Nghiên cứu đánh giá hiện trạng và nhận dạng tiềm năng phát triển công nghệ đốt than lớp sôi ở việt nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - ĐÀO ĐỨC HẢI ĐÀO ĐỨC HẢI CÔNG NGHỆ NHIỆT–LẠNH NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG VÀ NHẬN DẠNG TIỀM NĂNG PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ ĐỐT THAN LỚP SÔI Ở VIỆT NAM LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CƠNG NGHỆ NHIỆT – LẠNH KHỐ 2008 -2010 Hà Nội – Năm 2012 MẪU TRANG PHỤ BÌA LUẬN VĂN BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - ĐÀO ĐỨC HẢI NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG VÀ NHẬN DẠNG TIỀM NĂNG PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ ĐỐT THAN LỚP SÔI Ở VIỆT NAM Chuyên ngành : CÔNG NGHỆ NHIỆT – LẠNH LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ NHIỆT – LẠNH NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : PGS.TS PHẠM HOÀNG LƯƠNG Hà Nội – Nm 2012 Lời cảm ơn Em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Phạm Hoàng Lương thầy cô giáo Viện Khoa học Công nghệ Nhiệt Lạnh đà tận tình giúp đỡ em hoàn thành luận văn Do hạn chế thời gian kinh nghiệm nên luận văn không tránh khỏi sai sót, khiếm khuyết Em mong góp ý thầy cô bạn Em xin chân thành cảm ơn Hà Nội, ngày tháng Đào Đức Hải năm 20 Luận văn Thạc sĩ Ngành: Công nghệ Nhiệt Lạnh B GIO DC V ĐÀO TẠO Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Độc lập - Tự - Hạnh phúc ***** LỜI CAM ĐOAN Luận văn thạc sỹ nghiên cứu thực với hướng dẫn PGS.TS Phạm Hoàng Lương Để hồn thành luận văn này, tơi có tham khảo tài liệu kê mục tài liệu tham khảo Tơi cam đoan khơng chép cơng trình thiết kế tốt nghiệp người khác trình soạn thảo luận văn cao học Hà Nội, ngày tháng năm 20 ( Ký, ghi rõ họ tờn) Luận văn Thạc sĩ Ngành: Công nghệ Nhiệt L¹nh Kính gửi : Viên Khoa học Cơng nghệ Nhiệt Lạnh ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Họ tên học viên : Đào Đức Hải SHHV: 004539C810 Chuyên ngành : Nhiệt – Lạnh Lớp: Kỹ thuật Năng lượng Người hướng dẫn : PGS.TS Phạm Hoàng Lương Đơn vị: Viện tiên tiến khoa học công nghệ - ĐHBK Hà Nội Tên đề tài (tiếng Việt): nghiên cứu đánh giá trạng nhận dạng tiềm phát triển công nghệ than lớp sôi Việt Nam Tên đề tài (tiếng Anh): Coal combustion in fluidized bed boilers: a study on state of the Art FB technology and its development perspective in Viet Nam Cơ sở khoa học thực tiễn đề tài: + Quan hệ lượng – kinh tế - môi trường sản xuất công nghiệp ln địi hỏi doanh nghiệp phải phát triển bền vững + Cơng nghệ đốt than lớp sơi có ưu điểm tận dụng than có chất lượng thấp để sản xuất lượng mà đảm bảo tiêu chí mơi trường, đặc biệt ngành cơng nghiệp Việt Nam Mục đích đề tài (các kết cần đạt được): Nghiên cứu đánh giá trạng Xác định tiềm phát triển công nghệ than tầng sôi Việt Nam Nội dung đề tài, vấn đề cần giải quyết: • Nghiên cứu cập nhật lý thuyết cháy than buồng đốt lớp sơi • Điều tra, khảo sát cập nhật trạng công nghệ sản xuất ứng dụng công nghệ than lớp sơi • Xây dựng số lượng, môi trường cho công nghệ đốt than lớp sôi • Nhận dạng tiềm ứng dụng công nghệ đốt