Khảo sát thiết kế hệ thống điều khiển thổi bụi lò hơi cho nhà máy nhiệt điện trên nền Simatic S7-300

----------------- THUYẾT MINH LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Học viên: Vũ Mạnh Lai Lớp: CHK9 Chuyên ngành: Tự động hố Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Dỗn Phước Ngày giao đề tài: 06/08/2008 Ngày hồn thành: 15/03/2009 KHOA ĐT SAU ĐẠI HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN PGS.TS: Nguyễn Dỗn Phước HỌC VIÊN Vũ Mạnh Lai Luận văn tốt nghiệp Số hĩa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 1 Lời nĩi đầu Ngày nay, cùng hồ nhập với chủ trương cơng nghiệp hố hiện đại hố, ngành điện đĩng một vai trị chủ đạo trong chiến lược phát triển kinh tế của cả nước. Tuy nhiên hiện nay năng lượng điện để sản xuất và tiêu dùng cịn thiếu rất nhiều. Nhà nước, chính phủ Việt Nam đã cĩ rất nhiều phương án để khắc phục vấn đề này như trong quy hoạch phát triển năng lượng điện chính phủ đã đưa ra danh mục xây dựng các nhà máy nhiệt điện, thuỷ điện và nâng cấp mở rộng các nhà máy điện hiện cĩ. Đặc biệt cùng với sự hội nhập kinh tế thế giới các khu cơng nghiệp, chế xuất phát triển mạnh, đời sống nhân dân ngày càng cao do dĩ đã kéo theo nhu cầu sử dụng điện tăng đột biến. Vì vậy việc xây dựng, nâng cấp các nhà máy nhiệt điện được chính phủ quan tâm hàng đầu như : Xây dựng mở rộng nhà máy nhiệt điện Phả Lại 2, Uơng Bí 2, Ninh Bình…Xây dựng mới nhà máy nhiệt điện Quảng Ninh 1, Quảng Ninh 2, Cẩm Phả 1, Cẩm Phả 2, Mơng Dương 1, Mơng Dương 2, Sơn Động, Mạo Khê… Song song với việc xây dựng các nhà máy nhiệt điện, thuỷ điện là việc bảo dưỡng, sửa chữa, nâng cấp nhà máy điện. Hệ thống điều khiển thổi bụi lị hơi cho nhà máy nhiệt điện là một trong những hệ thống đĩng vai trị quan trọng bởi thổi bụi đều đặn để duy trì cơng suất hấp thụ nhiệt của các đường ống lị hơi, tăng hiệu suất truyền nhiệt của các đường ống sinh hơi, nâng cao tuổi thọ và năng suất lị hơi. Do hệ thống điều khiển thổi bụi lị hơi cho nhà máy nhiệt điện nước ta hiện nay phụ thuộc vào kỹ thuật nước ngồi, giá thành cao nên việc bảo dưỡng, sửa chữa, thay thế gặp khĩ khăn. Vì vậy đề tài: “Khảo sát thiết kế hệ thống điều khiển thổi bụi lị hơi cho nhà máy nhiệt điện” thay thế hệ thống thổi bụi hiện tại trong tình trạng bị hỏng hoặc cĩ nỗi phần mềm điều khiển khơng khắc phục được cần phải làm bởi làm được như vậy chắc giá thành sẽ rẻ hơn mà chúng ta hồn chủ động trong việc bảo hành, sửa chữa mà khơng phụ thuộc vào chuyên gia nước ngồi. Cũng qua đĩ bản đồ án này đã được hồn thành, mong muốn cĩ thể từ đây Luận văn tốt nghiệp Số hĩa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 2 xây dựng được một hệ thống thổi bụi tại Việt Nam với đặc điểm kỹ thuật và giá thành hợp lý hơn. Trong thời gian làm luận văn, với những kiến thức được học trong nhà trường cùng với tài liệu tham khảo, sách, tạp chí ở ngồi chương trình học tập và đặc biệt nhờ cĩ sự hướng dẫn, giúp đỡ tận tình của thầy giáo PGS.TS Nguyễn Dỗn Phước, các thầy cơ trường Đại học Kỹ thuật Cơng nghiệp Thái Nguyên, Đại học Bách khoa Hà Nội cùng các bạn đồng nghiệp mà tơi đã hồn thành bản luận văn này. Tuy nhiên do kiến thức, khả năng cịn hạn chế nên khơng thể tránh khỏi những thiếu sĩt, vì vậy tơi rất mong nhận được những ý kiến đĩng gĩp cho bản luận văn này. Xin trân trọng cảm ơn ! Thái Nguyên, tháng 3 năm 2009 Tác giả Vũ Mạnh Lai Luận văn tốt nghiệp Số hĩa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 3 MỤC LỤC LỜI NĨI ĐẦU..........................................................................................................1 DANH MỤC HÌNH VẼ...........................................................................................5 Chương 