chương 1 gồm các nội dung sau: 1. Tình hình nghiên cứu công nghệ thu xỉ đáy lò hơi đốt than trong nhà máy nhiệt điện trên thế giới 1. Sơ đồ chung của hệ thống thu tro xỉ của nhà máy nhiệt điện đốt than Sơ đồ chung của hệ thải tro xỉ của nhà máy nhiệt điện đốt than [27], [30] (hình 1.1) gồm các thiết bị chính sau: Thiết bị làm mát xỉ đáy lò (1), thiết bị băng tải tro xỉ nóng (2), thiết bị lọc và thu bụi (3), qua băng tải vận chuyển đưa tro xỉ lên si lô (4).1: Sơ đồ chung hệ thống thu tro xỉ của nhà máy nhiệt điện 5 Nguyên lý hoạt động chung (hình 1.1): Xỉ được xả xuống thiết bị làm mát xỉ đáy lò (1), xỉ rơi xuống băng tải xỉ nóng (2) sau đó tới băng tải nghiêng chuyển tới si lô (4) hoặc có thể vận chuyển tới bãi thải. Tro bay theo khói qua thiết bị lọc bụi (3), tiếp theo xuống thiết bị vận chuyển tro xỉ lên si lô (4).
Phân loại công nghệ thải tro xỉ [27], [30] (hình 1.2) Do xỉ từ đáy lò hơi có nhiệt độ cao trung bình 600-700oC (bất thường trên 800oC), nên phải làm mát xỉ đạt dưới 170oC tại cửa ra của cấp cuối cùng để đảm bảo yêu cầu kỹ thuật cho thiết bị vận chuyển. Phân loại công nghệ theo nhiều cách: a) Theo phương pháp làm mát xỉ được chia ra: Thu xỉ bằng phương pháp khô và thu xỉ bằng phương pháp ướt: - Bằng phương pháp ướt: Làm mát bằng nước trực tiếp. - Theo phương pháp khô gồm: Làm mát bằng không khí và thêm cơ cấu rung thì gọi là làm mát bằng không khí rung và bằng nước gián tiếp. - Theo đặc điểm của kỹ thuật vận chuyển: + Hệ thống thải tro xỉ bằng khí động học (vận chuyển bằng ống nhờ khí động học); + Hệ thống thải tro xỉ bằng thủy lực trên hình 1.2 (vận chuyển bằng ống nhờ thủy lực); + Vận chuyển cơ khí: Vận chuyển bằng các thiết bị vận chuyển truyền động cơ khí; + Vận chuyển theo kênh dẫn.
b) Theo phương pháp thu tro xỉ: Thải xỉ đáy lò và thải tro bay. Tổng hợp các công nghệ thải tro xỉ và tro bay trong nhà máy nhiệt điện thể hiện trên hình 1. 6 Hệ thống thu và làm mát tro xỉ Hệ thống thu Hệ xỉ đáy thống thu tro bay Phương pháp Phương pháp thu xỉ ướt thu xỉ khô Kênh vận Cơ khí vận Làm mát xỉ Làm mát xỉ chuyển xỉ chuyển xỉ bằng kh.khí bằng nước gián tiếp Hình 1.2: Sơ đồ phân loại phương pháp thu và làm mát tro xỉ đáy lò hơi [27] 1.3 Phương pháp ướt làm mát xỉ a) Phương pháp làm mát xỉ đáy lò bằng băng tải ngập trong nước [27] Hình 1.3: Thiết bị làm mát xỉ đáy lò nhờ băng tải ngập trực tiếp trong nước Nguyên lý hoạt động (hình 1.3): Tro xỉ nóng từ đáy lò được rơi xuống phễu, đáy phễu có băng tải ngập trong nước mát để vận chuyển xỉ lên si lô. Xỉ thu được luôn ở trạng thái ướt.
7 Ưu điểm: Phương pháp này làm mát nhanh, năng suất cao, thiết bị đơn giản. Nhược điểm: Đòi hỏi băng tải phải có khả năng chịu nước. Mặt khác nước bị bẩn yêu cầu xử lý trước khi thải, dễ gây ô nhiễm môi trường. b) Phương pháp ướt: đó là làm mát xỉ đáy lò bằng phương pháp thủy lực [30] Hình 1.4: Sơ đồ làm mát xỉ đáy lò bằng nước trực tiếp vận chuyển bằng bơm Nguyên lý hoạt động (hình 1.4): Tro xỉ nóng từ đáy lò được rơi xuống phễu và rơi vào thuyền chứa nước (6), xỉ nóng được nước làm mát trực tiếp.