than tầng sơi thơng qua chi phí vịng đời cơng nghệ • Nghiên cứu đề xuất sách phát triển công nghệ đốt than tầng sôi Việt Nam Dự kiến kế hoạch thực : Hoàn thành, báo cáo, bảo vệ tháng 10 ~ 11 năm 2010 Người hướng dẫn Hà Nội, ngày PGS.TS Phạm Hoàng Lương tháng năm Học viên Đào Đức Hải Ý kiến lónh o khoa/vin Luận văn Thạc sĩ Ngành: Công nghệ Nhiệt Lạnh Tóm tắt luận văn thạc sĩ Tờn đề tài (tiếng Việt): nghiên cứu đánh giá trạng nhận dạng tiềm phát triển công nghệ than lớp sôi Việt Nam Tên đề tài (tiếng Anh): Coal combustion in fluidized bed boilers: a study on state of the Art FB technology and its development perspective in Viet Nam Tác giả: Đào Đức Hải Người hướng dẫn: PGS.TS Phạm Hoàng Lương Tóm tắt luận văn a) Lý chọn đề tài: + Quan h nng lng kinh tế - môi trường sản xuất công nghiệp ln địi hỏi doanh nghiệp phải phát triển bền vững + Cơng nghệ đốt than lớp sơi có ưu điểm tận dụng than có chất lượng thấp để sản xuất lượng mà đảm bảo tiêu chí mơi trường, đặc biệt ngành cơng nghip Vit Nam b) Mục đích luận văn, phạm vi nghiên cứu + Mục tiêu đề tài nghiên cứu cập nhật lý thuyết cháy than buồng đốt lớp sôi, cập nhật trạng sản xuất ứng dụng công nghệ than lớp sôi từ đề xuất sách phát triển công nghệ đốt than lớp sôi Việt Nam + Phạm vi nghiên cứu luận văn tập trung nghiên cứu công nghệ đốt than lớp sôi ứng dụng cho lò công suất cỡ trung (20 - 50 t/h) Trong luận văn nµy cËp nhËt lý thuyÕt sÏ tËp trung vµo hai phần truyền nhiệt cháy than lớp sôi Luận văn Thạc sĩ Ngành: Công nghệ Nhiệt Lạnh c) Các nội dung + Nghiên cứu cập nhật lý thuyết truyền nhiệt + Nghiên cứu cập nhật lý thuyết cháy than lớp sôi + Điều tra khảo sát cập nhật trạng công nghệ sản xuất ứng dụng công nghệ đốt than lớp sôi Việt Nam + So sánh chi phí vòng đời công nghệ lò đốt than lớp sôi lò ghi xích + Từ nghiên cứu lý thuyết thực tế đề xuất số sách phát triển công nghệ đốt than lớp sôi Việt Nam d) Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu cập nhật lý thuyết cháy than buồng đốt lớp sôi thực qua việc thu thập, cập nhật tài liệu, báo cáo khoa học nghiên cứu đà công bố tác giả nước nước Cập nhật trạng ứng dụng công nghệ than lớp sôi phương pháp khảo sát thực tế, lấy số liệu thực tế từ sản xuất đơn vị đà ứng dụng công nghệ cháy than lớp sôi để nghiên cứu, đánh giá trạng Từ đề xuất số giải pháp nhằm phát triển công nghệ đốt than lớp sôi Việt Nam e) Kết ln + Nghiªn cøu cËp nhËt lý thut trun nhiƯt công nghệ đốt than lớp sôi: tác giả giới chưa thống công thức tính trình truyền nhiệt nhiệt lớp sôi; kết đo lường thực nghiệm truyền nhiệt lớp sôi tác giả khác sai lệch lớn + Nghiên cứu cập nhật lý thuyết cháy công nghệ đốt than lớp sôi: cháy kiểu lớp sôi có khác biệt với cháy than phun kích cỡ hạt, tốc độ cháy, điều kiện để khuếch tán Oxy cần phải nghiên cứu Luận văn Thạc sĩ Ngành: Công nghệ Nhiệt Lạnh + Cập nhật trạng đánh giá tiềm ứng dụng công nghệ đốt than lớp sôi Việt Nam: công nghệ đốt than lớp sôi có tiềm ứng dụng lớn Việt Nam song chưa áp dụng rộng rÃi + Đề xuất giải pháp nâng cao hiệu suất lò lớp sôi nhà máy nước Đà Nẵng - KCN Hòa Khánh - Đà