1: Những vấn đề cơ bản của lị hơi 1.1. Vai trị của lị hơi trong nhà máy nhiệt điện......................................................6 1.2. Mơ tả sơ lược đặc tính kỹ thuật lị hơi, máy thổi bụi nhà máy nhiệt điện Phả Lại 2..........................................................................................................................8 1.3. Vai trị của máy thổi bụi trong nhà máy nhiệt điện.........................................15 1.4. Nhiệm vụ của hệ thống điều khiển máy thổi bụi.............................................17 Chương 2: Máy thổi bụi 2.1. Mơ tả chung máy thổi bụi................................................................................18 2.2. Mơ tả cấu trúc máy thổi bụi.............................................................................19 2.3. Giới thiệu hoạt động máy thổi bụi...................................................................22 2.4. Thơng số cơ chính máy thổi bụi......................................................................23 2.4.1. Thơng số cơ chính máy thổi bụi ngắn (Wall Blower-WB)..........................23 2.4.2. Thơng số cơ chính máy thổi bụi dài (Long Sootblower-LSB).....................25 2.5. Van điều khiển và nguyên tắc vận hành..........................................................27 2.5.1. Nguyên lý làm việc của hệ thống van ..........................................................27 2.5.2. Thiết kế sơ đồ hệ thống van..........................................................................29 2.5.3. Chức năng các van........................................................................................31 2.5.4. Mơ tả nguyên lý vận hành của hệ thống van................................................33 2.6. Bộ điều khiển điện truyền động tuyến tính Modat..........................................34 2.7. Cảm biến (Sensor áp và Sensor nhiệt).............................................................37 2.7. 1.Cảm biến áp suất (Sensor áp kiểu DMP 333)...............................................37 2.7.2. Cảm biến nhiệt độ (Sensor nhiệt - PT100)...................................................39 Chương 3: Giới thiệu PLC Simatic S7-300 3.1. Mở đầu.............................................................................................................43 3.2. Cấu trúc phần cứng của PLC S7-300...............................................................44 3.2.1. Giới thiệu PLC S7-300.................................................................................44 Luận văn tốt nghiệp Số hĩa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 4 3.2.2. Giới thiệu các module PLC S7-300..............................................................44 3.2.3. Cấu trúc bộ nhớ CPU....................................................................................52 3.3. Phần mềm STEP 7...........................................................................................54 3.3.1. Chức năng của phần mềm STEP 7...............................................................54 3.3.2. Ngơn ngữ lập trình........................................................................................54 3.3.3. Các bước thực hiện để viết một chương trình điều khiển.............................55 Chương 4: Thiết kế trạm PLC, mạch lực và chương trình điều khiển cho hệ thống thổi bụi 4.1. Thiết lập bài tốn điều khiển và trạm PLC......................................................58 4.1.1. Nguyên tắc hoạt động và các thành phần chính của hệ thống thổi bụi........58 4.1.2. Cấu hình trạm PLC.......................................................................................58 4.2. Cơ cấu chấp hành và mạch lực cho hệ thống thổi