MÔ HÌNH CÔNG NGHỆ TRẠM KHÍ HOÁ THAN NGUỘI 2 GIAI ĐOẠN ệ3.2MX1

GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ KHÍ HOÁ THAN NGUỘI, HAI GIAI ĐOẠN
Mục lục
Page
1 Giới thiệu dự án..... ………………………………………………..……..…………4
2 Cơ sở thiết kế...…………………………………………………..………………… 5
3 Nguyên tắc thiết kế ..………………………………….…………………………… 5
4 Thiết kế quy trình công nghệ cho trạm khí than…….…………………………….5
5 Chủng loại than và các chỉ số khí hoá .…………….…….……………………… 6
6 Yêu cầu chất lượng than và chất lượng khí……..............……………………… 6
7 Lý thuyết khí hoá than và quy trình kỹ thuật........ .………………………………7
8 Mô tả trạm khí hóa than .............................................. ……………………… 10
9 Đặc điểm công nghệ của trạm khí hoá than 2 giai đoạn ................….………13
10 Các model thiết bị chính……………………………………………………… 14
11 Hệ thống đường ống của trạm khí hoá than ……………………………………19
12 Trình tự công nghệ ……………………………………………………….………19
13 Kết cấu xây dựng .......…………………………………………………….………19
14 Nguồn điện ..........……………………………………………………….………19
15 Điều khiển tự động………………………………………………………. ………19
16 An toàn, môi trường và phòng cháy............... ……………………….…………23
17 Điện, nước và hơi cho trạm khí hoá than …………………………….…………24
18 Nhân lực .....………………………………………………………….……………26
19 Giao dịch ....... ……………………………………………………….……………27
20 Một số vấn đề khác ………………………………………………….……………27
1
MÔ HÌNH CÔNG NGHỆ TRẠM KHÍ HOÁ THAN NGUỘI 2 GIAI ĐOẠN ệ3.2MX1
(CÔNG NGHỆ LÀM NGUỘI BẰNG KHÍ)
1. Giới thiệu dự án
Thiết kế dự án này là 1 hệ thống khí hoá than loại hai giai đoạn, đường kính 3,2 m
(công nghệ làm nguội bằng khí)
TT
Danh mục

Đ. vị
Giới hạn
dưới
Giới hạn
trên
1 Số trạm khí hoá trạm
1
2 Năng suất khí than mỗi giờ Nm
3
/h 6.000 7.000
3 Hiệu suất trạm khí than % 85 95
4 Nhu cầu khí than cho dự án mỗi giờ Nm
3
/h
4.615 5.430
5 Nhu cầu khí than cho dự án mỗi ngày Nm
3
/ng 110.760 130.320
6 Tiêu thụ than mỗi giờ kg/h 1.398 1.645
7 Tiêu thụ than mỗi ngày kg/ng 33.563 39.480
8　? Tiêu thụ than mỗi tháng tấn/th 1.007 1.184
9 Tiêu thụ than mỗi năm tấn/năm 11.076 13.024
10 Lượng xỉ thải mỗi ngày (15 %) kg/ng 5.034 5.922
11 Lượng xỉ thải mỗi năm (15 %) tấn/năm 1.660 1.954
12 Tiêu thụ nước mềm mỗi giờ kg/h
594,5
1.049
13 Tiêu thụ nước mềm mỗi ngày kg/ng 14.269 25.178
14 Tiêu thụ nước nguội tuần hoàn mỗi giờ m
3

/h 80 100
15 Nước cho sinh hoạt mỗi ngày m
3
/ng 　? 5
16 Tiêu hao điện năng cho trạm khí hoá than 　? 　?
Công suất lắp đặt kw 　? 391,5
Công suất sử dụng kw 　? 213
Tiêu hao điện năng (hiệu quả) kw 　? 292,5
17 Công nhân vận hành người 　? 21
18 Tiêu hao hơi nước
kg/h
720 960
2
19 Diện tích xây dựng chính m
2
　? 624
20 Diện tích cả trạm khí hoá than m
2
　? 724
21 Mặt bằng kho than m
2
　? 1.000
22 Mặt bằng bãi chứa xỉ m
2
　? 150

2. Cơ sở thiết kế
Thiết kế theo những thông số do nhà máy cung cấp:
Xây dựng một trạm khí hoá than nguội loại 2 giai đoạn đường kính φ?3.2 m đủ đáp
ứng nhu cầu của sản xuất hiện tại.

