Nghiên cứu đặc tính nóng chảy của than antraxit và than bitum nhập khẩu
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (4.08 MB, 103 trang )
TRẦN XUÂN QUÝ
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
--------------------------------
TRẦN XUÂN QUÝ
KỸ THUẬT NHIỆT
NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH NĨNG CHẢY CỦA THAN
ANTRAXIT VÀ THAN BITUM NHẬP KHẨU
LUẬN VĂN THẠC SĨ KĨ THUẬT
CHUYÊN NGÀNH KĨ THUẬT NHIỆT
CB150371
Hà Nội - 2018
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
--------------------------------
TRẦN XN Q
NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH NĨNG CHẢY CỦA THAN ANTRAXIT
VÀ THAN BITUM NHẬP KHẨU
Chuyên ngành: Kỹ Thuật Nhiệt
LUẬN VĂN THẠC SĨ KĨ THUẬT
CHUYÊN NGÀNH KĨ THUẬT NHIỆT
NGƯỜI HƯỚNG DẪN:
TS. LÊ ĐỨC DŨNG
Hà Nội - 2018
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên tác giả luận văn: TRẦN XUÂN QUÝ
Đề tài luận văn: “ Nghiên cứu đặc tính nóng chảy của than Antraxit và than
Bitum nhập khẩu”
Chuyên ngành: Kĩ thuật Nhiệt
Mã số SV: CB150371
Tác giả, Người hướng dẫn khoa học và Hội đồng chấm luận văn xác nhận
tác giả đã sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên bản họp Hội đồng ngày 26 tháng 4
năm 2018 với các nội dung sau:
1. Rút ngắn độ dài “Chương 2: lý thuyết q trình cháy than antraxit trong
lị hơi và các yếu tố ảnh hưởng đến quá chính cháy than antraxit”.
2. Rút ngắn và đưa quy trình xác định hàm lượng độ ẩm (W); độ tro; chất
bốc (V); Cốc; Nhiệt trị; lưu huỳnh; Cacbon; Đặc tính nóng chảy của tro trong
phịng thí nghiệm nhà máy nhiệt điện Vũng Áng 1 Hà tĩnh trong “Chương 3:
Nghiên cứu đặc tính than Antraxit và than Bitum” vào tài liệu tham khảo
3. Đổi các số la mã thành số tự nhiên.
4. Đánh số đầy đủ các công thức theo quy định.
5. Chỉnh sửa và ghi đúng các đơn vị và thứ nguyên.
6. Đặt tên các bảng số liệu lên trên đầu bảng.
7. Thêm vào các ghi chú tài liệu trích dẫn.
8. Kiểm tra kết quả thí nghiệm xác định độ tro của mẫu than Vũng Áng 1
bảng 7 trang 49.
9. Sửa lại chính tả và danh mục tài liệu tham khảo, về hình thức và nội
dung theo qui chuẩn.
Ngày
tháng 5 năm 2018
Giáo viên hướng dẫn
Tác giả luận văn
TS. LÊ ĐỨC DŨNG
TRẦN XUÂN QUÝ
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG
TS. NGUYỄN XUÂN QUANG
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận văn này do tơi tự tính tốn, thiết kế và nghiên cứu
dưới sự hướng dẫn của TS. LÊ ĐỨC DŨNG.
Để hoàn thành luận văn này tôi chỉ sử dụng tài liệu đã ghi trong mục tài liệu
tham khảo, ngồi ra khơng sử dụng bất cứ tài liệu không được liệt kê nào khác.
Nếu sai tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm.
Người thực hiện
TRẦN XUÂN QUÝ
MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN .........................................................................................1
1.1. Tổng quan về đề tài ........................................................................................ 1
1.1.1. Ý nghĩa của đề tài.................................................................................... 2
1.1.2. Mục đích hướng đến của đề tài ............................................................... 3
1.1.3. Phương pháp nghiên cứu......................................................................... 4
1.1.4. Nội dung luận văn ................................................................................... 4
1.2. Vai trò nhiệt điện đốt than ở Việt Nam và ý nghĩa việc nâng cao hiệu suất
cho lò hơi nhà máy nhiệt điện ............................................................................... 4
1.2.1. Vai trò của nhiệt điện than ...................................................................... 4
1.2.2. Nguồn than cho nhà máy nhiệt điện ....................................................... 6
1.2.3. Ý nghĩa của việc nâng cao hiệu suất lò hơi nhà máy nhiệt điện ............. 7
1.2.4. Nghiên cứu nâng cao hiệu suất lị hơi nhà máy nhiệt điện thơng qua
việc tối ưu hóa đốt than trộn. ............................................................................ 8
1.2.4.1. Tình hình nghiên cứu ngồi nước ..................................................... 9
1.2.4.2. Tình hình nghiên cứu trong nước .................................................... 10
1.3. Tổng quan lò hơi........................................................................................... 13
1.3.1. Vai trò của lò hơi trong nhà máy nhiệt điện: ........................................ 13
1.3.2. Cấu tạo của lò hơi đốt than phun: ......................................................... 14
1.3.3. Hệ thống lị hơi:..................................................................................... 15
1.3.4. Các thơng số hơi nước chính ................................................................ 15
1.3.5. Nguyên lý làm việc ............................................................................... 16
Kết luận chương 1 ............................................................................................... 18
CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT CHÁY BỘT THAN .....................................................19
2.1. Cơ sở lý thuyết cháy than ............................................................................. 19
2.2. Sự cháy và các thông số ảnh hưởng đến sự cháy trong lò hơi: .................... 19
2.3. Định luật khối lượng tác dụng và hằng số cân bằng .................................... 20
2.4. Phản ứng dây chuyền ................................................................................... 22
2.5. Quá trình cháy than bột trong lị hơi ............................................................ 23
2.5.1. Tính chất và đặc tính của bột than. ....................................................... 23
2.5.2. Q trình cháy trong buồng lửa đốt than bột ........................................ 27
2.6. Vấn đề cháy than Antraxit Việt Nam ........................................................... 30
2.6.1. Vấn đề bắt cháy than ............................................................................. 31
2.6.2. Vấn đề cháy kiệt than, cháy ổn định: .................................................... 33
2.7. Hiện tượng bám xỉ, đóng xỉ trong lị hơi đốt than nhà máy nhiệt điện: ....... 34
2.7.1. Quá trình hình thành xỉ trong lị hơi...................................................... 35
2.7.2. Tác hại của việc bám xỉ, đóng xỉ. ......................................................... 37
Kết luận chương 2 ............................................................................................... 40
CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH THAN ANTRAXIT VÀ THAN
BITUM..........................................................................................................................41
3.1. Đặc tính của hạt than .................................................................................... 41
3.2. Đặc tính công nghệ của than Antraxit và than Bitum nhập khẩu ................ 42
3.2.1. Phân tích độ ẩm (W) trong than Antraxit, Bitum.................................. 42
3.2.1.1 Các bước thí nghiệm phân tích độ ẩm (W) của than Antraxit, Bitum
thự hiện theo quy trình .................................................................................. 43
