Chương I TỔNG QUAN TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU
1.2. Tình hình nghiên cứu và sản xuất HPT trên thế giới
1.2.4. Sản xuất và sử dụng nhiên liệu than nước ở Nga
Những kết quả đốt nhiên liệu than nước trong lò hơi công suất nhỏ: Ở Nga trong các lò hơi cỡ nhỏ có công suất trung bình sử dụng phương pháp đốt trên ghi (ghi tĩnh và ghi động) nguyên liệu đốt là than đá, phương pháp đốt này có hiệu suất rất thấp.
Một số phương pháp đốt HPT cho lò hơi :
- Với lò hơi cỡ nhỏ, trung bình đốt than theo kiểu ghi thì đốt kết hợp đốt trên ghi (25-30%) và đốt HPT trong buồng đốt (75 – 70%) đã làm tăng hiệu suất có ích của lò so với kiểu đốt truyền thống (100% đốt than trên ghi) lên 20-25% và môi trường xung quanh lò hơi cũng được cải thiện hơn.
Trong khi cấp nhiên liệu than nước cho lò hơi thì những hạt nhỏ được hoà trộn cùng cháy với những hạt lớn trên ghi lò. Như vậy vùng phun than đốt xẩy ra những quá trình: sấy không khí đến 100-2000C, thổi không khí đã sấy vào lò theo 2 dòng: dòng 1 (≥30%) vào vùng cháy của lò qua ghi, dòng 2 (đến 70%) qua vùng cháy nhiên liệu than nước.
- Cải tạo và chuyển đổi lò hơi đốt dầu đốt được 100% HPT: Từ mùa Thu 1999 đã thử nghiệm công nghiệp lò đốt dầu mazut trong lò DKVR6,5/13 bằng HPT ở thành phố Mưxki. Quá trình làm việc của lò hơi khi sử dụng HPT và mazut: Lò được đốt bằng dầu mazut. Khi đốt nóng ổn định thì mở van bơm HPT (25% lượng nhiên liệu với công suất 0,75 ÷ 0,78 m3/h) và cấp không khí. Sản lượng nhiệt của lò ổn định và giảm cấp mazut. Sau 10 – 15 phút tăng HPT đến
Viện KHCN mỏ - Vinacomin - 42 -
50% so với định mức bình thường khi giảm mazut. Tương tự như vậy tăng HPT đến 70 và 100%.
Qua đây cho thấy phương pháp đốt HPT nhiệt độ thấp hơn đáng kể,
≈10400C điều này sẽ cho ta vùng cháy ổn định và không làm chảy xỉ vùng đốt, lò ổn định hơn. Nhiệt độ của khí thải bằng 200 ÷ 2500C, làm giảm tiêu hao HPT.
- Những nghiên cứu của G.N. Đeliaginưi và các cộng sự đã cho thấy nhiệt độ bắt cháy của HPT thực tế giảm 2 lần so với nhiệt độ bắt cháy của nhiên liệu than bụi khô và phụ thuộc ít vào chủng loại than, chất bốc. Giảm nhiệt độ bắt cháy HPT cho thấy cấu trúc phân tử của than liên kết không bền giữa các nguyên tử được tạo ra ở bề mặt với năng lượng hoạt động nhỏ. Vai trò của hơi nước như chất oxy hóa sẽ có phản ứng:
C + H2O → CO + H2 - Q (1) CO + H2O → CO2 + H2 + Q (2)
Phản ứng ( 1) xảy ra ở nhiệt độ > 900oC, CO, H2 cháy với O2 rất dễ, làm tăng nhiệt độ, tạo điều kiện cho phản ứng cháy cacbon.
Phản ứng (2) tỏa nhiệt và tiến hành thuận lợi khi nhiệt độ buồng đốt
<1200 oC và nồng độ hơi nước cao
Qua đây cho thấy phương pháp đốt HPT nhiệt độ thấp hơn đáng kể,
≈10400C điều này sẽ cho ta vùng cháy ổn định và không làm chảy xỉ vùng đốt, lò ổn định hơn. Nhiệt độ của khí thải bằng 200 ÷ 2500C, làm giảm tiêu hao HPT.
