Tkc q3 chuong 02 lo hoi va thiet bi phu tro (rev3)

Chương

2

LỊ HƠI VÀ THIẾT BỊ PHỤ TRỢ

Tháng 8/2017
Thực hiện:

Hồng Tuấn Anh
Phùng Duy Hà
Đỗ Quang Phương

Kiểm tra:

Vũ Việt Dũng

Ngày

Ký tên


MỤC LỤC
1.
1.1.
1.2.

LỊ HƠI .......................................................................................................................5
Tổng quan ......................................................................................................................................... 5
Tiêu chí thiết kế .............................................................................................................................. 5

1.2.1.

Nguyên tắc chung .............................................................................................. 5

1.2.2.

Tiêu chuẩn thiết kế ............................................................................................ 5

1.2.3.

Các thông số đảm bảo ....................................................................................... 5
1.

Công suất định mức (RO) ........................................................................... 5

2.

Cơng suất liên tục lớn nhất của lị hơi (BMCR) ......................................... 6

3.

Hiệu suất lị hơi ........................................................................................... 6

4.

Thơng số hơi ............................................................................................... 6

5.

Phụ tải tối thiểu khi đốt than ....................................................................... 6

1.2.4.

Đặc tính than thiết kế ........................................................................................ 6

1.3.

Phân tích lựa chọn giải pháp công nghệ .............................................................................11

1.3.1.

Thiết kế buồng đốt........................................................................................... 11

1.3.2.

1.

Đối với lò hơi đốt than antraxit, ................................................................ 11

2.

Đối với lò hơi đốt than Bitum/Subbitum .................................................. 13

Xem xét thiết kế hệ thống vòi đốt ................................................................... 14
1.

Thiết kế vòi phun ...................................................................................... 14

2.

Đối với buồng đốt W ................................................................................ 15

1.3.3.

Thiết kế bố trí các bề mặt trao đổi nhiệt quá nhiệt, tái sấy và hâm nước........ 16

1.3.4.

Xem xét thiết kế vật liệu các bộ phận áp lực .................................................. 17

2.
2.1.
2.2.

1.

Dự phòng do thay đổi dải nhiên liệu......................................................... 17

2.

Dự phòng nhiệt độ thiết kế ống thay đổi .................................................. 17

3.

Áp suất thiết kế ống .................................................................................. 17

4.

Ứng suất cho phép .................................................................................... 17

5.

Tối ưu hóa lựa chọn vật liệu ..................................................................... 17

6.

Dự phòng của nhà chế tạo ống .................................................................. 18

7.

Các kết quả khơng mong muốn của ăn mịn ............................................. 18

HỆ THỐNG NGHIỀN THAN VÀ CHẾ BIẾN THAN BỘT ...............................18
Tiêu chuẩn áp dụng.....................................................................................................................18
Phân tích lựa chọn phương pháp nghiền than .................................................................19


2.2.1.

Hệ thống nghiền trực tiếp ................................................................................19

2.2.2.

Hệ thống nghiền than có sử dụng bunke trung gian ........................................20

2.3.
Phân tích, lựa chọn thơng số, cấu hình của một số thiết bị chính của hệ thố ng
má y nghiề n và chế biế n than bộ t ............................................................................................................ 23

2.3.1.

Bunke than thô .................................................................................................23

2.3.2.

Máy nghiền than ..............................................................................................24
1.

Đặc tính máy nghiền bi nằm ngang...........................................................24

2.

Đặc tính máy nghiền trục đứng .................................................................25

3.

Phân tích, đánh giá lựa chọn máy nghiền than..........................................26

4.

Số lượng máy nghiền và các đặc tính than-khí đầu ra đầu vào.................28

2.3.3.

Máy cấp than ...................................................................................................28

2.3.4.

Quạt chèn máy nghiền than .............................................................................29

2.3.5.

Đường ống dẫn nhiên liệu ...............................................................................29

2.4.
Danh sách các lỗi hay xảy ra đối với hệ thống nghiền than và chế biến than bột ở
các dự án khác của EVN .............................................................................................................................. 29
3.
HỆ THỐNG KHĨI GIĨ LỊ HƠI ......................................................................... 29
3.1.
Tiêu chuẩn áp dụng .................................................................................................................... 29
3.2.
Bộ sấy khơng khí .......................................................................................................................... 30

3.2.1.

Tổng quan về cơng nghệ..................................................................................30

3.2.2.

Phân tích lựa chọn cơng nghệ ..........................................................................30
1.

Bộ sấy khơng khí kiểu truyền nhiệt (bộ sấy tĩnh) .....................................30

2.

Bộ sấy khơng khí kiểu hồi nhiệt (bộ sấy quay) .........................................31

3.3.

Hệ thống khói gió lị hơi ............................................................................................................ 33

3.3.1.

Tổng qt .........................................................................................................33

3.3.2.

Lựa chọn thiết bị ..............................................................................................34

3.3.3.

Các yếu tố ảnh hưởng thiết kế đường dẫn khói, gió ........................................34
1.

Thơng số đầu vào để lựa chọn kích thước đường ống ..............................34

2.

Vật liệu chế tạo ống ...................................................................................34

3.

Gân tăng cứng ...........................................................................................34

4.
4.1.
4.2.

HỆ THỐNG THẢI XỈ ĐÁY LÒ ............................................................................ 34
Tổng quan ....................................................................................................................................... 35
Tiêu chí thiết kế ............................................................................................................................ 35

4.2.1.

Thơng số thiết kế .............................................................................................35

4.2.2.

Tiêu chuẩn áp dụng..........................................................................................36

4.3.

Phân tích lựa chọn giải pháp kỹ thuật ................................................................................. 36


4.3.1.

Phân loại phương pháp thải tro xỉ đáy lò ........................................................ 36

4.3.2.

Phương pháp thải xỉ kiểu ướt .......................................................................... 36

4.3.3.

1.

Nguyên lý hoạt động: ................................................................................ 36

2.

Hệ thống băng tải cào chìm ...................................................................... 37

3.

Ưu nhược điểm: ........................................................................................ 41

Hệ thống băng tải xỉ kiểu khô ......................................................................... 41
1.

Nguyên lý hoạt động: ................................................................................ 41

2.

Cấu tạo của băng tải xỉ kiểu khô: .............................................................. 42

3.

Ưu nhược điểm: ........................................................................................ 44

4.3.4.

So sánh hai phương pháp thải xỉ đáy lò .......................................................... 44

5.
5.1.
5.2.
5.3.

6.

CÁC HỆ THỐNG PHỤ TRỢ KHÁC ....................................................................45
Van an toàn ....................................................................................................................................45
Hệ thống thổi muội lò hơi .........................................................................................................45
Hệ thống lấy mẫu hơi nước......................................................................................................49
PHỤ LỤC VÀ TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................51


Tổng Công Ty Phát Điện 3
Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện 2

Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện

1. LỊ HƠI
1.1.

Tổng quan

Lị hơi là thiết bị quan trọng bậc nhất trong một nhà máy nhiệt điện. Lị hơi sẽ hấp thụ
nhiệt sinh ra trong q trình cháy nhiên liệu tạo thành hơi nước mang nhiệt để chạy
tuabin và sản xuất ra điện.
Lò hơi và các thiết bị phụ được cấp với trọn bộ các chi tiết bao gồm:
 Lò hơi cùng với trọn bộ tất cả các thiết bị phụ bao gồm các hệ thống khói
gió và các bộ gia nhiệt khơng khí, v.v...
 Các hệ thống nhiên liệu đốt trực tiếp than, dầu, bao gồm các bunker than
khô, các bộ cấp than khô, các bộ tách lọc,…
 Đường ống hơi chính, hơi tái sấy, nước cấp,
 Hệ thống đo lường nhà máy cần thiết cho việc vận hành an toàn, hiệu quả
và tin cậy của thiết bị,

 Các hệ thống lấy mẫu và định lượng hóa chất,
 Các bộ phận phụ trợ và các thiết bị đặc biệt khác
1.2.
1.2.1.

Tiêu chí thiết kế
Ngun tắc chung

Lị hơi được thiết kế đảm bảo an toàn, tin cậy, phù hợp và kinh tế cho vận hành và bảo
dưỡng. Công nghệ tiên tiến, đã được kiểm nghiệm là một chỉ tiêu hàng đầu trong việc
lựa chọn cho các hạng mục/thiết bị của nhà máy.
Nhà máy sẽ được xem xét nhằm hạn chế đến mức tối đa các nguy cơ ảnh hưởng đến
môi trường theo các tiêu chuẩn/qui định hiện hành của Việt Nam.
Nhiên liệu chính của nhà máy là than (anthracite hoặc Bitum/Subbitum). Dầu (DO) chỉ
được dùng cho khởi động và đốt trợ tải khi phụ tải lò hơi giảm và q trình đốt than
khơng ổn định.
1.2.2.

