Nghiên cứu đặc tính than việt nam vùng cẩm phả và công nghệ cháy thích hợp

ĐỖ TIẾN ĐẠT BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - ĐỖ TIẾN ĐẠT CÔNG NGHỆ NHIỆT - LẠNH NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH THAN VIỆT NAM VÙNG CẨM PHẢ VÀ CƠNG NGHỆ CHÁY THÍCH HỢP 2006 - 2008 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ NHIỆT - LẠNH HÀ NỘI, 2008 HÀ NỘI, 2008 TÓM TẮT TÓM TẮT Đề tài luận văn “Nghiên cứu đặc tính than Việt Nam vùng Cẩm Phả cơng nghệ cháy thích hợp” Luận văn nghiên cứu trình bày nội dung sau: - Giới thiệu tổng quan thành phần nguyên tố hóa học đặc tính cơng nghiệp than, tiêu chuẩn phân tích đặc tính than áp dụng Việt Nam giới, phương pháp lấy mẫu than để phân tích đặc tính công nghệ - Tiến hành thu thập, tổng hợp để đánh giá tiềm than Việt Nam vùng Cẩm Phả cho phát điện Đánh giá đặc tính kỹ thuật cháy đặc trưng của than Việt Nam vùng Cẩm Phả để cao hiệu chuyển hóa lượng giảm thiểu ô nhiễm môi trường - Giới thiệu khái quát kỹ thuật cháy nhiên liệu yêu cầu kỹ thuật - công nghệ đốt cháy than Antraxit Từ lựa chọn giải pháp cơng nghệ cháy thích hợp cho than Việt Nam vùng Cẩm Phả - Trên sở lựa chọn giải pháp cơng nghệ cháy thích hợp cho than Việt Nam vùng Cẩm Phả nói trên, tiến hành tính toán - thiết kế sơ giải pháp cụ thể TÓM TẮT SUMMARY Thesis presents studies on burnt characteristics of Vietnamese coal in Cam Pha area and suitable burnt techniques aimed to improve the effectiveness of energy transformation and to reduce the environment pollution Thesis content includes: - Overview on composition of chemical elements and coal technique, criteria for coal characteristics used in Vietnam and international, methods used in selection of sample for coal analysis - Collecting information and assess the coal potential for electricity power in Cam Pha Assessing burnt characteristics of this coal in Cam Pha to improve the effectiveness of energy transformation and to reduce the environment pollution - General introduction on burnt technique and technical-technolygy needs for burning Antraxit coal The results are used for selection of suitable burnt technologies for coal in Cam Pha - Based on the selection of suitable burnt technologies, the draft detail solution is considered and designed Mục lục MỤC LỤC MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐẶC TÍNH THAN VIỆT NAM VÙNG CẨM PHẢ 1.1 THÀNH PHẦN NGUYÊN TỐ HĨA HỌC VÀ ĐẶC TÍNH CƠNG NGHIỆP CỦA THAN 1.1.1 Thành phần hóa học than: 1.1.2 Phân loại than 1.1.3 Đặc tính cơng nghệ than: 1.1.4 Đặc tính lí số loại than Việt Nam 17 1.2 TIÊU CHUẨN PHÂN TÍCH CÁC ĐẶC TÍNH CỦA THAN 18 1.2.1 Xác định thành phần đặc tính cơng nghệ than 18 1.2.2 Xác định thành phần nguyên tố 22 1.2.3 Xác định thành phần ôxit tro than 26 1.2.4 Phân tích lý than 27 1.3 LẤY MẪU THAN 28 1.3.1 Quy trình lấy mẫu 28 1.3.2 Nguyên tắc lấy mẫu 29 1.3.3 Lấy mẫu 30 1.4 ĐẶC TÍNH CƠNG NGHỆ THAN VIỆT NAM VÙNG CẨM PHẢ 32 1.4.1 Độ ẩm (W pt) 32 1.4.2 Độ tro (AK) 33 1.4.3 Chất bốc (Vch) 33 1.4.4 Nhiệt lượng (QCh) 34 1.4.5 Lưu huỳnh (SCh) 34 1.4.6 Tỷ trọng (d) 34 1.4.7 Phốt (P) 34 1.4.8 Thành phần nguyên tố 34 1.5 ĐÁNH GIÁ TRỮ LƯỢNG THAN VÙNG CẨM PHẢ CHO PHÁT ĐIỆN 41 1.5.1 Mật độ chứa than khoáng sàng than Hà Ráng – Tây Ngã Hai 41 1.5.2 Mật độ chứa than khống sàng Đơng Ngã Hai 41 1.5.3 Mật độ chứa than khoáng sàng than Khe Tam 42 1.5.4 Mật độ chứa than khoáng sàng Khe Chàm 42 1.5.5 Mật độ chứa than khống sàng than Mơng Dương 43 1.5.6 Mật độ chứa than khoáng sàng than Khe Sim 43 1.5.7 Mật độ chứa than khống sàng Lộ Trí – Đèo Nai – Cọc Sáu – Quảng Lợi 44 1.5.8 Kết luận 45 -1- Mục lục CHƯƠNG 2: CƠNG NGHỆ CHÁY THÍCH HỢP CHO THAN VIỆT NAM VÙNG CẢM PHẢ 48 2.