Tài liệu Vận hành kinh tế lò hơi

CHUYÊN ĐÊÊ: VÂN HANH KINH TÊÊ LO HƠI MUC LUC LỜI NÓI ĐẦU..................................................................................................................................2 PHẦN I. LÝ THUYẾT CHUNG.....................................................................................................3 I. CÁC KIẾN THỨC CHUNG VỀ LÒ HƠI........................................................................3 1. Khái niệm lò hơi................................................................................................................3 2. Phân loại...........................................................................................................................3 3. Nguyên lý cấu tạo và làm việc của các dạng lò hơi.......................................................5 II. VẬN HÀNH LÒ HƠI........................................................................................................13 1. Khái niệm chung về vận hành lò hơi............................................................................13 2. Các chế độ vận hành lò hơi...........................................................................................13 3. Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật vận hành lò hơi.............................................................16 4. Giải pháp nâng cao hiệu quả kinh tế trong vận hành lò hơi......................................17 4.1. Giải pháp quản lý kỹ thuật và tổ chức vận hành..........................................................17 4.2. Giải pháp kỹ thuật công nghệ chủ yếu.........................................................................18 PHẦN 2: CHUYÊN ĐỀ.................................................................................................................21 I. KHỞI ĐỘNG VÀ DỪNG LÒ...........................................................................................21 1. Khởi động lò từ trạng thái lạnh......................................................................................21 2. Dừng lò............................................................................................................................22 3. Vận hành lò hơi ở chế độ ổn định..................................................................................23 3.1. Điều chỉnh áp suất hơi................................................................................................23 3.2. Điều chỉnh nhiệt độ hơi..............................................................................................24 4. Điều khiển tự động lò hơi...............................................................................................28 KẾT LUẬN....................................................................................................................................31 NHÓM 2 – Đ4 QUẢN LÝ NĂNG LƯỢNG CHUYÊN ĐÊÊ: VÂN HANH KINH TÊÊ LO HƠI LỜI NÓI ĐẦU Nước ta là một nước đang phát triển cũng như đang trong thời kì công nghiệp hóa hiện đại hóa, chính vì vậy mà nhu cầu về năng lượng không ngừng gia tăng đòi hỏi phải ngày càng phát triển để đáp ứng nhu cầu cả về số lượng và chất lượng. Bên cạnh đó, việc sử dụng hợp lý và kinh tế các nguồn năng lượng đó phải được đặc biệt quan tâm Trong quá trình tìm hiểu về chuyên đề Vận hành kinh tế lò hơi kết hợp với các kiến thức đã được tìm hiểu thực tế tại nhà máy nhiệt điện Phả Lại đã mang lại cho chúng em nhiều kiến thức mới - Thứ nhất là, hình dung lại kiến thức về lò hơi và quy trình vận hành đã được quan sát. - Thứ hai là nắm được nguyên tắc tiết kiệm năng lượng trong vận hành lò hơi. Trong quá trình tìm hiểu, nhóm chúng em nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy Ngô Tuấn Kiệt, nhóm đã làm việc tích cực để hoàn thành chuyên đề nhưng không thể tránh khỏi những thiếu sót và hạn chế. Em mong nhận được sự chỉ dẫn và giúp đỡ của thầy để nhóm em có thể hoàn thiện hơn kiến thức của mình. Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội ngày 13 tháng 03 năm 2013 Sinh Viên Nhóm 2 – Đ4QLNL NHÓM 2 – Đ4 QUẢN LÝ NĂNG LƯỢNG CHUYÊN ĐÊÊ: VÂN HANH KINH TÊÊ LO HƠI PHẦN I. LÝ THUYẾT CHUNG I. CÁC KIẾN THỨC CHUNG VỀ LÒ HƠI 1. Khái niệm lò hơi - Là thiết bị sử dụng nhiệt năng của việt đốt nhiên liệu biến nước thành hơi có t0,P cao để sử dụng cho các phụ tải nhiệt hay làm quay tua-bin của máy phát điện. 2. Phân loại Lò hơi được phân loại theo các tiêu chuẩn sau: a. b. Dựa vào sản lượng hơi Lò hơi công suất nhỏ (< 20T/h) Lò hơi công suất trung bình (từ 20 đến 75 T/h) Lò hơi công suất lớn (> 75T/h) Dựa vào thông số hơi Tùy theo các mức to và p mà người ta chia thành lò hơi thông số thấp, trung bình, cao và siêu cao c. d. e. - Dựa theo chế độ chuyển động của nước trong lò Lò hơi đối lưu tự nhiên Lò hơi tuần hoàn tự nhiên Lò hơi tuần hoàn cưỡng bức Lò hơi đối lưu cưỡng bức Dựa theo cách đốt nhiên liên Lò hơi đốt theo lớp: nhiên liệu rắn (than,củi,bã mía…) được xếp trên ghi để đốt Lò hơi đốt phun Lò hơi đốt đặc biệt: thường gặp 2 loại là buồng lửa xoáy và buồng lửa tầng sôi Dựa theo lịch sử phát triển của lò hơi Lò hơi ống lửa NHÓM 2 – Đ4 QUẢN LÝ NĂNG LƯỢNG CHUYÊN ĐÊÊ: VÂN HANH KINH TÊÊ LO HƠI Hình 1: Lò hơi ống lửa - Lò hơi ống nước Hình 2: Lò hơi ống nước - Lò hơi thẳng đứng NHÓM 2 – Đ4 QUẢN LÝ NĂNG LƯỢNG CHUYÊN ĐÊÊ: VÂN HANH KINH TÊÊ LO HƠI Hình 3: Lò hơi thẳng đứng - Lò hơi nằm ngang 3. Nguyên lý cấu tạo và làm việc của các dạng lò hơi 3.1. Lò ghi xích Quy mô nhỏ và trung bình sử dụng trong các lò hơi công nghiệp Hình 4: Lò hơi ghi xích NHÓM 2 – Đ4 QUẢN LÝ NĂNG LƯỢNG CHUYÊN ĐÊÊ: VÂN HANH KINH TÊÊ LO HƠI a. Cấu tạo gồm: trống - 1, van hơi chính - 2, đường cấp nước - 3, ghi lò dạng xích - - 4, buồng lửa - 5, hộp tro xỉ - 6, hộp gió cấp 7: gió cấp 1 qua ghi cho lớp nhiên liệu trên ghi, phễu than - 8, ống khói - 9, bộ sấy không khí - 10, quạt - 11, quạt khói - 12, bộ hâm nước - 13, dàn ống nước xuống - 14, ống góp dưới - 15, dàn ống nước lên - 16, dãy phestôn - 17 và bộ quá nhiệt - 18. b. Nguyên lý làm việc của lò hơi ghi xích: Than từ phễu cấp than được rót lên ghi với một chiều dày được điều chỉnh sẵn và chuyển động cùng ghi vào buồng lửa. Tại đây nhiên liệu nhận được nhiệt bức xạ từ ngọn lửa, vách tường, cuốn lò. Nhiên liệu được sấy nóng, khô dần và chất bốc thoát. Chất bốc và cốc cháy tạo thành tro xỉ và được gạt xỉ thải ra ngoài. Chiều dày lớp nhiên liệu trên mặt ghi cũng được lựa chọn hợp lý cho mỗi loại nhiên liệu. Ví dụ: Than cám antraxit, than đá: 150-200 mm; than nâu 200-300 mm; than bùn 700-1000 mm; củi gỗ 400-600 mm; Không khí cấp vào buồng lửa thường chia thành gió cấp 1 cấp từ dưới ghi lên và gió cấp 2 cấp phía trên lớp nhiên liệu. Tỷ lệ giữa gió cấp 1 và cấp 2 cũng được tính toán lựa chọn phù hợp. Thông thường gió cấp 2 chiểm khoảng 8-15%; Tốc độ gió cấp 2 ra khỏi vòi phun thường khá cao từ 50-80 m/s. 3.2. Lò hơi đốt than phun có bao hơi NHÓM 2 – Đ4 QUẢN LÝ NĂNG LƯỢNG CHUYÊN ĐÊÊ: VÂN HANH KINH TÊÊ LO HƠI Hình 5: Sơ đồ nguyên lý làm việc của lò đốt than phun có bao hơi a. Cấu tạo: 1-bao hơi; 2-phần chứa nước của bao hơi; 3-phần chứa hơi của bao hơi; 4-buồng lửa; 5- vòi phun; 