Giáo Trình Lò Hơi và Hệ Thống Thiết Bị Phụ Nghề Vận Hành Nhà Máy Nhiệt Điện

Giáo trình lò hơi và hệ thống thiết bị phụ cung cấp kiến thức cần thiết cho nghề vận hành nhà máy nhiệt điện tại trường cao đẳng dầu khí.

• Tác giả: Ninh Trọng Tuấn
• Trường học: Trường Cao Đẳng Dầu Khí
• Chuyên ngành: Vận Hành Nhà Máy Nhiệt Điện
• Đề tài: Giáo Trình Lò Hơi và Thiết Bị Phụ Trong Vận Hành Nhà Máy Nhiệt Điện
• Loại tài liệu: giáo trình
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Bà Rịa - Vũng Tàu

Mục lục chi tiết

• LỜI GIỚI THIỆU
• 1. CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ LÒ HƠI
• 1.1. Giới thiệu về lò hơi
• 1.2. Cấu tạo lò hơi và các loại lò hơi điển hình
• 1.3. Nguyên lý làm việc của lò hơi trong nhà máy nhiệt điện
• 1.4. Vị trí lò hơi trong sơ đồ nhà máy nhiệt điện
• 2. CHƯƠNG 2: NHIÊN LIỆU VÀ QUÁ TRÌNH CHÁY TRONG LÒ HƠI
• 2.1. Các loại nhiên liệu dùng trong lò hơi nhà máy nhiệt điện
• 2.2. Thành phần và đặc tính công nghệ của nhiên liệu
• 2.3. Quá trình cháy của nhiên liệu
• 2.4. Xác định thể tích không khí cấp cho quá trình cháy
• 3. CHƯƠNG 3: CÁC BỘ TRAO ĐỔI NHIỆT
• 3.1. Tổng quan về các bộ trao đổi nhiệt
• 3.2. Dàn ống sinh hơi
• 3.3. Các bộ quá nhiệt
• 3.4. Bộ hâm nước
• 3.5. Bộ sấy không khí
• 4. CHƯƠNG 4: BAO HƠI
• 4.1. Giới thiệu chung bao hơi
• 4.2. Cấu tạo của bao hơi
• 4.3. Nguyên lý làm việc của bao hơi
• 4.4. Các bộ phân ly hơi
• 5. CHƯƠNG 5: HỆ THỐNG KHÓI THOÁT VÀ HỆ THỐNG THẢI XỈ
• 5.1. Sơ đồ nguyên lý đường khói thoát
• 5.2. Khử bụi trong khói thải
• 5.3. Khử lưu huỳnh trong khói thải
• 5.4. Khử oxit ni-tơ trong khói thải
• 5.5. Hệ thống thải xỉ
• 6. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THIẾT BỊ PHỤ LÒ HƠI NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN THAN
• 6.1. Giới thiệu các thiết bị phụ trong lò hơi
• 6.2. Sơ đồ hệ thống thiết bị phụ lò hơi
• 7. CHƯƠNG 7: CÁC HỆ THỐNG CƠ BẢN
• 7.1. Hệ thống nước cấp
• 7.2. Hệ thống xử lý nước và hơi
• 7.3. Hệ thống cấp gió
• 7.4. Hệ thống nhiên liệu
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về Giáo Trình Lò Hơi và Thiết Bị Phụ

Giáo trình Lò Hơi và Thiết Bị Phụ trong Vận Hành Nhà Máy Nhiệt Điện là tài liệu quan trọng giúp sinh viên nắm vững kiến thức về lò hơi, một thiết bị thiết yếu trong ngành công nghiệp năng lượng. Tài liệu này không chỉ cung cấp lý thuyết mà còn hướng dẫn thực hành, giúp người học hiểu rõ hơn về quy trình vận hành và bảo trì lò hơi.

1.1. Khái niệm và vai trò của lò hơi trong nhà máy nhiệt điện

Lò hơi là thiết bị chuyển hóa năng lượng thành nhiệt năng, cung cấp hơi nước cho quá trình sản xuất điện năng. Vai trò của lò hơi trong nhà máy nhiệt điện là rất quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất và an toàn trong vận hành.

1.2. Cấu trúc và nguyên lý hoạt động của lò hơi

Lò hơi bao gồm nhiều bộ phận như hệ thống cung cấp nhiên liệu, hệ thống cấp nước và hệ thống sản xuất hơi. Nguyên lý hoạt động của lò hơi dựa trên quá trình đun nóng nước để tạo ra hơi bão hòa và hơi quá nhiệt.

II. Vấn đề và Thách thức trong Vận Hành Lò Hơi

Trong quá trình vận hành lò hơi, nhiều vấn đề và thách thức có thể phát sinh, từ sự cố kỹ thuật đến yêu cầu về an toàn. Việc nhận diện và xử lý kịp thời các vấn đề này là rất cần thiết để đảm bảo hiệu suất và an toàn cho nhà máy.

2.1. Các sự cố thường gặp trong lò hơi

Các sự cố như rò rỉ hơi, áp suất không ổn định và sự cố trong hệ thống nhiên liệu có thể xảy ra. Việc phát hiện sớm và xử lý kịp thời là rất quan trọng để tránh thiệt hại lớn.

2.2. Yêu cầu về an toàn trong vận hành lò hơi

An toàn trong vận hành lò hơi là ưu tiên hàng đầu. Cần tuân thủ các quy định và tiêu chuẩn an toàn để bảo vệ người lao động và thiết bị.

