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

nóng của môi trường mà độ chênh lệch đó lớn hơn, oC Mτ - độ chênh lệch nhiệt độ của môi trường thứ hai (nhỏ hơn), oC - Xác định tốc độ của các sản phẩm cháy trong bộ sấy không khí: 273. )273( F VB gp g += ϑω , (m/s) (II.7) - Xác định tốc độ của không khí trong bộ sấy không khí: ( ) 273. 273 F tVB ogbp b += βω , (m/s) (II.8) Trong đó: Vo - lượng không khí lý thuyết cần thiết cho quá trình cháy, m3/kg hoặc m3/m3 t - nhiệt độ trung bình số học của không khí ở đầu vào và đầu ra từ bộ sấy không khí, oC F - diện tích mặt cắt ngang cho không khí đi qua, m2 - Xác định hệ số hoàn nhiệt bằng đối lưu từ các sản phẩm cháy tới thành bộ sấy Khi đặt ngang chùm ống dạng so le và dạng thẳng hàng: fszHk ccc ...αα = (II.9) Khi đặt dọc: lfHk cc ..αα = (II.10) ở đây: αH - hệ số truyền nhiệt xác định theo toán đồ cz - hệ số hiệu chỉnh hàng ống theo chuyển động sản phẩm cháy cs - hệ số hiệu chỉnh do sắp xếp hình học cho chùm ống 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 27 cf - hệ số tính đến ảnh hưởng của sự thay đổi các thông số vật lý dòng cl - hệ số hiệu chỉnh cho độ dài tương đối, đưa vào khi l/d <50 và được xác định trong trường hợp ống xếp thẳng, không quy tròn. - Xác định tổng hệ số tỏa nhiệt từ các sản phẩm cháy tới bề mặt đun nóng ( )xblđl .. ααξα += , W/(m2.K) (II.11) Trong đó: xb.α - Hệ số tỏa nhiệt bằng bức xạ, đối với các bộ sấy không khí cấp thứ nhất được chấp nhận 0. =xbα ξ - hệ số sử dụng: khi đốt than antraxit, than bùn, mazut và củi, ξ được chấp nhận bằng 0,8; các nhiên liệu còn lại bằng 0,85 - Xác định hệ số tỏa nhiệt từ thành bề mặt đun nóng tới không khí. Khi bao quanh ngang của các chùm kiểu hành lang và bàn cờ: fszH cccαα =2 , W/(m2.K) (II.12) Trong đó: Hα - hệ số tỏa nhiệt theo toán đồ; zc , sc , fc - các hệ số hiệu chỉnh; Để xác định các hệ số hiệu chỉnh trên cần tính nhiệt độ trung bình của không khí: 2 "' ttt += , các bước tương đối d s1 1 =δ và ds22 =δ - Xác định hệ số truyền nhiệt 21 21 αα ααξ +=K , (W/m 2.K) (II.13) - Khi tính toán kết cấu từ phương trình truyền nhiệt xác định bề mặt đun nóng của bộ sấy không khí tK BQ H pbpbp ∆= 310 , (m2) (II.14) 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 28 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: p bp bp B tHK Q 310 .. ∆= (II.15) Theo trị số Qbp xác định được entanpi của không khí nóng sau bộ sấy không khí: bpgb bpo gb Q I αβ ∆+= , (kJ/kg hoặc kJ/m 3) (II.16) Theo trị số ogbI xác định được nhiệt độ không khí đun nóng sau bộ sấy không khí tgb. Nếu nhiệt độ này khác biệt với nhiệt độ đã chấp nhận khi lập cân bằng nhiệt không quá ±40oC thì tính toán được coi là kết thúc. Trong trường hợp ngược lại cần phải thực hiện lại tính toán, ra một nhiệt độ mới của không khí gần với trị số nhiệt độ thu được. II.3 Các thông số bộ sấy không khí loại hồi nhiệt và tính toán bộ sấy: II.3.1 Các thông số kỹ thuật của lò hơi: ♦ Sản lượng lò hơi 950T/h ♦ Lưu lượng hơi quá nhiệt trung gian 800 ♦ Nhiệt độ nước cấp tnc = 260oC ♦ Nhiệt độ hơi quá nhiệt tqn = 565oC ♦ Áp suất hơi quá nhiệt Pqn = 255bar ♦ Nhiệt độ hơi đầu vào bộ quá nhiệt Ct otg 307, = ♦ Áp suất hơi đầu vào bộ quá nhiệt barPtg 39, = ♦ Nhiệt độ hơi đầu ra bộ quá nhiệt Ct otg 570,, = ♦ Áp suất hơi đầu ra bộ quá nhiệt barPtg 37,, = 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 29 ♦ 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 vào bộ sấy Tkv ≈ 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 vào cấp 2 Pkkv2 = 16,0bar ♦ Áp suất không khí đầu ra cấp 2 Pkkr2 = 10,0bar ♦ Lưu lượng không khí đầu vào cấp 1 Qkkv1 = 50,4m3/s ♦ Lưu lượng không khí đầu vào cấp 2 Qkkv2 = 117m3/s 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 30 II.3.3 Tính toán bộ sấy không khí khiểu quay: Theo các thông số cho trước của bộ sấy không khí ta có: - Nhiệt độ không khí nóng đầu ra Tkkr2 = 336oC - Số lượng bộ sấy: n = 02 - Số vùng phân chia trên bộ sấy: 18 (8 đường khói, 8 đường không khí, 2 đường phân chia) - Tỷ lệ bề mặt bộ khói và không khí bao phủ: 2 1 x xbp = với x1 - số vùng khói x2 - số vùng tổng ta có 445,0 18 8 2 1 === x xbp - Tiết diện lưu thông của khói và không khí: nKbDF pproto ....785,0 2= (m2) 06,622.89,0.93,0.445,0.36,10.785,0 2 ==F (m2) - Chiều cao phần điền đầy hdd = 2,2 (m) Diện tích bề mặt hấp thụ nhiệt: nhCKDH ddproto ....875,0.95,0 2= (m2) 7,1195472.2,2.365.93,0.36,10.785,0.95,0 2 ==H (m2) - Nhiệt độ không khí nóng đầu ra đã biết là Tkkr1 ≈ 368oC - Theo bảng tra entanpi của không khí nóng ta có entanpi của không khí nóng tại 368oC là 6550 =kknI (kcal/kg) - Tỷ số giữa lượng không khí sau bộ sấy và lượng không khí lý thuyết β” = 1,16 - Hệ số lọt không khí ∆α đối với lò hơi có sản lượng >50T/h thì ∆α = 0,2 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 31 - Nhiệt độ không khí đầu vào cấp 2 Tkkv2 ≈ 25oC - Theo bảng tra entanpi của không khí ta có entanpi của không khí tại 25oC là 430 =gI (kcal/kg) - Ta có nhiệt lượng hấp thụ của cấp nóng bộ sấy: ( )00 2 " gkknc IIQ −⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ ∆+= αβ (kcal/kg) (II.4) tài liệu [2] ( ) 12,71143655 2 2,016,1 =−⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ +=cQ (kcal/kg) - Entanpi khói đầu vào I’ = 966 (kcal/kg) - Nhiệt độ khói đầu vào đã biết: Tkv ≈ 400oC - Ta có entanpi khói đầu ra được tính như sau: 0 2 '" kkn c IQII αϕ ∆+−= (kcal/kg) (II.5) tài liệu [3] với φ là hệ số giữ nhiệt 51 51 q q +−= ηϕ Trong đó: q5 là tổn thất nhiệt do tỏa nhiệt ra môi trường, đối với lò hơi có sản lượng >900T/h thì q5 = 0,2 (%) η1 là hiệu suất nhiệt, η1 = 100-Σq q là tổng tổn thất nhiệt được tính như sau: Σq = q2 + q3 + q4 + q5 + q6 (%) q2 - tổn thất do dàn ống khói mang đi ( )( ) lv t l kktt Q qIIq 42 100. −−= α (%) q4 - tổn thất nhiệt do không cháy hết về cơ khí, q4 = 0,5 (%) lvtQ - trị