CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT CHÁY BỘT THAN
2.5. Quá trình cháy than bột trong lò hơi
2.5.1. Tính chất và đặc tính của bột than
Bột than là những hạt bột có hình dáng kích thước khác nhau từ một vài phần trăm micron (à). Trong đú những hạt cú kớch thước (20-50à) chiếm nhiều nhất. Bột than có khả năng hấp thu một lượng không khí rất lớn, có đặc tính chảy gần như nước. Bởi vậy khi bột than hỗn hợp với không khí thỉ việc vận chuyển sẽ dễ dàng như vận chuyển chất lỏng. Nhưng lại khó khăn khi tách bột than ra khỏi không khí.
23
Khối lượng riêng của bột than vào khoảng 0,45- 0,5 t/m3. Khi để lâu ở ngoài trời thì lên tới 0,8- 0,9 t/m3. Tại các chỗ chứa, bột than có thể tự bốc cháy.
Than càng có nhiều chất bốc thì càng dễ bị bốc cháy. Hiện tượng tự bốc cháy là nguyên nhân sinh ra nổ trong hỗn hợp không khí - bột than. Bởi vậy trong hệ thống nghiền than không được dùng những ống dẫn nằm ngang hoặc có độ dốc bé khiến cho bột than có thể đọng lại được. Đồng thời tốc độ chảy của hỗn hợp trong ống cũng không được quá bé vì tốc độ quá bé thì bột than sẽ tách ra, tụ lại trên các vách ống, lâu ngày những bột than tích tụ sẽ tự bốc cháy và sinh ra nổ.
Bột than cần phải có một độ khô nhất định, bột than quá ẩm sẽ dễ dính kết, khó vận chuyển. Nhưng bột than quá khô thì dễ gây nổ do tự bốc cháy (trừ than Antraxit). Thường độ ẩm của bột than Wbt được chọn như sau:
Than gầy, nửa Antraxit, Antraxit Wbt<Wpt; Than đá 0,5Wpt<Wbt <Wpt
Than nâu và đá dầu Wpt≤Wbt <¦Wpt +8%
Độ lớn bé của bột than được gọi là độ mịn của bột than. Độ mịn là một trong những đặc tính chủ yếu của bột than. Độ mịn của bột than có ý nghĩa quyết định đối với việc tiêu hao năng lượng khi nghiền và đối với tổn thất cháy không hoàn toàn trong buồng lửa. Việc phân tích độ mịn bột than được tiến hành bằng rây có kích thước tiêu chuẩn. Lưới rây được đan bằng những sợi có kích thước tiêu chuẩn và đối với tổn thất cháy không hoàn toàn trong buồng lửa. Việc phân tích độ mịn của bột than được tiến hành bằng rây có kích thước tiêu chuẩn. Lưới rây được đan bằng những sợi có kích thước tiêu chuẩn. Đường kính của rây phụ thuộc vào kích thước lỗ. Trong kỹ thuật lò hơi rây được biểu thị theo kích thước lỗ trình bày ở bảng 2.1.
24
Bảng 2.1: Đặc tính của rây tiêu chuẩn[5]
Số lượng lỗ trên 1 cm dài
Số lượng lỗ trên 1 cm2 diện tích
Kích thước của lỗ (à)
Đường kính rõy đan(à)
Ký hiệu Rx
30 900 200 130 R200
50 2500 120 80 R120
70 4900 90 55 R90
80 6400 75 50 R75
Mẫu bột than được đem rây, số bột than còn lại ở trên rây ứng với rây có kích thước đã cho biểu thị theo phần trăm so với tổng trọng lượng mẫu được ký hiệu là Rx. Trong đó x- chỉ số biểu thị kích thước lỗ.
Vớ dụ R90= 8% nghĩa là cú 8% bột than cú kớch cỡ lớn hơn 90à .