III. Phương Pháp Vận Hành Hiệu Quả Lò Hơi

Để đạt được hiệu quả cao trong vận hành lò hơi, cần áp dụng các phương pháp và công nghệ tiên tiến. Việc tối ưu hóa quy trình vận hành không chỉ giúp tiết kiệm năng lượng mà còn nâng cao độ bền của thiết bị.

3.1. Quy trình vận hành lò hơi

Quy trình vận hành lò hơi bao gồm các bước từ khởi động, điều chỉnh áp suất, đến bảo trì định kỳ. Mỗi bước đều cần được thực hiện chính xác để đảm bảo hiệu suất tối ưu.

3.2. Công nghệ mới trong vận hành lò hơi

Công nghệ mới như tự động hóa và giám sát từ xa giúp nâng cao hiệu quả vận hành lò hơi. Việc áp dụng công nghệ này không chỉ tiết kiệm thời gian mà còn giảm thiểu rủi ro.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn và Kết Quả Nghiên Cứu

Việc áp dụng giáo trình vào thực tiễn đã mang lại nhiều kết quả tích cực trong việc nâng cao chất lượng đào tạo và hiệu suất vận hành lò hơi. Các nghiên cứu cho thấy rằng việc hiểu rõ về lò hơi giúp sinh viên và kỹ sư vận hành hiệu quả hơn.

4.1. Kết quả từ các nghiên cứu thực tiễn

Nghiên cứu cho thấy rằng việc áp dụng kiến thức từ giáo trình vào thực tiễn giúp giảm thiểu sự cố và nâng cao hiệu suất lò hơi. Các số liệu thống kê cho thấy hiệu suất lò hơi tăng lên đáng kể.

4.2. Ứng dụng công nghệ trong lò hơi

Công nghệ mới được áp dụng trong lò hơi không chỉ giúp tiết kiệm năng lượng mà còn nâng cao độ bền của thiết bị. Việc này đã được chứng minh qua nhiều dự án thực tế.

V. Kết Luận và Tương Lai của Lò Hơi trong Nhà Máy Nhiệt Điện

Lò hơi sẽ tiếp tục đóng vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp năng lượng. Tương lai của lò hơi sẽ gắn liền với sự phát triển của công nghệ và yêu cầu về an toàn, hiệu suất cao hơn.

5.1. Xu hướng phát triển lò hơi

Xu hướng phát triển lò hơi trong tương lai sẽ tập trung vào việc cải tiến công nghệ và nâng cao hiệu suất. Các nghiên cứu đang được thực hiện để tìm ra các giải pháp tối ưu hơn.

5.2. Tầm quan trọng của giáo trình trong đào tạo

Giáo trình Lò Hơi và Thiết Bị Phụ sẽ tiếp tục là tài liệu quan trọng trong đào tạo kỹ sư và kỹ thuật viên. Việc cập nhật nội dung giáo trình theo xu hướng mới là cần thiết.

Nội dung chính

GIỚI THIỆU TÀI LIỆU HỌC THUẬT: GIÁO TRÌNH LÒ HƠI VÀ HỆ THỐNG THIẾT BỊ PHỤ

Thông tin xuất bản & Quản lý đào tạo	Chi tiết
Tên tài liệu	Giáo trình Lò hơi và Hệ thống thiết bị phụ
Mã môn học	ELEO54031
Đơn vị ban hành	Trường Cao đẳng Dầu khí (Tập đoàn Dầu khí Việt Nam)
Văn bản pháp lý	Quyết định số 213/QĐ-CĐDK ngày 01/03/2022
Địa điểm & Năm ban hành	Bà Rịa – Vũng Tàu, Năm 2022 (Lưu hành nội bộ)
Tác giả biên soạn	Ninh Trọng Tuấn, Nguyễn Xuân Thịnh
Nghề đào tạo	Vận hành nhà máy nhiệt điện
Trình độ đào tạo	Cao đẳng
Thời lượng & Tín chỉ	04 tín chỉ (Tổng số: 75 giờ | Lý thuyết: 42 giờ | Thực hành, thảo luận, bài tập: 29 giờ | Kiểm tra: 04 giờ)

---

Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Lò hơi và Hệ thống thiết bị phụ (Mã môn học: ELEO54031) là tài liệu học tập chuyên môn nghề bắt buộc trong khung chương trình đào tạo nghề Vận hành nhà máy nhiệt điện trình độ Cao đẳng tại Trường Cao đẳng Dầu khí, ban hành theo Quyết định số 213/QĐ-CĐDK ngày 01 tháng 03 năm 2022. Môn học có khối lượng 04 tín chỉ với tổng thời lượng 75 giờ (bao gồm 42 giờ lý thuyết, 29 giờ thực hành, bài tập, thảo luận và 04 giờ kiểm tra định kỳ).

Về mục tiêu học tập (learning outcomes), giáo trình trang bị cho người học hệ thống kiến thức toàn diện về: chức năng, nhiệm vụ, phân loại, cấu tạo và nguyên lý làm việc của tổ hợp lò hơi cùng các hệ thống thiết bị phụ trợ trong nhà máy nhiệt điện than; quy luật chuyển hóa năng lượng và trao đổi nhiệt của môi chất; nguyên lý vận hành từng phần tử cơ bản; cùng phương pháp nhận diện nguyên nhân và xử lý các sự cố kỹ thuật trong quá trình sản xuất hơi. Về năng lực tự chủ và trách nhiệm, giáo trình rèn luyện tác phong công nghiệp ngăn nắp, thận trọng, chính xác và tuân thủ quy trình an toàn vận hành áp lực cao.

