Công nghệ đốt tầng sôi ứng dụng vào đồng phát điện nhiệt bảo vệ môi trường

Bộ giáo dục đào tạo Trường đại học bách khoa hà nội -o0o - Phạm Minh Chinh công nghệ đốt tầng sôi ứng dụng vào đồng phát điện nhiệt bảo vệ môi trường luận văn thạc sĩ công nghệ nhiệt hà nội - 2004 Bộ giáo dục đào tạo Trường đại học bách khoa hà nội -o0o - Phạm Minh Chinh công nghệ đốt tầng sôi ứng dụng vào đồng phát điện nhiệt bảo vệ môi trường Chuyên ngành : Công Nghệ Nhiệt luận văn thạc sĩ công nghệ nhiệt người hướng dẫn khoa häc: GS.TSKH Ngun sÜ m·o hµ néi - 2004 Lời cam đoan Tôi xin cam đoan luận văn sản phẩm thực hiện, man trá toàn trình thực Tôi chịu trách nhiệm hoàn toàn điều đà viết luận văn Mục lục Trang Mục lục Chữ viết tắt luận văn Mở đầu ã Tính cấp thiết đề tài ã Mục tiêu đề tài ã Nội dung nghiên cứu đề tài Chương Tổng quan công nghệ lò đốt tầng sôi 1.1 Khái quát chung công nghệ lò đốt tầng sôi 1.1.1 Lịch sử phát triển công nghệ lò đốt tầng sôi 1.1.2 Nguyên lý hình thành lớp sôi trạng thái sôi 1.2 Tính chất ưu nhược điểm lò đốt tầng sôi 11 1.3 Các thông số kỹ thuật lớp sôi 13 1.4 Quá trình trao đổi nhiệt lớp sôi 20 1.5 Quá trình cháy lớp sôi 24 1.6 Phân loại lò tầng sôi ưu nhược điểm chúng 26 1.7 Các hệ thống cấp nhiên liệu thải tro xỉ 28 1.8 Vận hành lò tầng sôi 31 1.8.1 Các vòi phun khởi động 31 1.8.2 Điều chỉnh phụ tải 33 1.9 ứng dụng công nghệ lò đốt tầng sôi 35 Chương Cơ sở lí thuyết công nghệ lò đốt tầng sôi 36 2.1 Khí động lực học công nghệ lò đốt tầng sôi 36 2.1.1 Xác định vận tốc trạng thái sôi 36 2.1.2 Xác định yếu tố hình dạng hạt 43 2.1.3 Xác định thông số trạng thái sôi 45 2.2 Tính toán trao đổi nhiệt lò tầng sôi 47 2.3 Sự hình thành chất phát thải biện pháp hạn chế 50 2.3.1 Sự hình thành NO x biện pháp giảm thiểu 50 2.3.2 Sự hình thành SO x biện pháp hạn chế 56 2.3.3 Sự hình thành tro bụi biện pháp hạn chế 60 Chương Thiết kế sơ lò tầng sôi tuần hoàn ứng dụng nhà máy giấy Thanh Hoá 3.1 Giới thiệu chung 63 63 3.1.1 Sơ đồ công nghệ sản xuất giấy 63 3.1.2 Sơ đồ công nghệ nấu bột giấy thu hồi hoá chất 65 3.1.3 Giới thiệu chung nhà máy giấy Thanh Hoá 67 3.2 Tính nhiệt lò tầng sôi 3.2.1 Quy tắc trình tự tính toán chung 71 71 3.2.2 Tính toán thiết kế phần buồng đốt lò tầng sôi tuần hoàn ứng dụng cho nhà máy giấy Thanh Hoá 73 Kết luận kiến nghị 92 Tài liệu tham khảo 94 Chữ viết tắt luận văn Chữ viết tắt Diễn giải FBC : Fluidized bed combustion-Cháy tầng sôi BFB : Bubbling fluidized bed combustion-Cháy tầng sôi bọt CFB : Circulating fluidized bed combustion-Cháy tầng sôi tuần hoàn PFBC : Pressurized Fluidized bed combustion-Cháy tầng sôi ¸p suÊt d­¬ng PBFB : Pressurized bubling fluidized bed combustion-Ch¸y tầng sôi bọt áp suất dương PCFB : Pressurized circulating fluidized bed combustion- Cháy tầng sôi tuần hoàn áp suất dương AFBC : Atmospheric fluidized bed combustion-Công nghệ cháy lớp sôi áp suất khí ABFB : Atmospheric bubling fluidized bed boiler-Lò tầng sôi bọt ¸p suÊt khÝ quyÓn ACFB : Atmospheric circulating fluidized bed boiler-Lò tầng sôi tuần hoàn áp suất khí qun