Số bột than đi qua rây ứng với một loại rây được ký hiệu Dx .Như vậy ứng với một loại rây ta có:
Rx+Dx= 100,%. (3.1) Ở Đức người ta ký hiệu số lỗ trên 1 cm dài, ở Mỹ người ta ký hiệu số lỗ trên một tấc Anh. Như vậy R90của Liên xô tương ứng với R70 của Đức hay R65của Mỹ.
Thường trong nhà máy điện người ta dùng hai loại rây R90và R200để phân tích độ mịn của bột than.
Dùng phương pháp phân tích bằng rây chỉ có thể biểu thị được đặc tính cỡ hạt của bột than cú kớch thước lớn hơn 40à trở lờn. Đặc tớnh thu được khi ấy gọi là đặc tính cỡ hạt không hoàn toàn của bột than. Muốn biết đặc tính cỡ hạt hoàn toàn thì phải dùng phương pháp xác định bằng kính hiển vi.
Bột than nghiền càng mịn kích thước bề mặt tự do càng lớn do đó suất tiêu hao điện năng cho việc nghiền càng tăng. Nhưng nếu bột than càng thô thì càng khó cháy kiệt do đó tổn thất do cháy không hoàn toàn về hoá học và cơ khí tăng lên. Độ mịn của than ứng với tổng số điện năng tiêu hao cho việc nghiền và tổn thất do cháy không hoàn toàn có giá trị nhỏ nhất gọi là độ mịn kinh tế.
25
Nói một cách khác, độ mịn kinh tế của bột than là độ mịn đáp ứng được tổng chi phí nhỏ nhất để sản xuất ra một tấn hơi.
Việc xác định độ mịn kinh tế là một vấn đề khó khăn vì có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến nó. Cách xác định độ mịn kinh tế được tiến hành bằng cách giải đồ thị các quan hệ giữa độ giảm chi phí điện năng cho việc nghiền với độ tăng chi phí do tổn thất nhiệt của lò khi giảm độ mịn bột than (R90 tăng). Độ mịn kinh tế sẽ tương ứng với khi tổng chi phí có giá trị cực tiểu.
Độ mịn kinh tế có quan hệ với nhiều yếu tố, mà những yếu tố chủ yếu là:
+ Tính chất hoá học của nhiên liệu cụ thể là chất bốc của nhiên liệu. Chất bốc càng cao thì nhiên liệu càng dễ cháy. Vì vậy nhiên liệu nhiều chất bốc thì có thể cho phép nghiền thô hơn được.
+ Tính chất đồng đều về cỡ hạt bột than. Ta biết rằng việc cháy kiệt nhiên liệu được xác định bởi điều kiện cháy của các hạt than lớn nhất. Những hạt rất mịn không phải là có tác dụng làm giảm tổn thất do cháy không hết mà chỉ làm tăng tiêu hao điện năng cho việc nghiêng. Vì vậy khi cỡ hạt bột than đồng đều thì sẽ có lợi nhất. Theo đặc tính phân bố cỡ hạt ở trên ta thấy khi n càng lớn thì bột than càng đồng đều. Trong máy nghiền bi n = 0,8 ÷ 1,2 trong giếng nghiền n = 1,2÷ 1,5 nghĩa là bột than ở giếng nghiền đồng đều hơn. Vì vậy khi nghiền than bằng giếng nghiền, có thiết bị phân ly thô kiểu thông thường, thì bột than có thể thô hơn.
Phương pháp đốt nhiên liệu:
Cấu tạo lò hơi và nhiệt thế thể tích của buồng lửa
v Q.
Trong lò hơi có buồng lửa xoáy thì cường độ cháy rất mạnh nên có thể đốt bột than tương đối thô hoặc than cám. Bởi vậy đối với mỗi thiết bị buồng đốt cụ thể thì độ mịn kinh tế phải được xác định dựa vào công thức sau:
c
kt V
R90 =6+0,7 (3.2)
Đối với loại than Antraxit của ta thường chọn R90kt =6−8%. 26