Công nghệ phát điện tận dụng nhiệt dư nhiệt độ thấp thế hệ thứ nhất cho lò quay xi măng
17/05/2011 3:43:44 PM
Thực hiện chuyên đề “Giải pháp Nhiệt khí thải cho các nhà máy xi măng ở Việt Nam” ximang.vn xin giới thiệu với độc giả một số công nghệ phát điện tận dụng nhiệt dư của Công ty cổ phần phát triển năng lượng mới Đại Liên (Dalian East New Energy Development Company), một công ty chuyên sâu trong lĩnh vực sản xuất năng lượng tận dụng nhiệt dư trong công nghiệp với sự phối hợp cung cấp thông tin từ Công ty TNHH vật tư Tây Bắc.
Là công nghệ chuyển đổi nhiệt dư sinh ra từ khí thải từ hệ thống tháp trao đổi nhiệt và phần làm mát clinker của lò quay xi măng kiểu mới (ở đây gọi là lò quay ngắn) thành điện, trong hệ thống sử dụng hơi áp suất 0,69 – 1,27 MPa, nhiệt độ 280 – 3300C, việc phát điện tận dụng nhiệt dư không làm ảnh hưởng tới công suất, chất lượng cliker, không hạ thấp hiệu suất hoạt động của lò, không phải thay đổi thiết bị và quá trình công nghệ sản xuất xi măng, không tăng suất tiêu hao năng lượng điện và nhiệt của sản xuất clinker. Công nghệ phát điện tận dụng nhiệt dư nhiệt độ thấp thế hệ thứ nhât cho lò quay xi măng có 2 hoặc nhiều đặc điểm cơ bản ngoài định nghĩa trên như sau:Chỉ có một đường ống rút khí thải cho phát điện tại ghi làm mát Clinker; Không điều chỉnh được nhiệt độ của hơi sơ cấp cấp tới tua bin là và nó chỉ thay đổi bởi ảnh hưởng nhiệt độ khí rút ra từ lò quay; Hệ thống cấp nước cho nồi hơi AQC và SP là hệ thống nối tiếp; Hệ thống khử ô xy của nước cấp cho nồi hơi sử dụng hoá chất tiêu hao ngoài hoặc điện năng. Các điểm trọng yếu của công nghệ và cấu trúc hệ thống nhiệt lực Đặt một nồi hơi sử dụng nhiệt dư của khí thải ra tại hệ thống tháp trao đổi nhiệt của lò quay xi măng (Gọi tắt là nồi hơi SP) và đặt một nồi hơi tại phần làm mát Cliker sử dụng toàn bộ khí thải sinh ra từ ghi làm mát Cliker (Xem sơ đồ 1). Nồi hơi này sẽ lấy khí tại phần giữa của ghi làm lạnh với nhiệt độ của khí gần 4000C và như vậy khí thải ra của phần đuôi ghi làm lạnh sẽ là khoảng 1200C và sẽ thải trực tiếp ra ngoài không khí. Trang bị một Tua bin hơi và hệ thống phát điện sử dụng hơi sinh ra từ nồi hơi sử dụng nhiệt dư WHR; thông số của hơi sơ cấp là 0,69 – 1,27 MPa; 280 – 3300C và công suất phát điện thực tế được tính toán với nhiệt năng tiêu hao 3140kJ/kg cliker cho tấn Cliker là 28 – 35 kwh.Có 3 loại mô hình nhiệt lực cơ bản cho hệ thống phát điện tận dụng nhiệt dư nhiệt độ thấp ở công nghệ thế hệ thứ nhất
Mô hình cấu trúc hệ thống nhiệt lực của công nghệ phát
điện tận dụng nhiệt dư nhiệt độ thấp kiểu không bù hơi đơn áp
Mô hình cấu trúc hệ thống nhiệt lực của
công nghệ phát điện tận dụng nhiệt dư
nhiệt độ thấp kiểu bù hơi (sử dụng
hơi thứ cấp hồi lưu) có sử dụng bộ Flash Evaporation.