FBHE SCR : Fluidized bed heat exchanger-ThiÕt bÞ trao đổi nhiệt lớp sôi : Selective Catalytic Reaction-Hệ thống khư NO x cã sư dơng chÊt xóc t¸c SNCR : Selective Non Catalytic Reaction-HƯ thèng khư NO x kh«ng sử dụng chất xúc tác TĐN : Trao đổi nhiệt SKK : Sấy không khí BHN : Bộ hâm nước BQN : Bộ qúa nhiệt Mở đầu Tính cấp thiết đề tài: Khoa học kĩ thuật ngày phát triển, sức sản xuất ngày tăng nhờ mức sống người ngày cải thiện Nhưng nhu cầu lượng ngày tăng lượng yếu tố quan trọng để phát triển kinh tế, cải thiện điều kiện sống, nâng cao chất lượng sống Tuy nhiên lịch sử phát triển loài người đà việc khai thác sử dụng lượng đà nhân tố làm cạn kiệt nguồn tài nguyên, ô nhiễm môi trường, nguy có khả làm cho điều kiện sống trái đất ngày trở lên khó khăn chí huỷ diệt sống toàn nhân loại tương lai Để vừa đảm bảo cung cấp lượng cho phát triển kinh tế vừa đảm bảo giới lành giàu mạnh, cần phải có chiến lược lâu dài cụ thể việc sản xuất tiêu thụ lượng Điều thực toàn thể nước giới bắt tay phát triển khoa học kĩ thuật, sử dụng hợp lí hiệu nguồn lượng Phát triển bền vững nói chung phát triển bền vững ngành lượng nói riêng nhiệm vụ cấp bách có ý nghÜa thiÕt thùc vµ to lín cho toµn thÕ giới Nó đảm bảo cung cấp lượng cho công phát triển mà đảm bảo an toàn, gìn giữ nguồn tài nguyên bảo vệ môi trường Một biện pháp ứng dụng có hiệu vào công nghệ chuyển hoá lượng sử dụng nhiên liệu hoá thạch để sản xuất điện Việt Nam, công nghệ lò đốt tầng sôi đồng phát điện nhiệt, do: Công nghệ lò đốt tầng sôi (FBC) công nghệ tiên tiến, gây ô nhiễm môi trường có nhiều mạnh cạnh tranh so với công nghệ lò đốt khác Nó coi công nghệ nhiều tiềm triển vọng để đốt hiệu loại than chất bốc, nhiều tro, nhiệt trị thấp có xu hướng phát triển mạnh tương lai Công nghệ lò đốt tầng sôi coi công nghệ có nhiều khả áp dụng hiệu số vùng, số lĩnh vực Việt Nam, đem lại lợi ích to lín c¶ vỊ kinh tÕ, kÜ tht cịng nh­ bảo vệ môi trường Đồng thời nhu cầu hiểu biết áp dụng công nghệ Việt Nam lớn có chiều hướng gia tăng Khi sử dụng kết hợp công nghệ lò đốt tầng sôi với chu trình mở rộng như: sử dụng tua bin khí, sử dụng công nghệ khí hoá , làm tăng hiệu sử dụng lượng lên nhiều Đặc biệt giếng than bùn, than chất lượng thấp, mỏ than đà bị khai thác gần hết, kết hợp với việc đốt chất thải trình công nghiệp mang lại hiệu lớn sản xuất điện công nghiệp Công nghệ lò đốt tầng sôi đà ứng dụng vào sản xuất lượng giới từ lâu với Việt Nam nhiều vấn đề cần phải nghiên cứu bổ sung, hoàn thiện phát triển Nhiều công đoạn công nghệ lò đốt tầng sôi nghiên cứu giai đoạn đầu giai đoạn thí điểm Các phân tích thí nghiệm FBC có nhiều hứa hẹn, đặc biệt nghiên cứu hoàn thiện khâu mở rộng FBC : khí hoá, kết hợp, đốt chất thải Công nghệ lò đốt tầng sôi đốt hiệu nhiều loại nhiên liệu khác nhau, kể loại nhiên liệu chất lượng thấp khó đốt, sản phẩm thải từ trình công nghiệp mà lò đốt truyền thống khác đốt Do FBC có nhiều khả để ứng dụng đồng phát điện nhiệt bảo vệ môi trường Với công nghệ đồng phát điện nhiệt, khả sử dụng lượng hiệu nhờ đà giảm lượng nhiệt thừa