CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN
4.1.2. Các thông số chính của lò hơi tuần hoàn tầng sôi
Theo thiết kế hệ thống lò hơi tầng sôi tuần hoàn NMNĐ Sơn Động có các thông số chính như sau:
+ Năng suất hơi định mức: 405 tấn/giờ; + Áp suất hơi đầu ra bộ quá nhiệt: 93 MPa; + Nhiệt độ hơi đầu ra bộ quá nhiệt: 540 0C;
+ Hiệu suất lò hơi: 88,25 % (tính theo nhiệt trị thấp)
+ Phương pháp điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt: Kiểu phun giảm ôn hai cấp. + Phương án thải xỉ: Thải xỉ kiểu khô.
Sơ đồ cấu tạo buồng lửa lò hơi tầng sôi tuần hoàn CFB tại NMNĐ Sơn Động:
Các thông số các chỉ tiêu vận hành lò hơi tại nhà máy được tổng hợp từ bảng 4.1 đến 4.6 dưới đây:
Bảng 4.1. Thông số thiết kế hệ thống lò hơi tầng sôi tuần hoàn Tổn thất Đơn vị (%) Phụ tải lớn nhất Phụ tải định mức 70% Tải định mức 50% Tải lớn nhất Hệ số không khí thừa % 1.25 1.25 1.25 1.25 Tổn thất khói khí (q2) % 5.91 5.83 5.07 4.48 Tổn thất nhiệt phần hoá do
đốt không hoàn toàn % 0.09 0.09 0.09 0.09
Tổn thất nhiệt phần cơ do đốt
không hoàn toàn % 5.03 4.82 5.7 6.4
Tổn thất nhiệt vật lí của tro xỉ % 0.13 0.13 0.13 0.13
Tổn thất nhiệt bức xạ % 0.34 0.34 0.34 0.34
Tổn thất nhiệt khử lưu huỳnh % 0.03 0.03 0.03 0.03 Tổn thất nhiệt của hơi nước
sinh ra nước và Hydro % 0.31 0.31 0.31 0.31
Lượng dư thiết kế % 0.2 0.2 0.2 0.2
Hiệu suất lò hơi % 87.96 88.25 88.13 88.01
Bảng 4.2. Phân bố lưu lượng gió cấp vào lò hơi tầng sôi
Vị trí cấp gió Lưu lượng gió cấp
(theo thiết kế)
Đơn vị Nm3/s sang kNm3/s
Gió sơ cấp (tấm phân bố gió) 54.8(1m
3 = 10-9 Km3)
(5,48*10-8)*360s = 1972,8*10-8 km3/h)
Gió chèn cấp than (gió sơ cấp nóng) 2,11
(2,11*10-8)*360s = 759,6*10-8 km3/h)
Gió làm mát vòi đốt khởi động 4,22
Cửa gió thứ cấp
41,21
41,21 Nm3/s = (4,121*10-8 kNm3/s)*360 =
1483,56 kNm3/h
Gió dùng cho van hồi liệu 1,21
(1,21*10-9 kNm3/s)*360 = 435,6 kNm3/h
Lượng gió tái tuần hoàn tro bay 0,9
Gió tải đá vôi 1,05
Tổng lượng gió dùng để đốt
105,5
105,5 Nm3/s = (1,055*10-7 KNm3/s)*360
= 379,8*10-7 kNm3/h
Bảng 4.3. Thông số nhiên liệu than theo thiết kế cấp cho lò hơi
STT Tên Kí hiệu Đơn vị
Giá trị Than
(thiết kế) Phạm vi
1 Cacbon làm việc Clv % 53-72 52.75-54.70
2 Hydro làm việc Hlv % 0.98 0.65-1.42
3 Oxy làm việc Olv % 3.70 3.43-3.95
4 Nitơ làm việc Nlv % 1.7 1.5-1.90
5 Lưu huỳnh làm việc Slv % 0.9 0.7-1.4
6 Độ tro làm việc Alv % 31 26.0-33.63
7 Độ ẩm toàn phần Mt % 8.0 7.0-9.5
8 Chất bốc Vlv % 5.0 3.88-5.70
9 Nhiệt lượng thấp Qthlv KJ/kg 18464 16957-19971 Kcal/kg 4410 4050-4770 Biểu đồ cỡ hạt than cấp vào lò hơi:
Hình 4.3. Biểu đồ cỡ hạt than cấp vào lò hơi
Bảng 4.4. Phân tích thành phần chất lượng tro khi không đốt kèm đá vôi
Tên gọi Kí hiệu Đơn vị
Giá trị Than
(thiết kế) Phạm vi
Silic oxit SiO2 % 38.0 0.34-62.05
Nhôm ôxít Al2O3 % 8.4 0.003-14.07
Sắt ôxít Fe2O3 % 27.92 11.18-52.02
Magiê ôxít MgO % 10.2 1.39-27.74
Natri ôxít Na2O % 4.87 0.082-14.37
Titan ôxít TiO2 % 0.6 0.48-0.72
Trong đó:
+ Mật độ thực tế tro bay ở mức 2.000-2.200kg/m3.
