58 4.6. Chuẩn bị nhiên liệu để đốt trong lò hơi 4.6.1. chuẩn bị nhiên liệu khí Các khí thiên nhiên và khí nhân tạo đợc đốt trong buồng lửa lò hơi. Các khí đốt có tính độc và dễ cháy nên khi kết cấu và vận hành các thiết bị sử dụng khí cần phải có biện pháp bảo vệ an toàn. Các công việc phải làm khi chuẩn bị nhiên liệu khí để đốt là dẫn khí đến buồng đốt và tiết lu khí đến áp suất làm việc. Khí từ ống dẫn khí chính có áp suất bằng 0,7 ữ 1,3MPa. Để giảm áp suất khí đến mức cần thiết ở vòi phun khí (0,13 ữ 0,2MPa) phải tiến hành tiết lu trong phòng riêng để đảm bảo an toàn về nổ cháy và do ồn khi tiết lu. Trong phòng tiết lu khí thờng đặt 3 đờng ống dẫn khí và đặt các bộ điều chỉnh áp suất, trong 3 đờng ống trên có một đờng ống dự phòng. Ngoài ra ngời ta đặt đờng ống dẫn khí đi tắt không qua bộ điều chỉnh. Bộ lọc khí đợc đặt trớc xupap để làm sạch các tạp chất cơ khí có lẫn trong khí. Các xupap điều chỉnh sẽ giữ áp suất cần thiết của khí ở phía sau xupap. Để không xảy ra sự cố khi tăng áp suất phải đặt van an toàn trên đờng ống dẫn khí. Thiết bị đo lu lợng (lu lợng kế) sẽ ghi lu lợng khí đi qua phòng tiết lu. Trên đờng ống dẫn khí đến từng lò hơi phải đặt bộ điều chỉnh tự động và xupap cắt nhanh. Bộ điều chỉnh sẽ đảm bảo công suất nhiệt cần thiết của lò hơi ở bất kỳ thời điểm nào. Xupap cắt nhanh sẽ cắt việc cung cấp khí vào buồng lửa lò hơi trong trờng hợp sự cố (giảm áp suất không khí ở vòi phun, ngừng động cơ điện kéo quạt khói hay gió,. . .) 4.6.2. Chuẩn bị nhiên liệu lỏng Nhiên liệu lỏng đợc dùng để đốt trong lò hơi thờng là dầu FO (Fuel Oil) hay còn gọi là mazut. Các công việc phải làm khi chuẩn bị nhiên liệu lỏng để đốt bao gồm: sấy nóng, tách khử các tạp chất cơ khí, phun thành sơng. Trên hình 4.39 là sơ đồ hệ thống chuẩn bị FO để đốt trong lò hơi. Tại bể chứa, FO đợc sấy nóng bằng hơi nớc để đạt nhiệt độ 60 80 0 C nhằm giảm độ nhớt của dầu, tại bể chứa còn có việc tách nớc ra khỏi dầu, nớc sẽ lắng xuống phần dới của bể (đáy bể) và đợc bơm hút thải ra ngoài. Dầu nhiên liệu (FO) từ bể sẽ theo đờng ống dẫn và các bộ lọc dầu thô để đến bơm dầu. Khi ra khỏi bơm vào đờng ống đẩy có áp lực, dầu đợc sấy trong bộ sấy dầu và đợc lọc lần thứ hai (lọc tinh). Tiếp đó dầu đợc bơm cao áp bơm đi với áp suất đến 3,5 ữ 4,5 MPa và sẽ đợc phun thành sơng trong các vòi phun kiểu cơ khí đặt trên tờng buồng lửa lò hơi. Để ngăn ngừa không cho dầu đông đặc lại trong ống phải cách nhiệt ống dẫn dầu thật tốt, có thể phải đặt ống dẫn hơi nớc đi kèm ống dẫn dầu và bọc cách nhiệt chung cả hai ống dẫn này. Ngoài ra để dầu lu động liên tục không dừng lại tránh đông đặc dầu trong ống phải đặt đờng dầu hồi lu (tái tuần hoàn) về lại bể chứa. 59 Việc sấy dầu nhằm làm giảm độ nhớt của nó do đó dễ dàng lu động, lọc sạch và phun thành sơng. Có một số FO có độ nhớt rất cao