nhiệt thấp của nhiên liệu. Đối với các lò hơi đốt than bột nếu 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 32 không có sự sấy nóng không khí bằng nguồn nhiệt bên ngoài thì nhiệt lượng đưa vào gần bằng trị nhiệt thấp của nhiên liệu 5000== đvlvt QQ (kcal/kg ) lkkI - entanpi không khí lạnh lý thuyết, 5,52=lkkI (kcal/kg) αt - hệ số không khí thừa chỗ khói thải, αt = 1,4 tI - entanpi khói thải tính theo nhiệt độ khói thải đã chọn trước và ứng với hệ số không khí thừa αt Nhiệt độ khói đầu ra bộ sấy Tkr ≈ 120oC Ta có 327=tI (kcal/kg) Từ đó ta có: ( )( ) ( )( ) 04,5 5000 5,01005,52.4,1327100. 4 2 =−−=−−= lv t l kktt Q qIIq α (%) q3 - tổn thất do cháy không hết về mặt hóa học. Coi các thành phần khí cháy được cháy hết, ta có q3 = 0 q6 - tổn thất do xỉ mang ra ngoài dv lv trx Q ACaq .)(6 θ= (%) Với: ax=1-ab; ab tỷ lệ tro bay trong khói, ax=1-ab=1-0,8=0,2 (Cθ)tr là entanpi của tro, (Cθ)tr = 399 (kcal/kg) Nhiệt độ của xỉ ở trạng thái đốt trên ghi ta lấy 600÷700oC, còn đối với xỉ lỏng ta lấy nhiệt độ hóa lỏng của nhiên liệu. Ta có: 36,0 5000 3,22.399.2,0.)( 6 === dv lv trx Q ACaq θ (%) Σq = q2 + q3 + q4 + q5 + q6 = 5,04 + 0,5 + 0,2 + 0,36 = 6,1 (%) η1 = 100-Σq = 100 - 6,1 = 93,9 (%) Ta có hệ số giữ nhiệt 824,0 2,0939,0 2,011 51 5 =+−=+−= q q ηϕ 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 33 Tính toán entanpi khói đầu ra: 5,37655 2 2,0 824,0 12,711966 2 '" 0 =+−=∆+−= kknc IQII αϕ (kcal/kg) - Nhiệt độ khói trung bình tktb = 0,5(Tkv + Tkr) = 0,5(400+120) = 260 (oC) - Nhiệt độ không khí trung bình tkktb = 0,5(Tkkr1 + Tkkv2) = 0,5(368+25) = 196,5 (oC) - Độ chênh nhiệt độ trung bình ∆t = tktb - tkktb = 260-196,5 = 63,5 (oC) - Nhiệt độ trung bình của vách 25,228 2 5,196260 2 =+=+= kktbktbv ttt (oC) - Tốc độ trung bình của khói: ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ + ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ ∆+ = 273 1 .3600 2 " kktb ot n k t F VB αβ ω (oC) (II.7) - [3] Trong đó: Bt - Lượng tiêu hao nhiên liệu tính toán ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ −= 100 1 4 qBBt (kg/h) B - Lượng tiêu hao nhiên liệu dv l Q Q B . 100. 1η= (kg/h) Ql - Lượng nhiệt sử dụng hữu ích ( ) ( )'" tgtgtgncqnl iiDiiDQ −+−= (kcal/kg) với: Dtg - Lưu lượng hơi quá nhiệt trung gian, Dtg = 800.103 (kg/h) iqn - entanpi hơi quá nhiệt, iqn = 808,4 (kcal/kg) inc - entanpi nước cấp, inc = 271 (kcal/kg) 'tgi - entanpi hơi quá nhiệt đầu vào, 3,713' =tgi (kcal/kg) "tgi - entanpi hơi quá nhiệt trung gian, 8,861" =tgi (kcal/kg) D - lưu lượng hơi, D=950.103 (kg/h) 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 34 ta có: 633 10.630)3,7138,861(10.800)2714,808(10.950 ≈−+−=lQ (kcal/kg) 3,134185 5000.9,93 100.10.630 6 ==B (kg/h) 3,133514 100 5,013,134185 =⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ −=tB (kg/h) Vo - thể tích khói lý thuyết, Vo = 5,545 (m3/kg) 18,7 273 5,1961 06,62.3600 2 2,016,1545,5.3,133514 