Khảo sát thiết kế hệ thống điều khiển thổi bụi lò hơi cho nhà máy nhiệt điện trên nền simatic s7-300

Khảo sát thiết kế hệ thống điều khiển thổi bụi lò hơi cho nhà máy nhiệt điện trên nền simatic s7-300

-

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

NGÀNH: TỰ ĐỘNG HOÁ

ĐỀ TÀI:

Học viên: VŨ MẠNH LAI

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN DOÃN PHƯỚC

THÁI NGUYÊN 2009

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Doãn Phước

Ngày giao đề tài: 06/08/2008 Ngày hoàn thành: 15/03/2009

PGS.TS: Nguyễn Doãn Phước

HỌC VIÊN

Vũ Mạnh Lai

Lời nói đầu

Ngày nay, cùng hoà nhập với chủ trương công nghiệp hoá hiện đại hoá, ngành điện đóng một vai trò chủ đạo trong chiến lược phát triển kinh tế của cả nước Tuy nhiên hiện nay năng lượng điện để sản xuất và tiêu dùng còn thiếu rất nhiều Nhà nước, chính phủ Việt Nam đã có rất nhiều phương án để khắc phục vấn đề này như trong quy hoạch phát triển năng lượng điện chính phủ đã đưa ra danh mục xây dựng các nhà máy nhiệt điện, thuỷ điện và nâng cấp mở rộng các nhà máy điện hiện có

Đặc biệt cùng với sự hội nhập kinh tế thế giới các khu công nghiệp, chế xuất phát triển mạnh, đời sống nhân dân ngày càng cao do dó đã kéo theo nhu cầu sử dụng điện tăng đột biến Vì vậy việc xây dựng, nâng cấp các nhà máy nhiệt điện được chính phủ quan tâm hàng đầu như : Xây dựng mở rộng nhà máy nhiệt điện Phả Lại 2, Uông Bí 2, Ninh Bình…Xây dựng mới nhà máy nhiệt điện Quảng Ninh 1, Quảng Ninh 2, Cẩm Phả 1, Cẩm Phả 2, Mông Dương 1, Mông Dương 2, Sơn Động, Mạo Khê…

Song song với việc xây dựng các nhà máy nhiệt điện, thuỷ điện là việc bảo dưỡng, sửa chữa, nâng cấp nhà máy điện Hệ thống điều khiển thổi bụi lò hơi cho nhà máy nhiệt điện là một trong những hệ thống đóng vai trò quan trọng bởi thổi bụi đều đặn để duy trì công suất hấp thụ nhiệt của các đường ống lò hơi, tăng hiệu suất truyền nhiệt của các đường ống sinh hơi, nâng cao tuổi thọ và năng suất lò hơi Do hệ thống điều khiển thổi bụi lò hơi cho nhà máy nhiệt điện nước ta hiện nay phụ thuộc vào kỹ thuật nước ngoài, giá thành cao nên việc bảo dưỡng, sửa chữa, thay thế gặp khó khăn Vì vậy đề tài: “Khảo sát thiết kế hệ thống điều khiển thổi bụi lò hơi cho nhà máy nhiệt điện” thay thế hệ thống thổi bụi hiện tại

trong tình trạng bị hỏng hoặc có nỗi phần mềm điều khiển không khắc phục được cần phải làm bởi làm được như vậy chắc giá thành sẽ rẻ hơn mà chúng ta hoàn chủ động trong việc bảo hành, sửa chữa mà không phụ thuộc vào chuyên gia nước ngoài Cũng qua đó bản đồ án này đã được hoàn thành, mong muốn có thể từ đây

xây dựng được một hệ thống thổi bụi tại Việt Nam với đặc điểm kỹ thuật và giá thành hợp lý hơn

Trong thời gian làm luận văn, với những kiến thức được học trong nhà trường cùng với tài liệu tham khảo, sách, tạp chí ở ngoài chương trình học tập và đặc biệt nhờ có sự hướng dẫn, giúp đỡ tận tình của thầy giáo PGS.TS Nguyễn Doãn Phước, các thầy cô trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên, Đại học Bách khoa Hà Nội cùng các bạn đồng nghiệp mà tôi đã hoàn thành bản luận văn này Tuy nhiên do kiến thức, khả năng còn hạn chế nên không thể tránh khỏi những thiếu sót, vì vậy tôi rất mong nhận được những ý kiến đóng góp cho bản luận văn này Xin trân trọng cảm ơn !

Thái Nguyên, tháng 3 năm 2009 Tác giả

Vũ Mạnh Lai

1.3 Vai trò của máy thổi bụi trong nhà máy nhiệt điện 15

1.4 Nhiệm vụ của hệ thống điều khiển máy thổi bụi 17

Chương 2: Máy thổi bụi 2.1 Mô tả chung máy thổi bụi 18

2.2 Mô tả cấu trúc máy thổi bụi 19

2.3 Giới thiệu hoạt động máy thổi bụi 22

2.4 Thông số cơ chính máy thổi bụi 23

2.4.1 Thông số cơ chính máy thổi bụi ngắn (Wall Blower-WB) 23

2.4.2 Thông số cơ chính máy thổi bụi dài (Long Sootblower-LSB) 25

2.5 Van điều khiển và nguyên tắc vận hành 27

2.5.1 Nguyên lý làm việc của hệ thống van 27

2.5.2 Thiết kế sơ đồ hệ thống van 29

2.5.3 Chức năng các van 31

2.5.4 Mô tả nguyên lý vận hành của hệ thống van 33

2.6 Bộ điều khiển điện truyền động tuyến tính Modat 34

2.7 Cảm biến (Sensor áp và Sensor nhiệt) 37

2.7 1.Cảm biến áp suất (Sensor áp kiểu DMP 333) 37

2.7.2 Cảm biến nhiệt độ (Sensor nhiệt - PT100) 39

Chương 3: Giới thiệu PLC Simatic S7-300 3.1 Mở đầu 43

3.2 Cấu trúc phần cứng của PLC S7-300 44

3.2.2 Giới thiệu các module PLC S7-300 44

3.2.3 Cấu trúc bộ nhớ CPU 52

3.3 Phần mềm STEP 7 54

3.3.1 Chức năng của phần mềm STEP 7 54

3.3.2 Ngôn ngữ lập trình 54

3.3.3 Các bước thực hiện để viết một chương trình điều khiển 55

Chương 4: Thiết kế trạm PLC, mạch lực và chương trình điều khiển cho hệ thống thổi bụi 4.1 Thiết lập bài toán điều khiển và trạm PLC 58

