Giảm thiểu khí thải nhà máy sản xuất xi măng công suất điện bằng bộ sấy không khí hồi nhiệt

Mô tả chung bộ sấy không khí loại hồi nhiệt (dạng quay)

Khi đốt các nhiên liệu chứa lưu huỳnh trong các lò hơi công suất lớn, để đảm bảo việc chống ăn mòn thì bề mặt đun nóng của bộ sấy không khí được tráng men chịu axit hoặc cấp lạnh của bộ sấy không khí được chế tạo bằng các vật liệu chống ăn mòn. Hiện nay việc sấy không khí trước khi đưa vào bộ sấy không khí trong bộ gia nhiệt bằng hơi hoặc bằng nước được sử dụng rộng rãi, bởi vì đảm bảo được sự sấy nóng cần thiết với bất kỳ phương thức vận hành nào của lò hơi.

Cơ sở tính toán bộ sấy không khí

Gần đây người ta ít áp dụng tái tuần hoàn không khí nóng vào đầu hút của quạt gió, bởi vì với sơ đồ đó tiêu hao năng lượng cho quạt sẽ tăng lên. Ibp, Igbo - entanpi của lượng không khí lý thuyết ở đầu vào bộ sấy không khí và ở đầu ra từ bộ sấy không khí với các nhiệt độ tương ứng đã được chấp nhận khi lập cân bằng nhiệt lò hơi.

Các thông số bộ sấy không khí loại hồi nhiệt và tính toán bộ sấy

Nếu nhiệt độ này khác biệt với nhiệt độ đã chấp nhận khi lập cân bằng nhiệt không quá ±40oC thì tính toán được coi là kết thúc. Trong trường hợp ngược lại cần phải thực hiện lại tính toán, ra một nhiệt độ mới của không khí gần với trị số nhiệt độ thu được.

Cấu tạo bộ sấy không khí loại hồi nhiệt (dạng quay)

Phần tử trao đổi nhiệt dạng lượn sóng sắp xếp xen kẽ với phần tử trao đổi nhiệt dạng tấm phẳng. Các phần tử trao đổi nhiệt này được khóa chặt bằng khung cố định xung quanh tạo thành một khối trao đổi nhiệt (môđun). Do nhiệt độ khói từ lò khác nhau từ trên xuống nên biên dạng các phần tử trao đổi nhiệt tại các tầng của bộ sấy không khí cũng khác nhau nhằm tạo ra diện tích tiếp xúc với khói phù hợp, đảm bảo hiệu suất trao đổi nhiệt là lớn nhất.

Khi rôto quay, dòng khói nóng di chuyển liên tục qua rôto giữa các phần tử trao đổi nhiệt, khói nóng truyền nhiệt cho các tấm kim loại này. Khi các phần tử trao đổi nhiệt này tiếp xúc với không khí, nó truyền nhiệt cho không khí.

Sơ đồ công nghệ chế tạo khối trao đổi nhiệt trong bộ sấy không khí loại hồi nhiệt

- Do các tấm trao đổi nhiệt trong một khối trao đổi nhiệt có kích thước khác nhau (cả về chiều dài, chiều rộng) nên khi dập tạo biên dạng cần phải dập tấm có chiều rộng lớn nhất. - Các tấm vách ngăn trong các khối trao đổi nhiệt của bộ sấy không khí được thiết kế với mục đích tăng cường độ cứng vững của khối trao đổi nhiệt, tăng cường khả năng trao đổi nhiệt của khối nhờ sự phân bố xen kẽ các tấm. - Tổ hợp phần khung vỏ khối trao đổi nhiệt: Lắp ghép thanh tăng cứng dọc và ngang trước, hàn các đai kẹp với các thanh tăng cứng dọc và ngang, tiếp theo hàn đính các tấm kẹp 4 góc.