6-đường nhiên liệu tới; 7-các ống dàn đặt xung quanh buồng lửa để sinh hơi; 8-ống phestôn; 9-ống xuống; 10-ống góp dưới củadàn ống; 11cấp một của bộ hâm nước; 12-cấp hai của bộ hâm nước; 13-ống dẫn để đưa nước từ bộ hâm nước vào bao hơi; 14-ống dẫn hơi bão hoà từ bao hơi tới bộ quá nhiệt; 15-cấp một của bộ quá nhiệt; 16-bộ giảm ôn để điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt; 17-cấp hai của bộ quá nhiệt; 18-cấp một của bộ sấy không khí; 19-cấp hai của bộ sấy không khí; 20-đường dẫn không khí vào buồng lửa; 21-đường dẫn không khí nóng tới máy nghiền; 22-tường bảo ôn của lò; 23-buồng quặt để đổi chiều dòng khói; 24-phần đường khói đặt các bề mặt đốt đối lưu; 25-giếng thải xỉ; 27-hút không khí nóng từ đỉnh lò; 28-quạt gió; 29-khử bụi; 30-quạt khói; 31-ống khói. b. Nguyên lý làm việc: Không khí nóng cùng bột than phun vào buồng lửa qua vòi phun 5 và cháy, truyền nhiệt lượng cho các dàn ống bố trí xung quanh buồng lửa. Nước trong ống được đốt nóng, sôi và sinh hơi. Hỗn hợp hơi nước sinh ra được đưa lên bao hơi. Bao hơi dùng để tách hơi ra khỏi nước. Phần nước chưa bốc hơi có trong bao hơi được đưa trở lại dàn ống, qua các ống xuống bố trí ngoài tường lò, có trọng lượng riêng lớn hơn hỗn hợp hơi nước ở trong các dàn (vì không được hấp thu nhiệt) tạo nên độ chênh trọng lượng cột nước. Do đó môi chất chuyển động tuần hoàn tự nhiên trong một chu trình kín. Hơi ra khỏi bao hơi được chuyển tới bộ phận quá nhiệt để tạo thành hơi quá nhiệt, có nhiệt độ cao. Khói thoát khỏi bộ phận quá nhiệt, nhiệt độ còn cao, do đó bố trí bộ phận hâm nước và bộ phận sấy không khí để tận dụng nhiệt thừa của khói. Nhiệt độ khói thải ra khỏi lò chỉ còn 120 – 1800 C. Quạt khói để hút khói xả ra ngoài ống khói. Để tránh bụi cho môi trường xung quanh, khói trước khi thải ra được qua bộ phận tách bụi. 3.3. Lò hơi đốt than phun trực lưu NHÓM 2 – Đ4 QUẢN LÝ NĂNG LƯỢNG CHUYÊN ĐÊÊ: VÂN HANH KINH TÊÊ LO HƠI  Cấu tạo: Hình 6: Cấu tạo lò hơi đốt than phun trực lưu 1.Bộ hâm nước; 2.Bề mặt đốt bức xạ; 3.Bề mặt đốt đối lưu; 4.Bộ quá nhiệt bức xạ; 5.Bộ quá nhiệt đối lưu; 6.Bộ sấy không khí cấp 1; 7.Bộ sấy không khí cấp 2; 8.Vòi phun; 9.Buồng lửa.  Nguyên lý làm việc: Nước được cấp từ bể chứa nước đã qua xử lý đưa vào ống góp nước cấp. Nước cấp được đi qua bộ hâm nước làm nhiệt độ nước tăng lên một ít. Từ đó nước được đưa xuống ống góp trước khi cho vào các đường ống sinh hơi rồi nước được đưa vào buồng đốt. Tại buồng đốt, nước được đun nóng sôi và chuyển thành hơi bão hòa.Với sự chuyển động tự nhiên cộng với sự cưỡng bức của áp suất bơm cấp, hơi nước được đi lên phía đỉnh lò và tiếp tục được đưa về bộ ống góp trước quá nhiệt. Từ ống góp đó hơi đi qua bộ quá nhiệt để tăng nhiệt năng của hơi. Tại đây, nhiệt độ của hơi được tăng lên và chuyển thành hơi quá nhiệt. Hơi đã đi qua bộ quá nhiệt cho vào một bộ góp hơi sau quá nhiệt để trung hòa hơi, sau đó được đưa sang tuabin. Trong tuabin, hơi chuyển từ nhiệt năng sang động năng làm quay tuabin và liên động làm quay máy phát để phát điện. Cuối cùng, hơi được ngưng tụ và quay NHÓM 2 – Đ4 QUẢN LÝ NĂNG LƯỢNG CHUYÊN ĐÊÊ: VÂN HANH KINH TÊÊ LO HƠI về cho một chu trình mới. Khói sau khi ra khỏi buồng lửa có nhiệt độ cao đi qua bộ hâm nước để gia nhiệt cho nước cấp. 3.4. Lò hơi tầng sôi Hình 7: Lò hơi tầng sôi  Cấu tạo và nguyên lý Lò hơi tầng sôi tuần hoàn có cấu tạo bản thể gồm 03 phần chính: Buồng đốt, Cyclon và phần đuôi lò. + Buồng đốt: Buồng đốt của lò tầng sôi tuần hoàn (TSTH) có hình dáng tương tự như lò than phun, tuy vậy do khác nhau về phương