+ Mật độ tro bay tích trong tính toán dung tích ở mức 750kg/m3; trong
tính toán phụ tải ở mức 1.400kg/m3.
+ Mật độ bột đá vôi trong tính toán dung tích ở mức 1.300kg/m3; trong
tính toán phụ tải ở mức 1.600kg/m3.
* Lượng tro bay: Tỉ lệ phân phối tro - xỉ: tro 50%, xỉ 50%).
Bảng 4.5. Phân tích thành phần chất lượng tro khi không đốt kèm đá vôi
Lượng tro xỉ
Lượng tro xỉ mỗi tiếng đồng hồ
(T/h)
Lượng tro xỉ mỗi ngày ( T/ngày)
Lượng tro xỉ mỗi năm (10.000T/năm) Tro Xỉ Tro
xỉ Tro Xỉ Tro xỉ Tro Xỉ Tro xỉ 110MW 13,59 13,62 27,20 271,77 272,32 544,09 8,15 8,17 16,32
Bảng 4.6. Đặc tính công nghệ của đá vôi trước khi đốt Tên gọi Kí hiệu Đơn vị Giá trị
Canxi cacbonat CaCO3 % 96.5 - 97.7
Magiê ôxit MgO % 0.23~0.68
Silic ôxit SiO2 % 0.54
Sắt ôxit Fe2O3 % 0.13
Thành phần khác Khác % 0.95 - 2.25 Yêu cầu cỡ hạt đá vôi:
+ Đường kính hạt lớn nhất ≤ 1mm; + Cỡ hạt trung bình là 0.25mm;
+ Lượng đá vôi dùng với than thiết kế: 6.696t/h; + Mật độ chứa bột đá vôi: 1.3t/m3;
Biểu đồ cỡ hạt đá vôi cấp cho lò hơi tầng sôi tuần hoàn Nhà máy được thể hiện trên hình 4.4: 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 Rx(%) d(mm)
Hình 4.4. Biểu đồ cỡ hạt đá vôi cấp cho lò hơi tầng sôi tuần hoàn 4.2. QUÁ TRÌNH VẬN HÀNH LÒ HƠI TẦNG SÔI TUẦN HOÀN CFB
Để nghiên cứu đề xuất giải pháp nâng cao hiệu suất cháy than Anthraxit lò hơi tầng sôi tuần hoàn NMNĐ Sơn Động phù hợp với hiện trạng thực tế. Từ những giai đoạn của quá trình vận hành thực tế của lò hơi, việc nghiên cứu chi tiết chế độ vận hành lò hơi giúp đưa ra các giải pháp cụ thể và sát thực nhất. Quá trình vận hành lò hơi tầng sôi tuần hoàn như sau:
Bước 1. Khởi động vận hành lò hơi
Khi khởi động chỉnh thể lò hơi cần sự hỗ trợ của vòi đốt khởi động tầng trên và dưới, gia nhiệt cho liệu lò đến nhiệt độ có thể cấp than vào. Sau khi cấp than vào, lượng gió và lượng nhiên liệu được tăng từ từ cho đến khi lò đạt phụ tải định mức.
Trong quá trình mồi lửa tăng nhiệt, suất biến đổi nhiệt độ khí - khói của tất cả các điểm đo được khống chế không vượt quá 1000C/giờ, chênh lệch nhiệt độ vách trên và dưới của bao hơi nhỏ hơn 400C, suất biến đổi nhiệt độ vách kim loại của bao hơi nhỏ hơn 560C/giờ.