Cấu trúc tài liệu được thiết kế gồm 7 chương theo cách tiếp cận kỹ thuật hệ thống: đi từ tổng quan thiết bị sinh hơi, cơ sở nhiệt động và quá trình cháy nhiên liệu, chi tiết cấu tạo các bề mặt truyền nhiệt, cấu trúc bao hơi, hệ thống xử lý phát thải khói và tro xỉ, đến tổng thể các hệ thống phụ trợ liên động (nước cấp, xử lý nước - hơi, cấp gió, cấp nhiên liệu). Điểm đặc thù của giáo trình là việc tích hợp các sơ đồ công nghệ, thông số thiết kế thực tế từ các nhà máy nhiệt điện công suất lớn tại Việt Nam (như tổ máy 600MW Nhà máy nhiệt điện Vũng Áng 1, bộ sấy không khí Ljungstrom 660MW) làm cơ sở đối chiếu trực quan cho các mô hình tính toán nhiệt động.

---

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương và chủ đề chính

1. Chương 1: Khái quát chung về lò hơi (8 giờ - 8 LT)
   Trình bày định nghĩa, vai trò chuyển hóa nhiệt năng thành thế năng của dòng hơi quá nhiệt có động năng cao cấp cho tuabin hơi; phân loại lò hơi theo sản lượng ($<20\text{ t/h}$, $20\div75\text{ t/h}$, $>75\text{ t/h}$), theo áp suất/nhiệt độ (hạ áp $<15\text{ bar}$, trung áp $15\div65\text{ bar}$, cao áp $60\div140\text{ bar}$, siêu cao áp $140\div280\text{ bar}$, cận tới hạn $\approx 210\text{ bar}$ và siêu tới hạn $>210\text{ bar}$); cấu tạo và nguyên lý chu trình lò hơi tuần hoàn tự nhiên, tuần hoàn cưỡng bức và trực lưu.
2. Chương 2: Nhiên liệu và quá trình cháy trong lò hơi (7 giờ - 6 LT, 1 KT)
   Phân loại nhiên liệu vô cơ và hữu cơ (khí, lỏng, rắn); phân tích thành phần nhiên liệu theo mẫu làm việc ($C^{lv} + H^{lv} + S^{lv}c + N^{lv} + O^{lv} + A^{lv} + W^{lv} = 100%$), mẫu khô và mẫu cháy; các đặc tính công nghệ gồm độ ẩm ($W$), chất bốc ($V$), cốc, độ tro ($A$), nhiệt trị cao ($Q_c$) và nhiệt trị thấp ($Q_t$); phương trình phản ứng oxy hóa của $C, H, S$; công thức xác định thể tích không khí lý thuyết ($V^0{kk}$), thể tích không khí thực tế ($V_{kk}$) và hệ số không khí thừa $\alpha = V_{kk} / V^0_{kk}$ (buồng lửa than phun $\alpha = 1{,}05$; buồng lửa ghi $\alpha = 1{,}5$).
3. Chương 3: Các bộ trao đổi nhiệt (14 giờ - 7 LT, 7 TH/BT)
   Phân loại thiết bị trao đổi nhiệt (tiếp xúc, hồi nhiệt, vách ngăn, ống nhiệt); cấu tạo tường lò màng hàn hoàn chỉnh; tiêu chuẩn ứng suất vật liệu và công thức tính chiều dày ống sinh hơi $t = \frac{p \cdot d}{200S + p} + \alpha$; cấu tạo và vị trí các bộ quá nhiệt (bức xạ, nửa bức xạ, đối lưu cấp I và cấp II), bộ quá nhiệt trung gian, bộ hâm nước (bằng thép uốn, bằng gang) và bộ sấy không khí; phương pháp điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt bằng hệ thống tái tuần hoàn khói và bộ giảm ôn kiểu phun tia nước qua ống venturi.
4. Chương 4: Bao hơi (10 giờ - 5 LT, 4 TH/BT, 1 KT)
   Cấu tạo thân bao hơi chịu áp lực cao; nguyên lý phân ly pha lỏng - hơi trong chu trình tuần hoàn tự nhiên; cấu tạo các thiết bị phân ly hơi, tấm chắn và chu trình rửa hơi nhằm nâng cao độ tinh khiết của hơi bão hòa trước khi sang bộ quá nhiệt.
5. Chương 5: Hệ thống khói thoát và hệ thống thải xỉ (12 giờ - 8 LT, 4 TH/BT)
   Sơ đồ nguyên lý đường khói thoát; các thiết bị khử bụi cơ học và tĩnh điện (lọc bụi tĩnh điện 3 tầng ESP, xyclon ướt Piso-Antony, thiết bị lọc bụi phun nước Venturi, bộ khử bụi xoáy); công nghệ khử lưu huỳnh (FGD) tạo thạch cao; công nghệ khử oxit nitơ ($\text{NO}_x$); hệ thống máy thổi bụi làm sạch bề mặt truyền nhiệt (máy thổi bụi thò thụt loại dài, máy thổi bụi tường lửa); sơ đồ thải tro xỉ ướt bằng máng cào và hệ thống thải tro xỉ bằng thủy lực.
6. Chương 6: Tổng quan về hệ thống thiết bị phụ lò hơi nhà máy nhiệt điện than (2 giờ - 2 LT)
   Mô tả tổng thể danh mục và vị trí lắp đặt của các cụm thiết bị phụ trong không gian lò hơi nhà máy nhiệt điện đốt than; sơ đồ phối hợp công nghệ giữa lò hơi chính và các trạm phụ trợ.
7. Chương 7: Các hệ thống cơ bản (22 giờ - 6 LT, 14 TH/BT, 1 KT LT, 1 KT TH)
   Nguyên lý vận hành các hệ thống công nghệ nền tảng: hệ thống nước cấp và bình khử khí; hệ thống xử lý nước và hơi (bình trao đổi ion Cation Natri, Cation Hydro, Anion, làm mềm nước bằng nhiệt trong lò); hệ thống cấp gió (quạt gió, quạt khói, đường cấp gió nóng/lạnh); hệ thống nhiên liệu (sơ đồ cấp than nghiền từ máy nghiền đến vòi phun, sơ đồ cấp dầu đốt FO/DO).

