Công nghệ than hóa khí - Đang được áp dụng tại Việt Nam

Mục lục Page Giới thiệu dự án..... ………………………………………………..……..…………4 Cơ sở thiết kế...…………………………………………………..………………… 5 Nguyên tắc thiết kế ..………………………………….…………………………… 5 Thiết kế quy trình công nghệ cho trạm khí than…….…………………………….5 Chủng loại than và các chỉ số khí hoá .…………….…….……………………… 6 Yêu cầu chất lượng than và chất lượng khí……..............……………………… 6 Lý thuyết khí hoá than và quy trình kỹ thuật........ .………………………………7 Mô tả trạm khí hóa than .............................................. ……………………… 10 Đặc điểm công nghệ của trạm khí hoá than 2 giai đoạn ................….………13 Các model thiết bị chính……………………………………………………… 14 Hệ thống đường ống của trạm khí hoá than ……………………………………19 Trình tự công nghệ ……………………………………………………….………19 Kết cấu xây dựng .......…………………………………………………….………19 Nguồn điện ..........……………………………………………………….………19 Điều khiển tự động………………………………………………………. ………19 An toàn, môi trường và phòng cháy............... ……………………….…………23 Điện, nước và hơi cho trạm khí hoá than …………………………….…………24 Nhân lực .....………………………………………………………….……………26 Giao dịch ....... ……………………………………………………….……………27 Một số vấn đề khác ………………………………………………….……………27 MÔ HÌNH CÔNG NGHỆ TRẠM KHÍ HOÁ THAN NGUỘI 2 GIAI ĐOẠN ệ3.2MX1 (CÔNG NGHỆ LÀM NGUỘI BẰNG KHÍ) 1. Giới thiệu dự án Thiết kế dự án này là 1 hệ thống khí hoá than loại hai giai đoạn, đường kính 3,2 m (công nghệ làm nguội bằng khí) TT  Danh mục  Đ. vị  Giới hạn dưới  Giới hạn trên   1  Số trạm khí hoá  trạm  1    2  Năng suất khí than mỗi giờ  Nm3/h  6.000  7.000   3  Hiệu suất trạm khí than  %  85  95   4  Nhu cầu khí than cho dự án mỗi giờ  Nm3/h  4.615  5.430   5  Nhu cầu khí than cho dự án mỗi ngày  Nm3/ng  110.760  130.320   6  Tiêu thụ than mỗi giờ  kg/h  1.398  1.645   7  Tiêu thụ than mỗi ngày  kg/ng  33.563  39.480   8　?  Tiêu thụ than mỗi tháng  tấn/th  1.007  1.184   9  Tiêu thụ than mỗi năm  tấn/năm  11.076  13.024   10  Lượng xỉ thải mỗi ngày (15 %)  kg/ng  5.034  5.922   11  Lượng xỉ thải mỗi năm (15 %)  tấn/năm  1.660  1.954   12  Tiêu thụ nước mềm mỗi giờ  kg/h  594,5  1.049   13  Tiêu thụ nước mềm mỗi ngày  kg/ng  14.269  25.178   14  Tiêu thụ nước nguội tuần hoàn mỗi giờ  m3/h  80  100   15  Nước cho sinh hoạt mỗi ngày  m3/ng  　?  5   16  Tiêu hao điện năng cho trạm khí hoá than  　?  　?     Công suất lắp đặt  kw  　?  391,5    Công suất sử dụng  kw  　?  213    Tiêu hao điện năng (hiệu quả)  kw  　?  292,5   17  Công nhân vận hành  người  　?  21   18  Tiêu hao hơi nước  kg/h  720  960   19  Diện tích xây dựng chính  m2  　?  624   20  Diện tích cả trạm khí hoá than  m2  　?  724   21  Mặt bằng kho than  m2  　?  1.000   22  Mặt bằng bãi chứa xỉ  m2  　?  150   2. Cơ sở thiết kế Thiết kế theo những thông số do nhà máy cung cấp: Xây dựng một trạm khí hoá than nguội loại 2 giai đoạn đường kính φ?3.2 m đủ đáp ứng nhu cầu của sản xuất hiện tại. 3. Nguyên tắc thiết kế 3.1 Chọn thiết bị và công nghệ mới nhất, hoàn chỉnh và thực tế nhất. 3.2 Công nghệ thoả mãn nhu cầu nung đốt và bảo vệ môi trường. 3.3 Đảm bảo sự hợp lý của công nghệ và tính ổn định lâu dài. 3.4 Cân đối tính đầu tư thực dụng và kinh tế. 4. Thiết kế hệ thống công nghệ khí hóa than Nhà máy cần một lò khí hoá than nguội hai giai đoạn ệ3.2m và hệ thống làm sạch khí đáp ứng yêu cầu nung đốt của lò nung trong dây chuyền sản xuất. 5. Chủng loại than và các chỉ số khí hoá 5.1 Chủng loại than: Đề nghị sử dụng loại than mỡ hoặc anthracite có nhiệt trị >6.500 kcal/kg để đạt hiệu quả cao nhất. 5.2 Các chỉ số khí hoá chính Công suất khí hoá than 250-300 kg/m2h Tỷ lệ khí hoá đối với than khô 3-3.5 m3/kg Nhiệt trị khí than 1.350-1.500 kcal/m3 Tỷ lệ kết xỉ < 10-15% Tỷ lệ tiêu hao hơi nước 0,3-0,5 kg/kg than Tỷ lệ tiêu thụ không khí 2,3-2,5 m3/kg than Tỷ lệ thải xỉ (tuỳ chất lượng than) 15-20% 6 Yêu cầu chất lượng than và khí than 6.1 Yêu cầu chất lượng than Để đảm bảo chất lượng khí than và đáp ứng yêu cầu của công nghệ khí hoá than 2 giai đoạn, loại than phù hợp là than không khói. Chi tiết xem bảng sau: Chỉ số  Yêu cầu kỹ thuật   Nhiệt trị  ≥27 MJ/kg (6.500 kcal/kg)   Chủng loại, kích thước  Than không khói hoặc ít khói, kích thước: 40-60 mm   Tỷ lệ cục lớn nhất / cục nhỏ nhất  ≤2   Tỷ lệ nạp than bổ sung  <10%   Tỷ lệ đá  <2%   Tỷ số hoá hơi (cơ sở than khô)  >25%   Tỷ lệ tạo tro (cơ sở than khô)  <18%   Hàm lượng sulfur tổng cộng (khô)  ≤2%   Nhiệt độ chảy mềm của xỉ (ST)  >1.250 oC   Độ ổn định nóng (RW+6)  >60%   Cường độ bền vỡ (>25 mm)  >60%   Chỉ số Roga (R.I)  <20   Chỉ số trương nở tự do (F.S.I),  <2   6.2 Hàm lượng và chất lượng khí than Hàm lượng khí than (%) CO  H2  CO2  N2  CH4  O2   23-30  10-15  4-5  45-50  2-3  0,2-0,6   Chỉ số chất lượng khí than TT  Chỉ tiêu  Đơn vị  Chỉ số   1  Hắc ín  Mg/m3  <100   2  Hàm lượng bụi trong khí than  Mg/m3  <100   3  Nhiệt trị khí than  kcal/m3  >1.350   7. Lý thuyết khí hoá than và quy trình kỹ thuật 7.1 Lý thuyết khí hoá than Phản ứng hoá học cơ bản Sản xuất khí cháy bằng tác nhân khí hoá là hỗn hợp hơi nước và không khí, đi qua nguyên liệu than cháy nóng đỏ cố định. Ô-xy và hơi nước trong không khí phản ứng với carbon trong nhiên liệu (than), tạo nên khí than gồm các chất khí như CO, CO2, H2, CH4, C2H4, N2 .v.v. Phản ứng của hơi nước với carbon là phản ứng thu nhiệt: C + H2O = CO + H2 Khi ô-xy và carbon phản ứng, chúng toả nhiệt: 2C + O2 =2CO Phản ứng của carbon monoxide và hơi nước: CO + H2O = CO2 + H2 Một lượng nhỏ hơi nước phản ứng với carbon monoxide (CO). Cứ mỗi thể tích carbon monoxite chuyển thành carbon dioxide (CO2), đồng thời nó tạo ra hydro với thể tích tương đương. Trong vùng thu nhỏ, các phản ứng xảy ra nhanh khi nhiệt độ giảm xuống dưới 1.200 oC. CO2 + C = 2CO và H2O + C = H2 + CO Khi khí than đi qua vùng thu nhỏ, hàm lượng khí cháy được tăng rất nhanh, lượng carbon dioxide và hơi nước giảm đi. Qua vùng thu nhỏ, một phần khí than được xuất ra đi qua đáy cyclone và bộ phận làm nguội bằng gió. Phần khí này được gọi là “khí than đáy”, nó có nhiệt độ khoảng 400-550 oC. Trong giai đoạn carbon hoá, than cho vào lò được sấy khô, đốt nóng và carbon hoá, tạo ra hơi, hắc ín và khí than. Tất cả đều thoát ra trên đỉnh lò. Phần khí này được gọi là “khí than đỉnh”, có nhiệt độ khoảng 100-120 oC. 7.2 Khái quát về công nghệ sản xuất (công nghệ làm nguội bằng khí) Than với kích thước 40-60 mm được đưa vào thùng chứa bằng hệ thống nâng, rồi được đưa vào tầng carbon hoá của lò khí hoá than 2 giai đoạn, điều khiển bằng chương trình. Không khí được thổi từ dưới đáy lò nhờ quạt thổi, đồng thời hơi nước áp suất thấp được đưa vào lò, trộn với không khí tạo thành hỗn hợp tác nhân khí hoá để tạo ra phản ứng khí hoá than bán cốc ở 1.200 oC trong giai đoạn khí hoá, tạo ra 31-33% CO, 9-10% H2, 