CHƯƠNG 1: TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ NHÀ MÁY ĐIỆN ĐỐT RÁC THĂNG LONG 1. Tổng quan Hình 1.1: Tổng quan về nguyên lý hoạt động Nhà máy sử dụng công nghệ lò đốt tầng sôi tuần hoàn, công suất định mức là 30MW, với nhiên liệu đốt là chất thải rắn sinh hoạt sau khi được gia công - RDF. RDF là loại nhiên liệu được tạo ra từ rác thải, thông qua các quá trình sấy khô, phá hủy, phân loại. để loại bỏ các thành phần không cháy như độ ẩm, các loại kim loại, thủy tinh.
có trong rác sinh hoạt, sau đó chỉ gia công các thành phần có tính cháy và tạo nên nhiên liệu thô. Nguyên lý hoạt động của hệ thống: Nước cấp vào lò được bơm từ bồn nước cấp qua van điều khiển, tới bộ hâm nước và đưa vào bao hơi. Bên trong bao hơi, nước sẽ chảy xuống buồng đốt thông qua các đường ống xuống và đường ống cấp và sinh hơi, hơi sinh ra được đưa lại về bao hơi thông qua bộ tách hơi, dòng tuần hoàn của nước là chu trình tuần hoàn tự nhiên. Hơi sau đó đi qua bộ tách hơi thứ cấp ở dạng hơi bão hoà, và được đi qua các bộ quá nhiệt, qua van điều khiển và đưa vào tuabin giãn nở sinh công quay máy phát.
Tuabin của nhà máy là loại ngưng tụ có trích hơi, một phần hơi sẽ được trích từ tuabin để gia nhiệt nước cấp và sử dụng các nhu cầu khác. Sau khi giãn nở ở tuabin thì hơi được đưa đến bình ngưng, ở đó hơi trao đổi nhiệt với nước và 7 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ngưng tụ lại, sau khi ngưng nước được bơm về bồn nước cấp của lò và giải nhiệt tự nhiên.2: Lưu trình công nghệ của nhà máy 1. Hệ thống cấp nhiên liệu Hình 1.3: Hệ thống nạp nhiên liệu 8 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hệ thống nạp nhiên liệu RDF bao gồm bồn chứa RDF và băng tải cấp liệu MCR (Max Continuous Rating) 1x100%. Tường của bồn chứa RDF được chế tạo nghiêng âm để tránh sự cố khi cấp liệu.
Đường trích liệu được tạo thành bởi 1 máy cào đơn, vít đường kính lớn. Vít được trang bị bộ biến tần để kiểm soát tỉ lệ cấp liệu qua một thùng nhỏ trung gian của hệ thống cấp liệu (có định lượng). Thùng đệm này được thiết kế để cố định mức nạp liệu. Chức năng của hệ thống cấp liệu (có định lượng) nhằm cung cấp lưu lượng thích hợp với bộ điều khiển biến tần, được xác định bởi tín hiệu yêu cầu của tải lò đốt.
Hệ thống cấp liệu (có định lượng) cần thiết tới lò thông qua băng tải tấm có điều khiển tốc độ. Băng tải này rút nhiên liệu theo nhu cầu vận hành từ thùng đệm. Thùng đệm được trang bị một lô đè để đảm bảo một lực ép – dàn đều nhiên liệu RDF khi rút. Tại điểm trút liệu của băng tải là một lô gạt nhằm đảm bảo một dòng cấp liệu đồng đều, không bị vón cục.
Hỗn hợp nhiên liệu rắn được đổ vào phễu cấp liệu lò, thông qua một van khóa xoay đường kính lớn, điều đó tạo thành 1 khóa khí/ga kín giữa đường cấp liệu và đầu vào của lò, có áp suất âm. Van khóa xoay ngăn chặn rò rỉ không khí vào lò và đóng vai trò như lá chắn chống cháy ngược vào trong hệ thống cấp liệu.4: Hệ thống silo và cấp liệu 9 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1. Hệ thống lò đốt Hình 1.5: Các khoang chính của lò đốt tầng sôi tuần hoàn Lò đốt sử dụng RDF (Refuse Derived Fuel) và cát sạch (<0.7mm) cùng với tro của nhiên liệu sau khi cháy làm lớp sôi, khi vận hành tạo ra một dòng lưu chất chảy ngược lên ở vận tốc đủ để làm cho các hạt hoạt động giống như chất lỏng. Vật chất ở đáy lò chủ yếu là cát và tro.
