CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ THẢO LUẬN
5.3 Ảnh hưởng của hệ số không khí thừa và tỷ lệ gió cấp 2/cấp 1 đến quá trình cháy than tr ộn
5.3.5. S ự ảnh hưởng đến hiệu suất của lò hơi
Để xác định sự ảnh hưởng của hệ số không khí thừa hay tỷ lệ phân chia gió khi sử dụng than trộn đến hiệu suất lò hơi cần xét đến các tổn thất nhiệt của lò như:
tổn thất nhiệt do khói thải mang đi (q2); tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về mặt hóa học (q3); tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về mặt cơ học (q4); tổn thất nhiệt tỏa ra môi trường (q5) và tổn thất nhiệt do xỉ thải ra ngoài (q6).
77
Tác giả sử dụng phương pháp nội suy để xác định được Entanpi của khí và tro tại đầu ra khói thải ở nhiệt độ 130oC như trong bảng 5.7 dưới đây:
Bảng 5.7: Entanpi của 1m3tc các khí và của 1 kg tro
Nhiệt độ Không khí RO2 N2 H2O Tro
100oC 129,95 170,03 129,58 151,02 81
130 oC 169,337 226,259 168,682 197,052 107,64
200 oC 261,24 357,46 259,92 304,46 169,8
Tác giả sử dụng phương pháp tính hiệu suất cân bằng nghịch trên cơ sở nhiệt trị thấp của nhiên liệu [11].
Bảng 5.8: Bảng tính tổn thất nhiệt lò hơi trong các trường hợp mô phỏng
Stt Nội dung Đơn vị Than trộn 15%
Phương
án cơ sở Phương án 01
Phương án 02 1 Nhiệt trị thấp nhiên liệu kJ/kg 22.077 22.077 22.077
2 Hàm lượng tro trong than % 21,58 21,58 21,58
3 Hệ số không khí thừa 1,2 1,2 1,25
4 Lượng không khí lý thuyết m3tc/kg 5,82 5,82 5,82 5 Lượng khói khô lý thuyết m3tc/kg 5,74 5,74 5,74 6 Thể tích nước lý thuyết trong khói m3tc/kg 0,43 0,43 0,43 7 Thể tích khói lý thuyết m3tc/kg 6,17 6,17 6,17
8 Thể tích khói thực tế m3tc/kg 7,34 7,34 7,63
- Entanpi của không khí ở 130oC kJ/kg 985,24 985,24 985,24 - Entanpi của RO2ở 130oC kJ/kg 258,337 258,337 258,337
78
Stt Nội dung Đơn vị Than trộn 15%
Phương
án cơ sở Phương án 01
Phương án 02 - Entanpi của N2ở 130oC kJ/kg 775,328 775,328 775,328 - Entanpi của H2O ở 130oC kJ/kg 85,637 85,637 85,637 - Entanpi của tro bay trong khói ở 130oC kJ/kg 20,908 20,908 20,908 9 Entanpy của khói lý thuyết kJ/kg 1119,302 1119,302 1119,302 10 Entanpy của khói thực tế kJ/kg 1337,533 1337,533 1386,864 11 Tổn thất nhiệt do cháy không hết về cơ
học (q4) % 1,26 1,81 0,91
- Hàm lượng carbon trong tro bay % 3,03 4,80 1,87
- Hàm lượng carbon trong xỉ đáy % 10 10 10
- % tro bay % 90 90 90
- % xỉ đáy % 10 10 10
12 Tổn thất nhiệt do khói thải (q2) % 4,97 4,94 5,16 - Entanpy của không khí lạnh đưa vào lò
ở 25oC kJ/kg 226,823 226,823 236,274
Tổng (q2+ q4) % 6,226 6,751 6,071
Kết quả tính toán cho thấy, phương án tăng tỷ lệ gió cấp 1 lên 20% thì tổn thất nhiệt do khói thải (q2) là nhỏ nhất (4,94%); tổn thất nhiệt do cháy không hết về cơ học (q4) là lớn nhất (1,81%).
Phương án tăng hệ số không khí thừa và giữ nguyên phân cấp gió theo thiết kế thì tổn thất nhiệt do khói thải (q2) là lớn nhất (5,16%); tổn thất do cháy không hết về cơ học (q4) là nhỏ nhất (0,91%).
Tổng lượng nhiệt tổn thất (q2+q4) của phương án 2 là nhỏ nhất và đây cũng chính là phương pháp nâng cao quá trình cháy của than trộn 15%. Tuy nhiên, các
79
kết quả trên cần được kiểm tra lại và thực hiện thêm nhiều chế độ mô phỏng nữa để có thể rút ra được kết luận chính xác về xu hướng thay đổi khi ta điều chỉnh chế độ vận hành.
