Đang tải... (xem toàn văn)
Nhiệt Khí thải Nhà máy Sản xuất Xi măng Công suất Điện
BỘ CÔNG THƯƠNG VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CÔNG NGHỆ CẤP BỘ – NĂM 2007 Tên đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ sấy không khí của hệ thống trao đổi nhiệt nhằm tận dụng nhiệt của khí thải, tăng hiệu suất lò hơi trong tổ hợp thiết bị nhiệt điện công suất đến 300MW” Ký hiệu: 151-07.RD/HĐ-KHCN 682025/4/2008 Hà Nội – Năm 2007 BỘ CÔNG THƯƠNG VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CÔNG NGHỆ CẤP BỘ – NĂM 2007 Tên đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ sấy không khí của hệ thống trao đổi nhiệt nhằm tận dụng nhiệt của khí thải, tăng hiệu suất lò hơi trong tổ hợp thiết bị nhiệt điện công suất đến 300MW” Ký hiệu: 151-07.RD/HĐ-KHCN Cơ quan chủ quản: Bộ Công Thương Cơ quan chủ trì đề tài: Viện Nghiên cứu Cơ khí Chủ nhiệm đề tài: Phạm Văn Quế Hà Nội – Năm 2007 BỘ CÔNG NGHIỆP VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ BẢN VẼ THIẾT KẾ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CÔNG NGHỆ CẤP BỘ – NĂM 2007 Tên đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ sấy không khí của hệ thống trao đổi nhiệt nhằm tận dụng nhiệt của khí thải, tăng hiệu suất lò hơi trong tổ hợp thiết bị nhiệt điện công suất đến 300MW” Ký hiệu: 151-07.RD/HĐ-KHCN Cơ quan chủ trì đề tài: Viện Nghiên cứu Cơ khí Chủ nhiệm đề tài: Phạm Văn Quế Hà Nội – Năm 2007 MỤC LỤC Trang Mở đầu 1 Chương I Tổng quan về thiết bị bộ sấy không khí trong tổ hợp thiết bị lò hơi 4 I.1 Tổng quan về thiết bị bộ sấy không khí trong lò hơi 4 I.2 Bộ sấy không khí kiểu thu nhiệt (bộ sấy tĩnh) 5 I.3 Bộ sấy không khí kiểu hồi nhiệt (bộ sấy quay) 11 Chương II Tính toán - thiết kế bộ sấy không khí kiểu hồi nhiệt (dạng quay) 22 II.1 Mô tả chung bộ sấy không khí kiểu hồi nhiệt (dạng quay) 22 II.2 Cơ sở tính toán bộ sấy không khí 24 II.3 Các thông số của bộ sấy không khí loại hồi nhiệt và tính toán bộ sấy 28 II.3.1 Các thông số kỹ thuật của lò hơi 28 II.3.2 Các thông số chính của bộ sấy không khí 29 II.3.3 Tính toán bộ sấy không khí kiểu quay 30 Chương III Cấu tạo và quy trình công nghệ chế tạo môđul bộ sấy không khí 35 III.1 Cấu tạo bộ sấy không khí loại hồi nhiệt (dạng quay) 35 III.2 Sơ đồ công nghệ chế tạo khối trao đổi nhiệt trong bộ sấy không khí loại hồi nhiệt 39 III.2.1 Sơ đồ công nghệ chế tạo tấm trao đổi nhiệt 39 III.2.2 Sơ đồ công nghệ chế tạo tấm ngăn 40 III.2.3 Sơ đồ công nghệ chế tạo khung vỏ khối trao đổi nhiệt 41 III.2.4 Sơ đồ công nghệ lắp ráp tổ hợp khối trao đổi nhiệt 42 Chương IV Đề xuất giải pháp công nghệ giảm thiểu mức độ mòn hỏng của thiết bị 44 IV.1 Tình trạng của hiện tượng rò rỉ thiết bị dẫn đến mòn hỏng 44 IV.2 Giải pháp đề xuất 56 Kết