IV.1 Tỡnh trạng của hiện tượng rũ rỉ thiết bị dẫn đến mũn hỏng thiết bị
Trường hợp cụ thể cỏc thiết bị sấy núng khụng khớ hồn nhiệt kiểu quay, nhiều nhà mỏy khụng thể hạn chếđược tỏc động tiờu cực của việc rũ rỉ
thiết bị sấy núng bởi vỡ họ sử dụng những phương phỏp và/hoặc thiết bị đo khụng cú khả năng tớnh đến cỏc ảnh hưởng giỏn tiếp.
Thiết bị sấy núng khụng khớ hồn nhiệt kiểu quay thu giữ và sử dụng lại khoảng 60% nhiệt lượng thoỏt ra ngồi lũ hơi, nếu khụng, năng lượng này sẽ bay đi mất theo đường ống khúi. Với một nhà mỏy nhiệt điện chạy than cụng suất 500 MW, năng lượng sử dụng lại cú thể lờn tới khoảng 1,5 triệu Btu mỗi giờ, và nhờ sử dụng lại nhiệt lượng này, cú thể giảm mức tiờu hao nhiờn liệu khoảng 1.500 tấn mỗi ngày.
Mặc dầu phần lớn cỏc kỹ sư kiểm nhiệt đều thừa nhận sấy núng khụng khớ thuộc số những yếu tố quan trọng nhất gúp phần đảm bảo hiệu suất nhiệt của nhà mỏy (cú lẽ chỉ đứng sau bỡnh ngưng hơi), nhưng nhiều người cũn chưa nhận thức được đầy đủ những rắc rối về tớnh năng thiết bị sấy núng khụng khớ và tỏc động của chỳng đối với việc vận hành và hiệu suất của nhà mỏy. Tỏc động này nhiều khi cũn được đỏnh giỏ quỏ thấp, cụ thể là theo một qui trỡnh thường được sử dụng đểđo mức độ rũ rỉ thiết bị sấy núng khụng khớ,
định nghĩa về rũ rỉđược nờu ra với nghĩa quỏ hẹp.
Định nghĩa chớnh thức về rũ rỉ thiết bị sấy núng khụng khớ được nờu như sau: Khối lượng khụng khớ đi từ phớa khụng khớ sang phớa khúi. Trong tớnh toỏn, giả định rằng lượng khụng khớ này rũ rỉ từ lối khụng khớ vào sang lối khúi ra. Ngành điện sử dụng định nghĩa hẹp này bởi vỡ rũ rỉ khụng khớ trực
tiếp là loại rũ rỉ duy nhất cú thể dễ dàng đo được trong thực tiễn. Tuy nhiờn, sử dụng định nghĩa khụng chớnh xỏc này sẽ dẫn đến kết luận sai lầm là tỏc
động bất lợi duy nhất của sự rũ rỉ thiết bị sấy núng khụng khớ đối với tớnh năng của nhà mỏy là việc tăng cụng suất quạt giú cần thiết để bơm khụng khớ rũ rỉ. Mặc dầu yờu cầu tăng cụng suất quạt là đỏng kể (đến 3MW cho một lũ mỏy), nhưng đõy chỉ là một phần trong vấn đề cần bàn.
Đỏnh giỏ thấp rũ rỉ thiết bị sấy núng khụng khớ là điều đỏng tiếc bởi vỡ, bởi vỡ để giảm rũ rỉ tương đối khụng tốn kộm nhưng lại đem lại lợi ớch kinh tế
lớn. Chốn tốt thiết bị sấy núng khụng khớ cú thể giảm cụng suất nhiệt của nhà mỏy được tới 75Btu/kWh, nhờđú nõng cao sản lượng điện và doanh thu. Rũ rỉ quỏ mức ở thiết bị sấy núng khụng khớ cú thể dẫn đến nhiều vấn đề phiền phức khỏc, cụ thể như:
• Xuống cấp nghiờm trọng tớnh năng cỏc thiết bị lọc khụng khớ ở phớa sau (lọc tĩnh điện, tỳi lọc, thỏp lọc).
• Giảm nhiệt độ khụng khớ sơ cấp và do đú giảm cụng suất mỏy nghiền than, đặc biệt khi sử dụng than ướt.
