Chuyên đề xi măng
Những vấn đề trọng lượng của nồi hơi (HRSGS) và các mong đợi khác về khả năng công suất phát điện (Dành cho các chuyên gia nghiên cứu sâu của nhà máy xi măng).
09/06/2011 4:20:50 PM
Với tiền đề về giải pháp công nghệ cho trạm điện đã được xác định, thì việc bố trí diện tích bề mặt chịu nhiệt của nồi hơi (là ống nồi hơi của bộ phận bên trong nồi hơi) không đạt được diện tích bề mặt chịu nhiệt như yêu cầu thực tế (trọng lượng nồi hơi không đạt được trọng lượng yêu cầu thực tế) là một trong những nhân tố chủ yếu ảnh hưởng đến năng suất phát điện trung bình thực tế.
Nhiệt dư khí thải lò quay chuyển thành hơi nước và nước nóng đồng thời phải thích ứng với sự biến động trong việc sản xuất xi măng, nồi hơi nhiệt dư nhất thiết phải có đủ diện tích chuyển nhiệt, cũng cần phải có đầy đủ ống chuyển đổi nhiệt hoặc trọng lượng của nồi hơi, hơn nữa trong tổng trọng lượng của nồi hơi: điều kiện chịu áp lực trao đổi nhiệt của ống bên trong nồi hơi nên lớn hơn 53%, còn các loại phi chịu áp lực trao đổi nhiệt như Dầm, cột, cầu thang, nền móng thì không lớn hơn 47%, nếu trọng lượng nồi hơi phối hợp không đủ, năng lực phát điện thực tế của trạm điện không thể đạt được năng suất phát điện trung bình như thiết kế. Trạm xử lý nước của hệ thống nhiệt khí thải trong nhà máy xi măng
Hiện tại trong nước đã đầu tư trạm điện tận dụng nhiệt dư của lò quay xi măng loại 5500~5800t/d (nhiệt độ khí thải của bộ phận tháp trao đổi nhiệt là 320～340 oC): khi áp dụng thế hệ thứ nhất với áp suất và nhiệt độ là 0.689～1.27MPa－280～330 oC, thì năng suất phát điện trung bình theo thiết kế là 7450 ~ 8000kW, nếu muốn đạt được 7450~8000kW thì một dây chuyền sản xuất tổng trọng lượng của nồi hơi phải vào khoảng 950~1000 tấn (hiện tại trong nước đã đầu tư trạm điện tận dụng nhiệt dư nhiệt độ thấp của lò quay xi măng, tổng trọng lượng của nồi hơi chỉ khoảng 850tấn, năng suất phát điện thực tế cũng chỉ là 5800kW~7120kW); khi áp dụng thế hệ thứ hai với áp suất và nhiệt độ là 2.29MPa－370 oC, năng suất phát điện trung bình theo thiết kế là 8800~9600kW, nếu muốn đạt đến 8800kW~9600kW thì tổng trọng lượng của nồi hơi phải vào khoảng 1320~1380 tấn (hiện tại đã đầu tư trạm điện này, về cơ bản thì con số này là tương đồng với nhau). Đới với dự án của trạm điện tận dụng nhiệt dư của lò quay xi măng với năng suất 5800t/d：Với 2.29MPa－370 oC thì công suất phát điện trung bình thiết kế đạt được là 9330kW, tổng trọng lượng nồi hơi cần là 1382 tấn；Với 1.27MPa－310 oC thì công suất phát điện thiết kế trung bình đạt được là 7840kW, tổng trọng lượng nồi hơi cần là 999 tấn；Với 0.689MPa－310 oC thì công suất phát điện thiết kế trung bình quân là 7470kW, tổng trọng lượng của nồi hơi cần là 957 tấn。