và đông đặc ở nhiệt độ khá cao (20 ữ 40 0 C). Thông thờng FO đợc sấy đến 70 ữ 90 0 C tùy loại dầu. Đối với các loại FO có nhiều parafin phải sấy đến nhiệt độ cao hơn (đôi khi sấy đến 105 ữ 130 0 C). FO đợc sấy trong các thiết bị trao đổi nhiệt bề mặt kiểu ống xoắn bằng hơi nớc áp suất thấp (0,6 ữ 1,2MPa). Khi dùng hơi nớc để phun FO thành sơng thì bể chứa dầu đặt cao hơn vị trí vòi phun dầu một khoảng bằng 3 ữ 7m. 4.6.5. Tính chất và các đờng đặc tính của bột than 4.6.5.1. Tính chất của bột than Bột than là bột khô, bao gồm các hạt có hình dạng không đều đặn và có kích thớc khác nhau từ 0 đến 300 ữ 500 m à . Bột than có các tính chất sau: a- Tính lu động: Bột than khô dễ lu động. Bột than có khả năng chảy ra qua những khe hở nhỏ. Bột mới sản xuất khi hỗn hợp với không khí dễ vận chuyển trong các ống dẫn. Khối lợng riêng của bột mới bằng 0,45 ữ 0,5 t/m 3 , khi để lâu trong phễu chứa (bunke) khối lợng riêng của nó tăng lên đến 0,8 ữ 0,9 t/m 3 . b- Tính nổ: Bột than nhiều chất bốc ở một nồng độ nhất định trong hỗn hợp với không khí có thể nổ gây nguy hiểm. Khi nồng độ ôxy trong hỗn hợp với bột than nhỏ hơn 15% hay khi hàm lợng chất bốc nhỏ hơn 10% thì hỗn hợp không khí và bột than không có khả năng nổ. Bằng cách bổ sung các khí trơ (khói buồng lửa) vào hỗn hợp không khí bột than có thể giảm đợc nồng độ ôxy trong hỗn hợp ấy. Nồng độ bột than trong không khí nguy hiểm nhất là 0,3 ữ 0,6 kg bột than trong 1m 3 không khí. Trong hệ thống nghiền than bột than có thể tách ra khỏi dòng và đọng lại ở những điểm chết. Sau một thời gian bột than giàu chất bốc sẽ tự cháy âm ỉ. Vì thế trong hệ thống nghiền phải tránh làm những ống dẫn nằm ngang hoặc ít nghiêng vì ở đó tốc độ dòng hỗn hợp không khí bột than quá bé. c- Độ ẩm của bột than: Bột than trong hệ thống nghiền phải đợc sấy đến một độ ẩm nhất định. Bột không đủ khô sẽ khó lu động và khó cấp cho các vòi phun. Bột có độ ẩm cao sẽ khó bốc cháy do đó làm giảm hiệu quả của quá trình cháy. Bột quá khô trừ antraxít và nửa antraxít có khả năng tự bốc cháy. Thông thờng độ ẩm của bột than W b đợc chọn tùy thuộc loại than theo những giới thiệu sau đây: than gầy, antraxit và nửa antraxit W b W pt (độ ẩm phân tích), than đá 0,5 W pt W b W pt ; đối với than nâu và đá dầu phải đảm bảo W pt W b W pt + 0,8; đối với than bùn cắt nhỏ: W b 25%. Việc sấy nhiên liệu thờng tiến hành đồng thời với quá trình nghiền, do đó môi chất sấy đợc cấp vào máy nghiền; môi chất sấy có thể là không khí nóng hay hỗn hợp không khí nóng với khói buồng lửa. Môi chất sấy đồng thời cũng dùng để vận chuyển bột. Việc sấy trong quá trình nghiền xảy ra rất mạnh do các bề mặt tự do mới của các hạt than đợc sinh ra. Quá trình sấy cũng có tác dụng hoàn thiện quá trình nghiền. 