• Tăng nguy cơ hoả hoạn hoặc nổ mỏy nghiền.
• Hạn chế phụ tải và giảm cơ hội bỏn điện năng do sử dụng quạt giú cụng suất khụng thớch hợp, đặc biệt khi thời tiết ấm.
• Tăng phỏt thải NOx và tổn thất khi chỏy.
• Ngọn lửa khụng ổn định ở phụ tải thấp, điểm bắt lửa khụng cố định, ngọn lửa bập bựng.
• Giảm quỏ nhiệt quỏ mức do tăng cường truyền nhiệt bằng đối lưu mà nguyờn nhõn là do lưu lượng khúi gia tăng.
• Cụng suất nhiệt tăng và hay bị tắc thiết bị sấy núng khụng khớ.
Thiết bị sấy núng khụng khớ hồn lưu thu hồi nhiệt trong khúi thoỏt từ lũ hơi bằng cỏch cho khúi chạy qua cỏc phần tử kim loại thu nhiệt. Cỏc phần từ
này quay liờn tục để chỳng lần lượt tiếp xỳc với khúi núng và khụng khớ lạnh
đầu vào tạo nờn bởi cỏc quạt hỳt cưỡng bức trong nhà mỏy. Nhiệt thu vào sau
đú được toả vào trong khụng khớ lạnh và thổi trở lại vào lũ hơi.
Rất khú cú thể chốn kớn cỏc loại thiết bị sấy núng này do chỳng cú đường kớnh lớn (đến 18m) và chờnh lệch lớn nhiệt độ giữa cỏc phần núng và lạnh (khoảng 220oC), hai yếu tố này kết hợp khiến rụto bị biến dạng do nhiệt. Khụng hiếm xảy ra trường hợp cỏc cạnh ngồi của thiết bị sấy núng khụng khớ bị sĩ xuống đến hơn 5 cm so với khi lạnh. Do vậy, trong điều kiện hiện nay chưa cú cụng nghệ nào cú thể chốn kớn được hồn tồn thiết bị sấy núng khụng khớ.
Tỉ lệ rũ rỉ của thiết bị sấy núng khụng khớ tương ứng với tỉ lệ phần trăm tổng lưu lượng giú đi tắt qua thiết bị sấy núng khụng khớ (đi vào hoặc từ lũ hơi đi ra). Điều bất ngờ là đĩ cú trường hợp tỉ lệ rũ rỉ đo được ở một số thiết bị sấy núng khụng khớ lờn tới gần 50%, cũn nếu tỉ lệ này chỉ khoảng 20% thỡ
đĩ được nhiều kỹ sư kiểm nhiệt đỏnh giỏ là tốt nhất trong khả năng của chỳng ta.
Với tỉ lệ số lớn đến như vậy nờn một số nhà mỏy đĩ phải chi hàng triệu USD cho việc lắp đặt những quạt giú lớn hơn để bự cho lượng rũ rỉ lớn của thiết bị sấy núng khụng khớ. Điều tệ hại hơn là vỡ phần lớn lượng giú dư này
đi tắt qua thiết bị sấy núng khụng khớ để rồi lọt vào thiết bị kiểm soỏt ụ nhiễm khụng khớ. Tỉ lệ rũ rỉ cao cũng cú thể làm tăng đỏng kể chi phớ vốn và chi phớ vận hành cỏc thỏp lọc, buồng lọc, bộ lọc vải, v.v.
Thế nhưng khi được hỏi về tỉ lệ rũ rỉ thiết bị sấy núng khụng khớ, nhiều kỹ sư nhà mỏy lại đưa ra những con số thấp hơn hẳn so với thực tế. Nhỡn bề
ngồi, cú vẻ như cỏc tỉ lệ được nờu trong bỏo cỏo đĩ được đo và tớnh toỏn
đỳng phộp. Thế nhưng kinh nghiệm cho thấy, khi tiến hành cỏc phộp đo theo tiờu chuẩn ASTM và ASME, con số thực tế lại lớn hơn rất nhiều so với kỹ thuật đo kiểu ước lượng. Vớ dụ về kỹ thuật ước lượng này là tớnh toỏn dựa trờn cỏc dữ (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
liệu từ cỏc hệ thống đo lường - kiểm nhiệt: cỏc thiết bị theo dừi O2 lắp đặt cố định hoặc đo O2 bằng thiết bị cầm tay, bỏ qua việc ỏp dụng tiờu chuẩn ASTM.