Nẵng: vận hành đủ tải, vận hành lò liên tục, định kỳ kiểm tra khắc phục hư hỏng + Đề xuất sách: cần có chế ưu đÃi để phát triển ứng dụng công nghệ đốt than lớp sôi vào thực tế việc tạo nhiều lợi ích cho doanh nghiệp sử dụng công nghệ lẫn nhà nước Luận văn Thạc sĩ Ngành: Công nghệ Nhiệt – L¹nh Mơc Lơc Ký hiƯu Danh mơc b¶ng Danh mơc h×nh vÏ 10 Ch­¬ng 1: Mở đầu 12 1.1 Cơ sở đề tµi 12 1.2 Mơc tiªu cđa ®Ị tµi 13 1.3 Phạm vi nghiên cøu 14 1.4 Trình tự luận văn 14 Chương 2: tổng quan công nghệ đốt than lớp sôi 16 2.1 Khái niƯm líp s«i 16 2.2 Giíi thiƯu vỊ công nghệ đốt lớp sôi FBC 17 2.2.1 Nguyên lý hoạt động 17 2.2.2 Ưu - nhược điểm công nghệ đốt lớp sôi FBC 18 2.3 Giới thiệu chung công nghệ đốt lớp sôi tuần hoàn CFBC 18 2.3.1 Nguyên lý hoạt động 18 2.3.2 ¦u – nhược điểm công nghệ đốt lớp sôi tuần hoàn 21 2.4 Phát thải công nghệ đốt than lớp sôi 23 2.4.1 Phát thải SOx 24 2.4.2 Phát thải NOx 30 Ch­¬ng : Tỉng quan Trun nhiƯt líp s«i 37 3.1 Các trình truyền nhiệt lò líp s«i 37 3.2 Truyền nhiệt khí hạt bọt lớp sôi 40 3.3 Truyền nhiệt hạt bọt lớp sôi 45 3.4 BiĨu hiƯn bề dẫn nhiệt bọt lớp sôi 53 3.5 Trun nhiƯt gi÷a lớp sôi vào bề mặt trao đổi nhiệt 56 3.5.1 Các chế truyền nhiệt từ lớp sôi tới bề mặt trao đổi nhiệt 56 3.5.2 Các kết thực nghiệm truyền nhiệt tới bề mặt chìm lớp sôi 62 3.5.3 ảnh hưởng thông số hình häc tíi trun nhiƯt 76 Chương 4: Tổng quan cháy than lớp sôi 91 4.1 Các thông số đặc trưng trình cháy lớp sôi 91 4.1.1 Các điều kiện cháy líp s«i 92 4.1.2 Các trình vật lý cháy hạt than lớp sôi 94 4.1.3 Các thông số ảnh hưởng tới trình cháy lớp sôi 97 4.2 Cháy chất bốc lớp sôi 100 4.2.1 Ch¸y than chøa nhiỊu chÊt bèc ®iỊu kiƯn thùc tÕ 100 4.2.2 Các hoạt động hạt than xảy suốt trình thoát chất bèc 102 4.3 Ch¸y cèc 107 4.3.1 Động lực phản ứng hóa học xảy bề mặt hạt cốc 110 4.3.2 Các phản ứng hóa học kiểm soát trình diễn cháy hạt cốc (carbon) 112 Chương 5: trạng đánh giá tiềm ứng dụng công nghệ đốt than lớp sôi Việt Nam 119 5.1 Hiện trạng ứng dụng công nghệ đốt than lớp sôi Việt Nam 119 5.1.1 Hiện trạng ứng dụng công nghệ đốt than lớp sôi nhà máy giấy Tissue Cầu §uèng 119 Thực hiện: Đào Đức Hải Hướng dẫn: PGS.TS Phạm Hoàng Lương Luận văn Thạc sĩ Ngành: Công nghệ Nhiệt Lạnh 5.1.2 Hiện trạng ứng dụng công nghệ đốt than lớp sôi nhà máy nước công nghiệp Đà Nẵng 122 5.2 Nhận dạng tiềm ứng dụng công nghệ lớp sôi qua chi phí vòng đời công nghệ 125 5.2.1 Phương pháp đánh giá tiêu chi phí vòng đời 126 5.2.2 So sánh chi phí vòng đời lò sử dụng công nghệ đốt than lớp sôi đốt ghi xích 129 5.2.3 Nhận xét tiềm ứng dụng công nghệ đốt than lớp sôi Việt Nam qua đánh giá chi phí vòng đời công nghệ 137 5.3 Mét sè chØ tiêu môi trường cho công nghệ đốt than lớp sôi 139 5.3.1 Một số quy định tiêu chuẩn phát thải khí Việt Nam 139 5.3.2 Số liệu kinh nghiệm giảm phát thải SO2 vận hành lò lớp sôi 142 5.4 TÝnh to¸n kiĨm tra hiƯu st nhiƯt theo thực tế vận hành lò 25t/h nhà máy nước công nghiệp Đà Nẵng 145 KÕt luËn vµ ®Ò xuÊt 147 Thực hiện: Đào Đức Hải Hướng dẫn: PGS.TS Phạm Hoàng Lương Luận văn Thạc sĩ Ngành: Công nghệ Nhiệt Lạnh LCC (t VND) LCC lò 25t/h 400.0 350.0 300.0 250.0 200.0 150.0 100.0 50.0 10 15 lò ghi xích lị lớp sơi lị lớp sơi (NL -5%) lị lớp sơi (NL +5%) 20 năm H×nh 5.3 LCC lò 25t/h theo thời gian sử dụng Nhận xét từ hình 5.2 5.3 ta thấy ứng dụng lò dùng công nghệ đốt than lớp sôi hiệu mặt chi phí Chỉ khoảng sáu năm sau đầu tư tổng chi phí quy giá trị lò lớp sôi đà thấp tổng chi phí quy giá trị lò ghi xích Tuy nhiên, với lò công suất 25t/h giá nhiên liệu than cám tăng 5% phải sau khoảng 12 năm tổng chi phí quy giá lò lớp sôi lò ghi xích Nhưng lò lớp sôi có khả giảm ô nhiễm môi trường nên cần có chế khuyến khích phát triển 5.2.3 Nhận xét tiềm ứng dụng công nghệ đốt than lớp sôi Việt Nam qua đánh giá chi phí vòng đời công nghệ Qua việc phân tích LCC hai công nghệ đốt than ghi xích đốt than lớp sôi thấy công nghệ đốt than lớp sôi có nhiều tiềm phát triển vào ứng dụng thực tế Việt Nam Thực hiện: Đào Đức Hải 137 Hướng dẫn: PGS.TS Phạm Hoàng Lương Luận văn Thạc sĩ Ngành: Công nghệ Nhiệt Lạnh Chênh lệch LCC lò lớp sôi lò ghi xích công suất tăng theo thời gian sử dụng Kết lò sử dụng công nghệ đốt than lớp sôi có chi phí ban đầu lớn chi phí nhiên liệu để sản xuất lại thấp Vì dải công suất 15 - 25 t/h công nghệ đốt than lớp sôi thể rõ ưu điểm chi phí vòng đời thiết bị chạy đầy tải hoạt động liên tục Trong điều kiện chưa có trợ giá ưu đÃi cụ thể cho việc phát triển công nghệ đốt than lớp sôi Việt Nam việc sử dụng phương pháp LCC đà chứng minh cách khách quan đánh giá lợi ích việc sử dụng công nghệ đốt than lớp sôi Tuy nhiên công nghệ chưa phổ biến với doanh nghiệp sản xuất, yêu cầu nhân lực vận hành công nghệ có trình độ, trình vận hành có nhiều cố (đóng xỉ, tắt buồng đốt) nên công nghệ chưa ứng dụng rộng rÃi Để đẩy mạnh phát triển ứng dụng công nghệ đốt than lớp sôi vào thực tế sản xuất Việt Nam nhà nước nên có chế ưu đÃi cho doanh nghiệp chế tạo thiết bị doanh nghiệp sử dụng thiết bị có ứng dụng công nghệ đốt than lớp sôi Cơ sở chế ưu đÃi chi phí hội mang lại cho đất nước Do công nghệ đốt than lớp sôi tận dụng nguồn nhiên liệu có chất lượng thấp mà đáp ứng nhu cầu sử dụng lượng doanh nghiệp nên tiết kiệm lượng nhiên liệu có tổng nhiệt trị tương đương để dành cho xuất lấy ngoại tệ Và sau lượng ngoại tệ lại giúp phát triển cho đất nước nhiều lần thông qua vòng quay vốn Vì tiềm tiết kiệm nguồn lực công nghệ đốt than lớp sôi bình diện nước lớn tổng chi phí tiết kiệm tất doanh nghiệp có ứng dụng công nghệ Càng có nhiều doanh nghiệp ứng dụng công nghệ đốt than lớp sôi nhà nước thu nhiều lợi nhuận qua việc xuất nhiên liệu tái đầu tư Do nhà nước trích Thực hiện: Đào Đức Hải 138 Hướng dẫn: PGS.TS Phạm Hoàng Lương Luận văn Thạc sĩ Ngành: Công nghệ Nhiệt Lạnh phần lợi nhuận khuyến khích doanh nghiệp ứng dụng công nghệ đốt than lớp sôi 5.3 Một số tiêu môi trường cho công nghệ đốt than lớp sôi Tiêu chuẩn phát thải quốc gia khác nhau, vùng riêng biệt quốc gia khác Các nước phát triển có trình độ khoa học công nghệ tiên tiến thường áp dụng tiêu chuẩn môi trường, tiêu chuẩn phát thải khắt khe Còn nước phát triển thường có tiêu chuẩn phát thải