74
C1/C2 = 0.52 C1/C2 = 0.8 C1/C2 = 1
C1/C2 = 1.2 C1/C2 = 1.5 C1/C2 = 2
Hình 5.7. Trường phân bố nhiệt độ bề mặt cắt dọc trong buồng đốt theo các tỉ lệ gió cấp 1/ cấp 2 khi đốt than trộn 80% than nội địa và 20% than nhập khẩu.
75
Bảng 5.5. Giá trị nhiệt độ trung bình (oC) trên các bề mặt cắt ngang ứng với các tỉ lệ gió cấp 1/ cấp 2 khi đốt than trộn 80% than nội địa và 20% than nhập khẩu
Mặt cắt
Nhiệt độ trung bình (oK) cho các tỉ lệ gió cấp 1/ cấp 2 (80% Than Hòn gai – 20% Than nhập khẩu)
0.52 0.8 1 1.2 1.5 2 A 1346.16 1355.10 1367.64 1377.28 1365.32 1348.90 B 1426.43 1420.84 1444.91 1457.87 1460.55 1460.01 C 1383.69 1399.38 1410.39 1403.35 1395.74 1380.68 D 1383.47 1403.18 1413.27 1389.84 1380.90 1366.44 E 1307.06 1323.76 1328.92 1314.67 1306.09 1296.25 Outlet 1048.54 1049.88 1050.84 1048.41 1044.69 1044.66 z=0 1252.20 1267.97 1279.62 1303.28 1308.85 1308.34
Trên hình 5.7 ta thấy có sự thay đổi phân bố trường nhiệt độ khi thay đổi tỉ lệ gió cấp 1/ cấp 2, điều này có sự thay đổi lưu lượng và tốc độ gió qua đó có sự thay đổi về sự hòa trộn giữa gió cấp vào với nhiên liệu, và thay đổi tốc độ xoáy và độ rối của dòng nhiên liệu.
Từ kết quả cho nhiệt độ trung bình bảng 5.5 cho ta thấy khi tỉ lệ gió cấp 1/ cấp 2 ta thấy có sự biến động về giá trị trung bình của nhiệt độ tại các mặt cắt. Tại mặt ra outlet theo chiều tăng của tỉ lệ gió cấp 1/ cấp 2, nhiệt độ trung bình tại mặt ra outlet tăng dần trong khoảng (0.52; 1) giảm dần trong khoảng (1; 2). Sự thay đổi sự phân bố nhiệt độ này có ảnh hưởng đến hiệu suất quá trình cháy, được khảo sát tại phần 5.3.2 của luận văn.
5.3.2. Ảnh hưởng của các tỉ lệ gió cấp 1 / cấp 2 đến quá hiệu suất cháy than trộn 80% than nội đại – 20% than nhập khẩu.
Tính hiệu suất cháy tương tự phần tính hiệu suất cháy cho than Hòn gai, ta xác định hiệu suất cháy dựa vào tỉ lệ Ôxy thực tham gia phản ứng cháy và lượng Ôxy cần thiết cho quá trình cháy. Cụ thể các trường hợp được tính toán như sau:
76
Bảng 5.6: Tính toán hiệu suất cho ứng với các tỉ lệ gió cấp 1 / cấp 2 để đốt cháy than trộn 80-20.
STT Hạng mục tính Đơn vị Tỉ lệ gió cấp Cấp 1/Cấp 2
0.52 0.8 1 1.2 1.5 2
1 Tiêu hao nhiên liệu kg/s 5.4240 5.4240 5.4240 5.4240 5.4240 5.4240
2
Thể tích cháy Ôxy lí thuyết cháy hoàn toàn 1kg than
m3
tc/kg 1.2199 1.2199 1.2199 1.2199 1.2199 1.2199
3
Thể tích Ôxy lí thuyết cần để cháy lượng than cấp vào
m3
tc/s 6.6166 6.6166 6.6166 6.6166 6.6166 6.6166
4
Khối lượng riêng của Ôxy ở điều kiện tiêu chuẩn
kg/m3 1.3460 1.3460 1.3460 1.3460 1.3460 1.3460
5
Khối lượng Ôxy lí thuyết cần cháy lượng than cấp vào
kg/s 8.9059 8.9059 8.9059 8.9059 8.9059 8.9059
6 Lượng Ôxy thực tế cấp
vào mô hình kg/s 9.2276 9.2276 9.2276 9.2276 9.2276 9.2276
7 Lượng Ôxy đi ra khỏi
mặt outlet kg/s 0.7318 0.7098 0.7077 0.7108 0.7185 0.7280
8 Lượng Ôxy thực tế đã
tham gia phản ứng cháy kg/s 8.4958 8.5178 8.5199 8.5168 8.5091 8.4996
9 Hiệu suất cháy % 95.3944 95.6418 95.6652 95.6307 95.5444 95.4376
Từ số liệu tính toán trên bảng 5.6 ta thấy cùng chế độ vận hành, cùng lượng Ôxy cấp vào và chỉ thay đổi tỉ lệ gió cấp 1/ cấp 2 ta thấy hiệu quả sử dụng Ôxy cho phản ứng cháy có sự thay đổi rõ rệt. Điều này được nhận biết khi ta khảo sát lưu lượng Ôxy đi ra khỏi mặt outlet trên mô hình.