3.2.1.2 Phương pháp tính tốn ...................................................................... 43
3.2.1.3 Báo cáo kết quả ................................................................................. 44
3.2.2. Phân tích độ tro trong than Antraxit, Bitum “A” (A- Ash mineral
matter). ............................................................................................................ 45
3.2.2.1. Nguyên tắc xác định ........................................................................ 45
3.2.2.2. Các bước thí nghiệm phân tích độ tro của than Antraxit, Bitum thự
hiện theo quy trình ........................................................................................ 45
3.2.2.3. Tính tốn và báo cáo kết quả ........................................................... 45
3.2.3. Thí nghiệm phân tích chất bốc của than Antraxit, Bitum (Volatile
matter V) ........................................................................................................ 47
3.2.3.1 Nguyên tắc xác định .......................................................................... 47
3.2.3.2 Các bước thí nghiệm phân tích chất bốc của than Antraxit, Bitum thự
hiện theo quy trình ........................................................................................ 48
3.2.3.3 Tính tốn và báo cáo kết quả ............................................................ 48
3.2.4. Thành phần cốc trong than (Fixed Carbon FC): ................................... 49
3.2.5. Nhiệt trị của than Antraxit, Bitum: ....................................................... 49
3.2.5.1. Xác định nhiệt trị của than ............................................................... 50
3.2.6. Phân tích hàm lượng lưu huỳnh trong than Antraxit, Bitum ................ 51
3.2.6.1. Q trình phân tích mẫu .................................................................. 51
3.2.6.2. Tính tốn và báo cáo kết quả ........................................................... 52
3.3. Thành phấn hóa học của nhiên liệu .............................................................. 52
3.4. Đặc tính nóng chảy của than và tro .............................................................. 55
3.4.1. Thành phần độ tro trong nhiên liệu ....................................................... 55
3.4.2. Phân tích đặc tính nóng chảy của than và tro ........................................ 56
3.4.2.1. Nguyên tắc xác định ........................................................................ 56
3.4.2.2. Thiết bị xác đinh nhiệt độ nóng chảy của than, tro Thiết bị “ASH-10
Ash Fusion Tester ” ..................................................................................... 56
3.4.2.3. Tiến trình phân tích.......................................................................... 58
3.4.2.4. Kết quả phân tích đặc tính nóng chảy của than, tro ........................ 60
3.4.2.5. Làm mát và thoát khỏi chương trình: .............................................. 62
Kết luận chương 3 ............................................................................................... 62
CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU BÁM TRO XỈ TRONG
LÒ HƠI NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN VŨNG ÁNG 1 - HÀ TĨNH. ............................63
4.1. Giới thiệu lò hơi NMNĐ Vũng Áng 1 Hà Tĩnh ........................................... 63
4.1.1. Mô tả hệ thống ...................................................................................... 63
4.2. Các hệ thống phụ trợ của lò hơi ................................................................... 66
4.3. Hệ thống nhiên liệu than .............................................................................. 70
4.4. Các yếu tố ảnh hưởng và ngun nhân bám xỉ, đóng xỉ trong lị hơi nhà máy
nhiệt điện ............................................................................................................. 72
4.4.1. Vấn đề bám xỉ, đóng xỉ và ăn mịn nhiệt độ cao trong buồng lửa ........ 72
4.4.2. Các giải pháp khắc phục để nâng cao hiệu suất ấn lò hơi..................... 72
4.4.2.1. Thiết kế lò hơi đốt than phun ........................................................... 72
4.4.2.2. Bố trí vịi phun trong lò hơi đốt than phun ...................................... 73
4.4.2.3. Cung cấp gió (khơng khí) ................................................................ 74
4.4.2.4. Chất lượng bột than (nhiên liệu) ...................................................... 75
4.4.2.5.Hệ thống nghiền than ........................................................................ 75
4.5. Xây dựng mơ hình trường nhiệt độ NMNĐ Vũng Áng 1 ............................ 76
4.5.1. Thiết lập điều kiện biên cho mơ hình.................................................... 76
4.5.2. Trường nhiệt độ ..................................................................................... 78
4.6. Giải pháp khắc phục và nâng cao hiệu suất trong lò hơi Vũng Áng ........... 84
4.7. Hình ảnh một số vị trí bám tro xỉ trong lò hơi NMNĐ Vũng Áng 1 ........... 84
4.8. Sự cố ngừng tổ máy do xỉ lớn rơi làm dao động buồng đốt thực tế tại nhà
máy nhiệt điện đốt than ....................................................................................... 87
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .....................................................................................88
1. Kết luận. .......................................................................................................... 88
2. Kiến nghị ......................................................................................................... 89
TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................... 90
DANH MỤC CÁC CHỮ CÁI VÀ KÝ HIỆU VIẾT TẮT
Ký hiệu/Chữ
cái
Đơn vị
C
10-2 (k.l)
Tỷ lệ carbon trong nhiên liệu
V
10-2 (k.l)
Tỷ lệ chất bốc trong nhiên liệu
A
10-2 (k.l)
Tỷ lệ tro trong nhiên liệu
N
10-2 (k.l)
Tỷ lệ Nitrogen trong nhiên liệu
S
10-2 (k.l)
Tỷ lệ lưu huỳnh trong nhiên liệu
H
10-2 (k.l)
Tỷ lệ hydrogen trong nhiên liệu
W
10-2 (k.l)
Tỷ lệ ẩm trong nhiên liệu
Qlv
t
kJ/kg
Ý nghĩa
Nhiệt trị thấp làm việc
As received (mẫu nhận được)
ar
Dried ash free (Mẫu cháy)
DAF
lt
Lý thuyết
tt
Thực tế
ct
Cần thiết
khơ
Mẫu khơ
UB
Unburned (khơng cháy)
SPC
Sản phẩm cháy
Nồng độ thể tích (một phần triệu)
ppm
10-6 (t.t)
MNOx
kg/h
Khối lượng NOx hình thành
B
kg/h
Khối lượng nhiên liệu tiêu thụ
Kv
Hệ số khu vực
Kp
Hệ số công suất
Ký hiệu/Chữ
cái
Đơn vị
υ
m/s
ρ
kg/m3
Khối lượng riêng
C
mg/m3
Nồng độ khí
η
%
i
kJ/m3, (kJ/kg)
V
m3/h
α
r
SRF
Vận tốc khói
Hiệu suất
Entanpi
Lượng khí sinh ra trong sản phẩm
cháy
Hệ số khơng khí thừa
m
Bán kính
Hệ số hoạt động của chất xúc tác
K
Volcatalys
Ý nghĩa
m3
Thể tích chất xúc tác
Stoichiometric Ratio Factor
NMNĐ
Nhà máy nhiệt điện
NĐĐT
Nhiệt điện đốt than
PC
Lị đốt than phun
CFB
Lị đốt than tầng sơi
TSTH
Tầng sơi tuần hoàn
CFD
Computation Fluid Dynamics
TCVN
Tiêu chuẩn Việt Nam
QCVN
Quy chuẩn Việt Nam
BTNMT
Bộ Tài nguyên và Môi trường
DANH MỤC CÁC HÌNH
Stt
Hình và nội dung
Trang
1
Hình 1.1: Cơng suất điện được cung cấp từ các nguồn khai thác
theo quy hoạch.