0.4-0.5% CH4; đồng thời, nhiệt thừa của khí than đáy tạo ra sự carbon hoá than ở trong giai đoạn carbon hoá, tạo ra 29-31% CO, 17-19% H2, 1-3% CH4, 0.2-0.4% CnHm. Nhiệt độ của khí than đỉnh khoảng 100-150 oC, đi qua cyclone làm sạch và loại bỏ phần hắc ín hạt to, rồi qua tháp lọc hắc ín bằng điện để loại bỏ hắc ín, sau đó tới tháp làm nguội gián tiếp. Nước và hắc ín từ đáy tháp lọc hắc ín được dẫn tới bể chứa hắc ín. Nhiệt độ của khí than đáy khoảng 550-600 oC, đi qua cyclone và loại bỏ phần lớn bụi hạt to, tới tháp làm nguội bằng gió để hạ nhiệt độ rồi tới tháp làm nguội gián tiếp. Khí than đáy và khí than đỉnh trộn với nhau ở cửa vào tháp làm nguội gián tiếp. Nhiệt độ của hỗn hợp khí còn 35-40 oC, đi qua tháp lọc dầu nhẹ để lọc bỏ bụi mịn và dầu nhẹ, sau đó tới tháp chứa và được bộ phận tăng áp trực tiếp chuyển vào đường ống dẫn tới thiết bị tiêu thụ. Hỗn hợp tạp chất ở tháp làm nguội gián tiếp được phân tách, hắc ín nhẹ được chuyển tới bể chứa hắc ín, nước được dẫn tới bể nước phenol. Quá trình công nghệ được diễn tả ở sơ đồ sau: 8. Thành phần của hệ thống Trạm khí hóa than gồm kho than, gầu nâng và hệ thống vận tải, thiết bị nạp than, hệ thống tạo khí, hệ thống làm sạch và làm nguội, hệ thống lưu chứa và vận chuyển. 8.1 Kho chứa than Kích thước kho than tuỳ thuộc vào khoảng cách vận tải than. Khoảng cách xa, cần đảm bảo than đủ cho một tháng hoặc 15 ngày sản xuất, diện tích tối thiểu là 500 m2. Do than dễ bị vỡ vụn vì vận chuyển xa, cần phải sàng than trước khi nạp vào lò khí hoá. Nếu kích thước than không đều, nên mua than lớn hơn 40-60 mm rồi nghiền tuyển. 8.2 Hệ thống nâng chuyển than Kho than ---- hệ thống sàng ---- tời điện ---- gầu (silô) chứa than. Thông thường, số lò khí hoá than của mỗi trạm nhỏ hơn 5, có thể dùng tời điện. Nếu lớn hơn 5, nên dùng băng tải để nạp than. Thể tích mỗi gầu (silô) thường khoảng 20m3. Lượng than trong đó đủ dùng cho 8 giờ. 8.3 Hệ thống khí hoá than Hệ thống khí hoá than là LÒ CÓ GHI CỐ ĐỊNH ÁP SUẤT THƯỜNG, gồm hệ thống nạp than, thân lò (đoạn trên, đoạn dưới), ghi lò, hệ thống dẫn động thuỷ lực, hệ thống gạt xỉ. 8.3.1 Hệ thống nạp than thuỷ lực Việc nạp nhiên liệu vào lò được thực hiện bằng một van nạp đôi, hoạt động 2 chiều. Có một thùng nâng ở giữa 2 van nạp. Việc nạp liệu được điều khiển bằng PLC trong tủ điều khiển. Có thể điều khiển tự động, bán tự động hoặc thủ công. Van nạp được dẫn động bằng hệ thống thuỷ lực. 8.3.2 Phần thân lò ở giai đoạn carbon hoá, trong thân lò có phần lớp lót chịu lửa tạo thành nhóm 36 lỗ thông hơi. Có một ống làm bằng thép không rỉ chịu nhiệt được đặt ở giữa lò, tạo cho truyền nhiệt có được cả từ phía trong và phía ngoài. Than vào lò sẽ nhận nhiệt truyền từ 2 phía tương đối là ống thép ở giữa lò và phần vật liệu chịu lửa ở thành lò, nhờ đó than được carbon hoá hoàn toàn. Phía trong lớp lót chịu lửa, ở trên ống dẫn khí than có một van điều chỉnh. Van này có thể điều chỉnh lưu lượng khí than của giai đoạn carbon hoá hay của giai đoạn khí hoá, tức là điều chỉnh được tỷ lệ khí đáy và khí đỉnh. Dưới đáy và ở vỏ lò có một lớp áo nước ở áp suất bình thường, có thể sản sinh ra hơi nước, phục vụ cho quá trình khí hoá. 8.3.3 Ghi lò Ghi lò được làm bằng thép hợp kim đúc chịu nhiệt và chịu mài mòn. Nó được lắp đặt trên hệ giá đỡ. Giá đỡ ghi lò được làm bằng thép đúc chống ma sát. Tác nhân khí hoá đi qua khe lỗ của ghi lò để vào lò