273 1 .3600 2 " =⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ + ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ + =⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ + ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ ∆+ = kktb ot n k t F VB αβ ω (m/s) - Hệ số trao đổi nhiệt từ khói đến vách 5,75=kkα (kcal/m2hoC) - Hệ số trao đổi nhiệt từ vách đến không khí 58=kkkα (kcal/m2hoC) - Hệ số sử dụng 85,0=ξ - Hệ số truyền nhiệt: 4,12 58.445,0 1 5,75.445,0 1 85,0 11 21 = + = + = k kk k k xx k αα ξ (kcal /m2hoC) (II.13) - [3] - Nhiệt lượng bề mặt đốt hấp thụ với hệ số truyền nhiệt k = 12,4 705 3,133514 5,63.7,119547.4,12 ==∆= t T B tkHQ (kcal/kg) (II.15) - [3] - Xét tỷ số giữa nhiệt lượng bề mặt đốt hấp thụ với nhiệt lượng hấp thụ của cấp nóng bộ sấy: 99,0 12,711 705 == c T Q Q (%). - Ta thấy tỷ số trên nhỏ hơn 2% nên tính toán được coi là hợp lý. 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 35 CHƯƠNG III CẤU TẠO VÀ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÔĐUL BỘ SẤY KHÔNG KHÍ III.1 Cấu tạo bộ sấy không khí loại hồi nhiệt (dạng quay) Qua nghiên cứu, khảo sát bộ sấy không khí tại một số nhà máy nhiệt điện, nhóm đề tài nhận thấy bộ sấy không khí loại hồi nhiệt (dạng bộ sấy không khí quay) là dạng bộ sấy có độ phức tạp cao, hiện đang được ứng dụng rộng rãi trong một số nhà máy nhiệt điện mới, nên nhóm đề tài sẽ tập trung và đi sâu nghiên cứu loại bộ sấy không khí này. Bộ sấy không khí dạng hồi nhiệt có kết cấu bao gồm một kết cấu khung quay quanh một trục thẳng đứng, kết cấu này gọi là rôto. Rôto được chia thành ba tầng: tầng trên cùng (tầng tiếp xúc với dòng khói nóng) thường gọi là tầng đầu nóng; tầng giữa thường gọi là tầng trung gian và tầng dưới cùng thường gọi là tầng đầu lạnh. Thông thường, mỗi tầng được chia thành 36 khoang có diện tích như nhau, giữa các khoang có các vách ngăn với kết cấu khung. Trong các khoang của bộ sấy có các khối phần tử trao đổi nhiệt (môđun), các khối phần tử trao đổi nhiệt này gồm nhiều phần tử trao đổi nhiệt, theo kết cấu được chia thành hai loại: phần tử trao đổi nhiệt dạng tấm có prôfin lượn sóng được sắp xếp xen kẽ với phần tử trao đổi nhiệt dạng tấm phẳng (như hình II-2) Các phần tử trao đổi nhiệt trong bộ sấy đóng vai trò quan trọng trong quá trình trao đổi năng lượng nhiệt. Nhằm tạo ra khả năng trao đổi nhiệt tối ưu, các phần tử trao đổi nhiệt được thiết kế có biên dạng đặc biệt để vừa có diện tích trao đổi nhiệt lớn, lại vừa đảm bảo độ cứng vững. 