Kiến thức nền tảng được xây dựng

• Cân bằng nhiệt và nhiệt động lực học môi chất: Phương trình xác định tổng nhiệt lượng môi chất hấp thụ trong lò: $$Q_{mc} = [i''{hn} - i'{hn}] + [i_s - i''{hn} + r \cdot x] + [r(1 - x) + (i''{qn} - i'{qn})] = i''{qn} - i'{qn} + i_s + r - i'{hn}$$ (trong đó $i'{hn}, i''{hn}$ là entanpi nước vào/ra bộ hâm; $i'{qn}, i''{qn}$ là entanpi hơi vào/ra bộ quá nhiệt; $r$ là nhiệt ẩn hóa hơi; $x$ là độ khô của hơi).
• Động học và hóa học quá trình cháy: Cơ chế phản ứng oxy hóa hoàn toàn và không hoàn toàn của các nguyên tố $C, H, S$; phương pháp xác định thể tích sản phẩm cháy ($V_{RO_2}, V_{CO_2}, V_{SO_2}$) và cơ chế ảnh hưởng của hệ số không khí thừa $\alpha$ đến tổn thất nhiệt khói thải ($q_2$).
• Cơ học ứng suất và tính toán bền nhiệt: Nguyên lý xác định chiều dày vách ống ($t$) chịu áp suất làm việc tối đa ($p$) dựa trên ứng suất căng cho phép ($S$) của thép hợp kim ở dải nhiệt độ cao.

Kỹ năng phát triển

• Kỹ năng kỹ thuật chuyên môn: Tính toán thể tích không khí lý thuyết, lượng không khí thực tế cấp cho buồng lửa; xác định các thông số hơi quá nhiệt, áp suất và lưu lượng nước cấp.
• Kỹ năng phân tích hệ thống: Đọc hiểu và phân tích sơ đồ nguyên lý chu trình nhiệt, sơ đồ bố trí bề mặt truyền nhiệt, sơ đồ hệ thống xử lý tro xỉ, hệ thống khử lưu huỳnh/khử bụi và các mạch xử lý nước trao đổi ion.
• Kỹ năng nhận diện và xử lý sự cố: Đánh giá tình trạng bám cáu cặn trên dàn ống sinh hơi, nhận biết hiện tượng xói mòn ống do tro nóng chảy, mất cân bằng nhiệt độ hơi qua các cấp quá nhiệt, sự thay đổi nồng độ khí thải ($\text{CO}, \text{RO}_2$) để hiệu chỉnh chế độ cháy.

---

Phương pháp giảng dạy và học tập

Phương pháp tiếp cận sư phạm (Pedagogical approach)

Môn học được tổ chức kết hợp giữa giảng dạy lý thuyết chuyên sâu tại phòng học tiêu chuẩn và các buổi làm việc nhóm, thảo luận, xử lý bài tập tính toán. Giảng viên áp dụng các phương pháp giảng dạy tích cực bao gồm: diễn giảng có minh họa, phương pháp vấn đáp kỹ thuật và dạy học giải quyết vấn đề (problem-based learning) dựa trên các tình huống vận hành thực tế. Quá trình truyền đạt trực quan hóa các cụm thiết bị thông qua hệ thống máy chiếu, bản vẽ kỹ thuật chi tiết, video mô phỏng chu trình chuyển động của môi chất và khói lò.

Bài tập, tình huống và hoạt động thực hành

Chương trình phân bổ 29 giờ dành cho bài tập, thí nghiệm và thảo luận chuyên đề:

• Bài tập tính toán cân bằng vật chất và năng lượng quá trình cháy: xác định $V^0_{kk}$, $V_{kk}$, phân tích mẫu nhiên liệu ($C, H, S, O, N, A, W$).
• Bài tập tính toán độ bền cơ nhiệt và xác định chiều dày vách ống cho dàn ống sinh hơi, ống xoắn bộ quá nhiệt và bộ hâm nước.
• Thảo luận sơ đồ quy trình công nghệ: phân tích nguyên lý làm việc của hệ thống xử lý nước trao đổi ion Kation-Anion, hệ thống khử bụi tĩnh điện 3 tầng và hệ thống thải xỉ thủy lực.