thải bình ngưng Hơn kết hợp với FBC thu hồi hiệu sử dụng lượng lớn hiệu bảo vệ môi trường cao Vì xây dựng FBC thu hồi để đốt nhiên liệu chất lượng thấp kết hợp đốt chất thải để sản xuất điện nhiệt phục vụ sản xuất đà mang lại hiệu kinh tế lớn nhờ chi phí nhiên liệu rẻ, nhờ hiệu suất sử dụng lượng cao, tận thu nhiệt thừa mà giảm phát thải chất độc hại vào môi trường Đề tài : Công nghệ lò đốt tầng sôi đồng phát điện-nhiệt bảo vệ môi trường, mong ước góp phần làm sáng tỏ vấn đề đặt Mục đích đề tài là: Trên sở tìm hiểu, cập nhật hệ thống hoá tư liệu công nghệ lò đốt tầng sôi, làm sáng tỏ phần lý thuyết công nghệ lò đốt tầng sôi Từ triển khai nghiên cứu công nghệ, áp dụng vào thiết kế lò đốt tầng sôi đồng phát điện-nhiệt bảo vệ môi trường, phục vụ nhu cầu thực tế sản xuất Nội dung nghiên cứu đề tài: ã Thu thập tài liệu, phân tích trình bày tổng quan công nghệ lò đốt tầng sôi để làm rõ làm bật ý nghĩa công nghệ lò đốt tầng sôi ã Nghiên cứu, phân tích trình bày cách hệ thống sở khoa học công nghệ lò đốt tầng sôi ã Nghiên cứu công nghệ thiết kế lò đốt tầng sôi đồng phát điệnnhiệt bảo vệ môi trường ã Trình bày kết thiết kế mẫu hình FBC, đưa kết luận kiến nghị mặt cần nghiên cứu phát triển Do hạn chế thời gian, trình độ tài liệu , luận văn không tránh khỏi hạn chế Tác giả mong nhận đóng góp, bảo thầy, cô giáo bạn đồng nghiệp để rút kinh nghiệm nghiên cứu phát triển học hỏi nhiều tương lai Tác giả xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo, bạn bè đồng nghiệp đà giúp đỡ, góp ý bảo suốt trình làm luận văn Đặc biệt xin chân thành cảm ơn hướng dẫn, giúp đỡ bảo trực tiếp tận tình thầy: GS.TSKH Nguyễn Sĩ MÃo Ngày 22 tháng 10 năm 2004 Người viết Ph¹m Minh Chinh 79 m3tc/kg Vk0 m3tc/kg V RO2 0+ V N2 0+ V H2O V H2O m3tc/kg V H2O 0+0,0161(α t -1) V kk 0,506 Vk m3tc/kg Giã qua ghi γ1 % 60-70 % 60 Giã cÊp liÖu γ2 % 10-20 % 10 Giã cÊp hai γ3 % 15-30 % 30 ThÓ tÝch khãi lý thuyÕt ThĨ tÝch h¬i n­íc khãi thùc ThĨ tÝch khãi thùc TØ lƯ ph©n phèi giã 0,111.Hlv+0,0124.Wlv+0, 0,486 0161.V kk V H2O 6,758 V RO2 0+V H2O +V N2 0+ (α t - 1).V kk 8,056 Entapi sản phẩm cháy I RO2 kj/kg V RO2 0.(Cθ) RO2 I N2 kj/kg V N2 0.(Cθ) N2 I H2O kj/kg V H2O 0.(Cθ) H2O I H2O kj/kg I tro kj/kg β i (Cθ) tro I kk kj/kg V kk 0.(Cθ) kk Ik0 kj/kg I RO2 0+ I N2 0+ I H2O Ik kj/kg I k 0+I H2O +I tro +(α t -1)I kk θ (Cθ) RO2 (Cθ) H2O (Cθ) N2 (Cθ) tro (Cθ) kk I RO2 I H2O 0,0161(α t -1).V kk 0.(Cθ) H2O I H2O I N2 I tro I kk C KJ/m3tc KJ/m3tc KJ/m3tc KJ/kg KJ/m3tc kj/kg kj/kg kj/kg kj/kg kj/kg kj/kg o 100 170 151 130 81 200 357.5 304.5 260 300 558.8 462.7 400 771.9 130 Ik kj/kg kj/kg 207 73.34 3.107 654.8 830.6 935.6 1112.9 170 261.4 436 147.9 6.265 1313 16.98 1670 1897 2254.6 392 264 682 224.7 9.519 1980 26.4 2524 2887 3427.9 626.2 527 360 531.6 942 304.1 12.88 2660 36 3396 3906 4634.4 500 994.3 794.8 684 458 671.3 1214 45.8 4289 5054 5974.3 600 1225 968.9 804 560 813.9 1495 470.6 19.93 4063 56 5200 6028 7143.8 700 1431 1149 948 663 954.5 1747 23.63 4787 66.25 6098 7092 8401.1 395 386 558 16.35 3455 8.1 I0 k 80 