khắt khe hơn, nới lỏng việc kiểm tra xử phạt đơn vị vi phạm phải cân đối mục tiêu bảo vệ môi trường mục tiêu phát triển kinh tế, tạo việc làm, thu hút vốn đầu tư trực tiếp nước Một số lò dùng công nghệ đốt than lớp sôi Việt Nam không trang bị hệ thống khử SOx, NOx để giảm chi phí đầu tư 5.3.1 Một số quy định tiêu chuẩn phát thải khí Việt Nam QCVN 05 : 2009/BTNMT quy định giá trị giới hạn thông số gồm lưu hnh dioxit (SO2), CO, NOx , O3 , bơi l¬ lửng, bụi PM10 (bụi 10m), chì (Pb) kh«ng khÝ xung quanh [4] Bảng 5.9: Giá trị giới hạn thơng số khơng khí xung quanh Đơn vị: Microgam mét khối (μg/m3) TT Thông số SO2 350 CO Trung Trung bình bình Trung bình 24 Trung bình năm - 125 50 30000 10000 5000 - NOx 200 - 100 40 O3 180 120 80 - Bụi lơ lửng (TSP) 300 - 200 140 Bụi ≤ 10 μm (PM10) - - 150 50 Pb - - 1,5 0,5 Ghi chú: Dấu (-) khụng quy nh Thực hiện: Đào Đức Hải 139 Hướng dẫn: PGS.TS Phạm Hoàng Lương Luận văn Thạc sĩ Ngành: Công nghệ Nhiệt Lạnh QCVN 19 : 2009/BTNMT quy định nồng độ tối đa cho phép bụi chất vô khí thải công nghiệp phát thải vào môi trường không khí Nng ti đa cho phép bụi chất vô khí thải cơng nghiệp tính theo cơng thức sau: Cmax = C x Kp x Kv Trong đó: - Cmax nồng độ tối đa cho phép bụi chất vơ khí thải cơng nghiệp, tính miligam mét khối khí thải chuẩn (mg/Nm3); - C nồng độ bụi chất vô quy định bảng 5.10; - Kp hệ số lưu lượng nguồn thải quy định bảng 5.11; - Kv hệ số vùng, khu vực quy định bảng 5.12 Bảng 5.10 - Nồng độ C bụi chất vô làm sở tính nồng độ tối đa cho phép khí thải công nghiệp Thông số TT 10 11 12 Bụi tổng Bụi chứa silic Amoniac hợp chất amoni Antimon hợp chất, tính theo Sb Asen hợp chất, tính theo As Cadmi hợp chất, tính theo Cd Chì hợp chất, tính theo Pb Cacbon oxit, CO Clo Đồng hợp chất, tính theo Cu Kẽm hợp chất, tính theo Zn Axit clohydric, HCl Thùc hiện: Đào Đức Hải Nng C (mg/Nm3) A B 400 200 50 50 76 50 20 10 20 10 20 10 1000 1000 32 10 20 10 30 30 200 50 140 Hướng dẫn: PGS.TS Phạm Hoàng Lương Luận văn Thạc sĩ Ngành: Công nghệ Nhiệt L¹nh 13 Flo, HF, hợp chất vơ Flo, tính theo HF 14 Hydro sunphua, H2S 15 Lưu huỳnh đioxit, SO2 16 Nitơ oxit, NOx (tính theo NO2) 17 Nitơ oxit, NOx (cơ sở sản xuất hóa chất), tính theo NO2 18 Hơi H2SO4 SO3, tính theo SO3 19 Hơi HNO3 (các nguồn khác), tính theo NO2 50 20 7,5 1500 1000 2000 7,5 500 850 1000 100 1000 50 500 Trong đó: - Cột A quy định nồng độ C bụi chất vơ làm sở tính nồng độ tối đa cho phép khí thải cơng nghiệp sở sản xuất, chế biến, kinh doanh, dịch vụ công nghiệp hoạt động trước ngày 16 tháng 01 năm 2007 với thời gian áp dụng đến ngày 31 tháng 12 năm 2014; - Cột B quy định nồng độ C bụi chất vô làm sở tính giá trị tối đa cho phép khí thải công nghiệp đối với: + Các sở sản xuất, chế biến, kinh doanh, dịch vụ công nghiệp hoạt động kể từ ngày 16 tháng 01 năm 2007; + Tất sở sản xuất, chế biến, kinh doanh, dịch vụ công nghiệp với thời gian áp dụng kể từ ngày 01 tháng 01 năm 2015 Hệ số lưu lượng nguồn thải Kp quy định Bảng 5.11 đây: Bảng 5.11: Hệ số lưu lượng nguồn thải Kp Lưu lượng nguồn thải (m3/h) Hệ số Kp P ≤ 20.000 20.000 < P ≤ 100.000 