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 36 Ñöôøng khoâng khí ñi ra Ñöôøng khoâng khí ñi vaøo Hình chieáu nhìn töø treân xuoáng (ñaõ xoay) Taàng ñaàu noùng Taàng ñaàu laïnh Taàng trung gian Ñöôøng khoùi vaøo Hình III-1. Kết cấu bộ sấy không khí loại hồi nhiệt 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 37 Hình III-2. Phần tử trao đổi nhiệt dạng lượn sóng sắp xếp xen kẽ với phần tử trao đổi nhiệt dạng tấm phẳng Các phần tử trao đổi nhiệt này được khóa chặt bằng khung cố định xung quanh tạo thành một khối trao đổi nhiệt (môđun). Do nhiệt độ khói từ lò khác nhau từ trên xuống nên biên dạng các phần tử trao đổi nhiệt tại các tầng của bộ sấy không khí cũng khác nhau nhằm tạo ra diện tích tiếp xúc với khói phù hợp, đảm bảo hiệu suất trao đổi nhiệt là lớn nhất. Khi rôto quay, dòng khói nóng di chuyển liên tục qua rôto giữa các phần tử trao đổi nhiệt, khói nóng truyền nhiệt cho các tấm kim loại này. Khi các phần tử trao đổi nhiệt này tiếp xúc với không khí, nó truyền nhiệt cho không khí. Quá trình trao đổi nhiệt như vậy được diễn ra liên tục. 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 38 Hình III-3. Khung cố định các phần tử trao đổi nhiệt Hình III-4. Khối trao đổi nhiệt (các phần tử lắp vào khung) 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 39 III.2 Sơ đồ công nghệ chế tạo khối trao đổi nhiệt trong bộ sấy không khí loại hồi nhiệt: Các phần tử trao đổi nhiệt (các tấm trao đổi nhiệt) đóng vai trò quan trọng trong quá trình trao đổi năng lượng nhiệt của bộ sấy không khí. Nhằm tạo ra khả năng trao đổi nhiệt tối ưu, các phần tử trao đổi nhiệt này được thiết kế chế tạo có biên dạng đặc biệt vừa đảm bảo độ cứng vững khi làm việc, vừa có diện tích trao đổi nhiệt lớn, tăng cường khả năng trao đổi nhiệt giữa bề mặt phần tử trao đổi nhiệt với khói và khí đốt. Qua khảo sát bộ sấy không khí tại một số nhà máy nhiệt điện và nghiên cứu tính toán, nhóm đề tài chúng tôi đưa ra sơ đồ công nghệ chế tạo một khối trao đổi nhiệt như sau: III.2.1 Sơ đồ công nghệ chế tạo tấm trao đổi nhiệt Phôi thép cuộn Cắt phôi đạt bề rộng khai triển tấm Dập trong khuôn tạo biên dạng tấm trao đổi nhiệt Cắt đạt kích thước chiều dài tấm trao đổi nhiệt Cắt đạt kích thước chiều rộng tấm trao đổi nhiệt Cắt hoàn thiện và làm cùn cạnh sắc tấm trao đổi nhiệt 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 40 - Trước khi dập các tấm trao đổi nhiệt thành các tấm có biên dạng như thiết kế, phôi thép tấm được cắt pha bề rộng đạt kích thước khai triển của bề rộng tấm. - Dập các phôi thép tấm đã được pha cắt đạt chiều rộng cần thiết trong khuôn dập để tạo prôfin theo thiết kế - Do các tấm trao đổi nhiệt trong một khối trao đổi nhiệt có kích thước khác nhau (cả về chiều dài, chiều rộng) nên khi dập tạo biên dạng cần phải dập tấm có chiều rộng lớn nhất. - Sau khi dập được tấm có prôfin theo thiết kế, các tấm trao đổi nhiệt được cắt đạt kích thước chiều dài và chiều rộng đảm bảo kích thước lắp ghép vào khung. Công đoạn cắt các tấm trao đổi nhiệt được tiến hành trên máy cắt tôn, trong đó lưỡi cắt được thiết kế có prôfin giống prôfin của tấm trao đổi nhiệt. III.2.2 Sơ đồ công nghệ chế tạo tấm ngăn: - Các tấm vách ngăn trong các khối trao đổi nhiệt của bộ sấy không khí được thiết kế với mục đích tăng cường độ cứng vững của khối trao