Hỡnh IV-1. Phõn bố O2 tại lối vào của phớa xả của bộ sấy núng khụng khớ hồn lưu kiểu quay
Để hiểu vỡ sao cỏc phương phỏp đo quen dựng cú thể dẫn đến kết quả đỏnh giỏ quỏ thấp tỉ lệ rũ rỉ ở thiết bị sấy núng khụng khớ, ta hĩy xem xột phương phỏp được sử dụng để tớnh toỏn tham số này. Phương phỏp được chấp nhận để xỏc định lượng rũ rỉ từ thiết bị sấy núng khụng khớ là đo nồng độ ụxy tại lối vào và lối ra phớa khúi. Đểđơn giản hoỏ bài toỏn, cú thể nờu cụng thức
Tỉ lệ rũ rỉ (%) = [100 x (O2 ở lối ra - O2 ở lối vào)] / [20,9 - O2 lối ra] Với số 20,9 là tỉ lệ phần trăm của ụxy trong khụng khớ.
Như vậy, nếu như nhà mỏy cú thiết bị theo dừi O2 lắp cố định, và nếu kết quả đo của thiết bị này cho thấy nồng độ O2 ở lối vào thiết bị sấy núng khụng khớ là 2,75% và ở lối ra là 5,75% thỡ tỉ lệ rũ rỉ tớnh toỏn sẽ là 17,9%. Tuy nhiờn, nếu như số lượng cổng lấy mẫu khụng đủ (thường thỡ thiếu cả ở
lối vào và lối ra) thỡ kết quả phộp đo nồng độ O2 ở lối ra sẽ là khụng đỳng. Nếu như sử dụng lưới đo đầy đủ hơn và chớnh xỏc hơn, nồng độ O2 thực tế ở đầu vào cú thể chỉ là 0,25%. Điền giỏ trị O2 đầu vào nhỏ hơn nhiều này vào tử
số của cụng thức trờn sẽ cú được kết quảđo rũ rỉ là 34%, tức là gần gấp đụi tỉ
lệ tớnh được trước đú.
Hỡnh IV-2. Phõn bố ụxy trong khúi thải tại lối ra thiết bị sấy núng khụng khớ của lũ mỏy đốt than cụng suất 600 MW
Hỡnh IV-3. Phõn bố tốc độ khúi thải tại lối ra thiết bị sấy núng khụng khớ của chớnh lũ mỏy núi trờn. Khi đo nồng độ O2 tại lối vào và lối ra bộ sấy núng khụng khớ, điều tối quan trọng là phải nhận thức được rằng phõn bố O2 và phõn bố tốc độ cú thể khỏc nhau rất nhiều giữa cỏc điểm đo. Mỗi kết quảđo về ỏp lực tốc độ cần đi kốm với kết quả đo nồng độ O2 thỡ mới cú thể thu được kết quả chớnh xỏc. Thậm chớ tại một sốđiểm, ỏp lực tốc độ tại lối ra của thiết bị sấy núng khụng khớ cú thể cú giỏ trị õm, khiến cho việc đo được chớnh xỏc càng trở nờn khú khăn. Ngồi ra, vị trớ cỏc điểm lấy mẫu phải phản ỏnh thực tế là một phần quan trọng lượng rũ rỉ từ thiết bị sấy núng khụng khớ ra ngồi tổ lũ đi sỏt thành đường ống. Khuyến nghị nờn đặt cỏc điểm lấy mẫu ớt nhất là một phộp
đo cho 4 ft2 (≈0,37 m2) diện tớch đường ống, điểm đầu và điểm cuối khụng cỏch thành ống quỏ 9 inch (≈23 cm). Rất ớt nhà mỏy thực hiện phộp đo mức rũ rỉ thiết bị sấy núng khụng khớ với số điểm lấy mẫu nhiều như vậy, tuy nhiờn nếu như hiểu rằng đỏnh giỏ đỳng vấn đề cú thể thu được lợi ớch lớn về tớnh năng thỡ việc phải chi phớ để cú được kết quả thử nghiệm chớnh xỏc là hồn tồn xứng đỏng.