4.1.1 Nguyên tắc hoạt động và các thành phần chính của hệ thống thổi bụi 58

4.1.2 Cấu hình trạm PLC 58

4.2 Cơ cấu chấp hành và mạch lực cho hệ thống thổi bụi 61

4.2.1 Cơ cấu chấp hành 61

4.2.2 Mạch lực cho hệ thống thổi bụi 63

4.3 Tổng quát quá trình hoạt động và vận hành 63

4.3.1 Giới thiệu trình tự thổi bụi điển hình trong nhà máy nhiệt điện 63

4.3.2 Mô tả quá trình hoạt động và vận hành 64

4.3.3 Việc kiểm tra thông thường thiết bị làm việc và thiết bị dự phòng 65

4.3.4 Các sự cố có thể xẩy ra trong hệ thống thổi bụi - Tình huống, nguyên nhân, tín hiệu liên động - bảo vệ, xử lý của người vận hành 67

4.3.5 Các biện pháp an toàn khi thổi bụi các bề mặt trao đổi nhiệt lò hơi 68

4.4 Chương trình điều khiển hệ thống bằng phần mềm Step 7 69

KẾT LUẬN 70

TÀI LIỆU THAM KHẢO 71

PHỤC LỤC 72

Hình 2.9: Sơ đồ hệ thống van

Hình 2.10: Hình ảnh actuators modact MT Hình 2.11: Cấu hình của actuator

Hình 2.12: Đầu cảm biến áp lực

Hình 2.13: Cảm biến đo nhiệt độ loại PT100

Hình 3.1: Nguyên lý chung về cấu trúc của một bộ điều khiển logic khả trình H ình 3.2: Cấu hình cứng của trạm PLC

Hình 3.3: Hình ảnh modul CPU của PLC S7-300 Hình 3.4: Hình ảnh modul nguồn của PLC S7-300

Hình 3.5: Hình ảnh module cổng vào số của PLC S7-300 Hình 3.6: Hình ảnh module cổng ra số của PLC S7-300 Hình 3.7: Hình ảnh module cổng vào/ra số của PLC S7-300 Hình 3.8: Hình ảnh module cổng ra tương tự của PLC S7-300 Hình 3.9: Hình ảnh module FM của PLC S7-300

Chương 1: Những vấn đề cơ bản của lò hơi 1.1 Vai trò của lò hơi trong nhà máy nhiệt điện

Lò hơi là thiết bị trong đó xẩy ra quá trình đốt cháy nhiên liệu, nhiệt lượng tỏa ra sẽ biến nước thành hơi, biến năng lượng của nhiên liệu thành nhiệt năng của dòng hơi Lò hơi là thiết bị có mặt gần như trong tất cả các xí nghiệp, nhà máy, để sản xuất hơi nước để phục vụ cho quá trình sản xuất điện năng trong nhà máy điện, phục vụ cho quá trình đun nấu, chưng cất các dung dịch, sấy sản phẩm trong quá trình công nghệ ở các nhà máy…Tuỳ thuộc vào nhiệm vụ của lò hơi trong sản xuất, ta có thể phân làm hai loại sau:

Trong các nhà máy công nghiệp như nhà máy hoá chất, đường, rượu, bia, nước giải khát, thuốc lá, dệt, chế biến thực phẩm…, hơi nước phục vụ cho quá trình đun nấu, chưng cất các dung dịch, cô đặc và sấy các sản phẩm…thường là hơi bão hoà Áp suất hơi tương ứng với nhiệt độ bão hoà cần thiết cho quá trình công nghệ, loại lò hơi này được gọi là lò hơi công nghiệp, có áp suất hơi thấp, sản lượng nhỏ

Trong nhà máy điện, lò hơi sản xuất ra hơi để làm quay tuốc bin, phục vụ cho sản xuất điện năng, đòi hỏi phải có công suất lớn, hơi là hơi quá nhiệt có áp suất và nhiệt độ cao Loại này được gọi là lò hơi nhà máy điện Nhiên liệu đốt trong lò hơi có thể là nhiên liệu rắn như than, củi, bã mía, có thể là nhiên liệu lỏng như dầu nặng (FO), dầu diezen (DO) hoặc nhiên liệu khí

Hình 1.1 trình bày nguyên lý cấu tạo của lò hơi tuần hoàn tự nhiên trong nhà máy điện

Nhiên liệu và không khí được phun qua vòi phun số 1 vào buồng lửa số 2, tạo thành hỗn hợp cháy và được đốt cháy trong buồng lửa, nhiệt độ buồng lửa có thể đạt tới 19000

C Nhiệt lượng toả ra khi nhiên liệu cháy truyền cho nước trong dàn ống sinh hơi 3, nước tăng dần nhiệt độ đến sôi, biến thành hơi bão hoà Hơi bão hoà theo ống sinh hơi 3 đi lên, tập trung vào bao hơi số 5 Trong bao hơi số 5, hơi được phân ly ra khỏi nước, nước tiếp tục đi xuống theo ống xuống 4 đặt ngoài tường lò rồi lại sang ống sinh hơi số 3 để tiếp tục nhận nhiệt Hơi bão hoà từ bao

hơi số 5 sẽ đi qua ống góp hơi số 6 vào các ống xoắn của bộ quá nhiệt số 7 Ở bộ quá nhiệt số 7, hơi bão hoà chuyển động trong các ống xoắn sẽ nhận nhiệt từ khói nóng chuyển động phía ngoài ống để biến thành hơi quá nhiệt có nhiệt độ cao hơn và đi vào ống góp để sang tua bin hơi và biến đổi nhiệt năng thành cơ năng làm quay tua bin

