Công nghệ phát điện tận dụng nhiệt dư nhiệt độ thấp cho là quay xi măng thế hệ thứ hai
Tiếp theo phần giới thiệu Công nghệ phát điện tận dụng nhiệt dư nhiệt độ thấp cho lò quay xi măng thế hệ thứ nhất của Công ty cổ phần phát triển năng lượng mới Đại Liên, ximang.vn giới thiệu Công nghệ phát điện tận dụng nhiệt dư nhiệt độ thấp cho lò quay xi măng thế hệ thứ 2 của công ty này.
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, tuabin sử dụng hơi áp suất 1,27 – 3,43 MPa, nhiệt độ 340 – 4350C, việc phát điện 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 hai cho lò quay xi măng có 2 hoặc nhiều đặc điểm cơ bản ngoài định nghĩa trên như sau:
Tại ghi làm lạnh có hai điểm hoặc nhiều hơn hai điểm rút khí thải nhiệt dư và kết quả là công suất phát lớn hơn (Độc quyền sáng chế của Công ty Đại Liên).
Một nồi hơi quá nhiệt là được đặt gần nồi hơi AQC, với giải pháp này nhiệt độ của hơi sơ cấp sẽ được điều chỉnh nhưng không bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ khí ra từ lò quay (Độc quyền sang chế của Công ty Đại Liên).
Một nồi hơi quá nhiệt độc lập sẽ được đặt trong C1 (Tầng cuối cùng của hệ thống tháp trao đổi nhiệt) để tăng thêm hiệu suất vận hành, tính ổn định của trạm điện (Độc quyền sáng chế của công ty Đại Liên).
Hệ thống nước cấp cho nồi hơi AQC và SP là song song không ảnh hưởng lẫn nhau và hoàn toàn độc lập (Độc quyền sáng chế của công ty Đại Liên)
Hệ thống khử ô xy của nước cấp nồi hơi sử dụng nhiệt dư nhiệt độ thấp dưới 1450C, không cần tiêu hao hoá chất và năng lượng điện ngoài (Độc quyền sáng chế của công ty Đại Liên).
Có một bộ điều chỉnh lắp tại đầu ra của nồi hơi SP để điều chỉnh nhiệt độ khí đầu ra để thoả mãn các yêu cầu sấy khác nhau trong các điều kiện độ ẩm môi trường khác nhau tại các mùa khác nhau (Độc quyền sáng chế của Công ty Đại Liên).
Khí làm mát từ ghi làm lạnh sẽ được tuần hoàn (Độc quyền sang chế của Công ty Đại Liên).
Các điểm trọng yếu của công nghệ và cấu trúc sơ đồ nhiệt lực
Lắp một nồi hơi tại hệ thống tháp trao đổi nhiệt. Tại ghi làm lạnh sẽ thay đổi việc thoát khí thải thành ba phần: Mở một đường rút khí với nhiệt độ khoảng 5000 C tại điểm thuộc nửa trên gần giữa ghi làm lạnh để làm nguồn nhiệt cho nồi hơi quá nhiệt (gọi là ASH). Mở một đường rút khí ở đoạn giữa ghi làm lạnh với nhiệt độ khí khoảng 3600C để cấp nhiệt cho nồi hơi có đặc tính làm lạnh nhanh khí nóng (Gọi là AQC). Một đường khác của khí thải tại ghi làm lạnh là phía đuôi với nhiệt độ khí khoảng 1200C và sẽ đưa ra môi trường trực tiếp.
Lắp Tua bin hơi có tuần hoàn hơi thứ cấp đến nồi hơi AQC, SP, và ASH, tham số hơi cho máy phát đạt 1,27 – 3,43 MPa, nhiệt độ 340 – 4350C và hơi thứ cấp bão hoà là 0 – 0,2 MPa, nhiệt độ 1600C và với nhiệt năng tiêu hao của sản xuất Cliker là 3140 kJ/kg thì sẽ sinh ra lượng điện khoảng 38-45 kWh/tấn clinker.