pháp đốt nên có một số điểm khác biệt lớn về chi tiết. Nguyên lý cháy của lò TSTH là đốt than theo kiểu trọng lực. Không khí nóng sau khi qua bộ sấy không khí 1 cấp sẽ được cấp từ phía dưới lò có áp lực đủ lớn để duy trì các hạt than có kích thước 5 mm cháy lơ lửng trong thể tích buồng đốt. Nhiệt độ trong buồng lửa được¸từ 3 duy trì ở nhiệt độ khoảng 850oC, thấp hơn rất nhiều so với lò than phun. Hiệu suất của buồng lửa khá cao do thời gian lưu lại của hạt than lớn, than cháy kiệt hơn so với lò than phun. Do lò TSTH có quán tính nhiệt lớn nên có thể dùng nhiên liệu có nhiệt trị thấp (đến 2000 kcal/kg). NHÓM 2 – Đ4 QUẢN LÝ NĂNG LƯỢNG CHUYÊN ĐÊÊ: VÂN HANH KINH TÊÊ LO HƠI Ngoài ra, lò hơi TSTH có sự khác biệt lớn so với lò than phun là trong quá trình cháy được đốt kèm với đá vôi để khử SO2 sinh ra trong quá trình đốt than. Trong quá trình đốt, người ta đưa vào một lượng đá vôi kèm theo than vừa đủ để khử lưu huỳnh giải phóng trong quá trình đốt cháy than. Quá trình cháy và khử lưu huỳnh xảy ra ở nhiệt độ khoảng 850 0C. Các hạt than cháy ở trạng thái lơ lửng (sôi) nhờ không khí áp lực đẩy từ dưới lên trên. Các hạt than tràn ngập thể tích buồng đốt. Độ đậm đặc (nồng độ) của nó giảm dần theo chiều cao của buồng đốt. + Phần Cyclon: Cyclon là một bộ phận dùng để thu các hạt than chưa cháy hết trở lại buồng đốt tạo thành một vòng tuần hoàn. Cyclon ở lò TSTH khác với lò tầng sôi thông thường, khói thải sau khi ra khỏi buồng lửa còn lẫn các hạt chưa cháy hết sẽ được phân ly qua bộ Cyclon và được đưa trở lại buồng đốt thành 1 vòng tuần hoàn để cháy kiệt. Phần khói nóng sẽ tiếp tục đưa qua các bộ trao đổi nhiệt phần đuôi lò, qua hệ thống lọc bụi và được thải ra ngoài qua ống khói.  Các ưu điểm của lò CFB: - Lò CFB cho phép đốt được các loại nhiên liệu khó cháy, thành phần nhiên liệu có thể thay đổi trong dải rất rộng, hàm lượng lưu huỳnh trong than cao mà vẫn đảm bảo được các Tiêu chuẩn về môi trường. - Than không cần có độ mịn cao như lò than phun. - Công nghệ đốt phù hợp với cả loại than xấu có nhiệt trị thấp, hàm lượng chất bốc thấp, phù hợp với đặc tính của than antraxit. - Do than cháy ở nhiệt độ không cao (khoảng 850oC) nên lượng NOx tạo thành trong buồng lửa ở mức rất thấp so với công nghệ lò than phun truyền thống. Vì vậy, với các tiêu chuẩn môi trường hiện hành, không cần phải lắp đặt bộ khử NOx đắt tiền trên đường khói thải của lò hơi. - Khử SO2 trực tiếp ngay trong buồng đốt và hiệu quả khử đạt rất cao nhờ sử dụng đá vôi làm phụ gia trong quá trình đốt, vì vậy cũng không cần phải lắp bộ khử SO2 đắt tiền trên đường khói thải của lò hơi. - Nhiệt độ trong buồng đốt thấp và được kiểm tra chặt chẽ nên ngăn cản được quá trình tạo xỉ và liên kết tro. NHÓM 2 – Đ4 QUẢN LÝ NĂNG LƯỢNG CHUYÊN ĐÊÊ: VÂN HANH KINH TÊÊ LO HƠI - Lò có dải điều chỉnh phụ tải rộng từ 50 đến 100‰ mà không cần phải sử dụng dầu đốt kèm. - Lò tầng sôi tuần hoàn than cháy kiệt hơn nên hàm lượng các bon trong tro thấp hơn lò than phun thích hợp hơn cho người sử dụng trong công nghiệp nhất là vật liệu xây dựng. Trước đây, do lò tầng sôi tuần hoàn là loại mới có công suất còn hạn chế và giá thành thường cao hơn so với lò than phun có công suất tương đương nên không phổ biến áp dụng. Tuy nhiên, với các yêu cầu khắt khe về môi trường hiện nay và với sự phát triển của công nghệ CFB thì lò tầng sôi tuần hoàn ngày càng được áp dụng rộng rãi hơn và có chi phí thấp hơn lò than phun khi lò than phun phải lắp các bộ khử NOx và SOx trên đường khói. 3.5. Lò hơi đốt dầu, khí Hình 8: Lò hơi đốt dầu a. Cấu tạo: Thân nồi