một cách đều đặn tạo ra các phản ứng khí hoá. 8.3.4 Hệ thống lưu chuyển xỉ bằng thuỷ lực Có một bộ khuấy đẩy xỉ lớn và dao gạt xỉ nhỏ được lắp đối xứng trên thân lò. Do chuyển động quay của khay xỉ, đùn xỉ ra, rơi xuống gầu chứa xỉ. Hệ thống này sử dụng phương thức loại xỉ ướt, dẫn động cho khay xỉ bằng thuỷ lực. 8.3.5 Hệ thống bôi trơn trung tâm Việc bôi trơn cho van nạp và hệ thống dẫn động cho khay xỉ được thực hiện bằng hệ thống bôi trơn trung tâm. Trung tâm này có thể rỏ dầu bôi trơn tới từng vị trí cần bôi trơn một cách tự động. 8.4 Hệ thống làm sạch và làm nguội Hệ thống này có thể được chia thành hệ thống lọc bụi và hệ thống làm nguội. Nó chủ yếu tách bụi và làm nguội cho khí than nóng thô sinh ra từ lò khí hoá. Khí than đỉnh đi qua xoáy cyclone và lọc hắc ín bằng điện để loại bỏ xỉ và bụi. Khí than đáy đi qua xoáy cyclone để loại bỏ bụi xỉ và được làm nguội nhờ hệ thống làm nguội bằng gió. Cả khí than đỉnh và khí than đáy đều được đồng thời làm nguội trong tháp làm nguội gián tiếp và sau đó được làm sạch bằng tháp lọc dầu nhẹ. Khí than sau khi xử lý sẽ có nhiệt độ 35-40 oC, có hàm lượng bụi thấp hơn 100 mg/m3. 8.5 Hệ thống cấp nước mềm cho lò khí hoá Do lớp áo nước ở vị trí giai đoạn nhiệt độ cao của lò khí hoá, để tránh cho nước bị lắng cặn, nên dùng nước mềm cho lớp áo nước này. ● Tiêu hao nước mềm: 720-1.320 kg/h ● Loại bơm sử dụng: 2 bơm, mỗi bơm có công suất 5,5 kw ● Chiều cao bơm: P = 41-45 m, ● Lưu lượng: Q = 7-14 m3/h ● Chất lượng nước cần đáp ứng tiêu chuẩn sau: Tiêu chuẩn chất lượng nước hoá hơi với nhiên liệu rắn Chỉ tiêu  Cấp nước  Nước cho lò    Xử lý hoá chất trong nồi nấu  Xử lý hoá chất ngoài nồi nấu  Xử lý hoá chất trong nồi nấu  Xử lý hoá chất ngoài nồi nấu   Huyền phù (mg/L)  ≤20  ≤5     Tổng độ cứng (me/L)  ≤3,5  ≤0,03     Tổng lượng kiềm (me/L)    10-22  ≤22   PH (ở 25 oC )  ≥7  ≥7  10-12  10-12   Chất rắn không tan (mg/L)    <5000  <5000   Lượng kiềm tương đối (NaOH tự do / chất rắn không tan)    <0,2  0,2   Ghi chú: me/L là đại lượng đo không chính thức, 1 me/L=50 mg/L，?dùng CaCO3. 8.6 Hệ thống vận chuyển khí than Đây là hệ thống mà khí than đi ra từ thiết bị làm sạch và sau khi được tăng áp, tới điểm tiêu thụ. Hệ thống này bao gồm cả quạt tăng áp và đường ống dẫn khí than. Quạt tăng áp có chức năng nâng áp suất của khí than lên để dễ dàng vận chuyển qua quãng đường dài, đáp ứng yêu cầu sử dụng. 8.7 Hệ thống xử lý dầu nhẹ Hệ thống xử lý dầu và hắc ín nhẹ gồm có bơm dầu (hắc ín) nhẹ, bể chứa, ống dẫn. Nó có chức năng thu hồi và thải dầu (hắc ín) nhẹ. 8.8 Hệ thống xử lý nước phenol Hệ thống này gồm bơm nước phenol, đường ống dẫn, bộ phận đốt nước phenol. Chức năng của nó là thu hồi và đốt bỏ. Dùng hắc ín và khí than được sản xuất ra để làm nhiên liệu, đốt cháy nước phenol được phun mù trong thiết bị đốt, tạo ra carbonic xả vào không khí và không để nước phenol làm ô nhiễm môi trường. 9. Đặc điểm kỹ thuật khí hoá của lò khí hoá than 2 giai đoạn Lò khí hoá than 2 giai đoạn có các đặc tính đặc biệt cả về kỹ thuật và công nghệ. 9.1 Công nghệ của lò khí hoá than 2 giai đoạn ệ3,2m là công nghệ khí hoá mới cập nhật, dựa trên cơ sở các thiết bị và công nghệ ngoại nhập, sau đó được sắp xếp lại, chuyển hoá và tối ưu hoá liên tục không ngừng. 