Có hai mô hình cho hệ thống phát điện tận dụng nhiệt dư nhiệt độ thấp thế hệ thứ hai:
Mô hình 1: Là Hệ thống cấu hình cơ bản
Mô hình 2: Là Hệ thống có cấu hình điều chỉnh
Đặc trưng của công nghệ
Về phương thức lấy nhiệt từ ghi làm lạnh Cliker và cấu trúc hệ thống nhiệt lực của Công nghệ phát điện tận dụng nhiệt dư nhiệt độ thấp thế hệ thứ hai cho lò quay xi măng kiểu mới không chỉ thừa hưởng các đặc tính công nghệ của hệ thống thế hệ trước mà còn có một số đặc tính riêng như sau:
(1) Có nhiều điểm lấy nhiệt tại ghi làm lạnh dẫn tới tăng được nhiệt độ và áp suất của hơi sơ cấp của trạm điện, việc lấy nhiệt này được nhận biết là lấy nhiệt dư phân tầng theo nhiệt độ khí.
(2) Có lắp một nồi hơi quá nhiệt ASH độc lập tại ghi làm lạnh để tạo ra điều kiện để điều chỉnh, điều khiển tham số hơi (Nhiệt độ và áp suất)
(3) Trạm điện có tham số hơi sơ cấp là 1,27 – 3,43 MPa, nhiệt độ 340 – 4350C để đảm bảo tăng công suất phát.
(4) Tua bin sử dụng hơi hỗn hợp nhiều trạng thái (Nghĩa là có tuần hoàn hơi thứ cấp), nồi hơi AQC sử dụng hơi phân đoạn áp suất cao trong khoảng 1,47 – 3,43 MPa, và hơi phân đoạn áp suất thấp áp suất thấp trong khoảng 0,15 – 0,5 MPa và nước nóng nhiệt độ 100 – 1200C.Hơi nước nóng nhiệt độ thấp phân đoạn áp suất thấp 0.15～0.5Mpa sinh ra khi nhiệt độ khí thải dưới 1900C và nước nóng 100 – 1200C sinh ra khi nhiệt độ khí thải 1450C sẽ dùng để cấp cho hệ thống khử oxy
(5) Hệ thống nước cấp cho nồi hơi AQC và SP là độc lập tạo ra điều kiện vận hành tốt nhất cho từng nồi hơi.
(6) Hệ thống khử ôxy nước cấp cho nồi hơi sử dụng nhiệt dư nhiệt độ thấp khoảng dưới1450C nên không cần tiêu hao hoá chất và năng lượng điện ngoài.
(7) Có một bộ điều chỉnh lắp tại đầu ra nồi hơi SP để điều chỉnh nhiệt độ khí đầu ra theo thay đổi nhiệt độ yêu cầu của việc sấy của máy nghiền liệu và tối ưu việc biến đổi nhiệt dư thành điện năng.