hơi được bảo ôn cách nhiệt kèm cầu thang, sàn thao tác, ống khói. Thiết kế và chế tạo theo TCVN 6413(1998) và ISO5730(1992) Vật liệu: Thép tiêu chuẩn Mỹ-ASTM-A515GR60, ống sinh hơi là loại ống thép NHÓM 2 – Đ4 QUẢN LÝ NĂNG LƯỢNG CHUYÊN ĐÊÊ: VÂN HANH KINH TÊÊ LO HƠI không hàn chịu áp lực C20, thân lò hơi được gia công cuốn, ép, miết trên dây truyền hiện đại của Bordini(Italia) và được hàn tự động trên máy hàn tự động LINCOLN- Mỹ. 100% các mối hàn trên thân nồi hơi đều được chụp siêu âm, lò hơi được bọc bảo ôn bằng bông thuỷ tinh, ngoài bọc Inox hoặc nhôm dày. Có nhiều dạng buồng đốt với nhiều loại vùi phun khác nhau, tùy thuộc vào loại dầu, vào hình dạng, kích thước buồng lửa và bề mặt truyền nhiệt cũng như phương pháp vận hành.Khi thiết kế buống lửa phun dầu cần chú ý những yêu cầu sau: Có thể phun dầu bằng các hạt rất mịn với lượng gió ít nhất, áp suất thấp nhất. Dễ dàng hỗn hợp bụi dầu với không khí nhanh nhất, triệt để với không khí thừa nhỏ nhất. Đảm bảo nhiệt độ buồng lửa đủ cao ít nhất cũng phải lớn hơn nhiệt độ bắt lửa của dầu, khoảng trên 580 độ C Cấu tạo đơn giản, dễ dàng chế tạo, sử dụng, bảo dưỡng, sửa chữa, dễ dàng điều chỉnh và điều chỉnh được trong phạm vi công suất lớn. b. Nguyên lý làm việc: Dầu được phun vào buồng lửa thành những hạt bụi nhỏ bằng khoảng 10 đến 200μm, đường kính hạt dưới 50μm chiếm trên 80%, dưới 20μm chiếm khoảng 5% thì quá trình cháy tốt.Cơ chế quá trình cháy dầu khá phức tạp, cách lý giải chưa thống nhất có thuyết "ô xy hóa" và thuyết "phân hủy nhiệt" nhưng kết quả cuối cùng thì như nhau, đều là tạo thành khí CO2 và H20 và cũng đều cho rằng hiệu quả quá trình cháy phụ thuộc thuộc rất nhiều vào độ min của hạt dầu, hạt càng mịn thì bắt cháy càng nhanh và cháy càng kiệt.Do vậy việc phun dầu thành bụi là 1 quá trình hết sức quan trọng.Có thể phun dầu bằng bơm cơ khí, cũng có thể phun bằng không khí ném hoặc hơi nước.Tuy cách phun khác nhau,nhưng quá trình cháy cơ bản giống nhau. Khi hạt dầu được phun vào buống lửa đang vận hành ở nhiệt độ cao, sẽ nhận nhiệt sấy nóng rồi bốc hơi.Hơi dầu khuếch tán từ trong hạt dầu ra ngoài,trong khi đó thì ô xy khuếch tán theo chiều ngược lại,từ ngoài cho đến mặt hạt dầu.Khi chúng gặp nhau đến nhiệt độ đủ cao sẽ cháy và tạo thành mặt ngọn lửa. Với những hạt dầu lớn,do có tốc độ tương đối giữa hạt nguyên liệu và không khí nên mặt ngọn lửa có hình dạng ngòi bút lông.Với những hạt dầu mịn, không có tốc NHÓM 2 – Đ4 QUẢN LÝ NĂNG LƯỢNG CHUYÊN ĐÊÊ: VÂN HANH KINH TÊÊ LO HƠI độ tương đối giữa hạt dầu và không khí nên mặt ngọn lửa hầu như có hình cầu đồng tâm với hạt dầu.Nếu phun dầu bằng hơi nước, vì hơi nước truyền nhiệt nhanh nên hạt dầu bốc hơi nhanh, dễ hỗn hợp với không khí nên quá trình cháy nhanh,tương tự như quá trình đốt nhiên liệu khí. II. VẬN HÀNH LÒ HƠI 1. Khái niệm chung về vận hành lò hơi Vận hành lò hơi là công việc thao tác, điều khiển phức tạp theo đúng quy trình. Quy trình vận hành ghi rõ các thông số của lò hơi, nước, khói, không khí theo công suất định mức, công suất tối đa, tối thiểu, trung gian và độc lệch cho phép của các thông số đó. Nhiệm vụ của công tác vận hành lò hơi là đảm bảo sao cho lò hơi làm việc ở trạng thái kinh tế, an toàn nhất trong một thời gian lâu dài. Cụ thể không những trong quá trình vận hành lò hơi phải không để xảy ra sự cố, mà còn phải đảm bảo lò hơi làm việc có hiệu suất cao nhất và tương ứng lượng than tiêu hao để sản xuất ra 1kg hơi nhỏ nhất. Các thông số hơi của lò như : áp suất, nhiệt độ hơi quá nhiệt phải giữ cố định và chỉ thay đổi trong một phạm vi giới hạn tương đối nghiêm khắc. 2. Các chế độ vận hành lò hơi  Chế độ định mức: lâu dài, theo thiết kế.  