Tiêu chuẩn thiết kế

Lị hơi nói riêng và nhà máy nói chung sẽ được thiết kế theo các tiêu chuẩn sau:
 Các tiêu chuẩn Việt Nam bắt buộc về thử nghiệm và chế tạo
 Các tiêu chuẩn quốc tế ISO, IEC và các tiêu chuẩn của các nước phát triển như
Anh, Đức, Nhật…
 Các tiêu chuẩn của các hiệp hội quốc tế như: ASME, ASTM, ASHARE, ANSI,
NFPA…
 Và các tiêu chuẩn khác được chủ đầu tư phê duyệt
1.2.3.

Các thông số đảm bảo

1. Công suất định mức (RO)
Quyển 3, Chương 2 – Lò hơi và thiết bị phụ trợ
Ấn bản 3, tháng 10/2017

Trang 5/51


Tổng Công Ty Phát Điện 3
Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện 2

Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện

Cơng suất định mức của lị hơi là lưu lượng hơi định mức (t/h) trong điều kiện
vận hành liên tục được bảo hành của công suất điện định mức (ví dụ 600MW).
2. Cơng suất liên tục lớn nhất của lò hơi (BMCR)
Phụ tải lớn nhất liên tục của lị hơi (BMCR) là lưu lượng hơi chính tại đầu vào
tua bin tại điều kiện khả năng phát của tua bin (TCC) cộng với hơi tự dùng cho lò
hơi và các thiết bị khác cộng với khoảng dao động.
3. Hiệu suất lò hơi
Hiệu suất lò hơi là hiệu suất nhiệt của lị hơi được tính tốn dựa trên đặc tính
nhiên liệu than thiết kế.
Hiệu suất lò hơi thường được xem xét tính tốn theo nhiệt trị cao hoặc nhiệt trị
thấp của nhiên liệu và tại 100% công suất định mức (RO).
4. Thông số hơi
Nhiệt độ hơi quá nhiệt tại đầu vào van stop chính và nhiệt độ hơi tái sấy đầu ra bộ
tái sấy đáp ứng yêu cầu của tuabin và chu trình nhiệt (thơng số dưới tới hạn hay
trên tới hạn/siêu tới hạn) dưới chế độ vận hành áp suất trượt trong dải công suất
từ 75% RO đến BMCR.
Giá trị giao động nhiệt độ lớn nhất là ± 5oC dưới điều kiện làm việc bình thường.

5. Phụ tải tối thiểu khi đốt than
Lị hơi sẽ có thể vận hành liên tục tại phụ tải tối thiểu là 70% công suất BMCR
(khi đốt than anthracite) hoặc 40% công suất (khi đốt than bitum/subbitum) mà
không cần đốt dầu hỗ trợ và được điều khiển tự động.
Lò hơi sẽ vận hành với dầu đốt hỗ trợ tại phụ tải từ 30% đến 70% (đối với than
antraxit) và từ 10% - 40% (đối với than bitum/subbitum) công suất BMCR và
được điều khiển tự động.
1.2.4.

Đặc tính than thiết kế

Dải than và đặc tính than thiết kế được phân tích để xác định loại than và đặc tính tạo
xỉ và bám muội. Loại than được xác định theo tiêu chuẩn ASTM D338-92a. Đặc tính
tạo xỉ và bám muội quyết định nhiều khía cạnh của thiết kế lị hơi như:
 Kích thước buồng đốt
 Số vịi thổi bụi yêu cầu
 Khoảng cách giữa các dàn trao đổi nhiệt
 Gới hạn vận tốc lớn nhất
 Kích thước máy nghiền
 Thiết kế buồng đốt
Thiết kế mỗi lò hơi phải phù hợp với đặc tính than cung cấp. Điều này có nghĩa là các
phân tích than lý thuyết phải được đưa ra từ các thành phần của than, để tính tốn đầy
đủ cho các loại nhiên liệu có thể sử dụng với các tiêu chí cụ thể. Người thiết kế cần
Quyển 3, Chương 2 – Lò hơi và thiết bị phụ trợ
Ấn bản 3, tháng 10/2017

Trang 6/51


Tổng Công Ty Phát Điện 3

Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện 2

Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện

phải xem xét đến các trường hợp xấu nhất mà vẫn có thể để đảm bảo rằng lị hơi thiết
kế đáp ứng vận hành một cách liên tục và ổn định.
Trong khuôn khổ đồ án này, TV2 xin đưa ra dữ liệu dải đặc tính than Antraxit và than
Bituminous/SubBituminous để tham khảo cho việc lựa chọn đặc tính than cho các dự
án nhà máy điện trong tương lai.
Bảng 1. Đặc tính kỹ thuật của Than Bituminous/SubBituminous

Than Á bitum

Than bitum

Than thiết kế

Điển hình

Dải

Điển hình

Dải

Điển hình

Dải

34

< 38

12

<14

27.4

<33.2

Độ
ẩm
% adb
riêng

15

<25

8

<12

12.9

<20

Tro

% adb

4

<8

9.5

<17

5.88

<9.8

Chất bốc

% adb

42

35 – 55

40

22 – 42

41.16

25 – 50

Carbon cố
% adb
định

39

Tùy loại

42.5

Tùy loại

40.06

30,00 –
42,50

Tổng

% adb

100

Lưu huỳnh
% adb
tổng

0.15

Đơn vị

Độ
tổng

ẩm

% arb

Phân tích gần đúng

100

0.10
0.70

–

0.35

100

0.35
1.20

–

0.85

1.1

Phân tích
thành
phần
Carbon

% daf

72.41

77.3

74.12

77.3

Hydro

% daf

5.46

5.6

5.51

5.6

Nitơ

% daf

1.06

1.1

1.07

1.1

Quyển 3, Chương 2 – Lị hơi và thiết bị phụ trợ
Ấn bản 3, tháng 10/2017

Trang 7/51


Tổng Công Ty Phát Điện 3
Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện 2

Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện

Than Á bitum

Than bitum

Điển hình

Điển hình

Than thiết kế

Đơn vị

Dải

Dải

Điển hình

Dải

Lưu huỳnh % daf

0.19

0.42

1.05

1.35

Clo

0.01

0.01

0.01

0.02

Oxy
và
các
% daf
nguyên tố
khác

20.88

15.58

18.24

27.56

Tổng

% daf

100

100

100

Độ cứng

HGI

55

40 – 60

36

34 – 50

36

36 – 57

Gross
(adb)

Kcal/kg

5500

>4800

6300

>6000

5740

>4950

Gross
(arb)

Kcal/kg

4271

>4100

6025

>5600

4797

>4400

% daf

Nhiệt trị

Thành phần tro (% trong tro)
SiO2

%

23

55.9

Al2O3

%

13

32.5

Fe2O3

%

17.75

3.2

CaO

%

31

2.8

MgO

%

6.5

1.7

TiO2

%

0.6

1.8

Na2O

%

0.25

1

K2O

%

0.5

0.5

SO3

%

6

0.48

Quyển 3, Chương 2 – Lò hơi và thiết bị phụ trợ
Ấn bản 3, tháng 10/2017

Trang 8/51


Tổng Công Ty Phát Điện 3
Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện 2

Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện

Than Á bitum

Than bitum

Điển hình

Điển hình

Than thiết kế

Đơn vị

Dải

P2O5

%

0.2

0.04

Mn3O4

%

0.5

0.04

Các oxit
kim loại %
khác

0.7

0.04

100

100

Dải

Điển hình

Dải

>1200

1150

>1100

Nhiệt độ nóng chảy tro
Biến dạng
ban đầu

o

C

1150

Hình cầu

o

C

1200

Hình bán
cầu

o

C

1250

1600

Biến dạng
chảy

o

C

1300

1600

>1150

1350

(Nguồn: theo đặc tính than đang sử dụng cho Vĩnh Tân 4, Duyên Hải 3 và Duyên Hải
3 Mở rộng)
Bảng 2. Đặc tính kỹ thuật của Than Antraxit

Loại Than

Tỉ lệ cỡ
Độ tro khô
hạt khi

Ak %
giao
Mã sản Cỡ hạt nhận
phẩm mm ban đầu
khơng
lớn hơn Trung Giới hạn
bình
%

Nhiệt
trị
tồn
Wtp %
Skch %
phần
khơ
khơng
Khơng
Khơng nhỏ
Trung
Trung Trung
hơn
lớn
lớn
bình
bình bình
hơn
hơn Qkgr
cal/g
Độ ẩm tồn

phần

Chất
bốc
khơ
Vk %

Lưu huỳnh
chung khơ

6,50

0,65

Hồng Gai
Cám 4a HG HG 09A

≤ 15

5

21,00 19,01÷23,00 8,00

Quyển 3, Chương 2 – Lò hơi và thiết bị phụ trợ
Ấn bản 3, tháng 10/2017

12,00

0,90

6400

Trang 9/51


Tổng Công Ty Phát Điện 3
Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện 2