Mô hình cấu trúc hệ thống nhiệt lực của công nghệ phát
điện tận dụng nhiệt dư nhiệt độ thấp kiểu bù hơi đa áp
Các đặc trưng của công nghệBa mô hình trên của phát điện tận dụng nhiệt dư nhiệt độ thấp thế hệ thứ nhất có một số đặc trưng chung như sau:Rút toàn bộ khí từ ghi làm lạnh và ghi làm lạnh được chia thành hai phần, trong đó một điểm lấy khí từ phần giữa ghi làm lạnh với nhiệt độ khí thải khoảng 4000C và thông qua nồi hơi AQC sinh ra hơi nước và nước nóng để cấp cho Tua bin phát điện, và điểm khác là tại đuôi ghi làm lạnh với nhiệt độ khoảng 1200C thải trực tiếp ra môi trường.Nhiệt dư từ khí thải của hệ thống tháp trao đổi nhiệt sẽ được sử dụng cho nồi hơi SP để sinh ra hơi. Hơi nước sinh ra từ nồi hơi SP sẽ pha trộn với hơi nước và nước nóng sinh ra từ nồi hơi AQC sẽ cấp cho tuabin để phát điện. Nhiệt độ của khí thải sau nồi hơi SP là không điều chỉnh được và không thoả mãn yêu cầu của việc sấy của máy nghiền liệu do vậy khí thải sinh ra từ hệ thống tháp trao đổi nhiệt trước hết sẽ được sử dụng cho việc sấy liệu máy nghiền liệu, phần còn lại mới sử dụng cho hệ thống phát điện tận dụng nhiệt dư.Một đặc tính quan trọng nhất của ba mô hình là tham số hơi sơ cấp của hệ thống phát điện nằm trong dải là 0,69 – 1,27 MPa; 280 – 3300C.Các đặc điểm khác nhau của ba mô hình trên là (1) Trong khi AQC sinh ra hơi nhiệt độ thấp và áp suất thấp tại áp suất 0,69 – 1,27 MPa, nhiệt độ 280 – 3300C, thì tuỳ thuộc vào từng mô hình nó sẽ được tái sinh thành hơi bão hoà áp suất, nhiệt độ thấp tại 0,1 – 0,5 MPa, nhiệt độ khoảng 1600C hoặc nước nóng tại nhiệt độ 105 – 1800C
(2) Tua bin hơi là loại có sử dụng hay không sử dụng hơi thứ cấp (3) Vì cùng tham số của khí thải do vậy trong mô hình thứ nhất công suất phát điện là 100% thì mô hình thứ hai là 101,5 – 102% và mô hình thứ ba là 102 – 103%. (4) Với mô hình thứ nhất vị trí lắp đặt Tua bin không quan trọng nhưng với mô hình thứ hai thì tua bin lắp cách xa ghi làm lạnh, còn mô hình thứ ba tua bin hơi càng gần ghi làm lạnh càng tốt.Công suất phát điện tính toán theo lý thuyếtCông nghệ phát điện tận dụng nhiệt dư nhiệt độ thấp thế hệ thứ nhất đóng góp vào việc hoàn thiện công nghiệp xi măng Trung Quốc, nó đã giúp cho Trung Quốc tích luỹ được những kinh nghiệm quý báu và cũng tạo nền tảng cho Trung Quốc trong việc phát triển công nghệ phát điện tận dụng nhiệt dư. Nhưng do hạn chế của điều kiện kỹ thuật, công nghệ phát điện tận dụng nhiệt dư nhiệt độ thấp thế hệ thứ nhất chưa đạt được những mong đợi về suất đầu tư, công suất phát, việc ổn định của chế độ vận hành, tuổi thọ BTG khi ứng dụng với lò quay xi măng kiểu mới mà đã được đưa vào hoạt động những năm đầu thập kỷ 90. Điều này là do Công nghệ phát điện tận dụng nhiệt dư nhiệt độ thấp thế hệ thứ nhất không tận dụng tốt khí thải từ ghi làm lạnh nên hệ thống chỉ sinh ra được hơi nước tại áp suất, nhiệt độ thấp. Bên cạnh là do Công nghệ phát điện tận dụng nhiệt dư nhiệt độ thấp thế hệ thứ nhất chưa thực hiện việc lấy nhiệt khí thải theo phân tầng nhiệt của ghi làm lạnh (chỉ lấy một điểm) để tạo hiệu suất nhiệt cao dẫn tới hệ thống chỉ lấy được nhiệt dư thấp kết quả là công suất phát thấp. Về công suất phát của hệ thống phát điện tận dụng nhiệt dư nhiệt độ thấp cho lò quay xi măng có hệ thống tháp trao đổi nhiệt 5 tầng, tại điều kiện như: nhiệt độ khí lấy ra là không cao hơn 3300C tại nồi hơi SP và yêu cầu nhiệt độ khí sấy cho nghiền liệu là lớn hơn 1700C; và cũng cần thoả mãn yêu cầu sấy của nghiền than; và để đảm bảo không ảnh hưởng tới sản lượng cliker, hiệu suất vận hành, không làm tăng tiêu hao nhiệt năng và điện năng, đảm bảo khí nóng sấy cho máy nghiền liệu, không thay đổi quá trình sản xuất và thiết bị của dây truyền sản xuất xi măng thì theo lý thuyết với tiêu hao nhiệt năng của sản xuất clinker là 3140kJ/kg thì hệ thống phát điện tận dụng nhiệt dư nhiệt độ thấp sẽ sinh ra được khoảng 28-35 kWh/tấn clinker.
Phạm Ánh