0,9 P>100.000 0,8 Thực hiện: Đào Đức Hải 141 Hướng dẫn: PGS.TS Phạm Hoàng Lương Luận văn Thạc sĩ Ngành: Công nghƯ NhiƯt – L¹nh Bảng 5.12: Hệ số vùng, khu vực Kv Phân vùng, khu vực Hệ số Kv Nội thành đô thị loại đặc biệt đô thị loại I ; rừng đặc dụng ; di sản thiên nhiên, di tích lịch sử, văn hóa Loại xếp hạng ; sở sản xuất công nghiệp, chế biến, kinh doanh, dịch vụ hoạt động công nghiệp khác có khoảng cách đến ranh giới khu vực 02 km 0,6 Nội thành, nội thị đô thị loại II, III, IV; vùng ngoại thành đô thị loại đặc biệt, thị loại I có khoảng cách đến ranh giới nội thành lớn 02 km; sở Loại sản xuất công nghiệp, chế biến, kinh doanh, dịch vụ hoạt động công nghiệp khác có khoảng cách đến ranh giới khu vực 02 km 0,8 Khu công nghiệp; đô thị loại V ; vùng ngoại thành, ngoại thị đô thị loại II, III, IV có khoảng cách đến ranh giới nội thành, nội thị lớn 02 km; sở Loại sản xuất công nghiệp, chế biến, kinh doanh, dịch vụ hoạt động công nghiệp khác có khoảng cách đến ranh giới khu vực 02 km 1,0 Loại Nông thôn 1,2 Loại Nông thôn miền núi 1,4 5.3.2 Số liệu kinh nghiệm giảm phát thải SO2 vận hành lò lớp sôi Trong vận hành thực tế lò lớp sôi, tỷ lệ Ca/S cấp vào lò ¶nh h­ëng nhiỊu tíi ph¸t th¶i SO2 Kinh nghiƯm thùc tế sử dụng loại than, đá vôi khác cho thấy tỷ lệ Ca/S phù hợp vào khoảng tõ tíi Suy ln th«ng th­êng cho r»ng tỷ lệ Ca/S tăng khả giảm phát thải SOx Thực hiện: Đào Đức Hải 142 Hướng dẫn: PGS.TS Phạm Hoàng Lương Luận văn Thạc sĩ Ngành: Công nghệ Nhiệt Lạnh tăng thực tế cho thấy phát thải SOx phụ thuộc số yếu tố khác nhiệt độ lớp sôi Hình 5.4 : ảnh hưởng nhiệt độ lớp sôi tới hiệu giảm phát thải SOx Thông thường tỷ số Ca/S thực tế vào khoảng - Khi tăng hệ số không khí thừa làm tăng hiệu giảm phát thải SOx Khi tăng hệ số không khí thừa từ 1.3 lên 1.4 phát thải SO2 giảm khoảng 10% 5.3.3 Số liệu kinh nghiệm giảm phát thải bụi vận hành lò lớp sôi Có hai phương pháp phổ biến giảm phát thải bụi khói thải buồng đốt lớp sôi là: + Khử bụi cách giảm tốc độ bụi nhằm giữ bụi lại buồng lọc bụi + Khử bụi khử bụi tĩnh điện Thực hiện: Đào Đức Hải 143 Hướng dẫn: PGS.TS Phạm Hoàng Lương Luận văn Thạc sĩ Ngành: Công nghệ Nhiệt Lạnh Cả khư bơi kiĨu bng lÉn khư bơi tÜnh ®iƯn ®Ịu hiệu để khử bụi cho lò lớp sôi Tuy nhiên, với lò công suất nhỏ lọc bụi kiểu buồng thường sử dụng nhiều có giá thành rẻ Số liệu kinh nghiệm vỊ bé läc bơi kiĨu bng Khi khãi ®i qua lọc bụi kiểu buồng, áp suất khí từ đầu vào tới đầu giảm khoảng 50 - 200 mm H2O Trở lực khí động lớp hạt tro bay giữ lại buồng lọc bụi vào khoảng 7000 - 12500 mm H2O m/kg/s Bé läc bơi cho lß lớp sôi thiết kế với tốc độ khói đơn vị tiết diện lọc khoảng 0.15 - 0.4 m3/phút/m2, với lò đối lưu khoảng 0.5 - 0.8 m3/phút/m2 Nguyên nhân làm chênh lệch áp suất đầu khói tăng lượng tro bay lò lớp sôi nhiều đà bám thành lớp lên lọc, làm tăng trở lực lên nhiều so với lò ®èi l­u Sè liƯu kinh nghiƯm vỊ bé läc bơi tĩnh điện Điện trở tích điện tro bay lò lớp sôi vào khoảng 1011 - 1013 cm, với lò đốt than phun khoảng 1010 cm Điện trở tích điện tăng lò lớp sôi tỷ lệ Ca/S dùng để khử lưu huỳnh tăng