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ KỸ THUẬT CHÁY NHIÊN LIỆU 48 2.1.1 Tốc độ phản ứng hóa học 48 2.1.2 Ảnh hưởng nồng độ đến tốc độ phản ứng hóa học 49 2.1.3 Bậc phản ứng 50 2.1.4 Ảnh hưởng áp suất đến tốc độ phản ứng 54 2.1.5 Ảnh hưởng nhiệt độ đến tốc độ phản ứng 56 2.1.6 Năng lượng hoạt hóa 57 2.2 CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT - CƠNG NGHỆ TRONG Q TRÌNH CHÁY THAN ANTRAXIT 59 2.2.1 Các yêu cầu kỹ thuật để nâng cao hiệu suất cháy than Antraxit 59 2.2.2 Các yêu cầu kỹ thuật giảm thiểu chất phát thải ô nhiễm biện pháp khống chế 64 2.3 LỰA CHỌN GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ CHÁY THÍCH HỢP CHO THAN VIỆT NAM VÙNG CẨM PHẢ 75 2.3.1 Phương án sử dụng lò đốt than phun 75 2.3.2 Phương án sử dụng lị đốt tầng sơi tuần hồn(CFB) 78 2.3.3 So sánh chi phí đầu tư (CPĐT) vận hành (VH) tổ máy 300 MW cơng nghệ đốt than phun (PC) cơng nghệ lị đốt than tầng sơi tuần hồn (CFB) 80 2.3.4 Lựa chọn giải pháp cháy thích hợp cho than Việt Nam vùng Cẩm Phả 82 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN - THIẾT KẾ SƠ BỘ LỊ CFB CÔNG SUẤT 300 MW SỬ DỤNG THAN VIỆT NAM VÙNG CẢM PHẢ 83 3.1 GIỚI THIỆU CHUNG 83 3.1.1 Sơ đồ nguyên lý lò CFB 83 3.1.2 Các thông số thiết kế lò CFB 85 3.1.3 Thiết kề hình học buồng lửa 88 3.1.4 Tính nhiệt lị CFB 90 3.2 TÍNH TỐN - THIẾT KẾ BUỒNG ĐỐT CFB CÔNG SUẤT 300 MW SỬ DỤNG THAN VIỆT NAM VÙNG CẨM PHẢ 101 3.2.1 Tính thể tích Entanpi sản phẩm cháy 101 3.2.2 Tính nhiệt buồng đốt CFB 105 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 115 TÀI LIỆU THAM KHẢO 116 -2- Mở đầu MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài: Trong bối cảnh nay, nguồn lượng sơ cấp như: than đá, khí đốt, dầu mỏ, … ngày bị cạn kiệt nhu cầu sử dụng nguồn lượng thứ cấp như: điện, nhiệt, … người ngày tăng cao mặt chung đời sống xã hội ngày nâng lên Và kèm theo tăng nhanh nhu cầu sử dụng lượng người nguồn tài nguyên ngày bị cạn kiệt, môi trường ngày trở nên nhiễm Để giải vấn đề cấp bách yêu cầu tối thượng đặt làm để sử dụng nguồn lượng sơ cấp cách hiệu an toàn Ở Việt Nam, số nguồn lượng sơ cấp nói than đá đóng vai trị quan trọng Việc đánh giá xác trữ lượng than khai thác sử dụng cho phát điện tính chất đặc trưng để có lựa chọn giải pháp cơng nghệ cháy thích hợp nhằm nâng cao hiệu chuyển hóa lượng giảm thiểu ô nhiềm môi trường điều cần thiết Xuất phát từ thực tiễn nói trên, thực luận văn tốt nghiệp mình, tơi định chọn đề tài “Nghiên cứu đặc tính than Việt Nam vùng Cẩm Phả cơng nghệ cháy thích hợp” Mục đích đề tài: Tiến hành thu thập, tổng hợp số liệu than để đánh giá tiềm than Việt Nam vùng Cẩm Phả cho phát điện Thực đánh giá đặc tính kỹ thuật cháy đặc trưng của than Việt Nam vùng Cẩm Phả từ đề xuất giải pháp cơng nghệ cháy thích hợp để nâng cao hiệu chuyển hóa lượng than - điện giảm thiểu ô nhiễm môi trường đốt cháy than -3- Mở đầu Nội dung nghiên cứu đề tài: • Giới thiệu tổng quan đặc tính cơng nghiệp than, tiêu chuẩn phân tích đặc tính than áp dụng Việt Nam giới, phương pháp lấy mẫu than để phân tích đặc tính • Tiến hành thu thập, tổng hợp để đánh giá tiềm than Việt Nam vùng Cẩm Phả cho phát điện Đánh giá đặc tính kỹ thuật cháy đặc trưng của than Việt Nam vùng Cẩm Phả • Giới thiệu khái quát kỹ thuật cháy nhiên liệu yêu cầu kỹ thuật - công nghệ đốt cháy than Antraxit