5
2
Hình 1.2: Tỉ lệ % nguồn cung cấp điện theo quy hoạch [1]
5
3
Hình 1.3: Cấu tạo lị hơi
14
4
Hình 3.1: Tủ sấy (nhiệt độ cài đặt 105oC đến 110oC )
42
5
Hình 3.2: Thiết bị phân tích hàm lượng lưu huỳnh
51
6
Hình 3.3: Sơ đồ thiết bị ASH 10 phân tích đặc tính nóng chảy
của tro
57
5
Hình 3.4: Hình ảnh trên máy tính phân tích đặc tính nóng chảy
của tro
60
7
Hình 3.5: Hình ảnh chụp mẫu q trình nóng chảy của tro
61
8
Hình 4.1: Tổng quan hệ thống lị hơi NMNĐ Vũng Áng 1
64
9
Hình 4.2: Màn hình vận hành và giám sát bao hơi
64
10
Hình 4.3: Cách bố trí vịi đốt
66
11
Hình 4.4: Cấu tạo vịi đốt than
67
12
Hình 4.5: Hình ảnh ngọn lửa trong buồng đốt
67
13
Hình 4.6: Sơ đồ bố trí hệ thống vịi đốt than
69
14
Hình 4.7: Sơ đồ bố trí hệ thống vịi đốt dầu
70
15
Hình 4.8: Màn hình vận hành và giám sát hệ thống nhiên liệu
than
71
16
Hình 4.9: Phân bố trường nhiệt độ trong buồng đốt khi cháy
than Hịn Gai
78
17
Hình 4.10: Phân bố nhiệt độ tại mặt cắt ngang buồng đốt khi
cháy than Hòn Gai
79
Stt
Hình và nội dung
Trang
18
Hình 4.11: Phân bố nhiệt độ tại mặt cắt đứng buồng đốt khi
cháy than Hịn Gai
80
19
Hình 4.12: Phân bố trường nhiệt độ trong buồng đốt khi cháy
than Indo
81
20
Hình 4.13: Phân bố nhiệt độ tại mặt cắt ngang buồng đốt khi
cháy than Indo
82
21
Hình 4.14: Phân bố nhiệt độ tại mặt cắt đứng buồng đốt khi
cháy than Indo
83
DANH MỤC CÁC BẢNG
Stt
Bảng và nội dung
Trang
1
Bảng 1.1: Nguồn than cung cấp cho nhiệt điện theo quy hoạch [2]
6
2
Bảng 2.1: Đặc tính của rây tiêu chuẩn
25
3
Bảng 2.2: Nhiệt độ bắt lửa của bột than trong dịng khói nóng
32
4
Bảng 2.3: Nhiệt độ nóng chảy của thành phần trong tro
35
5
Bảng 2.4: Nhiệt độ nóng chảy của 1 số cùng tính
36
6
Bảng 3.1: Kết quả thí nghiệm xác định độ ẩm trong của các mẫu
Than
44
7
Bảng 3.2: Kết quả thí nghiệm xác định độ Tro trong của các mẫu
Than
46
8
Bảng 3.3: Kết quả thí nghiệm xác định độ Chất bốc trong của các
mẫu Than
49
9
Bảng 3.4: Kết quả thí nghiệm xác định độ ẩm trong của các mẫu
Than
51
10
Bảng 3.5: Kết quả thí nghiệm xác định lưu huỳnh, khơ trong của
các mẫu Than
52
11
Bảng 3.6: Hệ số tính đổi các thành phần nhiên liệu
54
12
Bảng 4.1: Các thông số hơi chính:
63
13
Bảng 4.2: Thơng số thiết kế vịi đốt than (thiết kế cho 100% tải lò)
69
14
Bảng 4.3: Phân bố giữa tải lò và số máy nghiền than vận hành
71
15
Bảng 4.4: Đặc tính nhiên liệu than Hịn Gai và Indo
76
16
Bảng 4.5: Nhiệt độ trung bình tại các mặt cắt ngang trong buồng
đốt lò hơi khi cháy than Hòn Gai
80
17
Bảng 4.6: Nhiệt độ trung bình tại các mặt cắt ngang trong buồng
đốt lị hơi khi cháy than Indo
81
CHƯƠNG I
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
Giới thiệu vai trò của nhiệt điện đối với kinh tế, xã hội Việt Nam, ý nghĩa và
tầm quan trọng của việc nâng cao hiệu xuất lò hơi nhà máy nhiệt điện cũng như
hiệu xuất chung của nhà máy nhiệt điện, qua đó ta thấy tầm quan trọng của đề tài.
Theo Quy hoạch phát triển điện lực Quốc gia giai đoạn 2011 - 2020, có xét
đến năm 2030, nguồn nhiệt điện than chiếm tỷ trọng lớn trong nguồn điện của Việt
Nam. Tuy nhiên, việc thiếu nguồn năng lượng sơ cấp cho phát điện dẫn đến Việt
Nam phải nhập khẩu than ngay từ năm 2016 và quy mô tiếp tục tăng lên khoảng
50 triệu tấn năm 2020, trên 80 triệu tấn từ sau năm 2030.
Nhà máy nhiệt điện là một hệ thống thiết bị rất lớn về quy mô, phức tạp về
vận hành và sử dụng lượng lớn than tiêu thụ. Nghiên cứu đặc tính nóng chảy của
than Antraxit và than Bitum nhập khẩu nhằm phục vụ cơng nghệ đốt than trộn
(than khó cháy trộn với than dễ cháy), nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng tránh được
hiện tượng bám xỉ trong lò hơi các nhà máy điện đốt than được nhiều nước trên thế
giới nghiên cứu, ứng dụng thành công.
