : Tua bin ngưng thân Số tầng : 40 tầng cánh kiểu phản lực Số cửa trích :5 Công suất : 55,6 MW áp lực : 126 kg/cm2 Nhiệt độ : 5350C Tốc độ : 3000 vòng/phút áp lực thoát : 0,09 kg/cm2 Nhiệt độ thoát : 43,50C Tiêu hao nhiệt thô : 2160 kcal/kwh Loại lò hơi: Lò tầng sôi tuần hoàn có bao hơi, ống nước đứng, vòng tuần hoàn tự nhiên Nhiên liệu: Đốt than dạng hạt thô (10mm) Than lấy từ mỏ than Na Dương có hàm lượng lưu huỳnh cao Cấu tạo: Buồng đốt: kiểu hở cấu tạo tường ống nước lên, tường ống tường ống sinh lò Nguyễn Văn An - Công nghệ Nhiệt Lạnh 2006-2008 Luận văn Cao học 3.7.2 Cơ sở lý thuyết tính toán Trở lực hệ thống thông gió cho lò bao gồm loại trở lùc: trë lùc ma s¸t, trë lùc cơc bé, trë lực dòng khí qua cụm ống trở lực tự hút Trong lò tầng sôi BFB có loại trở lực trở lực ghi trở lực lớp sôi 3.7.2.1 Trở lực ma sát Trở lực ma sát trở lực gây nên dòng khí đường khói thẳng có tiÕt diƯn ®ång ®Ịu Trong ®êng khãi tõ cưa buồng lửa tới bao hơi, dòng khói coi đẳng nhiệt nên trở lực ma sát tính theo c«ng thøc (17-1)[11] ∆hms l ω2 , N/m2 = λ ms ρ d td Trong bao h¬i, dòng khí lưu động đẳng nhiệt nên trở lực ma sát dòng khí trình lưu thông tính theo công thức (17-2) [11]: hms = 0,583.λ ms ω2 T l ρ , N/m2 d td Tv Trong ®ã: - l: độ dài máng dẫn khí, m - dtd: đường kính tương đương máng dẫn khí, m - : tốc độ dòng khí lấy theo nhiệt độ trung bình dòng tiết diện bé nhất, m/s - : mật độ dòng khí, kg/m3 - T, Tv: nhiệt độ dòng khí vách, K - λ ms: hƯ sè ma s¸t HƯ sè ma s¸t xác định phụ thuộc vào tiêu chuẩn Reynold vách Trong thiết kế này, ống sinh bao ống nhẵn bóng nên hệ số ma sát ®ỵc tÝnh nh sau: Khi Re = 4000- 100 000 theo công thức (17-3) [1] : ms = 04,316 Re Khi Re >100 000 theo công thức (17-4) [1] : λms = 0,8572, (lg Re) Khi Re = 2000- 4000 th× theo [1] : λms = 0,04 Nguyễn Văn An - Công nghệ Nhiệt Lạnh 2006-2008 95 Luận văn Cao học Khi Re < 2000 theo c«ng thøc (17-5) [1]: λms = 64 Re Theo [1] ®èi víi têng dÉn khãi b»ng thÐp cã líp lãt gạch hay đường khói gạch ms = 0,04 3.7.2.2 Trë lùc côc bé Trë lùc côc tổn thất áp lực hình dáng đường ống thay đổi đột ngột hay phương lưu thông dòng thay đổi gây nên Công thức tính trở lực cơc bé theo c«ng thøc (17-7) [11] nh sau: ∆hcb = ξ cb ρ ω2 ,N/m2 Trong ®ã: - ξ cb: hƯ sè trë lùc cơc bé Theo c«ng thøc (17-8) [1]: ξ cb= Kα.