Chế độ thay đổi: do điều kiện vận hành thay đổi => cần hiệu chỉnh cho phù hợp.  Chế độ ổn định: điều kiện vận hành ổn định, dao động nhỏ (có thể khác/hoặc giống thiết kế)  Chế độ quá độ: một hoặc một số thông số vận hành bị biến đổi. Cần biết cách điều chỉnh các thông số khác tương ứng, hợp lí.  Chế độ dừng lò và chế độ khởi động lò là 2 trường hợp đặc biệt của chế độ quá độ, sẽ nghiên cứu riêng. 2.1 Thay đổi chế độ cung cấp không khí NHÓM 2 – Đ4 QUẢN LÝ NĂNG LƯỢNG CHUYÊN ĐÊÊ: VÂN HANH KINH TÊÊ LO HƠI Hệ số không khí thừa tối ưu: α ont = f(D…) , xác định nhờ các thí nghiệm hiệu chỉnh. Thực tế vận hành: α’’ = αont (do nhiều nguyên nhân: không theo dõi, do lọt ngoài dự kiến, do không có lực lượng hiệu chỉnh kịp thời..) Sự thay đổi không khí vào buồng lửa sẽ làm thay đổi đặc tính của lò hơi. Ban đầu, nếu α tăng, nhận thấy: o Thể tích khói tăng, nhiệt độ cháy lí thuyết giảm, nhiệt độ khói cửa buồng lửa giảm, nhưng nhiệt độ khói trong các bộ trao đổi nhiệt phần đuôi (quá nhiệt đối lưu, hâm, sấy) đều tăng => tổn hao theo khói q2 tăng o Thể tích khói tăng, tốc độ tăng, thời gian lưu tại buồng lửa giảm => tổn hao q4 tăng => hiệu suất lò hơi η giảm o Thể tích khói tăng, tốc độ tăng, hệ số trao đổi nhiệt đối lưu tăng => đẩy mạnh quá trình trao đổi nhiệt => nhiệt độ hơi quá nhiệt & nhiệt độ không khí nóng tăng Tiếp tục tăng α lên cao hơn nữa, nhận thấy: o Nếu quá nhiều không khí, nhiệt độ khói giảm và do đó nhiệt độ hơi quá nhiệt giảm. Nếu α giảm (nhỏ hơn hệ số không khí thừa tối ưu), nhận thấy: o Thể tích khói giảm => tổn hao theo khói q2 giảm o Tuy nhiên, sự giảm q2 không bù đắp được sự tăng cháy không hoàn toàn về hóa và cơ (q3 + q4) => Hiệu suất giảm o Nhiệt độ cháy lí thuyết tăng, gây đóng xỉ  không cho phép vận hành thiếu không khí vì rất nguy hại. Ngoài vấn đề trên, còn cần lưu ý đến quá trình tái tuần hoàn khói (điều chỉnh nhiệt độ hơi, nhiệt độ lò, chống đóng xỉ) , độ lọt không khí lạnh vào đường khói, sự cấp không khí vào lò, chế độ phân phối khí và tổ chức khí động trong buồng lửa. 2.2 Thay đổi nhiệt độ nước cấp NHÓM 2 – Đ4 QUẢN LÝ NĂNG LƯỢNG CHUYÊN ĐÊÊ: VÂN HANH KINH TÊÊ LO HƠI Nhiệt độ nước phụ thuộc vào các bình gia nhiệt, khử khí, lưu lượng hơi trích (từ tuabin), độ bám bẩn và lưu lượng nước cấp. Ở cùng công suất tuabin, nước cấp tăng thì nhiệt độ nước cấp giảm Ở tổ lò máy vận hành theo khối: công suất tổ máy tăng thì nhiệt độ nước cấp tăng. Trường hợp B = const, tnc = var: o Nhiệt độ nước cấp giảm => nhiệt độ khói thải giảm => tổn hao theo khói q2 giảm, hiệu suất lò hơi tăng o Nhiệt độ khói giảm => nhiệt độ không khí nóng giảm => nhiệt độ cháy lí thuyết giảm => nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa giảm & bức xạ trong buồng lửa giảm. Phần nhiệt dùng cho sinh hơi giảm trong khi lượng nhiệt cần cho quá trình hóa hơi lại tăng lên. o Tuy nhiên, vì hiệu suất chung của lò tăng, chứng tỏ: nhiệt hấp thu ở bề mặt đốt phần đuôi tăng rõ rệt. D giảm mà nhiệt lượng trao đổi ở bộ quá nhiệt ít thay đổi => nhiệt độ hơi quá nhiệt tăng. Trường hợp D = const, tnc = var: o Nhiệt độ nước cấp giảm, nhiệt cần cung cấp cho quá trình hóa hơi tăng, cần tăng thêm nhiên liệu B o B tăng, phụ tải nhiệt tăng, nhiệt sinh ra trong buồng lửa tăng, trong khi D = const => nổ ống và đóng xỉ. o Nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa tăng, lưu lượng khói tăng sẽ làm nhiệt độ hơi quá nhiệt và nhiệt độ nước ra khỏi bộ hâm. o Với bộ sấy không khí: quá trình