Tro bay từ hệ thống lọc bụi tĩnh điện (8) được thu xuống thuyền (6), tro bay và xỉ hỗn hợp với nước được bơm tới hồ chứa xỉ (13), tại đây tro xỉ được xử lý để làm vật liệu, phục vụ mục đích sản xuất vật liệu xây dựng. Ưu điểm: Phương pháp này làm mát nhanh, năng suất lớn; Nhược điểm: Đòi hỏi bơm công suất cao, bánh công tác chịu mài mòn cao và đường ống dẫn cũng đòi hỏi chịu mài mòn cao. Mặt khác nước bị bẩn yêu cầu xử lý trước khi thải, dễ gây ô nhiễm môi trường, mặt bằng hệ thống chiếm nhiều diện tích.4 Phương pháp khô làm mát xỉ bằng nước (hình 1.5: Thiết bị làm mát tro xỉ bằng nước gián tiếp [27] Nguyên lý hoạt động (hình 1.5): Tro xỉ nóng từ đáy lò được rơi xuống phễu chịu nhiệt, vỏ có hai lớp nhờ đó tạo thành áo nước làm mát xỉ. Đáy phễu có băng tải xích, xỉ nóng được nước làm mát gián tiếp, tiếp theo xỉ khô được đưa tới si lô chứa xỉ.
Ưu điểm: Phương pháp này thải xỉ khô, có thể tái sử dụng nhiệt thải nhờ làm mát gián tiếp, phù hợp với lò hơi công suất nhỏ. Nhược điểm: Đòi hỏi phễu chịu nhiệt độ cao, kích thước phễu lớn.5 Phương pháp khô làm mát xỉ bằng không khí (hình 1.6: Sơ đồ xỉ làm mát bằng khí kiểu rung Nguyên lý hoạt động (hình 1.6): Xỉ nóng được vận chuyển trên băng tải xích (1), phía trên mặt băng tải xỉ có hệ thống hút khí nóng công suất lớn. Nhờ vậy xỉ được làm mát đạt nhiệt độ yêu cầu. Ưu điểm: Thải xỉ khô, tái sử dụng được nhiệt thải từ không khí làm mát (nhiệt độ khoảng 180oC), điều chỉnh được năng suất.
Nhược điểm: Băng tải phải làm việc có thể tới nhiệt độ tới 800oC, thiết bị khá công kềnh do cần lưu lượng không khí làm mát lớn. Loại công nghệ này chưa được sử dụng tại nước ta 1.6 Phương pháp khô làm mát bằng nước gián tiếp với thiết bị kiểu tang quay Loại thiết bị mới làm mát xỉ đáy lò hơi CFB kiểu tang quay bằng nước gián tiếp mô tả (hình 1.7) đã được các nhà khoa học nghiên cứu thiết kế và ứng dụng thành công vào sản xuất tại công ty thiết bị Môi trường Song linh năm 2013 (Qingdao Songling Power Enviromental Equipment Co. Products for CFB Boiler). Bản chất nguyên lý cấu tạo của thiết bị là vỏ tang dạng trụ bằng thép có hai lớp tạo thành không gian để chứa nước làm mát (áo nước), trên bề mặt vách trong tang được kết cấu đường vít xoắn để vận chuyển xỉ từ đầu vào đến đầu ra khi tang quay.
Ngoài ra xen giữa các hàng cánh vít còn được bố trí hệ thống đường ống dẫn nước để tăng cường làm mát xỉ. Trên mặt trụ ngoài được lắp bộ truyền động chu vi để dẫn động quay tang. Tuy khối lượng lớn nhưng loại thiết bị này thích hợp cho phương án làm mát xỉ một cấp. Vì vậy sản phẩm ra đời đã nhanh chóng chiếm được thị phần tới 70% trong nội địa Trung quốc cũng như thế giới [31].