ξ - ξ 0: hệ số trở lực ban đầu, xác định theo ®å thÞ 17-2a [11] - Kα: hƯ sè hiƯu chØnh góc quặt, xác định theo đồ thị 17-3a [11] 3.7.2.3 Trở lực dòng khí qua cụm ống Dòng khói bao bên ống nên bỏ qua trë lùc nµy 3.7.2.4 Trë lùc tù hót Khi khói chuyển động lên xuống đường khói mật độ dòng khác với mật độ không khí bên nên đà tạo chênh lệch trọng lượng Khi dòng lên, chênh lệch làm tăng cường chuyển động, dòng xuống có tác dụng kìm hÃm chuyển động Sự chênh lệch gọi lực tự hút Do ta sử dụng biện pháp thông gió cưỡng dùng quạt khói, trở lực tự hút nhỏ nên bá qua kh«ng tÝnh 3.7.2.5 Trë lùc cđa ghi Trë lực ghi trở lực gây nên dòng khí chuyển động từ hộp gió qua lỗ chụp ghi Trở lực ghi xác định đồ thị dựa vào vận tốc không khí qua lỗ chụp ghi Cách tính toán cho bảng phần sau Nguyễn Văn An - Công nghệ Nhiệt Lạnh 2006-2008 96 Luận văn Cao học Đồ thị xác định trở lực ghi Nguyễn Văn An - Công nghệ Nhiệt Lạnh 2006-2008 97 Luận văn Cao học 3.7.2.6 Trở lực lớp sôi Trở lực lớp sôi trở lực gây trọng lượng hạt Trở lực lớp sôi tÝnh theo c«ng thøc: ∆P = A.hls.ρcd.g, Pa hay: ∆P = A.hls.ρcd, mmH2O Trong ®ã: - A: hƯ sè tû lệ, phụ thuộc loại than, có bảng Loại than A Than đá Than anthracite 0,76- 0,82 0,8 Than nâu Tro lò tạo khí 0,5- 0,6 0,8 - hls: chiều cao lớp sôi trạng thái tĩnh, m - cd: khối lượng riêng chất đống vật liệu, kg/m3 - g: gia tèc träng trêng, m/s2 C¸c phÐp tính kết tính toán trở lực cho bảng sau: Tính trở lực lớp sôi Kết Tên Kí hiệu Chiều cao lớp sôi tĩnh H0 Đơn vị Công thức tính m Thiết kế 0.30 ρcd kg/m3 ρcd = ρtro.(1-ε 0) 1129 HÖ sè tû lệ A - Tra bảng 0.8 Trở lực lớp sôi hls mmH2O hls = A.H0.tro 271 Khối lượng riêng chất đống hạt trơ Nguyễn Văn An - Công nghệ Nhiệt Lạnh 2006-2008 98 Luận văn Cao học Nguyễn Văn An - Công nghệ Nhiệt Lạnh 2006-2008 99 Luận văn Cao học Nguyễn Văn An - Công nghệ Nhiệt Lạnh 2006-2008 100 Luận văn Cao học Nguyễn Văn An - Công nghệ Nhiệt Lạnh 2006-2008 101 Luận văn Cao học 3.7.3 Chọn quạt gió, quạt hút Đối với lò không khí nóng tái tuần hoàn lưu lượng quạt cấp gió theo công thức (17-26) [11] là: Q g = β Btt (α bl − ∆α bl − ∆α ng + ∆α s ).V0 273 + t kkl , m3/h 273 Lưu lượng quạt hút khói theo công thức (17-29) [1] là: Qk = Btt (Vkh + ∆α V0 ) 273 + t kh 273 ,m3/h Trong đó: - V0: Lượng không khí lý thut, m3tc/kg - Vkh: thĨ tÝch khãi th¶i sau lò hơi, m3tc/kg - Btt: lượng tiêu hao nhiên liệu tính toán, kg/h - tkkl: nhiệt độ không khí lạnh, 0C - α bl: hƯ sè kh«ng khÝ thõa bng lưa - ∆α bl, ∆α ng, ∆α s: hƯ sè kh«ng khÝ lät bng lưa, hƯ thèng nghiỊn than, sấy không khí lò nên - 1: hệ số an toàn, theo [11] lÊy β = 1,1 - ∆α do: hệ số không khí lọt đường ống dẫn thiết bị khử bụi, = 0,02 - th: hệ số không khí thừa đầu vào đường khói thải Nhiệt độ khói quạt hút khói theo c«ng thøc (17-30) [11]: th = α th t th + ∆α t kkl , C α th + áp suất đầu đầu đẩy