800 1705 1334 1094 768 1107 2081 648.1 27.45 5525 76.8 7075 8254 9773.3 900 1952 1526 1240 825 1258 2383 741.2 31.4 6264 82.5 8036 9388 11109 1000 2203.5 1723 1392 985 1410 2689 836.8 35.45 7031 98.5 9009 10557 12493 1100 2458 1544 1092 1563 3000 7801 109.2 9989 11736 13882 1925 935 39.6 81 Bảng 3.7 Cân nhiệt cân vật chất CFB TT Tên gọi Nhiệt trị tính toán nhiên liệu Hệ số sử dụng đá vôi Nhiệt lượng phản ứng canxi hoá Kí hiệu Đơn vị Cơ sở tính Qt Kj/kg Q t lv+C pt t kkl β Ca - Q ht Kj/kg q ht % 3,125.Ca/S.Slv/100 1830.β Ca 15141.η s Slv/100 100.Q ht /Q t Giá trị Ghi 24850 0,025 0 Entapi KK lạnh đưa vào I kkl Kj/kg tra theo kk lạnh 191 Entapi khói thải It Kj/kg tra theo θ t 1455 Tæn thÊt khãi th¶i Q2 % (I t -α t I kkl )/Q t Q3 % 0-1,5% Q4 % 5-25% 6,3 q5 % 0,5-3,5% Tæn thÊt cháy không hết hoá học Tổn thất cháy không hết khí Tổn thất truyền nhiệt m«i tr­êng xung quanh 5,2 10 Tỉn thÊt thải xỉ q6 % 0,2-1,2% 0,5 11 Hiệu suất lò lò % 100-q 86 12 Entapi nước cấp i nc Kj/kg tra theo (t nc ,p bh ) 445 13 Entapi nhiệt i qn Kj/kg tra theo (t qn ,p qn ) 3330 14 L­ỵng nhiƯt hữu ích lò Q hi 15 Tổng lượng tiêu hao nhiên liệu lò Lượng tiêu hao nhiên liệu tính toán lò 16 KW D (i qn -i nc ) 32000 B Kg/s Q hi /(Q t η lß ) 1,495 Βτ Kg/s B(100-q )/100 1,40 Alv/100 0,205 Tỉ lệ hạt nhiên liệu đưa tr - 82 vào Tỉ lệ hạt thành phần khử Slv(2,5 s +3,125Ca/S- S - 18 Tỉ lệ hạt trợ sôi cần bổ sung bs - Chọn 0,35 19 Tỉ lệ hạt sôi lượng nhiên liệu đưa vào - tr + s + bs 0,578 20 Lưu lượng hạt sôi đưa vào m kg/s .B t 0,8657 21 Tốc độ sôi qua lớp s«i uE m/s (γ +γ )u 22 Hệ số phân li hạt E kg/m2s 23 Tiết diện phân li hạt AE m2 f u E [81,4.u E /(ρ p 8,8 (g.d p )0,5)]3 B t Q t /q F 7,482 24 Lưu lượng hạt B.đốt mb kg/s E.A E N b® - 0,05- 0,9 0,75 Hệ số lưu giữ hạt xiclon N xc - 0,85- 0,95 0,95 N ®l - 0-0,1 0,05 mc Kg/s (1-N b® )m b 16,5 md Kg/s (1-N xc )m c 0,825 m ®l Kg/s (1-N ®l )m d 0,784 mx Kg/s (m-m ®l ) 0,082 mR Kg/s m c - m ®l 16,42 R th - 17 25 26 27 28 29 30 31 32 33 l­u huúnh ®­a vào Hệ số lưu giữ hạt buồng đốt Hệ số lưu giữ hạt phần trao đổi nhiệt đối lưu Lưu lượng hạt khỏi buồng đốt Lưu lượng hạt khỏi xiclon Lưu lượng hạt khỏi phần trao đổi nhiệt đối lưu Lưu lượng hạt theo đường thải xỉ khỏi buồng đốt Lưu lượng hạt quay lại buồng đốt Hệ số tái tuần hoàn hạt 1,375 CaO Ca/S)/100 m R /m 0,023 4,2 66 19 83 Bảng 3.8 Đặc tính chế tạo ghi lò mũ (ống) phân phối gió TT Tên gọi Kí hiệu Đơn vị Cơ sở tính V or Lưu lượng khÝ qua ghi m3/s γ α t B t V kk 0(273+t kkn )/27 Giá trị Ghi 11,394 Tốc độ khí qua lỗ pp gió u or m/s 35 - 40 m/s TiÕt diƯn ®éng cña ghi f m2 V or /u or TØ lƯ tiÕt diƯn ®éng ghi η mk % 2,2-3,8% 3,8 DiƯn tÝch ghi lß A gh m2 100.f/η mk 7,496 Nhiệt ghi qR Tốc độ giã trªn ghi u ft m/s TØ lƯ chiỊu dµi/réng ghi a/b ChiỊu dµi ghi 10 Kw/m2 B t Q t /A gh 40 0,285 4640 u or η mk /100 1,52 - 1,2-2 1,50 a gh m (A gh a/b)0,5 3,332 ChiÒu réng ghi b gh m A gh /a gh 2,250 11 Đường kính lỗ ghi d gh m Chän 0,034 12 B­íc ghi theo chiỊu dµi ghi s m Chän 0,140 13 B­íc ghi theo chiÒu réng s2 m d gh +(25-35) 