Cụ thể như sau:
Hiệu xuất cháy ứng với tỉ lệ gió câp 1/cấp 2 = 1 cho hiệu suất cháy cao nhất.
Trong khoảng tỉ lệ (0.52; 1) hiệu suất cháy tăng theo chiều tăng của tỉ lệ gió cấp1/ cấp2.
Trong khoảng (1; 2) hiệu suất giảm dần khi tăng tỉ lệ gió cấp 1/ cấp 2.
Thông qua việc khảo sát, đánh giá sự ảnh hưởng của tỉ lệ gió cấp 1/ cấp 2 đến việc đốt than trộn tỉ lệ 80% than nội địa – 20% than nhập khẩu ta có được tỉ lệ gió cấp 1/ cấp 2 cho hiệu suất tốt nhất là trong khoảng (1; 1.2).
Tuy nhiên do hạn chế về mặt thời gian cũng như năng lực máy tính cá nhân mà luận văn chưa thể đánh giá tiếp cho trường hợp giá trị trong khoảng (1; 1.2) để tìm
77
gia khoảng giá trị tối ưu hơn. Luận văn sẽ kết luận khoảng tỉ lệ gió cho hiệu suất tốt nhất khi đốt than trộn 80% than nội địa và 20% than nhập khẩu là: (1; 1.2)
78
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Tóm tắt nội dung luận văn
Mục đích của luận văn là nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất cháy của than anthraxit và phương pháp nâng cao hiệu suất lò hơi nhà máy nhiệt điện mà cụ thể luận văn đi vào việc đánh giá việc sử dụng than trộn để nâng cao hiệu suất cháy lò hơi nhà máy nhiệt điện Ninh Bình sử dụng công cụ đánh giá là phần mềm mô phỏng ANSYS FLUENT.
Tiếp theo đó là đánh giá, tối ưu sự ảnh hưởng của tỉ lệ gió cấp 1/ cấp 2 cho tỉ lệ trộn than có hiệu quả cháy tốt nhất bên trên cụ thể là đánh giá sự ảnh hưởng tỉ lệ gió cấp 1/ cấp 2 tới quá trình cháy của tỉ lệ trộn than 80% than nội địa với 20% than nhập khẩu.
Kết luận.
Luận văn tiến hành đánh giá hiệu quả của phương án cấp thiết nhất hiện tại đó là trộn than dựa trên cơ sở vật chất và điều kiện vận hành hiện tại. Và đánh giá sự ảnh hưởng tỉ lệ gió cấp 1/ cấp 2 đến quá trình cháy than ở tỉ lệ trộn 80% than nội địa và 20% than nhập khẩu. Có một số kết luận sau khi đánh giá như sau:
Sự ảnh hưởng của tỉ lệ trộn than đến quá trình cháy.
- Tỉ lệ than trộn càng tăng thì hiệu suất cháy càng được nâng cao. Trong các trường hợp mô phỏng tỉ lệ trộn cao nhất là 20% cho hiệu suất cháy cao nhất. Đúng với lí thuyết vì chất lượng than tăng lên. Vậy tỉ lệ trộn càng cao càng tốt, tuy nhiên thực tế còn phụ thuộc yếu tố kinh tế mà nhà máy sẽ chọn tỉ lệ trộn thích hợp để vận hành.
- Sự phân bố trường nhiệt độ không thay đổi quá nhiều chỉ có sự chênh lệnh về nhiệt độ ở mức độ nhỏ. Vì lượng trộn với tỉ lệ vẫn nhỏ cho nên sự phân bố trường nhiệt độ là khá đồng đề. Ngoài ra mô phỏng đánh giá đúng thực tế miền nhiệt độ cao nhất là khu vực vòi đốt, nơi đây là xảy ra phản ứng mạnh nhất và tỏa nhiệt cao nhất.
79
- Trường tốc độ phân bố tốt, xoáy nhiều ở khu vực vòi phun nơi diễn ra phản ứng cháy cho khả năng hòa trộn với không khí tốt.