3. Nguyên tắc thiết kế
3.1 Chọn thiết bị và công nghệ mới nhất, hoàn chỉnh và thực tế nhất.
3.2 Công nghệ thoả mãn nhu cầu nung đốt và bảo vệ môi trường.
3.3 Đảm bảo sự hợp lý của công nghệ và tính ổn định lâu dài.
3.4 Cân đối tính đầu tư thực dụng và kinh tế.
4. Thiết kế hệ thống công nghệ khí hóa than
Nhà máy cần một lò khí hoá than nguội hai giai đoạn ệ3.2m và hệ thống làm sạch khí
đáp ứng yêu cầu nung đốt của lò nung trong dây chuyền sản xuất.
5. Chủng loại than và các chỉ số khí hoá
5.1 Chủng loại than:
Đề nghị sử dụng loại than mỡ hoặc anthracite có nhiệt trị >6.500 kcal/kg để đạt hiệu
quả cao nhất.

5.2 Các chỉ số khí hoá chính
Công suất khí hoá than 250-300 kg/m
2
h
Tỷ lệ khí hoá đối với than khô 3-3.5 m
3
/kg
Nhiệt trị khí than 1.350-1.500 kcal/m
3
Tỷ lệ kết xỉ < 10-15%
Tỷ lệ tiêu hao hơi nước 0,3-0,5 kg/kg than
Tỷ lệ tiêu thụ không khí 2,3-2,5 m
3
/kg than
Tỷ lệ thải xỉ (tuỳ chất lượng than) 15-20%
3
6 Yêu cầu chất lượng than và khí than

6.1 Yêu cầu chất lượng than
Để đảm bảo chất lượng khí than và đáp ứng yêu cầu của công nghệ khí hoá than 2
giai đoạn, loại than phù hợp là than không khói. Chi tiết xem bảng sau:
Chỉ số Yêu cầu kỹ thuật
Nhiệt trị ≥27 MJ/kg (6.500 kcal/kg)
Chủng loại, kích thước
Than không khói hoặc ít khói, kích
thước: 40-60 mm
Tỷ lệ cục lớn nhất / cục nhỏ nhất ≤2
Tỷ lệ nạp than bổ sung <10%
Tỷ lệ đá <2%
Tỷ số hoá hơi (cơ sở than khô) >25%
Tỷ lệ tạo tro (cơ sở than khô) <18%
Hàm lượng sulfur tổng cộng
(khô)
≤2%
Nhiệt độ chảy mềm của xỉ (ST) >1.250
o
C
Độ ổn định nóng (RW+6) >60%
Cường độ bền vỡ (>25 mm) >60%
Chỉ số Roga (R.I) <20
Chỉ số trương nở tự do (F.S.I), <2
6.2 Hàm lượng và chất lượng khí than
Hàm lượng khí than (%)
CO H
2
CO
2
N

2
CH
4
O
2
23-30 10-15 4-5 45-50 2-3 0,2-0,6
Chỉ số chất lượng khí than
4
TT
Ch tiêuỉ
Đơn vị Chỉ số
1 Hắc ín Mg/m
3
<100
2 Hàm lượng bụi trong khí than Mg/m
3
<100
3 Nhiệt trị khí than kcal/m
3
>1.350
7. Lý thuyết khí hoá than và quy trình kỹ thuật
7.1 Lý thuyết khí hoá than
Phản ứng hoá học cơ bản
Sản xuất khí cháy bằng tác nhân khí hoá là hỗn hợp hơi nước và không khí, đi qua
nguyên liệu than cháy nóng đỏ cố định. Ô-xy và hơi nước trong không khí phản ứng
với carbon trong nhiên liệu (than), tạo nên khí than gồm các chất khí như CO, CO
2
,
H
2

, CH
4
, C
2
H
4
, N
2
.v.v.
Phản ứng của hơi nước với carbon là phản ứng thu nhiệt:
C + H
2
O = CO + H
2
Khi ô-xy và carbon phản ứng, chúng toả nhiệt:
2C + O
2
=2CO
Phản ứng của carbon monoxide và hơi nước:
CO + H
2
O = CO
2
+ H
2
Một lượng nhỏ hơi nước phản ứng với carbon monoxide (CO). Cứ mỗi thể tích carbon
monoxite chuyển thành carbon dioxide (CO
2
), đồng thời nó tạo ra hydro với thể tích
tương đương. Trong vùng thu nhỏ, các phản ứng xảy ra nhanh khi nhiệt độ giảm

xuống dưới 1.200
o
C.
CO
2
+ C = 2CO và
H
2
O + C = H
2
+ CO
Khi khí than đi qua vùng thu nhỏ, hàm lượng khí cháy được tăng rất nhanh, lượng
carbon dioxide và hơi nước giảm đi. Qua vùng thu nhỏ, một phần khí than được xuất
ra đi qua đáy cyclone và bộ phận làm nguội bằng gió. Phần khí này được gọi là “khí
than đáy”, nó có nhiệt độ khoảng 400-550
o
C.
Trong giai đoạn carbon hoá, than cho vào lò được sấy khô, đốt nóng và carbon hoá,
tạo ra hơi, hắc ín và khí than. Tất cả đều thoát ra trên đỉnh lò. Phần khí này được gọi
là “khí than đỉnh”, có nhiệt độ khoảng 100-120
o
C.
5
7.2 Khái quát về công nghệ sản xuất (công nghệ làm nguội bằng khí)
Than với kích thước 40-60 mm được đưa vào thùng chứa bằng hệ thống nâng, rồi
được đưa vào tầng carbon hoá của lò khí hoá than 2 giai đoạn, điều khiển bằng
chương trình. Không khí được thổi từ dưới đáy lò nhờ quạt thổi, đồng thời hơi nước
áp suất thấp được đưa vào lò, trộn với không khí tạo thành hỗn hợp tác nhân khí hoá
để tạo ra phản ứng khí hoá than bán cốc ở 1.200
o

C trong giai đoạn khí hoá, tạo ra
31-33% CO, 9-10% H
2
, 0.4-0.5% CH
4
; đồng thời, nhiệt thừa của khí than đáy tạo ra
sự carbon hoá than ở trong giai đoạn carbon hoá, tạo ra 29-31% CO, 17-19% H
2
, 1-
3% CH
4
, 0.2-0.4% C
n
H
m
.
Nhiệt độ của khí than đỉnh khoảng 100-150
o
C, đi qua cyclone làm sạch và loại bỏ
phần hắc ín hạt to, rồi qua tháp lọc hắc ín bằng điện để loại bỏ hắc ín, sau đó tới tháp
làm nguội gián tiếp. Nước và hắc ín từ đáy tháp lọc hắc ín được dẫn tới bể chứa hắc
ín. Nhiệt độ của khí than đáy khoảng 550-600
o
C, đi qua cyclone và loại bỏ phần lớn
bụi hạt to, tới tháp làm nguội bằng gió để hạ nhiệt độ rồi tới tháp làm nguội gián tiếp.
Khí than đáy và khí than đỉnh trộn với nhau ở cửa vào tháp làm nguội gián tiếp. Nhiệt
độ của hỗn hợp khí còn 35-40
o
C, đi qua tháp lọc dầu nhẹ để lọc bỏ bụi mịn và dầu
nhẹ, sau đó tới tháp chứa và được bộ phận tăng áp trực tiếp chuyển vào đường ống

dẫn tới thiết bị tiêu thụ. Hỗn hợp tạp chất ở tháp làm nguội gián tiếp được phân tách,
hắc ín nhẹ được chuyển tới bể chứa hắc ín, nước được dẫn tới bể nước phenol. Quá
trình công nghệ được diễn tả ở sơ đồ sau:
6
Than
40~60mm
8. Thành phần của hệ thống
Trạm khí hóa than gồm kho than, gầu nâng và hệ thống vận tải, thiết bị nạp than, hệ
thống tạo khí, hệ thống làm sạch và làm nguội, hệ thống lưu chứa và vận chuyển.
8.1 Kho chứa than
Kích thước kho than tuỳ thuộc vào khoảng cách vận tải than. Khoảng cách xa, cần
7
Tời điện
Cyclone
Làm mát bằng gióTháp lọc hắc ín
Làm mát gián tiếp
Lọc dầu nhẹ
Tăng áp
Thùng chứa than
ф?2.0mĂ1 Lò khí
hoá than 2 giai
đoạn
Quạt gió Bình tích hơi
Điểm tiêu thụ
đảm bảo than đủ cho một tháng hoặc 15 ngày sản xuất, diện tích tối thiểu là 500 m
2
.
Do than dễ bị vỡ vụn vì vận chuyển xa, cần phải sàng than trước khi nạp vào lò khí
hoá. Nếu kích thước than không đều, nên mua than lớn hơn 40-60 mm rồi nghiền
tuyển.

8.2 Hệ thống nâng chuyển than
Kho than ---- hệ thống sàng ---- tời điện ---- gầu (silô) chứa than.
Thông thường, số lò khí hoá than của mỗi trạm nhỏ hơn 5, có thể dùng tời điện. Nếu
lớn hơn 5, nên dùng băng tải để nạp than.
Thể tích mỗi gầu (silô) thường khoảng 20m
3
. Lượng than trong đó đủ dùng cho 8 giờ.
8.3 Hệ thống khí hoá than
Hệ thống khí hoá than là LÒ CÓ GHI CỐ ĐỊNH ÁP SUẤT THƯỜNG, gồm hệ thống
nạp than, thân lò (đoạn trên, đoạn dưới), ghi lò, hệ thống dẫn động thuỷ lực, hệ thống
gạt xỉ.
8.3.1 Hệ thống nạp than thuỷ lực
Việc nạp nhiên liệu vào lò được thực hiện bằng một van nạp đôi, hoạt động 2 chiều.
Có một thùng nâng ở giữa 2 van nạp. Việc nạp liệu được điều khiển bằng PLC trong
tủ điều khiển. Có thể điều khiển tự động, bán tự động hoặc thủ công. Van nạp được
dẫn động bằng hệ thống thuỷ lực.
8.3.2 Phần thân lò
ở giai đoạn carbon hoá, trong thân lò có phần lớp lót chịu lửa tạo thành nhóm 36 lỗ
thông hơi. Có một ống làm bằng thép không rỉ chịu nhiệt được đặt ở giữa lò, tạo cho
truyền nhiệt có được cả từ phía trong và phía ngoài. Than vào lò sẽ nhận nhiệt truyền
từ 2 phía tương đối là ống thép ở giữa lò và phần vật liệu chịu lửa ở thành lò, nhờ đó
than được carbon hoá hoàn toàn. Phía trong lớp lót chịu lửa, ở trên ống dẫn khí than
có một van điều chỉnh. Van này có thể điều chỉnh lưu lượng khí than của giai đoạn
carbon hoá hay của giai đoạn khí hoá, tức là điều chỉnh được tỷ lệ khí đáy và khí đỉnh.
Dưới đáy và ở vỏ lò có một lớp áo nước ở áp suất bình thường, có thể sản sinh ra
hơi nước, phục vụ cho quá trình khí hoá.
8.3.3 Ghi lò
8
Ghi lò được làm bằng thép hợp kim đúc chịu nhiệt và chịu mài mòn. Nó được lắp đặt
trên hệ giá đỡ. Giá đỡ ghi lò được làm bằng thép đúc chống ma sát. Tác nhân khí hoá

đi qua khe lỗ của ghi lò để vào lò một cách đều đặn tạo ra các phản ứng khí hoá.
8.3.4 Hệ thống lưu chuyển xỉ bằng thuỷ lực
Có một bộ khuấy đẩy xỉ lớn và dao gạt xỉ nhỏ được lắp đối xứng trên thân lò. Do
chuyển động quay của khay xỉ, đùn xỉ ra, rơi xuống gầu chứa xỉ. Hệ thống này sử
dụng phương thức loại xỉ ướt, dẫn động cho khay xỉ bằng thuỷ lực.
8.3.5 Hệ thống bôi trơn trung tâm
Việc bôi trơn cho van nạp và hệ thống dẫn động cho khay xỉ được thực hiện bằng hệ
thống bôi trơn trung tâm. Trung tâm này có thể rỏ dầu bôi trơn tới từng vị trí cần bôi
trơn một cách tự động.
8.4 Hệ thống làm sạch và làm nguội
Hệ thống này có thể được chia thành hệ thống lọc bụi và hệ thống làm nguội. Nó chủ
yếu tách bụi và làm nguội cho khí than nóng thô sinh ra từ lò khí hoá.
Khí than đỉnh đi qua xoáy cyclone và lọc hắc ín bằng điện để loại bỏ xỉ và bụi. Khí
than đáy đi qua xoáy cyclone để loại bỏ bụi xỉ và được làm nguội nhờ hệ thống làm
nguội bằng gió. Cả khí than đỉnh và khí than đáy đều được đồng thời làm nguội trong
tháp làm nguội gián tiếp và sau đó được làm sạch bằng tháp lọc dầu nhẹ. Khí than
sau khi xử lý sẽ có nhiệt độ 35-40
o
C, có hàm lượng bụi thấp hơn 100 mg/m
3.
8.5 Hệ thống cấp nước mềm cho lò khí hoá
Do lớp áo nước ở vị trí giai đoạn nhiệt độ cao của lò khí hoá, để tránh cho nước bị
lắng cặn, nên dùng nước mềm cho lớp áo nước này.
● Tiêu hao nước mềm: 720-1.320 kg/h
● Loại bơm sử dụng: 2 bơm, mỗi bơm có công suất 5,5 kw
● Chiều cao bơm: P = 41-45 m,
● Lưu lượng: Q = 7-14 m
3
/h
● Chất lượng nước cần đáp ứng tiêu chuẩn sau:

Tiêu chuẩn chất lượng nước hoá hơi với nhiên liệu rắn
9