bụi.....................................61 4.2.1. Cơ cấu chấp hành..........................................................................................61 4.2.2. Mạch lực cho hệ thống thổi bụi....................................................................63 4.3. Tổng quát quá trình hoạt động và vận hành.....................................................63 4.3.1. Giới thiệu trình tự thổi bụi điển hình trong nhà máy nhiệt điện...................63 4.3.2. Mơ tả quá trình hoạt động và vận hành........................................................64 4.3.3. Việc kiểm tra thơng thường thiết bị làm việc và thiết bị dự phịng..............65 4.3.4. Các sự cố cĩ thể xẩy ra trong hệ thống thổi bụi - Tình huống, nguyên nhân, tín hiệu liên động - bảo vệ, xử lý của người vận hành............................................67 4.3.5. Các biện pháp an tồn khi thổi bụi các bề mặt trao đổi nhiệt lị hơi.............68 4.4. Chương trình điều khiển hệ thống bằng phần mềm Step 7..............................69 KẾT LUẬN.............................................................................................................70 TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................................71 PHỤC LỤC...........................................................................................................72 Luận văn tốt nghiệp Số hĩa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 5 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình1.1: Nguyên lý cấu tạo của lị hơi và hệ thống vịi thổi bụi Hình 1.2: Hình ảnh máy thổi bụi và nguyên lý làm sạch Hình 2.2: (a) Hình ảnh máy thổi bụi dài; (b) máy thổi bụi ngắn. Hình 2.3: Động cơ và hộp giảm tốc Hình 2.4: Gối đỡ ống lao Hình 2.5: Gối đỡ và hộp chèn ống lao Hình 2.6: Van hơi và cơ cấu đĩng mở Hình 2.7: Hình ảnh máy thổi bụi và van hơi Hình 2.8: Nguyên lý làm việc của hệ thống van Hình 2.9: Sơ đồ hệ thống van Hình 2.10: Hình ảnh actuators modact MT Hình 2.11: Cấu hình của actuator Hình 2.12: Đầu cảm biến áp lực Hình 2.13: Cảm biến đo nhiệt độ loại PT100 Hình 3.1: Nguyên lý chung về cấu trúc của một bộ điều khiển logic khả trình H ình 3.2: Cấu hình cứng của trạm PLC Hình 3.3: Hình ảnh modul CPU của PLC S7-300 Hình 3.4: Hình ảnh modul nguồn của PLC S7-300 Hình 3.5: Hình ảnh module cổng vào số của PLC S7-300 Hình 3.6: Hình ảnh module cổng ra số của PLC S7-300 Hình 3.7: Hình ảnh module cổng vào/ra số của PLC S7-300 Hình 3.8: Hình ảnh module cổng ra tương tự của PLC S7-300 Hình 3.9: Hình ảnh module FM của PLC S7-300 Hình 3.10: Hình ảnh module CP của PLC S7-300 Hình 3.11: Hình mơ tả quy trình thực hiện chương trình điều khiển tuyến tính Hình 3.12: Cấu trúc một chương trình cĩ cấu trúc Hình 4.1: Thơng số kỹ thuật của modul SM 321 DI, SM 322 DO32xDC24V/0,5A. Hình 4.2: Cấu trúc trạm PLC của hệ thống điều khiển thổ bụi Luận văn tốt nghiệp Số hĩa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 6 Chương 1: Những vấn đề cơ bản của lị hơi 1.1. Vai trị của lị hơi trong nhà máy nhiệt điện. Lị hơi là thiết bị trong đĩ xẩy ra quá trình đốt cháy nhiên liệu, nhiệt lượng tỏa ra sẽ biến nước thành hơi, biến năng lượng của nhiên liệu thành nhiệt năng của dịng hơi. Lị hơi là thiết bị cĩ mặt gần như trong tất cả các xí nghiệp, nhà máy, để sản xuất hơi nước để phục vụ cho quá trình sản xuất điện năng trong nhà máy điện, phục vụ cho quá trình đun nấu, chưng cất các dung dịch, sấy sản phẩm trong quá trình cơng nghệ ở các nhà máy…Tuỳ thuộc vào nhiệm vụ của lị hơi trong sản xuất, ta cĩ thể phân làm hai loại sau: Trong các nhà máy cơng nghiệp như nhà máy hố chất, đường, rượu, bia, nước giải khát, thuốc lá, dệt, chế biến thực phẩm…, hơi nước phục vụ cho quá trình đun nấu, chưng cất các dung dịch, cơ đặc và sấy các sản phẩm…thường là hơi bão hồ. Áp suất hơi tương ứng với nhiệt độ bão hồ cần thiết cho quá trình cơng nghệ, loại lị hơi này được gọi là lị hơi cơng nghiệp, cĩ áp suất hơi thấp, sản lượng nhỏ. Trong nhà máy điện, lị hơi sản xuất ra hơi để làm quay tuốc bin, phục vụ cho sản xuất điện năng, địi hỏi phải cĩ cơng suất lớn, hơi là hơi quá nhiệt cĩ áp suất và nhiệt độ cao. Loại này được gọi là lị hơi nhà máy điện. Nhiên liệu đốt trong lị hơi cĩ thể là nhiên liệu rắn như than, củi, bã mía, cĩ thể là nhiên liệu lỏng như dầu nặng (FO), dầu diezen (DO) hoặc nhiên liệu khí. Hình 1.1 trình bày nguyên lý cấu tạo của lị hơi tuần hồn tự nhiên trong nhà máy điện. Nhiên liệu và khơng khí được phun qua vịi phun số 1 vào buồng lửa số 2, tạo thành hỗn hợp cháy và được đốt cháy trong buồng lửa, nhiệt độ buồng lửa cĩ thể đạt tới 19000C. Nhiệt lượng toả ra khi nhiên liệu cháy truyền cho nước trong dàn ống sinh hơi 3, nước tăng dần nhiệt độ đến sơi, biến thành hơi bão hồ. Hơi bão hồ theo ống sinh hơi 3 đi lên, tập trung vào bao hơi số 5. Trong bao hơi số 5, hơi được phân ly ra khỏi nước, nước tiếp tục đi xuống theo ống xuống 4 đặt ngồi tường lị rồi lại sang ống sinh hơi số 3 để tiếp tục nhận nhiệt. Hơi bão hồ từ bao Luận văn tốt nghiệp Số hĩa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 7 hơi số 5 sẽ đi qua ống gĩp hơi số 6 vào các ống xoắn của bộ quá nhiệt số 7. Ở bộ quá nhiệt số 7, hơi bão hồ chuyển động trong các ống xoắn sẽ nhận nhiệt từ khĩi nĩng chuyển động phía ngồi ống để biến thành hơi quá nhiệt cĩ nhiệt độ cao hơn và đi vào ống gĩp để sang tua bin hơi và biến đổi nhiệt năng thành cơ năng làm quay tua bin. Hình1.1. Nguyên lý cấu tạo của lị hơi và hệ thống vịi thổi bụi 1. Vịi phun nhiên liệu 6. Bộ quá nhiệt nửa bức xạ 13. Quạt khĩi 2.Buồng đốt 8. Ống hơi lên 14. Quạt giĩ 3. Phễu tro lạnh 9. Bộ qua nhiệt đối lưu 15. Bao hơi 4. Đáy thải xỉ 10. Bộ hâm nước 16. Ống nước xuống 5. Dàn ống sinh hơi 11. Bộ sấy khơng khí 17. Ống gĩp 6. Bộ quá nhiệt bức xạ 12. Bộ khử bụi Máy thổi bụi dài Máy thổi bụi ngắn Luận văn tốt nghiệp Số hĩa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 8 1.2. Mơ tả sơ lược đặc tính kỹ thuật lị hơi, máy thổi bụi nhà máy nhiệt điện Phả Lại 2. Lị hơi nhà máy nhiệt điện Phả Lại 2 thuộc loại lị một bao hơi, tuần hồn tự nhiên, thơng giĩ cân bằng, buồng lửa thải xỉ khơ, quá nhiệt trung gian một cấp và áp lực dưới tới hạn, phù hợp cho việc lắp đặt ngồi trời. Lị hơi được thiết kế để đốt than bột với hệ thống phun than trực tiếp (khơng cĩ kho than bột trung gian và các máy cấp than bột). - Đặc tính kỹ thuật của lị hơi ở phụ tải cực đại và định mức như sau: TT Chỉ tiêu thiết kế Đơn vị Trị số BMCR RO 1 Lưu lượng hơi quá nhiệt t/h 921,76 875,57 2 Áp lực bao hơi kg/cm2 189,4 187,5 3 Nhiệt độ bao hơi 0C 360 359 4 Áp lực hơi quá nhiệt kg/cm2 174,6 174,1 5 Nhiệt độ hơi quá nhiệt 0C 541 541 6 Lưu lượng hơi quá nhiệt trung gian t/h 814,86 776,9 7 Áp lực hơi vào bộ quá nhiệt trung gian kg/cm2 44,81 42,81 8 Nhiệt độ hơi vào bộ quá nhiệt trung gian 0C 348,1 344,1 9 Áp lực hơi ra bộ quá nhiệt trung gian kg/cm2 42,71 40,71 10 Nhiệt độ hơi ra bộ quá nhiệt trung gian 0C 541 541 11 Áp lực nước cấp vào bộ hâm nước kg/cm2 192,8 190,7 12 Nhiệt độ nước cấp vào bộ hâm nước 0C 262 259 13 Nhiệt độ nước cấp ra bộ hâm nước 0C 291 288 14 Tiêu hao nhiên liệu kg/h 131,119 125,257 15 Tổng các tổn thất % 11,63 11,5 16 Hiệu suất lị % 88,37 88,5 Luận văn tốt nghiệp Số hĩa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 9 - Nhiên liệu chính là than antraxite từ 5 mỏ than khác nhau được trộn lẫn theo 1 tỉ lệ như sau: Than Cẩm Phả + Hịn Gai là 40 %, than