luận và đề xuất 59 • Một số hình ảnh chế tạo 01 môđun bộ sấy không khí 61 • Bản vẽ các khối trao đổi nhiệt 68 • Tài liệu tham khảo 69 • Phụ lục 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Lò hơi (Tập 1, tập 2) – GS.TSKH. Nguyễn Sỹ Mão – Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật – Hà Nội 2006 2. Sổ tay tính nhiệt lò hơi (phương pháp tiêu chuẩn) – Nhà xuất bản Năng lượng quốc gia – Mockva 1957 (tiếng Nga) – Tái bản (tiếng Anh) 1998 3. Tính nhiệt lò hơi – Giáo trình Đại học Bách Khoa Hà Nội 1986 4. Quá trình buồng lửa – Giáo trình Đại học Bách Khoa Hà Nội 1986 5. Lý thuyết cháy và thiết bị cháy – GS.TSKH. Nguyễn Sỹ Mão – Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật – Hà Nội 2002 6. Sổ tay tính khí động lò hơi – Nhà xuất bản Năng lượng quốc gia – Mockva 1964 7. Lò hơi công nghiệp - Trường ĐH Điện lực: Đàm Xuân Hiệp, Bàng Bích, Đỗ Văn Thắng, Trương Ngọc Tuấn, Trương Huy Hoàng - Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật 8. Truyền nhiệt - Đặng Quốc Phú, Trần Thế Sơn, Trần Văn Phú - Nhà xuất bản Giáo dục 9. Thiết bị trao đổi nhiệt - PGS.TS. Bùi Hải, TS. Dương Đức Hồng, TS. Hà Mạnh Thư - Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật 2001 THÀNH VIÊN NHÓM ĐỀ TÀI 1. Phạm Văn Quế Kỹ sư Gia công áp lựcViện Nghiên cứu Cơ khí 2. Phan Hữu Thắng Kỹ sư Công nghệ chế tạo máy Viện Nghiên cứu Cơ khí 3. Trương Mạnh Bình Kỹ sư chế tạo máy Công ty CP Nhiệt điện Phả Lại 4. Nguyễn Văn Thủy Kỹ sư điện Công ty CP Nhiệt điện Phả Lại 5. Đào Hữu Mạnh Kỹ sư Gia công áp lựcViện Nghiên cứu Cơ khí 6. Võ Văn Hòa Kỹ sư Gia công áp lựcViện Nghiên cứu Cơ khí 7. Ngô Đăng Hoàng Kỹ sư Công nghệ chế tạo máy Viện Nghiên cứu Cơ khí 8. Ngô Hữu Hùng Kỹ sư Công nghệ hàn Viện Nghiên cứu Cơ khí Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ sấy không khí của hệ thống trao đổi nhiệt nhằm tận dụng nhiệt của khí thải, tăng hiệu suất lò hơi trong tổ hợp thiết bị nhiệt điện công suất đến 300MW” CNĐT - KS. Phạm Văn Quế - TT. GCAL-NARIME/2007 1MỞ ĐẦU Bộ sấy không khí là một dạng thiết bị truyền nhiệt nằm ở phia sau lò hơi để tận dụng nhiệt của khói sau khi đi ra khỏi lò hơi, bộ sấy không khí có tác dụng nâng cao hiệu suất hoạt động của lò hơi. Chính vì vậy mà bộ sấy không khí còn được gọi là “bộ tiết kiệm than” trong các nhà máy nhiệt điện đốt than. Theo xu hướng phát triển của các nền kinh tế trên thế giới, nhu cầu sử dụng điện năng ngày càng cao, từ đó phải xây dựng thêm nhiều nhà máy điện (trong đó có cả các nhà máy nhiệt điện đốt than) để phục vụ đời sống và sản xuất. Trong nhà máy nhiệt điện, bộ sấy không khí tuy là thiết bị phụ nhưng là thiết bị phụ quan trọng, không thể thiếu và chiếm tỷ lệ đáng kể của nhà máy điện đốt than. Chính vì vậy, tại các