9.2 Sử dụng lò khí hoá than 2 giai đoạn để sản xuất khí than cho hiệu quả khí hoá cao, chi phí vận hành thấp, tính tự động hoá cao, áp lực làm việc thấp, môi trường làm việc tốt hơn, ít bị ô nhiễm khí than, đạt được nhiệt trị cao hơn và ổn định hơn. So với lò khí hoá than truyền thống, nó có thể cải thiện 10% hiệu quả, nhiệt trị của khí than cao hơn bình thường tới 200-300 Kcal/Nm3. 9.3 Sử dụng thiết bị làm nguội bằng không khí (gió) và làm nguội gián tiếp để làm nguội khí than để khí than được làm nguội hoàn toàn gián tiếp, chu trình làm nguội khép kín, không thải ra nước bẩn. Chỉ có một lượng nhỏ nước phenol và bột than lẫn vào nhau tạo thành nước bùn than hoặc được đốt cháy trong lò đốt nước phenol, thoả mãn yêu cầu bảo vệ môi trường. 9.4 Hắc ín được tạo ra là hắc ín carbon hoá nhiệt độ thấp, có độ nhớt thấp, chất lượng khá tốt, dễ tích chứa và đốt cháy. Có thể bán hắc ín cho ngành vật liệu hoá chất. 9.5 Thiết bị nạp than tạo bởi các van ống hai chiều, có kết cấu gọn gàng, an toàn và tin cậy, dễ bảo dưỡng. 9.6 Sử dụng ống truyền nhiệt trung tâm làm bằng thép không rỉ chịu nhiệt tạo ra sự truyền nhiệt tốt, ít thất thoát nhiệt. 9.7 Chiều cao khay xỉ có hiệu quả cao, quạt cao áp, cường độ khí hoá cao, có khả năng vận chuyển khí đi xa để đảm bảo hệ thống hoạt động bình thường, tin cậy và thuận tiện. 9.8 Ghi lò có kết cấu đồng đều, dùng vật liệu là thép đúc chịu nhiệt, chịu nhiệt độ cao và chịu mài mòn. 9.9 Hệ thống nạp than và quay khay xỉ đều bằng thuỷ lực, hoạt động ổn định, kết cấu đơn giản, an toàn và tin cậy, tuổi thọ cao và dễ bảo trì. 9.10 Tính tự động hóa cao, phương pháp kiểm tra hoàn hảo, nhiều khả năng tự điều khiển, dễ vận hành và quản lý, áp lực lao động thấp. Các model thiết bị chính Lò khí hoá than Lò khí hoá than 2 giai đoạn ệ3.2m có các đặc tính kỹ thuật như sau: TT  Chỉ tiêu  Đặc tính và thông số   1  Đường kính lò  3,2 m   2  Diện tích thiết diện của lò  8,04 m2   3  Nhiên liệu phù hợp  Than không khói hoặc ít khói, cỡ 40-60 mm   4  Các cỡ than  20-40，?25-50，?30-60㎜   5  Tiêu thụ than (theo công suất lò)  2.000-2.400 kg/h   6  Sản lượng khí than  6.000-7.500 m3/h   7  Nhiệt trị khí than  Khí than đỉnh  (1.600-1.700) X4.18 kJ/m3     Khí than đáy  (1.200-1.300) X4.18 kJ/m3     Khí than hỗn hợp  (1.450-1.550) X4.18 kJ/m3   8  Nhiệt độ khí than  Khí than đỉnh  100 -150 oC     Khí than đáy  550 - 600 oC   9  áp suất khí than  Khí than đỉnh  980-1.960Pa (100-200mm H2O)     Khí than đáy  1.960-2.940Pa (200-300mm H2O)   10  áp suất hơi bão hoà  7,0 kPa   11  Nhiệt độ hơi bão hoà  55 - 65 oC   12  Diện tích áo nước được gia nhiệt  17 m2   13  áp suất hơi trong áo nước  70 (294) kPa   14  Sản lượng hơi nước từ lớp áo nước  550 kg/h   15  Tốc độ quay của khay xỉ  1,5 vòng/h   16  Công suất trạm thuỷ lực  11 kW   17  áp lực hơi nước chặn lỗ thăm lửa  294 kPa   18  Cỡ ống dẫn khí than ra  Đỉnh  DN500     Đáy  866X866   19  Cỡ ống nối quạt cấp khí dưới đáy lò  DN400   Cyclone 10.2.1 Cyclone cho khí than đỉnh Đây là cyclone đặt tại đầu ra của khí than đỉnh. Nó sẽ loại bỏ hắc ín và bụi có hạt to trong khí than, đồng thời tránh cho các hạt hắc ín và bụi kích thước to tích tụ trên đường ống khí làm tắc nghẽn đường ống. 10.2.2 Cyclone cho khí than đáy (có lớp áo nước) Đó là thiết bị làm sạch cho khí than khi đi ra khỏi lò. Nó lọc bụi cho khí than đáy. Thiết bị lọc hắc ín bằng điện Đây là thiết bị làm sạch cho khí than ra khỏi lò. Chức năng chính là làm tăng độ tinh khiết của khí than. Theo thiết kế, có 1 thiết bị lọc hắc ín, gọi là lọc hắc ín số C37. Đặc tính chủ yếu như sau: TT  Chỉ tiêu  Đơn vị  Chỉ số  Ghi chú   1  Năng suất lọc khí  m3/h  4.300    2  Hiệu quả lọc  %  ≥ 95    3  Nhiệt độ khí vào  oC  35 -110    4  Số lượng a-nốt  cực  37    5  Đường kính a-nốt  mm  250    6  Diện tích mặt cắt làm việc  m2  1,82    7  áp suất làm việc  KPa  0,4 - 1,5    8  áp suất hơi  MPa  0,3 - 0,4    9  Điện áp  kV  40 - 60    10  Chỉ số điện làm việc   60kV/100mA    10.4 Thiết bị làm nguội bằng gió Đây là thiết bị làm nguội gián tiếp khí than ở khu vực làm sạch ngoài trời. Chúng tôi cung cấp một thiết bị làm nguội bằng gió, năng suất 9.000 m3 khí than/h. Thiết bị này giúp làm nguội khí than đáy xuống còn khoảng 150 oC. 10.5 Thiết bị làm nguội gián tiếp Đây là thiết bị làm sạch khí than, bố trí ngoài trời. Chức năng chính là làm nguội khí than đỉnh sau khi đã được lọc hắc ín và làm nguội khí than đáy sau khi đã được làm nguội bởi thiết bị làm nguội bằng gió. Nó loại bỏ hầu hết nước và hơi dầu nhẹ có trong khí than. Nó tránh nước tiếp xúc trực tiếp với khí than sẽ tạo ra nhiều chất thải bẩn, vì vậy nó tốt hơn cho môi trường. Một thiết bị làm nguội gián tiếp có năng suất 9.000 m3/h. Thiết kế cho dự án này có 1 thiết bị làm nguội gián tiếp, có các đặc tính sau: TT  Chỉ tiêu  Đơn vị  Chỉ số  Ghi chú   1  áp suất thiết kế  Ngoài vỏ  MPa  0,080      Trong ống   0,010    2  áp suất làm việc  Ngoài vỏ  MPa  0,060      Trong ống   0,006    3  áp suất thử  Ngoài vỏ  MPa  0,100    4  Design temperature  Ngoài vỏ  oC  60      Trong ống   90    5  Nhiệt độ làm việc  Ngoài vỏ  oC  25      Trong ống   70 - 80    6  Chất khí làm nguội    Khí than    7  Diện tích trao đổi nhiệt   m2  680    Thiết bị lọc dầu bằng điện Là thiết bị làm sạch khí than, bố trí ngoài trời. Chức năng chính là làm sạch khí than, sau khi đã được làm nguội gián tiếp và loại bỏ bụi và hắc ín. Trong dự án này, thiết kế một thiết bị lọc dầu nhẹ C72, có các đặc tính sau: TT  Chỉ tiêu  Đơn vị  Chỉ số  Ghi chú   1  Năng suất xử lý khí than  m3/h  7.422 - 10.603    2  Hiệu quả lọc  %  >95    3  Nhiệt độ khí than ra  oC  35-110    4  Số cực lọc  cực  72    5  Đường kính cực  mm  250    6  Diện tích mặt cắt làm việc  m2  3,533    7  Điện năng làm việc   60KV/100mA    Quạt gió Là loại thiết bị cấp gió bố trí trong nhà, có chức năng chính là tạo áp suất khí và cấp vào lò khí hoá than để tạo ra quá trình khí hoá. Theo thiết kế, bố trí 2 quạt 9-19 số 7.1A. Thống số chính là áp suất gió tối đa P＝?10.426 Pa, lưu lượng Q=9.988 m3/h, công suất mô tơ là 37 kW, trong đó, một quạt làm việc và một quạt dự phòng. Quạt tăng áp khí than Đây là thiết bị vận chuyển khí than ở trong buồng tăng áp khí than. Chức năng chính là tăng áp suất cho khí than sạch để chuyển tới nơi sử dụng. Theo thiết kế, có 2 quạt tăng áp loại MZ120-2200 với các thông số Q=9.040 m3/h; P=21.720 Pa. Một quạt làm việc, một quạt dự phòng. Công suất mô tơ là 90 kW. Hệ thống thuỷ lực Có 1 hệ thống thuỷ lực, gồm 1 trạm thuỷ lực, 2 xi-lanh dẫn động cho khay xỉ và 4 xi-lanh cho hệ thống nạp than. Hệ thống dẫn động cho khay xỉ có áp suất làm việc là 16 MPa và áp suất thử là 20 MPa. Hệ thống thuỷ lực cho thiết bị nạp than có áp suất làm việc là 12,5 MPa và áp suất thử là 16 MPa. Bố trí và đặc tính kỹ thuật được nêu trong mặt bằng chi tiết, sơ đồ kỹ thuật và danh mục thiết bị. 11 Mạng đường ống trong trạm Trạm khí than có hệ thống đường ống khí than, ống dẫn hơi nước, ống dẫn nước tuần hoàn, ống dẫn nước mềm, ống dẫn nước máy, ống nước cứu hoả, ống dẫn hắc ín, dầu nhẹ và nước phenol. 