Chỉ cần sai số phộp đo O2ở mức ±0,2% tại lối vào và lối ra của thiết bị
sấy núng khụng khớ cũng cú thể dẫn tới sai số lớn khi tớnh toỏn rũ rỉ của thiết bị này. 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 cốđịnh để cú được kết quảđo mang tớnh đại diện xem ra rất xa vời. Hai hỡnh vẽ này dựa trờn số liệu thực tế cỏc phộp đo thực hiện tại
đầu ra thiết bị sấy núng khụng khớ của một lũ mỏy đốt than cụng suất 600 MW. Cú thể thấy rừ cỏc tham số biến thiờn trong phạm vi rất rộng như vẫn thường gặp khi cần đo chớnh xỏc tỉ lệ rũ rỉ thiết bị sấy núng khụng khớ.
Ít khi người ta ngờ rằng rũ rỉ thiết bị sấy núng khụng khớ lại ảnh hưởng
đến tớnh năng thiết bị kiểm soỏt ụ nhiễm về phớa hạ lưu. Nhưng trờn thực tế lại là như vậy. Trong trường hợp buồng lọc (baghouse), nếu giảm được 20 % tổng lưu lượng khụng khớ (bằng cỏch giảm rũ rỉ thiết bị sấy núng) sẽ tạo ra tỉ
lệ khụng khớ/vải tốt hơn, từđú giảm được độ sụt ỏp và hiện tượng rỏch tỳi lọc. Những lợi ớch này cũng đạt được nếu tăng nhiệt độ khụng khớ vào buồng lọc, bằng cỏch giảm lượng khụng khớ lạnh lọt qua cỏc bộ chốn hướng kớnh của thiết bị sấy núng khụng khớ, thoỏt ra theo khúi thải.
Những lợi ớch của việc cắt giảm rũ rỉ thiết bị sấy núng khụng khớ, đối với hiệu quả thu bụi của bộ lọc tĩnh điện (electrostatic precipitator - ESP) lại cũn lớn hơn. Hiệu suất thu bụi của bộ lọc tĩnh điện tăng theo diện tớch thu giữ
riờng (specific collection area - SCA) - tức là theo tỉ số giữa diện tớch điện cực thu giữ bụi và lưu lượng khúi tại lối vào bộ lọc tĩnh điện - nhưng theo hàm số mũ. Giảm được tỉ lệ rũ rỉ đương nhiờn là lưu lượng khúi sẽ giảm và SCA tăng.
SCA cao là rất quan trọng bởi vỡ phần lớn cỏc bộ lọc tĩnh điện giờ đõy
của Nhà nước. Cỏch mà ngành điện thường phải thực hiện để nõng cao hiệu quả thu giữ bụi là chi hàng triệu, thậm chớ hàng trăm triệu USD cho việc bổ
sung và/hoặc nõng cấp thiết bị lọc bụi tĩnh điện. Cũng cú thể đạt được hiệu quả như vậy nhưng với chi phớ thấp hơn nhiều, đú là giảm tỉ lệ rũ rỉ thiết bị
sấy núng khụng khớ.
Cần phải nhận thức rừ ràng là rũ rỉ thiết bị sấy núng khụng khớ tỏc động bất lợi đến nhiều lĩnh vực hoạt động của nhà mỏy, khụng đơn giản chỉ là việc phải tăng cụng suất quạt khúi. Do tỏc động của nú đến cả nhà mỏy, nờn cụng tỏc bảo dưỡng hệ thống chốn kớn thiết bị sấy núng khụng khớ phải được đưa vào diện ưu tiờn hàng đầu.
Cỏc bộ chốn thiết bị sấy núng khụng khớ và cỏc bề mặt ăn khớp với nhau tất nhiờn dần dần sẽ bị mài mũn, và chỳng được thiết kếđể dễ dàng thay thế.