Hình1.1 Nguyên lý cấu tạo của lò hơi và hệ thống vòi thổi bụi

1 Vòi phun nhiên liệu 6 Bộ quá nhiệt nửa bức xạ 13 Quạt khói 2.Buồng đốt 8 Ống hơi lên 14 Quạt gió 3 Phễu tro lạnh 9 Bộ qua nhiệt đối lưu 15 Bao hơi

4 Đáy thải xỉ 10 Bộ hâm nước 16 Ống nước xuống 5 Dàn ống sinh hơi 11 Bộ sấy không khí 17 Ống góp

6 Bộ quá nhiệt bức xạ 12 Bộ khử bụi

Máy thổi bụi dài

Máy thổi bụi ngắn

1.2 Mô tả sơ lược đặc tính kỹ thuật lò hơi, máy thổi bụi nhà máy nhiệt điện Phả Lại 2

Lò hơi nhà máy nhiệt điện Phả Lại 2 thuộc loại lò một bao hơi, tuần hoàn tự nhiên, thông gió cân bằng, buồng lửa thải xỉ khô, quá nhiệt trung gian một cấp và áp lực dưới tới hạn, phù hợp cho việc lắp đặt ngoài trời Lò hơi được thiết kế để đốt than bột với hệ thống phun than trực tiếp (không có kho than bột trung gian và các máy cấp than bột)

- Đặc tính kỹ thuật của lò hơi ở phụ tải cực đại và định mức như sau:

C 348,1 344,1 9 Áp lực hơi ra bộ quá nhiệt trung gian kg/cm2 42,71 40,71 10 Nhiệt độ hơi ra bộ quá nhiệt trung gian 0C 541 541 11 Áp lực nước cấp vào bộ hâm nước kg/cm2 192,8 190,7 12 Nhiệt độ nước cấp vào bộ hâm nước 0C 262 259 13 Nhiệt độ nước cấp ra bộ hâm nước 0

14 Tiêu hao nhiên liệu kg/h 131,119 125,257

- Nhiên liệu chính là than antraxite từ 5 mỏ than khác nhau được trộn lẫn theo 1 tỉ lệ như sau: Than Cẩm Phả + Hòn Gai là 40 %, than Mạo Khê + Tràng Bạch là 40 %, than Vàng Danh là 20 % Bình thường khi đốt than theo thiết kế, lò hơi có khả năng giảm tải tới 6 0 % phụ tải cực đại của lò hơi mà không cần phải kèm dầu

- Đặc tính kỹ thuật của than như sau:

TT Chỉ tiêu phân tích Ký hiệu Trị số

12 Nhiệt tri thấp làm việc Qtlv 4950 Kcal/kg

- Đặc tính kỹ thuật của dầu như sau:

TT Chỉ tiêu chất lượng Đơn vị Trị số

1 Nhiệt trị cao Kcal/kg 10.000 ÷ 10.600 2 Tỷ trọng tai nhiệt độ 15oc Tấn/lít 0,96 ÷ 0,97 3 Độ nhớt tại 1000C cst 5 ÷ 20

- Để ổn định tuần hoàn, các dàn ống sinh hơi được chia thành 20 vòng tuần hoàn nhỏ Từ bao hơi, nước theo 4 đường ống nước xuống, phân chia đi vào 20 ống góp dưới trước khi vào các dàn ống sinh hơi Hỗn hợp hơi nước bốc lên từ các dàn ống sinh hơi tường 2 bên lò tập trung vào các ống góp trên 2 bên sườn trần lò, từ các dàn ống sinh hơi tường trước tập trung vào các ống góp trên tường trước và

từ các dàn ống sinh hơi tường sau tập trung vào các ống góp trên tường tường sau của lò Từ các ống góp này hỗn hợp hơi nước đi vào bao hơi bằng 50 đường ống lên

- Theo chiều ra đường khói, phía trên buồng đốt và trên đường khói nằm ngang bố trí lần lượt các bộ quá nhiệt cấp 2, bộ quá nhiệt cuối cùng, và phần sau của bộ quá nhiệt trung gian Phần đường khói đi xuống được chia thành 2 đường, trước và sau, được phân cách bởi dàn ống phân cách đầu vào bộ quá nhiệt cấp 1 Đường trước đặt phần đầu bộ quá nhiệt trung gian, đường sau đặt bộ quá nhiệt cấp 1 Lưu lượng khói đi vào 2 đường này có thể điều chỉnh được nhờ các tấm chắn điện - thuỷ lực trên đường khói ra sau bộ hâm nước

- Phía dưới bộ quá nhiệt trung gian và bộ quá nhiệt cấp 1 là bộ hâm nước Bộ hâm nước thuộc loại chưa sôi, có cánh tản nhiệt và chia thành 2 phần Một phần đặt dưới bộ quá nhiệt trung gian còn phần kia đặt dưới bộ quá nhiệt cấp 1 Ra khỏi bộ hâm nước, dòng khói chia đều thành 2 đường đi vào 2 bộ sấy không khí kiểu quay, hồi nhiệt

- Hệ thống vòi đốt của mỗi lò hơi bao gồm:

+ 4 vòi đốt dầu khởi động bố trí ở tường trước phía trên phễu tro lạnh Các vòi này chỉ sử dụng khi khởi động lò hơi từ trạng thái lạnh

+ 16 vòi đốt dầu chính bố trí xen kẽ với các vòi đốt than bột trên các vai lò, 8 vòi phía trước và 8 vòi phía sau Chúng được sử dụng để bắt cháy các vòi đốt than bột, hỗ trợ khi lò cháy kém, khi ngừng lò bình thường và khởi động lò hơi từ các trạng thái ấm, nóng và rất nóng

+ 16 bộ vòi đốt than bột loại đặt chúc xuống (Downshot) bố trí đều trên các vai lò trước và sau, chúng bao gồm 16 bộ phân ly dạng cyclone, phân ly hỗn hợp than bột - gió cấp 1 Phần lớn dòng than bột được phân ly xuống dưới tới 32 vòi đốt chính phía trong vai lò, còn lại dòng hỗn hợp than bột quá mịn thoát ra khỏi bộ phân ly phía trên sẽ tới 32 vòi đốt phụ phía ngoài vai lò

- Hệ thống nghiền than cho 1 lò hơi gồm 4 máy nghiền bi, loại 2 đầu kép,

bảo đủ than bột cho lò hơi vận hành ở phụ tải cực đại, liên tục, kể cả trong trường hợp chỉ 3 máy nghiền làm việc

- Mỗi lò hơi được trang bị 2 bộ sấy không khí quay hồi nhiệt, 2 bộ sấy không khí dùng hơi, 2 quạt gió chính, 2 quạt gió cấp1 và 2 quạt khói Chúng được bố trí theo sơ đồ hệ thống làm việc song song Mỗi thiết bị có công suất làm việc tối thiểu bằng 50% công suất của hệ thống

- Hai bộ lọc bụi tĩnh điện được trang bị cho mỗi lò, chúng được đặt sau bộ sấy không khí quay hồi nhiệt và phía trước quạt khói Chúng lọc bụi trong khói đảm bảo nồng độ bụi thấp hơn 100 mg/m3trước khi thải ra môi trường

- Sau các quạt khói, mỗi lò hơi được lắp đặt một hệ thống khử S02 trong khói ( FGD) Hệ thống FGD có nhiệm vụ làm giảm hàm lượng S02 trong khói xuống < 500 mg/m3 trước khi thải ra môi trường Một đường khói đi tắt qua hệ thống FGD có khả năng cho đi tắt 100% lượng khói thoát ra từ lò hơi để đảm bảo cho lò hơi vẫn vận hành bình thường khi hệ thống FGD không làm việc

- Lò hơi áp dụng phân ly hơi dạng cyclone Bao hơi loại không phân ngăn, đường kính trong 1830 mm, chiều dài phần song song 14100 mm và chiều dày trung bình 180 mm Mức nước trung bình trong bao hơi cao hơn so với đường trục hình học bao hơi là 51 mm

- Trong bao hơi lắp đặt 98 bộ phân ly hơi dạng cyclone thành 3 hàng, 1 hàng phía trước và 2 hàng phía sau Hỗn hợp hơi nước từ các đường ống lên đi vào các cyclone, tại đây n ước được phân ly xuống dưới vào khoang nước, hơi được phân ly lên trên vào khoang hơi của bao hơi và bốc hơi theo các đường hơi bão hoà sang bộ quá nhiệt

- Để đảm bảo chất lượng hơi bão hoà trước khi sang bộ quá nhiệt, trong bao hơi trang bị 2 cấp rửa h ơi, cấp thứ nhất là các tấm lỗ đặt ngay trên các cyclone, cấp thứ 2 là các tấm cửa chớp đặt trên đỉnh bao hơi trước các đầu vào đường ống hơi bão hoà

- Bộ quá nhiệt của lò hơi thuộc loại nửa bức xạ, nửa đối lưu Theo đường hơi ra, bộ quá nhiệt bao gồm các bề mặt chịu nhiệt sau đây:

• Dàn quá nhiệt trần • Bộ quá nhiệt hộp

• Vách phân cách đầu vào bộ quá nhiệt cấp 1 • Bộ quá nhiệt cấp 1

• Bộ quá nhiệt cấp 2 • Bộ quá nhiệt cuối cùng

Để điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt, sử dụng 2 cấp giảm ôn loại hỗn hợp Bộ giảm ôn cấp 1 đặt giữa bộ quá nhiệt cấp 1 và bộ quá nhiệt cấp 2, bộ giảm ôn cấp 2 đặt giữa bộ quá nhiệt cấp 2 và bộ quá nhiệt cuối cùng Nước phun giảm ôn được lấy từ đầu đẩy bơm cấp lò hơi

- Lò hơi được trang bị 1 bộ quá nhiệt trung gian để tăng nhiệt độ hơi trước khi vào phần trung áp của tua bin 1 bộ giảm ôn loại hỗn hợp được đặt trên đường tái nhiệt lạnh (đầu vào bộ quá nhiệt trung gian) để điều chỉnh nhiệt độ hơi ra khỏi bộ quá nhiệt trung gian theo đúng yêu cầu

- Lò hơi được lắp đặt một hệ thống thải xỉ đáy lò loại định kỳ, kiểu ư ớt, dung tích thuyền xỉ là 75 m3, chứa được xỉ trong khoảng 6 giờ ứng với công suất cực đại của lò hơi Một hệ thống thải tro bay bao gồm các phễu tro bay bộ sấy không khí, các phễu tro bay bộ lọc bụi tĩnh điện, hệ thống hút tro chân không và các silô chứa tro bay

- Để làm sạch các bề mặt trao đổi nhiệt, lò hơi được trang bị các thiết bị thổi bụi như sau:

• Đối với các dàn ống sinh hơi buồng lửa, dùng vòi thổi bụi ngắn có thể co lại (Loại IR-3D của hãng Diamond Power International inc) , bố trí xung quanh lò

• Đối với các bộ quá nhiệt, bộ quá nhiệt trung gian, bộ hâm, bộ sấy không khí, dùng vòi thổi bụi loại dài (Loại IK-545 của hãng Diamond Power International inc), bố trí ở tường 2 bên