0,080 14 Sè èng giã theo hµng däc n1 chiÕc (a gh -t a )/s +1 25 15 Sè èng giã theo hµng ngang n chiÕc (b gh -t b )/s +1 28 16 Đường kính lỗ thải xỉ Dx m 108-133mm 0,109 17 Số lỗ thải xỉ ghi Nx lỗ 1,3-1,5 lỗ/m2 4x3 S x1 / S x2 m Chọn 18 19 Khoảng cách lỗ thải xỉ theo chiều dài/rộng ghi Số ống gió ghi n chiÕc n n +(n -1)(n -1)- 630/560 1336 Nx 20 Đường kính lỗ p.phối giã d or m φ 4-6 mm 21 Sè lỗ ống pp gió m lỗ 4.f/(n..d or 2) 22 Góc nghiêng lỗ pp gió m 0-15o 15 23 Các đường kính ống pp gió /φ /φ m Chän 26/34/42 84 24 C¸c kÝch th­íc èng pp giã l /l /l m Chän 19/116/165 25 C¸c kÝch th­íc cđa ghi lß δ g /s g /h g m Chän 12/19/100 Bảng 3.9 Đặc tính chế tạo buồng lửa TT Tên gọi Kí hiệu Đơn vị Cơ sở tính Giá trị Ghi Diện tích đáy lò A gh m2 Bảng 3.8 7,496 Chiều rộng đáy lò a gh m Bảng 3.8 3,332 Chiều sâu đáy lò b gh m Bảng 3.8 2,250 Góc nghiêng phần đáy lò o Chọn 5 Chiều cao đáy lß hd m Chän ChiỊu réng lß al m a gh 3,332 Chiều sâu lò bl m b gh +2.h d tg(β/2) 2,482 TiÕt diƯn lß Al m2 al.bl 8,077 Tốc độ khói lò u0 m/s V k B t (273+θ )/(A l 273 ) Kw/m3 116-232 10 NhiƯt thÕ thĨ tÝch lß qv 11 ThĨ tÝch lß V bl m3 12 HƯ sè gi·n në líp h¹t R 12 ChiỊu cao líp s«i 230 B t Q t /q v 151 - 6,01.(d p ρ p )0,3.u /u F 5,4 h ft m R.H o 5,5 ThĨ tÝch phÇn líp s«i V ft m3 0,5(A gh +A l ).h ft 43 13 Thể tích phần TĐN xạ V bx m3 V bl -V ft 108 14 ChiỊu cao trªn líp s«i h bx m V bx /A l 13,35 15 DiƯn tÝch t­êng xq líp s«i F ft m2 2.h ft (a l +b l ) 63,6 16 DiÖn tÝch t­êng phÝa trªn F bx m2 2.h bx (a l +b l ) 154,9 17 Góc nghiêng trần lò t o 18 Diện tích trần lò At m2 A l /cosβ t 8,36 19 DiÖn tÝch t­êng xq vïng bx¹ F bxt m2 F bx +A t 163,2 20 Đường kính ống sinh d m 51x5 0,051 15o 15 85 21 Bước ống giàn ống sinh s m (1,6-2).d 0,085 22 K.cách từ tâm ống tới t­êng e m (0-1,5).d 0,051 23 Sè èng t­êng tr­íc, sau n t,s èng 2.(a l /s-1) 39 x 24 Sè èng t­êng bªn nb èng 2.(b l /s+1) 29 x 25 Sè èng lß n èng 2.(a l +b l )/s 136 26 DiƯn tÝch T§N lớp sôi Hm m2 n..d.h ft 120 27 Chiều dài ống trần lt m b l /cos t 2,445 28 Hệ số tính đổi trần Ct - 0,65-0,75 0,7 29 Diện tích b.xạ hữu hiệu trần H t n t,s π.d.l t C t 10,6 30 HÖ sè xạ hữu hiệu Tra 0,9 31 D.tích b.xạ h÷u hiƯu t­êng H bx m2 x.(n-1).s.h bx 138 32 Diện tích xạ hữu hiệu H bxt m2 H bx +H t 148,6 33 Độ đặt ống bx - H bx /F bx 0,89 34 ChiỊu dµy bøc xạ hữu hiệu s bx m 3,6.V bx /F bx 2,5 35 TØ lƯ diƯn tÝch trÇn/t­êng - A t /F bx x ρ m2 - 0,054 B¶ng 3.10 TÝnh trao đổi nhiệt buồng lửa phần lớp đặc TT Tên gọi Kí hiệu Đơn vị Cơ sở tính Nhiệt trị tính toán n.liệu Q t Lượng nhiên liệu tiêu hao Bt kg/s Bảng 3.7 1,4 Hệ số bảo ôn lò - 1-q /100 0,99 HƯ sè kh«ng khÝ thõa b.lưa α τ - B¶ng 3.5 1,2 Entapi kk nãng Ι kkn kj/kg I kk o(t kkn =210oC) 1755 Tỉn thÊt c¬ khÝ bng lưa q4 % B¶ng 3.7 6,3 Tỉn thất hoá học buồng lửa q % Bảng 3.7 TT thải xỉ lớp sôi % q6 q 6ft Kj/kg Bảng 3.7 Giá trị Ghi 24850 0,5 86 Tổn thất hoá học lớp sôi 10 % q +0,5 1,5 TØ lÖ nhiÖt sinh líp δ ft - 0,7-1 0,7 11 Tỉn thất khí lớp sôi q 4ft % 12 Hệ sè KK thõa líp s«i α ft - 13 Nhiệt độ lớp sôi giả thiết f 