nước phát triển và có nền công nghiệp tiên tiến luôn nghiên cứu, thiết kế và cho ra đời các thiết bị có tính tối ưu hơn nhằm làm tăng hiệu quả kinh tế. Hiện nay trên thế giới có nhiều hãng chế tạo các thiết bị của lò hơi cho các nhà máy nhiệt điện. Các tập đoàn lớn, các công ty chế tạo thiết bị cho lò hơi đã có nhiều năm kinh nghiệm sản xuất như: ABB, FUJITSU, Điện khí Thượng Hải, các nhà máy thuộc Nga, Ukraine, . Trên thế giới, bộ sấy không khí trong hệ thống trao đổi nhiệt hiện được nghiên cứu và chế tạo có 2 dạng: dạng quay (kiểu hồi nhiệt) và dạng tĩnh (kiểu thu nhiệt). Với trình độ và năng lực chuyên môn hoá cao, việc nghiên cứu và chế tạo các chủng loại bộ sấy không khí được các nước có nền khoa học phát triển trên thế giới không ngừng cải tiến, tối ưu hoá để nâng cao hiệu suất thu hồi nhiệt khí thải lò hơi. Ở nước ta trong nhiều năm qua, đặc biệt là trong khoảng 10 năm trở lại đây ngành công nghiệp năng lượng đã được Nhà nước chú trọng đầu tư phát triển và đã có những bước tiến đáng kể, tốc độ tiêu thụ năng lượng tăng 8,6%/năm trong các năm 1996-2000 và năm 2003 là 12% góp phần quan Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ sấy không khí của hệ thống trao đổi nhiệt nhằm tận dụng nhiệt của khí thải, tăng hiệu suất lò hơi trong tổ hợp thiết bị nhiệt điện công suất đến 300MW” CNĐT - KS. Phạm Văn Quế - TT. GCAL-NARIME/2007 2trọng vào công cuộc đổi mới và phát triển đất nước. Hiện nay ở nước ta cũng như hầu hết các nước trên thế giới, lượng điện năng do các nhà máy nhiệt điện sản xuất chiếm tỷ lệ lớn trong tổng số điện năng sản xuất toàn quốc. Trong quá trình sản xuất của nhà máy điện, lò hơi là khâu quan trọng đầu tiên bao gồm rất nhiều các thiết bị, trong đó có bộ sấy không khí. Ở Việt Nam hiện nay, có nhiều nhà máy nhiệt điện đốt than đã được xây dựng và đi vào sản xuất từ nhiều năm qua như: - Nhà máy nhiệt điện Phả Lại 1 - Nhà máy nhiệt điện Phả Lại 2 - Nhà máy nhiệt điện Uông Bí 1 - Nhà máy nhiệt điện Ninh Bình - Nhà máy nhiệt điện Uông Bí 1 mở rộng, . Tuy nhiên các thiết bị bộ sấy không khí tại các nhà máy này chủ yếu được nhập ở nước ngoài như: Nga, Thuỵ Điển, Trung Quốc, . Việc chế tạo trong nước mới chỉ dừng ở mức độ chế tạo một số cụm chi tiết phần tử của thiết bị theo thiết kế của nước ngoài hoặc chế tạo theo mẫu sẵn có để phục vụ cho việc bảo dưỡng, sửa chữa. Với tốc độ phát triển kinh tế như hiện nay, việc các nhà máy điện được xây dựng nhằm phục vụ cho sản xuất, kinh doanh và sinh hoạt là hướng phát triển quan trọng đã được Nhà nước hoạch định. Xuất phát từ yêu cầu thực tế và góp phần phát triển năng lực ngành Cơ khí chế tạo trong nước, nhóm đề tài phòng Gia công áp lực - Viện Nghiên cứu Cơ khí đăng ký thực hiện kế hoạch khoa học công nghệ năm 2007 với đề tài này nhằm mục đích tạo tiền đề cho một hướng phát triển công nghệ chế tạo một trong các tổ hợp thiết bị quan trọng của lò hơi trong nhà máy nhiệt điện có công suất đến 300MW, tiến tới thực hiện mục tiêu nội địa hoá nhà máy nhiệt điện. Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ sấy không khí của hệ thống trao đổi nhiệt nhằm tận dụng nhiệt của khí thải, tăng hiệu suất lò hơi trong tổ hợp thiết bị nhiệt điện công suất đến 300MW” CNĐT - KS. Phạm Văn Quế - TT. GCAL-NARIME/2007 3Sơ đồ tổng thể của một nhà máy nhiệt điện Chú thích: 1. Tháp làm mát 9. Tuabin trung áp 17. Bao hơi 25. Lọc bụi 2. Bơm nước 10. Điều tốc tuabin 18. Phễu tro 26. Quạt khói 3. Đường dây tải điện 11. Tuabin áp cao 19. Hơi quá nhiệt 27. Ống khói 4. Trạm biến áp 12. Khử khí 20. Quạt hút gió 5. Máy phát 13. Gia nhiệt nước 21.Bộ gia nhiệt lại 6. Tuabin áp thấp 14. Băng tải than 22. Khí vào 7. Bơm nước cấp 15. Phễu 23. Bộ hâm nước 8. Bình ngưng 16. Máy nghiền 24. Bộ sấy khí [...]... không khí của hệ thống trao đổi nhiệt nhằm tận dụng nhiệt của khí thải, tăng hiệu suất lò hơi trong tổ hợp thiết bị nhiệt điện công suất đến 300MW” khí hiện đang được sử dụng tại các nhà máy điện mới xây dựng, nhóm đề tài chúng tôi đã làm việc với Công ty CP Nhiệt điện Phả Lại và quyết định lựa chọn bộ sấy không khí kiểu hồi nhiệt (dạng bộ sấy không khí quay) làm đối tượng nghiên cứu và thiết kế Môđun sản. .. không khí của hệ thống trao đổi nhiệt nhằm tận dụng nhiệt của khí thải, tăng hiệu suất lò hơi trong tổ hợp thiết bị nhiệt điện công suất đến 300MW” Thiết bị sấy nóng không khí hồi nhiệt kiểu quay (rotary regenerative air heater) thu giữ và sử dụng lại khoảng 60% nhiệt lượng thoát ra ngoài lò hơi, nếu không, năng lượng này sẽ bay đi mất theo đường ống khói Với một nhà máy nhiệt điện chạy than công suất. .. dụng nhiệt của khí thải, tăng hiệu suất lò hơi trong tổ hợp thiết bị nhiệt điện công suất đến 300MW” khi giảm tỷ số giữa đương lượng nước của không khí và của khói khi tăng hiệu số nhiệt độ ở đầu ra của bộ sấy không khí Vì khi phân bố tỷ lệ hấp thụ nhiệt giữa các cấp, nhiệt độ khói thải là đã chọn trước, nhiệt độ không khí lạnh là một trị số không thay đổi, còn đương lượng nước của không khí và khói phụ... của khí thải, tăng hiệu suất lò hơi trong tổ hợp thiết bị nhiệt điện công suất đến 300MW” Trị số nhiệt độ khói thải xác định được theo điều kiện kinh tế ở trên phải đảm bảo không gây nên ăn mòn nhiệt độ thấp ở bề mặt truyền nhiệt nghĩa là phải cao hơn nhiệt độ đọng sương Đối với bộ sấy không khí, do hệ số tản nhiệt về phía khói và về phía không khí xấp xỉ nhau nên việc chọn kích thước bề mặt truyền nhiệt. .. vào nhiệt độ khí lạnh, nhiệt độ khói thải, hiệu nhiệt độ ở đầu ra bộ sấy không khí cấp một và mức độ sai khác giữa đương lượng nước của không khí và của khói Nhiệt độ không khí nóng sẽ giảm đi khi giảm nhiệt độ khói thải, khi tăng nhiệt độ không khí lạnh, CNĐT - KS Phạm Văn Quế - TT GCAL-NARIME/2007 16 Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ sấy không khí của hệ thống trao đổi nhiệt nhằm tận dụng nhiệt. .. chế tạo bộ sấy không khí của hệ thống trao đổi nhiệt nhằm tận dụng nhiệt của khí thải, tăng hiệu suất lò hơi trong tổ hợp thiết bị nhiệt điện công suất đến 300MW” Nhiệt độ điểm sương của các sản phẩm cháy: t s = t ng t + ∆t p , o C (II.1) Trong đó: tng.t - nhiệt độ phát sinh ngưng tụ hơi nước từ các sản phẩm cháy, oC ∆tp- trị số hiệu chỉnh tính đến sự tăng nhiệt độ điểm sương so với nhiệt độ ngưng tụ... không khí của hệ thống trao đổi nhiệt nhằm tận dụng nhiệt của khí thải, tăng hiệu suất lò hơi trong tổ hợp thiết bị nhiệt điện công suất đến 300MW” Khi tính toán kiểm tra (bề mặt đun nóng của bộ sấy không khí đã biết) từ phương trình truyền nhiệt xác định được lượng nhiệt không khí tiếp nhận: Qbp = K H bp ∆t (II.15) 10 3 B p Theo trị số Qbp xác định được entanpi của không khí nóng sau bộ sấy không khí: ... tạo bộ sấy không khí của hệ thống trao đổi nhiệt nhằm tận dụng nhiệt của khí thải, tăng hiệu suất lò hơi trong tổ hợp thiết bị nhiệt điện công suất đến 300MW” ♦ Áp suất khói trong buồng lửa P = 30mmH2O II.3.2 Các thông số chính của bộ sấy không khí: ♦ Công suất động cơ chính rôto bộ sấy không khí Nđc = 11kW ♦ Tốc độ rôto nrôto = 0,8v/ph ♦ Đường kính lớn nhất của rôto Drôto = 10360mm ♦ Nhiệt độ khói đầu... 400oC ♦ Nhiệt độ khói đầu ra bộ sấy Tkr ≈ 120oC ♦ Áp suất khói đầu vào bộ sấy Pkv = -5bar ♦ Nhiệt độ không khí đầu vào cấp 1 Tkkv1 ≈ 35oC ♦ Nhiệt độ không khí đầu ra cấp 1 Tkkr1 ≈ 368oC ♦ Nhiệt độ không khí đầu vào cấp 2 Tkkv2 ≈ 25oC ♦ Nhiệt độ không khí đầu ra cấp 2 Tkkr2 ≈ 336oC ♦ Áp suất không khí đầu vào cấp 1 Pkkv1 = 12,0bar ♦ Áp suất không khí đầu ra cấp 1 Pkkr1 = 11,0bar ♦ Áp suất không khí đầu... chế tạo bộ sấy không khí của hệ thống trao đổi nhiệt nhằm tận dụng nhiệt của khí thải, tăng hiệu suất lò hơi trong tổ hợp thiết bị nhiệt điện công suất đến 300MW” Trong đó: ϑ ' và t ' - nhiệt độ của các sản phẩm cháy và không khí ở đầu vào bề mặt đun nóng, oC τ B - độ chênh nhiệt độ khi đi qua bề mặt đun nóng của môi trường mà độ chênh lệch đó lớn hơn, oC o τ M - độ chênh lệch nhiệt độ của môi trường . nhiệt điện Phả Lại 1 - Nhà máy nhiệt điện Phả Lại 2 - Nhà máy nhiệt điện Uông Bí 1 - Nhà máy nhiệt điện Ninh Bình - Nhà máy nhiệt điện Uông Bí 1 mở rộng,. thêm nhiều nhà máy điện (trong đó có cả các nhà máy nhiệt điện đốt than) để phục vụ đời sống và sản xuất. Trong nhà máy nhiệt điện, bộ sấy không khí tuy là