- Để giám sát buồng lửa, 6 bộ camara được lắp đặt, 4 bộ ở 4 góc lò, 2 bộ ở 2 tường bên phễu tro lạnh đáy lò Các thiết bị giám sát ngọn lửa bố trí cạnh từng vòi đốt, các cửa thăm xung quanh lò

- Đặc tính kỹ thuật các vòi thổi bụi:

Nhà chế tạo Diamond Power International inc

* Loại vòi thổi bụi IR-3D

Vật liệu đầu vòi phun ZG 45 Cr14 N 135 Mn 2

Vị trí lắp đặt ở giữa bộ quá nhiệt cấp 2

Vật liệu đầu vòi INCOLOY 925

Vị trí lắp đặt Phía trên của bộ quá nhiệt cấp 2

1.3 Vai trò của máy thổi bụi trong nhà máy nhiệt điện

Khi đốt nhiên liệu rắn có chứa các khoáng chất thì trên bề mặt chịu nhiệt sẽ có các lớp tro xỉ tích tụ Tuỳ theo vị trí tích tụ mà tro xỉ được chia làm 3 loại: Tro xỉ của các dàn ống trao đổi nhiệt bức xạ, tro xỉ của bề mặt trao đổi nhiệt nửa bức xạ và tro xỉ của các bề mặt trao đổi nhiệt đối lưu Dựa vào độ bền cơ học mà các lớp tro xỉ tích tụ có thể chia làm 4 loại: Tro, xỉ xốp, xỉ chắc và xỉ chảy Quá trình tạo thành các lớp tro xỉ tích tụ trên bề mặt chịu nhiệt như sau: Đầu tiên hình thành lớp tích tụ nguyên thuỷ, lớp này lớn dần lên do có thêm tro bụi bám vào, nhiệt độ của lớp này gần bằng nhiệt độ khói vùng đó, tiếp đến xuất hiện lớp thứ cấp có dạng như răng lược và lớp này phát triển lên, tức là bị đóng xỉ Để khắc phục sự tích tụ tro xỉ trên bề mặt trao đổi nhiệt thì lò hơi của nhà máy nhiệt điện trang bị hệ thống thổi bụi Hệ thống thổi bụi được thiết kế để làm sạch các bề mặt ngoài của các ống (sinh hơi) tường buồng lửa, bộ quá nhiệt, bộ hâm, bộ sấy không khí đảm bảo không có tro xỉ tích tụ (xem hình 1.2)

Hình 1.2 Hình ảnh máy thổi bụi và nguyên lý làm sạch

Do khói có hàm lượng bụi cao và nhiệt độ lớn, nên các dàn ống trao đổi nhiệt dễ bị bám bụi Các vòi thổi bụi được thiết kế để thổi bụi từ quá trình cháy và làm cho chúng phân tán trong dòng khói Thổi bụi đều đặn là cần thiết để duy trì công suất hấp thụ nhiệt của các đường ống lò hơi và để tránh sự liên kết của xỉ được hình thành qua các bề mặt ống và tránh tăng trở lực đường khói Để đạt được điều này, các vòi thổi bụi được vận hành tự động theo nhóm hoặc riêng rẽ bằng bộ điều khiển logic có thể lập trình (PLC) trong tuần tự, mà tuần tự này duy trì bề mặt ống phía ngoài được sạch trong giới hạn cho phép

Việc cung cấp hơi cho các vòi thổi bụi được lấy từ ống góp đầu vào của bộ quá nhiệt cuối cùng và được giảm áp bằng van cung cấp hơi thổi bụi Áp lực hơi cho mỗi vòi thổi bụi có thể được điều chỉnh riêng bằng 1 bộ điều chỉnh áp lực trên mỗi van thổi Để đầu vòi thổi bụi xuyên qua tường lò hơi mà lại ngăn chặn khói thoát ra môi trường nơi lắp đặt vòi thổi bụi thì lò hơi của nhà máy nhiệt điện trang bị một hộp chèn có tác dụng điều áp, khí chèn được lấy từ quạt gió chèn vòi thổi bụi

Thường lò hơi của nhà máy nhiệt điện trang bị hệ thống thổi bụi gồm 2 loại vòi thổi bụi:

- Loại vòi thổi bụi ngắn có thể co lại được (được lắp đặt ở tường buồng lửa)

- Loại vòi thổi bụi dài có thể co lại được (được lắp đặt ở bộ qua nhiệt, bộ hâm, bộ sấy…)

1.4 Nhiệm vụ của hệ thống điều khiển máy thổi bụi

Hệ thống điều khiển máy thổi bụi là một hệ thống rất quan trọng ảnh hưởng tới chất lượng hoạt động và hiệu suất của lò hơi Nhiệm vụ của hệ thống điều khiển là điều khiển máy thổi bụi đưa vòi thổi và hơi thổi vào lò hơi để làm bề mặt ống phía ngoài của các ống sinh hơi trong giới hạn cho phép Để đạt được điều này, hệ thống được thiết kế thực hiện các yêu cầu sau:

- Điều khiển động cơ để đóng mở van - Điều khiển động cơ máy thổi bụi

- Đảm bảo tất cả các thông chính của quá trình (áp suất, nhiệt độ hơi thổi, thời gian ) duy trì trong thời gian an toàn

- Điều khiển phối hợp các thành phần phải được thực hiện để tự động điều khiển máy thổi bụi và van cấp hơi cho máy thổi theo sự thay đổi của phụ tải

- Các vòng điều khiển sẽ tự động thoát khỏi chế độ tự động sẽ nhảy về chế độ vận hành bằng tay và ra thông báo sự cố tuỳ thuộc vào tình trạng lỗi xảy ra như lỗi ở bộ phận chấp hành, lỗi truyền tín hiệu và các tín hiệu bảo vệ

- Các môđun chấp hành điện có các công tắc trong bảng với các điều kiện logic bảo vệ và tắt bật các tín hiệu, khả năng khoá thiết bị động lực khi có nỗi nguồn