quạt hút khói theo công thức (17-31) [11]: H k = H h , Pa áp suất đầu đầu đẩy quạt cấp gió theo công thức (17-32) [1]: H g = β ∆H g , Pa Trong đó: - 2: hệ số an toàn, theo [11] lÊy β = 1,2 - ∆Hk: tæng trë lực đường khói từ lò tới ống khói, Pa - Hg: tổng trở lực đường gió từ miệng vào quạt gió tới lò, Pa Công suất quạt hút khói theo công thức (17-33) [11]: Nguyễn Văn An - Công nghệ Nhiệt Lạnh 2006-2008 102 Nguyễn Văn An - Công nghƯ NhiƯt L¹nh 2006-2008 Qh=β1.Btt.(Vth+ ∆αdo.V0) .(273+tkkl)/273 m3/h Qh Hk Lưu lượng quạt hút khói áp suất đầu đẩy quạt hót khãi Pa 21640,88 Qg=β1.Btt.αbl.V0.(273+tkkl)/273 Hg = β2.∆Hg m3/h Pa Qg Hg Hk = β2.∆Hk 2883,10 3600.η g 1,40 Q g H g áp suất đầu đẩy quạt cấp gió 13724,38 6125,36 ThiÕt kÕ - 0,02 αkh Chän - ∆αdo 1,30 - N g = 1,1 αbl 25 280 1746,08 5,04 N k = 1,1 ThiÕt kÕ ThiÕt kÕ TÝnh to¸n C C tkkl tkh TÝnh to¸n kg/h Btt Lượng tiêu hao nhiên liệu tính toán Nhiệt độ không khí lạnh Nhiệt độ khói thải Hệ số không khÝ thõa bng lưa HƯ sè kh«ng khÝ lät đường ống dẫn Hệ số không khí thừa đầu vào đường khói thải Lưu lượng quạt cấp gió Tính toán m3tc/kg V0 Lượng không khí lý thuyết 5,46 Tính toán m3tc/kg Vkh Thể tích khói thải sau lò 5104,47 Hg=(hghi+hls)*9,8 Pa Hg Tổng trở lực từ quạt gió tới lò 2402,58 Hk=(hms1+hms2+hmskh+hcb1+hcb1-2+hcb2)*9,8 Pa Hk Tổng trở lực từ lò tới ống khói Kết Công thức tính Đơn vị Kí hiệu Tên Chọn quạt Luận văn Cao häc Qk H k , kW 3600.η k C«ng suất quạt gió theo công thức (17-34) [11]: , kW Trong đó: k, g hiệu suất quạt hút khói quạt cấp gió lúc quạt làm việc áp suất toàn phần Các kết tính toán quạt cho bảng sau: 103 Luận văn Cao học Chương : Kết luận đề xuất 4.1 Kết luận Bản luận án hoàn thành với giúp đỡ tận tình GS.TSKH Nguyễn Sỹ MÃo Nội dung luận án nghiên cứu giải pháp kỹ thuật tiết kiệm lượng, giảm chất phát thải lò công nghiệp kiểu tầng sôi Miền Bắc Việt Nam nhằm tiếp tục nghiên cứu bổ sung kiến thức mặt lý thuyết thực nghiệm giải pháp công nghệ nói Mục tiêu luận án xây dựng mẫu lò công nghiệp kiểu tầng sôi điển hình phù hợp với loại nhiên liệu Việt Nam, có hiệu suất cao, giảm ô nhiễm chất phát thải có khả chế tạo Việt Nam Bản luận án đà giải vấn đề sau: ã Nghiên cứu thực trạng loại lò công nghiệp lò công nghiệp kiểu tầng sôi, tầng sôi tuần hoàn Việt Nam ã Nghiên cứu lý thuyết công nghệ đốt lớp sôi lớp sôi tuần hoàn Làm sáng tỏ lý dạng lò công nghiệp tầng sôi tầng sôi tuần hoàn ã Nghiên cứu giải pháp kỹ thuật để tiết kiệm lượng lò công nghiệp kiểu tầng sôi ã Nghiên cứu giải pháp để giảm chất phát thải lò công nghiệp kiểu tầng sôi ã Nghiên cứu