Mạo Khê + Tràng Bạch là 40 %, than Vàng Danh là 20 %. Bình thường khi đốt than theo thiết kế, lị hơi cĩ khả năng giảm tải tới 6 0 % phụ tải cực đại của lị hơi mà khơng cần phải kèm dầu. - Đặc tính kỹ thuật của than như sau: TT Chỉ tiêu phân tích Ký hiệu Trị số 1 Độ ẩm làm việc Wlv 9% 2 Chất bốc làm việc Vlv 4,8% 3 Đọ tro làm việc Alv 30,32% 4 Các bon cố định Ccđ 55,58% 5 Độ ẩm trong Wt 1,9% 6 Các bon làm việc Clv 56,5% 7 Hydro làm việc Hlv 1,415% 8 Nitơ làm việc Nlv 0,58% 9 Lưu huỳnh làm việc Slv 0,5% 10 Ơ xy làm việc Olv 1,69% 11 Nhiệt trị cao Qc 5080 Kcal/kg 12 Nhiệt tri thấp làm việc Qtlv 4950 Kcal/kg 13 Hệ số nghiền HGI 66 14 Cỡ hạt - 0 - 18 mm 15 Tỷ trọng - 1,05 t/h - Dầu FO được sử dụng để khởi động lị, ổn định khi cháy kém và hỗ trợ khi ngừng lị bình thường. Các loại dầu FO cĩ thể sử dụng được là dầu số 4, số 5, số 6 theo quy định phân cấp của ASTM. Khi chỉ đốt dầu, cĩ thể nâng cơng suất lị hơi tới 30 % phụ tải cực đại. Luận văn tốt nghiệp Số hĩa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 10 - Đặc tính kỹ thuật của dầu như sau: TT Chỉ tiêu chất lượng Đơn vị Trị số 1 Nhiệt trị cao Kcal/kg 10.000 ÷ 10.600 2 Tỷ trọng tai nhiệt độ 15oc Tấn/lít 0,96 ÷ 0,97 3 Độ nhớt tại 1000C cst 5 ÷ 20 4 Điểm chớp cháy 0C 66 5 Điểm đơng đặc 0C -20 ÷ +26 6 Lưu huỳnh % 0,3 - 0,5 7 Nitơ % - 8 Các bon % 86 ÷ 90 9 Hyđro % 10 ÷ 12 10 Hàm lượng nước % 0,05 ÷ 2 11 Hàm lượng tro % 0,01 ÷ 0,1 - Buồng đốt được cấu tạo từ các dàn ống sinh hơi. Các ống sinh hơi được hàn với nhau bằng các thanh thép dẹt dọc theo 2 bên vách ống tạo thành các dàn ống kín. Các dàn ống sinh hơi tường trước và tường sau ở giữa tạo thành vai lị, phía dưới tạo thành các phễu tro lạnh. Phía trên buồng đốt, các dàn ống sinh hơi tường sau tạo thành phần lồi khí động. Trên bề mặt ống sinh hơi vùng rộng của buồng đốt từ dưới vai lị tới trên phễu lạnh được gắn gạch chịu nhiệt tạo thành vùng đai đốt bảo vệ bề mặt ống. - Để ổn định tuần hồn, các dàn ống sinh hơi được chia thành 20 vịng tuần hồn nhỏ. Từ bao hơi, nước theo 4 đường ống nước xuống, phân chia đi vào 20 ống gĩp dưới trước khi vào các dàn ống sinh hơi. Hỗn hợp hơi nước bốc lên từ các dàn ống sinh hơi tường 2 bên lị tập trung vào các ống gĩp trên 2 bên sườn trần lị, từ các dàn ống sinh hơi tường trước tập trung vào các ống gĩp trên tường trước và Luận văn tốt nghiệp Số hĩa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 11 từ các dàn ống sinh hơi tường sau tập trung vào các ống gĩp trên tường tường sau của lị. Từ các ống gĩp này hỗn hợp hơi nước đi vào bao hơi bằng 50 đường ống lên. - Theo chiều ra đường khĩi, phía trên buồng đốt và trên đường khĩi nằm ngang bố trí lần lượt các bộ quá nhiệt cấp 2, bộ quá nhiệt cuối cùng, và phần sau của bộ quá nhiệt trung gian. Phần đường khĩi đi xuống được chia thành 2 đường, trước và sau, được phân cách bởi dàn ống phân cách đầu vào bộ quá nhiệt cấp 1. Đường trước đặt phần đầu bộ quá nhiệt trung gian, đường sau đặt bộ quá nhiệt cấp 1. Lưu lượng khĩi đi vào 2 đường này cĩ thể điều chỉnh được nhờ các tấm chắn điện - thuỷ lực trên đường khĩi ra sau bộ hâm nước. - Phía dưới bộ quá nhiệt trung gian và bộ quá nhiệt cấp 1 là bộ hâm nước. Bộ hâm nước thuộc loại chưa sơi, cĩ cánh tản nhiệt và chia thành 2 phần. Một phần đặt dưới bộ quá nhiệt trung gian cịn phần kia đặt dưới bộ quá nhiệt cấp 1. Ra khỏi bộ hâm nước, dịng khĩi chia đều thành 2 đường đi vào 2 bộ sấy khơng khí kiểu quay, hồi nhiệt. - Hệ thống vịi đốt của mỗi lị hơi bao gồm: + 4 vịi đốt dầu khởi động bố trí ở tường trước phía trên phễu tro lạnh. Các vịi này chỉ sử dụng khi khởi động lị hơi từ trạng thái lạnh. + 16 vịi đốt dầu chính bố trí xen kẽ với các vịi đốt than bột trên các vai lị, 8 