- Khả năng điều khiển phù hợp thiết bị động lực trong điều kiện khắc nghiệt nhất

- Giám sát độ lệch và dự phòng hệ thống truyền tín hiệu

Chương 2: Máy thổi bụi 2.1 Mô tả chung máy thổi bụi

Máy thổi bụi là một phần của hệ thống lò hơi, những bề mặt đốt nóng bị bám bẩn được làm sạch trong quá trình hoạt động của lò hơi Các máy thổi bụi được điều chỉnh theo các điều kiện vận hành trong hệ thống lò hơi Mỗi máy thổi bụi được thiết kế riêng theo yêu cầu đặt ra:

+ Sự bố trí

+ Áp suất khói lò + Nhiệt độ khói lò

+ Hình dáng bề mặt làm sạch

+ Các thông số môi chất để làm sạch + Các yêu cầu về điều khiển

Máy thổi bụi được nhiều hãng trên thế giới sản xuất với những công nghệ đặc thù riêng nhưng về cấu tạo, nguyên lý cơ bản đều như nhau, bao gồm các thành phần chính như: Động cơ và hộp giảm tốc, vòi thổi bụi (ống lao), gối đỡ và hộp chèn ống lao, van hơi và cơ cấu đóng mở… Hình 2.1 mô tả cấu tạo, nguyên lý cơ bản của máy thổi bụi, hình 2.2 là hình ảnh máy thổi bụi dài và máy thổi bụi ngắn

Vòi thổi bụi

Động cơ máy thổi Công tắc hành trình

a Máy thổi bụi dài (LSB)

b Máy thổi bụi ngắn (WB) Hình 2.2

2.2 Mô tả cấu trúc máy thổi bụi

Động cơ và hộp giảm tốc là một khối liền, kiểu kín, toàn bộ hộp giảm tốc được bôi trơn dầu và có mắt dầu để theo dõi mức dầu bôi trơn

Cụm chuyền động quay làm quay máy thổi khi khởi động, kiểu chuyền động bánh răng, trục được đỡ bằng các vòng bi, đảm bảo sự chuyển động chính xác, không mắc kẹt, không gây ồn

Sau hộp giảm tốc là trục chính, hệ truyền động kiểu trục vít và đai ốc Hệ truyền động này làm tịnh tiến cả cụm máy, đảm bảo sự chuyển động chính xác, không ồn

Hình 2.3: Động cơ và hộp giảm tốc

Ống dẫn hướng: toàn bộ cụm bánh răng và hộp số được lắp trên một tấm đỡ chung Có hai ống dẫn hướng được lắp chéo nhau, nằm giữa hai tấm đỡ trước và sau, giúp cho việc dẫn đường cho vòi phun và cụm chuyển động dịch chuyển đúng hướng, ma sát tối thiểu

Ống lao và vòi thổi: Vật liệu của ống lao và vòi thổi làm từ thép hợp kim đảm bảo cho máy thổi bụi hoạt động trong môi trường nhiệt độ cao tới hàng nghìn độ Gối đỡ được đặt ở hai phía, một trên tấm đỡ phía trước, một trên tấm đỡ chung di động Như vậy giảm tối đa ma sát khi quay và tịnh tiến, tăng khả năng chống rung ở đầu phun

Hình 2.4: Gối đỡ ống lao

Ống cấp hơi, gioăng và bích chèn: Bích chèn và gioăng vừa chịu được nhiệt độ cao của hơi và áp suất cao, đảm bảo kín hơi trong quá trình thổi Độ chặt có thể điều chỉnh nhờ cặp bu lông vít hai bên

Hình 2.5: Gối đỡ và hộp chèn ống lao

Đường cấp gió chèn: Đối với trường hợp máy thổi bụi đặt ở lò hơi có áp suất dương, nó được lắp thêm bộ phận dẫn gió chèn, bao gồm đường ống và van cầu gạt tay gần hộp nối tường lò Nó luôn thổi vào lò với một áp suất lớn hơn áp suất trong lò, vừa có tác dụng không cho khói lò rò ra ngoài vừa có tác dụng làm mát hộp nối tường lò

Hình 2.6: Van hơi và cơ cấu đóng mở

Van hơi, van xả, cơ cấu đóng mở, cơ cấu điều chỉnh áp suất cho phép người sử dụng chỉnh áp suất theo yêu cầu thực tế ở từng vị trí lắp đặt Thân van được làm từ thép hợp kim đảm bảo hoạt động ở môi trường áp suất và nhiệt độ cao Cơ cấu đóng mở được lắp trên thân van, có kết cấu cam và cánh tay đòn Van đóng mở thông qua hành trình của máy thổi và các công tắc gạt đặt trên một thanh dọc hành trình Toàn bộ máy thổi được che kín chống bụi bám, không có hiện tượng mắc kẹt khi hoạt động, thiết bị được mạ kẽm, chống han rỉ, có độ bền cao

Hình 2.7: Hình ảnh máy thổi bụi và van hơi

2.3 Giới thiệu hoạt động máy thổi bụi

Máy thổi bụi khi hoạt động đưa đầu thổi có gắn vòi vào lò hơi theo hướng trục, đồng thời xoay xung quanh trục của nó Như vậy đầu thổi thực hiện một chuyển động xoắn ốc Các bề mặt được đốt nóng trong lò được làm sạch nhờ môi chất thổi ra từ đầu vòi (môi chất là hơi lấy từ ống góp đầu vào của bộ quá nhiệt cuối cùng) Mức tiêu hao môi chất thổi phụ thuộc vào các thông số thiết kế: áp suất môi chất thổi, số vòi thổi, đường kính vòi thổi, thời gian thổi…

2.4 Thông số cơ chính máy thổi bụi (Nhà sản xuất Rosink) 2.4.1 Thông số cơ chính máy thổi bụi ngắn (Wall Blower-WB)

STT Đặc tính 1 Số SX

Số theo KKS

R0307011 WB

2

Các điều kiện của khói

Nhiệt độ khói max 1000 0C

Nhiệt độ làm việc 400 0C Áp suất làm việc 44 bar Áp suất thổi đề xuất 10 bar Nhiệt độ max 400 0C Áp suất sơ cấp max 44 bar Áp suất thổi max 16 bar Mức tiêu thụ 29 Kg/phút