- Kết quả mô phỏng còn cho ta thấy và đánh giá trực quan sự phân bố các sản phẩm cháy, tốc độ phản ứng, tốc độ phản ứng và sự chuyển động, thời gian tồn tại của hạt trong buồng đốt.
Sự ảnh hưởng của tỉ lệ gió cấp 1/ cấp 2 đến quá trình cháy than trộn 80% than nội địa và 20% than nhập khẩu.
- Có sự thay đổi về sự phân bố nhiệt độ trong buồng đốt do sự thay đổi tốc độ phun của gió lưu lượng gió dẫn đến sự thay đổi độ hòa trộn cũng như tốc độ chuyển động hỗn hợp không khí và nhiên liệu trong buồng đốt.
- Khi tăng dần tỉ lệ gió cấp 1/ cấp 2 thì hiệu suất sẽ tăng theo trong khoảng (0.5; 1) và bắt đầu giảm trong khoảng (1; 2) và luận văn tìm ra khoảng tỉ lệ gió cấp 1/ cấp 2 cho hiệu suất cháy tốt nhất là (1; 1.2).
Luận văn mong muốn tiếp tục mô phỏng đánh giá cho trường hợp tăng kích thước hạt than, thay đổi vận tốc phun hạt, sự ảnh hưởng đến quá trình cháy NOx… Và tiếp tục tối ưu hóa cho phương án sử dụng than trộn. Tuy nhiên năng lực máy tính cá nhân có hạn nên luận văn tạm dừng ở việc mô phỏng đánh giá cho một phương án than trộn và sự ảnh hưởng của tỉ lệ gió cấp 1/ cấp 2.
CFD là công cụ mô phỏng mạnh mẽ và được áp dụng ở nhiều ngành khoa học qua đó đánh giá trực quan hiệu quả của phương án, đồng thời giảm thời gian thử nghiệm đánh giá khi không phải xây dựng nhiều mô hình thực nghiệm cho các phương án. Mà mô phỏng các phương án trên mô hình máy tính sau đó lựa chọn phương án tối ưu nhất để tiến hành thực nghiệm.
Tác giả luận văn hi vọng nhận được sự đóng góp của quý thầy cô và các bạn học viên cho những thiếu sót mà luận văn gặp phải để tác giả hoàn thiện vốn kiến thức của mình.
80
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tài liệu tiếng việt
1. Chính phủ Việt Nam (2016), Quyết định Phê duyệt phát triển ngành than số 403/QĐ-TTg, Hà Nội.
2. Chính phủ Việt Nam (2016), Quyết định Phê duyệt phát triển ngành điện số 428/QĐ-TTg, Hà Nội.
3. Hoàng Tiến Dũng (2016) “Nghiên cứu công nghệ đốt than trộn của than trong nước khó cháy với than nhập khẩu dễ cháy nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng nhiên liệu tại các nhà máy nhiệt điện đốt than ở việt nam”, Viện Năng Lượng – Bộ công thương, Hà Nội.
4. Nguyễn Sĩ Mão (2006), Lò hơi, Tập 1, 2. Nhà xuất bản khoa học và kĩ thuật Hà Nội, Hà Nội.
5. Nguyễn Sĩ Mão (2002), Lí thuyết và thiết bị cháy. Nhà xuất bản khoa học và kĩ thuật Hà Nội, Hà Nội.
6. Nguyễn Sĩ Mão (2014), Bài giảng Kĩ thuật cháy nâng cao, Hà Nội.
7. Viện năng lượng (1999), “Nghiên cứu thiết kế ứng dụng vòi phun UD đốt than cho lò hơi nhà máy nhiệt điện Ninh Bình”, Hà Nội.
8. Phùng Quang Xưng, Hoàng Ngọc Đồng (2012), Bài giảng Kĩ thuật nhiệt điện
Tài liệu tiếng Anh
1. ABB (1991), Combustion fossil power. Combustion engineering, INC, Switzerland.
2. ANSYS, Inc. (2014), ANSYS fluent tutorial guide, US
81
4. Dupont V. (2014), Combustion of pulverized coal. Short course on coal combustion fundamentals and fluidized beds, Leeds, UK.
5. Energy.gov (2012). “Improve Your Boiler’s Combustion Efficiency”, US. 6. Forman A. William (1934), Combustion theory. Princeton University, US.
7. Irvin Glass (1987), Combustion. ACADEMIC PRESS. INC.
8. L. L. Faulkner (2007). Applied combustion. Columbus Division, Battelle Memorial Institute and Department of Mechanical Engineering The Ohio State University Columbus, Ohio.
9. Tillman D. A. (1991), The combustion of sold fuels and wates, London, Academic Press, Inc, UK.