Nghiên cứu quá trình cháy bột than và nâng cao hiệu quả đốt than trộn trong các lò hơi đốt than phun trên mô hình mô phỏng

Việc nghiên cứu nâng cao hiệu suất cháy than đặc biệt là than antraxit khó cháy của Việt Nam đã là một nhu cầu thực tế cấp bách. Mục tiêu chính của nghiên cứu là ứng dụng phần mềm CFD để nghiên cứu, đánh giá quá trình cháy bột than trong lò hơi đốt than phun kiểu tiếp tuyến và nghiên cứu ảnh hưởng của việc trộn than nhập khẩu Indonexia (á-bitum) với than nội địa (Hòn Gai) đến quá trình cháy. Kết quả phân tích khí động học và nhiệt độ cho thấy quá trình cháy tạo thành vùng trung tâm buồng đốt, nhiệt độ trong khoảng 1540o C – 1640o C. Thời gian lưu lại các hạt than trong buồng đốt lớn hơn 3 giây đủ thời gian để cháy kiệt hạt than. Tỷ lệ chuyển hóa cốc cao (99.48%).
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu quá trình cháy bột than và nâng cao hiệu quả đốt than trộn trong các lò hơi đốt than phun trên mô hình mô phỏng NLN * 133 - 01/2017 * 1 Nghiên cứu quá trình cháy bột than và nâng cao hiệu quả đốt than trộn trong các lò hơi đốt than phun trên mô hình mô phỏng Nguyễn Hữu Linh, Lê Đức Dũng, Lê Trung Đức, Nguyễn Chiến Thắng1 1 Viện Năng lượng, Số 6, Tôn Thất Tùng, quận Đống Đa, Hà Nội Abstract It is nescesssary to study on enhancing the effeciency of coal combustion in the coal-fired boilers in the operating power plants in Vietnam. The major aim of this research is that utilise CFD (Computational Fluid Dynamics) tool to access the coal combustion processes of the tangential fired pulverized coal boiler in Ninh Binh thermal power plant and consider the influences of the blending coal to combustion processes. Regarding to results of velocity and temperature fields, it is shown that a combustion zone was created in the center of furnace with the temperature ranging from 1540 to 1640 degree-C. The resident time of coal practicles was above three seconds ensuring to burn out. The char convertion rate is relatively high (99.48%). It was increased to 99.63 in the case of the blending coal of 5%, however, it was decreased to 99.57% and 99.45% in the case of the blending coal of 10% and 20% respectively. An increase in the blending ratio results the faster volatile burning rate and the lower char burning rate in the same simulated conditions. Việc nghiên cứu nâng cao hiệu suất cháy than đặc biệt là than antraxit khó cháy của Việt Nam đã là một nhu cầu thực tế cấp bách. Mục tiêu chính của nghiên cứu là ứng dụng phần mềm CFD để nghiên cứu, đánh giá quá trình cháy bột than trong lò hơi đốt than phun kiểu tiếp tuyến và nghiên cứu ảnh hưởng của việc trộn than nhập khẩu Indonexia (á-bitum) với than nội địa (Hòn Gai) đến quá trình cháy. Kết quả phân tích khí động học và nhiệt độ cho thấy quá trình cháy tạo thành vùng trung tâm buồng đốt, nhiệt độ trong khoảng 1540oC – 1640oC. Thời gian lưu lại các hạt than trong buồng đốt lớn hơn 3 giây đủ thời gian để cháy kiệt hạt than. Tỷ lệ chuyển hóa cốc cao (99.48%). Tỷ lệ chuyển hóa cốc tăng lên 99.63% khi tỷ lệ trộn than nhập là 5%, tuy nhiên khi tăng tỷ lệ trộn lên 10% và 20% thì tỷ lệ chuyển hóa cốc giảm xuống tương ứng là 99.57% và 99.45.Tốc độ cháy chất bốc tăng, tốc độ cháy cốc giảm khi tăng tỷ lệ trộn. Từ khóa: Mô hình CFD, Quá trình cháy bột than, trộn than, lò hơi đốt than phun kiểu tiếp tuyến. 