Loại Than

Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện

Tỉ lệ cỡ
Độ tro khô
hạt khi
Ak %
giao
Mã sản Cỡ hạt nhận
phẩm mm ban đầu
không
lớn hơn Trung Giới hạn
bình
%

Nhiệt
trị
tồn
Wtp %
Skch %
phần

khơ
khơng
Khơng
Khơng nhỏ
Trung
Trung Trung
hơn
lớn
lớn
bình
bình bình
hơn
hơn Qkgr
cal/g
Độ ẩm tồn
phần

Chất
bốc
khơ
Vk %

Lưu huỳnh
chung khơ

Cám 4b HG HG 09B

≤ 15

5

25,00 23,01÷27,00 8,00

12,00

6,50

0,65

0,90

5950

Cám 5a HG HG 10A

≤ 15

5

29,00 27,0÷31,00

8,00

12,00

6,50

0,65

0,90

5600

Cám 5b HG HG 10B

≤ 15

5

33,00 31,01÷35,00 8,00

12,00

6,50

0,65

0,90

5250

Cám 6a HG HG 11A

≤ 15

5

37,50 35,01÷40,00 8,00

12,00

6,50

0,65

0,90

4800

Cám 3c VD VD 08C ≤ 15

5

17,50 16,01÷19,00 8,50

13,00

3,75

1,10

1,75

6350

Cám 4a VD VD 09A ≤ 15

5

21,00 19,01÷23,00 8,50

13,00

3,75

1,10

1,75

6000

Cám 4b VD VD 09B ≤ 15

5

25,00 23,01÷27,00 8,50

13,00

3,75

1,10

1,75

5700

Cám 5a VD VD 10A ≤ 15

5

29,00 27,01÷31,00 8,50

13,00

3,75

1,10

1,75

5400

Cám 5b VD VD 10B ≤ 15

5

33,00 31,01÷35,00 8,50

13,00

3,75

1,10

1,75

5050

Cám 6a VD VD 11A ≤ 15

5

37,50 35,01÷40,00 8,50

13,00

3,75

1,10

1,75

4650

5

25,00 23,01÷27,00 8,00

12,0

5,00

0,80

1,20

5700

≤ 15

5

29,00 27,01÷31,00 8,00

12,0

5,00

0,80

1,20

5350

Cám 5b MK MK 10B ≤ 15

5

33,00 31,01÷35,00 8,00

12,0

5,00

0,80

1,20

5000

≤ 15

5

37,50 35,01÷40,00 8,00

12,0

5,00

0,80

1,20

4600

Cám 3c NH NH 08C ≤ 25

5

17,00 15,01÷19,00 20,00 23,00

7,00

3,00

4,00

6450

Cám 4a NH NH 09A ≤ 25

5

21,00 19,01÷23,00 20,00 23,00

7,00

3,00

4,00

6150

Cám 4b NH NH 09B ≤ 25

5

25,00 23,01÷27,00 20,00 23,00

7,00

3,00

4,00

5850

Cám 5a NH NH 10A ≤ 25

5

29,00 27,01÷31,00 20,00 23,00

7,00

3,00

4,00

5450

Cám 5b NH NH 10B ≤ 25

5

33,00 31,01÷35,00 20,00 23,00

7,00

3,00

4,00

5150

Vàng Danh

Mạo Khê

Cám 4b MK MK 09B ≤ 15
Cám 5a MK

Cám 6a MK

MK
10A

MK
11A

Núi Hồng

Quyển 3, Chương 2 – Lò hơi và thiết bị phụ trợ
Ấn bản 3, tháng 10/2017

Trang 10/51


Tổng Công Ty Phát Điện 3
Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện 2

Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện

Độ ẩm tồn
phần

Chất
bốc
khơ

Vk %

Lưu huỳnh
chung khơ

5

37,50 35,01÷40,00 20,00 23,00

7,00

3,00

4,00

4700

Cám 3c KH KH 08C ≤ 25

10

17,00 15,01÷19,00 10,50 14,00 12,00 2,00

3,00

6450

Cám 4a KH KH 09A ≤ 25

10

21,00 19,01÷23,00 10,50 14,00 12,00 2,00

3,00

6150

Cám 4b KH KH 09B ≤ 25

10

25,00 23,01÷27,00 10,50 14,00 12,00 2,00

3,00

5750

Cám 5a KH KH 10A ≤ 25

10

29,00 27,01÷31,00 10,50 14,00 12,00 2,00

3,00

5400

Cám 5b KH KH 10B ≤ 25

10

33,00 31,01÷35,00 10,50 14,00 12,00 2,00

3,00

5050

Cám 6a KH KH 11A ≤ 25

10

37,50 35,01÷40,00 10,50 14,00 12,00 2,00

3,00

4650

Loại Than

Tỉ lệ cỡ
Độ tro khô
hạt khi
Ak %
giao
Mã sản Cỡ hạt nhận
phẩm mm ban đầu
khơng
lớn hơn Trung Giới hạn
bình
%

Cám 6a NH NH 11A ≤ 25

Nhiệt
trị
tồn
Wtp %
Skch %
phần
khơ
khơng
Khơng
Khơng nhỏ
Trung
Trung Trung
hơn
lớn
lớn
bình
bình bình
hơn
hơn Qkgr
cal/g

Khánh Hịa

Nơng Sơn
Cám 5a NS

NS 10A ≤ 25

10

29,00 27,01÷31,00 10,00 12,00

7,50

2,50

3,50

5300

Cám 5b NS

NS 10B ≤ 25

10

33,00 31,01÷35,00 10,00 12,00

7,50

2,50

3,50

5100

Cám 6a NS

NS 11A ≤ 25

10

37,50 35,01÷40,00 10,00 12,00

7,50

2,50

3,50

4650

(Nguồn: Theo TCVN 8910-2011: Than Thương Phẩm - u Cầu Kỹ Thuật)
1.3.

Phân tích lựa chọn giải pháp cơng nghệ

1.3.1.

Thiết kế buồng đốt

Hiện nay, đối với lò hơi đốt than phun trên thế giới nếu chia theo nhiên liệu thì sẽ có lị
hơi đốt than antraxit và lị hơi đốt than bitum/subbituminous; nếu chia theo thơng số
hơi thì sẽ có lị có thơng số dưới tới hạn và trên tới hạn/siêu tới hạn.
1. Đối với lò hơi đốt than antraxit,
Do đặc tính than thiết kế có khả năng cháy rất thấp (do có hàm lượng chất bốc
trong than thấp) so với các loại than khác, buồng đốt phải được thiết kế với các

đặc điểm sau:
 Thể tích buồng đốt phải đủ lớn để có thể bố trí vịi đốt tạo ngọn lửa đủ dài
(như bố trí vịi đốt xuống dưới hoặc bố trí vịi đốt thành 2 hàng hoặc có cấu
hình tương tự).

Quyển 3, Chương 2 – Lị hơi và thiết bị phụ trợ
Ấn bản 3, tháng 10/2017

Trang 11/51


Tổng Công Ty Phát Điện 3
Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện 2

Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện

 Các dàn ống sinh hơi được phủ gạch chịu lửa ở khu vực phía dưới buồng đốt
và khu vực trung tâm ngọn lửa (để tránh hiện tượng quá nhiệt các dàn ống gần
trung tâm ngọn lửa và giữ nhiệt độ ổn định trong quá trình mồi lửa).
 Loại vịi đốt và cách bố trí vịi đốt thích hợp để có ngọn lửa dài hơn.
 Cung cấp gió thứ cấp tại các vị trí thích hợp trong suốt chiều dài ngọn lửa.
 Các dàn ống buồng lửa, vùng trao đổi nhiệt bức xạ và đối lưu được làm theo
kiểu màng và làm mát bằng nước hoặc hơi nước và được hàn kín khơng cho
khói lọt ra ngồi. Kích thước và cấu tạo buồng lửa phải đảm bảo cho than
(thiết kế) cháy kiệt trước khi thốt ra ngồi. Ngồi ra cịn phải đảm bảo khơng
có vùng “chết” nào, tập trung hỗn hợp khí-khói có nguy cơ gây ra cháy nổ.
 Các khu vực có sự đổi hướng ngọn lựa sẽ có sự mài mịn lớn hơn các khu vực
khác do khói bụi than như khu vực bộ tái sấy, bộ hâm nước, bộ quá nhiệt…
cần phải được thiết kế đặc biệt để chống mài mòn gây thủng ống.
Với các yêu cầu này, kiểu buồng đốt với ngọn lửa hình chữ W (down-shot flame)

có thể giải quyết được những vấn đề khó khăn khi đốt than antraxít mà kiểu lị
cấu tạo truyền thống (chữ PI, 2 pass) chưa giải quyết tồn diện được.
Hiện nay, cơng nghệ buồng đốt này có thơng số hơi phổ biến là dưới tới hạn, tuần
hồn tự nhiên có bao hơi (Vĩnh Tân 2, Duyên Hải 1, Mơng Dương 2, Phả Lại 2,
ng Bí Mở rộng, Quảng Ninh, Hải Phòng, Nghi Sơn 1, Vũng Áng 1…), trừ một
trường hợp đặc biệt có thơng số hơi trên tới hạn, lò trực lưu là dự án Vĩnh Tân 1,
tuy nhiên dự án mới đang trong giai đoạn xây dựng, chưa được kiểm chứng vận
hành.
Việc thiết kế các vòi đốt có khả năng tạo hồ trộn và tạo xốy cao do lực ly tâm
lớn sẽ dẫn đến lượng than nghiền phân bố trong buồng đốt đồng đều hơn, và làm
cho lượng than nghiền cháy hiệu quả hơn. Các vòi đốt nằm trên các vai của
buồng đốt và được bố trí hướng xuống, điều này làm cho ngọn lửa có dạng W, và
tăng chiều dài của ngọn lửa, làm tăng thời gian dừng lại của than nghiền trong
buồng lửa và tăng hiệu suất q trình cháy của lị hơi. Thể tích buồng đốt lớn và
ngọn lửa dài làm cho tăng mức độ cháy kiệt của than nghiền và dẫn đến hiệu suất
quá trình cháy cao hơn.
Khi xem xét đến các đặc điểm của tro xỉ, khả năng nóng chảy và bám xỉ, nhiệt độ
khói ra khỏi buồng lửa sẽ được lựa chọn phù hợp, và việc thiết kế bước ống lớn
lên được xem xét trong ống của bộ quá nhiệt có nhiệt độ cao. Đồng thời, suất tỏa
nhiệt của buồng lửa được chọn thích hợp. Việc lựa chọn buồng đốt kiểu W làm
cho suất tỏa nhiệt tương đối thấp. Gió sơ cấp được bố trí trên các vai của buồng
đốt thấp hơn và gió thứ cấp được bố trí phía trước và vách cạnh buồng lửa, và gió
làm mát được phân phối ở 2 phía vách, và phễu xỉ. Với việc phân phối gió hợp lý
cho buồng lửa, sẽ ngăn ngừa việc xỉ nóng chảy bên trong buồng lửa.
Theo những đặc điểm của than thiết kế cho dự án, dựa trên hàm lượng chất bốc,
hydro và lượng tro xỉ trong than, tỷ lệ phản ứng cháy của nhiên liệu là xác định.
Một số đai chịu lửa được bố trí trên vùng đốt của đáy buồng lửa, phía dưới vai
Quyển 3, Chương 2 – Lò hơi và thiết bị phụ trợ
Ấn bản 3, tháng 10/2017

Trang 12/51


Tổng Công Ty Phát Điện 3
Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện 2

Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện

của buồng lửa, phía trước và sau vách buồng lửa, và hai bên cạnh vách buồng
lửa; điều này làm tăng đáng kể nhiệt độ của vùng cháy và vùng quá trình cháy, và
làm cho than nghiền dễ cháy, cháy ổn định và cháy kiệt; và làm tăng đáng kể hiệu
suất lị hơi.
Khơng khí cần cho q trình đốt nhiên liệu của lò hơi W một phần được phân
phối từ các vai lị (thơng qua vịi phun nhiên liệu cùng khơng khí). Lượng khơng
khí cịn lại cho q trình cháy được chia thành các tầng phân phối vào buồng đốt
từ các cửa gió thứ cấp phía trước và sau vách buồng lửa; và được chia thành 3
lớp: lớp trên, lớp giữa và lớp dưới. Một vài khoảng cách được thiết lập giữa cửa
lấy gió phía trên của gió thứ cấp và vai buồng lửa tạo thành các lớp gió phân phối
cho các lớp cháy nhiên liệu. Sự bố trí này đảm bảo rằng quá trình đốt than
Anthracite được cung cấp gió từ các cửa gió thứ cấp. Vì thế, việc bố trí này phù
hợp cho đặc điểm khó cháy của than Anthracite. Đồng thời, với bố trí này sẽ làm
giảm hàm lượng NOx hình thành trong quá trình cháy và làm cho các bề mặt
buồng đốt khơng bị đóng xỉ.
Đối với than Antraxit, do có nhiều tro và nhiệt độ nóng chảy của tro thấp nên
kiến nghị áp dụng buồng lửa thải xỉ lỏng. Hàm lượng các bon không cháy hết
trong tro xỉ phải được giới hạn < 8% để đáp ứng khả năng tái sử dụng tro xỉ trong
tương lai.
2. Đối với lò hơi đốt than Bitum/Subbitum
Do đặc tính than thiết kế có khả năng cháy tốt tốt hơn so với than antraxít (do có
hàm lượng chất bốc trong than cao) nên dạng buồng đốt thường được áp dụng là

buồng lửa hình chữ PI, two pass. Cơng nghệ buồng đốt này có thể áp dụng cho
nhiều loại thơng số hơi dưới tới hạn, trên tới hạn/siêu tới hạn (tuần hồn tự nhiên
có bao hơi hay trực lưu).
Tuy nhiên, trong 3 - 5 năm gần đây, hầu hết các dự án nhiệt điện tại Việt Nam
đều phải xem xét sử dụng than bitum/subbitum nhập từ nước ngoài. Do yêu cầu
về hiệu quả kinh tế của dự án liên quan đến vấn đề nhập than, việc lựa chọn
thông số hơi cao để nâng hiệu suất sản xuất điện của các nhà máy, tiết kiệm nhiên
liệu là yêu cầu bắt buộc và sẽ là định hướng công nghệ tất yếu phải áp dụng trong
các dự án nhà máy điện tương lai.
Hiện nay, các lị hơi trực lưu có buồng lửa chữ PI đã được áp dụng cho các dự án
như Vĩnh Tân 4, Vĩnh Tân 4 mở rộng, Duyên Hải 3, Duyên Hải 3 mở rộng, Long
Phú 1, Sông Hậu 1…) với thông số hơi trên tới hạn (trừ Duyên Hải 3 có thơng số
hơi dưới tới hạn).
Để xác định kích thước tổng thể của buồng đốt lò than phun, nhiều thơng số cần
được xem xét. Kích thước của buồng đốt phụ thuộc chủ yếu vào hệ thống đốt, tuy
nhiên đặc tính đọng xỉ và đóng muội của than cũng có một ảnh hưởng quan trọng
trên thiết kế buồng đốt.
Đối với q trình cháy có nhiều hệ số ảnh hưởng tới thiết kế buồng đốt bao gồm:
 Tổng số vòi phun
Quyển 3, Chương 2 – Lò hơi và thiết bị phụ trợ
Ấn bản 3, tháng 10/2017

Trang 13/51


Tổng Công Ty Phát Điện 3
Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện 2

Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện

 Số lớp vòi phun
 Khoảng cách ngang và dọc của với phun
 Gới hạn trên tỉ lệ thốt nhiệt vùng vịi phun
Hệ số đóng xỉ ảnh hưởng tới thiết kế lò:
 Nhiệt đầu vào buồng đốt trên vùng giới hạn
 Giới hạn nhiệt độ khói thốt buồng đốt
Tổng số vòi phun xác định dựa trên loại than, sẽ xác định giới hạn thiết kế bao
nhiêu nhiệt đầu vào có thể cung cấp qua một vịi đốt đơn. Lượng nhiệt đầu vào
trên mỗi vịi đốt được tính tốn với tổng lượng nhiên liệu cần thiết, tính tốn cháy
và hiệu suất, để tạo ra một lượng hơi nhất định cho tuabin hơi.
Yếu tố chiều dài ngọn lửa từ các vịi đốt sẽ được tính tốn và độ sâu buồng đốt
cần thiết có thể được tối ưu hóa đủ sâu để tránh sự va đập của ngọn lửa nhưng
không quá sâu hỗ trợ ngọn lửa đối xứng với nhau. Nhiệt đầu vào cho mỗi vòi đốt
cũng xác định khoảng cách tối thiểu giữa vòi đốt để ngăn sự tương tác của ngọn
lửa và tối thiểu hóa khoảng cách vịi đốt từ tường buồng đốt ngăn chặn sự va đập
của ngọn lửa.
Nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa (thường được xác định là nhiệt độ khói thải tại
cửa vào của các của bộ quá nhiệt đối lưu được treo phía trên buồng đốt) sẽ được
lựa chọn phụ thuộc vào các đặc điểm của xỉ để giảm khả năng tắc nghẽn trong
vùng thu hồi nhiệt.
Chiều cao của buồng đốt sẽ được xác định để có được thơng số nhiệt độ khói ra
khỏi buồng lửa dự kiến. Phụ thuộc vào mức độ hấp thụ nhiệt cần thiết trong bộ
quá nhiệt và tái sấy bức xạ, một số bố trí đặc biệt, như các tường phân cách của
buồng đốt, các bộ quá nhiệt bức xạ và các dàn ống vách tường có cánh sẽ được
thiết kế để giảm nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa xuống mức yêu cầu. Nhiệt độ
khói ra khỏi buồng lửa sẽ được giảm xuống đủ để không gây ra bất cứ vấn để gì ở
các vùng hấp thụ nhiệt phía trên và phía sau thậm chí khi tổ máy vận hành ở phụ
tải BMCR. Nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa sẽ được xác định thấp hơn nhiệt độ
biến dạng ban đầu của xỉ (T1) với độ dự phòng đủ.
Hàm lượng các bon không cháy hết trong tro xỉ phải được giới hạn < 6% để đáp

ứng khả năng tái sử dụng tro xỉ trong tương lai.
1.3.2.

Xem xét thiết kế hệ thống vòi đốt

Bắt cháy, ổn định ngọn lửa, và cháy kiệt nhiên liệu là những vấn đề phức tạp phụ
thuộc vào kích thước hạt, phối trộn khơng khí, độ ẩm nhiên liệu, và các yếu tố khác.
1. Thiết kế vòi phun
Tùy theo cấu tạo vòi phun, cấu tạo buồng lửa, cơng suất của lị hơi, tính chất
nhiên liệu mà vịi phun có thể đặt theo những vị trí khác nhau trên tường buồng
lửa.
Quyển 3, Chương 2 – Lò hơi và thiết bị phụ trợ
Ấn bản 3, tháng 10/2017

Trang 14/51


Tổng Công Ty Phát Điện 3
Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện 2

Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện

Hiện nay sử dụng rộng rãi bốn loại bố trí sau: đặt ở tường trước, đặt ở tường bên,
đặt ở góc và đỉnh lị. Ở mỗi cách bố trí, vịi phun cịn có thể đặt theo nhiều tầng.
Cấu trúc khí động trong buồn lửa phụ thuộc rất nhiều vào vị trí đặt vịi phun. Vị
trí đặt của vịi phun phải đảm bảo sao cho ngọn lửa phân bố đồng đều trong
buồng lửa, khơng có những vùng chết trong buồng lửa và khơng có hiện tượng
ngọn lửa táp tường gây nên đóng xỉ lên dàn ống. Vị trí đặt của vịi phun cũng có
ảnh hưởng nhiều đến hiệu suất của q trình cháy.
Ở những lị hơi cơng suất lớn số lượng vịi phun nhiều thì có thể đặt theo nhiều

tầng. Khi đặt nhiều tầng như vậy thì chiều dài của buồng lửa phải đủ lớn để đảm
bảo chiều dài của ngọn lửa.
Buồng lửa có ngọn lửa hình chữ PI, two pass, với vòi phun đặt ở ngực lò (tường
trước) được dùng cho cả những loại có nhiều và ít chất bốc, thải xỉ khô.
2. Đối với buồng đốt W
Để đáp ứng vấn đề bắt lửa và cháy ổn định cũng như giảm phát thải khí đốt than
ít chất bốc như Anthaxit, các nhà sản xuất lò hơi đã phát triển kĩ thuật cháy bột
than theo ngọn lửa hình chữ W.
 Thích ứng với hệ thống nghiền than dùng nghiền than thổi trực tiếp. Trong hệ
thống này thì độ mịn của bột than nghiền, sản lượng nghiền được thay đổi
theo phụ tải của lò hơi để thỏa mãn các yêu cầu của quá trình cháy.
 Sử dụng phương án hệ thống nghiền và cấp than trực tiếp có thể giảm bớt
được ảnh hưởng của gió thải sau phân li than (có nhiệt độ thấp) đến q trình
bắt lửa của bột than, do giảm bớt được lượng nhiệt cần thiết vào vùng bắt lửa.
Thông thường trong hệ thống nghiền than và cấp trực tiếp này thường được sử
dụng thiết bị phân li nối liền với máy nghiền bi đầu kép và vịi phun kiểu phân
li hai dịng đậm lỗng. Dịng hỗn hợp bột than và gió đi qua bộ phân li chia
thành hai dịng: Dịng hỗn hợp than và gió có nồng độ bột than đẫm sẽ đi từ
dưới bộ phân li thơng qua miệng gió cấp I đi vào buồng đốt. Tỷ lệ gió cấp I so
với tổng gió chiếm 5-10%. Cịn dịng có nồng độ bột than lỗng sẽ đi ra ở
phần trên của thiết bị phân li đi vào buồng lửa thơng qua đường gió ống
nghiền.
 Các vịi phun đặt ở vị trí đối xứng trên vai lị tường trước và sau, hình thành
ngọn lửa trút xuống hình chữ W. Dịng khói nóng có nhiệt độ cao khi quay lên
vừa khớp với vùng bột than mới đi vào vùng bắt lửa, chính vì vậy nó có ưu
điểm thuận lợi cho việc bắt lửa, xung quanh gió cấp I hoặc song song với gió
cấp I có thể bổ sung thêm gió cấp III nhỏ để bổ trợ oxy cho quá cháy sau khi
bắt lửa.
 Gió cấp II phân thành nhiều dòng đặt ở tường trước và sau buồng lửa để thổi
vng góc với ngọn lửa, với mục đích từng bước phân cấp bổ sung gió đẩy đủ

và đồng đều cho q trình cháy.
 Căn cứ vào đặc tính cháy của than cũng như đặc tính nóng chảy của tro xỉ của
than sử dụng mà ta đặt các lớp đai cháy ở trong phần buồng lửa đi xuống để
Quyển 3, Chương 2 – Lò hơi và thiết bị phụ trợ
Ấn bản 3, tháng 10/2017

Trang 15/51


Tổng Công Ty Phát Điện 3
Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện 2

Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện

nâng cao nhiệt độ vùng bắt lửa, khi phụ tải thay đổi nhiệt độ vùng trung tâm
cháy thay đổi khơng lớn. Chính vì vậy mà khi phụ tải thấp, hoặc đốt than ít
chất bốc, lượng dầu đốt kèm không lớn vẫn đốt cháy ổn định. Kinh nghiệm
cho hay là đối với loại buồng lửa này thích hợp với loại nhiên liệu ít chất bốc
và có tính năng điều tiết phụ tải tốt.
 Tỷ lệ diện tích đai cháy cần được tính tốn thiết kế chính xác trên cơ sở đảm
bảo nhiệt độ trung tâm cháy cao nhưng đồng thời khơng gây nên hiện tượng
đóng xỉ bề mặt tường lị, khơng gây nhiệt đầu ra buồng lửa q cao ảnh hưởng
đến sự làm việc của bộ quá nhiệt mành. Do chiều dài ngọn lửa dài nên bắt lửa
ổn định và quá trình cháy kiệt than cũng tốt hơn.
1.3.3.