1.1. Tổng quan về đề tài
Để đáp ứng nhu cầu than ngày một gia tăng nhanh chóng cho sản xuất điện,
trong khi nguồn than sản xuất trong nước không đủ đồng thời chất lượng than cấp
cho nhiệt điện có chiều hướng ngày càng xấu, để đảm bảo cao nhất an ninh năng
lượng quốc gia và hiệu quả sử dụng than, vấn đề cấp thiết đặt ra là sử dụng hợp lý
nguồn than nội địa và than nhập khẩu mà đảm bảo yêu cầu chất lượng than cho sản
xuất nhiệt điện bằng cách trộn than với tỉ lệ hợp lý nhằm tạo ra nguồn than cung
cấp
ổn định lâu dài kết hợp với các giải pháp phân phối, vận chuyển hợp lý, qua đó
đảm bảo chất lượng và chi phí cung cấp than thấp nhất, đồng thời nâng cao hiệu
suất
năng lượng, tránh được hiện tượng bám xỉ trong là hơi cho các nhà máy nhiệt điện,
cũng như để đảm bảo sự làm việc ổn định, tin cậy lâu dài của thiết bị, giảm tối đa
1
CHƯƠNG I
chi phí đầu tư cải tạo thiết bị cơng nghệ đốt, nâng cao hiệu quả sử dụng nhiên liệu.
Và một vấn đề nữa là giảm thiểu ô nhiễm môi trường đặc biệt là giảm phát
thải các chất gây ô nhiễm mơi trường trong q trình đốt than như NOx, SOx…
thơng qua nâng cao hiệu suất cháy than của lị hơi cũng đồng nghĩa với việc nâng
cao hiệu quả sử dụng nhiên liêu nhờ việc giảm lượng nhiên liệu tiêu hao mà vẫn
đáp ứng đủ nhu cầu cho sản xuất điện.
1.1.1. Ý nghĩa của đề tài
Nghiên cứu đặc tính nóng chảy của than Antraxit của Việt Nam và than
Bitum nhập khẩu nhằm phục vụ công nghệ đốt than trộn (than khó cháy trộn với
than dễ cháy), nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng phòng tránh được hiện tượng bám
xỉ trong lò hơi các nhà máy điện đốt vẫn đang là một vấn đề còn nhiều tranh cãi cả
về mặt lý thuyết cũng như thực tiễn, chẳng hạn như khó khăn trong việc lựa chọn
cơng nghệ đốt, dạng khí động buồng lửa phù hợp cho than Việt Nam.
Nghiên cứu hiện tượng bám xỉ trong lò hơi gặp rất nhiều yếu tố do nhiều
nguyên nhân gây ra, cần dựa vào đặc tính nóng chảy của than và đặc điểm bám
xỉ và phân tích cụ thể để đề ra phương hướng giải quyết là một vấn đề không chỉ
Việt Nam mà cả thế giới cùng quan tâm, kết quả nghiên cứu sẽ đóng góp một phần
vào việc sử dụng năng lượng hiệu quả và giảm thiểu phát thải khí. Cập nhật, phân
tích và kế thừa các công nghệ sử dụng than tiên tiến trên thế giới nhằm ứng dụng
vào đốt than Việt Nam.
Vì vậy vấn đề nghiên cứu đặc tính nóng chảy của than Antraxit và than
Bitum nhằm nâng cao hiệu suất nhà máy nhiệt điện, tránh được hiện tượng bám xỉ
trong lò hơi là rất cần thiết cho các nhà máy nhiệt điện đốt than đang vận hành và
sẽ đưa vào vận hành trong giai đoạn đến năm 2018 - 2020 là hết sức cấp thiết và
có ý nghĩa khoa học và thực tiễn.
Vì vậy, em đã lựa chọn đề tài nghiên cứu: “NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH
NĨNG CHẢY CỦA THAN ANTRAXIT VÀ THAN BITUM NHẬP KHẨU VÀ
ỨNG DỤNG TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN” thơng qua thí nghiệm thực tế
2
CHƯƠNG I
các mẫu than Antraxit Hòn Gai và than Bitum nhập khẩu tại phịng thí nghiệm
Nhà máy nhiệt điện Vũng Áng 1 Hà Tĩnh và tìm hiểu quá trình cháy của lò hơi nhà
máy nhiệt điện Vũng Áng 1 và Nhà máy nhiệt điện Thái Bình 2. Nhằm tìm ra tỉ lệ
tối ưu nhất tránh được hiện tượng bám xỉ trong lị hơi, đánh giá tìm ra các điều
kiện để tối ưu cho tỉ lệ trộn. Nhằm tối ưu hóa việc sử dụng nhiên liệu và tiết kiệm
thời gian và chi phí trước khi đưa vào thí nghiệm thực tế nhằm tiết kiệm thời gian,
công sức và tiền bạc mà vẫn đảm bảo các yêu cầu đã đề ra.
Đề tài đã nghiên cứu đặc tính nóng chảy của than Antraxit và than Bitum
nhập khẩu, đã tiến hành thử nghiệm các mẫu than Antraxit; than Bitum và các mẫu
có tỉ lệ trộn 90% - 10%, 80% - 20%, 70%-30%, 60%-40% trực tiếp tại Phịng thí
nghiệm Nhà máy nhiệt điện Vũng Áng 1 Hà Tĩnh để xác định Nhiệt độ nóng chảy;
Ẩm trong (%); Tro, khô (%); Chất bốc, khô (%); Nhiệt trị tồn phần, khơ (cal/g);
Lưu huỳnh, khơ (%). từ kết quả thí nghiệm sẽ góp phần vào tìm hiểu q trình
cháy của than Antraxit và than Bitum nhập khẩu trong lị hơi, các hiện tượng đóng
xỉ đáy lị, xây dựng chế độ đốt tốt nhất cho lò hơi nhà máy nhiệt điện.
1.1.2. Mục đích hướng đến của đề tài
Phân tích đặc tính nóng chảy, thành phần cơng nghệ và thành phần hóa học
của than Antraxit và than Bitum để xác định Ẩm trong (%); Tro, khô (%); Chất
bốc, khô (%); Nhiệt trị tồn phần, khơ (cal/g); Lưu huỳnh, khơ (%), ảnh hướng
chính đến q trình cháy than Antraxit và than Bitum qua đó đánh giá lựa chọn
phương án cải thiện để nâng cao hiệu suất cháy của than, tránh được hiện tượng
bám xỉ cũng như cải thiện nâng cao hiệu suất lị hơi.
Phân tích hiện tượng bám xỉ, đóng xỉ và an tồn của lị hơi nhà máy nhiệt
điện đây là hiện tượng thường gặp trong lò hơi đốt than phun ảnh hưởng rất lớn
đến kinh tế, điều kiện an tồn của nhân viên vận hành, lị hơi và làm giảm tuổi thọ
của lị hơi.