Khi Ca/S tăng từ 0.45 lên 1.72, điện trở tro bay lò FBC tăng từ 1012 lªn 1.5 1013 Ωcm Cã rÊt Ýt sè liƯu công bố thiết kế vận hành khử bụi tĩnh điện cho lò lớp sôi Tuy nhiên số số liệu công bố cịng cho thÊy bé khư bơi tÜnh ®iƯn rÊt hiƯu để khử bụi cho lò lớp sôi Một số liệu lò 40 t/h cho thấy hiệu khử bụi lên tới 99.5 - 99.97 % Phát thải bụi môi trường 10 - 30 mg/m3 Thông số vận hành khử bụi tĩnh điện là: mật độ dòng điện khoảng 60 nA/cm2, sụt giảm điện áp vào khoảng 20 - 50 kV/cm Thực hiện: Đào Đức Hải 144 Hướng dẫn: PGS.TS Phạm Hoàng Lương Luận văn Thạc sĩ Ngành: Công nghệ Nhiệt Lạnh 5.4 Tính toán kiểm tra hiệu suất nhiệt theo thực tế vận hành lò 25t/h nhà máy nước công nghiệp Đà Nẵng Các thông số vận hành thực tế nhà máy sau; Sản lượng cấp trung bình: 19 t/h áp suất bÃo hòa: kg/cm2 Nhiệt độ nước cấp nhiệt độ môi trường: 25oC Tiêu hao than trung bình: 2150 kg/h Loại than sử dụng: than cám 4a Nhiệt trị than: 29051 kJ/kg Từ thông số ta tính hiệu suất nhiệt theo phương pháp thuận STT Thông số áp suất bÃo hòa Sản lượng trung bình Lượng nước xả lò Entanpi nước cấp Entanpi bÃo hòa Entanpi nước xả lò Tiêu hao nhiên liệu Nhiệt trị thấp làm việc nhiên liệu Lượng nhiệt có ích lò 10 Hiệu suất nhiệt lò Đơn vị Ký hiệu Công thức tính Mpa p Theo thùc tÕ vËn hµnh kg/h Dtb Theo thùc tÕ vËn hµnh kg/h D xa Dxa = 1% Dtb kJ/kg inc Tra b¶ng kJ/kg ibh Tra b¶ng kJ/kg ixa Tra bảng kg/h B Theo thực tế vận hành Kết qu¶ 0.88 19,000 190 104.90 2777 759.1 2,150 kJ/kg Qlvt Theo c«ng bè cđa TKV 29,051 kJ/h Qci Dtb(ibh-inc)+Dxa(ixa-inc) 50,894,198 % η η = Qci / (B x Qlvt) 81.48 Như với phương pháp thuận ta tính hiệu suất nhiệt trung bình của lò tầng sôi 25 t/h nhà máy nước công nghiệp Đà Nẵng 81.48% Hiệu suất nhỏ hiệu suất thiết kế 85% Các nguyên nhân gây thùc tÕ hiƯu st thÊp nh­ trªn cã thĨ do: Thực hiện: Đào Đức Hải 145 Hướng dẫn: PGS.TS Phạm Hoàng Lương Luận văn Thạc sĩ Ngành: Công nghệ Nhiệt Lạnh + Lò chạy non tải: lò chạy 76% công suất định mức + Trong trình vận hành thời gian lâu ngày, lò bị bám cáu cặn đường ống, bám xỉ, lọt khí làm giảm hiệu suất lò + Lò không hoạt động chế độ có tải liên tục, thường ủ lò qua đêm làm tốn nhiên liệu cho trình khởi động lò Vì để nâng cao hiệu suất lò lớp sôi trình vận hành đề nghị: + Vận hành lò chế độ đủ tải + Nên bố trí sản xuất để vận hành lò liên tục + Thường xuyên kiểm tra chất lượng nước cấp vào lò để đảm bảo ống sinh không bị đóng cặn + Đến kỳ bảo dưỡng lò nên kiểm tra khắc phục hư hỏng lò gạch chịu lửa bị vỡ, bảo ôn bên bị rách, lọt khí Thực hiện: Đào Đức Hải 146 Hướng dẫn: PGS.TS Phạm Hoàng Lương Luận văn Thạc sĩ Ngành: Công nghệ Nhiệt Lạnh Kết luận đề xuất + Nghiên cứu cập nhật lý thuyết truyền nhiệt công nghệ đốt than lớp sôi: tác giả giới chưa thống công thức tính trình truyền nhiệt nhiệt lớp sôi; kết ®o l­êng thùc nghiƯm trun nhiƯt líp s«i cđa tác giả khác sai lệch lớn + Nghiên cứu cập nhật lý thuyết cháy công nghệ đốt than lớp sôi: cháy kiểu lớp sôi có khác biệt với cháy than phun kích cỡ hạt, tốc độ cháy, điều kiện để khuếch tán Oxy cần phải nghiên cứu + Cập nhật trạng đánh giá