Phương pháp và quy chuẩn đánh giá

Khung đánh giá kết quả học tập được quy định cụ thể tại chương trình môn học ban hành:

Hình thức đánh giá	Số lượng	Hình thức & Nội dung thực hiện	Thời gian làm bài
Kiểm tra thường xuyên	02 bài	Kiểm tra vấn đáp trong giờ học, kiểm tra viết ngắn, chấm điểm bài tập hoặc kiểm tra thực hành.	$\le 30$ phút
Kiểm tra định kỳ số 1	01 bài	Kiểm tra viết lý thuyết: Nội dung Chương 1 và Chương 2.	$45 \div 60$ phút
Kiểm tra định kỳ số 2	01 bài	Kiểm tra viết lý thuyết: Nội dung Chương 3 và Chương 4.	$45 \div 60$ phút
Kiểm tra định kỳ số 3	01 bài	Kiểm tra viết lý thuyết: Nội dung Chương 5, Chương 6 và Chương 7.	$45 \div 60$ phút
Kiểm tra định kỳ số 4	01 bài	Kiểm tra thực hành / bài tập: Nội dung Chương 5, Chương 6 và Chương 7.	$45 \div 60$ phút
Thi kết thúc môn học	01 bài	Thi lý thuyết tổng hợp toàn bộ chương trình môn học.	$45 \div 60$ phút

Hướng dẫn tự học cho sinh viên

• Nghiên cứu trước nội dung tài liệu và giáo trình theo từng chương trước khi lên lớp.
• Sử dụng hệ thống câu hỏi củng cố trắc nghiệm và tự luận ở cuối mỗi chương để tự kiểm tra kiến thức.
• Hoàn thành đầy đủ các bài tập tình huống theo phiếu học tập cá nhân hoặc bài tập nhóm do giảng viên giao đúng thời hạn.

---

Điểm nổi bật và cập nhật nội dung

• Gắn liền với công nghệ nhiệt điện công suất lớn hiện đại: Giáo trình cập nhật cấu tạo và sơ đồ nguyên lý của các tổ máy nhiệt điện than hiện đại đang vận hành trong hệ thống điện quốc gia, điển hình như tổ hợp lò hơi công suất 600MW của Nhà máy nhiệt điện Vũng Áng 1 và bộ sấy không khí trục đứng dạng quay Ljungstrom dùng cho lò đốt than công suất 660MW.
• Cập nhật công nghệ kết cấu bề mặt truyền nhiệt tiên tiến: Phân tích chi tiết sự chuyển dịch kỹ thuật từ tường ống đặt sát nhau sang hệ thống tường lò bằng ống hàn toàn bộ (tường màng/tường mành) với các phương pháp hàn dây kim loại dài, hàn ống có gờ và thanh chắn kim loại, giúp nâng cao độ kín buồng lửa và giảm ứng suất nhiệt.
• Tiêu chuẩn hóa vật liệu và phương pháp kiểm tra không phá hủy: Cung cấp bảng dữ liệu ứng suất cho phép $[S]$ theo dải đường kính ống ($38\text{mm} \div 127\text{mm}$), tiêu chuẩn thử nghiệm độ dãn dài (bò kim loại trong $1.000\text{h}$ và $100.000\text{h}$), cùng các phương pháp kiểm định chất lượng mối hàn cao tần bằng siêu âm và dòng điện xoáy.
• Hệ thống hóa toàn diện các giải pháp bảo vệ môi trường: Tích hợp đầy đủ các công nghệ xử lý môi trường khí thải và chất thải rắn tiên tiến trong nhà máy nhiệt điện than gồm: lọc bụi tĩnh điện 3 tầng, lọc bụi ướt Venturi, công nghệ khử lưu huỳnh (FGD) thu hồi thạch cao, khử $\text{NO}_x$ và các chu trình tuần hoàn tro xỉ ướt.

---

Đối tượng sử dụng giáo trình

Người học mục tiêu

• Sinh viên theo học hệ Cao đẳng và Trung cấp nghề Vận hành nhà máy nhiệt điện tại các trường đào tạo kỹ thuật công nghiệp.
• Học viên các khóa đào tạo lại, bồi dưỡng nâng ngạch kỹ thuật viên vận hành lò hơi - tuabin trong các tập đoàn năng lượng và nhà máy điện.

Yêu cầu về kiến thức tiên quyết (Prerequisites)

Để tiếp thu hiệu quả nội dung giáo trình, người học cần hoàn thành khối kiến thức cơ sở ngành trong chương trình đào tạo, bao gồm:

• Nhiệt kỹ thuật (Mã môn học: PETR612002)
• Điện kỹ thuật cơ bản (Mã môn học: ELEO53012)
• Khí cụ điện (Mã môn học: ELET52116)
• Đo lường điện (Mã môn học: ELEI53115)
• Tổng quan về nhà máy nhiệt điện (Mã môn học: ELEO52056)
• An toàn điện (Mã môn học: ELET5201) và An toàn vệ sinh lao động (Mã môn học: SAEN52001).

Mục đích sử dụng đối với giảng viên và kỹ sư

• Đối với giảng viên: Sử dụng làm khung tài liệu chuẩn để thiết kế giáo án lý thuyết, bài giảng đa phương tiện, phiếu học tập và xây dựng ngân hàng đề kiểm tra định kỳ, đề thi kết thúc môn học.
• Đối với kỹ thuật viên và kỹ sư nhà máy: Làm tài liệu tra cứu kỹ thuật về cấu tạo thiết bị áp lực, thông số vận hành của hệ thống xử lý nước, hệ thống cấp nhiên liệu và các quy trình xử lý khói - xỉ trong vận hành nhà máy nhiệt điện than.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với đối tượng nào?

Tài liệu được biên soạn phục vụ trực tiếp cho sinh viên hệ Cao đẳng và Trung cấp nghề Vận hành nhà máy nhiệt điện (theo khung chương trình đào tạo của Trường Cao đẳng Dầu khí), đồng thời phù hợp làm tài liệu bồi dưỡng chuyên môn cho công nhân kỹ thuật, trưởng ca, vận hành viên tại các trạm nhiệt điện công nghiệp.