Các hiệu quả vượt trội của công nghệ phát điện tận dụng nhiệt dư nhiệt độ thấp thế hệ thứ hai
Đối với công nghệ phát điện tận dụng nhiệt dư nhiệt độ thấp thế hệ thứ hai, với điều kiện không ảnh hưởng tới tiêu hao nhiệt năng của sản xuất Cliker, đáp ứng yêu cầu sấy của máy nghiền liệu, trái ngược với vấn đề tồn tại của công nghệ phát điện tận dụng nhiệt dư nhiệt độ thấp thế hệ thứ nhất, công nghệ phát điện tận dụng nhiệt dư nhiệt độ thấp thế hệ thứ hai đạt những hiệu quả sau:
(1) Hệ thống có thể sinh ra hơi quá nhiệt tại 4500C, hơi nhiệt độ, áp suất thấp tại 0,1 – 0,5 MPa, 1800C và nước nóng tại nhiệt độ 85 – 1100C đồng thời;
(2) Hệ thống tuần hoàn nhiệt lực có thể sử dụng hơi trung áp, nhiệt độ trung bình nâng cao hiệu suất và được gọi là nguyên lý sử dụng nhiệt phân tầng để sử dụng các phần khí thải khác nhau tại nhiệt độ khác nhau tạo ra hiệu suất cao nhất và không bị ảnh hưởng việc hoạt động của lò xi măng;
(3) Công nghệ phát điện tận dụng nhiệt dư nhiệt độ thấp thế hệ thứ hai là một hệ thống tuần hoàn, đảm bảo khả năng tận dụng nhiệt dư tối đa do vậy có thể phát ra lượng điện năng 38-45 kwh/tấn clinker với giả định tiêu hao nhiệt năng của Clinker là 3140 KJ/kg. So sánh với thế hệ thứ nhất hiệu suất đã tăng từ 12 – 31,25%;
(4) Công nghệ phát điện tận dụng nhiệt dư nhiệt độ thấp thế hệ thứ hai đã giải quyết được tồn tại của thế hệ thứ nhất là điều chỉnh được hơi sơ cấp, kết quả tăng tuổi thọ của Tua bin;
（5）Do sử dụng áp suất và nhiệt độ hơi nước sơ cấp tương đối cao, đã tạo điều kiện cho việc thay đổi tham số vận hành trơn của áp suất và nhiệt độ hơi nước sơ cấp sử dụng với phạm vi lớn cho máy Turbin hơi nước (khi thiết kế việc sử dụng áp suất và nhiệt độ hơi nước sơ cấp là 2.29MPa-370℃, bảo đảm tuổi thọ của máy Turbin trong phạm vi biến đổi vận hành cho phép thì áp suất và nhiệt độ là 1.27～2.47Mpa、325℃～400℃）；còn đối với công nghệ phát điện của thế hệ thứ nhất thì phạm vi biến đổi vận hành cho phép của nhiệt độ và áp suất của hơi nước chính thì nhỏ hơn rất nhiều (khi thiết kế sử dụng áp lực và nhiệt độ hơi nước chính là 0.689MPa-317℃, khi bảo đảm tuổi thọ của Turbin thì áp suất và nhiệt độ chỉ đạt được là 0.49～0.98Mpa、292℃～330℃）。Vì thế công nghệ phát điện tận dụng nhiệt dư thế hệ thứ 2 với việc đồng thời có thể nâng cao được năng suất phát điện nhiệt dư, trong phạm vi thay đổi vận hành cho phép của tham số hơi nước sơ cấp so với với công nghệ thế hệ thứ nhất là rộng hơn, từ đó làm cho hiệu suất hoạt động, sự tin cậy của hệ thống phát điện, sự thích hợp trong biến động trong việc sản xuất của lò quay cao hơn so với công nghệ thế hệ thứ nhất;
（6）Giải quyết vấn đề ảnh hưởng lẫn nhau của mắc nối tiếp hệ thống cấp nước cho 2 nồi hơi AQC và SP từ đó, vấn đề gặp khó khăn của hệ thống điều khiển cấp nước, hệ thống vận hành không ổn định.
（7）Do nồi hơi nhiệt dư đuôi lò lắp đặt thiết bị có thể điều chỉnh nhiệt độ khí thải đầu ra của nồi hơi, làm cho nhiệt độ khí thải ở cửa van trong quá trình sản xuất của nồi hơi ở tình trạng không thể điều chỉnh được: vừa có thể đáp ứng sự thay đổi nhiệt độ khí thải cần thiết để sấy khô nguyên nhiên liệu, vừa làm cho hạn độ lớn nhất của nhiệt dư chuyển hoá thành điện năng.
(8）Do hệ thống cấp nước cho máy khử oxi sử dụng nhiệt độ dưới 145℃, cùng với hoá chất hoặc năng lượng điện ngoài định mức không phát sinh, nâng cao cấp tính ổn định và hàm lượng ôxi cấp cho nồi hơi, bảo đảm tính liên tục theo yêu cầu trong quá trình hoạt động của nồi hơi.