60 d- Bột than ra khỏi hệ thống nghiền phải có nhiệt độ lớn hơn nhiệt độ đọng sơng của hơi nớc, nếu không ẩm sẽ bị ngng lại trên vách ống dẫn bột và làm bột dính lại. Tuy nhiên nhiệt độ bột than sau thiết bị nghiền, đối với những than có khả năng nổ, phải thấp hơn nhiệt độ nguy hiểm nổ. Nhiệt độ nguy hiểm nổ phụ thuộc vào kiểu hệ thống nghiền và vào thành phần môi chất sấy. Đối với thiết bị có phễu bột than trung gian và sấy bằng không khí nóng thì nhiệt độ giới hạn của hỗn hợp sau máy nghiền bằng 130 0 C đối với than gầy, còn đối với than antraxit và nửa antraxit không hạn chế nhiệt độ của hỗn hợp. 4.6.6.1. Máy nghiền bi * Những u điểm của máy nghiền bi; 1. Là loại máy nghiền vạn năng, có thể nghiền tất cả các loại than. Việc nghiền bằng bi không bị hạn chế về hệ số khả năng nghiền của nhiên liệu, độ ẩm ban đầu và độ mịn của bột. Không có thiết bị nào có u việt nh vậy. 2. Có thể làm việc liên tục, việc bổ sung bi bị mòn có thể tiến hành cả trong lúc máy đang chạy qua cửa ở phía ống dẫn nhiên liệu vào. Máy nghiền phải dừng để thay thế bi bị mòn sau 2000 ữ 3000 giờ làm việc. 3. Có thể đạt đợc năng suất đơn vị cao. Đối với than antraxit đã chế tạo đợc máy nghiền bi với năng suất 70 t/h và lớn hơn. 4. Đảm bảo nghiền than rất mịn. Nhiên liệu càng kém phản ứng càng cần phải nghiền mịn. Đối với than antraxit (K ng = 0,95) máy nghiền bi có thể đảm bảo sản lợng ổn định. 5. Có độ tin cậy cao trong vận hành. 6. Số vòng quay nhỏ nên dễ khởi động, n = 16 ữ 25 vg/ph. * Một số nhợc điểm của máy nghiền bi: 7. Tiêu thụ nhiều điện năng để nghiền, suất tiêu hao điện năng > 20 kWh/t; 8. Kim loại của các bộ phận trong máy nghiền bị mài mòn: 200 ữ 700 g/t than đợc nghiền; 9. Giá thành cao: có kích thớc lớn, tiêu thụ nhiều kim loại, có bộ truyền động đắt tiền. Phạm vi sử dụng: để nghiền than có trở lực lớn nh antraxit và nửa antraxit, than có chất bốc nhỏ, khi cần đảm bảo năng suất lớn mà những máy nghiền loại khác không đảm bảo đợc. * Cấu tạo và nguyên lý làm việc: Thùng nghiền là một hình trụ đờng kính 2 ữ 4 m và dài 3 ữ 10 m, bên trong chứa bi có đờng kính từ 30 ữ 60 mm. Thành trong có lót một lớp lót lợn sóng. Tốc độ quay n = 16 ữ 25 vg/ph. Khi thùng quay thì các viên bi đợc nâng lên đến một độ cao nhất định và khi rơi xuống có động năng lớn va đập vào các hạt than và nghiền nát chúng, đồng thời nhiên liệu đợc nghiền cả do mài mòn giữa các viên bi khi dịch chuyển. 61 Vỏ thùng nghiền gồm các lớp (kể từ trong ra): Lớp lót bên trong để nâng bi lên và chống mòn bằng thép mangan; lớp amiang cách nhiệt dày 10 ữ 20 mm; thành thùng bằng thép dày 20 ữ 25 mm; lớp nỉ cách âm dày 30 ữ 40 mm; lớp tôn bọc ngoài dày 2mm. Tốc độ môi chất sấy và thông gió trong thùng bằng 1 ữ 3 m/s và tơng ứng trở lực của máy nghiền bằng 100 ữ 250 mm H 2 O. Thờng máy nghiền đợc chất bi đến 20 35% thể tích của thùng. Độ chứa bi đợc tính theo công thức: tb b V G = , (4-25) trong đó: b G là khối lợng bi, kg; b là khối lợng riêng chất đống của bi, b = 4,9 t/m 3 ; t V là thể tích thùng nghiền, m 3 . 