Bước 2. Khởi động quạt gió
Trình tự khởi động quạt gió như sau: quạt khói - quạt gió cao áp - quạt gió thứ cấp - quạt gió sơ cấp.
Bước 3. Cấp vật liệu cho lò
Vật liệu tầng lò khởi động của lò hơi tầng sôi tuần hoàn là cát với đường kính lớn nhất nhỏ hơn 1.0 mm. Được cấp khi tất cả các quạt gió đã vận hành để vật liệu được phân bố đồng đều trên mặt ghi tầng lò. Khi áp lực tầng lò đạt 4 kPa, dừng cấp liệu khi độ cao tịnh của nó khoảng 500 mm. Có thể tăng áp lực tầng lò đến mức 5-6 kPa.
Bước 4. Thông thổi lò hơi
Trước khi khởi động ở trạng thái lạnh, trạng thái ấm cần tiến hành thông thổi lò hơi để lượng gió đi qua bụng lò và đường khói sẽ mang theo toàn bộ chất khí dễ cháy, tránh gây cháy nổ trong đường gió, làm sạch các bề mặt trao đổi nhiệt.
Lượng gió thông thổi yêu cầu: lượng gió sơ cấp lớn hơn lượng gió tạo sôi tới hạn, vào khoảng 40-50% tổng lượng gió sơ cấp, tấm chắn gió đốt của vòi đốt khởi động tầng dưới và tấm chắn gió hỗn hợp mở hoàn toàn.
Lượng gió thứ cấp được điều chỉnh khoảng 50% tổng lượng gió thứ cấp, tấm chắn các đường gió nhánh bao gồm vòi đốt khởi động tầng trên, miệng phun gió thứ cấp, đưòng gió kín đều mở hoàn toàn. Thời gian thông thổi: 5 phút.
Bước 5. Mồi lửa cho vòi đốt khởi động
Vòi đốt khởi động thiết kế công suất mồi lửa tổng bằng 34.8% phụ tải lớn nhất. Tổng phụ tải của 4 vòi đốt khởi động tầng dưới là 13.5% phụ tải lớn nhất, của 4 vòi đốt khởi động tầng trên là 21.3% phụ tải lớn nhất.
Nhiên liệu khởi động là dầu nặng số 5 theo tiêu chuẩn ASME, công suất tác dụng của mỗi lăng phun dầu tầng dưới là 950kg/h, tầng trên là 1.500kg/h. Phân phối gió cho vòi đối khởi động gồm hai luồng gió lạnh từ cửa ra của quạt gió sơ cấp: thứ nhất là gió đốt (gió mồi lửa), luồng gió thứ hai là gió hỗn hợp. Gió sơ cấp chính khi lò vận hành bình thường là gió nóng từ cửa ra của bộ sấy không khí.
Bước 6. Tăng nhiệt độ cho lò hơi
Tăng cao nhiệt độ tầng lò đến 4700C đồng thời duy trì lượng gió đốt cháy hợp lý. Khi áp lực bao hơi đạt 0,17 MPa đưa bộ điều chỉnh mức nước bao hơi về trạng thái tự động. Sau khi áp lực bao hơi đạt khoảng 0,2Mpa, thông báo bên tua bin mở van đường tắt (bypass).
Tiếp tục tăng nhiệt độ lò hơi để thiết lập áp lực bao hơi, khi nhiệt độ tầng lò đạt đến 5500C, theo tình hình cụ thể đưa 4 lăng dầu tầng trên vào vận hành, tiếp tục tăng nhiệt độ lò.
Bước 7. Cấp than vào lò
Khi nhiệt độ tầng lò lớn hơn 6000C (đây là nhiệt độ mồi lửa của than) có thể cấp than cho lò. Khi nhiệt độ tầng lò đạt giá trị cho phép cấp than, khởi động máy cấp than đầu tiên, cấp than kiểu “mạch xung” bằng 10% lượng than cấp, tức là sau 90s sẽ dừng cấp than. Sau 3 phút, quan sát sự biến đổi nhiệt độ tầng lò, nếu nhiệt độ tăng và lượng ôxy giảm tức là quá trình đốt đã bắt đầu. Tiếp tục cấp than 3 lần theo phương thức mạch xung “cấp 90s, dừng 90s”, nhiệt độ tầng lò tiếp tục tăng 4- 70C/phút, lượng ôxy thấp thì có thể tiếp tục cấp than lượng nhỏ.