Hiện tại trong nước lợi dụng công nghệ của thế hệ thứ hai và thế hệ thứ nhất để xây dựng thì đã đầu tư mấy trạm điện tận dụng nhiệt dư lò quay xi măng điển hình với công suất 5500~5800t/d, so sánh năng suất phát điện thực tế và tổng trọng lượng nồi hơi xem chương 11- tổng hợp tình hình hoạt động thực tế của trạm điện tận dụng nhiệt dư nhiệt độ thấp phương pháp lò quay khô loại hình mới.Từ chương 11- tổng hợp tình hình hoạt động thực tế của trạm điện tận dụng nhiệt dư nhiệt độ thấp phương pháp lò quay khô loại hình mới có thể thấy rằng:Trạm điện tận dụng nhiệt dư mà sử dụng công nghệ thế hệ thứ nhất để xây dựng, thì năng suất phát điện vận hành thực tế và năng lực phát điện trung bình theo thiết kế là đồng nhất với nhau.Trạm điện tận dụng nhiệt dư mà sử dụng công nghệ thế hệ thứ nhất để xây dựng, năng suất phát điện vận hành thực tế thấp hơn rất nhiều so với năng lực phát điện trung bình đã thiết kế, nguyên nhân cơ bản là ở chỗ: thứ nhất, các đơn vị thiết kế trong khi tiến hành tính toán năng suất phát điện trung bình tồn tại vấn đề giá trị hiệu suất F1~F5 rất cao; thứ 2 là một điều quan trọng nhất là cấu hình bề mặt chịu nhiệt của nồi hơi rất ít nên trọng lượng của nồi hơi không đạt trọng lượng thực tế yêu cầu; thứ 3 là trong khi thiết kế công trình cho các trạm điện hoặc đơn vị thầu do không có kinh nghiệm thiết kế xây dựng hoặc có ý giảm bớt việc đầu tư cho trạm điện nên đã áp dụng một số biện pháp kỹ thuật cụ thể không phù hợp, ví dụ như: việc lựa chọn vật liệu bảo ôn của đường ống khí thải và đường ống hơi nước, chất lượng thi công, độ dày bảo ôn không đúng, đã gây ra tổn thất tản nhiệt lớn; kiểu kết cấu thép của nồi hơi không đúng gây ra công suất sản xuất thực tế của nồi hơi không đủ và lượng rò rỉ gió càng lớn; đường ống khí thải và cửa van của đường ống không đúng gây ra lượng rò gió và khí thải càng lớn; thứ 4 thiết kế lựa chọn lấy hơi, hơi nước ở đường ống nước bên trong, tốc độ chảy của nước quá lớn sẽ gây ra tổn thất lớn cho áp áp của hơi nước. Ảnh hưởng của trọng lượng nồi hơi (Diện tích bề mặt chịu nhiệt của nồi hơi) đối với việc đầu tư và vận hành nhà máy điện (Đây là vấn đề mà nhà đầu tư rất ít quan tâm đến).Công nghệ thế hệ thứ 2 áp dụng áp suất hơi sơ cấp tương đối cao, nhiệt độ hơi bão hoà tương đối cao (khi áp dụng áp suất hơi sơ cấp là 2.29Mpa thì nhiệt độ hơi bão hoà của nồi hơi là 223.9 oC), như vậy làm cho nhiệt độ chênh lệch khi truyền nhiệt của nồi hơi tương đối nhỏ, đối với nồi hơi nhiệt dư SP của trạm điện tận dụng nhiệt dư với công suất 5500~5800t/d đã được đưa vào hoạt động, nhiệt độ chênh lệch trao đổi nhiệt khoảng｛(320-223.9)+15｝/2=55.55 oC. Đối với công nghệ thế hệ thứ nhất, sử dụng áp suất hơi sơ cấp tương đối thấp, nhiệt độ bão hoà tương đối thấp (khi áp suất hơi sơ cấp của nồi hơi