Lựa chọn giải pháp cơng nghệ cháy thích hợp cho than Việt Nam vùng Cẩm Phả • Trên sở lựa chọn giải pháp cơng nghệ cháy thích hợp cho than Việt Nam vùng Cẩm Phả nói trên, tiến hành tính tốn - thiết kế sơ giải pháp cụ thể Do hạn chế thời gian, trình độ tài liệu , luận văn chắn không tránh khỏi thiếu sót Tác giả mong nhận đóng góp, bảo thày, giáo bạn đồng nghiệp để rút kinh nghiệm nghiên cứu phát triển học hỏi nhiều tương lai Hà Nội, ngày 30 tháng 10 năm 2008 Tác giả Đỗ Tiến Đạt -4- Chương 1: Đặc tính than Việt Nam vùng Cẩm Phả CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐẶC TÍNH THAN VIỆT NAM VÙNG CẨM PHẢ 1.1 THÀNH PHẦN NGUYÊN TỐ HÓA HỌC VÀ ĐẶC TÍNH CƠNG NGHIỆP CỦA THAN 1.1.1 Thành phần hóa học than: Thành phần nguyên tố hóa học than gồm có: Cácbon, Hyđrơ, Lưu huỳnh, Ơxy, Nitơ, Tro (các khoáng chất) ẩm Cácbon thành phần cháy chủ yếu nhiên liệu răn, nhiệt lượng phát cháy kg cacbon gọi nhiệt trị cacbon, khoảng 34.150 kJ/kg Vì vậy, lượng cacbon nhiên liệu nhiều nhiệt trị nhiên liệu cao Tuổi hình thành già thành phần cac bon cao song độ liên kết than lớn nên than khó cháy Hyđrô thành phần cháy quan trọng nhiên liệu rắn, cháy toả nhiệt lượng 144.500 kJ/kg Tuy nhiên, lượng Hyđrơ có thiên nhiên ít, nhiên liệu lỏng Hyđrơ có nhiều nhiên liệu rắn Lưu huỳnh thành phần cháy nhiên liệu Trong than, lưu huỳnh tồn ba dạng: liên kết hữu Shc, khoáng chất Sk, liên kết sunfat Ss Lưu huỳnh hữu khống chất tham gia trình cháy gọi lưu huỳnh cháy Sc Còn lưu huỳnh sunfat thường nằm dạng CaSO4, MgSO4, FeSO4, , liên kết khơng tham gia q trình cháy mà chuyển thành tro nhiên liệu Vì vậy: S = Shc + Sk + Ss, % = Sc + S s, % Lưu huỳnh nằm nhiên liệu rắn lưu huỳnh nằm nhiên liệu lỏng Nhiệt trị lưu huỳnh khoảng 1/3 nhiệt trị cacbon Khi cháy, lưu huỳnh tạo khí SO2 khí SO3 Lúc gặp nước SO3 dễ hòa -5- Chương 1: Đặc tính than Việt Nam vùng Cẩm Phả tan tạo thành axít H2SO4 gây ăn mịn kim loại Khí SO2 thải mơi trường độc hại lưu huỳnh nguyên tố có hại nhiên liệu Oxy Nitơ chất trơ nhiên liệu rắn lỏng Sự có mặt oxy nitơ lamg giảm thành phần cháy nhiên liệu làm cho nhiệt trị nhiên liệu giảm xuống Nhiên liệu non ơxy nhiều Khi đốt nhiên liệu, nitơ khơng tham gia trình cháy mà chuyển thành dạng tự khói Tóm lại, nhiên liệu rắn lỏng có thành phần C, H, O, S, A, M đó: A - độ tro (ash) M - độ ẩm (moisture) Các thành phần nhiên liệu biểu diễn theo phần trăm trọng lượng nguyên tố thành phần sơ với trọng lượng mẫu nhiên liệu Mẫu nhiên liệu đem phân tích viết dạng sau theo tiêu chuẩn ASTM: C + H + S + O + N + A + M = 100% Trong đó: C, H, O, N, S tỷ lệ phần trăm trọng lượng chất cháy nhiên liệu A M tỷ lệ phần trăm trọng lượng chất không cháy nhiên liệu Các thành phần nguyên tố hóa học xác định máy phân tích ngun tố hóa học Thành phần cháy than vỉa than hay khoáng sàn thường thay đổi, song độ tro thay đổi lớn trình khai thác, vận chuyển, sàng tuyển tích trữ kho sân than Độ ẩm than thường thay đổi vận chuyển, cất trữ thời -6- Chương 1: Đặc tính than Việt Nam vùng Cẩm Phả tiết, khí hậu thay đổi để phân tích đánh giá miêu tả loại than xác người ta thường loại bỏ độ ẩm độ tro Than (nhiên liệu rắn) bao gồm chất ơxy hóa gọi chất cháy chất khơng có khả ơxy hóa gọi chất không cháy (chất trơ) Thành phần nguyên tố hóa học than gồm có: cacbon (C), Hyđrơ (H), Lưu huỳnh (S), Oxy (O), Nitơ (O), tro (A) độ ẩm (M) 1.1.2 Phân loại than Hiện nay, giới, quốc gia có cách phân loại than theo trữ lượng, đặc tính phương thức sử dụng nguồn than Do vậy, cách kí hiệu biểu thị