Phân tích một số sự cố ngừng lò hơi do hiện tượng bám xỉ dẫn đến tríp tổ
máy khi đang vận hành tại nhà máy nhiệt điện Vũng Áng 1.
3
CHƯƠNG I
1.1.3. Phương pháp nghiên cứu
Trong quá trình làm việc tại Ban QLDA Điện lực Dầu khí Thái Bình 2, thực
hiện quản lý, đầu tư và xây dựng và vận hành Nhà máy nhiệt điện Thái Bình 2,
trong quá trình học tập tại Viện công nghệ Nhiệt Lạnh – Trường Đại học Bách
Khoa Hà Nội và lớp học quản lý vận hành nhà máy nhiệt điện Thái Bình 2 và 06
tháng trực tiếp học vận hành tại Nhà máy nhiệt điện Vũng Áng 1 Hà Tĩnh. Với quá
trình học tập nghiện cứu và làm việc trực tiếp tại Nhà máy nhiệt điện từ khâu đầu
tư dự án cho đến vận hành trực tiếp nhằm tối ưu hóa việc sử dụng nhiên liệu và tiết
kiệm thời gian và chi phí trước khi đưa vào thí nghiệm thực tế nhằm tiết kiệm thời
gian, công sức và tiền bạc mà vẫn đảm bảo các yêu cầu đã đề ra.
1.1.4. Nội dung luận văn
Đề thực hiện những mục đích đã nêu, luận văn sẽ gồm các nội dung như sau:
Chương 1: Tổng quan
Chương 2: Lý thuyết cháy của bột than
Chương 3: Nghiên cứu đặc tính của than Antraxit và than Bitum
Chương 4: Nghiên cứu giải pháp giảm thiểu bám tro xỉ trong lò hơi
NMNĐ Vũng Áng – Hà Tĩnh
1.2. Vai trò nhiệt điện đốt than ở Việt Nam và ý nghĩa việc nâng cao hiệu
suất cho lò hơi nhà máy nhiệt điện
1.2.1. Vai trò của nhiệt điện than
Theo quyết định số 428/QĐ-TTg về Điều chỉnh Quy hoạch phát triển điện
lực quốc gia 2011-2020 có xét đến năm 2030 (Quy hoạch điện VII) và 403/QĐTTg về điều chỉnh quy hoạch phát triển ngành than Việt Nam đến năm 2020, triển
vọng 2030.Với mục tiêu cung cấp đủ điện cho tốc độ phát triển của đất nước giai
đoạn 2016-2030, sử dụng hiệu quả nguồn nhiên liệu trong nước, bảo tồn tài
nguyên năng lượng và giảm thiểu tác động môi trường. Nhu cầu về nhiệt điện
chạy bằng than chiếm đến một nửa các dạng nhà máy phát điện tại Việt Nam. Cụ
thể theo quy hoạch như sau:
4
CHƯƠNG I
Hình 1.1: Cơng suất điện được cung cấp từ các nguồn theo quy hoạch [1].
Nhà máy nhiệt điện chiếm vai trò chủ lực trong việc cung cấp điện cho sự
phát triển của quốc gia, đồng thời nhu cầu lượng điện từ nhiệt điện đòi hỏi tăng rất
nhanh theo đà phát triển của đất nước trong khi nguồn thủy điện có khả năng cung
cấp điện lớn đã khai thác ở mức tối đa, các nguồn điện cung cấp khác ở nước ta
trình độ khoa học chưa cho phép, hoặc đang trong kế hoạch xây dựng bước đầu,
hoặc ở mức tiềm năng chờ khai thác.
Hình 1.2: Tỉ lệ % nguồn cung cấp điện theo quy hoạch [1]
5
CHƯƠNG I
Qua các số liệu quy hoạch phù hợp với đà phát triển của đất nước ta thấy
nhiệt điện đốt than có vai trị then chốt trong việc cấp điện cho đất nước với ưu
điểm đáp ứng nguồn điện nhanh, rẻ và có chất lượng điện tốt.
1.2.2. Nguồn than cho nhà máy nhiệt điện
Theo quyết định sô 428/QĐ-TTg về Điều chỉnh Quy hoạch phát triển điện
lực quốc gia 2011-2020 có xét đến năm 2030 (Quy hoạch điện VII) và 403/QĐTTg về điều chỉnh quy hoạch phát triển ngành than Việt Nam đến năm 2020, triển
vọng 2030. Tiềm năng tài nguyên than của chúng ta là có hạn, nhất là tiềm năng
khả thi hiện nay là rất hạn chế. Theo VINACOALMIN thì Việt Nam hiện nay
Việt Nam có tổng cộng 54 nhà máy Nhiệt điện than với tổng cơng suất
32.000MW có nhu cầu tiêu thụ than là 180 triệu tấn than vào năm 2020, trong
lúc đó đến năm 2020 thì VINACOMIN chỉ có thể cung cấp 41.5 triệu tấn cho
các nhà máy nhiệt điện vì vậy cần phải nhập khẩu khoảng 140 triệu tấn. Đây là
vấn đề lớn đặt ra cho chúng ta làm sao có thể tận dụng một cách có hiệu quả
nhất nguồn năng lượng than nội địa để giảm bớt nhu cầu nhập khẩu góp phần
phát triển kinh tế Quốc dân.
Việt Nam khơng nằm ngồi vấn đề chung của thế giới đó là nguồn tài
nguyên thiên nhiên ngày càng cạn kiệt và khó khai thác hơn và vấn đề sử dụng
nguồn tài nguyên xấu. Cụ thể theo quy hoạch khai thác của Việt Nam cho ngành
than so với lượng than yêu cầu cấp cho nhà máy nhiệt điện như sau:
Bảng 1.1: Nguồn than cung cấp cho nhiệt điện theo quy hoạch [2]
Năm
Đơn vị
Nhu cầu than Quy hoạch khai thác
Thiếu hụt
2020
Triệu tấn
63
47 - 50
13 - 17
2025
Triệu tấn
95
51 - 54
41 - 44
2030
Triệu tấn
129
55 - 57
81 - 83
Ta thấy ngành than không đủ cung cấp than cho nhu cầu trong nước.
Lượng than thiếu hụt được bù đắp bằng than nhập khẩu. Than nội địa cấp cho
6
CHƯƠNG I
NMNĐ là than Antraxit cám xấu (than tốt nhất cấp cho sản xuất điện là cám 5,
còn lại là cám 6 có độ tro từ 30 - 40%), chất bốc thấp (< 6%), nên rất khó đốt
cháy. Đối với các lò hơi đốt than bột (chiến tỉ trọng chủ yếu trong sản xuất điện)
phụ tải nhỏ hơn 70% định mức đã phải đốt kèm dầu, phụ tải nhỏ hơn hoặc bằng
50% định mức đã phải đốt toàn dầu, lượng carbon chưa cháy còn lại trong tro rất
cao, từ 15 - 20%, làm giảm hiệu suất năng lượng của nhà máy điện tới 3 - 4%
[2]. Dự báo chất lượng than nội địa cấp cho nhà máy điện trong tương lai cũng
khơng được cải thiện hơn.