đổi nhiệt, tăng cường khả năng trao đổi nhiệt của khối nhờ sự phân bố xen kẽ các tấm Phôi thép tấm Cắt phôi đạt kích thước chiều dài Cắt phôi đạt kích thước chiều rộng Phân loại và kiểm tra sản phẩm 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 41 vách ngăn với các phần tử trao đổi nhiệt qua đó tạo khe hở động học hợp lý làm cho dòng chuyển động của khói và không khí có tốc độ tối ưu. Mặt khác các tấm vách ngăn cũng làm tăng diện tích bề mặt trao đổi nhiệt của không khí và khói với các phần tử trao đổi nhiệt. III.2.3 Sơ đồ công nghệ chế tạo khung vỏ khối trao đổi nhiệt: Khung vỏ của khối trao đổi nhiệt cấu tạo bởi các đai kẹp trên, dưới, các tấm kẹp 4 góc, các thanh tăng cứng bố trí theo phương ngang và dọc. Khung vỏ khối trao đổi nhiệt có tác dụng định vị các tấm trao đổi nhiệt bên trong nó đồng thời đảm bảo độ cứng vững của toàn bộ khối. Bên cạnh đó nó cũng góp phần tăng hiệu suất của quá trình trao đổi nhiệt Sơ đồ công nghệ chế tạo khung vỏ khối trao đổi nhiệt Phôi thép tròn Phôi thép tấm Phôi thép tấm Cắt phôi đạt kích thước chiều dài Cắt phôi đạt kích thước chiều rộng Cắt pha phôi thành các thanh Sửa nguội, nắn thẳng Cắt đạt kích thước chiều dài Sửa nguội, nắn phẳng Sửa nguội, nắn phẳng Gia công đạt kích thước thiết kế Uốn tạo hình chi tiết Lắp ráp tổ hợp khung vỏ khối trao đổi nhiệt 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 42 - Các thanh tăng cứng dọc được cắt phôi trên máy cắt tôn sau đó gia công đạt kích thước thiết kế. - Các đai kẹp và tấm kẹp được cắt đạt kích thước chiều dài, chiều rộng trên máy cắt tôn, sau đó được gia công cơ để đảm bảo kích thước thiết kế. Khi cắt đạt kích thước chiều dài và chiều rộng, sản phẩm tạo ra sẽ bị cong do đó phải tiến hành nắn phẳng lại trên máy nắn chuyên dùng. - Bán thành phẩm sau khi nắn được uốn tạo hình trên máy ép thủy lực trong khuôn tạo hình đạt kích thước theo thiết kế - Các thanh tăng cứng ngang được chế tạo từ phôi thép tấm cán nóng, từ phôi có kích thước lớn ban đầu được cắt pha thành những dải có kích thước yêu cầu. Sau khi cắt, phôi được nắn thẳng trên bàn ép. Các thanh được nắn thẳng xong sẽ được gia công cơ đạt kích thước bao hình, sau đó khoan các lỗ lắp thanh tăng cứng dọc. - Tổ hợp phần khung vỏ khối trao đổi nhiệt: Lắp ghép thanh tăng cứng dọc và ngang trước, hàn các đai kẹp với các thanh tăng cứng dọc và ngang, tiếp theo hàn đính các tấm kẹp 4 góc. - Sau khi lắp ráp tổ hợp khung vỏ, tiến hành kiểm tra các kích thước lắp ghép. Khung vỏ phải đảm bảo kích thước lắp các tấm trao đổi nhiệt bên trong lẫn lắp ghép bên ngoài. III.2.4 Sơ đồ công nghệ lắp ráp tổ hợp khối trao đổi nhiệt: Lắp ráp tổ hợp khung vỏ khối trao đổi nhiệt 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 43 - Sau khi các công đoạn chế tạo các phần tử của khối trao đổi nhiệt hoàn thành, tiến hành lắp ráp tổ hợp chúng thành một khối thống nhất. Quá trình lắp ráp tổ hợp một