Khi áp lực tầng dưới bụng lò thấp hơn 4 kPa, thêm liệu lò, duy trì áp lực khoảng 6 kPa. Dựa vào biểu đồ tăng nhiệt, tăng áp, khởi động tiếp máy cấp than khác với lượng than cấp nhỏ, cuối cùng khởi động máy cấp than số 1 và 4 để nhiên liệu trên mặt lò bố trí đồng đều.
Tăng lượng than cấp, khi nhiệt độ tầng lò đạt trên 8000C và tiếp tục tăng cao thì có thể dừng vòi đốt dầu theo trình tự dừng vòi đốt tầng dưới trước, vòi đốt tầng trên sau. Đưa máy cấp đá vôi về chế độ “tự động” để điều khiển lượng khi thải SO2.
Bước 8. Phân phối lượng gió khi khởi động vận hành lò hơi
* Phân phối lượng gió ở phụ tải định mức
Chênh lệch cao thấp của gió sơ cấp khoảng 10.000Nm3/h, giá trị này không được quá lớn nếu không sẽ ảnh hưởng đến lượng phát thải NOx. Tức là khi tăng
lượng gió sơ cấp phải giảm gió thứ cấp và ngược lại để bảo đảm hàm lượng ôxy trong khói đầu ra nằm trong phạm vi thiết kế.
* Phân phối lượng gió ở các phụ tải khác nhau
Khi lò trong phạm vi phụ tải 50-100% định mức, lượng gió sẽ thay đổi cùng với sự biến đổi của phụ tải, duy trì hệ số quá thừa không khí không đổi (α=1.2).
Khi phụ tải lò hơi dưới 50% định mức, lượng gió duy trì không đổi, hệ số không khí thừa sẽ tăng khi phụ tải giảm.
Bảng 4.7. Phân phối lượng gió ở phụ tải định mức (theo tỉ lệ tổng lượng gió) Tên gọi Lưu lượng thiết kế
(Nm3/s)
Gió sơ cấp (tấm phân bố gió) 54,8 Gió chèn cấp than (gió nóng sơ cấp) 2,11 Gió làm mát vòi đốt khởi động 4,22
Cửa gió thứ cấp 41,21
Gió dùng cho van hồi liệu 1,21
Lượng gió tái tuần hoàn tro bay 0,9
Gió tải bột đá vôi 1,05
Tổng lượng gió dùng để đốt 105,5
Bảng 4.8. Phân phối hiệu chỉnh chế độ khói - gió lò hơi
Lưu lượng khói – gió và nhiên liệu cấp vào lò
Đơn vị Điều chỉnh lưu lượng khói – gió theo phụ tải % Phụ tải lớn nhất Phụ tải ĐM 70% ĐM 50% Phụ tải lớn nhất Lượng nhiên liệu tính toán kg/s 17,32 16,65 11,95 9,14 Lượng nhiên liệu thực tế kg/s 18,24 17,49 12,68 9,76
Đá vôi kg/s 1,86 1,78 1,29 1,0
Tro đáy kg/s 3,36 3,23 2,32 1,77
Lưu lượng khói – gió và nhiên liệu cấp vào lò
Đơn vị Điều chỉnh lưu lượng khói – gió theo phụ tải % Phụ tải lớn nhất Phụ tải ĐM 70% ĐM 50% Phụ tải lớn nhất Tổng lượng không khí dùng để đốt Nm 3/s 107,3 103,1 74 56,6
Lưu lượng khói Nm3/s 115,2 110,7 79,5 60,8
* Điều tiết lượng gió khi khởi động
Gió sơ cấp lúc này bằng khoảng 50% tổng lượng gió sơ cấp khi vận hành, nó sẽ đi qua vòi đốt khởi động tầng dưới vào trong lò. Lượng gió làm mát của mỗi miệng phun gió thứ cấp khoảng 1.050Nm3/h; lượng gió làm mát của miệng phun vòi đốt khởi động tầng trên khoảng 4x3.500Nm3/h.