Phương cỏch đơn giản mà lại hiệu quả về chi phớ để cải thiện độ kớn của thiết bị sấy núng khụng khớ, đú là thụi khụng sử dụng nữa cỏc bộ chốn thiết bị
sấy núng khụng khớ truyền thống, hoặc như người ta thường gọi, kiểu tiờu chuẩn. Do chỳng chẳng qua chỉ là những dải thộp mỏng định hỡnh nờn cỏc bộ
chốn tiờu chuẩn khụng thể chốn kớn và nhiều khi bị biến dạng hoặc hư hại do chờnh lệch ỏp lực lớn tạo khi lắp đặt cỏc thiết bị kiểm soỏt ụ nhiễm khụng khớ
ở phớa hạ lưu. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Trong khi đú, thực tế chứng tỏ cỏc bộ chốn thiết bị sấy núng khụng khớ thế hệ mới, với tớnh năng cao, cú khả năng cắt giảm tỉ lệ rũ rỉ thiết bị sấy núng khụng khớ tới 50%, hoặc cao hơn, so với cỏc bộ chốn tiờu chuẩn. Một số chốn kiểu mới hơn sử dụng kết cấu hộp xếp để tạo ra lực đàn hồi, giữ bộ chốn luụn tiếp xỳc với với bề mặt ghộp (tấm hỡnh quạt) trờn một dải rộng chờnh lệch ỏp suất và rụto bị chựng xuống. Cũng cú loại chốn cú tờn là chốn khoỏ đường chu
vi. Loại chốn này được sử dụng trờn đường chu vi của rụto thiết bị gia nhiệt khụng khớ. Chỳng làm giảm được lượng khụng khớ thoỏt, và được thiết kếđể
chịu được hư hại khi rụto bị chựng xuống.
Do hiện tượng dĩn nở, co ngút khi nhiệt độ độ thay đổi, tất cả cỏc thiết bị sấy núng khụng khớ hồn nhiệt kiểu quay đều tạo khe hở lỳc rộng lỳc hẹp, tuỳ theo phụ tải.
Rũ rỉ thiết bị sấy núng khụng khớ ảnh hưởng rất lớn đến cụng suất nhiệt của nhà mỏy điện, đến cụng suất yờu cầu của quạt giú, đến tớnh năng sấy khụ và nghiền than, đến hiệu quả thu giữ bụi của bộ lọc tĩnh điện và thỏp lọc, v.v. Nhiều nhà mỏy đĩ để mất cơ hội bỏn được hàng mấy trăm MWh mỗi ngày chỉ
vỡ rũ rỉ quỏ lớn ở thiết bị sấy khụng khớ. Vào thời kỳ cao điểm, thiệt hại về
doanh thu mỗi ngày cú thể lờn tới 100.000 USD.
Tỏc hại về mặt kinh tế của rũ rỉ thiết bị sấy núng khụng khớ là rất nghiờm trọng, tuy nhiờn phần lớn cỏc nhà mỏy điện vẫn cũn đỏnh giỏ quỏ thấp mức độ rũ rỉ bởi họ khụng biết cỏch đo chớnh xỏc. Phộp đo rũ rỉ phải dựa trờn lưới điểm đo ở cả hai phớa thiết bị sấy núng khụng khớ, và phải đo đồng thời nồng độ O2 cộng với tốc độ dũng khúi. Cuối cựng, cỏc điểm thử nghiệm phải
được bố trớ sao cho bao hàm những phần cú mức độ rũ rỉ cao (điển hỡnh là những điểm nằm gần vỏch đường ống).
Chỉ dựa vào thiết bị theo dừi liờn tục nồng độ O2 hiện cú chắc chắn sẽ
dẫn đến kết luận sai lầm, tớnh năng của thiết bị sấy núng khụng khớ xỏc định
được thường cao hơn rất nhiều so với thực tế. Cỏc hệ thống theo dừi liờn tục tớnh năng mà phần lớn cỏc nhà mỏy hiện nay vẫn sử dụng để tớnh toỏn tỉ lệ
rũ rỉ là đỳng về mặt toỏn học, nhưng vỡ dữ liệu đầu vào khụng chớnh xỏc nờn kết quả thu được trở nờn vụ dụng.