đặc trưng cho loại than khơng giống Tuy nhiên, tất quốc gia phân loại than sở xác định đặc tính than phương pháp thí nghiệm Theo tiêu chuẩn ASTM – D388 “phân lọai than theo dải” tùy theo tuổi hình thành, với biến đổi niên đại ta phân than thành dải than bùn đến than antraxit Phương pháp phân loại dựa vào việc xác định thành phần cacbon cố định than C (mẫu khô – dry basis) nhịêt trị than (mẫu cháy – moist) Dựa vào nhiệt trị than thành phần cacbon cố định than để phân loại than già hay non Để phân loại than ta cần phải làm thí nghiệm xác định nhiệt trị than Q thành phần công nghiệp than: độ ẩm M, chất bốcVc , cacbon cố định C độ tro A Để tính tốn nhiệt trị cháy than ta cần phải tính đổi giá trị sau: (C − 0,15S ) Các bon cố định mẫu cháy: Cc = Chất bốc mẫu cháy: Vcc = 100 − C c -7- [100 − (M + 1,08 A + 0,55S )] x100 Chương3: Tính tốn - thiết kế lị CFB cơng suất 300 MW Trong phần tính tốn lị CFB này, ta sử dụng nhiên liệu than cám 6B vùng Cẩm Phả Đặc tính than cám 6B thể bảng 3.3 Bảng 3.3 Đặc tính công nghệ than cám 6B vùng Cẩm Phả STT Tên gọi Kí hiệu Đơn vị Giá trị Thành phần bon Clv % 47.05 Thành phần hydro Hlv % 2.134 Thành phần ô xi Olv % 1.79 Thành phần ni tơ Nlv % 0.708 Thành phần lưu huỳnh Slv % 0.558 Thành phần độ ẩm Wlv % 16.92 Thành phần độ tro Alv % 30.84 Thành phần chất bốc Vlv % 5.414 Nhiệt trị thấp làm việc Qlvt kJ/kg 18937 10 Nhiệt độ bắt đầu biến dạng t1 1260 11 Nhiệt độ mềm t2 1560 12 Nhiệt độ chảy lỏng t3 1580 C C C Ghi Hệ số khơng khí thừa lựa chọn kết tính tốn thể tích Entanpi sản phẩm cháy trình bày bảng 3.4 - 103 - Chương3: Tính tốn - thiết kế lị CFB cơng suất 300 MW Bảng 3.4 Bảng tính tốn lượng khơng khí sản phẩm cháy ký thuyết STS Tên công thức Bộ Bộ Bộ sấy Cửa Quá Bộ Lớp Buồng nhiệt hâm hâm khống Ký hiệu Đơn vị nước nước khí cấp sấy sơi lửa nhiệt cấp I cấp II cấp I I khơng khí cấp II Hệ số khơng khí thừa a Lượng khơng khí thừa Thể tích nước: o V 1.15 1.250 1.275 1.275 1.320 1.390 1.440 1.470 Vkk m3tc/kg 0.703 1.172 1.289 1.289 1.500 1.828 2.063 2.203 VH2O m3tc/kg 0.533 0.541 0.543 0.543 0.546 0.552 0.555 0.558 Vk m3tc/kg 6.18 5.488 5.490 5.490 5.494 5.499 5.503 5.505 H2O + 0.0161(a-1) Thể tích khói: VH2O + V0N2 + VRO2 VRO2/Vk rRO2 0.23 0.230 0.26 0.23 0.23 0.226 0.225 VH2O/Vk rH2O 0.097 0.098 0.099 0.099 0.1 0.1 0.101 0.101 rRO2 + rH2O 0.327 0.328 0.325 0.325 0.325 0.326 0.326 0.327 Nồng độ tro bay khói: LV rn m 0.26 g/m3tc 0.681 0.682 0.932 0.932 0.933 0.93 A ab/ 100Gk(1-hth) - 104 - 0.935 0.935 Chương3: Tính tốn - thiết kế lị CFB cơng suất 300 MW 3.2.2 Tính nhiệt buồng đốt CFB Việc tính nhiệt buồng đốt CFB bao gồm: tính cân nhiệt tiêu hao nhiên liệu, tính trao đổi nhiệt buồng đốt CFB tính cân vật chất buồng đốt Để tiện cho viêc theo dõi, trình tự kết tính tốn trình bày bảng sau: - Bảng 3.5 Cân nhiệt tiêu hao nhiên liệu - Bảng 3.6 Bảng tính trao đổi nhiệt buồng đốt - Bảng 3.7 Bảng tính cân vật chất buồng đốt Bảng Cân nhiệt lượng tiêu hao nhiên liệu STT Tên gọi Kí hiệu Đơn vị Cơ sở tính tốn Giá trị Nhiệt trị làm việc nhiên liệu QtLV QtLV 18936.97 Nhiệt độ khói qthốt C Giả thiết 135 Entanpi khói Ith kJ/kg (a = 1.44) Bảng Entanpi 1611.3 Entanpi khơng khí lạnh Ikl kJ/kg I-t(tkl = 300) 45.5 Hàm lượng chất bốc Vdaf % Bảng nhiên liệu 5.414 Hệ số khả phản ứng RT Vdaf/(100-Vdaf) 0.1 Bội số tuần hoàn R chọn ( 20 - 50 ) 20.0 Thành phần tro làm việc Alv % Bảng nhiên liệu 30.8 Tỷ lệ tro bay abay % Chọn 60.0 10 Tỷ lệ bon tro bay Cbay % Chọn 16.0 98.91 kJ/kg 11 Hiệu suất thu hồi hth % {R/ [ R+ Alvabay/(1 - Cbay)]}.100 12 Tổn thất học q4bay q4bay % (25-25RT)(1-hth) 0.3 13 Tổn thất học q4xỉ q4xỉ % Chọn (0,5 - )% 1.5 - 105 - Chương3: Tính tốn - thiết kế lị CFB cơng suất 300 MW 14 Nhiệt tổn thất học q4 % q4bay+q4xi 1.8 15 Nhiệt tổn thất xả khói q2 % (Iyx- Ikl) (100-q4)/Qlvtt 8.02 16 Nhiệt tổn thất hố học khơng đốt hết q3 % Chọn ( - 0.5 )% 0.5 17 Nhiệt tổn thất toả nhiệt q5 % Chọn ( 0.2 - 0.5 )% 0.3 0.57 18 Nhiệt tổn thất qua xỉ q6 % {[ax.