Nhiệt điện có vai trị chủ lực trong việc cấp điện cho đất nước chúng ta,
nhà nước cũng có sự quan tâm đặc biệt trong vấn đề ổn định và phát triển cho
nhiệt điện. Quyết định số 5964/QĐ-BCT ngày 9/12/2012 của Bộ Công Thương
“Xác định nhu cầu và các nguồn than cho sản xuất điện tới năm 2030, tối ưu
phương pháp cung cấp than cho các NMNĐ than đã được duyệt trong Quy
hoạch Điện VII”, cùng với phụ lục đính kèm của Quyết định này đã thể hiện ý
tưởng và mong muốn cấp một chủng loại than ổn định trong suốt đời của mỗi
NMNĐ. Tuy nhiên để thực hiện ý tưởng này rất cần phải có những nghiên cứu
tồn diện về việc tổ chức đốt cháy than, đặc biệt là việc phối trộn các loại than
để khẳng định loại than cấp cho NMNĐ là tối ưu ứng với mỗi cấu tạo lò hơi của
NMNĐ .
1.2.3. Ý nghĩa của việc nâng cao hiệu suất lò hơi nhà máy nhiệt điện
Ngoài ưu điểm đã đề cập nhiệt điện cịn có những yếu tố gây ảnh hưởng
đến mơi trường. Nhiệt điện ở Việt Nam sử dụng nguyên liệu truyền thống là
than. Đây là loại nguyên liệu rẻ tiền và sẵn có của Việt Nam. Việc đốt than gây
ơ nhiễm môi trường xung quanh là đương nhiên do việc đốt than sinh ra bụi,
SO2, NOX, CO2. Đây là 4 yếu tố quan trọng nhất gây ra ô nhiễm môi trường.
Đồng thời cũng qui định nước thải không được vượt quá nhiệt độ thải ra môi
trường gây hại cho các hệ sinh thái. Đối với chất thải rắn cũng có qui định phải
xử lý triệt để làm vật liệu xây dựng hay đối với các hạt bụi có thể gây ra ô nhiễm
cho các nguồn nước và các mạch nước ngầm…
7
CHƯƠNG I
Nguồn than cấp cho nhà máy nhiệt điện cũng địi hỏi chất lượng nhất định
mới có thể đốt. Cụ thể than tối ưu cho nhà máy nhiệt điện yêu cầu lượng tro
thấp, chất bốc cao trong khi đó than hiện tại cấp cho nhiệt điện của Việt Nam là
than có lượng chất bốc thấp, và có độ tro cao nên hiệu suất cháy còn thấp.
Từ các vấn đề bên trên cho ta thấy mức độ cấp thiết của việc nâng cao
hiệu suất quá trình cháy nhà máy Nhiệt điện thơng qua đó giảm phát thải khí độc
hại, chất thải ra môi trường mà vẫn cung cấp đủ lượng điện yêu cầu cho sự phát
triển của đất nước. Đồng thời có khả năng sử dụng được nguồn tài nguyên than
xấu trong nước để sản xuất điện thơng qua đó góp phần giảm tải việc nhập khẩu
tài nguyên nhập khẩu.
1.2.4. Nghiên cứu nâng cao hiệu suất lò hơi nhà máy nhiệt điện thơng
qua việc tối ưu hóa đốt than trộn.
Đối với nhà máy nhiệt điện hiệu suất bị chịu tác động chủ yếu từ các bộ
phận: Lò hơi, các bộ trao đổi nhiệt, tổn thất các đường hơi, turbine, bình
ngưng,… Hiện nay hiệu suất các bộ phận đa số đều đã được tối ưu hóa rất tốt,
tuy nhiên bộ phận lị hơi có thể tiếp tục tối ưu hóa cho nhu cầu hiện tại.
Các phương án thiết kế lò hoặc đã tối ưu, hoặc có chi phí đầu tư q lớn
đề điều chỉnh hoặc xây mới, thời gian đáp ứng chậm so với nhu cầu hiện tại.
Đồng thời hiện nay nguồn tài nguyên đang bị cạn kiệt dần, lượng tài nguyên đặc
biệt là than đang xấu dần, để sử dụng những tài nguyên xấu này phương án đốt
than trộn là phương án rất tiềm năng được trong và ngoài nước đầu tư nghiên
cứu vì tính đáp ứng nhanh, có thể sử dụng tài nguyên xấu và đặc biệt có thể sản
xuất điện trên sở các nhà máy cũ, đã được thiết kế trước và xây dựng trước đó và
có kết quả khả quan.
Một trong những giải pháp đốt hiệu quả than chất lượng thấp, hàm lượng
tro cao là áp dụng công nghệ lị hơi lớp sơi tuần hồn (CFB). Tuy vậy, lị hơi
than phun vẫn là cơng nghệ đốt chủ đạo vì nó có nhiều ưu điểm như cơng suất
lớn, hiệu suất cao phù hợp với các loại than ít lưu huỳnh. Trong khi đó lị hơi
8
CHƯƠNG I
tầng sơi tuần hồn vẫn cịn hạn chế về mặt công suất.
Tại Việt Nam, do hàm lượng chất bốc trong than Antraxit thấp, khó đốt
cháy, cho nên tỉ lệ các bon chưa cháy hết trong tro bay tại các lị hơi đốt theo
cơng nghệ than phun vẫn ở mức cao, đơi khi hàm lượng lên đến 18%, gây lãng
phí lớn nguồn tài ngun than.
1.2.4.1. Tình hình nghiên cứu ngồi nước [4]
Để đốt hiệu quả than Antraxit có chất bốc thấp, độ tro cao, một trong
những phương án mà các nhà chế tạo lò hơi lớn trên thế giới (như ở Nhật có
Mitsubishi, IHI, Idemitsu, Marubeni; ở Mỹ có Foster Wheeler; ở Trung Quốc…)
lựa chọn là trộn than Antraxit với than Bitum hoặc á Bitum có chất bốc cao hơn,
độ tro thấp hơn, để đốt trong các lò hơi của nhà máy nhiệt điện. Điển hình là nhà
máy điện Hanfeng của Trung Quốc, vận hành từ năm 2000, có 2 tổ máy, công suất
660 MW, đốt than Antraxit mỏ Wannian trộn với than Bitum có chất bốc cao của
tỉnh Shanxi.