Môi trường lưu chất gồm không khí và khí lò được sản sinh trong quá trình cháy nhiên liệu.6: Minh hoạ dòng lưu chất trong buồng đốt lò đốt tầng sôi tuần hoàn 10 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trong lò đốt tầng sôi tuần hoàn, tốc độ của môi trường lưu chất rất cao dẫn tới một phần các hạt mang theo khí ga. Có hai pha riêng biệt của chất rắn trong buồng đốt, pha đặc và pha loãng. Pha đặc (ở đáy lò) gồm tro, cát và một phần nhỏ nhiên liệu chưa cháy. Dòng lưu khí mang các hạt mịn vào pha loãng.
Mật độ của pha loãng ảnh hưởng trực tiếp đến tỉ lệ truyền nhiệt trong lò. Chất rắn trong buồng đốt hầu hết được phân tách khỏi dòng khí lò (trong bộ phân tách kiểu lốc xoáy - cyclone) và dòng khí ga sạch chuyển tới buồng thứ 2. Các phần rắn tách ra rơi xuống đáy của bộ phân tách và đến Van Loop. Van Loop là một đệm lưu chất nhỏ, có tác dụng làm kín tránh khí từ các phần thấp hơn của lò lên đến cyclone.
Từ Van Loop, các vật chất rắn được tuần hoàn lại buồng đốt.7: Van Loop Do lượng vật chất ở đáy lò lớn, đặc tính nguyên liệu có thể thay đổi trong phạm vi nhất định mà không ảnh hưởng đến quá trình đốt. Tốc độ đốt cháy rất nhanh nên hơi nước đầu ra có thể tăng giảm rất nhanh theo sự thay đổi của lưu lượng nhiên liệu theo yêu cầu của tải. Phần dưới của tường lò và các khu vực khác nơi có nguy cơ bị ăn mòn được bao phủ bởi vật liệu chịu lửa để giảm thiểu hao mòn các phần này. Vận tốc chất lỏng được thiết kế ở mức vừa phải để đảm bảo tác động xói mòn thấp vào phần vật liệu chịu lửa trong khu vực pha đặc.
11 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 1.8: Cyclone Ở trong cyclone, dòng khí đưa vào có vận tốc được kiểm soát. Cyclone được thiết kế dạng tròn, đảm bảo hiệu quả phân tách cao. Cyclone được đặt ở giữa lò đốt và khoang thứ 2, được làm mát bằng hơi nước và là 1 một phần của bề mặt bay hơi, cũng tương tự như phần vách lò đốt. Các bức vách kín khí của cyclone là kiến trúc dạng màng.
Cyclone có vật liệu chịu nhiệt, chống hoàn toàn sự ăn mòn từ khí lò. Hệ thống nước cấp và hơi nước Hình 1.9: Hệ thống cấp nước 12 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hệ thống nước cấp được thiết kế để đảm bảo nhu cầu sử dụng của lò. Nó cũng được thiết kế để loại bỏ các khí không ngưng hoà tan trong nước cấp bổ sung và từ phần nước ngưng tụ được hồi về của chu trình. Dòng nước đầu vào bồn nước cấp là nước ngưng tụ trong các thiết bị của quy trình và của nước cấp bổ sung.
Bên cạnh đó, hơi nước áp suất thấp được dùng để loại bỏ khí nóng và dòng tuần hoàn của bơm nước được dẫn tới bồn nước cấp. Hoá chất xử lý nước được đưa vào trong bồn. Nước cấp được đưa từ bồn tới lò đốt thông qua đường ống hút và bơm chúng xa hơn tới van điều khiển nước cấp. Trước van, có đường ống trích tới các bộ điều nhiệt (giảm ôn – attemperator) đặt giữa bộ quá nhiệt.