2. Cần trang bị những kiến thức nền tảng nào trước khi học?

Người học cần có nền tảng cơ bản về nhiệt động kỹ thuật, truyền nhiệt, cơ lưu chất, mạch điện cơ sở và nguyên lý thiết bị điện thông qua các học phần: Nhiệt kỹ thuật (PETR612002), Điện kỹ thuật cơ bản (ELEO53012), Khí cụ điện (ELET52116) và Đo lường điện (ELEI53115).

3. Giáo trình này có điểm gì khác biệt về mặt cấu trúc so với các giáo trình nhiệt kỹ thuật chung?

Khác với các tài liệu lý thuyết nhiệt thuần túy, giáo trình tập trung trực tiếp vào kết cấu cơ khí thực tế và sơ đồ công nghệ liên động của nhà máy nhiệt điện than: phân tích chi tiết cấu tạo tường ống màng hàn, bộ quá nhiệt đa cấp, hệ thống điều chỉnh nhiệt độ hơi bằng phun nước venturi, quy trình xử lý khói thải (ESP, khử $\text{SO}_x$, khử $\text{NO}_x$) và các chu trình phụ trợ như cấp than nghiền, xử lý nước khử khoáng.

4. Phương pháp tự học giáo trình như thế nào để đạt hiệu quả cao?

Người học nên kết hợp đối chiếu giữa phần lý thuyết tính toán (phản ứng cháy, cân bằng nhiệt) với hệ thống sơ đồ hình vẽ chi tiết của từng cụm thiết bị; trả lời toàn bộ hệ thống câu hỏi củng cố trắc nghiệm và bài tập sau mỗi chương; đồng thời liên hệ trực tiếp với các sơ đồ công nghệ thực tế (như sơ đồ lò hơi 600MW Vũng Áng 1 nêu trong tài liệu).

5. Có những tài liệu bổ trợ nào được khuyến nghị tham khảo cùng giáo trình?

Các tài liệu tham khảo chính thức được nhóm tác giả trích dẫn bao gồm:

1. Giáo trình Kỹ thuật nhiệt – PGS.TS. Nguyễn Bốn, PGS.TS. Hoàng Ngọc Đồng.
2. Giáo trình Lò hơi – PGS.TS. Hoàng Ngọc Đồng.
3. Bài giảng Nồi hơi – Trường Đại học Hàng hải Việt Nam.

---

Kết luận

Giáo trình Lò hơi và Hệ thống thiết bị phụ (Mã môn học: ELEO54031) của Trường Cao đẳng Dầu khí là tài liệu đào tạo chuyên môn cung cấp hệ thống kiến thức toàn diện và có cấu trúc chặt chẽ về lý thuyết sinh hơi, cấu tạo thiết bị nhiệt động lực và các hệ thống phụ trợ trong nhà máy nhiệt điện than.

Trong lộ trình đào tạo nghề Vận hành nhà máy nhiệt điện, môn học đóng vai trò bản lề kết nối giữa khối kiến thức cơ sở (Nhiệt kỹ thuật, Điện kỹ thuật) với các môn học thực hành chuyên sâu tiếp theo như Vận hành lò hơi và hệ thống thiết bị phụ 1 & 2 (ELEO55160, ELEO63161), Thực tập sản xuất (ELET54153) và Khóa luận tốt nghiệp (ELET63120). Việc hoàn thành môn học giúp người học nắm vững nguyên lý hoạt động của tổ hợp lò hơi, đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật và quy trình an toàn trong môi trường sản xuất điện năng công nghiệp.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: Khái quát chung về lò hơi Trang 20 CHƯƠNG 2 NHIÊN LIỆU VÀ QUÁ TRÌNH CHÁY TRONG LÒ HƠI ❖ GIỚI THIỆU VỀ CHƯƠNG 2: Chương 2 là bài giới thiệu tổng thể về hệ thống cấp nhiên liệu trong nhà máy nhiệt điện để người học có được kiến thức nền tảng, dễ dàng tiếp cận nội dung môn học ở các bài tiếp theo. ❖ MỤC TIÊU CỦA CHƯƠNG 2 LÀ: Sau khi học xong bài học này, học sinh có khả năng - Trình bày được các loại nhiên liệu trong nhà máy nhiệt điện; - Trình bày được các thành phần của nhiên liệu. - Trình bày được các phương pháp cấp nhiên liệu, quá trình cháy, khái niệm về hệ số dư lượng không khí - Phát huy tính tự giác, sáng tạo và nghiêm túc trong học tập, làm việc ❖ PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY VÀ HỌC TẬP CHƯƠNG 2: - Đối với người dạy: sử dụng phương pháp giảng giảng dạy tích cực (diễn giảng, vấn đáp, dạy học theo vấn đề); yêu cầu người học thực hiện câu hỏi thảo luận và bài tập (cá nhân hoặc nhóm). - Đối với người học: chủ động đọc trước giáo trình trước buổi học; hoàn thành đầy đủ câu hỏi thảo luận và bài tập tình huống bài theo cá nhân hoặc nhóm và nộp lại cho người dạy đúng thời gian quy định.

❖ ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN CHƯƠNG 2: - Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: Phòng học lý thuyết theo tiêu chuẩn - Trang thiết bị máy móc: Máy chiếu và các thiết bị dạy học khác - Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Chương trình môn học, giáo trình, tài liệu tham khảo, giáo án, phim ảnh, và các tài liệu liên quan. - Các điều kiện khác: Không có ❖ KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ CHƯƠNG 2: - Nội dung: ✓ Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức ✓ Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kĩ năng. ✓ Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần: + Nghiên cứu bài trước khi đến lớp + Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập. Chương 2: Nhiên liệu và quá trình cháy trong lò hơi Trang 21 + Tham gia đầy đủ thời lượng môn học.