Tây Ban Nha là nước có nhiều than Antraxit, với các đặc tính than (nhất là
độ ẩm, chất bốc và độ tro) tương tự than Antraxit Việt Nam. Vì vậy kinh nghiệm
đốt than của các nhà máy điện Tây Ban Nha là rất đáng chú ý. Một trong các kinh
nghiệm đó là trộn than Antraxit với than Bitum. Điển hình nhất là việc nhà máy
điện Compostilla trước năm 1992 chỉ đốt than Antraxit, nhưng do chất lượng nhiên
liệu suy giảm và các khó khăn trong tối ưu q trình cháy nên nhà máy đã nhập
khẩu than Bitum của Nam Phi về trộn với than Antraxit trong nước để đốt. Cũng tại
Tây Ban Nha một điều đáng chú ý là lò hơi của nhà máy điện Puente Nuevo sử
dụng hai loại vòi đốt riêng biệt. Các vịi đốt bố trí tại vai lò, phun than xuống dưới
chỉ dùng để đốt than Antraxit. Các vòi đốt than Bitum là các vòi đốt nằm ngang,
được bố trí ở các tường trước và sau.
Trong vận hành cả hai loại vòi cùng đồng thời được sử dụng. Gần đây hãng
IHI (Nhật Bản) theo chương trình đốt than trộn được Bộ METI (Nhật Bản) tài trợ
thông qua tổ chức NEDO và JCOAL đã và đang nghiên cứu, thí nghiệm đốt than
9
CHƯƠNG I
trộn Antraxit của Việt Nam và than nhập khẩu nhắm tới đối tượng phục vụ là các
nhà máy điện đốt than cỡ lớn tại Việt Nam trong tương lai sử dụng
công nghệ siêu tới hạn/ trên siêu tới hạn của Nhật Bản. Đã tiến hành nghiên cứu
phân tích than trộn giữa than Antraxit Việt Nam (cám 5A Hòn Gai) và than nhập
khẩu (á Bitum Indonesia) và đốt thử nghiệm hai giai đoạn: Giai đoạn 1 ở quy mô
nhỏ trong lị làm mát bằng nước hình trụ kiểu đứng, cơng suất 1,2MW với 1 vòi đốt
150 kg/h (than Bitum); Giai đoạn 2 đã đốt thử nghiệm trong lò làm mát bằng nước
kiểu đứng, cơng suất 12MW, dùng 2 loại vịi đốt, gồm vòi đốt cho than chất bốc
thấp và vòi đốt IHI-DF, công suất 1600 kg/h cho than Bitum. Theo chương trình
của JCOAL, tháng 12 năm 2012, Phịng Nghiên cứu, thí nghiệm than và mơi
trường của Cơng ty Idemitsu (Nhật Bản) đã có báo cáo kết quả mơ phỏng trên máy
tính q trình cháy than trộn Antraxit của Việt Nam và than á Bitum của Indonesia
cho lị hơi hiện có của Phả Lại 2 và lò đang lắp đặt tại Vũng Áng 1. Theo đó, việc
trộn than chất bốc cao á Bitum của Indonesia với than Antraxit Việt Nam sẽ cải
thiện độ ổn định cháy của than và làm tăng hiệu suất của lò hơi. Tuy nhiên, tỉ lệ
trộn theo khuyến cáo cần lựa chọn trên cơ sở tính tốn đảm bảo các yếu tố: độ ổn
định ngọn lửa, khả năng đóng xỉ, nguy cơ nổ hỗn hợp than trong máy nghiền, nguy
cơ làm hỏng các vòi phun than...
Tuy nhiên việc nghiên cứu đốt than trộn giữa than Antraxit Việt Nam với
than Bitum Úc, á Bitum Indonesia của Nhật vẫn chỉ là nghiên cứu trên mơ hình vật
lý, ngồi ra việc nghiên cứu này cò hạn chế đối với các loại than nhiều chất bốc.
Một số ứng dụng hạn chế ở việc dùng chủ yếu than nhiều chất bốc và chỉ tỉ lệ nhỏ
(xấp xỉ 15%) than Antraxit. Chưa có nghiên cứu trộn than cám 6a, 6b hay cám 7a
của Việt Nam với các loại than có hàm lượng chất bốc thấp (Anthracite nhập khẩu).
Nghiên cứu sử dụng công nghệ lị hơi hiện có với các loại than anthraxcite nhập có
tính tương thích khá cao, ngồi ra loại than nhập này thơng thường có nhiệt trị cao
hơn nhiều so với các loại than Bitum.
1.2.4.2. Tình hình nghiên cứu trong nước
Các nghiên cứu về cháy than trong nước hiện nay còn khá hạn chế, chủ yếu
10
CHƯƠNG I
là hiệu chỉnh các lò hơi đã xây dựng theo kinh nghiệm. Về cơ bản chưa có đơn vị
nào nghiên cứu một cách bài bản từ khâu nghiên cứu trong phịng thí nghiệm, mơ
hình tương tự thu nhỏ, rồi đưa ra áp dụng vào các nhà máy nhiệt điện thực tế. Tồn
bộ các cơng nghệ lị hơi được áp dụng ở Viện Nam là do các hãng chế tạo nước
ngoài nghiên cứu và xây dựng, nên rất hạn chế việc thay đổi nhiên liệu hay hiệu
chỉnh hàng năm sau khi sửa chữa bảo dưỡng. Chỉ có ít hợp tác nghiên cứu cải tiến,
năm 2007-2008, Viện Năng lượng Bộ Công Thương đã chủ trì thực hiện đề tài
“Nghiên cứu sử dụng than cám chất lượng thấp trộn với than nhập khẩu của các
nước trong khu vực cho các lò hơi nhà máy nhiệt điện Việt Nam" có hợp tác với
hãng MHI Nhật Bản. Đề tài nghiên cứu khoa học công nghệ cấp Bộ do KS Nguyễn
Tuấn Nghiêm làm chủ nhiệm. Đã nghiên cứu một số nội dung cơ bản sau đây:
- Các xu hướng bám xỉ, đóng xỉ tro bay trên bề mặt dàn ống trao đổi
nhiệt.
- Đặc tính nóng chảy của than
- Xu hướng đóng xỉ buồng đốt.
- Ảnh hưởng cỡ hạt và nồng độ Ô xy tới chế độ cháy.
- Hệ thống nghiền và hệ thống trộn than trong nhà máy điện.
- Tính tốn kĩ thuật - kinh tế - môi trường sơ bộ.
Nghiên cứu trên vẫn là vấn đề cải tạo lại vòi phun, trộn than nhiều chất bốc.
