Nghiên cứu triển khai trong lĩnh vực thiết kế công trình lò hơi đốt than phun

Lò hơi đốt than

Lò hơi PP-1000-24,5-565KT

Nhà máy chế tạo lò hơi Taganrog thuộc Liên hiệp cổ phần Emalians đang tiến hành thiết kế lò hơi PP-1000-24,5-565 KT, năng suất hơi 1.000 t/h để vận hành trong thành phần tổ máy công suất 330 MW.

Lò hơi (Hình 1) được thiết kế để đốt than đá mác D của mỏ than Kuznetsk. Lò hơi kiểu trực lưu, áp suất hơi siêu tới hạn, tái sấy hơi đơn (một lần) và thải xỉ rắn. Lò hơi đảm bảo vận hành và khởi động với các thông số trượt.

Lò hơi được bố trí hình chữ Π bao gồm buồng đốt hình lăng trụ, phễu lạnh ở phần dưới, đường dẫn khói nằm ngang, buồng rẽ ngoặt, chuyển sang hầm đối lưu đi xuống. Trong đoạn đường khói nằm ngang bố trí các bề mặt đun nóng của các bộ quá nhiệt cấp 1 và cấp 2 và kể cả bộ hâm nước.

Các dàn ống màn của buồng đốt và kể cả các bề mặt chắn của các đường dẫn khói đi ngang và đi xuống ở dạng panen từ những ống nhẵn thẳng đứng được hàn thành khối vách kín (không cho khói lọt ra ngoài) bằng các dải thép dẹt giữa hai ống.

Không khí được sấy trong các bộ sấy không khí kiểu hồi nhiệt ba ngăn. Có thể đặt bộ hâm của tuabin, nhờ đó giảm được nhiệt độ khói thoát.
Nhờ bố trí bộ hâm của tuabin, có thể tăng hiệu suất tổng của lò hơi từ 92,5‰ lên 94‰.

Để đảm bảo đáp ứng các tiêu chuẩn nghiêm ngặt về sinh thái của Liên bang Nga, thiết kế lò hơi áp dụng một số biện pháp sau:

- Buồng đốt được thiết kế với tiết diện vuông. Các vòi phun và tất cả các đầu vào nhiên liệu và không khí đi vào buồng đốt đều bố trí kiểu tiếp tuyến.

- Ba tầng vòi phun trực lưu kiểu khe nằm ngang được bố trí tại các góc của buồng đốt.

- Bố trí tầng khử NOx thành N2 bằng cách cấp 16 - 20‰ than bột mịn (R90= 7‰) ở trên tầng vòi phun trên cùng với hệ số không khí thừa α ≤ 0,35.

- Bố trí đốt định kỳ bằng việc cung cấp không khí cấp 2 qua các ống phun ở các vách bên của buồng đốt vào vùng của các tầng vòi phun từ phía bên ngoài của dòng xoáy trong buồng đốt.

- Bố trí đưa không khí cấp 3 vào phía trên của các thiết bị khử với số lượng 20

- 23‰ nhằm đốt kiệt các chất cháy được của nhiên liệu đưa đến từ vùng khử.

Các vòi phun chính ở mỗi tầng trong số 3 tầng được kết cấu ở dạng khối vòi phun thống nhất. Mỗi khối vòi phun (Hình 2) có hai đầu dẫn nhiên liệu vào từ các máy nghiền khác nhau và hai vòi phun madút khởi động. Các vòi phun của từng khối vòi phun có khả năng xoay trong mặt phẳng đứng, nhờ đó có thể điều chỉnh theo chiều cao vị trí ngọn đuốc trong buồng đốt. Để xoay các vòi phun, mỗi khối được ghép thêm bộ truyền động điện.

Các vòi phun khử NOx được bố trí cao hơn các vòi phun chính, mỗi vòi có đường dẫn than bột riêng ở phần trung tâm của thiết bị. Khí lạnh tái tuần hoàn được đưa vào qua ống bên ngoài của vòi phun khử oxy để giảm bớt nồng độ oxy trong vùng khử và làm nguội các vòi phun khử oxy khi máy nghiền ngừng hoạt động.

Để hòa trộn tốt hơn, lối vào của hỗn hợp than-không khí, khí tái tuần hoàn và không khí cấp 3 đưa vào buồng đốt được thực hiện với hướng xoáy ngược lại so với các vòi phun chính.

Sơ đồ đốt nêu trên cho phép giảm phát thải NOx xuống còn 350 mg/m3, nhưng vẫn duy trì độ tin cậy vận hành các bề mặt đun nóng trong buồng đốt và ở đầu ra từ buồng đốt và phụ tải lò hơi không bị hạn chế về điều kiện đóng xỉ các bề mặt đun nóng.