12 Bố trí công nghệ Lò khí hoá than, quạt tăng áp khí than và quạt gió được bố trí trong nhà bao che. Tháp lọc hắc ín, lọc dầu nhẹ, làm nguội bằng gió, làm nguội gián tiếp, v.v. được bố trí ngoài trời. 13. Kết cấu xây dựng Nhà bao che chính là loại nhà xưởng mở, cấp hai. Cấp kết cấu chống cháy không nên thấp hơn cấp hai. Nhà bao che lò khí hoá có 5 tầng, kết cấu bê tông với các chiều cao sàn là 4,0m; 8,7m; 14,7m; 21,7m có 4 tầng sàn thao tác và chiều cao nóc nhà là khoảng 28,7 m. Mặt bằng nhà cho một lò khí hoá có kích thước: dài 12,3m, rộng 12m. ( có thiết kế mặt bằng chi tiết) 14. Điện động lực Điện động lực cấp cho trạm khí hoá than là điện 3 pha 380V và một pha 220V. Nếu trạm khí than lớn thì cần phải đặt máy biến áp riêng. Mạch điện là mạch đúp. 15. Điều khiển tự động 15.1 Điều khiển tự động Thiết bị đo lường Thiết bị đo  Chỉ tiêu đo và ký hiệu  Đối tượng đo  Vị trí đồng hồ báo  Đặc tính đồng hồ  Đơn vị  Thông số vận hành bình thường  Khoảng đo   Lò khí hoá than ệ3.2 m  Nhiệt độ khí than đỉnh  T1  Khí than  Điều khiển trung tâm  mục tiêu  oC  120  0-400    áp suất khí than đỉnh  P1  Khí than  Điều khiển trung tâm  mục tiêu  Pa  3.500  0-5000    Nhiệt độ khí than đáy  T2  Khí than  Điều khiển trung tâm  mục tiêu  oC  600  0-1000    áp suất khí than đáy  P2  Khí than  Điều khiển trung tâm  mục tiêu  Pa  4.500  0-6000    áp suất khí bão hoà  P3  Khí bão hoà  Điều khiển trung tâm  mục tiêu  Pa  7.000  0-10000    áp suất khí chính  P4  khí  Điều khiển trung tâm  mục tiêu  Pa  9.000  0-12000    Nhiệt độ khí bão hoà  T3  Khí bão hoà  Điều khiển trung tâm  mục tiêu  oC  58  0-150    Nhiệt độ điểm kiểm tra lò khí hoá  T4  Khí than  Điều khiển trung tâm  mục tiêu  oC  1.100  0-1500   Lọc hắc ín C-21  Nhiệt độ hộp cách nhiệt  T5  khí  Điều khiển trung tâm, cục bộ  mục tiêu  oC  115  0-200    Nhiệt độ khí than đầu ra  T6  Khí than  Cục bộ  mục tiêu  oC  80  0-150   Lọc dầu nhẹ C-72  Nhiệt độ hộp cách nhiệt  T7  khí  Cục bộ  mục tiêu  oC  115  0-200    Nhiệt độ khí than đầu ra  T8  Khí than  Cục bộ  mục tiêu  oC  35  0-100   Làm nguội gián tiếp  Nhiệt độ khí than đầu ra  T9  Khí than  Cục bộ  mục tiêu  oC  35  0-100    áp suất khí than đầu ra  P5  Khí than  Cục bộ  mục tiêu  Pa  3.000  0-5000   Bình chứa hơi  áp suất hơi đầu ra  P6  hơi  Cục bộ  mục tiêu  MPa  0.3  0-0.5   Quạt tăng áp  áp suất đường ống chính đoạn thấp áp  P7  Khí than  Điều khiển trung tâm, buồng tăng áp  mục tiêu  Pa  2.500  0-5000    áp suất đường ống chính đoạn cao áp  P8  Khí than  buồng tăng áp, cục bộ  mục tiêu  Pa  23.000  0-30000    Nhiệt độ ống cao áp  T10  Khí than  cục bộ  mục tiêu  oC  35  0-100    áp suất quạt đầu ra  P9  Khí  cục bộ  mục tiêu  Pa  12.000  0-15000   Lưu lượng  Lượng khí nạp vào  Q  Khí  Điều khiển trung tâm  mục tiêu  Nm3/h  4.500  0-6000   Phễu than định lượng luôn phải đảm bảo có đầy than. Hệ thống nạp than tự động được điều khiển bằng PLC. Nạp than vào khi nhiệt độ khí than đỉnh ở đầu ra vượt quá 125 oC, van 2 sẽ mở, lượng than có sẵn trong phễu sẽ được nạp vào lò, đóng van 2 và mở van 1, than từ thùng chứa sẽ vào phễu định lượng, sau đó đóng van 1. Đó là chương trình nạp than. Mỗi van sẽ mở 6 giây và đóng 1 giây, tổng cộng là 7 