(Alv/100) Cx.tx]/QpH}*100 19 Nhiệt tổn thất toàn Sq % q2+q3+q4+q5+q6 10.58 20 Hiệu suất lò hlo % 100- Sq 89.42 21 Hệ số bảo ôn j 1-q5/(h + q5) 0.9983 22 Áp suất bão hoà Pbh ata 23 Nhiệt độ nước tbh o 24 Entanpi bão hoà ibh 25 Nhiệt độ nhiệt tqn o 26 Áp suất nhiệt Pqn ata 27 Nhiệt hàm nhiệt Iqn 28 Nhiệt hàm nước cấp 29 C kJ/kg 176.6 Bảng nước C 355.4 2527.7 541.0 176.6 kJ/kg Bảng nhiệt Inc kJ/kg (p=46 ata) 1206 Tổng lượng tiêu hao nhiên liệu B kg/s D.(Iqn-Inc)./QtLV.h 34.06 30 Lượng tiêu hao nhiên liệu tính tốn Btt kg/s B.(1-q4 ) 33.46 31 Hệ số dư can xi J Chọn 2.50 32 Hiệu suất liên kết xít kim loại với lưu huỳnh h % Chọn 0.90 33 Lượng đá vôi đưa vào khử lưu huỳnh nhiên liệu kg/s 0,01Btt.3,125.J.[ShAlv(0,57.10-2CaO + 0,8.10-2MgO)] 1.46 Bdv - 106 - 3111 Chương3: Tính tốn - thiết kế lị CFB cơng suất 300 MW Bảng 3.6 Bảng tính trao đổi nhiệt buồng đốt STT Tên gọi Kí hiệu Đơn vị Thể tích buồng đốt Vt m3 Tổng diện tích F m2 buồng lửa Diện tích mặt hấp FBX m2 thụ nhiệt xạ Chiều rộng buồng a m lủa Đường kính ống dsh mm sinh Chiều sâu buồng lửa b m Diện tích phần ghi Fghi m2 lị Nhiệt độ trung bình o qLS C lớp sơi Nhiệt độ khói o q"LS C khỏi lớp sơi Nhiệt độ khói o 10 q'LS C bề mặt ghi Entanpi khói bề 11 I'LS kJ/kg mặt ghi Nhiệt độ khói o 12 q"BL C khỏi buồng lửa Entanpi khói khỏi 13 I"bl kJ/kg buồng lửa Nhiệt độ khói o 14 q"qnI C khỏi nhiệt I Nhiệt độ vào bề mặt o 15 t' C đốt lớp sôi Nhiệt độ khỏi bề o 16 t" C mặt đốt Độ chênh nhiệt độ o 17 DqLS C trung bình Nhiệt độ vách o 18 qVO C ống Nhiệt độ lớp bám o 19 qBB C bẩn - 107 - Cơ sở tính tốn Giá trị 3308 3348 1579 Fghi/b 40.88 Chọn 110 Chọn Chọn (0,3-0,35).D 327.0 Giả thiết 900 Giả thiết 950 Giả thiết 900 Bảng Entanpi 27250.51 Giả thiết 800 Bảng Entanpi 25145.10 Giả thiết 600 tbh 355.4 tbh 355.4 qLS - 0,5(t'+t") 544.6 tbh+70 425.4 qVO 425.4 Chương3: Tính tốn - thiết kế lị CFB cơng suất 300 MW 20 21 22 23 24 25 26 27 28 Nhiệt độ tuyệt đối vỏ Nhiệt độ tuyệt đối lớp sôi Nhiệt độ tuyệt đối lớp bám bẩn Tiêu chuẩn Pr Độ nhớt động lực học khói nhiệt độ trung bình lớp sơi Khối lượng riêng than Khối lượng riêng khói Độ nhớt động học khói Số Ar 29 Tiêu chuẩn Rebay 30 Tốc độ bay hạt Tốc độ tới thiểu 31 gió cấp I Tốc độ khói lớp 32 sơi 33 34 35 36 37 38 39 40 Hệ số giãn nở R Độ rỗng tầng sôi làm việc Chiều cao lớp hạt trơ Chiều cao làm việc lớp sơi Hệ số khơng khí cấp I Hệ số khơng khí cấp II Tổng lượng khơng khí đưa vào lị Lượng khơng khí TVO K qVO + 273 698.4 TLS K qLS +273 1173.00 TBB K qBB+273 698.40 0,67 - 0,0001.qLS 0.6 Pr mkhói Ns/m2 1,5.10-6.T1,5LS/(TLS + 123,6) 0.000046 rhạt kg/m3 Giả thiết 1560.0 rkhoi kg/m3 1,293.273/TLS 0.3 nkhói m2/s mkhoi/rkhoi 0.00015 Rebay wbay m/s gd3(rhat/rkhoi 1)/nkhói2 Ar/(18 + 0,61.Ar0,5) Rebay.nkhói/dhạt wtt m/s wbay/10 wkhói m/s Ar R e Btt.Vkhói.(qLS/273 + 1)/Fghi 6,01.