4.6.6.2. Máy nghiền trung tốc Máy nghiền trung tốc có tốc độ quay của rôto bằng 40 ữ 300 vg/ph. Có hai loại máy nghiền trung tốc đợc dùng nhiều trong công nghiệp là máy nghiền trung tốc kiểu quả cầu nghiền và kiểu trục cán. Nguyên lý nghiền than ở đây là nén vỡ và mài sát của quả cầu hay trục cán (hình vẽ 4.42). Việc nghiền than xảy ra giữa quả cầu và hai vành nghiền trên và dới, trong đó vành trên cố định vành dới chuyển động quay sung quanh trục đứng. Đờng kính của quả cầu nghiền bằng 200 ữ 400 mm. Quả cầu nghiền nằm trong máng của vành dới. Khi vành dới quay, quả cầu nghiền đợc giữ lại trong vành dới nhờ lực đè do khối lợng của vành trên và do lực nén của các lò xo. áp lực do quả cầu nghiền tác dụng lên nhiên liệu vào khoảng 200 ữ 700 N và cần đợc giữ không đổi bằng cách điều chỉnh sức căng của lò xo. Nhiên liệu đợc cấp vào phần trong của vành dới. Dới tác dụng của lực ly tâm, nhiên liệu đợc di chuyển đến vành nghiền và đợc nghiền nát. Không khí nóng có nhiệt độ đến 350 0 C đợc thổi vào với tốc độ 30 ữ 50 m/s sẽ mang bột than lên bộ phân ly thô đặt phía trên. ở bộ phân ly thô những hạt than lớn sẽ đợc tách ra và qua cửa sổ để trở lại máy nghiền, còn bột mịn sẽ đợc dòng không khí dẫn tới vòi phun lắp trên tờng buồng lửa. Việc điều chỉnh độ mịn của bột than đợc thực hiện chủ yếu bằng cách thay đổi góc nghiêng của các cánh hớng ở bộ phân ly thô. Các máy nghiền trung tốc dùng quả cầu nghiền đợc dùng phổ biến ở Mỹ, Anh, Cộng hòa Liên bang Đức, Séc. 4.6.6.3. Máy nghiền chạy nhanh 62 Máy nghiền búa và máy nghiền kiểu quạt. Máy nghiền loại này có số vòng quay của rôto bằng 600 ữ 1500 vg/ph. 4.6.7. Chọn kiểu, số lợng và năng suất đơn vị của máy nghiền 4.6.7. Sơ đồ hệ thống nghiền than Sơ đồ hệ thống nghiền than có 2 kiểu: sơ đồ tập trung và sơ đồ phân tán (thổi trực tiếp và có phễu bột trung gian). 4.6.7.1. Sơ đồ tập trung Hình 4.43. Sơ đồ hệ thống nghiền than tập trung. 1-Phễu than nguyên; 2- Thiết bị sấy; 3- Máy nghiền ;4- Phễu bột; 5- Bơm bột; 6- Phễu bột của lò hơi; 7- Buồng lửa; 8- Quạt gió của lò hơi. Ưu điểm: thiết bị nghiền làm việc độc lập với sự làm việc của lò hơi. Máy nghiền có thể làm việc chu kỳ nhng đầy tải, nh vậy giảm đợc suất tiêu hao điện năng để chuẩn bị bột. Nhợc điểm: Phức tạp, giá thành ban đầu cao, chi phí vận hành lớn. Tuy nhiên dùng sơ đồ này cho các khối năng lợng lớn từ 300 MW trở lên thì có lợi. 4.6.7.2. Sơ đồ phân tán ( có thể là kín hay hở) 63 a- Sơ đồ thổi trực tiếp: ở sơ đồ này toàn bộ bột than do máy nghiền sản xuất sẽ đợc thổi thẳng vào buồng lửa; dùng máy nghiền tốc độ nhanh hay máy nghiền trung tốc. Trong sơ đồ thổi trực tiếp năng suất của máy nghiền đợc xác định bởi công suất của