Quá trình lắp ráp tổ hợp một khối trao đổi nhiệt được mô tả như sơ đồ trên, trong đó các phần tử trao đổi nhiệt và tấm ngăn được lần lượt sắp xếp vào khung vỏ theo trình tự xác định. Khi đã xếp đủ số lượng các phần tử trao đổi nhiệt và tấm ngăn trong một khối, sử dụng máy ép thủy lực để ép chặt toàn bộ khối trao đổi nhiệt đồng thới tiến hành hàn hoàn thiện các mối ghép nối. Lực ép chặt được tính toán vừa đủ để ép chặt các tấm trao đổi nhiệt đồng thới không làm biến dạng biên dạng của các tấm nhằm đảm bảo khe hở giữa các tấm trao đổi nhiệt và tấm ngăn đúng chỉ tiêu thiết kế đảm bảo lưu lượng, áp suất của dòng khí và khói nóng.

Tình trạng của hiện tượng rò rỉ thiết bị dẫn đến mòn hỏng thiết bị Trường hợp cụ thể các thiết bị sấy nóng không khí hoàn nhiệt kiểu

Tuy nhiên, sử dụng định nghĩa không chính xác này sẽ dẫn đến kết luận sai lầm là tác động bất lợi duy nhất của sự rò rỉ thiết bị sấy nóng không khí đối với tính năng của nhà máy là việc tăng công suất quạt gió cần thiết để bơm không khí rò rỉ. Rất ít nhà máy thực hiện phép đo mức rò rỉ thiết bị sấy nóng không khí với số điểm lấy mẫu nhiều như vậy, tuy nhiên nếu như hiểu rằng đánh giá đúng vấn đề có thể thu được lợi ích lớn về tính năng thì việc phải chi phí để có được kết quả thử nghiệm chính xác là hoàn toàn xứng đáng. Lắp đặt thiết bị theo dừi thường xuyờn O2 khụng thể đảm bảo mức chớnh xỏc như vậy, và như cú thể thấy rừ trờn cỏc hỡnh IV-2 và IV-3, khả năng đặt cỏc thiết bị theo dừi cố định để cú được kết quả đo mang tớnh đại diện xem ra rất xa vời.

Hiệu suất thu bụi của bộ lọc tĩnh điện tăng theo diện tích thu giữ riêng (specific collection area - SCA) - tức là theo tỉ số giữa diện tích điện cực thu giữ bụi và lưu lượng khói tại lối vào bộ lọc tĩnh điện - nhưng theo hàm số mũ. Do chúng chẳng qua chỉ là những dải thép mỏng định hình nên các bộ chèn tiêu chuẩn không thể chèn kín và nhiều khi bị biến dạng hoặc hư hại do chênh lệch áp lực lớn tạo khi lắp đặt các thiết bị kiểm soát ô nhiễm không khí ở phía hạ lưu. Ngay cả đối với than bùn có độ ẩm hơn phân áp suất của hơi nước trong khói nước, nhưng nhiệt độ ngưng đọng cũng không quá 60oC trong tất cả các bề mặt đốt của lò hơi, nên nếu nhiên liệu không có lưu huỳnh thì hiện tượng ngưng đọng hơi nước và do đó hiện tượng ăn mòn sẽ không thể xẩy ra được, thực ra nhiệt độ đọng sương của khói cao hơn nhiệt độ ngưng.

Giải pháp đề xuất

- Tăng nhiệt độ khói tại chỗ đầu vào của không khí - Giảm hệ số tản nhiệt về phía không khí (αk) - Tăng nhiệt độ của không khí ở đầu vào. Để giảm hệ số tản nhiệt về phía không khí, người ta tăng tiết diện đường không khí đi (tăng chiều cao hay bước ống ngang không khí). Tăng nhiệt độ của không khí đi vào bộ sấy không khí được thực hiện bằng cách gia nhiệt cho không khí trước khi đi vào bộ sấy không khí.

Nước ngưng sau khi gia nhiệt được đưa về đường nước cấp, do đó độ chênh nhiệt độ trong bộ hâm nước giảm đi, làm giảm hiệu quả truyền nhiệt, nhiệt độ khói thải tăng lên. Nhìn chung biện pháp tăng nhiệt độ không khí ở đầu vào có nhược điểm là làm tăng nhiệt độ khói thải, hiệu suất của lò hơi giảm đi. Người ta cũng có thể phân bộ sấy không khí cấp một thành nhiều phần, trong đó phần có thể bị ăn mòn ở nhiệt độ thấp được thay bằng bộ sấy không khí bằng gang, có khả năng chống ăn mòn tốt hơn thép.