(dtro.rtro)0,3.wkhó i/wbay 17052.9 174.6 13.5 1.3 2.7 1.554 - (1 - 0,42)/R 0.6 Ho m Chọn 1.0 Hlv m R.Ho 1.554 α1 wtt Fghi.273/(qLS + 273).Btt.Vokk 0.65 α2 1- α 0.35 G m3/s Btt.Vokk 156.87 G1 m3/s α 1.G 102.62 - 108 - Chương3: Tính tốn - thiết kế lị CFB cơng suất 300 MW 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 cấp I Lượng khơng khí G2 m3/s cấp II Nhiệt độ khơng khí o tkn C nóng Entanpi khơng khí nóng Ikk kJ/kg cấp vào lị Lượng nhiệt gió cấp I Q1kk kJ/kg mang vào Lượng nhiệt gió cấp II Q2kk kJ/kg mang vào Entanpi tro tái tuần Itro kJ/kg hoàn Entanpi than tái tuần Ithan kJ/kg hồn Entanpi khói khỏi I"LS kJ/kg lớp sôi Nhiệt hạt tái tuần Qth kJ/kg hồn Nhiệt khơng khí Qkk kJ/kg mang vào Tổng lượng nhiệt QDV kJ/kg đưa vào Thể tích CO2 sinh phân VCO2 m3/kg huỷ CaCO3 Phân thể tích khí CO2 (CO2)LV % khói tạo phân K huỷ đá vôi Hệ số phân huỷ k cacbonat Nhiệt lượng nhiệt phân thành Qk kJ/kg phần cacbonat có tro Hệ số bám bẩn e - 109 - α 2.G 54.25 Giả thiết 172.00 Bảng Entanpi 263.07 α 1.Vokk.Ikk 806.78 α 2.Vokk.Ikk 426.50 Bản Entanpi 560.00 Bản Entanpi 552.00 Bản Entanpi 29447.40 Rtro.Itro + Rthan.Ithan 11160.00 Q1kk+Q2kk 1233.28 QtLV + Qkk +Qth 31330.25 0,157.BĐV/Btt 0.01 100.VCO2/Vkhói 0.11 Chọn 1.00 40.7.k.[(CO2)LVk + 0.3125Bđv/Btt] 5.06 Chọn 0.45 Chương3: Tính tốn - thiết kế lị CFB cơng suất 300 MW 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 Bề dày hữu hiệu lớp xạ buồng lửa Phân áp suất nước Phân áp suất khí nguyên tử Lực hút khí nguyên tử Hệ số làm yếu xạ khí nguyên tử Hệ số làm yếu xạ hạt tro Hệ số làm yếu xạ hạt cốc Hệ số làm yếu xạ môi trường bl Lực hút khói tro Độ đen khói Độ đen buồng lửa Tổn thất nhiệt có xạ từ lớp sôi lên buồng đốt Hệ số toả nhiệt nước Hệ số dẫn nhiệt khói Hệ số toả nhiệt đối lưu Khả xạ bề mặt đốt Hệ số S m 3,6Vt/Fct 3.56 rH2O Bản đặc tính khói 0.086 rn Bản đặc tính khói 0.287 PS m.Mpa P.rn.S 0.102 kkh 1/(m.Mp a) ((7,8+16rH2O)/ (3,16(PS)1/2)-1) (1-0,37T"k10-3) 4.88 ktro 1/(m.Mp a) 44/((T"bldtro)2)1/3 0.42 kc 1/(m.Mp a) Chọn 10.00 K kkhrRO2+ktromtro +kcc1c2 2.84 KPS anl K.P.S – exp( -KPS ) 1.01 0.64 abl anl/((anl+(1-anl)x) 0.80 5,67.10-8.abl.H.(T4LS - T4BB)10-3/Btt 729.32 QBX kJ/kg a2 W/m2K lkhoi aDL 1300.0 (0,198.10-1 + 0,7261.10-4.q + W/mK 0,1442.108 q ).4.81/3.6 (lkhoi/d)(0,85Ar0,19 + W/m2K 0,006Ar0,5Pr0,33) 0.1153 699.8 evo Chọn 0.8 Y 1- exp(740,16.Ar0,26) 0.9 - 110 - Chương3: Tính tốn - thiết kế lị CFB cơng suất 300 MW 74 75 76 Độ đen hạt tro lớp sôi Khả xạ lớp sôi Hệ số toả nhiệt xạ 82 Hệ số toả nhiệt từ lớp sơi đến bề mặt đốt bố trí lớp sôi Hệ số truyền nhiệt lớp sôi Tổn thất nhiệt xỉ Nhiệt độ trung bình buồng lửa Nhiệt độ trung bình tuyệt đối buồng lửa Hệ số sử dụng 83 Hệ số bám bẩn 77 78 79 80 81 84 85 86 87 88 89 90 91 Hệ số tính đến tuần hồn bên buồng lửa Mật độ tro khói Mật độ tro khơng thứ ngun Đường kính hữu hiệu hạt tro Bề dày xạ hữu hiệu khói Bề dày xạ hữu hiệu hạt tro Bề dày xạ dòng khói có bụi Độ đen dịng khói có bụi chọn ( 0,7 - 0,81) etro eLS etro0,4(1Y).(TVO/TLS)4 + Y 5,67.10-8 (TLS2+TVO2) (TLS+TVO) (evo-1+eLS-1 - 1)-1 0.75 0.9 aBX W/mK a1 W/mK aDL + aBX 782.7 KLS W/m2K ( a1-1 + a2-1)-1 488.6 Q6 kJ/kg Btt.q6.QtLV/100 107.7 C (q"LS + q"bl)/2 875.0 K qbl + 273 1148.0 Chọn Chọn (0,001 0,003) 0.850 qbl TBL o x e y2 r* Kg/m3 m 82.9 0.0025 Chọn (2 - 5) 3.000 RTH.y2.103/Vkhói 9.70 RTH.y2/Gkhói 371.04 dtro mm Chọn 0.10 Skhói m S 3.56 Stro m 4,1.{1 - y2[1 + 30000/(r*tro.S)2]2 }.(d2tro.T2)-3 1.79 S m Skhói + Stro 5.35 1- exp(-S ) 0.995 akb - 111 - Chương3: Tính tốn - thiết kế lị CFB công suất 300 MW 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 Độ đen bề mặt bám bẩn Hệ số toả nhiệt xạ Chọn abb aBX Đường kính tương dtđ đương buồng lửa Kích thước thẳng L đứng dàn ống Hệ số dẫn nhiệt khói khỏi buồng lkhoi đốt Diện tích chỗ Fđr buồng lửa Tốc độ khói wbl buồng lửa Tốc độ khói wkhói khỏi buồng đốt Hằng số Prantl Pr Độ nhớt động lực học khói nhiệt mkhói độ trung bình buồng lửa Khối lượng riêng rkhoi khói Độ nhớt động học n khói Hằng số Prantl Pr Hệ số dẫn nhiệt khói lkhoi buồng đốt Hệ số tản nhiệt từ khí đến bề mặt ống akhDL buồng đốt Hệ số tản nhiệt đối lưu từ hạt tro ahatDL đến thành Hệ số sử dụng x Hệ số toả nhiệt đối aDL lưu từ phẩm cháy 5,67.10-8.akb.0,5 W/m2.K (abb + 1)(Tbl4-Tbb4)/ (Tbl - Tbb) 0.82 171.21 m 4(a+b)/a.b 0.60 m Số thiết kế 11.50 W/mK 0,198.10-1 + 0,7261.10-4.q + 0,1442.10-8.q2 0.1128 m2 Số thiết kế 18.5 BttVkhói.(qbl + 273)/Fbl.273 BttVkhói.(q"bl + 273)/Fđr.273 0,67 – 0,0001.qbl m/s m/s Ns/m 1.8 39.09 0.6 1,5.10-6.T1,5bl/(Tbl + 0.000046 123,6) kg/m3 1,293.273/Tbl 0.3 m2/s mkhoi/rkhoi 0.00015 0,67 – 0,0001.qbl 0,198.10-1 + W/mK 0,7261.10-4.q + 0,1442.10-8.q2 CsCz W/m K (l/dng)(wdng/n)0,6Pr0, 0.6 0.1128 64.2 33 W/m2.K Tra tốn đồ 8, hình TL 5.3 85 0.85 W/m2.K - 112 - akhiDL + ahatDL 126.8 Chương3: Tính tốn - thiết kế lị CFB công suất 300 MW 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 đến bề mặt ống sinh buồng đốt Hệ số toả nhiệt phía a1 khói tới thành ống Hệ số truyền nhiệt K từ buồng lửa Độ chênh nhiệt độ Dq trung bình Nhiệt lượng truyền cho dàn ống sinh Qsh1 Nhiệt lượng truyền QCI cho buồng đốt Nhiệt lượng khói truyền cho buồng Qbl đốt Nhiệt lượng khói truyền cho bề mặt QLS đốt lớp sơi Diện tích bề mặt đốt FLS đặt lớp sơi Entanpi khói khỏi I"LS lớp sơi Nhiệt độ khói q"LS khỏi lớp sơi Entanpi khói khỏi I"bl buồng lửa Nhiệt độ khói q"bl khỏi buồng lửa Nhiệt độ trung bình qbl buồng lửa Độ chênh nhiệt độ Δq trung bình Nhiệt lượng truyền cho dàn ống sinh Qsh2 Sai số nhiệt lượng ΔQ hấp thụ Sai số nhiệt lượng [ΔQ] hấp thụ cho phép W/m2.K x(aBX + aDL) 253.3 W/m2.K a1/(1+e.a1) 155.1 C qbl - tbh 519.6 kJ/kg H.K.Dq.10-3/Btt 3803.5 kJ/kg Qsh 3803.5 kJ/kg Bảng phân phối nhiệt 8618.5 kJ/kg Qbl - Qsh 4815.0 m QLS.103.Btt/(KLS.Dq LS) 605.6 kJ/kg I'LS - QLS 26407.5 C Bảng Entanpi 880.8 kJ/kg QDv - QCI 22711.8 o o o C Bản tính Entanpi 714.7 o C (q"LS + q"bl)/2 832.3 C qbl - tbh 476.9 kJ/kg H.K.Dq.10-3/Btt 3491.1 (Qsh2 - Qsh1)/Qsh2 -0.0895 o ±0.1 - 113 - Chương3: Tính tốn - thiết kế lị CFB cơng suất 300 MW Bảng 3.7 Bảng tính cân vật chất buồng đốt CFB STT Tên gọi Kí hiệu Đơn vị Lượng tro vào buồng đốt từ nhiên liệu Lượng thạch cao sinh đá vôi liên kết với lưu Bthạch cao huỳnh than Btro Hệ số dư đá vôi J Nhiệt độ thạch cao Tthạch cao Tỷ lệ lọt qua xỉ nhiên liệu đưa vào axỉ Tỷ lệ lọt qua xỉ đá axỉ - đá vôi vôi đưa vào Lượng tro thải qua xỉ Bxỉ Cơ sở tính tốn Giá trị kg/s Atlv.Btt 10.32 kg/s 0,56BĐV +0,025.Btt.Slv.h1 0.82 Chọn 2.50 TLS 1173.00 Chọn 0.40 Chọn 0.30 K kg/s axỉ.Btro + axỉ-đá vôi.BĐV.0,685.(J-1) 4.91 + axỉ.Tthạch cao.Bthạch cao Hiệu suất cyclon hcyclon % 98.91 Lượng tro thải qua EHE BEHE kg/s 0.00 10 Lượng hạt rắn tái tuần hoàn để đảm bảo bội số tuần hoàn cần thiết theo điều kiện cân nhiệt Bth 11 Bộ số tuần hoàn R 12 Sai số tương đối ΔR kg/s {[Btro + Bthạch cao + 0,685BĐV(J-1)/J 620.52 - Bxỉ]hcyclon}/( hcyclon) - 114 - Bth/Btt % 18.54 -0.08 Kết luận Đề xuất KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Việc nghiên cứu đặc tính cháy than giải pháp cơng nghệ cháy thích hợp nhằm nâng cao hiệu chuyển hố lượng giảm thiểu nhiễm mơi trường vấn đề có ý nghĩa lớn đầy hứa hẹn Nó góp phần giải mâu thuẫn nhu cầu sử dụng lượng tăng cao nguồn tài nguyên thiên nhiên lại ngày cạn