tính toán, thiết kế đề xuất mẫu lò công nghiệp kiểu tầng sôi thích hợp với nhiên liệu đà chọn Đặc điểm mẫu lò công nghiệp tầng sôi đà nghiên cứu là: ã Hệ thống cấp nhiên liệu hợp lí, làm việc ổn định, nhiên liệu không xử lí trước ã Thiết kế buồng đốt có hiệu suất cháy cao ã Đảm bảo lò có giải thay đổi phụ tải tải rộng nhanh ã Lượng chất ô nhiễm thải nhỏ ã Đặt bề mặt truyền nhiệt lớp để giảm kích thước lò Kết luận án đóng góp phần vào nhìn, ý thức cđa ngêi cc vỊ viƯc nghiªn cøu, thiÕt kÕ chế tạo, lắp đặt, vận hành buồng đốt Nguyễn Văn An - Công nghệ Nhiệt Lạnh 2006-2008 104 Luận văn Cao học lò FB công suất nhỏ vừa phù hợp với điều kiện thực tế Việt Nam, có ý nghĩa đặc biệt quan trọng, góp phần vào nâng cao lực cạnh tranh công nghiệp Việt Nam, cải thiện hiệu sử dụng nguồn lượng sơ cấp, giảm thiểu ô nhiễm môi trường đồng thời góp phần ổn định công suất sản lượng điện nhà máy nhiệt điện đốt than sư dơng c«ng nghƯ CFB ë ViƯt Nam năm tới 4.2 Đề xuất Do chưa có nhiều tài liệu chuyên sâu công nghệ đốt tầng sôi tầng sôi tuần hoàn nên nhiều hệ số phần tính toán thiết kế phải dựa theo số liệu công nghệ đốt than phun truyền thống Để nâng cao chất lượng tính toán giảm thiểu tối đa phát thải, bảo vệ môi trường nguyên sinh, số đề xuất đưa sau : i) Tạo điều kiện nghiên cứu sâu rộng công nghệ đốt tầng sôi tầng sôi tuần hoàn nhằm tăng hiệu suất đốt giảm lượng phát thải SOx NOx môi trường ; ii) Tạo điều kiện xây dựng thêm sô nhà máy dùng công nghệ đốt tầng sôi tầng sôi tuần hoàn để tận dụng lượng than xấu, nhiều lưu huỳnh tiết kiệm lượng than tốt dành cho xuất iii) Lò tầng sôi tiêu thụ nhiều nhiên liệu, đặc biệt than Lượng chất thải trình sử dụng lò lớn Các chất thải chất thải bỏ mà có nhiều giá trị kinh tế, cần có giải pháp để tái sử dụng chất thải có giá trị iv) Cần có chế tài để bảo đảm việc phát thải lò nằm giới hạn tiêu chuẩn cho phép không gây ô nhiễm cho môi trường không khí xung quanh Bản luận án đề tài thiết thực góp phần vào chương trình vĩ mô sử dụng tiết kiệm hiệu lượng nói chung để đảm bảo xà hội phát triển bền vững Nguyễn Văn An - Công nghệ Nhiệt Lạnh 2006-2008 105 Luận văn Cao học Tài liệu tham khảo i tài liệu tham khảo tiếng việt Nguyễn Sĩ MÃo Lò tập 1,2 Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội 2006 Đặng Quốc Phú, Trần Thế Sơn, Trần Văn Phú Truyền nhiệt Nhà xuất giáo dục, 1992 Phạm Lê Dần, Nguyễn Công Hân Công nghệ lò mạng nhiệt Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà nội - 2001 Nguyễn Sỹ MÃo Lý thuyết cháy thiết bị cháy Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà nội - 2002 Đàm Xuân Hiệp, Bành Bích, Đỗ Văn Thắng, Trương Ngọc Tuấn, Trương Huy Hoàng Lò công nghiệp Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà nội - 2007 Nguyễn Sĩ MÃo.Thiết kế môn học Lò Trường Đại học Bách Khoa, 1974 Phạm Hoàng Lương, Nghiên cứu ứng dụng công nghệ lớp sôi lớp sôi tuần hoàn Việt Nam, Báo cáo tổng kết nhiệm vụ ươm tạo công nghệ Hà nội, tháng 5/2007 Trương Duy Nghĩa Thống kê đánh giá chất thải đề xuất công nghệ phù hợp để giảm thiểu ô nhiễm lò công nghiÖp”, tËp 1, Héi khoa häc kü thuËt nhiÖt Việt Nam Hà nội, tháng - 2008 Nguyễn Sỹ MÃo Vài nét phát triển nguồn lượng than & lựa chọn công nghệ đốt hợp lý giai đoạn 2006 - 2020 Hà nội, tháng12 - 2005 iI tài liệu tham khảo nước 10 Phạm Hoàng L¬ng.A study of fluidized bed and circulating fluidized bed technology Et 92-14 Master’s thesis Asian institute of technology Bangkok, Thailand, 1992 11 Wen - Ching Yang Fluidization, Solids Handling, And Processing Westwood, New Jersey, USA- 1990 Nguyễn Văn An - Công nghệ Nhiệt Lạnh 2006-2008 106 Luận văn Cao học 12 Prabir Basu Circulating fluidized bed boilers Design and operations Butterworth - Heinemann - 1991 13 Yang, W C (1976) in Proc Pneumotransport 3, BHRA FluidEngineering, Bedford, E5-49 14 Yerushalmi, J., D H Turner, and A M Squires (1976) “The Fast Fluidized Bed,” Industr Eng Chem., Process Design and Develope., 15 pp 47-53 15 Leckner, B (1991) “ Heat transfer in Circulating Fluidized Bed boilers,” in Circulating fluidized bed Technology III, P Basu, M Hasatani, and M Horio, eds., Pergamon Press, Oxford, pp 27-38 16 Glicksman, L R., (1986) “Circulating Fluidized Bed Heat transfer,” in Circulating fluidized bed Technology II, P Basu and J.F Large, eds., Pergamon Press, Oxford, pp 9-70 Nguyễn Văn An - Công nghệ Nhiệt Lạnh 2006-2008 107 Luận văn Cao học MụC LụC Lời nói đầu Chương : Công nghệ đốt lớp sôi lớp sôI tuần hoàn 1.1 Thực trạng lò công nghiệp lò công nghiệp kiểu tầng sôi, tầng sôi tuần hoµn ë ViƯt Nam .4 1.1.1 Các loại lò công nghiệp Việt Nam 1.1.2 C¸c lò công nghiệp kiểu tầng sôi, tầng sôi tuần hoàn 1.1.2.1 Lò công nghiệp cpf-40a Công ty Dệt Vĩnh Phú 1.1.2.2 Lò tầng sôi tuần hoàn (CFB) Công ty Nhiệt điện Na Dương 1.1.2.3 Lò CFB Công ty ®iƯn Cao Ng¹n 10 1.2 Nghiên cứu công nghệ đốt lớp sôi lớp sôi tuần hoàn 11 1.2.1 Giới thiệu sơ lược công nghệ đốt tầng sôi lò Bfb 11 1.2.2 Đặc tính khí động lực học 13 1.2.2.1 Đặc tính lớp hạt 13 1.2.2.2 Các chế độ sôi lớp hạt 17 1.2.3 Đặc tính trao đổi nhiệt 26 1.2.4 Đặc tính cháy nhiên liệu 28 1.2.4.1 Tæng quan 28 1.2.4.2 Các trạng thái