là 0.689Mpa thì nhiệt độ hơi bão hoà là 178.1℃), nhiệt độ truyền nhiệt bên trong nồi hơi là tương đối lớn, giống như nồi hơi nhiệt dư của trạm điện nhiệt dư với công suất 5500~5800t/d đã đi vào hoạt động làm ví dụ, nếu áp dụng công nghệ thế hệ thứ nhất, thì nhiệt độ trao đổi nhiệt của nồi hơi vào khoảng (320-178.1)+15｝/2=78.45 oC. Lấy nhiệt độ trao đổi nhiệt 55.55 oC công nghệ thế hệ thứ 2 của nồi hơi làm cơ sở, thì chênh lệch nhiệt độ trao đổi nhiệt của thế hệ thứ nhất của nồi hơi là 141.2% nhiệt độ trao đổi nhiệt công nghệ thế hệ thứ 2 của nồi hơi. Do nhiệt độ trao đổi nhiệt của nồi hơi là không giống nhau, đối với cùng một lò quay giống nhau: khi sử dụng diện tích trao đổi nhiệt của nồi hơi nhiệt dư công nghệ thế hệ thứ 2 thì phải lớn hơn so với diện tích trao đổi nhiệt của công nghệ thế hệ thứ nhất, trọng lượng của nồi hơi tương ứng cũng phải lớn, nói một cách cụ thể: lấy diện tích trao đổi nhiệt của nồi hơi sử dụng công nghệ đời thứ nhất làm cơ sở, diện tích trao đổi nhiệt nồi hơi nhiệt dư công nghệ thế hệ thứ 2 nên là khoảng 141.2% diện tích trao đổi nhiệt nồi hơi của công nghệ đời thứ nhất; trọng lượng nồi hơi nhiệt dư của công nghệ thế hệ thứ 2 tương ứng nên từ 125% trở lên so với trọng lượng nồi hơi nhiệt dư công nghệ thế hệ thứ nhất. Đối với trạm điện tận dụng nhiệt dư lò quay loại 5500~5800t/d đã được đầu tư: sử dụng công nghệ thế hệ thứ hai thì tổng trọng lượng thực tế của nồi hơi vào khoảng 1320~1380t, năng suất phát điện thực tế có thể đạt được như năng suất phát điện trung bình đã thiết kế là 8800~9600kW; còn sử dụng công nghệ thế hệ thứ nhất, nếu muốn nàh máy điện đạt đạt được năng suất phát điện trung bình như đã thiết kế là 7450~8000kW thì tổng trọng lượng thực tế của nồi hơi vào khoảng 950~1000t, tổng trọng lượng thực tế của nồi hơi sử dụng công nghệ thế hệ thứ 2 vào khoảng 135% tổng trọng lượng yêu cầu thực tế của nồi hơi sử dụng công nghệ thế hệ thứ 1 (còn trên thực tế trạm điện tận dụng nhiệt dư của lò quay với công suất 5500~5800t/d đã đưa vào hoạt động, tổng trọng lượng nồi hơi chỉ là 850t, thấp hơn rất nhiều so với 950~1000t, năng suất phát điện thực tế cũng chỉ đạt 5800~7120kW). Cấu hình bề mặt chịu nhiệt của nồi hơi công nghệ thế hệ thứ hai cao hơn nhiều so với công nghệ thế hệ thứ nhất, khi xem xét sự tách biệt của nồi hơi, đầu tư nồi hơi công nghệ thế hệ thứ hai cao hơn rất nhiều so với thế hệ thứ nhất, tương ứng với tổng mức đầu tư cho trạm điện là sẽ cao hơn rất nhiều so với công nghệ thế hệ thứ nhất. Nhưng công nghệ thế hệ thứ 2 là thông qua cấu hình của bề mặt chịu nhiệt của nồi hơi để nâng cao tham số hơi nước của trạm điện làm cho năng suất phát điện thực tế cao hơn so với công nghệ thế hệ thứ nhất, dẫn đến kết quả thực tế: đầu tiên là công nghệ thế hệ thứ 2 thông qua nâng cao tham số hơi nước để tiết kiệm đường ống nối, van, nguyên liệu Bảo ôn, giá đỡ, bơm nước tuần hoàn, tháp làm mát, hệ thống khử ôxi nối với trạm điện để dùng cho việc tăng thêm bề mặt chịu nhiệt của nồi hơi (trọng lượng thép của nồi hơi) làm cho năng suất phát điện thực tế của trạm điện được nâng cao đáng kể; đầu tư năng suất phát điện thực tế tương ứng với mỗi kW điện của đơn vị tương ứng nhỏ hơn công nghệ thế hệ thứ nhất, hoặc có thể nói công nghệ thế hệ thứ 2 lấy việc đầu tư thiết bị cho trạm điện là quan trọng nhất_ đặc biệt là nồi hơi; tiếp đó là do bề mặt trao đổi nhiệt của nồi hơi nhiệt dư sử dụng công nghệ thế hệ thứ 2 lớn, thì về cơ bản có thể bảo đảm rằng trạm điện có thể thích ứng trong phạm vi dao động lớn của sản xuất xi măng cũng như hiệu suất hoạt động, sự tin cậy, tính an toàn của trạm điện. Còn công nghệ thế hệ thứ nhất, không những chưa đặt việc đầu tư thiết bị là quan trọng, cũng do bề mặt trao đổi nhiệt của nồi hơi quá nhỏ, trạm điện thích hợp với năng suất dao động trong phạm vi lớn khi sản xuất xi măng và hiệu suất hoạt động, độ tin cậy và tính an toàn của trạm điện cũng nhỏ hơn rất nhiều so với công nghệ thế hệ thứ 2. Hiệu suất của nồi hơi trong hệ thống phát điện tận dụng nhiệt dư.
Khi nhà máy sản xuất xi măng có nghi ngờ về chất lượng diện tích trao đổi nhiệt (hay trọng lượng nồi hơi) của nồi hơi mà công ty thiết kế nhà máy điện (hoặc nhà sản xuất nồi hơi) cung cấp, thì công ty thiết kế trạm điện (hoặc nhà sản xuất nồi hơi) luôn luôn lấy hiệu suất trao đổi nhịêt của nồi hơi hoặc hiệu suất nhiệt cao của nồi hơi để trả lời cho việc nghi ngờ về chất lượng của nhà máy xi măng, nhưng đối với nồi hơi nhiệt dư lò quay xi măng. Do đặc tính của khí thải của lò quay xi măng (nhiệt độ khí thải thấp, hàm lượng bụi lớn), các biện pháp nâng cao hiệu suất trao đổi nhiệt của nồi hơi về hiệu quả thực tế còn có hạn, thông qua phương thức nâng cao hiệu suất trao đổi nhiệt của ống trao đổi nhiệt nồi hơi để giảm bớt diện tích chịu nhiệt cho bề mặt nối hơi, giảm bớt trọng lượng nồi hơi là không hiệu quả; tiếp theo là do khí thải đầu ra của nồi hơi nhiệt dư vẫn phải dùng cho việc sản xuất xi măng, vì thế đối với nồi hơi nhiệt dư của lò quay, hiệu suất nhiệt của nồi hơi thường nói đến là không có ý nghĩa.
So sánh chỉ số kỹ thuật của nồi hơi nhiệt dư của lò quay xi măng thường là: nhiệt độ khí thải đầu ra nồi hơi, hiệu suất rò gió của nồi hơi, trở lực khí thải của nồi hơi, nhiệt độ tường bảo vệ bên ngoài của nồi, diện tích trao đổi nhiệt của nồi (trọng lượng nồi hơi) có thể đạt được yêu cầu vận hành thực tế không (hoặc vận hành thực tế của nồi hơi có thể đạt được yêu cầu về chỉ tiêu các dự án đã được xác định trước đây khi thiết kế nồi hơi).Phạm Ánh