kiệt Đối với nội dung nghiên cứu đặt đề tài, luận văn giải vấn đề sau: • Giới thiệu tổng quan đặc tính cơng nghiệp than, tiêu chuẩn phân tích đặc tính than áp dụng Việt Nam giới, phương pháp lấy mẫu than • Thu thập, tổng hợp đánh giá tiềm than Việt Nam vùng Cẩm Phả cho phát điện Đánh giá đặc tính kỹ thuật cháy đặc trưng của than Việt Nam vùng Cẩm Phả • Giới thiệu khái quát kỹ thuật cháy nhiên liệu, yêu cầu kỹ thuật - công nghệ đốt cháy than Antraxit Lựa chọn giải pháp công nghệ cháy thích hợp cho than Việt Nam vùng Cẩm Phả • Tính tốn - thiết kế sơ giải pháp cụ thể Tuy nhiên, giới hạn luận văn cao học, luận văn xét đến phạm vi hẹp “than Việt Nam vùng Cẩm Phả” Đồng thời chưa có điều kiện để làm nghiên cứu thực nghiệm kết thu đề tài bước đầu mang tính chất gợi mở Trong tương lai, điều kiện cho phép, tác giả mong mở rộng phạm vi nghiên cứu đề tài với giới hạn toàn chủng loại than bể than Quảng Ninh nói chung bể than Việt Nam nói riêng Và mong kết phân tích, tính tốn kiểm chứng thực nghiệm áp dụng vào thực tế - 115 - Tài liệu tham khảo TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT [1] Nguyễn Sĩ Mão (2002), Cơ sở lý thuyết cháy kỹ thuật cháy, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội [2] Nguyễn Sĩ Mão (2006), Lò tập tập 2, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội [3] Nguyễn Sĩ Mão (1974), Thiết kế mơn học lị hơi, Đại học bách khoa Hà Nội [4] Trần Gia Mỹ (2004), Kỹ thuật cháy, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [5] Phạm Văn Trí, Dương Đức Hồng, Nguyễn Cơng Cẩn (2003), Lị công nghiệp, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [6] Đỗ Văn Thắng, Phạm Hồng Lương (2006), Tính thiết kế lị tầng sơi, Đại học bách khoa Hà Nội [7] Bộ Công nghiệp (2006), Báo cáo kết nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu áp dụng giải phá khoa học công nghệ nâng cao hiệu sử dụng nhiên liệu chuyển hóa lượng”, Hà Nội [8] Công ty Địa chất Mỏ - TKV (2007), Báo cáo Bản đồ chất lượng than Quảng Ninh, Tài liệu nội bộ, Quảng Ninh [9] Công ty Địa chất Mỏ - TKV (2003), Bản đồ Địa chất công nghiệp than Quảng Ninh, Tài liệu nội bộ, Quảng Ninh TIẾNG ANH [10] Black & Veatch International (1991), Power plant engineering, An International Thomson Publishing Companny -117- Tài liệu tham khảo [11] Foster Wheeler Power Group Asia (2007), Clean Energy Vietnam Seminar, Hanoi [12] Harry Lampanius - Ahlstom Corporation (1995), The advantages and experience of CFB technology in the combustion of antracite and low grade fuels, Paper presented at Hanoi energy/expor’ 95 [13] Xuchang Xu, Lixing Zhou (1995), Proceedings of the 3th International symposimm on Coal Combustion Sience and Technology [14] New Energy and Industrial Technology Development Organization NEDO, Japan Coal Energy Center - JCOAL (2008), Clean Coal Technology Transfer Project - Coal fired Power Generation Course, Tokyo, Japan -117- ... công nghệ đốt cháy than Antraxit Từ lựa chọn giải pháp cơng nghệ cháy thích hợp cho than Việt Nam vùng Cẩm Phả - Trên sở lựa chọn giải pháp cơng nghệ cháy thích hợp cho than Việt Nam vùng Cẩm Phả. .. than - Ph©n tÝch nhiƯt dé ch¶y mỊm Hình 1.3 Sơ đồ gia cơng mẫu - 31 - Chương 1: Đặc tính than Việt Nam vùng Cẩm Phả 1.4 ĐẶC TÍNH CƠNG NGHỆ THAN VIỆT NAM VÙNG CẨM PHẢ Nhìn chung than bể than Cẩm. .. đặc tính than Việt Nam vùng Cẩm Phả cơng nghệ cháy thích hợp? ?? Mục đích đề tài: Tiến hành thu thập, tổng hợp số liệu than để đánh giá tiềm than Việt Nam vùng Cẩm Phả cho phát điện Thực đánh giá đặc