14 Entapi KK lý thuyÕt Ι κκ ο kj/kg I kk o(θ ft =900 oC) 8036 Entapi khãi lý thuyÕt Ικο kj/kg I k o(θ ft = 900oC) 9388 15 Entapi tro I tro kj/kg I tro (θ ft = 900oC) 82,5 16 Entapi khãi khái líp s«i I ft " Kj/kg Ql Kj/kg 17 18 19 L­ỵng nhiƯt sinh lớp sôi Lượng nhiệt trao đổi lớp sôi q 3ft Qm Hệ số TĐN lớp sôi lt α 23 HƯ sè ¶nh h­ëng kÝch th­íc hạt Hệ số ảnh hưởng tốc độ khói lò Hệ số ảnh hưởng khối lượng riêng hạt Hệ số TĐN lớp sôi 24 Hệ số bám bÈn b­íc èng ξ 20 21 22 25 Hệ số bám bẩn khoảng cách từ ống tới t­êng o C Kj/kg 100-q 3ft -δ ft (100-q -q ) (γ +γ )α t (100q )/( 100-q ) 900-1050oC I k o+(α ft -1)I kk o +I tro Q t (δ ft (100-q -q )-q 6ft ) /(100-q )+(γ +γ )α t I kkn ϕ(Q l -I ft "(100-q 4ft ) /(100-q ) w/m2K Tra toán đồ 33,6 1,19 900 11000 18550 10650 275 C dp - Tra toán đồ 1,1 Cw - Tra toán đồ 0,98 C p - Tra toán đồ 0,95 w/m2K C dp C w C ρp α 281 - 0,9-1 0,9 - 0,7-1 0,8 26 HƯ sè T§N cđa m«i chÊt α2 w/m2K >>α 27 HƯ sè trun nhiƯt líp s«i km w/m2K ξ ξ α 203 87 o C t bh 290 ∆t o C θ ft -t bh 610 DiƯn tÝch T§N tÝnh to¸n H mt m2 103Β τ Q m /(k m ∆t) 31 Sai sè so víi thiÕt kÕ ∆Hm m2 Hmt Hm 0,4 32 Lượng nhiệt trao đổi thực Qft kj/kg Hmkm∆t/(103Bt) 10615 33 Entapi khãi khái líp s«i Ift" Kj/kg 34 Nhiệt độ lớp sôi thực tế ft 28 Nhiệt độ trung bình m.c t 29 Độ chênh nhiệt độ T.bình 30 o C (Ql - Qft/)(100 q4)/(100- q4ft) Tra 120,4 11047 900 Sai sè ∆Hm > 1% hay ft >20oC ta phải tiến hành tính toán thiết kế lại Bảng 3.11 Tính trao đổi nhiệt buồng lửa phần lớp hạt nồng độ thấp TT Tên gọi Kí hiệu Đơn vị Cơ sở tính Nhiệt trị tính toán n.liệu Qt Lượng nhiên liệu tiêu hao Bt kg/s Bảng 3.7 1,4 Hệ số bảo ôn lò - 1-q5/100 0,99 Hệ số không khí bổ sung - Bảng 0,3 Entapi kk nãng Ιkkn Tỉn thÊt c¬ khÝ bng lưa q4 % Bảng 3.7 6,3 Tổn thất hoá học bng lưa q3 % B¶ng 3.7 TT thải xỉ vùng bxạ % 0 Tỉ lệ nhiƯt sinh vïng bx¹ δbx - 1-δft 10 Tỉn thất khí lớp sôi q4ft % 11 Entapi khói khỏi lớp sôi Ift" 12 Lượng nhiệt sinh vùng xạ q6bx Kj/kg Bảng 3.7 Giá trị Ghi chó kj/kg Ikko(tkkn=210oC) 100-q3ft-δft(100-q3-q4) Kj/kg Iko+(αft-1)Ikkn+Itro 24850 1755 0,3 33,6 11047 Ift"(100-q4ft)/(100-q4)+ Qbx' Kj/kg Qt(δbx(100-q3-q4)- 15835 q6bx)/(100-q4)+γ3αtIkkn 13 NhiÖt độ khói vào vùng bxạ bx' o C Chọn ft" 950 14 NhiƯt ®é khãi khái blưa o C Chän (750-850) 850 θbxj'' 88 15 Entapi khãi khái blưa Ibx" 16 NhiƯt dung riªng cđa khãi (VC)bx 17 18 19 20 21 Thành phần thể tích nước khói Thành phần thể tích khí nguyên tử áp suất riêng phần khí nguyên tử Lực hút cđa khÝ nguyªn tư Kj/kg Tra 10440 Kj/kgK (Qbx'-Ibx'')/( θbx'-θbx'') 53,956 rH2O - VH2O/Vk 0,0628 rn - rH2O+ VRO2/Vk 0,2143 pn Mpa rnp 0,02143 PnSbx HƯ sè lµm u cđa khÝ Kn nguyªn tư mMpa PnSbx 1/mMpa 10( 0,0536 0,78 + 1,6rH O ) 10 pn sbx (1 − 0,37 " θ bxj + 273 1000 0,1) 4,777 ) 22 Nồng độ tro bụi àtr kg/kg mb/(k Bt.Vk) 4,519 ktc=1,295 23 Khối lượng riêng khói k Kg/m3 tra bảng 0,301 24 Khối lượng riêng cđa tro ρtr Kg/m3 tra b¶ng 2200 25 KÝch th­íc h¹t tro dtr tc m 2.10-4 15.273ρk/[(θ"bxj+ 26 HƯ sè lµm u cđa tro bơi Ktr 1/mMpa 27 HƯ sè làm yếu khói K 1/mMpa Knrn+Ktràtr 