Nguyên lý hoạt động được mô tả dưới đây: 10 Hình 1.7: Thiết bị làm mát xỉ đáy lò bằng nước gián tiếp với thiết bị kiểu tang quay [32] Nguyên lý hoạt động: Tro xỉ đáy lò CFB từ buồng lửa (nhiệt độ trung bình khoảng 600-700oC, có thể tới 900oC) [1] rơi vào tang quay, nhờ hệ thống cánh bố trí kiểu vít vô tận trên mặt trong tang quay, tro xỉ được vận chuyển tới đầu ra. Nhờ nước mát (nhiệt độ 33-40oC) chảy trong áo nước vỏ tang quay và trong hệ thống ống nước xen kẽ rãnh vít xoắn, xỉ được làm mát tại đầu ra có nhiệt độ 80oC-100oC) và rơi xuống băng tải cào xỉ. Trao đổi nhiệt giữa môi chất nóng (xỉ nóng) và môi chất lạnh (nước) là quá trình đối lưu, dẫn nhiệt và bức xạ nhiệt. Năng suất thiết bị có thể điều chỉnh được bằng cách: Thay đổ vận tốc quay của tang, giảm nhiệt độ nước làm mát, thay đổi lưu lượng nước làm mát.
Ưu điểm:Thiết bị thải xỉ khô, tái sử dụng được nhiệt thải của nước nóng t (nhiệt độ khoảng 80oC), tro xỉ được làm mát liên tục, phù hợp với yêu cầu hoạt động liên tực của lò hơi nhà máy nhiệt điện than và năng suất làm mát cao.Thiết bị làm mát kiểu tang quay loại mới, sản xuất tại công ty Song Linh có khả năng làm mát xỉ đáy lò cho lò hơi công nghệ than phun(công nghệ PC) và công nghệ CFB cho nhà máy công suất 50MW- 600MW [31]. Nhược điểm: - Các chi tiết, bộ phận phía trong của tang quay phải làm việc ở nhiệt độ cao, có thể tới trên 900oC; - Khối lượng và kích thước thiết bị lớn; - Cổ trục của tang khó làm kín, gây phát tán bụi ra môi trườ - Hiệu suất truyền nhiệt thấp hơn thiết bị làm mát kiểu vít quay(xem trình bày tại chương3) 11 1. Tổng quan về thiết bị trao đổi nhiệt Để có thể lựa chọn phương pháp tính toán truyền nhiệt cho thiết bị làm mát xỉ cần phải nghiên tổng quan về một số thiết bị trao đổ nhiệt với nội dung sau đây: Bản chất thiết bị làm mát xỉ đáy hơi là một thiết bị trao đổi nhiệt. Do vậy mục tiêu của chương một là nghiên cứu quá trình trao đổi nhiệt của các thiết bị làm mát để làm cơ sở lựa chọn thiết bị, xác định mô hình truyền nhiệt để làm căn cứ xác định phương pháp tính toán.
Thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống vỏ [3],[4], [6] Cấu tạo thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống vỏ được trình bày trên hình 1. Thiết bị gồm vỏ bằng kim loại dày bên trong chứa nhiều ống nhỏ. Các ống nhỏ thường là ống nhẵn hoặc là ống có cánh gắn theo chu vi bên ngoài ống, ống nhỏ có thể là hoặc hình ống thẳng (hình 1.8) hoặc chữ U (hình 1. Một môi chất cho đi trong các ống nhỏ, môi chất khác đi trong không gian giữa các ống và chuyển động dọc theo các ống nếu không có các tấm chắn hoặc chuyển động cắt ngang và dọc theo các ống khi có các tấm tản nhiệt để tăng cường quá trình trao đổi nhiệt và chống rung động cho các ống.10 trình bày cấu tạo tấm chắn với dòng môi chất chảy trong ống, khi gọi quãng đường đi của môi chất từ đầu này đến đầu kia của thiết bị là hành trình, thiết bị có thể có một hành trình (hình 1.8), hai hành trình (hình 1.
Số hành trình tăng sẽ làm tăng tốc độ của dòng môi chất chảy trong ống khi lưu lượng không đổi.8: Thiết bị ống thẳng một hành trình trao đổi nhiệt cùng chiều 1- Vỏ; 2- Chùm ống; 3 - Nếp bù; 4 – Tấm chắn; 5 – Vít cố định tấm chắn; 6 – Vách lắp ống; 7- Buồng phân phối môi chất; 8 – Nắp.9: Thiết bị ống chữ U, hai hành trình Để chống sự giãn nở vì nhiệt, người ta có thể tạo ra nếp bù (3) trên vỏ (hình 1.8) hoặc sử dụng ống hình chữ U (hình 1.