lò hơi. Muốn điều chỉnh công suất của lò hơi thì điều chỉnh lợng than và môi chất sấy cấp vào máy nghiền. b) Sơ đồ hệ thống nghiền than có phễu bột trung gian, kiểu kín: dùng cho máy nghiền bi chạy chậm (hình vẽ 4.45). * Ưu điểm: - Giảm đợc độ mòn của rôto quạt nghiền; - Tăng độ mềm dẻo của việc điều chỉnh năng suất máy cấp bột vào buồng lửa; - Máy nghiền làm việc độc lập với lò hơi, do đó có thể làm việc đầy tải, kết quả là suất tiêu hao điện năng sẽ giảm xuống; - Tăng mức độ tin cậy trong việc cung cấp bột cho lò hơi nhờ có phễu bột than trung gian và có thể liên hệ giữa các hệ thống lò hơi bằng vít tải bột than; - Máy nghiền đợc đặt với dự trữ về năng suất nhỏ hơn. ở hệ thống này khi đặt 2 máy nghiền cho 1 lò hơi thì năng suất chung của chúng chỉ cần lấy bằng 110% lợng tiêu hao nhiên liệu của lò hơi. Sơ đồ này rất thích hợp cho lò hơi có phụ tải thay đổi. * Nhợc điểm: - Tốn nhiều công nhân vận hành do tòa nhà có kích thớc lớn và có thêm những thiết bị phụ nh xyclon, bunke bột, máy cấp bột, vít tải bột, ; phục vụ phức tạp; - Tăng lợng điện năng tiêu thụ để vận chuyển do lọt không khí lạnh vào hệ thống có chân không cao; - Giảm hiệu suất của lò hơi do lọt không khí lạnh vào hệ thống nghiền. 4.6.8. Các trang bị của hệ thống nghiền than 4.6.8.1. Máy cấp than nguyên Năng suất của máy cấp than nguyên đợc chọn với hệ số dự trữ bằng 1,2 lần năng suất tính toán của máy nghiền. của lớp than trên băng tải hoặc bằng cách thay đổi số vòng quay của động cơ điện. Nhợc điểm của máy cấp than kiểu băng tải là không kín, không khí có thể lọt vào nhiều hơn so với máy cấp kiểu đĩa tròn (bàn quay). Năng suất máy cấp than kiểu băng tải đợc tính theo công thức sau: 64 t/h,3600 v h.bG l.n = (4-30) trong đó: b là chiều rộng lớp nhiên liệu, m; h là chiều cao lớp nhiên liệu, m; l.n là mật độ chất đống của nhiên liệu, t/m 3 ; v là tốc độ chuyển động của băng tải, thờng v = 0,2 ữ 0,5 m/s; là mức độ đổ đầy (chất đầy) thể tích của vỏ, =0,7 ữ 0,8. Năng suất của máy cấp than này có thể tới 15 t/h và lớn hơn. 4.6.8.2. Bộ phận phân ly than thô kiểu ly tâm Nh vậy K phụ thuộc vào: - Độ mịn của bột đi ra khỏi máy nghiền R b ; - Độ mịn yêu cầu của bột ra khỏi bộ phân ly thô, R a ; - Hiệu quả làm việc của bộ phân ly thô, tức là vào (%) của nó đặc trng bởi R c . Đối với than antraxit khi dùng máy nghiền bi thì K = 3; đối với than nửa antraxit và than gầy K = 2,2 4.6.8.3. Bộ phân ly bột than mịn (xyclon) Yêu cầu cơ bản đối với xyclon là phải tách ra khỏi dòng hỗn hợp nhiều bột nhất với trở lực tơng đối nhỏ. Xyclon có hiệu suất cao (làm việc tốt) sẽ tăng đợc tuổi thọ của quạt nghiền. Sự lắng bột trong xyclon xảy ra do lực ly tâm của dòng hỗn hợp không khí bột than đợc cấp vào tiếp tuyến ở phần trên của xyclon. Hiệu suất của xyclon: %,100 B B ' xyc " xyc xyc = (4-36) Trong đó: '' xyc