28 Độ đen lửa không sáng 273).dtr.tr] ak - 1- exp(-K PnSbx) 0,8 2.10-4 2,495 12,296 0,483 29 Độ đen lửa sáng ab - 30 Độ đen buồng lưa abx - 31 HƯ sè Bonzman Bo - 32 HÖ sè hiÖu chØnh m - 0-1 33 HÖ sè Bonzman tÝnh to¸n Bo' - Bo(1/abx+m) Hbx" - 0,5Bo'((1+4/Bo)0,5-1) 0,93 C Hbx"(θbx'+273)-273 864 34 35 NhiƯt ®é khãi khái blöa θbx" o [1/ab+ψbx(1-ak)(1-ρ) /(1-(1-ak)(1-ρ))]-1 ϕBt(VC)bx/(5,67 10-11.Hbxt(273+θbx)3) 0,8 0,476 5,4993 0,18 12,375 89 36 Sai sè tÝnh to¸n ∆θbx" θbx"-θbxj" 14 37 Entapi khái buång löa Ibx" kj/kg Tra theo bx" 10628 38 Lượng nhiệt trao đổi Qbx kj/kg ϕ(Qbx'- Ibx" ) 5155 o C NÕu ∆θbx" >±100oC ta phải tiến hành tính toán thiết kế lại 90 Bảng 3.12 Tính phân phối nhiệt bề mặt đốt TT Tên gọi Kí hiệu Đơn vị Cơ sở tính Giá trị Ghi Qhi kw D(iqn-inc) 32000 Qsh kw (Qft+Qbx)Bt 22078 Qqn kw D(iqn-ibh" ) 6222 Qhn kw Qhi-(Qsh+Qqn) 3700 Nhiệt lượng hữu ích Lượng nhiệt hấp thụ dàn ống sinh Lượng nhiệt hấp thụ nhiệt Lượng nhiệt hấp thụ hâm nước Nhiệt ẩn hoá r Độ sôi hâm nước x Lượng nhiƯt hÊp thơ cđa bé sÊy kh«ng khÝ Qskk Ibx" Entapi khãi khái B.lưa NhiƯt ®é khãi khái B.löa θbx" 10 Entapi khãi khái BQN 11 NhiƯt ®é khãi khái BQN θqn" 12 Entapi khãi khái BHN 13 NhiƯt ®é khãi khái BHN θhn" 14 Entapi khãi khái BSKK 15 NhiÖt ®é khãi khái BSKK θskk" 16 Sai sè tÝnh toán Iqn" Ihn" Iskk" q kj/kg tra bảng kw [Qhn-D(ibh'-inc )]/(D.r) -0,35 chưa sôi tBt(Ikkn-Ikkl) 2628 Kj/kg Bảng o 10628 Tra 864 Kj/kg Ibx"- Qqn/(ϕ.Bt) 6139 o C 1475 Tra 514 Kj/kg Iqn"- Qhn/(ϕ.Bt) 3469 o C Tra 303 Kj/kg Ihn"- Qskk/(ϕ.Bt) 1570 o C C Tra 140 % 100%(Iskk"-It)/Qt 0,46 NÕu sai sè tÝnh to¸n q>0,5% ta phải tiến hành tính toán thiết kế lại 92 Kết luận kiến nghị ã Quá trình nội dung nghiên cứu: FBC ứng dụng vào đồng phát điện-nhiệt bảo vệ môi trường vấn đề có ý nghĩa lớn, đầy hứa hẹn Đây vấn đề có nội dung rộng lớn, liên quan đến nhiều ngành, nhiều lĩnh vực chuyên môn khác Để ứng dụng hiệu lĩnh vực đòi hỏi phải có nhiều thời gian, kinh phí chế độ sách khác Với luận văn cao học chưa đủ điều kiện để làm nghiên cứu thực nghiệm, nhiên tương lai cần phải tiếp tục tiến hành quy mô thực nghiệm công nghiệp ã Kết nghiên cứu: Qua việc tìm tòi, tổng hợp, phân tích tài liệu FBC, nghiên cứu thông tin hữu ích nhất, sở khoa học lĩnh vực: "Công nghệ lò đốt tầng sôi ứng dụng vào đồng phát điện nhiệt bảo vệ môi trường" Kết luận văn đạt nh­ sau: - Nªu lªn tÝnh cÊp thiÕt, ý nghÜa, nội dung nhiệm vụ đề tài - Cung cấp thông tin tổng quan, thông tin nhất, hữu ích FBC - Trình bày sở lí thuyết tạo thành lớp sôi, cách xác định thông số, yếu tố lớp sôi, trình TĐN FBC Đồng thời đề cập tổng quan đến vấn đề môi trường lò đốt-một vấn đề mà FBC chiếm lợi so với lò truyền thống, để tạo sở ban đầu cho trình tiếp cận công nghệ - Thiết kế sơ mẫu lò tầng sôi ứng dụng cho nhà máy giấy bột giấy Thanh Hoá sở đồng phát điện-nhiệt bảo vệ môi trường 93 ã Các mặt cần phát triển tiếp: * Qua trình nghiên cứu nhận thấy cần sâu nghiên cứu để phát triển mặt sau: - Xây dựng mô hình toán học mô tả trình TĐN, trình cháy nhiên liệu, chế độ khí động FBC Từ xây dựng chương trình tính nhiệt FBC máy tính điện tử - Nghiên cứu nâng cao hiệu suất nhiệt FBC - Nghiên cứu giảm phát thải môi trường FBC - Nghiên cứu sử dụng hiệu lượng đá vôi FBC - Nghiên cứu chống mài mòn bề mặt đốt FBC - Nghiên cứu giảm thời gian khơỉ động lạnh FBC - Nghiên cứu ứng dụng FBC đốt loại chất thải tận thu lượng, bảo vệ môi trường - Nghiên cứu ứng dụng PFBC kết hợp công nghệ khí hoá than - Phân tích, đánh giá hiệu kinh tế môi trường sử dụng FBC đồng phát sè vïng, mét sè lÜnh vùc ë ViÖt Nam - Nghiên cứu triển khai ứng dụng FBC đồng phát mét sè vïng, mét sè lÜnh vùc ë ViÖt Nam - Xây dựng mô hình vật lí để nghiệm chứng kết nghiên cứu lý thuyết tương lai có điều kiện * Nếu có điều kiện phát triển tiếp, tác giả tập trung sâu vào mặt: - Xây dựng mô hình toán học mô tả trình TĐN, trình cháy nhiên liệu, chế độ khí động FBC Từ xây dựng chương trình tính nhiệt FBC máy tính điện tử - Xây dựng mô hình vật lí để nghiệm chứng kết nghiên cứu lý thuyết 94 Tài liệu tham kh¶o chÝnh 10 11 12 13 14 Babcock & Wilcox Company (1992), Steam its generation and use, four edition-first printing Black & Veatch International (1991), Power plant engineering, An International Thomson Publishing Company Center for coal utilization Japan (2003), Clean coal technology European Commission (1992), Clean Coal Technologies Handbook, Section 6, Fluidised bed combustion Harry Lampenius-Ahlstrom corp (1995), The advantages and experience of the CFB technology in the combustion of antracite and low grade fuels, paper presented at the Hanoi energy/expor'95 Nguyễn Sĩ MÃo (1974), Thiết kế môn học lò hơi, Đại học Bách khoa Hà nội Nguyễn Sĩ MÃo (2003), Cơ sở lý thuyết cháy kỹ thuật cháy, Đại học Bách khoa Hà nội Nguyễn Thị Bích Ngọc (2003), Kỹ thuật Xenlulô giấy, Nhà xuất Đại học quốc gia Hồ Chí Minh Phạm Văn Trí-Dương Đức Hồng-Nguyễn Công Cẩn (2003), Lò công nghiệp, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà nội Tống Thuý Lương cộng (1999), Sổ tay tính toán lò hơi, Nhà xuất b¶n khoa häc kü tht LiƯu Ninh Trung Qc (TiÕng trung Quốc) Tài liệu mời thầu tài liệu tư vấn nhà máy giấy Thanh Hoá (2003) Trương Duy Nghĩa (1964), Tính nhiệt thiết bị lò hơi, Đại học Bách khoa Hà nội Trương Duy Nghĩa-Nguyễn Sĩ MÃo (1974), Thiết bị lò (tập 1+2), Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà nội Trần Ngọc Chấn (2002), Ô nhiễm không khí xử lí khí thải, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà nội ... liệu công nghệ lò đốt tầng sôi, làm sáng tỏ phần lý thuyết công nghệ lò đốt tầng sôi Từ triển khai nghiên cứu công nghệ, áp dụng vào thiết kế lò đốt tầng sôi đồng phát điện- nhiệt bảo vệ môi trường, ... xuất điện Việt Nam, công nghệ lò đốt tầng sôi đồng phát điện nhiệt, do: Công nghệ lò đốt tầng sôi (FBC) công nghệ tiên tiến, gây ô nhiễm môi trường có nhiều mạnh cạnh tranh so với công nghệ lò đốt. .. giáo dục đào tạo Trường đại học bách khoa hµ néi -o0o - Phạm Minh Chinh công nghệ đốt tầng sôi ứng dụng vào đồng phát điện nhiệt bảo vệ môi trường Chuyên ngành : Công Nghệ Nhiệt luận văn