Trước nhánh đường ống là hệ thống đồng hồ đo lưu lượng cho nước cấp lò đốt. Sau van điều khiển nước cấp, nước cấp được đưa qua bộ hâm nước (economizer) và đưa tới bao hơi của lò. Trong bộ hâm nước, nước cấp được gia nhiệt bởi khói lò. Nhiệt độ sau bộ hâm được đo trước khi vào bao hơi (Steam Drum).10: Nước qua bộ hâm nước vào trong bao hơi trên đỉnh lò 13 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bên trong bao hơi, nước được hoà trộn với nước tuần hoàn bão hoà, và chảy tới buồng đốt thông qua đường ống xuống và đường ống cấp.
Các vị trí như vách lò, van Loop, phần trên của Cyclone tạo thành bề mặt bay hơi, nơi mà nước một phần bay hơi và đưa trở lại bao hơi thông qua bộ tách hơi thứ nhất. Dòng tuần hoàn của nước là chu trình tuần hoàn tự nhiên.11: Nước từ bao hơi theo đường ống xuống Hơi nước đi qua bộ tách hơi thứ cấp và rời khỏi bao hơi dưới dạng hơi bão hòa. Sau đó hơi được đưa tới bộ quá nhiệt (Superheater) thứ nhất, qua bộ quá nhiệt thứ hai và sau đó tới bộ quá nhiệt cuối cùng (bộ trao đổi nhiệt đáy lò). Cả bộ quá nhiệt thứ nhất và thứ 2 được đặt trong bộ làm mát bằng hơi nước phía sau và bộ quá nhiệt kết thúc được đặt phía trong của vòng làm kín (loop seal).
Nhiệt độ của hơi nước được điều khiển bằng tiếp xúc trực tiếp, nước phun giảm ôn được đặt trong đường ống kết nối giữa phần cuối của bộ quá nhiệt 1 và phần đầu của bộ quá nhiệt 2, cũng như nằm giữa phần thứ 2 của bộ quá nhiệt thứ 2 và bộ quá nhiệt cuối cùng. Bộ quá nhiệt cuối cùng được đặt ở Van Loop vì: + Truyền nhiệt trong tầng sôi lớn hơn 5~10 lần trong buồng đối lưu truyền thống nên là diện tích bề mặt truyền nhiệt nhỏ nhưng rất hiệu quả. 14 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP + Khả năng bị ăn mòn thấp trong Van Loop vì van được làm sôi bằng không khí. Hơn nữa, khí lò có khả năng ăn mòn được phân tách từ các hạt vật liệu tầng trong xoáy ốc, do đó nồng độ khí ăn mòn trong Van Loop thấp.12: Bộ quá nhiệt 1 - 2 - Van loop Các lỗ thông hơi với mục đích thông hơi nồi hơi trong quá trình khởi động và dừng lò.
Các lỗ thông hơi áp suất cao được dẫn đến phễu thu thập chung, nơi các van thông hơi tập hợp tại đó. Khí và hơi xả sau đó được dẫn tới ống xả của bồn xả đáy. Đồng thời, nước đưa đến phễu thu hồi cũng đến chung đường ống xả. Hệ thống ống xả được sử dụng để xả nước của lò đốt trong quá trình khởi động và dừng lò.
Nước ngưng từ economizer, lò đốt, cyclone, bộ quá nhiệt và hệ thống thổi bụi (Soot blowing) được dẫn tới chung một đầu xả chung và xả tới bồn xả đáy. Nước ngưng từ phần áp suất thấp được đưa tới bồn xả đáy thông qua đường riêng. Tất cả các phần áp suất cao và đường ngưng được trang bị với 2 van đóng tuần tự. 15 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Một lượng nhỏ các chất không bay hơi (muối) đi vào trong lò hơi liên tục cùng với nước cấp, làm ảnh hưởng không tốt đến chất lượng nước & hơi trong lò.
Để loại bỏ vấn đề này, bao hơi được xả đáy liên tục. Nước xả đáy được dẫn đến bồn xả đáy, một phần được bốc hơi do áp suất thấp. Hơi nước từ bồn xả đáy bốc hơi vào môi trường thông qua các ống xả lên mái. Tuabin hơi Tuabin hơi nước của nhà máy điện là loại ngưng tụ có trích hơi.