Công nghệ phát điện tận dụng nhiệt dư nhiệt độ thấp thế hệ thứ hai cho lò quay xi măng có 2 hoặc nhiều đặc điểm cơ bản ngoài định nghĩa trên như sau:
Tại ghi làm lạnh có hai điểm hoặc nhiều hơn hai điểm rút khí thải nhiệt dư và kết quả là công suất phát lớn hơn (Độc quyền sáng chế của Công ty Đại Liên).
Một nồi hơi quá nhiệt là được đặt gần nồi hơi AQC, với giải pháp này nhiệt độ của hơi sơ cấp sẽ được điều chỉnh nhưng không bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ khí ra từ lò quay (Độc quyền sang chế của Công ty Đại Liên).
Một nồi hơi quá nhiệt độc lập sẽ được đặt trong C1 (Tầng cuối cùng của hệ thống tháp trao đổi nhiệt) để tăng thêm hiệu suất vận hành, tính ổn định của trạm điện (Độc quyền sáng chế của công ty Đại Liên).
Hệ thống nước cấp cho nồi hơi AQC và SP là song song không ảnh hưởng lẫn nhau và hoàn toàn độc lập (Độc quyền sáng chế của công ty Đại Liên)
Hệ thống khử ô xy của nước cấp nồi hơi sử dụng nhiệt dư nhiệt độ thấp dưới 1450C, không cần tiêu hao hoá chất và năng lượng điện ngoài (Độc quyền sáng chế của công ty Đại Liên).
Có một bộ điều chỉnh lắp tại đầu ra của nồi hơi SP để điều chỉnh nhiệt độ khí đầu ra để thoả mãn các yêu cầu sấy khác nhau trong các điều kiện độ ẩm môi trường khác nhau tại các mùa khác nhau (Độc quyền sáng chế của Công ty Đại Liên).
Khí làm mát từ ghi làm lạnh sẽ được tuần hoàn (Độc quyền sang chế của Công ty Đại Liên).
Các điểm trọng yếu của công nghệ và cấu trúc sơ đồ nhiệt lực
Lắp một nồi hơi tại hệ thống tháp trao đổi nhiệt. Tại ghi làm lạnh sẽ thay đổi việc thoát khí thải thành ba phần: Mở một đường rút khí với nhiệt độ khoảng 5000 C tại điểm thuộc nửa trên gần giữa ghi làm lạnh để làm nguồn nhiệt cho nồi hơi quá nhiệt (gọi là ASH). Mở một đường rút khí ở đoạn giữa ghi làm lạnh với nhiệt độ khí khoảng 3600C để cấp nhiệt cho nồi hơi có đặc tính làm lạnh nhanh khí nóng (Gọi là AQC). Một đường khác của khí thải tại ghi làm lạnh là phía đuôi với nhiệt độ khí khoảng 1200C và sẽ đưa ra môi trường trực tiếp.
Lắp Tua bin hơi có tuần hoàn hơi thứ cấp đến nồi hơi AQC, SP, và ASH, tham số hơi cho máy phát đạt 1,27 – 3,43 MPa, nhiệt độ 340 – 4350C và hơi thứ cấp bão hoà là 0 – 0,2 MPa, nhiệt độ 1600C và với nhiệt năng tiêu hao của sản xuất Cliker là 3140 kJ/kg thì sẽ sinh ra lượng điện khoảng 38-45 kWh/tấn clinker.