Thiết kế bố trí các bề mặt trao đổi nhiệt quá nhiệt, tái sấy và hâm nước

Sau khi kích thước buồng đốt được xác định, bước tiếp theo thiết kế lò hơi là bố trí
phần trao đổi nhiệt đối lưu để đạt được nhiệt độ hơi đầu ra bộ quá nhiệt và tái sấy đáp

ứng với kiểm soát tải. Điều khiển tải để tải tối thiểu của bộ quá nhiệt và tái sấy duy trì
giá trị cơng suất định mức. Lưu ý rằng điều khiển tải có thể sai khác cho nhiệt độ hơi
quá nhiệt và tái sấy.
Ngoài việc đạt được nhiệt độ đầu ra hơi quy định, cần phải đáp ứng các tiêu chí thiết
kế khác để đảm bảo vận hành lị hơi tin cậy. Các tiêu chí thiết kế này là:
 Giới hạn vận tốc khói thải tối đa để giảm nhẹ tốc độ ăn mòn tro và tiềm ẩn
gây ra sự rung động của ống
 Nhiệt độ so với giới hạn khoảng cách giữa các dàn để giảm thiểu tiềm ẩn
tích tụ tro trong các dàn trao đổi nhiệt đối lưu và các bộ phận thổi bụi làm
sạch
 Giới hạn độ sâu dàn tối đa để đảm bảo rằng những vịi thổi bụi có thể làm
sạch tồn bộ chiều sâu của các dàn đối lưu
Đối với nhà chế tạo lị hơi việc xác định bố trí dàn trao đổi nhiệt đối lưu, tất cả loại
than và các dải than thiết kế đều được đánh giá theo mơ hình truyền nhiệt để đảm bảo
các tiêu chí liệt kê ở trên cũng như nhiệt độ hơi đầu ra đạt được trong phạm vi kiểm
sốt.
Thiết kế và bố trí khu vực thu hồi nhiệt cho lò hơi đốt than antraxit cũng tương tự như
của lò hơi đốt than bitum. Lưu ý việc lựa chọn khoảng cách và chiều sâu của các dãy
ống, vị trí bộ thổi bụi và tốc độ khói phụ thuộc vào khả năng tắc nghẽn và hàm lượng
xỉ trong than.
Hiện tượng tắc nghẽn được xác định là do việc hình thành các chất lắng đọng có nhiệt
độ cao trên các bề mặt hấp thụ nhiệt đối lưu, như các bộ quá nhiệt và bộ tái sấy, mà
không bị ảnh hưởng nhiệt bức xạ. Nhìn chung, nguyên nhân của hiện tượng tắc nghẽn
là do hiện tượng bốc hơi của các nguyên tố vô cơ dễ bay hơi trong than khi cháy. Khi
nhiệt trong khói thải được hấp thụ và nhiệt độ khói bị giảm ở khu vực đối lưu của lị
hơi, các hợp chất được hình thành bởi các ngun tố này ngưng tụ trên các hạt xỉ và
các bề mặt trao đổi nhiệt, tạo nên một chất keo dẫn đến sự lắng đọng của xỉ trên các bề
mặt ống.
Quyển 3, Chương 2 – Lò hơi và thiết bị phụ trợ
Ấn bản 3, tháng 10/2017

Trang 16/51


Tổng Công Ty Phát Điện 3
Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện 2

Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện

Nói chung, các bề mặt trao đổi nhiệt đối lưu, cả loại treo và nằm ngang phải được bố
trí để giảm nguy cơ tắc nghẽn các đường khói giữa các bộ phận cận kề nhau.
Yêu cầu có khoảng cách lớn nhất cho các dãy bộ quá nhiệt gần phía đi buồng lửa,
nơi có nhiệt độ khói và khả năng tắc nghẽn cao. Khi nhiệt độ khói thải giảm, khoảng
cách ngang các dãy cũng giảm theo.
Chiều sâu của các dãy phụ thuộc khả năng tắc nghẽn, khoảng cách hở ngang và nhiệt
độ khói qua dãy ống. Các khoang hở giữa các dãy tạo ra các vị trí bố trí các bộ thổi bụi
có vịi thổi dài.
1.3.4.

Xem xét thiết kế vật liệu các bộ phận áp lực

Các yếu tố ảnh hưởng đến chiều dày dự phòng:
1. Dự phòng do thay đổi dải nhiên liệu
Độ tro và độ ẩm trong dải nhỏ nhất và lớn nhất, xác định than xấu hoặc tốt ảnh
hưởng đến bố trí và thiết kế. Trong việc lựa chọn kim loại ống quá nhiệt và tái
sấy, tất cả các loại than nằm trong dải và trong giới hạn của khơng khí lý thuyết
và giá trị gia nhiệt được thực hiện trong mơ hình truyền nhiệt.
2. Dự phịng nhiệt độ thiết kế ống thay đổi
Các kim loại ống được chọn sau khi bề mặt trao đổi nhiệt được bố trí dựa trên
nhiệt độ khói (Ta). Trong q trình vận hành, sẽ có những khả năng một nhiệt độ

khói cụ thể có thể khơng chính xác như thiết kế, có thể là do lưu lượng giảm ơn,
vị trí cánh hướng dịng khói, hoặc các điều khiển chế độ cháy khác… Ở đây, sai
số, đối với nhiệt độ khói đầu vào phần đối lưu thông thường sẽ ở mức Ta + 55 °C
và -28 ° C.
Ngồi ra, dịng hơi tới mỗi bộ quá nhiệt hoặc tái sấy có thể mất cân bằng tuần
hoàn, dẫn đến thay đổi về tỷ lệ truyền nhiệt gây thay đổi nhiệt độ làm việc cục bộ
(q nhiệt). Do đó, cần phải xem xét dự phịng cho vấn đề này.
3. Áp suất thiết kế ống
Tiêu chuẩn ASME Section 1 yêu cầu nhà chế tạo lò hơi áp dụng dự phòng thiết
kế cho áp lực làm việc của bộ quá nhiệt và tái sấy tối thiểu 5% áp suất làm việc,
áp suất cài đặt van an toàn được thiết lập tương ứng.
4. Ứng suất cho phép
Vật liệu được ASME Section I chỉ định các giá trị ứng suất cho phép phụ thuộc
nhiệt độ. Nói chung, khi nhiệt độ thiết kế tăng lên ứng suất cho phép sẽ giảm đi.
Tất cả các nhà cung cấp lò hơi thiết kế theo tiêu chuẩn ASME phải tuân theo ứng
suất cho phép và các công thức được quy định trong thiết kế của bộ quá nhiệt và
tái sấy.
Chiều dài vách ống thực tế thường cao hơn từ 10% tới 20% chiều dày tối thiểu
tính tốn theo tiêu chuẩn ASME Section I, điều này bảo đảm cho ăn mịn trên
tồn vịng đời của lị hơi.
5. Tối ưu hóa lựa chọn vật liệu
Quyển 3, Chương 2 – Lò hơi và thiết bị phụ trợ
Ấn bản 3, tháng 10/2017

Trang 17/51


Tổng Công Ty Phát Điện 3
Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện 2

Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện

Việc lựa chọn chiều dày ống tối ưu và vật liệu cho mỗi phần của ống trong toàn
bộ lò hơi sẽ tối thiểu trọng lượng của kim loại được sử dụng, nhưng sẽ làm phức
tạp thêm việc mua sắm và chế tạo vật liệu. Do đó, cần thiết tối ưu hóa lựa chọn
vật liệu các ống quá nhiệt và tái sấy.
Bất kỳ vật liệu nào được lựa chọn để áp dụng cho một nhóm ống phải phù hợp
với vị trí và yêu cầu chiều dày vách (theo tính tốn của ASME Section I). Các
ống trong nhóm có u cầu về độ dày tối thiểu thấp hơn dự phòng.
6. Dự phòng của nhà chế tạo ống
Để chắc chắn rằng độ dày cung cấp cao hơn chiều dày vách tối thiểu yêu cầu, các
nhà cung cấp đặt mục tiêu một độ dày lớn hơn. Điều này cho phép sai số trong
q trình chế tạo khơng vi phạm độ dày tối thiểu của vách và rủi do loại bỏ sản
phẩm.
Do đó, các nhà máy sẽ sản xuất và cung cấp độ dày vách trung bình khoảng 711% so với độ dày tối thiểu đặt hàng cho các ống quá nhiệt và tái sấy. Thiết kế lò
hơi phải đảm bảo độ dày vách trung bình vượt quá mức tối thiểu xem xét cho tổn
thất áp suất hơi.
7. Các kết quả không mong muốn của ăn mịn
Nhà chế tạo lị hơi có dữ liệu để giúp xác định tuổi thọ ống và tốc độ ăn mòn. Dữ
liệu này được sử dụng để so sánh và đưa vào thiết kế.
2. HỆ THỐNG NGHIỀN THAN VÀ CHẾ BIẾN THAN BỘT
2.1.

Tiêu chuẩn áp dụng

Tất cả các tiêu chuẩn được áp dụng cho hệ thống nghiền than và chế biến than bột
nhà máy nhiệt điện phải đáp ứng các tiêu chuẩn, tiêu chí trong nước và quốc tế được
liệt kê phía dưới cho các hạng mục như thiết bị, vật liệu, phụ tùng đi kèm trong giai
đoạn thiết kế, xây dựng, kiểm tra, sửa chữa:
+ American Iron and Steel Institute (AISI).