khối trao đổi nhiệt được mô tả như sơ đồ trên, trong đó các phần tử trao đổi nhiệt và tấm ngăn được lần lượt sắp xếp vào khung vỏ theo trình tự xác định. Khi đã xếp đủ số lượng các phần tử trao đổi nhiệt và tấm ngăn trong một khối, sử dụng máy ép thủy lực để ép chặt toàn bộ khối trao đổi nhiệt đồng thới tiến hành hàn hoàn thiện các mối ghép nối. Lực ép chặt được tính toán vừa đủ để ép chặt các tấm trao đổi nhiệt đồng thới không làm biến dạng biên dạng của các tấm nhằm đảm bảo khe hở giữa các tấm trao đổi nhiệt và tấm ngăn đúng chỉ tiêu thiết kế đảm bảo lưu lượng, áp suất của dòng khí và khói nóng. Lắp ráp các phần tử trao đổi nhiệt và tấm ngăn Lắp nắp chắn phía trên khối trao đổi nhiệt Hàn hoàn thiện khối trao đổi nhiệt 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 44 CHƯƠNG IV ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ GIẢM THIỂU MỨC ĐỘ MÒN HỎNG CỦA THIẾT BỊ IV.1 Tình trạng của hiện tượng rò rỉ thiết bị dẫn đến mòn hỏng thiết bị Trường hợp cụ thể các thiết bị sấy nóng không khí hoàn nhiệt kiểu quay, nhiều nhà máy không thể hạn chế được tác động tiêu cực của việc rò rỉ thiết bị sấy nóng bởi vì họ sử dụng những phương pháp và/hoặc thiết bị đo không có khả năng tính đến các ảnh hưởng gián tiếp. Thiết bị sấy nóng không khí hoàn nhiệt kiểu quay 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 500 MW, năng lượng sử dụng lại có thể lên tới khoảng 1,5 triệu Btu mỗi giờ, và nhờ sử dụng lại nhiệt lượng này, có thể giảm mức tiêu hao nhiên liệu khoảng 1.500 tấn mỗi ngày. Mặc dầu phần lớn các kỹ sư kiểm nhiệt đều thừa nhận sấy nóng không khí thuộc số những yếu tố quan trọng nhất góp phần đảm bảo hiệu suất nhiệt của nhà máy (có lẽ chỉ đứng sau bình ngưng hơi), nhưng nhiều người còn chưa nhận thức được đầy đủ những rắc rối về tính năng thiết bị sấy nóng không khí và tác động của chúng đối với việc vận hành và hiệu suất của nhà máy. Tác động này nhiều khi còn được đánh giá quá thấp, cụ thể là theo một qui trình thường được sử dụng để đo mức độ rò rỉ thiết bị sấy nóng không khí, định nghĩa về rò rỉ được nêu ra với nghĩa quá hẹp. Định nghĩa chính thức về rò rỉ thiết bị sấy nóng không khí được nêu như sau: Khối lượng không khí đi từ phía không khí sang phía khói. Trong tính toán, giả định rằng lượng không khí này rò rỉ từ lối không khí vào sang lối khói ra. Ngành điện sử dụng định nghĩa hẹp này bởi vì rò rỉ không khí trực 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 45 tiếp là loại rò rỉ duy nhất có thể dễ dàng đo được trong thực tiễn. Tuy nhiên, sử dụng định nghĩa không chính xác này sẽ dẫn đến kết luận sai lầm là tác động bất lợi duy nhất của sự rò rỉ thiết bị sấy nóng không khí đối với tính năng của nhà máy là việc tăng công suất quạt gió cần thiết để bơm không khí rò rỉ. Mặc dầu yêu cầu tăng công suất quạt là đáng kể (đến 3MW cho một lò máy), nhưng đây chỉ là một phần trong vấn đề cần bàn. Đánh giá thấp