vịi phía trước và 8 vịi phía sau. Chúng được sử dụng để bắt cháy các vịi đốt than bột, hỗ trợ khi lị cháy kém, khi ngừng lị bình thường và khởi động lị hơi từ các trạng thái ấm, nĩng và rất nĩng. + 16 bộ vịi đốt than bột loại đặt chúc xuống (Downshot) bố trí đều trên các vai lị trước và sau, chúng bao gồm 16 bộ phân ly dạng cyclone, phân ly hỗn hợp than bột - giĩ cấp 1. Phần lớn dịng than bột được phân ly xuống dưới tới 32 vịi đốt chính phía trong vai lị, cịn lại dịng hỗn hợp than bột quá mịn thốt ra khỏi bộ phân ly phía trên sẽ tới 32 vịi đốt phụ phía ngồi vai lị. - Hệ thống nghiền than cho 1 lị hơi gồm 4 máy nghiền bi, loại 2 đầu kép, sấy và vận chuyển than bột bằng giĩ nĩng cấp 1. Năng suất của máy nghiền đảm Luận văn tốt nghiệp Số hĩa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 12 bảo đủ than bột cho lị hơi vận hành ở phụ tải cực đại, liên tục, kể cả trong trường hợp chỉ 3 máy nghiền làm việc. - Mỗi lị hơi được trang bị 2 bộ sấy khơng khí quay hồi nhiệt, 2 bộ sấy khơng khí dùng hơi, 2 quạt giĩ ch ính, 2 quạt giĩ cấp1 và 2 quạt khĩi. Chúng được bố trí theo sơ đồ hệ thống làm việc song song. Mỗi thiết bị cĩ cơng suất làm việc tối thiểu bằng 50% cơng suất của hệ thống. - Hai bộ lọc bụi tĩnh điện được trang bị cho mỗi lị, chúng được đặt sau bộ sấy khơng khí quay hồi nhiệt và phía trước quạt khĩi. Chúng lọc bụi trong khĩi đảm bảo nồng độ bụi thấp hơn 100 mg/m3 trước khi thải ra mơi trường. - Sau các quạt khĩi, mỗi lị hơi được lắp đặt một hệ thống khử S02 trong khĩi ( FGD). Hệ thống FGD cĩ nhiệm vụ làm giảm hàm lượng S02 trong khĩi xuống < 500 mg/m3 trước khi thải ra mơi trường. Một đường khĩi đi tắt qua hệ thống FGD cĩ khả năng cho đi tắt 100% lượng khĩi thốt ra từ lị hơi để đảm bảo cho lị hơi vẫn vận hành bình thường khi hệ thống FGD khơng làm việc. - Lị hơi áp dụng phân ly hơi dạng cyclone. Bao hơi loại khơng phân ngăn, đường kính trong 1830 mm, chiều dài phần song song 14100 mm và chiều dày trung bình 180 mm. Mức nước trung bình trong bao hơi cao hơn so với đường trục hình học bao hơi là 51 mm. - Trong bao hơi lắp đặt 98 bộ phân ly hơi dạng cyclone thành 3 hàng, 1 hàng phía trước và 2 hàng phía sau. Hỗn hợp hơi nước từ các đường ống lên đi vào các cyclone, tại đây n ước được phân ly xuống dưới vào khoang nước, hơi được phân ly lên trên vào khoang hơi của bao hơi và bốc hơi theo các đường hơi bão hồ sang bộ quá nhiệt. - Để đảm bảo chất lượng hơi bão hồ trước khi sang bộ quá nhiệt, trong bao hơi trang bị 2 cấp rửa h ơi, cấp thứ nhất là các tấm lỗ đặt ngay trên các cyclone, cấp thứ 2 là các tấm cửa chớp đặt trên đỉnh bao hơi trước các đầu vào đường ống hơi bão hồ. - Bộ quá nhiệt của lị hơi thuộc loại nửa bức xạ, nửa đối lưu. Theo đường hơi ra, bộ quá nhiệt bao gồm các bề mặt chịu nhiệt sau đây: Luận văn tốt nghiệp Số hĩa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 13 • Dàn quá nhiệt trần. • Bộ quá nhiệt hộp. • Vách phân cách đầu vào bộ quá nhiệt cấp 1 • Bộ quá nhiệt cấp 1. • Bộ quá nhiệt cấp 2. • Bộ quá nhiệt cuối cùng. Để điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt, sử dụng 2 cấp giảm ơn loại hỗn hợp. Bộ giảm ơn cấp 1 đặt giữa bộ quá nhiệt cấp 1 và bộ quá nhiệt cấp 2, bộ giảm ơn cấp 2 đặt giữa bộ quá nhiệt cấp 2 và bộ quá nhiệt cuối cùng. Nước phun giảm ơn được lấy từ đầu đẩy bơm cấp lị hơi. - Lị hơi được trang bị 1 bộ quá nhiệt trung gian để tăng nhiệt độ hơi t rước khi vào phần trung áp của tua bin. 1 bộ giảm ơn loại hỗn hợp được đặt trên đường tái nhiệt lạnh (đầu vào bộ quá nhiệt trung gian) để điều chỉnh nhiệt độ hơi ra khỏi bộ quá nhiệt trung gian theo đúng yêu cầu. - Lị hơi được lắp đặt một hệ thống thải xỉ đáy lị loại định kỳ, kiểu ư ớt, dung tích thuyền