+ American National Standards Institute (ANSI): B31.1 - Code for Pressure Piping Power Piping.
+ American Society of Mechanical Engineers (ASME): Boiler and Pressure Vessel
Code.
+ American Society for Testing and Materials (ASTM): A53 - Welded and Seamless
Steel Pipe.
+ National Fire Protection Association (NFPA): 85 – Boiler and Combustion
Systems Hazards Code.
Tất cả các thiết bị điện, điện tử phải tuân thủ theo các tiêu chuẩn sau:

Quyển 3, Chương 2 – Lò hơi và thiết bị phụ trợ
Ấn bản 3, tháng 10/2017

Trang 18/51


Tổng Công Ty Phát Điện 3
Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện 2

Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện

+ Insulated Power Cable Engineers Association (IPCEA).
+ National Board of Fire Underwriters (NBFU).
+ National Electrical Manufacturers Association (NEMA).

Rev.2

+ National Electrical Safety Code (NESC).
+ National Fire Protection Association (NFPA):
+ 70 - National Electric Code (NEC).
+ 85 – Boiler and Combustion Systems Hazards Code.

+ Underwriters Laboratories, Inc. (UL).
+ Directorate for Standards, Metrology, and Quality (STAMEQ/TCVN): 7740-2007
– Boiler – Technical requirement of design, construction, manufacture,
installation, operation, maintenance.
2.2.

Phân tích lựa chọn phương pháp nghiền than

Hiện nay, trong các nhà máy nhiệt điện có hai phương pháp nghiền than thường được
sử dụng: hệ thống nghiền trực tiếp và hệ thống nghiền có sử dụng bunke trung gian.
2.2.1.

Hệ thống nghiền trực tiếp

Hệ thống này bao gồm bunke chứa than thô, máy cấp than, máy nghiền than bột, thiết
bị phân ly và vòi đốt. Trong q trình vận hành, than thơ trước khi được cấp vào bunke
than đã được nghiền sơ bộ tới kích thước yêu cầu, sau đó lượng than này từ bunke
được đưa tới hệ thống máy nghiền than bột thông qua máy cấp than nguyên với một
tốc độ nhất định tùy thuộc vào nhu cầu tải của buồng đốt. Trong hệ thống cấp than
được bố trí hệ thống khí nóng nhằm sấy khơ than trước khi đi vào máy nghiền. Sau đó
than khô sẽ được nghiền thành bột khi đi qua máy nghiền than bột và cuối cùng được
đưa tới vòi đốt. Ở đầu ra máy nghiền than bột được bố trí thiết bị phân ly nhằm phân
ly các mảnh than có kích thước lớn để đưa trở lại vào máy nghiền.

Quyển 3, Chương 2 – Lò hơi và thiết bị phụ trợ
Ấn bản 3, tháng 10/2017

Trang 19/51

Tổng Công Ty Phát Điện 3
Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện 2

Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện

Hình 1. Hệ thống nghiền trực tiếp

Cơ cấu thiết bị của hệ thống này tương đối đơn giản, không chứa phễu than trung gian
và đường ống ngắn do đó hạn chế được hiện tượng cháy nổ than bột có thể phát sinh
trong đường ống. Tuy nhiên, nhược điểm của hệ thống này là phụ tải lò hơi phụ thuộc
trực tiếp vào phụ tải của các máy nghiền. Tính ổn định của lò hơi phụ thuộc vào tất cả
các thiết bị có trong hệ thống chế biến than bột. Hệ thống làm việc ở áp suất dương.
Khi một trong các máy nghiền ngừng thì các vịi đốt của máy nghiền đó cũng ngừng
theo, làm cho ngọn lửa đốt trong lò bị mất cân bằng dẫn tới sự mất đồng đều về phân
bố ngọn lửa trong lị. Ngồi ra sẽ có trường hợp trong q trình vận hành lị hơi làm
việc ở phụ tải thấp hoặc non tải thì suất tiêu hao năng lượng của q trình nghiền sẽ
khơng giảm tương ứng.
Hiện nay hệ thống nghiền trực tiếp được sử dụng rất rộng rãi ở các nước có ngành
cơng nghiệp nhiệt điện phát triển vì đáp ứng được các tiêu chí an tồn trong vận hành,
chi phí đầu tư thấp và nguy cơ cháy nổ hầu như không xảy ra.
2.2.2.

Hệ thống nghiền than có sử dụng bunke trung gian

Hệ thống cấp than bột có sử dụng bunke trung gian bao gồm các thiết bị chính sau:
bunke chứa than thơ, máy cấp than ngun, hệ thống cấp khí nóng, bộ phân ly quay
(cyclone), quạt ID và FD (quạt tải bột), máy nghiền than bột, băng tải, bunke chứa
than bột (bunke trung gian), máy cấp than bột và vịi đốt.
Than thơ sau khi nghiền sơ bộ sẽ được sấy khơ bằng khí nóng hoặc khí thải trước khi
đưa vào máy nghiền than bột. Than bột từ máy nghiền sẽ được đưa tới bộ phân ly quay

(cyclone) nhằm tách các mảnh than có kích thước lớn nhằm đưa trở lại máy nghiền.
Than bột sau đó được đưa tới bunke trung gian thơng qua hệ thống băng tải. Hệ thống
quạt FD kết nối trực tiếp với bunke trung gian sẽ thổi khí áp lực cao nhằm vận chuyển
than tới vòi đốt. Nhằm nâng cao hiệu suất đốt của buồng đốt, một hệ thống cấp khí thứ
cấp sẽ được kết nối riêng biệt vào buồng đốt. Khi đó hỗn hợp than bột – khí sẽ được
trộn đều và hiệu suất cháy kiệt sẽ được nâng lên.

Quyển 3, Chương 2 – Lò hơi và thiết bị phụ trợ
Ấn bản 3, tháng 10/2017

Trang 20/51


Tổng Công Ty Phát Điện 3
Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện 2

Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện

Hình 2. Hệ thống nghiền than có sử dụng bunke trung gian

Hệ thống này có khả năng dự trữ được một lượng than bột khá lớn trong các phễu
than. Do đó các lị hơi trang bị hệ thống đốt này thường làm việc ổn định hơn, không
phụ thuộc trực tiếp vào lượng than cấp của hệ thống nghiền than. Ưu điểm của hệ
thống nghiền than có sử dụng bunke trung gian là sử dụng ít máy nghiền hơn và than
bột của các phễu có thể được cung cấp liên thông lẫn nhau. Nhược điểm của hệ thống
này là khơng gian cần thiết để bố trí thiết bị thường lớn hơn hệ thống đốt trực tiếp, số
lượng phễu than bột và máy cấp than bột nhiều hơn cũng như đường ống cần thiết
trong hệ thống cũng dài hơn khi so sánh với hệ thống nghiền trực tiếp. Ngoài ra hệ
thống này tương đối dễ cháy nổ do than bột bị tắc trong đường ống và gió lạnh bên
ngồi hay lọt vào trong do áp suất làm việc âm gây tổn thất nhiệt.

Bảng 3. Các đặc trưng chung của từng hệ thống nghiền than

Hệ thống nghiền than
Hạng mục

Sử dụng bunke trung
gian

Trực tiếp
Số máy nghiền lắp đặt

≥4

Số máy nghiền vận hành

Phụ thuộc trực tiếp vào tải Phụ thuộc gián tiếp vào tải
lị
lị

Áp lực máy nghiền

Dương

Âm

Số lượng phễu than

Nhiều

Ít

Bunke than bột

Khơng cần

Cần

Quyển 3, Chương 2 – Lò hơi và thiết bị phụ trợ
Ấn bản 3, tháng 10/2017

≥2

Trang 21/51


Tổng Công Ty Phát Điện 3
Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện 2

Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện

Hệ thống nghiền than
Hạng mục
Trực tiếp

Sử dụng bunke trung
gian

Thiết bị phân ly than

Phân ly thô

Phân ly thô

Máy cấp than ngun

Nhiều (phụ thuộc cơng suất Ít (phụ thuộc cơng suất
máy nghiền)
máy nghiền)

Máy cấp than bột

Không cần

Cần

Quạt tải bột

Không cần

Cần

Dự trữ than bột

Dự trữ trong máy nghiền Dự trữ trong máy nghiền
khoảng 10-15 phút
và trong phễu than bột
trung gian từ 8 đến 12
tiếng

Độ mịn than bột

Độ mịn tăng khi tải lị giảm Độ mịn khơng thay đổi
theo tải lị

Ảnh hưởng đến q trình Khi 1 máy nghiền ngừng Khơng bị ảnh hưởng trực
cháy do điều kiện vận hành thì số vòi đốt của máy tiếp bởi sự làm việc của
của máy nghiền
nghiền đó khơng làm việc
máy nghiền
Độ ổn định cháy và linh Liên quan đến tải lò hơi và Liên quan đến tải lò hơi và
hoạt trong vận hành
số máy nghiền
số máy cấp than bột
Thay đổi phụ tải lò