80
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận
Từ những kết quả nghiên cứu thu được, tác giả rút ra một số kết luận như sau:
1. Việc thay đổi chủng loại than trong lò hơi đốt than phun sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình cháy bên trong buồng đốt;
2. Việc thay đổi tỷ lệ gió cấp 2/cấp 1 cũng sẽ ảnh hưởng đến quá trình cháy. Cụ thể, trong trường hợp sử dụng than trộn 15% về nhiệt trị, tỷ lệ gió cấp 1 tăng từ 13% lên 20%, tỷ lệ gió cấp 2 giảm từ 67% xuống 60%, tỷ lệ gió cấp 3 là 20% và hệ số không khí thừa giữ nguyên theo thiết kế (1,2) thì hiệu suất cháy giảm, hàm lượng carbon không cháy hết trong tro tăng (4,8%), lượng CO trong khói thải tăng (3,96 g/s);
3. Việc thay đổi lượng không khí cấp vào lò sẽ ảnh hưởng đến quá trình cháy.
Cụ thể, trong trường hợp sử dụng than trộn 15% về nhiệt trị, giữ nguyên tỷ lệ phân cấp gió cấp 1/cấp 2/cấp 3 theo như thiết kế đối với than anthraxit và tăng hệ số không khí thừa từ 1,2 lên 1,25 thì hiệu suất cháy tăng, hàm lượng carbon không cháy hết trong tro giảm (1,87%), lượng CO trong khói thải giảm (0,06 g/s);
Do hạn chế về mặt thời gian và tài nguyên máy tính sử dụng để mô phỏng nên luận văn chưa chỉ ra được giải pháp vận hành tối ưu cho các tỷ lệ trộn khác nhau mà mới chỉ dừng lại ở mô phỏng quá trình cháy của than trộn 15% về nhiệt trị.
Kết quả nghiên cứu sẽ là cơ sở để tối giản hóa các trường hợp trước khi đưa vào thí nghiệm thực tế và nắm bắt được xu hướng điều chỉnh chế độ vận hành lò hơi than phun hình chữ W khi thay đổi chủng loại than, đặc biệt là than trộn.
Hướng nghiên cứu tiếp theo của đề tài
Cần tiếp tục nghiên cứu để tối ưu hóa quá trình cháy của than trộn trong lò
81
hơi đốt than phun ngọn lửa hình W theo hướng như sau:
1. Xác định tốc độ cháy của hạt than, chùm hạt than, thời gian cháy cốc và bổ sung các nghiên cứu cơ bản về quá trình cháy;
2. Nghiên cứu tối ưu sự ảnh hưởng của độ xoáy vòi phun và kích thước hạt than đối với quá trình cháy, phân cấp gió, hệ số không khí thừa;
82
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng việt:
[1] Chính phủ Việt Nam (2016), Quyết định Phê duyệt phát triển ngành điện số 428/QĐ-TTg, Hà Nội.
[2] Chính phủ Việt Nam (2016), Quyết định Phê duyệt phát triển ngành than số 403/QĐ-TTg, Hà Nội.
[3] PGS, TS. Nguyễn Cảnh Nam (2017), “Kiến - giải thách thức nguồn than cho sản xuất điện”, http://nangluongvietnam.vn.
[4] Phan Ngô Tống Hưng – Phó chủ tịch hiệp hội năng lượng Việt Nam (2017),
“Than Indonesia trong cân bằng năng lượng Việt Nam”, http://nangluongvietnam.vn.
[5] 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.
[6] PGT,TS Hà Mạnh Thư (2016), “Công nghệ đốt than trộn: Giải pháp cho nhiệt điện đốt than”, http://nangluongvietnam.vn.
[7] Trương Duy Nghĩa, Tình hình nghiên cứu đốt than trộn trong các nhà máy nhiệt điện đốt than trên thế giới, Năng lượng nhiệt số 126, 11/2015.
[8] TS. Nguyễn Chiến Thắng (2017), Luận án tiến sỹ “ Nghiên cứu một số giải pháp nâng cao hiệu suất cháy anthraxit Việt Nam trong buồng đốt than phun nhà máy nhiệt điện”.
[9] Quy trình vận hành, bảo dưỡng Nhà máy Nhiệt điện Vũng Áng 1 (2014).
[10] GS.TSKH Nguyễn Sỹ Mão (2002), Lý thuyết cháy và thiết bị cháy, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội.
[11] GS.TSKH Nguyễn Sỹ Mão (2006), Lò hơi, Tập 1,2. Nhà xuất bản khoa học
83