Có hai mô hình cho hệ thống phát điện tận dụng nhiệt dư nhiệt độ thấp thế hệ thứ hai:
Mô hình 1: Là Hệ thống cấu hình cơ bản
Mô hình 2: Là Hệ thống có cấu hình điều chỉnh
Diagram 4 Basic configuration mode for 2nd generation technology of WHR power
generation thermodynamic system
Diagram 5 Adjustable configuration mode for 2nd generation technology of WHR power
generation thermodynamic system
generation thermodynamic system
Diagram 5 Adjustable configuration mode for 2nd generation technology of WHR power
generation thermodynamic system
Đặc trưng của công nghệ
Về phương thức lấy nhiệt từ ghi làm lạnh Cliker và cấu trúc hệ thống nhiệt lực của Công nghệ phát điện tận dụng nhiệt dư nhiệt độ thấp thế hệ thứ hai cho lò quay xi măng kiểu mới không chỉ thừa hưởng các đặc tính công nghệ của hệ thống thế hệ trước mà còn có một số đặc tính riêng như sau:
(1) Có nhiều điểm lấy nhiệt tại ghi làm lạnh dẫn tới tăng được nhiệt độ và áp suất của hơi sơ cấp của trạm điện, việc lấy nhiệt này được nhận biết là lấy nhiệt dư phân tầng theo nhiệt độ khí.
(2) Có lắp một nồi hơi quá nhiệt ASH độc lập tại ghi làm lạnh để tạo ra điều kiện để điều chỉnh, điều khiển tham số hơi (Nhiệt độ và áp suất)
(3) Trạm điện có tham số hơi sơ cấp là 1,27 – 3,43 MPa, nhiệt độ 340 – 4350C để đảm bảo tăng công suất phát.
(4) Tua bin sử dụng hơi hỗn hợp nhiều trạng thái (Nghĩa là có tuần hoàn hơi thứ cấp), nồi hơi AQC sử dụng hơi phân đoạn áp suất cao trong khoảng 1,47 – 3,43 MPa, và hơi phân đoạn áp suất thấp áp suất thấp trong khoảng 0,15 – 0,5 MPa và nước nóng nhiệt độ 100 – 1200C.Hơi nước nóng nhiệt độ thấp phân đoạn áp suất thấp 0.15～0.5Mpa sinh ra khi nhiệt độ khí thải dưới 1900C và nước nóng 100 – 1200C sinh ra khi nhiệt độ khí thải 1450C sẽ dùng để cấp cho hệ thống khử oxy
(5) Hệ thống nước cấp cho nồi hơi AQC và SP là độc lập tạo ra điều kiện vận hành tốt nhất cho từng nồi hơi.
(6) Hệ thống khử ôxy nước cấp cho nồi hơi sử dụng nhiệt dư nhiệt độ thấp khoảng dưới1450C nên không cần tiêu hao hoá chất và năng lượng điện ngoài.
(7) Có một bộ điều chỉnh lắp tại đầu ra nồi hơi SP để điều chỉnh nhiệt độ khí đầu ra theo thay đổi nhiệt độ yêu cầu của việc sấy của máy nghiền liệu và tối ưu việc biến đổi nhiệt dư thành điện năng.