Chức năng đóng O OS Điện áp làm việc 500 V

Áp suất dương

Nhiệt độ khói max 1000 0C

Nhiệt độ làm việc 400 0C Áp suất làm việc 44 bar Áp suất thổi đề xuất 10 bar Nhiệt độ max 400 0C Áp suất sơ cấp max 44 bar Áp suất thổi max 16 bar Mức tiêu thụ 10 bar 57,3 Kg/phút Tổng tiêu thụ 10 bar 292 Kg

Thời gian thổi 5,1 phút

Khi nhiệt độ của đường xả được đo bằng phần tử nhiệt độ (cảm biến nhiệt độ) tăng tới điểm đặt thì van xả nước đọng đóng lại và nước đọng sau đó sẽ chảy tới bình xả của lò hơi thông qua đường ống nhỏ Nếu mức nước ngưng tăng đến nỗi mà nhiệt độ tại đầu xả giảm thì van xả một lần nữa mở để xả bớt nước ngưng Từ nguyên tắc thổi bụi trên thì nguyên lý làm việc cơ bản của hệ thống van (hình 2.8)

Hình 2.8: Nguyên lý làm việc của hệ thống van

Lệnh yêu cầu thổi

bụi

Mở van xả nước đọng Điều kiện áp suất,

nhiệt độ hơi thổi

Sự cố

Đóng hệ thống van và bảo dưỡng

Không có

Có

Mở van giảm áp cấp hơi cho máy thổi Mở van đầu vào hơi

thổi, mở van thổi bụi chính để sấy đường ống vòi thổi được

h

H ệ thống thổi bụi ở trạng thái chờ làm việc

Hơi thổi bụi

2.5.2 Thiết kế sơ đồ hệ thống van

Trạm van có vai trò giảm áp suất của hơi được lấy từ bao hơi xuống đến áp suất cần thiết phù hợp cho hệ thống thổi bụi Trong qua trình sử dụng nó có thể điều khiển từ xa để thay đổi tỉ lệ giảm áp đối với áp suất hiện hành của hơi Trên trạm van còn lắp các sensơ nhiệt và sensơ áp lực, giúp cho hệ thống thổi bụi điều khiển hoàn thiện khi các thông số về nhiệt độ và áp suất vượt quá phạm vi cho phép Trạm có hệ thống xả đọng để tránh hư hại mỗi khi khởi động chu trình thổi, van an toàn xả áp nhanh khi áp lực tăng nhanh quá mức giới hạn đường ống cho phép Ở tất cả các chức năng đều có thể điều khiển từ xa và khi có sự cố có thể điều khiển tại chỗ bằng tay Trong trường hợp có sự cố ở van giảm áp, hệ thống vẫn có thể sử dụng được nhờ đường rẽ nhánh, áp suất được giảm hai lần nhờ hai van trên nhánh này Các thông số về áp suất, nhiệt độ của hơi sau giảm áp được hiện thị trên Panel điều khiển Các van điện có thể điều khiển trên Panel điều khiển hoặc tại chỗ bằng tay

Hình 2.9: Sơ đồ hệ thống van

2.3 AS- thấp 2.4

2.7

2.8 AS- thấp 2.7 AS-cao

2.1 2.5 2.6

2.9

2.10

2.11

Hơi đến máy thổi bụi Hơi từ bộ

quá nhiệt

2.2 AS-cao

Ống gió chèn Ống hơi

Máy thổi bụi dài

(LBS)

Máy thổi

bụi ngắn (WB)

2.5.3 Chức năng các van

Vị trí van Chức năng Trạng thái mở Trạng thái đóng 2.1

Van điện trục chính

Đóng đường ống chính khi van giảm áp có sự cố, cho phép sử dụng đường rẽ nhánh qua các van 2.7 và 2.4

- Sau khi các van 2.7 ; 2.8 đã xả nước đọng và được đóng lại - Khi hệ thống đường ống bắt đầu được sấy nóng và các máy thổi bụi bắt đầu một chu trình làm việc

- Sau khi kết thúc một chu trình làm việc của các máy thổi bụi

- Khi van giảm áp có sự cố, phải dùng đường rẽ nhánh thay thế tạm thời

2.4

Van ện đinhánh rẽ

Cùng với các van 2.6; 2.7 có tác dụng giảm áp và cung cấp hơi cho các máy thổi bụi khi van giảm áp 2.5 có sự cố

- Khi phải sử dụng đường rẽ nhánh thay thế cho các van giảm áp

- Sau khi các van 2.7 ; 2.8 đã xả nước đọng và được đóng lại - Khi hệ thống đường ống bắt đầu được sấy nóng và các máy thổi bụi bắt đầu một chu trình làm việc

- Sau khi kết thúc một chu trình làm việc của các máy thổi bụi

- Khi van giảm áp hoạt động bình thường

2.2

Van điện xả đọng áp suất cao – AS cao

Xả nước đọng theo chương trình, điều khiển từ xa trên tủ điều khiển và tại chỗ

- Khi xả nước đọng - Ngay sau khi xả nước đọng

Vị trí van Chức năng Trạng thái mở Trạng thái đóng 2.3

Van điện xả đọng áp suất thấp – AS thấp

Xả nước đọng theo chương trình, điều khiển từ xa trên tủ điều khiển và tại chỗ

- Khi xả nước đọng - Ngay sau khi xả nước đọng

2.11

Van an toàn

Bảo vệ an toàn cho toàn hệ thống thổi bụi khi áp suất tăng tới mức nguy hiểm

- Xả hơi khi áp suất trong đường ống tăng qua mức đặt trước (40 at)

