MỘT SỐ VẤN ĐỀ KỸ THUẬT NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ CHÁY BỘT THAN TRONG CÁC LÒ HƠI NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN (27/01/2015)
Hiệu suất của cả nhà máy nhiệt điện phụ thuộc vào hiệu suất của nhiều thiết bị, trong đó ảnh hưởng của hiệu suất lò hơi là lớn nhất. Để nâng cao hiệu suất của nhà máy nhiệt điện nói chung và của lò hơi nói riêng thì việc nâng cao hiệu quả cháy là vấn đề quan trọng hàng đầu.
Như chúng ta đã biết, quá trình cháy bột than trong buồng lửa gồm các giai đoạn: bốc hơi ẩm, thoát chất bốc, cháy chất bốc (bắt lửa), cháy cốc và tạo xỉ. Giai đoạn bắt lửa và cháy kiệt xảy ra sớm hay muộn, hoàn hảo hay không hoàn hảo là yếu tố quyết định chủ yếu đến hiệu suất cháy của buồng lửa.
Trong buồng lửa đốt bột than, lượng gió cần thiết cho quá trình cháy được chia thành gió cấp 1, gió cấp 2, đôi khi còn có cả gió cấp 3. Gió cấp 1 có nhiệm vụ đưa bột than từ máy nghiền vào buồng lửa thông qua hệ thống ống dẫn và vòi phun, đồng thời cung cấp oxy cần thiết cho giai đoạn bắt lửa. Gió cấp 2 sẽ cung cấp oxy cho quá trình cháy kiệt bột than. Để quá trình cháy xảy ra cần phải nâng cao nhiệt độ hỗn hợp gió cấp 1, bột than và khói nóng tới nhiệt độ bắt lửa. Điều kiện bắt lửa của dòng bột than không chỉ phụ thuộc nhiệt độ mà còn phụ thuộc dòng nhiệt cung cấp cho nó. Lượng nhiệt cần thiết cho quá trình bắt lửa được gọi là nhiệt bắt lửa Qbl và được xác định theo công thức:
Trong đó:
B - lượng tiêu hao than cho một vòi phun, kg/s;
V1 - lượng gió cấp 1, m3/kg; được xác định như sau:
V0 - lượng không khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy 1 kg than, m3/kg;
r1 - tỉ lệ gió cấp 1;
α’ - hệ số không khí thừa tương ứng với gió đi vào một vòi phun.
q4 - tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về mặt cơ học, %;
C0 - nhiệt dung riêng thể tích của gió cấp 1, kJ/(m3.K);
Cbt - nhiệt dung riêng của bột than, kJ/(kg.K);
T0 - nhiệt độ ban đầu của hỗn hợp gió cấp 1 và bột than, K;
Tbl - nhiệt độ bắt lửa, K;
Wt - độ ẩm mẫu làm việc của than, %;
Wbt - độ ẩm của bột than, %;
Trên cơ sở công thức này ta xem xét một số yếu tố ảnh hưởng tới nhiệt độ bắt lửa cũng như lượng nhiệt bắt lửa.
- Tính chất của than:
Sự bắt lửa phụ thuộc rất nhiều vào thành phần chất bốc của than. Than có hàm lượng chất bốc càng lớn thì nhiệt độ bắt lửa càng thấp và lượng nhiệt cần thiết để đạt tới trạng thái bắt lửa càng nhỏ. Than có độ tro và độ ẩm càng cao thì nhiệt độ bắt lửa càng cao và do đó lượng nhiệt yêu cầu cũng càng lớn.
- Độ mịn của bột than:
Bột than càng mịn thì bề mặt phản ứng hóa học trên một đơn vị trọng lượng càng lớn, nên tốc độ phản ứng và tốc độ truyền nhiệt cũng càng lớn, làm cho quá trình bắt lửa càng dễ dàng.
- Lưu lượng và tốc độ gió cấp 1:
Tỉ lệ gió cấp 1 càng nhiều thì nhiệt lượng cần thiết để đạt tới trạng thái bắt lửa càng lớn. Do đó than càng khó cháy thì càng phải chọn tỉ lệ gió cấp 1 ít hơn, nhưng không thể chọn quá bé vì phải đảm bảo yêu cầu cháy ổn định. Tỉ lệ gió cấp 1 thường được chọn như sau:
|
Loại than |
Tỉ lệ gió cấp 1 |
|
Than antraxit |
0,15÷0,20 |
|
Than gầy |
0,15÷0,25 |
|
Than đá |
0,25÷0,30 |
|
Than nâu |
0,35÷0,40 |
- Trường khí động trong buồng lửa:
Việc tổ chức trường khí động trong buồng lửa hợp lý, tăng cường nguồn nhiệt do khói nóng quay về cung cấp cho dòng hỗn hợp là một trong những biện pháp vô cùng quan trọng để cải thiện quá trình bắt lửa.
- Nhiệt độ gió nóng và nhiệt độ khói vùng bắt lửa:
Việc nâng cao nhiệt độ ban đầu của dòng hỗn hợp bột than và gió cấp 1 có thể giảm được lượng nhiệt cần thiết để đạt tới trạng thái bắt lửa, làm cho sự bắt lửa dịch chuyển về phía gần miệng vòi phun hơn. Thông thường với than ít chất bốc như antraxit người ta phải sử dụng không khí có nhiệt độ cao (380÷4200C) để vận chuyển bột than làm cho than dễ bắt lửa hơn. Việc sử dụng đai cháy để nâng cao nhiệt độ khói vùng bắt lửa cũng là một biện pháp hữu hiệu cho việc cung cấp nhiệt cho dòng bắt cháy.
Qua một số phân tích trên đây, chúng ta thấy rằng để nâng cao hiệu quả của quá trình cháy bột than trong các lò đốt than phun ở Việt Nam (chủ yếu dùng than antraxit) cần tác động tới các vấn đề sau:
- Khâu chuẩn bị than:
Than càng mịn và độ ẩm càng nhỏ thì càng dễ bắt lửa, vì thế cần phải nghiền than và sấy than trước khi đốt. Trong quá trình nghiền, than được sấy sơ bộ bằng không khí nóng hoặc chính khói nóng nhằm tận dụng nhiệt khói thải. Khi này phải sấy than đến độ ẩm phù hợp. Nếu sấy khô quá thì có thể gây cháy nổ, nếu sấy không đủ thì quá trình vận chuyển và nghiền than sẽ gặp khó khăn, làm giảm năng suất máy nghiền và tăng chi phí năng lượng.
- Sử dụng vòi phun và kết cấu buồng lửa hợp lý:
Tỉ lệ và tốc độ gió cấp 1 cũng như trường khí động trong buồng lửa phụ thuộc vào kết cấu, cách bố trí vòi phun và buồng lửa. Việc sử dụng và bố trí vòi phun, kết cấu buồng đốt một cách hợp lý sẽ mang lại hiệu quả cháy than bột cao hơn.
Tóm lại, việc áp dụng các biện pháp công nghệ để nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng nói chung và hiệu quả cháy bột than trong các lò đốt than phun nói riêng là nhiệm vụ quan trọng. Đó cũng là một trong những yêu cầu cấp thiết của định hướng năng lượng của nước ta trong giai đoạn hiện nay. Việc áp dụng các giải pháp công nghệ làm tăng hiệu quả của quá trình cháy, giảm thiểu tiêu hao lãng phí nhiên liệu cũng có thể được xem như là một nguồn năng lượng mới, có ý nghĩa vô cùng to lớn.
Nguyễn Quốc Uy