trình cháy than lớp sôi 29 1.2.5 Quá trình cháy lò tầng sôi tầng sôi tuần hoàn 35 Chương : Các giải pháp kỹ thuật tiết kiệm lượng giảm chất phát thải lò công nghiệp kiểu tầng sôi 37 2.1 Các giải pháp kỹ thuật tiết kiệm lượng 37 2.1.1 Tầm quan trọng ghi phân phối gió 37 2.1.2 ThiÕt kÕ ghi tÊm kiÓu nuèm giã 39 2.1.2.1 Thiết kế lỗ ghi 40 2.1.2.2 ThiÕt kÕ chơp thỉi giã 42 2.1.2.3 Líp chÞu lưa b¶o vƯ ghi 43 2.1.2.4 Hép giã díi đường ống dẫn gió 43 2.1.3 HÖ thèng cÊp than lò lớp sôi 43 2.1.4 Buồng đốt công nghệ lớp s«i bät BFB 49 2.1.5 VÊn ®Ị vËt liƯu líp 52 2.2 Các giải pháp giảm chất phát thải lò tầng sôi 54 Nguyễn Văn An - Công nghệ Nhiệt Lạnh 2006-2008 Luận văn Cao học 2.2.1 ảnh hưởng chất thải lò gây ô nhiễm không khí 54 2.2.2 Quá trình Khử lưu huỳnh 55 2.2.3 Phát thải lưu huỳnh điôxit (SO2) 57 2.2.4 Phát thải ôxit nitơ NOx 66 Ch¬ng : nghiên cứu thiết kế mô hình lò công nghiệp kiểu tầng sôi tiếtkiệm lượng giảm phát thải có khả chế tạo việt nam 68 3.1 Các thông số thiết kế 68 3.2.ThiÕt kÕ 70 3.2.1 Xác định hình dạng lò 70 3.2.2 C¸c kÝch thíc thiÕt kÕ 72 3.3 Tính cân vật chất trình cháy 75 3.3.1 Tính thể tích không khí lý thuyết thể tích sản phẩm cháy 75 3.3.2 Tính entanpi sản phẩm cháy 77 3.3.3 TÝnh c©n nhiệt lượng tiêu hao nhiên liệu 79 3.4 TÝnh tèc ®é giã tíi h¹n 81 3.4.1 TÝnh to¸n tèc độ sôi tới hạn nhỏ 82 3.4.2 TÝnh to¸n tèc ®é bay 82 3.5 TÝnh nhiÖt buång löa 83 3.5.1 Tính phần tầng sôi 83 3.5.2 Tính lượng nhiệt trao đổi phần lớp sôi 87 3.6 TÝnh trao ®ỉi nhiƯt cơm èng löa 88 3.7 Tính khí động lò tầng sôi bfb suất 10 T/h 94 3.7.1 NhiƯm vơ vµ phương pháp thông gió lò 94 3.7.2 Cơ sở lý thuyết tÝnh to¸n 95 3.7.2.1 Trë lùc ma s¸t 95 3.7.2.2 Trë lùc côc bé 96 3.7.2.3 Trở lực dòng khí qua côm èng 96 3.7.2.4 Trë lùc tù hót 96 3.7.2.5 Trë lùc cña ghi 96 3.7.2.6 Trë lùc cđa líp s«i 98 3.7.3 Chän qu¹t giã, qu¹t hót 102 Ch¬ng : Kết luận đề xuất 104 4.1 KÕt luËn 104 4.2 §Ị xt 105 Nguyễn Văn An - Công nghệ NhiƯt L¹nh 2006-2008 ... Chương 2: Các giải pháp kỹ thuật tiết kiệm lượng giảm phát thải lò công nghiệp kiểu tầng sôi Chương 3: Nghiên cứu thiết kế mô hình lò công nghiệp kiểu tầng sôi tiết kiệm lượng giảm chất phát thải. .. nghiên cứu cụ thể sau: i Nghiên cứu thực trạng loại lò công nghiệp lò công nghiệp kiểu tầng sôi Việt Nam Làm sáng tỏ lý dạng lò công nghiệp tầng sôi ii Nghiên cứu giải pháp kỹ thuật để tiết kiệm. .. giải pháp kỹ thuật tiết kiệm lượng, giảm chất phát thải lò công nghiệp kiểu tầng sôi Miền Bắc Việt Nam nhằm tiếp tục nghiên cứu bổ sung kiến thức mặt lý thuyết thực nghiệm giải pháp công nghệ nói