Ngoài các biện pháp kể trên, nhằm hoàn thiện các đặc tính về sinh thái, cấu trúc lò hơi đã áp dụng những giải pháp thiết kế hiện đại nhất nhằm nâng cao các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật và tối ưu hóa các chỉ tiêu về khối lượng - kích thước của lò hơi.

Lò hơi PP-2050-25-570KT

Năm 2007, LHCP “Emalians” đã nghiên cứu triển khai thiết kế lò hơi PP-2050-25-570KT, năng suất lò hơi 2050 t/h, tổ máy 660 MW với các thông số siêu tới hạn, đốt than đá mỏ Ekibastusk (gần giống than mỏ Hòn Gai, Cẩm Phả), dùng madút làm nhiên liệu khởi động.

Lò hơi kiểu tháp, chiều cao gian lò hơi gần 55 m (phụ thuộc vào độ cao băng tải xiên), mái lợp bằng các tấm panen nhẹ. Ưu điểm quan trọng của lò kiểu tháp là dòng khói phân bố đồng đều hơn so với các lò hơi kiểu hình chữ Π và chữ T. Điều này tạo điều kiện giảm mài mòn các bề mặt đun nóng. Ngoài ra, ở kiểu lò hơi này lực cản khí động là tối thiểu do dòng khói đồng đều và chuyển hướng dòng khói được thực hiện ở phía chiều dài của hầm đối lưu. Giảm sức cản của tuyến khói, cho phép giảm tiêu hao điện năng cho hút khói.

Một ưu điểm nữa của kiểu lò này là sắp xếp mặt bằng gọn hơn, nhờ đó giảm giá thành thiết bị do giảm chiều dài ống và bề mặt che chắn. Các dàn vách màn của lò hơi được phân chia thành bộ phận bức xạ dưới, bộ phận bức xạ trên và các màn che chắn của đoạn đường khói đối lưu đi lên. Sau buồng đốt trong đoạn đường khói đi lên bố trí các dàn ống quá nhiệt mành và đối lưu, kể cả bộ hâm nước.

Nhiệt độ hơi quá nhiệt cấp 1 và cấp 2 cao nên cần sử dụng các loại thép chịu nhiệt chất lượng cao.

Buồng đốt hình chữ nhật của lò hơi được thiết kế với mặt cắt ngang chịu ứng suất nhiệt cao (trên 5 MW/m2) và các vòi phun kiểu xoáy lốc, phát thải thấp bố trí ngược chiều nhau, đảm bảo đốt than có độ tro cao, chất bốc thấp một cách ổn định và hiệu suất cao.

Buồng đốt hình chữ nhật (28 x 12 m) được trang bị 32 vòi phun than bột kiểu xoáy lốc, bố trí trên hai tầng, ngược chiều nhau ở các vách trước và sau của buồng đốt. Trên các vòi phun chính (ở tầng 3) đặt 8 vòi phun trực lưu ghép đôi của tầng khử NOx. Than bột hạt mịn được cấp vào những vòi phun đó với số lượng 15‰ tổng tiêu hao nhiên liệu. Trên tầng khử đặt 10 ống phun gió cấp 3.

Các vòi phun khử NOx và ống phun hướng chếch xuống dưới một góc 10o so với mặt phẳng nằm ngang, có thành phần tiếp tuyến, mỗi vòi tạo ra hai dòng xoáy.
Hệ thống chế biến than bột kiểu khép kín, thổi trực tiếp. Nhiên liệu được sấy bằng không khí nóng. Than được nghiền trong 8 máy nghiền kiểu trục, tốc độ quay trung bình kiểu MVS - 265.

Sấy không khí thực hiện bằng các bộ sấy không khí kiểu ống. Bộ hâm trao đổi nhiệt của tuabin được đặt trong lòng bộ sấy không khí nhằm giảm nhiệt độ khói thoát. Phần nước bộ trao đổi nhiệt được đấu vào đoạn đi tắt của bộ gia nhiệt hạ áp.

Tóm lại, các lò hơi PP-1000-24,5-565KT cho tổ máy 330 MW và PP-2050-25-570KT cho tổ máy 660 MW đều thỏa mãn các tiêu chuẩn khắt khe về môi trường của Nga và EU, các lò hơi được trang bị các bộ khử bụi tĩnh điện hoàn thiện, đảm bảo nồng độ bụi thải vào khí quyển ở mức 30 mg/m3, các thiết bị khử SOx bằng đá vôi ướt đạt nồng độ SOx thấp hơn 200 mg/m3 (mức tiêu chuẩn là 400 mg/m3).

Do các thông số áp suất, nhiệt độ hơi cao nên các bề mặt đun nóng được thiết kế với các loại thép chịu nhiệt độ cao (thép austenit). Lò hơi vận hành với nhiệt độ hơi 600/620oC, được trang bị các thiết bị phụ trợ hiện đại, nhờ đó hiệu suất của tổ máy đạt tới 44 - 46‰.

Nguồn: nhietdien