tiềm ứng dụng công nghệ đốt than lớp sôi Việt Nam: công nghệ đốt than lớp sôi có tiềm ứng dụng lớn Việt Nam song chưa áp dụng rộng rÃi + Đề xuất giải pháp nâng cao hiệu suất lò lớp sôi nhà máy nước Đà Nẵng - KCN Hòa Khánh - Đà Nẵng: vận hành đủ tải, vận hành lò liên tục, định kỳ kiểm tra khắc phục hư hỏng + Đề xuất sách: cần có chế ưu đÃi để phát triển ứng dụng công nghệ đốt than lớp sôi vào thực tế việc tạo nhiều lợi ích cho doanh nghiệp sử dụng công nghệ lẫn nhà nước Thực hiện: Đào Đức Hải 147 Hướng dẫn: PGS.TS Phạm Hoàng Lương Luận văn Thạc sĩ Ngành: Công nghệ Nhiệt Lạnh Tài liệu tham khảo Tiếng Việt [1] Phạm Hoàng Lương Tập giảng cao học Tổng quan đặc tính khí động lực học, trao đổi nhiệt cháy nhiên liệu theo công nghệ FB & CFB 2009 [2] Phạm Hoàng Lương, Hoàng Bá Chư, Phạm Văn Tân, Nguyễn Việt Dũng, Nguyễn Xuân Quang, Trần Văn Tuấn, Nguyễn Đắc Trung Báo cáo đề tài khoa học công nghệ Kiểm toán lượng phân tích kinh tế môi trường cho dự án tiết kiệm hiệu lượng công nghiệp, 2005 [3] Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 1790 : 1999 ( Than Hòn Gai - Cẩm Phả Yêu cầu kỹ thuật) [4] Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng không khí xung quanh QCVN 05 : 2009/BTNMT Bộ tài nguyên môi trường, 2009 [5] Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia khí thải công nghiệp với bụi chất vô QCVN 19 : 2009/BTNMT Bộ tài nguyên môi trường, 2009 Tiếng anh [6] Simeon N.Oka, E.J.Anthony Fluidized Bed Combustion New York: Marcel Dekker, Inc., 2004 [7] W Draijer Heat transfer in FB-boilers In: M Radovanovi , ed Fluidized Bed Combustion New York: Hemisphere Publ Co., 1986 [8] D Kunii, O Levenspiel Fluidization Engineering New York: E.Krieger Publ Co., 1977 [9]W Prins Fluidized bed combustion of a single carbon particle PhD dissertation, University Twente, Enschede (the Netherlands), 1987 Thực hiện: Đào Đức Hải 148 Hướng dẫn: PGS.TS Phạm Hoàng Lương Luận văn Thạc sĩ Ngành: Công nghệ Nhiệt Lạnh PHụ LụC Một số hình ảnh lắp đặt lò tầng sôi 25 t/h KCN hòa khánh - đà nẵng Thực hiện: Đào Đức Hải 149 Hướng dẫn: PGS.TS Phạm Hoàng Lương Luận văn Thạc sĩ Ngành: Công nghệ Nhiệt Lạnh PHụ LụC Một số thông số vận hành lò tầng sôi 25 t/h KCN hòa khánh - đà nẵng Thực hiện: Đào Đức Hải 150 Hướng dẫn: PGS.TS Phạm Hoàng Lương Luận văn Thạc sĩ Ngành: Công nghệ Nhiệt Lạnh PHụ LụC Một số vẽ lò tầng sôi 15 t/h nhà máy giấy tissue cầu đuống Thực hiện: Đào Đức Hải 151 Hướng dẫn: PGS.TS Phạm Hoàng Lương ... 5: trạng đánh giá tiềm ứng dụng công nghệ đốt than lớp sôi Việt Nam 119 5.1 HiƯn tr¹ng ứng dụng công nghệ đốt than lớp sôi Việt Nam 119 5.1.1 HiƯn tr¹ng øng dụng công nghệ đốt than lớp. .. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - ĐÀO ĐỨC HẢI NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG VÀ NHẬN DẠNG TIỀM NĂNG PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ ĐỐT THAN LỚP SÔI Ở VIỆT NAM. .. dụng công nghệ đốt than lớp sôi Việt Nam + So sánh chi phí vòng đời công nghệ lò đốt than lớp sôi lò ghi xích + Từ nghiên cứu lý thuyết thực tế đề xuất số sách phát triển công nghệ đốt than lớp sôi