Đặc tính quá trình cháy than và sinh khối trong hệ thống tầng sôi tuần hoàn quy mô nhỏ

Bài viết này trình bày thực nghiệm quá trình đốt than và viên nén sinh khối, sử dụng hệ thống thí nghiệm đốt tầng sôi tuần hoàn 100 kWth. Đặc tính quá trình cháy được đánh giá bao gồm nhiệt độ, tỉ lệ giữ chất rắn theo chiều cao buồng đốt, và đặc tính phát thải.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Đặc tính quá trình cháy than và sinh khối trong hệ thống tầng sôi tuần hoàn quy mô nhỏ Hội thảo CÁC NGHIÊN CỨU TIÊN TIẾN TRONG KHOA HỌC NHIỆT VÀ LƯU CHẤT Khoa Công nghệ Nhiệt Lạnh HNKH-09 ĐẶC TÍNH QUÁ TRÌNH CHÁY THAN VÀ SINH KHỐI TRONG HỆ THỐNG TẦNG SÔI TUẦN HOÀN QUY MÔ NHỎ NGUYỄN HOÀNG KHÔI1, BÙI TRUNG THÀNH1 1 Bộ môn Kỹ thuật Nhiệt, Khoa Công nghệ Nhiệt Lạnh, Trường Đại học Công nghiệp Tp Hồ Chí Minh nguyenhoangkhoi@iuh.edu.vn; buitrungthanh@iuh.edu.vnTóm tắt. Công nghệ đốt tầng sôi tuần hoàn có thể sử dụng nhiều loại nhiên liệu rắn khác nhau và có ưuđiểm giảm phát thải khí ô nhiễm khi sử dụng nhiên liệu sinh khối. Bài báo này trình bày thực nghiệm quátrình đốt than và viên nén sinh khối, sử dụng hệ thống thí nghiệm đốt tầng sôi tuần hoàn 100 kWth. Đặc tínhquá trình cháy được đánh giá bao gồm nhiệt độ, tỉ lệ giữ chất rắn theo chiều cao buồng đốt, và đặc tính phátthải. Kết quả thí nghiệm cho thấy buồng đốt tầng sôi tuần hoàn hoạt động ổn định cho cả hai nhiên liệu.Nhiệt độ buồng đốt trong khoảng 750 – 825 °C khi đốt sinh khối, và trong dải 800 – 900 °C khi đốt than.So với đốt than, quá trình đốt sinh khối cũng cho thấy SO2 giảm khoảng 66 %, NO giảm khoảng 15 %, vàkhông xảy ra hiện tượng kết tụ tro xỉ trong suốt quá trình vận hành. Hiệu suất cháy lý thuyết cao, đạt đượctừ 97,0 % khi đốt than và sinh khối.Từ khóa. Công nghệ đốt tầng sôi, nhiên liệu rắn, than, sinh khối, ô nhiễm môi trường. COMBUSTION CHARACTERISTICS OF COAL AND BIOMASS IN A PILOT-SCALE CIRCULATING FLUIDIZED BED COMBUSTORAbstract. Circulating fluidized bed combustion technology can use diversification of solid fuels,facilitating the reduction of pollutant emissions using biomass fuels. This paper presents the experimentalstudy of coal and biomass combustion, using a 100 kWth circulating fluidized bed combustor. Thecombustion characteristics were evaluated, including temperature, solids hold-up ratio in accordance withthe height of the combustor, and pollutant emissions. The obtained results indicated that the operation wasstable for both fuels. The observed average temperature was in the range of 750 – 825 °C with biomassfiring, and in the range of 800 – 900 °C with coal firing. Compared to coal firing, the SO2 emission can bedecreased by about 66 % and NO reduction by about 15 % with biomass firing, and no ash agglomerationduring operation. The high combustion efficiency was evaluated at least 97,0% in these experiments.Keywords. Circulating fluidized bed, solid fuels, coal, biomass, pollutant emissions. -86- Hội thảo CÁC NGHIÊN CỨU TIÊN TIẾN TRONG KHOA HỌC NHIỆT VÀ LƯU CHẤT Khoa Công nghệ Nhiệt Lạnh1 GIỚI THIỆUNhiên liệu sinh khối được sử dụng ngày càng rộng rãi cho các quá trình sản xuất năng lượng, và như nguồnthay thế tiềm năng cho nhiên liệu hóa thạch [1]. Trong các nhà máy điện đốt than hiện nay, việc giảm lượngphát thải CO2 và chất ô nhiễm là những yêu cầu quan trọng trước tình trạng biến đổi khí hậu mạnh mẽ. Dođó, chuyển đổi nhiên liệu từ than sang nhiên liệu sinh khối là cấp thiết bởi vì sinh khối là nguồn năng lượngtái tạo. Hiện tại, trong nhà máy nhiệt điện, quá trình cháy sử dụng công nghệ tầng sôi tuần hoàn cho nhữngưu điểm vượt trội, là một lựa chọn thích hợp khi dùng nhiên liệu sinh khối. Ưu điểm công nghệ đốt kiểutầng sôi tuần hoàn có thể sử dụng nhiều dạng nhiên liệu khác nhau, gồm cả nhiên liệu cấp thấp [2]. Đồngthời, công nghệ này giúp giảm thiểu phát thải các chất gây ô nhiễm môi trường (SO 2, NO, CO, bụi) [3].Thêm vào đó, công nghệ đốt kiểu tầng sôi tuần hoàn có thể vận hành linh hoạt khi kết hợp các bộ trao đổinhiệt bên ngoài [4]. Cho đến nay, các nghiên cứu về công nghệ đốt kiểu tầng sôi tuần hoàn vẫn đang tiếptục được triển khai, mang lại các hiểu biết mới đóng góp cho công nghệ sản xuất năng lượng. Do đó, cácnghiên cứu thực nghiệm để tối ưu hóa quy trình vận hành và sử dụng đa dạng nhiên liệu rắn là cần thiết.Trong nghiên cứu này, thực nghiệm được thực hiện nhằm điều tra đặc tính cháy của than và sinh khối, sửdụng hệ thống thiết bị thí nghiệm kiểu đốt tầng sôi tuần hoàn công suất nhiệt 100 kWth. Các điều kiện vậnhành được điều tra, bao gồm phân bố nhiệt độ bên trong buồng đốt, tỉ lệ giữ chất rắn theo chiều cao buồngđốt, nồng độ phát thải ô nhiễm, và hiệu suất quá trình cháy lý thuyết cũng được xác định.2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP2.1 Vật liệu Nhiên liệu rắn được sử dụng trong nghiên cứu này gồm hỗn hợp than sub-bitum nhập khẩu từIndonesia và than nâu (tỉ lệ 7:3), và sinh khối dạng viên nén từ phụ phẩm rừng. Đặc tính của nhiên liệuđược phân tích theo các tiêu chuẩn và được trình bày trong Bảng 1. Phân tích xấp xỉ được tiến hành theotiêu chuẩn ASTM D 7582, sử dụng máy phân tí ...