giảm nhiệt độ do nhiệt độ nước cấp thấp được bù trừ bởi quá trình tăng nhiệt độ do nhiên liệu tăng => nhiệt độ không khí nóng không đổi, nhiệt độ khói thải không đổi. Tổn thất theo khói không đổi. 2.3 Thay đổi phụ tải (công suất lò hơi) D thay đổi, B thay đổi, chế độ cháy, trao đổi nhiệt thay đổi, để tối ưu cần thay đổi cả α NHÓM 2 – Đ4 QUẢN LÝ NĂNG LƯỢNG CHUYÊN ĐÊÊ: VÂN HANH KINH TÊÊ LO HƠI Tăng D, cần tăng B => Nhiệt độ khói, không khí nóng, hơi, nước tăng, tổn thất q2 tăng. 2.4 Thay đổi nhiên liệu: Gồm Qlvt ; Alv ; Wlv ; Vb ; cốc Thay đổi nhiệt trị Qtlv Qtlv giảm nói chung,nhiệt độ cháy, nhiệt độ ra khỏi buồng lửa, nhiệt độ hơi quá nhiệt nước, không khí nóng, khói thoát đều giảm, q 2 giảm nhưng vì q4 tăng nên về hiệu suất chung cũng ít thay đổi. Nếu Qtlv giảm mà B = const thì D giảm. Để duy trì phụ tải nhiệt, cần tăng B => tăng tro, ẩm trong khói (giảm Qtlv chủ yếu do thành phần tro, ẩm) => giảm hiệu suất lò hơi và ảnh hưởng xấu đến quá trình hoạt động của lò hơi, hệ thống sấy- nghiền nhiên liệu. 2.5 Thay đổi độ tro: Alv Alv tăng –› Q giảm –› (nhiệt độ cháy lí thuyết, nhiệt độ khói, hơi…) đều giảm. Tuy q2 giảm nhưng q4 tăng nhiều hơn nên hiệu suất là hơi giảm. Muốn đảm bảo phụ tải, phải tăng B. khi đó lượng tro trong khói tăng, tăng bức xạ cảu thành phần chất rắn trong buồng lửa, tăng đóng xỉ. Lượng tro trong khói tăng: tăng mài mòn, tăng bám bẩn, giảm hấp thụ nhiệt –› giảm η Ngoài ra, A tăng, B tăng, chi phí nghiền, vận chuyển than, tro, xỉ, hao mòn thiết bị tăng, tuổi thọ giảm. 2.6 Thay đổi độ ẩm Wlv Wlv tăng –› Q ↓ , một phần Q tiêu hao cho quá trình bốc hơi: W → q4↑ và η↓ Để D = const, khi Wlv tăng, cần tăng B → T (hơi quá nhiệt, nước hâm, không khí…) ↑ 2.7 Thay đổi chất bốc: Vlv 3. Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật vận hành lò hơi NHÓM 2 – Đ4 QUẢN LÝ NĂNG LƯỢNG CHUYÊN ĐÊÊ: VÂN HANH KINH TÊÊ LO HƠI 3.1. Chỉ tiêu kinh tế  Để đánh giá mức độ sử dụng công suất của lò hơi Dtb so với nhu cầu sử dụng đồng thời nhiệt hoặc hơi cực đại Dmax, người ta gọi là hệ số tải trọng hoặc hệ số dự trữ của lò hơi.  Để đánh giá thời gian sử dụng lò hơi trong năm, người ta dùng khái niệm về hệ số sử dụng của thiết bị: Trong đó: Qnăm - lượng nhiệt hoặc hơi sản xuất trong năm; 8760 - là số giờ trong năm = 24 giờ × 365 ngày.  Hiệu suất lò hơi:  Chỉ tiêu về tiêu hao nhiên liệu: (g/kWh)  Giá thành sản xuất hơi (VND/Tấn) G = Gcđ + Gtđ Giá thành cố định gồm: lương, vốn đầu tư thiết bị, bảo dưỡng và sửa chữa… NHÓM 2 – Đ4 QUẢN LÝ NĂNG LƯỢNG CHUYÊN ĐÊÊ: VÂN HANH KINH TÊÊ LO HƠI Giá thành thay đổi gồm: chi phí về nhiên liệu, nước, điện, nguyên vật liệu phụ… 3.2. Các chỉ tiêu kỹ thuật  Hệ số sử dụng thời gian sẵn sàng: Trong đó: zlv - là số giờ trong một năm = 8760 giờ; zss - tổng thời gian làm việc và thời gian dự phòng. Thời gian làm việc của lò hơi trong một năm có thể đạt 8550 giờ, thời gian sẵn sàng 7700 ÷ 8300 giờ. Giá trị của Kss có thể đạt 91 ÷ 99%.  Hệ số khai thác công suất định mức: Trong đó: Dn - lượng hơi sản xuất trong một năm (T/năm) = Dtb. zlv; Dtb - sản lượng hơi trung bình sản xuất trong 1 giờ (T/h); Dđm - sản lượng hơi định mức (T/h); Zn - số giờ trong một năm = 8760 giờ. 4. Giải pháp nâng cao hiệu quả kinh tế trong vận hành lò hơi 4.1. Giải pháp quản lý kỹ thuật và tổ chức vận hành Mục tiêu chủ yếu của các giải pháp quản lý kỹ thuật và tổ chức vận hành là đảm bảo cho các thiết bị công nghệ luôn ở trong trạng thái tốt nhất về kỹ thuật, đáp ứng các yêu cầu của nhà chế tạo, sẵn sang làm việc với độ ổn định và tin cậy cao. Các giải pháp chủ yếu là: NHÓM 