+ Nghiêm túc trong quá trình học tập. - Phương pháp: ✓ Điểm kiểm tra thường xuyên: Không ✓ Kiểm tra định kỳ lý thuyết 01 bài. ❖ NỘI DUNG CHƯƠNG 2: 2.1 Các loại nhiên liệu dùng trong lò hơi nhà máy nhiệt điện. Nhiên liệu và phân loại nhiên liệu Nhiên liệu là những vật chất khi cháy phát ra ánh sáng và nhiệt năng.

Trong công nghiệp thì nhiên liệu phải đạt các yêu cầu sau: - Có nhiều trong tự nhiên, trữ lượng lớn, dễ khai thác, giá thành rẻ. - Khi cháy không sinh ra các chất gây nguy hiểm. Nhiên liệu có thể phân thành hai loại chính: nhiên liệu vô cơ và nhiên liệu hữu cơ. Nhiên liệu hữu cơ: Nhiên liệu hữu cơ là nhiên liệu có sẵn trong thiên nhiên do quá trình phân hủy hữu cơ tạo thành.

Nhiên liệu hữu cơ dùng trong ngành năng lượng có 3 loại: - Khí thiên nhiên. - Nhiên liệu lỏng: dầu Diezen, dầu nặng (FO). - Nhiên liệu rắn: theo tuổi hình thành nhiên liệu ta có gỗ, than bùn, than nâu, than đá, than cám. Nhiên liệu vô cơ: Nhiên liệu vô cơ là nhiên liệu được tạo ra do phản ứng phân hủy hạt nhân Urađium.2 Thành phần và đặc tính công nghệ của nhiên liệu 2.1 Thành phần của nhiên liệu Nhiên liệu bao gồm những chất có khả năng bị oxy hóa gọi là chất cháy và những chất không thể bị oxy hóa gọi là chất trơ.

Nhiên liệu rắn và lỏng Trong nhiên liệu rắn hoặc lỏng có các nguyên tố: Cacbon(C), Hyđro (H), Ôxi (O), Nitơ (N), Lưu huỳnh (S), độ tro (A) và độ ẩm (W). Các nguyên tố hóa học trong nhiên liệu đều ở dạng liên kết các phân tử hữu cơ rất phức tạp nên khó cháy và không thể thể hiện đầy đủ các tính chất của nhiên liệu. Trong thực tế, người ta thường phân tích nhiên liệu Chương 2: Nhiên liệu và quá trình cháy trong lò hơi Trang 22 theo thành phần khối lượng ở các dạng mẫu khác nhau như: mẫu làm việc, mẫu khô, mẫu cháy, dựa vào đó có thể đánh giá ảnh hưởng của các quá trình khai thác, vận chuyển và bảo quản đến thành phần nhiên liệu. Đối với mẫu làm việc, thành phần nhiên liệu được xác định theo phần trăm khối lượng ở trạng thái thực tế, ở đây có mặt tất cả các thành phần của nhiên liệu: Clv + Hlv+ Sclv=Nlv+ Alv + Wlv = 100% (2-1) Sấy mẫu làm việc ở nhiệt độ 105 0C, thành phần ẩm sẽ tách khỏi nhiên liệu (W= 0), khi đó ta có mẫu nhiên liệu khô: Ck + Hk+ Sck + Nk + Ok + Ak = 100% Đối với mẫu cháy, thành phần nhiên liệu được xác định theo phần trăm khối lượng các chất cháy được: Cc + Hch+ Sc+ Nch + Och = 100% (2-3) Cacbon: Các bon là thành phần cháy chủ yếu trong nhiên liệu, có thể chiếm tới 95% khối lượng nhiên liệu.

Khi cháy, 1kg các bon tỏa ra một nhiệt lượng khá lớn, khoảng 34150 KJ/Kg, gọi là nhiệt trị của các bon, do vậy nhiên liệu càng nhiều các bon thì nhiệt trị càng cao. Tuổi hình thành than càng cao thì lượng các bon chứa ở than càng nhiều nghĩa là nhiệt trị càng cao. Hyđro: Hyđro là thành phần cháy quan trọng của nhiên liệu. Tuy lượng hyđro trong nhiên liệu rất it, tối đa chỉ đến 10% khối lượng nhiên liệu, nhưng nhiệt trị của Hyđrô rất lớn.

Khi cháy, 1kg Hyđro tỏa ra một nhiệt lượng khoảng 144. Lưu huỳnh: Tuy là một thành phần cháy, nhưng lưu huỳnh là một chất có hại trong nhiên liệu vì khi cháy tạo thành SO2 thải ra môi trường rất độc và SO3 gây ăn mòn kim loại rất mạnh, đặc biệt SO2 tác dụng với nước tạo thành axít H2SO4. Lưu huỳnh tồn tại dưới 3 dạng: liên kết hữu cơ Shc, khoáng chất Sk và liên kết Sunfat SSP. S = Shc + Sk + Ssp (2-4) Lưu huỳnh hữu cơ và khoáng chất có thể tham gia quá trình cháy gọi là lưu huỳnh cháy, còn lưu huỳnh Sunfat thường nằm dưới dạng CaSO4, MgSO4.không tham gia quá trình cháy mà tạo thành tro của nhiên liệu.

Ôxi và Nitơ: Ôxi và Nitơ là những thành phần vô ích trong nhiên liệu vì sự có mặt của nó trong nhiên liệu sẽ làm giảm các thành phần cháy được của nhiên liệu, do đó làm giảm nhiệt trị chung của nhiên liệu. Nhiên liệu càng non thì lượng oxy càng nhiều. Nhiên liệu khí: Nhiên liệu khí được đặc trưng bằng hàm lượng các chất Cacbuahyđrô như: CH 4, CH4, CH4, H2,. tính theo phần trăm thể tích.

Chương 2: Nhiên liệu và quá trình cháy trong lò hơi Trang 23 2.2 Đặc tính công nghệ của nhiên liệu Việc lựa chọn phương pháp đốt và sử dụng nhiệt lượng giải phóng từ quá trình cháy nhiên liệu phụ thuộc nhiều vào các đặc tính công nghệ của nhiên liệu. Trong công nghiệp, người ta coi các đặc tính sau đây là đặc tính công nghệ của nhiên liệu: độ ẩm, chất bốc, cốc, tro và nhiệt trị. Độ ẩm: Độ ẩm ký hiệu là W, là lượng nước chứa trong nhiên liệu, lượng nước này nên nhiệt trị của nhiên liệu giảm xuống. Mặt khác khi nhiên liệu cháy cần cung cấp một nhiệt lượng để bốc ẩm thành hơi nước.

Độ ẩm của nhiên liệu được chia ra 2 loại: Độ ẩm trong và độ ẩm ngoài. Độ ẩm trong có sẵn trong quá trình hình thành nhiên liệu, thường ở dạng tinh thể ngậm nước và chỉ tách ra khỏi nhiên liệu khi nung nhiên liệu ở nhiệt độ khoảng 8000C Độ ẩm ngoài xuất hiện trong quá trình khai thác, vận chuyển và bảo quản nhiên liệu. Độ ẩm ngoài tách ra khỏi nhiên liệu khi sấy ở nhiệt độ khoảng 1050C. Chất bốc và cốc: Chất bốc ký hiệu là V, Khi đốt nóng nhiên liệu trong điều kiện không có ôxi ở nhiệt độ 800-8500C thì có chất khí thoát ra gọi là chất bốc, đó là kết quả của sự phân hủy nhiệt các liên kết hữu cơ của nhiên liệu.

Nó là thành phần cháy ở thể khí gồm: hyđrô, cacbuahyđrô, cacbon, oxitcacbon, cacbonic, oxi và nitơ. Nhiên liệu càng già thì lượng chất bốc càng ít, nhưng nhiệt trị của chất bốc càng cao, lượng chất bốc của nhiên liệu thay đổi trong phạm vi: than Anfratxit 2-8%, than đá 10-45%, than bùn 70%, gỗ 80%. Nhiên liệu càng nhiều chất bốc càng dễ cháy. Sau khi chất bốc bốc ra, phần rắn còn lại của nhiên liệu có thể tham gia quá trình cháy gọi là cốc.

Nhiên liệu càng nhiều chất bốc thì cốc càng xốp, nhiên liệu càng có khả năng phản ứng cao. Khi đốt nhiên liệu ít chất bốc như than antraxit, cần thiết phải duy trì nhiệt độ ở vùng bốc cháy cao, đồng thời phải tăng chiều dài buồng lửa để đảm bảo cho cốc cháy hết trước khi ra khỏi buồng lửa. Độ tro: Độ tro ký hiệu là A, tro của nhiên liệu là phần rắn ở dạng chất khoáng còn lại sau khi nhiên liệu cháy. Thành phần của nó gồm một số hỗn hợp khoáng như đất sét, cát, pyrit sắt, oxit sắt,.

Sự có mặt của nó làm giảm thành phần cháy được của nhiên liệu, do đó giảm nhiệt trị của nhiên liệu. Trong qúa trình cháy, dưới tác dụng của nhiệt độ cao một phần bị biến đổi cấu trúc, một phần bị phân hủy nhiệt, bị oxy hóa nhưng chủ yếu biến thành tro. Độ tro của một số loại nhiên liệu trong khoảng: Than 15-30%, gỗ 0,5 đến 1,0%, mazut 0,2 đến 0,3%, khí 0%, được xác định bằng cách đốt nhiên liệu ở nhiệt độ 850 0C với Chương 2: Nhiên liệu và quá trình cháy trong lò hơi Trang 24 nhiên liệu rắn, đến 5000C với nhiên liệu lỏng cho đến khi khối lượng còn lại hoàn toàn không thay đổi. Tác hại của tro: sự có mặt của tro trong nhiên liệu làm giảm nhiệt trị của nhiên liệu, cản trở quá trình cháy.

Khi bay theo khói tro sẽ mài mòn các bề mặt đốt của lò hơi. Một trong những đặc tính quan trọng của tro ảnh hưởng đến điều kiện làm việc của lò là nhiệt độ nóng chảy của tro. Nhiệt độ nóng chảy của tro trong khoảng từ 12000C đến 14250C. Tro có nhiệt độ chảy thấp thì có nhiều khả năng tạo xỉ bám lên các bề mặt ống, ngăn cản sự trao đổi nhiệt giữa khói với môi chất trong ống và làm tăng nhiệt độ vách ống gây nguy hiểm cho ống.

Nhiệt trị của nhiên liệu: Nhiệt trị của nhiên liệu là lượng nhiệt sinh ra khi cháy hoàn toàn 1kg nhiên liệu rắn hoặc lỏng hay 1m3tiêu chuẩn nhiên liệu khí (Kj/kg, Kj/m3tc).