xỉ là 75 m 3, chứa được xỉ trong khoảng 6 giờ ứng với cơng suất cực đại của lị hơi. Một hệ thống thải tro bay bao gồm các phễu tro bay bộ sấy khơng khí, các phễu tro bay bộ lọc bụi tĩnh điện, hệ thống hút tro chân khơng và các silơ chứa tro bay. - Để làm sạch các bề mặt trao đổi nhiệt, lị hơi được trang bị các thiết bị thổi bụi như sau: • Đối với các dàn ống sinh hơi buồng lửa, dùng vịi thổi bụi ngắn cĩ thể co lại (Loại IR-3D của hãng Diamond Power International inc) , bố trí xung quanh lị. • Đối với các bộ quá nhiệt, bộ quá nhiệt trung gian, bộ hâm, bộ sấy khơng khí, dùng vịi thổi bụi loại dài (Loại IK-545 của hãng Diamond Power International inc), bố trí ở tường 2 bên. Luận văn tốt nghiệp Số hĩa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 14 - Để giám sát buồng lửa, 6 bộ camara được lắp đặt, 4 bộ ở 4 gĩc lị, 2 bộ ở 2 tường bên phễu tro lạnh đáy lị. Các thiết bị giám sát ngọn lửa bố trí cạnh từng vịi đốt, các cửa thăm xung quanh lị... - Đặc tính kỹ thuật các vịi thổi bụi: Nhà chế tạo Diamond Power International inc * Loại vịi thổi bụi IR-3D Vị trí lắp đặt Buồng lửa Số lượng 20 Số lỗ phun 01 Đường kính lỗ 25,4mm Áp lực thổi 14,0 kg/cm2 Gĩc quay 3600C Vận tốc quay 2,5V/phút Thời gian/chu trình thổi 19,9 phút Lưu lượng hơi/chu trình thổi 556kg Vật liệu đầu vịi phun ZG 45 Cr14 N 135 Mn 2 * Loại vịi thổi bụi IK-545 Vị trí lắp đặt ở giữa bộ quá nhiệt cấp 2 Số lượng 02 Số vịi phun 02 Đường kính vịi phun 25,4mm Áp lực thổi 16,7 kg/cm2 Tổng hành trình 9812mm Hành trình thổi 9508mm Tốc độ hành trình 0,0417m/s Helic (đường xoắn ốc) 100mm Thời gian/chu trình thổi 15,4 phút Lưu lượng hơi/chu trình thổi 1370kg Luận văn tốt nghiệp Số hĩa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 15 Vật liệu đầu vịi INCOLOY 925 Vị trí lắp đặt Phía trên của bộ quá nhiệt cấp 2 Số lượng 02 Số lỗ phun 02 Đường kính lỗ 31,75mm Áp lực thổi 15,6 kg/cm2 Tổng hành trình 9812mm Hành trình thổi 9508mm Vận tốc hành trình 0,0417m/s Helix (đường xoắn ốc) 100mm Thời gian/chu trình thổi 15,4 phút Lưu lượng hơi/chu trình thổi 1736kg Vật liệu đầu vịi phun B&W 6330 1.3. Vai trị của máy thổi bụi trong nhà máy nhiệt điện. Khi đốt nhiên liệu rắn cĩ chứa các khống chất thì trên bề mặt chịu nhiệt sẽ cĩ các lớp tro xỉ tích tụ. Tuỳ theo vị trí tích tụ mà tro xỉ được chia làm 3 loại: Tro xỉ của các dàn ống trao đổi nhiệt bức xạ, tro xỉ của bề mặt trao đổi nhiệt nửa bức xạ và tro xỉ của các bề mặt trao đổi nhiệt đối lưu. Dựa vào độ bền cơ học mà các lớp tro xỉ tích tụ cĩ thể chia làm 4 loại: Tro, xỉ xốp, xỉ chắc và xỉ chảy. Quá trình tạo thành các lớp tro xỉ tích tụ trên bề mặt chịu nhiệt như sau: Đầu tiên hình thành lớp tích tụ nguyên thuỷ, lớp này lớn dần lên do cĩ thêm tro bụi bám vào, nhiệt độ của lớp này gần bằng nhiệt độ khĩi vùng đĩ, tiếp đến xuất hiện lớp thứ cấp cĩ dạng như răng lược và lớp này phát triển lên, tức là bị đĩng xỉ. Để khắc phục sự tích tụ tro xỉ trên bề mặt trao đổi nhiệt thì lị hơi của nhà máy nhiệt điện trang bị hệ thống thổi bụi. Hệ thống thổi bụi được thiết kế để làm sạch các bề mặt ngồi của các ống (sinh hơi) tường buồng lửa, bộ quá nhiệt, bộ hâm, bộ sấy khơng khí đảm bảo khơng cĩ tro xỉ tích tụ (xem hình 1.2). Luận văn tốt nghiệp Số hĩa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 16 Hình 1.2. Hình ảnh máy thổi bụi và nguyên lý làm sạch Do khĩi cĩ hàm lượng bụi cao và nhiệt độ lớn, nên các dàn ống trao đổi nhiệt dễ bị bám bụi. Các vịi thổi bụi được thiết kế để thổi bụi từ quá trình cháy và làm cho chúng phân tán trong dịng khĩi. Thổi bụi đều đặn là cần thiết để duy trì cơng suất hấp thụ nhiệt của các đường ống lị hơi và để tránh sự liên kết của xỉ được hình thành qua các bề mặt ống và tránh