2 – Đ4 QUẢN LÝ NĂNG LƯỢNG CHUYÊN ĐÊÊ: VÂN HANH KINH TÊÊ LO HƠI - Đào tạo nâng cao trình độ của cán bộ vận hành. Người vận hành phải nắm vững cơ sở lý thuyết và thực tiễn của các quá trình công nghệ phức tạp xảy ra trong thiết bị và điều khiển thành thạo các hệ thống thiết bị đúng quy trình vận hành; - Tổ chức kiểm tra giám sát các chỉ tiêu kỹ thuật vận hành kịp thời phát hiện những biến động và xác định nguyên nhân gây ra các biến động bất thường chỉ tiêu kỹ thuật thiết bị để có giải pháp khắc phục kịp thời; - Xây dựng kế hoạch và đảm bảo thực hiện nghiêm túc quy trình duy tu bảo dưỡng thiết bị công nghệ nhằm đảm bảo tuổi thọ và hiệu suất của thiết bị công nghệ. 4.2. Giải pháp kỹ thuật công nghệ chủ yếu  Hiệu suất lò và vận hành kinh tế Theo cân bằng thuận: Tỷ lệ % giữa nhiệt hữu ích/ nhiệt đưa vào lò: ηtho = 1/B[D(iq.nh – in.c) + Dq.nh.tg(iraq.nh.tg – ivaoq.nh.tg) + Dnx(i’ – in.c)/BQttp Theo cân bằng nghịch: 1 – q2 – q3 – q4 – q5 – q6 Giải pháp nâng cao hiệu quả kinh tế vận hành lò hơi: - Đảm bảo vận hành buồng đốt tối ưu: - Buồng lửa cần được vận hành sao cho quá trình cháy nhiên liệu xảy ra hoàn thiện nhất. Ngọn lửa nằm đúng giữa tâm buồng đốt và ở độ cao hợp lý nhất. - Các bề mặt truyền nhiệt sạch, hệ số trao đổi nhiệt cao; - Hệ số không khí thừa đảm bảo ở tỷ lệ tối ưu, độ lọt khí vào buồng đốt trong giới hạn cho phép; - Khống chế nhiệt độ khói thoát ra khỏi buồng đốt trong giới hạn cho phép.  Vận hành kinh tế bộ quá nhiệt, bộ hâm nước, bộ sấy không khí: Bộ quá nhiệt làm việc ở chế độ khắc nghiệt (nhiệt độ hơi nước bên trong cao, nhiệt độ khói bên ngoài lớn) nên dễ xảy ra sự cố khi vận hành. Cần duy trì nhiệt độ vách ống bộ quá nhiệt không lớn hơn giới hạn cho phép. Việc kiểm tra thường thực hiện thông qua các điểm đo nhiệt độ hơi lắp sẵn trên một số vị trí của dàn ống bộ quá nhiệt. Đảm bảo hệ thống điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt hoạt động ổn định, tin cậy; NHÓM 2 – Đ4 QUẢN LÝ NĂNG LƯỢNG CHUYÊN ĐÊÊ: VÂN HANH KINH TÊÊ LO HƠI Bộ hâm nước và bộ sấy không khí: Các dàn ống làm việc ở điều kiện nhiệt độ thấp, cho nên nhiệt độ kim loại thấp ít nguy hiểm. Vấn đề quan trọng cần quan tâm là sự ăn mòn bề mặt ống do bụi trong khói thải. Ngoài ra khi đốt nhiên liệu có hàm lượng lưu huỳnh cao sẽ gây ra hiện tượng ăn mòn kim loại ở nhiệt độ thấp (đặc biệt bộ sấy không khí). Nhiệt độ khói thải luôn phải giữ cao hơn nhiệt độ đọng sương khoảng 10oC. a) Giảm tổn thất lò hơi:  Giảm tổn thất do khói thải: - Giảm nhiệt độ khói ra khỏi buồng đốt (Ngăn ngừa đóng xỉ và bám bẩn bề mặt đốt; tăng quá trình trao đổi nhiệt, tổ chức quá trình cháy hợp lý, ,duy trì hệ số không khí thừa tối ưu…); - Giảm lọt khí vào buồng đốt. - Giảm nhiệt khói thải; Tăng cường trao đổi nhiệt trong đường khói ở các bộ hâm nước, bộ sấy không khí.  Giảm tổn thất do không cháy hết về mặt hóa học Q3 Q3 là tổn thất do các khí cháy còn lại như CO, CH 4, H2, CnHn… trong khói thải đi ra khỏi lò hơi Q3 = VCOQCO + VH2QH2 + VCH4QCH4 Trong đó: - VCO, VH2, VCH4: Thể tích khí cháy trong khói thải m3/kg m3/m3 - QCO, QH2, QCH4: Nhiệt lượng theo thể tích khí cháy MJ/m3 Q3 phụ thuộc vào dạng nhiên liệu và phương pháp đốt. Khi phá vỡ chế độ vận hành buồng đốt (chế độ cháy không tốt) Q3 tăng nhiều;  Giảm tổn thất do không cháy hết về mặt cơ học Q4: - Q4 là tổn thất xuất hiện do một phần nhiên liệu đi vào buồng đốt nhưng không tham gia quá trình cháy và bị mang ra ngoài lò hơi; nhiên liệu rắn không cháy hết về cơ học nằm trong tro bay, trong xỉ bị thải ra ngoài lò hơi. NHÓM 2 – Đ4 QUẢN LÝ NĂNG LƯỢNG