Các hiệu quả vượt trội của công nghệ phát điện tận dụng nhiệt dư nhiệt độ thấp thế hệ thứ hai
Đối với công nghệ phát điện tận dụng nhiệt dư nhiệt độ thấp thế hệ thứ hai, với điều kiện không ảnh hưởng tới tiêu hao nhiệt năng của sản xuất Cliker, đáp ứng yêu cầu sấy của máy nghiền liệu, trái ngược với vấn đề tồn tại của công nghệ phát điện tận dụng nhiệt dư nhiệt độ thấp thế hệ thứ nhất, công nghệ phát điện tận dụng nhiệt dư nhiệt độ thấp thế hệ thứ hai đạt những hiệu quả sau:
(1) Hệ thống có thể sinh ra hơi quá nhiệt tại 4500C, hơi nhiệt độ, áp suất thấp tại 0,1 – 0,5 MPa, 1800C và nước nóng tại nhiệt độ 85 – 1100C đồng thời;
(2) Hệ thống tuần hoàn nhiệt lực có thể sử dụng hơi trung áp, nhiệt độ trung bình nâng cao hiệu suất và được gọi là nguyên lý sử dụng nhiệt phân tầng để sử dụng các phần khí thải khác nhau tại nhiệt độ khác nhau tạo ra hiệu suất cao nhất và không bị ảnh hưởng việc hoạt động của lò xi măng;
(3) Công nghệ phát điện tận dụng nhiệt dư nhiệt độ thấp thế hệ thứ hai là một hệ thống tuần hoàn, đảm bảo khả năng tận dụng nhiệt dư tối đa do vậy có thể phát ra lượng điện năng 38-45 kwh/tấn clinker với giả định tiêu hao nhiệt năng của Clinker là 3140 KJ/kg. So sánh với thế hệ thứ nhất hiệu suất đã tăng từ 12 – 31,25%;
(4) Công nghệ phát điện tận dụng nhiệt dư nhiệt độ thấp thế hệ thứ hai đã giải quyết được tồn tại của thế hệ thứ nhất là điều chỉnh được hơi sơ cấp, kết quả tăng tuổi thọ của Tua bin;
（5）Do sử dụng áp suất và nhiệt độ hơi nước sơ cấp tương đối cao, đã tạo điều kiện cho việc thay đổi tham số vận hành trơn của áp suất và nhiệt độ hơi nước sơ cấp sử dụng với phạm vi lớn cho máy Turbin hơi nước (khi thiết kế việc sử dụng áp suất và nhiệt độ hơi nước sơ cấp là 2.29MPa-370℃, bảo đảm tuổi thọ của máy Turbin trong phạm vi biến đổi vận hành cho phép thì áp suất và nhiệt độ là 1.27～2.47Mpa、325℃～400℃）；còn đối với công nghệ phát điện của thế hệ thứ nhất thì phạm vi biến đổi vận hành cho phép của nhiệt độ và áp suất của hơi nước chính thì nhỏ hơn rất nhiều (khi thiết kế sử dụng áp lực và nhiệt độ hơi nước chính là 0.689MPa-317℃, khi bảo đảm tuổi thọ của Turbin thì áp suất và nhiệt độ chỉ đạt được là 0.49～0.98Mpa、292℃～330℃）。Vì thế công nghệ phát điện tận dụng nhiệt dư thế hệ thứ 2 với việc đồng thời có thể nâng cao được năng suất phát điện nhiệt dư, trong phạm vi thay đổi vận hành cho phép của tham số hơi nước sơ cấp so với với công nghệ thế hệ thứ nhất là rộng hơn, từ đó làm cho hiệu suất hoạt động, sự tin cậy của hệ thống phát điện, sự thích hợp trong biến động trong việc sản xuất của lò quay cao hơn so với công nghệ thế hệ thứ nhất;
（6）Giải quyết vấn đề ảnh hưởng lẫn nhau của mắc nối tiếp hệ thống cấp nước cho 2 nồi hơi AQC và SP từ đó, vấn đề gặp khó khăn của hệ thống điều khiển cấp nước, hệ thống vận hành không ổn định.
（7）Do nồi hơi nhiệt dư đuôi lò lắp đặt thiết bị có thể điều chỉnh nhiệt độ khí thải đầu ra của nồi hơi, làm cho nhiệt độ khí thải ở cửa van trong quá trình sản xuất của nồi hơi ở tình trạng không thể điều chỉnh được: vừa có thể đáp ứng sự thay đổi nhiệt độ khí thải cần thiết để sấy khô nguyên nhiên liệu, vừa làm cho hạn độ lớn nhất của nhiệt dư chuyển hoá thành điện năng.
(8）Do hệ thống cấp nước cho máy khử oxi sử dụng nhiệt độ dưới 145℃, cùng với hoá chất hoặc năng lượng điện ngoài định mức không phát sinh, nâng cao cấp tính ổn định và hàm lượng ôxi cấp cho nồi hơi, bảo đảm tính liên tục theo yêu cầu trong quá trình hoạt động của nồi hơi.
Phạm Ánh