Tuy nhiên, các kết quả nghiên cứu mới dừng lại trong điều kiện của phịng thí
nghiệm và cịn sơ bộ, ở dạng suy luận vì khơng đủ các số liệu đo đạc, phân tích và
minh chứng nên chưa đủ cơ sở lý luận cũng như thực tiễn để đưa vào áp dụng
trong sản xuất. Mặt khác kích thước mơ hình q bé, than đem đốt thí nghiệm
trong mơ hình có khối lượng q ít (ít hơn nhiều so với lượng than đốt trong các
mơ hình thí nghiệm của IHI và của Idemitsu của Nhật), khơng xét gì đến ảnh
hưởng của cỡ hạt than. Ngồi ra cịn rất nhiều ảnh hưởng khác đến chế độ đốt cháy
dòng than chưa được kể đến [8].
Cụ thể như sau:
11
CHƯƠNG I
- Ảnh hưởng của các chế độ vận hành của hệ thống nghiền than trộn (tỉ lệ
phối trộn, nhiệt độ khí nóng để tải bột than, thời gian nghiền than,...) đến chất
lượng than nghiền tại đầu ra thùng nghiền (trong trường hợp sử dụng thùng
nghiền chung) và khả năng chống cháy nổ trong hệ thống nghiền than;
- Ảnh hưởng của các thơng số vận hành của buồng đốt lị hơi khi đốt than
trộn (tỉ lệ phối trộn, hệ số khơng khí thừa, nhiệt độ cháy, cấu trúc buồng đốt,
kiểu bố trí vịi phun, kích thước hạt than đốt,...) đến đặc tính vận hành của lị hơi
(phân bố tốc độ hạt và nhiệt độ dọc theo chiều cao buồng đốt, thành phần phát
thải CO, CO2, NOx, SOx,...);
- Ảnh hưởng của các thơng số vận hành của q trình cháy than trộn (tỉ
lệ phối trộn, thời gian cháy của than bột) đến đặc tính nóng chảy của xỉ trong
buồng đốt lị hơi (nhiệt độ nóng chảy t1, t2, t3 của xỉ; thành phần xỉ, thành phần
chuyển pha xỉ, độ nhớt của xỉ, …);
Việc trộn các loại than có chất lượng tốt với than xấu hơn của cùng một mỏ
than hay của các mỏ khác nhau cũng đã từng được thực hiện ở nhiều NMNĐ ở
Việt Nam. Như NMNĐ Phả Lại II đã trộn than của 4 mỏ khác nhau (Vàng Danh,
Hòn Gai, Cẩm Phả, Mạo Khê) để có mẫu than dùng cho nhà máy, NMNĐ Quảng
Ninh đã phối trộn than cám 5 + 6B để có than cám 6A dùng cho nhà máy.
Tuy nhiên, việc phối trộn này vẫn chỉ là sự phối trộn của cùng một chủng
loại than (Antraxit), nghĩa là về chất bốc gần như không thay đổi bao nhiêu nên rất
ít ảnh hưởng đến việc tổ chức quá trình cháy, chủ yếu là để bảo đảm nhiệt trị của
than sử dụng, theo hương than sử dụng không quá xấu về nhiệt trị, không quá
nhiều tro.
Trong thời gian gần đây (năm 2012), một số NMNĐ dùng lò hơi lớp sôi
(CFB) đã đốt than Na Dương (chất bốc cao) trước khi đốt than Antraxit (chất
lượng xấu và rất xấu) trong q trình khởi động lị hơi nhằm giảm thiểu nguy cơ
đóng xỉ lị hơi, giảm thời gian khởi động lị hơi từ trạng thái lạnh. Do dùng than Na
Dương để hỗ trợ khởi động lò nên đã tiết kiệm được hàng chục tấn dầu FO cho
mỗi lần khởi động. Hàng năm tiết kiệm được hàng tỉ đồng so với khởi động thông
12
CHƯƠNG I
thường. Tổng Công ty Điện lực Vinacomin đã và đang khuyến khích các nhà máy
điện trực thuộc áp dụng phương pháp khởi động phối hợp này.
Tuy nhiên, giải pháp này mới chỉ dừng lại ở việc sử dụng than dễ cháy phối
hợp với dầu FO để giảm lượng dầu tiêu thụ trong q trình khởi động lị hơi, chưa
nghiên cứu vấn đề đốt hỗn hợp than khó cháy với than dễ cháy nhằm nâng cao
hiệu quả vận hành lò hơi CFB, đặc biệt là khi đốt than rất xấu ở phụ tải thấp, mặt
khác cũng chưa có các nghiên cứu và thí nghiệm, đo đạc, phân tích để có những
đánh giá đầy đủ về khoa học, về kinh tế, nhằm tiến tới việc xác định tỉ lệ các loại
than phối trộn tối ưu, việc xây dựng quy trình trộn và đốt than trộn, phương pháp
thí nghiệm và tính kết quả thí nghiệm đốt than trộn. Trên cơ sở đó xây dựng
phương pháp chỉ dẫn kĩ thuật để áp dụng chung cho các lò CFB.
1.3. Tổng quan lò hơi [7]
1.3.1. Vai trò của lò hơi trong nhà máy nhiệt điện:
Lò hơi chính là bộ phận khai thác nhiệt năng từ các nguồn khác nhau sau
đó truyền cho nước và biến nước thành hơi, nhiều khi lò hơi được coi là bộ trao đổi
nhiệt cỡ lớn, vì ở đây sảy ra quá trình truyền nhiệt từ việc đốt nhiên liệu hoặc từ
phản ứng hạt nhân,… cho nước để biến nước thành hơi.
Lò hơi trong mỗi nhà máy nhiệt điện là thiết bị quan trọng, sử dụng chu
trình Rankine. Nhiệm vụ của lị hơi là chuyển hố các dạng năng lượng khác
nhau thành nhiệt năng và truyền nhiệt năng đó cho mơi chất để chuyển chúng từ
thể lỏng thành hơi bão hòa rồi thành hơi quá nhiệt. Hơi quá nhiệt này sẽ được
đưa sang làm quay tua bin hơi.
Lò hơi đốt than phun là công nghệ đã rất phát triển và đang là nguồn sản
xuất điện năng chủ yếu trên thế giới. Than được nghiền mịn và được đốt cháy
trong buồng lửa lị hơi. Nhiệt từ q trình đốt cháy sẽ gia nhiệt cho nước và hơi
trong các dàn ống và thiết bị bố trí trong lị hơi. Cơng nghệ này trong tương lai
vẫn sẽ là một lựa chọn ưu thế cho các nhà máy điện. Hiệu suất phát điện dự kiến
khoảng 50-53% vào năm 2020 và 55% vào năm 2050 [7].
13