Phụ thuộc vào tải máy Phụ thuộc vào máy cấp
nghiền
than bột và phễu than bột

Số vòi đốt làm việc

Phụ thuộc vào tải lò hơi và Phụ thuộc vào tải lò hơi và
số máy nghiền làm việc
số máy cấp than bột làm
việc

Nhiệt độ than/gió tại vịi Thấp: <150 0C
đốt

Cao: 200 – 260 0C

Hệ thống gió chèn

Khơng u cầu

Điều khiển
nghiền
Ưu điểm chính

hệ

u cầu cần có

thống Gắn liền với điều khiển lị Độc lập với điều khiển lò
hơi
hơi
Thiết bị đơn giản, đường Số máy nghiền ít hơn
ống ngắn, ít xảy ra chảy nổ Tính dự phịng cao hơn
Chi phí đầu tư thấp hơn
Phù hợp với than Antraxit,

Quyển 3, Chương 2 – Lò hơi và thiết bị phụ trợ
Ấn bản 3, tháng 10/2017

Trang 22/51


Tổng Công Ty Phát Điện 3
Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện 2

Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện

Hệ thống nghiền than
Hạng mục
Trực tiếp
Không gian rộng hơn
Nhược điểm chính

Sử dụng bunke trung
gian
chế độ bắt cháy than tốt
hơn

Cần nhiều máy nghiền và Hệ thống phức tạp
phễu than ngun
Chi phí đầu tư cao hơn
Chiếm nhiều khơng gian
hơn

Như phân tích ở trên, mỗi phương pháp nghiền than đều có ưu điểm và nhược điểm
riêng. Trong đó, hệ thống nghiền trực tiếp sẽ phù hợp hơn đối với loại than có lượng
chất bốc cao, cụ thể là Bitum/SubBitum. Cịn hệ thống nghiền than có sử dụng bunke
trung gian thì phù hợp hơn đối với than Antraxit vì đảm bảo được chế độ bắt cháy của
than. Tuy nhiên căn cứ vào tình hình thực tế ở các nhà máy nhiệt điện đốt than ở nước
ta hiện nay thì phương pháp nghiền than trực tiếp được sử dụng rộng rãi hơn cả do chi
phí đầu tư ban đầu thấp, cấu trúc hệ thống đơn giản và an toàn hơn trong vận hành.
2.3.
2.3.1.

Phân tích, lựa chọn thơng số, cấu hình của một số thiết bị chính của hê ̣

thớ ng máy nghiề n và chế biế n than bô ̣t
Bunke than thô

Công suất của bunke than thô được xác định dựa trên cơ sở xem xét sơ đồ vận hành
của hệ thống cấp than và mức tiêu thụ than của lị hơi.
Thường thì tổng công suất dự trữ của các bunke tại các nhà máy nhiệt điện được thiết
kế với thời gian lưu trữ từ 8 cho tới 12 tiếng cho lò hơi vận hành ở phụ tải cực đại
(BMCR) khi đốt than thiết kế.
Nhằm tránh tách nghẽn than trong bunke và các máng than, các yêu cầu thiết kế đặt ra
cho bunke và máng than phải được đảm bảo như sau:
 Các bunke than sẽ được làm bằng thép tấm được gia cường vững chắc;
 Phần phễu sẽ được lót thép khơng rỉ hoặc vật liệu đặc biệt chống bám
dính, đảm bảo giảm tối đa ma sát và có khả năng chịu mài mịn cao;
 Phần trên của bunke có thể có các hình dạng khác nhau như hình lập
phương, hình hộp chữ nhật hoặc hình trụ. Phần phễu có dạng hình nón với
độ dốc khơng nhỏ hơn 70o theo đường nằm ngang;
 Các đầu ra của các phễu sẽ có đủ diện tích mặt cắt với máng than nằm
thẳng đứng;
 Thiết kế hệ thống khí nén áp lực cao air cannon để chống tắc than

Quyển 3, Chương 2 – Lò hơi và thiết bị phụ trợ
Ấn bản 3, tháng 10/2017

Trang 23/51


Tổng Công Ty Phát Điện 3
Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện 2

Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện

 Cửa chặn than vận hành bằng điện hoặc khí nén sẽ được lắp đặt tại đầu ra
của bunke;
 Các thiết bị đo mức than kiểu siêu âm và các thiết bị đóng cắt mức than
cao và thấp cũng sẽ được lắp đặt.
 Trong trường hợp phải sửa chữa, thơng tắc bunker than trong khi than
vẫn cịn nhiều trong bunker, để đảm bảo thuận lợi và vệ sinh môi trường,
cần thiết phải xem xét một hệ thống xả khẩn từ khu vực sàn bunker than
xuống mặt đất.
2.3.2.

Máy nghiền than

Để đảm bảo than được đốt ổn định và hiệu suất sao đòi hỏi than phải được nghiền tới
độ mịn nhất định. Do đó, độ mịn than cần phải được tính tốn để tối ưu về mặt kinh tế
và kỹ thuật. Máy nghiền than phải được thiết kế để đáp ứng độ mịn than cần thiết phù
hợp với các đặc tính than được sử dụng trong lị. Hiện nay, trên thế giới có 2 kiểu máy
nghiền than phổ biến nhất, được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy điện là máy
Rev.2
nghiền bi nằm ngang và máy nghiền trục đứng với bộ phân ly quay.
Máy nghiền vận hành bởi một motor thông qua một hộp số đặt nằm dọc, hoặc nằm
ngang với máy nghiền. Bên trong hộp số được gắn thiết bị giảm chấn giúp hấp thụ độ
rung và lực sinh ra bởi đĩa nghiền. Thông số và công suất của motor được lựa chọn
phù hợp với công suất máy nghiền.
Cả hai loại máy nghiền này đều có đặc điểm chung về nguyên lý nghiền là: dùng lực
cưỡng bức, kết hợp va đập, mài mịn và ép nghiền.
1. Đặc tính máy nghiền bi nằm ngang
Thiết kế tiêu chuẩn của máy nghiền bi nằm ngang gồm có: thùng nghiền trịn
bằng thép với các tấm lót đúc bằng hợp kim. Trong thùng nghiền có chứa các
viên bi bằng sắt hoặc hợp kim có đường kính từ 25-50 mm và chiếm thể tích

khoảng 1/3 thùng nghiền.

Quyển 3, Chương 2 – Lò hơi và thiết bị phụ trợ
Ấn bản 3, tháng 10/2017

Trang 24/51


Tổng Công Ty Phát Điện 3
Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện 2

Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện

Hình 3. Máy nghiền bi nằm ngang

Khi máy nghiền quay các viên bi chuyển động theo vòng cung của thùng nghiền
đến một độ cao nhất định thì trượt hoặc rơi xuống đáy thùng. Khi đó, than được
trộn lẫn với các viên bi, dưới tác động rơi của các viên bi thì than được chà xát và
đập vụn. Việc nghiền than xảy ra do tác động giữa bi-than-bi, bi-than-tấm lót và
than-bi-than.
Máy nghiền được dẫn động bằng một động cơ điện xoay chiều nối trực tiếp với
trục quay động cơ thơng qua bộ giảm tốc và hộp số có chứa các bánh răng
nghiêng và bộ phận dẫn động được lắp trên thùng máy nghiền.
Than sau khi nghiền có thể đi ra cùng với than vào máy nghiền (loại máy nghiền
hai đầu). Ngồi ra cịn có một số loại máy nghiền trong đó than sơ cấp và khí
nóng cấp 1 đưa vào một đầu còn than bị nghiền đi ra từ đầu còn lại (loại máy
nghiền 1 đầu). Bộ phân ly được đặt tại đầu ra để đưa trở lại thùng nghiền các loại
hạt to quá cỡ và sẽ được nghiền tiếp trong máy nghiền. Đối với loại hai đầu, bộ
phân ly có thể đặt tại mỗi đầu máy nghiền tại đường nối với máy nghiền hoặc ở
mỗi đầu phía trên máy nghiền. Với loại một đầu thì bộ phân ly được đặt ở phía

trên máy nghiền.
2. Đặc tính máy nghiền trục đứng
Máy nghiền trục đứng tương đối đa dạng về nguyên lý hoạt động, phổ biến nhất
hiện nay là dạng trục lăn – rãnh lăn và cầu lăn – rãnh lăn. Khi đó than được xay,
tán nghiền giữa hai mặt chuyển động tương đối với nhau.

Quyển 3, Chương 2 – Lò hơi và thiết bị phụ trợ
Ấn bản 3, tháng 10/2017

Trang 25/51

Rev.2