Kết quả và triển vọng sử dụng HPT trong công nghiệp luyện kim: hiện nay than dùng trong công nghiệp luyện kim chủ yếu là để sản xuất cốc cho các lò cao. Một số lò sử dụng than cỡ hạt nhỏ trộn với quặng sắt và đá vôi để đốt.
Năm 1997-1999 một số nhà chuyên môn đã thí nghiệm thay mazút bằng HPT tại liên hợp luyện kim Kuznhet thuộc thành phố Novokuznhet.
So sánh chỉ số làm việc thiêu kết đã cho thấy thay thế 50% mazút bằng HPT thực chất không làm giảm các chỉ số làm việc và chất lượng quặng thiêu kết mà đặc biệt nó còn làm giảm lượng CO và SO2 trong khí thải. Tuy số lượng bụi có tăng nhưng vẫn nằm trong giới hạn cho phép.
* Công nghệ BELOVO - NOVOSIBISK của Nga
Viện KHCN mỏ - Vinacomin - 43 -
Sơ đồ hình 1.5 mô tả quá trình sản xuất HPT với công nghệ của Belovo - Novosibiask ở Nga. Theo sơ đồ than có hàm lượng chất bốc cao bituminous thoả mãn kỹ thuật có cỡ hạt 0-25mm được máy đập búa đập xuống cỡ hạt 0 – 3 mm và vận chuyển đưa vào bunke chứa, sau đó một phần được chuyển vào máy nghiền bi để nghiền ướt. Tại đây, than được cấp vào máy nghiền bi với năng suất là 350 kg/h, cỡ hạt 0 - 3 mm với độ ẩm trung bình 13,3%, 450 lít nước và 32 l/h dung dịch hoá dẻo nồng độ 40%. Kết quả than được nghiền mịn theo yêu cầu với khối lượng pha rắn đạt 45,6%, trong đó cấp hạt mịn <0,025 mm chiếm đến 80,9%. Huyền phù mịn được chứa trong thùng chứa để tiếp tục chuyển vào máy nghiền cốt thanh. Trong máy nghiền cốt thanh than cấp hạt 0 – 3 được cấp vào với tốc độ 1.900 kg/h có độ ẩm trung bình 13,3%, 1.345 l/h huyền phù từ máy nghiền bi và 600 l/h nước. HPT chuẩn bị xong được bơm vào bunke chứa.
Hình 1.3: Sơ đồ công nghệ sản xuất HPT của BELOVO-NOVOSIBISK`
1-Bulke chứa than 2-Máy đập búa
3-Bể chứa nước kỹ thuật 4-Bể chứa thuốc tuyển
5-Máy nghiền bi
6-Bể chứa huyền phù trung gian 7-Máy nghiền cốt thanh
8-Thùng chứa HPT 5
6 1
1 2
3
4
7 3
Viện KHCN mỏ - Vinacomin - 44 -
Các kết quả về tính chất, thành phần cấp hạt của huyền phù than nước thu được từ sơ đồ của Belovo - Novosibiask thể hiện trong bảng1.10 và bảng1.11.
Bảng 1.10: Tính chất của HPT thu được từ sơ đồ
Nồng độ than (%) 58-62
Nhiệt lượng (kcal/kg) 3580-3630 Độ nhớt động lực (cP) 810-950
Độ ẩm, (Wt%) 38-42
Độ tro (At%) 8-10
Chất bốc (Vt%) 41-43
Bảng1.11: Thành phần cấp hạt có trong HPT thu được
Cấp hạt, mm Tỷ lệ, %
+0.25 5.6
0.09 - 0.25 23.1
0.025 – 0.09 25.1
- 0.025 46.2