B là lợng bột lắng trong xyclon, t/h; ' xyc B là lợng bột cấp vào xyclon, t/h. Yếu tố ảnh hởng đến xyc là: đờng kính xyclon, nồng độ và tốc độ của dòng đi vào xyclon,Tốc độ của dòng vào bằng 18 ữ 22 m/s thì xyc tăng lên nhanh, nhng không lớn hơn 25 m/s vì có thể bay cả bột theo không khí ra ngoài. Miệng ống dẫn bột vào xyclon càng nhỏ (khi đã cho D xyc ) thì đờng đi để bột chạm thành xyclon càng ngắn và cyc càng cao. 4.6.8.4. Máy cấp bột than: Có hai kiểu máy cấp bột than là kiểu đĩa có cánh và kiểu vít vô tận. Đối với than antraxit, than nửa antraxit và một số than đá thờng dùng máy cấp bột kiểu đĩa có cánh, nó có khả năng cấp bột đồng đều hơn máy cấp kiểu vít. Năng suất có thể bằng từ 1 ữ 5 t/h đến 8 ữ 12 t/h. Động cơ điện có công suất từ 0,9 kW 65 đến 3,4 kW, dùng dòng điện một chiều thay đổi đợc số vòng quay từ 1350 đến 1450 vg/ph. Năng suất máy cấp bột than kiểu đĩa có cánh xác định nh sau: t/h,n.V C.60B hbb = (4-37) 4.6.8.5. Khóa khí: Khóa khí đợc đặt trên đờng than thô trở về thùng nghiền và đáy bộ phân ly bột than mịn. Đặt khóa khí để ngăn ngừa không khí lọt vào hệ thống nghiền. 4.6.8.6. Phễu than và phễu bột than * Phễu than nguyên đặt trên thùng nghiền, làm bằng bê tông cốt thép, mặt trong nhẵn và có độ dốc nhất định để đảm bảo tháo cạn nhiên liệu chứa trong nó. Trên phễu đặt ghi (lới sắt) có lỗ 80 x 300 mm để tránh lọt những cục than to xuống phễu. Góc nghiêng của vách 65 0 để than chảy xuỗng dễ dàng. Cửa than ra phải đủ lớn (1200 x 1200 mm). Thể tích (dung tích) của phễu than nguyên khi dùng antraxit và than đá đợc tính cho 8h làm việc đầy tải của lò hơi. 4.6.8.7. Quạt nghiền: thờng dùng quạt ly tâm Năng suất quạt nghiền tính theo điều kiện nghiền có thể xác định theo công thức thực nghiệm sau: ( ) 3 bng 3 ngtqn K36K1000VV += ,m 3 /h. (4-43) trong đó: V t là thể tích thùng nghiền, m 3 ; b là độ chứa bi trong thùng nghiền. 4.6.9. Tính nhiệt của hệ thống nghiền than: Mục đích tính nhiệt của hệ thống nghiền than là xác định lợng môi chất sấy cần thiết và nhiệt độ của nó đồng thời là cơ sở để chọn các thiết bị của hệ thống nghiền than. Tính nhiệt cho hệ thống nghiền than đợc tiến hành cho 1kg than tơi (nguyên) tính từ máng dẫn than tơi vào máy nghiền đến trớc quạt nghiền. . Hình 4. 43. Sơ đồ hệ thống nghiền than tập trung. 1-Phễu than nguyên; 2- Thiết bị sấy; 3- Máy nghiền ; 4- Phễu bột; 5- Bơm bột; 6- Phễu bột của lò hơi; 7- Buồng lửa; 8- Quạt gió của lò hơi. . 58 4. 6. Chuẩn bị nhiên liệu để đốt trong lò hơi 4. 6.1. chuẩn bị nhiên liệu khí Các khí thiên nhiên và khí nhân tạo đợc đốt trong buồng lửa lò hơi. Các khí đốt có tính độc và dễ cháy. căng của lò xo. Nhiên liệu đợc cấp vào phần trong của vành dới. Dới tác dụng của lực ly tâm, nhiên liệu đợc di chuyển đến vành nghiền và đợc nghiền nát. Không khí nóng có nhiệt độ đến 35 0 0 C