Sử dụng vòi đốt khởi động tầng trên, lượng gió của vòi đốt thay đổi theo lượng dầu đốt. Sau khi dừng lăng dầu của vòi đốt khởi động, lượng gió mỗi miệng phun của vòi đốt bảo đảm 3.500Nm3/h. Lượng gió miệng phun gió thứ cấp nâng cao đến 50% tổng lượng gió miệng phun gió thứ cấp.
Khi phụ tải lò vượt quá 50% phụ tải định mức, điều tiết lượng gió sơ cấp, thứ cấp, bảo đảm hệ số quá thừa không khí =1.2.
Bước 9. Vận hành lò hơi trong điều kiện bình thường
Kiểm soát nhiệt độ khói đầu vào bộ cyclon không được vượt quá 9500C, xác định các cặp nhiệt điện nhiệt độ tầng lò và đồng hồ đo liên quan đều ở trạng thái làm việc bình thường. Kiểm tra lưu lượng gió sơ cấp đi qua tấm phân bố gió, duy tri tỉ lệ bình thường của lượng gió sơ cấp và thứ cấp.
Đảm bảo vận hành lò với hàm lượng phần trăm của khí ôxy trong khói, bảo đảm đồng hồ đo hàm lượng ôxy làm việc bình thường. Kiểm tra áp lực tầng lò trong buồng đốt, hiệu chỉnh lại các điểm đo áp lực, đường ống truyên áp không bị tắc, chỉ thị bình thường.
Giám sát hệ thống thải xỉ đáy lò hoạt động bình thường, giám át nhiệt độ thải xỉ đáy lò. Mực nước bao hơi bình thường, nếu cần thiết phải tiến hành thải bẩn cho đồng hồ đo mực nước thuỷ tỉnh. Van điều khiển cấp nước thao tác bình thường.
Lấy mẫu phân tích than trước khi đưa vào lò để nắm bắt được sự phân bố cỡ hạt nhiên liệu rắn và sự biến đổi của thành phần trong nhiên liệu. Lấy mẫu định kì để thí nghiệm nước lò, hơi bão hoà, hơi quá nhiệt. Định kì kiểm tra sự ảnh hưởng của chất lượng nước cấp đối với hơi, kịp thời tiến hành xử lí hoá chất.
Khi lò hơi vận hành bình thường, nếu nhiệt độ khói đầu ra bộ hâm cao hơn nhiệt độ bình thường 160C thì cần phải thổi tro. Đo nhiệt độ tầng lò, nhiệt độ khói, nhiệt độ liệu để phán đoán tình trạng hoá sôi trong lò và sự hoạt động của cơ cấu hồi liệu.
Bước 10. Điều tiết khi vận hành lò hơi
* Điều tiết phụ tải
Việc điều tiết phụ tải lò hơi được thực hiện chủ yếu thông qua việc thay đổi lượng than cấp và lưu lượng gió tương ứng. Khi tăng phụ tải, đầu tiên tăng lưu lượng gió, sau đó tăng lượng than cáp và ngược lại. Như vậy có thể duy trì hàm lượng ôxy trong khói đuôi lò không đổi. Nhiệt độ trong bụng lò sẽ thay đổi theo tỉ lệ thuận với sự biến đổi của phụ tải.
Khi tăng phụ tải lò, ngoài việc tăng lượng than và lượng gió còn phải tăng lượng liệu lò hoặc lượng bột đá vôi để nâng cao cao độ tầng lò. Khi giảm phụ tải, có thể lợi dụng hệ thống thải xỉ để thái bớt liệu lò cỡ hạt lớn, giảm cao độ tầng lò. Như vậy có thể tăng giảm phụ tải trong điều kiện nhiệt độ tầng lò dao động nhỏ, duy trì lò vận hành ổn định.
Khi yêu cầu phụ tải lò thay đổi trong phạm vi rất nhỏ thì chỉ cần tăng giảm lượng than cấp và lượng gió, duy trì áp lực tầng lò bình thường, thông qua việc thay đổi nhiệt độ tầng lò để đạt được mục đích tăng giảm tải. Nhưng do nhiệt độ tầng lò bị chi phối bởi nhiều nhân tố khác nên biên độ biến đổi tương đối hạn chế.
* Điều tiết nhiệt độ tầng lò: