cấu trúc lò hơi siêu tới hạn

Đặc tính của lò hơi siêu tới hạn


 Khác với lò hơi kiểu bao hơi.
•

Lò hơi SC được xây dựng khác với các lò hơi thông thường chủ yếu ở hai vùng là
buồng đốt và bao hơi. Nên việc vận hành và điều khiển lò hơi cũng khác nhau.



 Không bao hơi
•

Vì không có sự tuần hoàn nước nên tất cả lượng nước trở thành hơi trong buồng
đốt, không bao hơi là cần thiết. Tuy nhiên, bình tách nhỏ yêu cầu tách và tái tuần
hoàn nước khi các bộ phận của máy hoạt động ở tải trọng và áp suất khác nhau.


 Dòng chảy của nước trong ống buồng đốt.
•

Tại buồng đốt, trong trường hợp không có bất kỳ tuần hoàn nào, nước không
được phép lưu thông qua tất cả các ống khi vận tốc nước quá thấp sẽ ngăn cản sự
lưu thông từ việc đun sôi.


•

Các ống trong buồng lửa, được gộp lại thành một mạch để nước chảy thông qua
với vận tốc khoảng từ 2200 đến 2400 kg/m2 s.

Mạch ống


•

Các mạch được bố trí thẳng đứng với những ống ngoài mang nước được nung
nóng đến các mạch ống tiếp theo.


Ưu điểm:
– Dể dàng xem xét và làm sạch bên trong ống.

Nhược điểm:
– Giữa các bao hơi được nối cứng với nhau gây khó khăn cho việc giãn nở nhiệt, dễ bị
nứt nhất là khi nhóm lò và khi thay đổi phụ tải nhanh.


•

Hoặc có thể sắp xếp theo dạng nghiêng hình xoắn ốc với góc nghiêng từ 100 –
300


Ưu điểm: tăng áp suất và sản lượng hơi nước lên rất nhiều.
– Do ống thẳng nên dể thải cáo bám trong ống.
– Cho phép sử dụng nhiên liệu có chất lượng xấu.

Nhược điểm: suất tiêu hao kim loại để chế tạo lò hơi lớn.

– Vách buồng lửa phải làm việc nặng nề vì phải tiếp xúc với ống khói và lửa có nhiệt độ
cao.

– Tuần hoàn nước còn yếu vì đặt nằm nghiêng với góc bé.
– Sử dụng ở những xí nghiệp sản xuất vừa và nhỏ, thông số hơi không quá 1.5MN/m2,
350oC, sản lượng hơi không quá 12T/h.




•

Cấu trúc ống thẳng đứng trong buồng lửa

Các ống thẳng đứng có cấu trúc đơn giản. Buồng lửa thẳng đứng hiện đại sử dụng
loại ống gân hoặc có rãnh ở vị trí xoắn ốc.

Ống gân

Ống có rãnh


•

Lò hơi dạng 2 pass và tháp được xây dựng có sức chứa lớn 1300 MW với ống dọc, hầu hết hoạt động ở
250-265 bar. Nhiệt độ duy trì ở 538/538°C.

Dạng 2 pass

Dạng tháp

 Cấu trúc ống xoắn ốc
•

Buồng lửa vách hình xoắn ốc đã hoạt động ở Châu Âu và Nhật Bản từ nhiều năm.
Hầu hết vận hành ở ~240 bar với mức SOT ~566°C.


•

Bố trí ống xoắn ốc rất đắt tiền và phức tạp. Những ống được chọn thường là từ 31.8 đến 42 mm OD và
khoảng cách này phù hợp với nhiệt độ tới hạn của vật liệu và thường là 19mm.


•

o
Trong cùng một mạch, số lượng ống xoắn ốc yêu cầu thấp hơn, nghiêng góc 30 ,
số lượng ống được giảm đi một nữa.


•

Khác với các ống thẳng đứng, ống
xoắn ốc quấn xung quanh buồng lửa,
tất cả các ống này được tiếp xúc liên
tục với nhau để các sự cố sẽ biến đổi
thông lượng nhiệt trên các vách. Điều
này giảm thiểu sự thay đổi lượng

nhiệt hấp thụ trong ống, làm cho
toàn bộ vách giản ra và co lại như
một ống đơn.


•

Hình sau cho thấy bốn vách của lò hơi với ống liền kề được xác định là 1 và 2. Cả hai ống sẽ
gần như đạt được cùng lượng nhiệt, trong khi nhiệt cấp vào là khác nhau trong các vách
thẳng đứng.

Bố trí ống xoắn ốc và thẳng đứng trong lò hơi siêu tới hạn




Ống dọc hay xoắn ốc được ưa chuộng trong tương lai?

Hơn 600 nồi hơi siêu tới hạn đang
hoạt động trên toàn thế giới. Ống
gân thẳng đứng với lưu lượng thấp
2
(1000kg/m s) dường như là định
hướng cho tương lai vì chi phí hợp lí
và cấu trúc đơn giản.

Lò hơi 300-MW hai-pass dưới tới hạn với ống gân thẳng đứng có lưu lượng
thấp.


•

Trong lò hơi dòng thẳng

Tốc độ bơm cấp vào và tua bin ga được sử dụng để kiểm soát lưu lượng và áp
suất hơi. Nhiệt độ hơi quá nhiệt được điều khiển bởi chế độ đốt nhiên liệu, trong
khi nhiệt độ hơi bộ hồi nhiệt được điều khiển bằng tuần hoàn khí, không khí dư
thừa, và bộ điều nhiệt trong hệ thống.



•

Duy trì dòng chảy tối thiểu an toàn

Để duy trì dòng chảy tối thiểu an toàn thông qua các ống buồng đốt tại mọi thời điểm, thì việc bố trí hơi
kiểu vòng, lượng hơi thải sẽ ngưng tụ khi tải hạ áp, đây là một phần không thể thiếu của lò hơi và hệ
thống tuabin.

Dòng chảy vòng để ngưng cho lò hơi kiểu bao hơi.


 Các loại lò hơi hai-pass, tháp, và loại tháp cải tiến có hình dạng tương tự như trong lò hơi đốt than.

Lò hơi đốt than


Nên sử dụng lò hơi kiểu bao hơi hay lò hơi siêu tới hạn?

Câu trả lời phụ thuộc vào các điều kiện cục bộ:
•
•

Cả 2 đều sức chứa, kích thước và năng suất gần như nhau.
Trong lò hơi siêu tới hạn, các ống trong buồng đốt được làm bằng hợp kim nên việc chế tạo sẽ rất tốn
kém.


•
•
•

Trong nồi hơi siêu tới hạn các van, thiết bị, và ống nối lớn đắt tiền hơn.
Chất lượng nước đòi hỏi khắc khe hơn.
Việc sử dụng lò hơi siêu tới hạn đòi hỏi lực lượng nhân viên có kỹ năng O&M tốt. Về tổng thể, các lò
hơi siêu tới hạn đắt tiền hơn so với các loại bao hơi.

•

Tuy nhiên lò hơi siêu tới hạn sẽ hiệu quả hơn do hiệu suất chu trình và sự biến đổi áp suất tốt hơn


Vì vậy, để tối ưu hóa chi phí của lò hơi siêu tới hạn, các nhà sản xuất nhà máy điện lớn từ Nhật
Bản, Hàn Quốc và gần đây là Trung Quốc thường sử dụng loại có công suất 600, 800, và 1000
MW

Điển hình nồi hơi hiện đại 800 MW định mức siêu tới hạn.