tăng trở lực đường khĩi. Để đạt được điều này, các vịi thổi bụi được vận hành tự động theo nhĩm hoặc riêng rẽ bằng bộ điều khiển logic cĩ thể lập trình (PLC) trong tuần tự, mà tuần tự này duy trì bề mặt ống phía ngồi được sạch trong giới hạn cho phép. Việc cung cấp hơi cho các vịi thổi bụi được lấy từ ống gĩp đầu vào của bộ quá nhiệt cuối cùng và được giảm áp bằng van cung cấp hơi thổi bụi. Áp lực hơi cho mỗi vịi thổi bụi cĩ thể được điều chỉnh riêng bằng 1 bộ điều chỉnh áp lực trên mỗi van thổi. Để đầu vịi thổi bụi xuyên qua tường lị hơi mà lại ngăn chặn khĩi thốt ra mơi trường nơi lắp đặt vịi thổi bụi thì lị hơi của nhà máy nhiệt điện trang bị một hộp chèn cĩ tác dụng điều áp, khí chèn được lấy từ quạt giĩ chèn vịi thổi bụi. Thường lị hơi của nhà máy nhiệt điện trang bị hệ thống thổi bụi gồm 2 loại vịi thổi bụi: - Loại vịi thổi bụi ngắn cĩ thể co lại được (được lắp đặt ở tường buồng lửa) - Loại vịi thổi bụi dài cĩ thể co lại được (được lắp đặt ở bộ qua nhiệt, bộ hâm, bộ sấy…) Luận văn tốt nghiệp Số hĩa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 17 1.4. Nhiệm vụ của hệ thống điều khiển máy thổi bụi Hệ thống điều khiển máy thổi bụi là một hệ thống rất quan trọng ảnh hưởng tới chất lượng hoạt động và hiệu suất của lị hơi. Nhiệm vụ của hệ thống điều khiển là điều khiển máy thổi bụi đưa vịi thổi và hơi thổi vào lị hơi để làm bề mặt ống phía ngồi của các ống sinh hơi trong giới hạn cho phép. Để đạt được điều này, hệ thống được thiết kế thực hiện các yêu cầu sau: - Điều khiển động cơ để đĩng mở van - Điều khiển động cơ máy thổi bụi - Đảm bảo tất cả các thơng chính của quá trình (áp suất, nhiệt độ hơi thổi, thời gian ...) duy trì trong thời gian an tồn. - Điều khiển phối hợp các thành phần phải được thực hiện để tự động điều khiển máy thổi bụi và van cấp hơi cho máy thổi theo sự thay đổi của phụ tải. - Các vịng điều khiển sẽ tự động thốt khỏi chế độ tự động sẽ nhảy về chế độ vận hành bằng tay và ra thơng báo sự cố tuỳ thuộc vào tình trạng lỗi xảy ra như lỗi ở bộ phận chấp hành, lỗi truyền tín hiệu và các tín hiệu bảo vệ. - Các mơđun chấp hành điện cĩ các cơng tắc trong bảng với các điều kiện logic bảo vệ và tắt bật các tín hiệu, khả năng khố thiết bị động lực khi cĩ nỗi nguồn. - Khả năng điều khiển phù hợp thiết bị động lực trong điều kiện khắc nghiệt nhất. - Giám sát độ lệch và dự phịng hệ thống truyền tín hiệu. Luận văn tốt nghiệp Số hĩa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 18 Chương 2: Máy thổi bụi 2.1. Mơ tả chung máy thổi bụi Máy thổi bụi là một phần của hệ thống lị hơi, những bề mặt đốt nĩng bị bám bẩn được làm sạch trong quá trình hoạt động của lị hơi. Các máy thổi bụi được điều chỉnh theo các điều kiện vận hành trong hệ thống lị hơi. Mỗi máy thổi bụi được thiết kế riêng theo yêu cầu đặt ra: + Sự bố trí + Áp suất khĩi lị + Nhiệt độ khĩi lị + Hình dáng bề mặt làm sạch + Các thơng số mơi chất để làm sạch + Các yêu cầu về điều khiển Máy thổi bụi được nhiều hãng trên thế giới sản xuất với những cơng nghệ đặc thù riêng nhưng về cấu tạo, nguyên lý cơ bản đều như nhau, bao gồm các thành phần chính như: Động cơ và hộp giảm tốc, vịi thổi bụi (ống lao), gối đỡ và hộp chèn ống lao, van hơi và cơ cấu đĩng mở… Hình 2.1 mơ tả cấu tạo, nguyên lý cơ bản của máy thổi bụi, hình 2.2 là hình ảnh máy thổi bụi dài và máy thổi bụi ngắn. Hình 2.1: Mơ tả cấu tạo, nguyên lý cơ bản của máy thổi bụi M Van tay Hơi thổi Vịi thổi bụi Động cơ máy thổi Cơng tắc hành trình Luận văn tốt nghiệp Số hĩa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 19 a. Máy thổi bụi dài (LSB) b. Máy thổi bụi ngắn (WB) Hình 2.2 2.2. Mơ tả cấu trúc máy thổi bụi Động cơ và hộp giảm tốc là một khối liền, kiểu kín,._.