- Trong tất cả các trường hợp áp suất trong đường ống thấp hơn mức xả

2.5

Van giảm áp , điều chỉnh

Giảm áp, có điều chỉnh, có tín hiệu khứ hồi 4 – 20 mA

- Trong suốt một chu trình làm việc của các máy thổi bụi

- Khi kết thúc một chu trình làm việc của các máy thổi bụi

2.6

Van tay trục chính

Đóng đường cấp từ bao hơi đến trạm van khi trạm van cần sửa chữa

- Khi trạm van hoạt động không sự cố

- Khi trạm van có sự cố cần dừng sửa chữa

- Khi trạm van nghỉ không hoạt động dài hạn

2.7

Van tay xả đọng áp suất cao – AS cao

Xả nước đọng khi van điện 2.2 có sự cố

- Khi van điện 2.2 hoạt động bình thường

- Xả nước đọng khi van điện 2.2 có sự cố

- Ngay sau khi xả nước đọng trong lúc van điện 4.2 sự cố

- Trong khi đường ống có hơi

Vị trí van Chức năng Trạng thái mở Trạng thái đóng 2.7

nhánh rẽ

Cùng với các van 2.6; 2.4 có tác dụng giảm áp và cung cấp hơi cho các máy thổi bụi khi van giảm áp 2.5 có sự cố

- Khi phải sử dụng đường rẽ nhánh thay thế cho van giảm áp - Sau khi các van 2.7 ; 2.8 đã xả nước đọng và được đóng lại - Khi hệ thống đường ống bắt đầu được sấy nóng và các máy thổi bụi bắt đầu một chu trình làm việc

- Khi van giảm áp hoạt động bình thường

2.8

Van tay xả đọng áp suất thấp – AS thấp

Xả nước đọng khi van điện 2.3 có sự cố

- Khi van điện 2.3 hoạt động bình thường - Xả nước đọng khi van điện 2.3 có sự cố

- Ngay sau khi xả nước đọng trong lúc van điện 2.2 sự cố - Trong khi đường ống có hơi

2.9

Sen sơ áp lực

Đo áp lực hơi, truyền tín hiệu lên tủ điều khiển

2.10

Sen sơ nhiệt độ

Đo nhiệt độ hơi, truyền tín hiệu lên tủ điều khiển

2.5.4 Mô tả nguyên lý vận hành của hệ thống van

Hơi có áp suất cao từ bao hơi được đưa vào qua đường ống khi van tay 2.6 mở Từ đây hơi được điều chỉnh giảm áp suất xuống đến áp suất theo yêu cầu phục ụ cho mục đích thổi bụi bằng một trong hai đường: thứ nhất là qua van chặn 2.1

rồi qua van giảm áp 2.5, thứ hai là mở van tay 2.7 rồi qua van 2.4 ở đây van 2.7 có nhiệm vụ điều chỉnh áp suất Tuy nhiên đường thứ hai chỉ là đường dự phòng dùng khi đường thứ nhất có một van nào đó gặp sự cố hay khi bảo dưỡng đường ống, van trên đường ống chính Trên đường ống cấp hơi chính sau khi hơi qua van 2.1 đồng thời xả hâm nóng đường ống qua van 2.2 ( theo một thời gian đặt trước), van điều áp 2.5 mở khi áp suất đạt được giá trị phù hợp, van xả 2.3 đóng lại và khi đó máy thổi có thể bắt đầu làm việc Các thông số về sự biến đổi của áp suất, nhiệt độ được các cảm biến nhiệt độ và áp suất đưa về tủ điều khiển để xử lý và tiến hành điều chỉnh cho phù hợp để hệ thống có thể làm việc bình thường

Song song với hệ thống hơi còn có hệ thống gió chèn Gió chèn được lấy từ hệ thống quạt gió cấp của lò qua hệ thống gió chèn đến các máy thổi bụi nhằm mục đích không cho khói lò đi ngược ra ngoài qua các khe hở đảm bảo an toàn cho hệ thống và cho người vận hành Gió chèn không yêu cầu áp suất cao mà chỉ cần đảm bảo được áp suất của nó lớn hơn áp suất khói lò một lượng khoảng 5Mbar là đủ

2.6 Bộ điều khiển điện truyền động tuyến tính Modat

- Giới thiệu chung: Các van điện được điều khiển thông qua bộ điều khiển

điện truyền động tuyến tính modat Loại actuator MODACT MT được thiết kế đặc biệt cho điều khiển van và các thiết bị khác phù hợp với tính năng của nó và đặc biệt cho việc chuyển động đảo chiều tuyến tính Các actuator này có thể được dùng trong các mạch điện điều khiển từ xa Actuator điều khiển MODACT MT với bộ điều khiển định vị có thể hoạt động trong mạch điện điều khiển tự động

Hình 2.10: Hình ảnh actuators modact MT

- Thông số kỹ thuật:

Điện áp cấp cho động cơ 230V/400V-50Hz (hoặc được ghi trên nhãn mác của động cơ)

Cấp bảo vệ của động cơ điện – IP54

Tiếng ồn: mức ồn áp lực tối đa (A) - Mức ồn nguồn điện tối đa (A) 95dB (A) Vị trí vận hành: Loại actuator MODACT MT có thể sử dụng trong mọi điều kiện miễn là trục của động cơ điện phải được đặt theo phương nằm ngang Trong những trường hợp động cơ điện hướng lên trên, dầu bôi trơn được cho thêm để đảm bảo bánh răng động cơ bôi trơn Các actuator cần phải được lắp đặt ở nơi có thể dễ dàng với tới được hộp điều khiển, hộp đấu dây và phần điều khiển bằng tay Miêu tả: Về khía cạnh các kích thước đấu nối cơ bản thì các động cơ được thiết kế để nối trực tiếp với van Actuator được nối với van bằng các cột theo tiêu chuẩn CSN EN ISO 5210 hoặc bằng các cột và một mặt bích (chỉ với thiết kế phi tiêu chuẩn MT40)