1. Mở đầu quá trình cháy CFD, qua đó giúp giảm chi phí và Theo Quy hoạch điện VII điều chỉnh, nhiệt điện tiết kiệm thời gian. than chiếm tỷ trọng cao trong cơ cấu sản xuất điện, CFD được sử dụng rộng rãi như là một công chiếm 49.3% [1. Theo quy hoạch điện VII điều cụ dùng để mô tả quá trình cháy bột than trong chỉnh, đến năm 2020 thì lượng than thiếu hụt cho buồng đốt lò hơi, chế tạo và tối ưu hóa cấu tạo sản xuất điện là 48 triệu tấn [1]. Lượng than thiếu buồng đốt cũng như vòi đốt bột. Những ứng hụt được bù đắp bằng than nhập khẩu. Vấn đề đặt dụng mô hình CFD trong các ngành công ra là sử dụng hợp lý nguồn than nội địa và than nghiệp cháy và sản xuất năng lượng được nêu nhập khẩu để ổn định cung cấp than lâu dài và đồng trong. Đã có nhiều công trình khoa học nghiên thời nâng cao hiệu suất, giảm phát thải trong các cứu quá trình cháy bột than sử dụng công cụ nhà máy nhiệt điện than. CFD, đặc biệt là các nghiên cứu về quá trình Quá trình cháy bột than là hiện tượng phức tạp cháy bột than lò hơi kiểu tiếp tuyến của T. của chuỗi các phản ứng lý-hóa phức tạp [2]. Hiệu Asotani và cộng sự, 2008 [4], Choeng Ryul Choi quả của quá trình cháy phụ thuộc vào các yếu tố và Chang Nyung Kim, 2008 [5], Cristiano V. da như đặc tính nhiên liệu, cấp và phân cấp tỷ lệ không Silva và cộng sự, 2010 [6], nghiên cứu ảnh khí cấp một, không khí cấp hai, kích thước hạt than hưởng của trộn than đến quá trình cháy trong [3]. Phương pháp trộn các loại than khác nhau với buồng đốt lò hơi, R.I. Backreedy và cộng sự, sự thay đổi về điều kiện làm việc của buồng đốt có 2005 [10], Y.S. Shen và cộng sự, 2006 [11]. thể là một giải pháp để nâng cao hiệu suất cháy và Mục đích của nghiên cứu này là mô phỏng giảm phát thải đang được nhà nước quan tâm. trường tốc độ, nhiệt độ, sự chuyển động của Việc thực hiện theo cách thí nghiệm truyền thống các hạt than và sự hình thành của các chất khí rất tốn kém, mất nhiều thời gian để xây dựng mô trong quá trình cháy bột than trong buồng đốt lò hình vật lý, quá trình kiểm soát và vận hành quá hơi kiểu tiếp tuyến SG-130-40-450 tại nhà máy trình cháy rất phức tạp tuy nhiên việc trên máy tính nhiệt điện Ninh Bình; xem xét đánh giá ảnh giúp phân tích, nghiên cứu quá trình cháy dễ dàng hưởng của trộn than đến quá trình cháy bột hơnE-mail: dung.leduc@hust.edu.vn rất nhiều thông qua công cụ tính toán lý thuyết than.  2. Mô phỏng số quá trình cháy bột than 2.1 Miền tính toán và điều kiện biên Thông số Đơn vị Giá trị Miền tính toán là buồng đốt lò hơi SG 130-40-450 Lượng than tiêu thụ t/h 19.526 kiểu tiếp tuyến được minh họa như trên hình 2.1. Tổng lượng gió thực Nm3/h 117995 Kích thước chiều cao x chiều rộng x chiều sâu lần Tỷ lệ gió cấp I % 25 lượt là 26 x 6.6 x 6.8 m. Lò hơi gồm 8 vòi đốt NOx Tỷ lệ gió cấp II % 48 thấp được bố trí theo 4 cụm vòi đốt ở bốn góc Tỷ lệ gió cấp III % ...