giây, mỗi chu trình là 14 giây và tham số này có thể điều chỉnh được. Chúng ta nên quan tâm đến hệ thống nạp than bán tự động và thủ công. Nạp than tự động hay thủ công không được ảnh hưởng tới thiết bị nạp than. Nếu bất kỳ chi tiết nào trong hệ thống nạp than tự động bị hỏng, nó cũng không được ngăn cản việc nạp than thủ công. Lò khí hoá than 2 gai đoạn ệ2.0m có hệ thống nạp than tự động theo sơ đồ sau: van 1 van 1 van 2 van 2 Nạp than bán tự động Khi chuyển sang chế độ bán tự động, than sẽ được nạp lần lượt theo sự tính toán, nạp liên tục. Tắt chế độ này, việc nạp than sẽ ngừng lại. Nạp than thủ công Các bước điều chỉnh công tắc trên tủ điều khiển như sau: Mở van 2, Đóng van 2, Mở van 1, Đóng van 1. Nhiệt độ bão hoà sẽ được kiểm soát tự động. Khoảng điều chỉnh là 58 - 60 oC, độ chính xác 0,5 oC. Mực nước trong bình chứa hơi được điều khiển tự động. Nạp thêm nước nếu dưới mức thấp, ngừng nạp khi đạt mức cao. Thiết bị sẽ báo động bằng âm thanh khí chạm mức thấp. 6 điểm đo nhiệt độ của lò sẽ được kiểm tra tự động. 15.2 Báo sự cố Báo sự cố lần đầu khi áp suất khí than trong ống chính giảm thấp xuống 300 Pa, báo lần 2 khi nó giảm xuống 150 Pa. Sau khi điều chỉnh, nó tự động tắt. Báo sự cố tự động khi nhiệt độ buồng cách nhiệt xuống thấp hơn 110 oC. Báo sự cố tự động khi mực hơi trong bình chứa hơi thấp hơn mức nước. Âm thanh của 3 loại báo sự cố này khác nhau để dễ phân biệt. 15.3 Chiếu sáng, chống sét và nối đất. Nhà bao che chính và bao che thiết bị tăng áp là khu vực chống nổ. Phần còn lại không phải lò khu vực chống nổ. Thông thường, ta dùng đèn báo chống cháy nổ. ta dùng đèn treo cho khu vực thiết bị làm sạch khí, đèn báo nguy hiểm cho khu vực phòng máy, phòng điều khiển trung tâm và các lối đi chính. Tính toán khả năng chiếu sáng theo đơn vị diện tích và độ dài. Nhà bao che chính, các thiết bị làm sạch khí, đường ống cần được nối đất. 15.4 Đấu nối cho các thiết bị tăng áp và quạt gió Thiết bị tăng áp chỉ hoạt động khi quạt gió đã hoạt động. Thiết bị tăng áp cũng phải tự động dừng khi quạt gió ngừng hoạt động. Đấu nối phải cho phép các quạt hoạt động không đồng thời. An toàn, môi trường và chống cháy An toàn A Lưu ý nối đất chống sét, chống tĩnh định cho đường ống và các thiết bị phụ trợ. B Cần bố trí thang nâng, sàn theo tác, thiết bị báo động ở các thiết bị khi sửa chữa, bảo dưỡng chúng. C Cần bố trí các thiết bị xả áp an toàn có phủ nước cho các đoạn đường ống trên toàn hệ thống. D Cần có các thiết bị thổi hơi và quạt đuổi khí khi sửa chữa thiết bị. E Cần tạo hệ thống quản lý và nội quy vận hành. F Cần có khu vực đệm và người gác cửa nghiêm chỉnh. Bảo vệ môi trường A Chống ồn: độ ồn dưới 85 db. B Xử lý hắc ín Tính toán hắc ín, dầu khoảng 60-80 kg/tấn than (tương đương lượng chất bay hơi của than). Thiết bị lọc hắc ín và lọc dầu sẽ thải hắc ín và dầu xuống các bể chứa tương ứng. Chất thải này có thể dùng làm nhiên liệu hoặc bán như nguyên liệu thô cho ngành hoá chất. C Xử lý nước phenolic Lượng nước phenolic được tính là 60-80 kg/tấn than. Xử lýnước này băng công nghệ đốt hoặc trộn với bụi than thành dung dịch than, cung cấp cho các lò đốt. D Xử lý cặn thải Cặn thải rắn của quá trình sản xuất này là xỉ than. Do xỉ than bị ướt khi thải ra, chúng sẽ không gây bụi. Lượng xỉ tương đương với hàm lượng xỉ trong than, thông thường yêu cầu dưới 15%. Cần bãi chứa xỉ khoảng 150m2 đủ để chứa xỉ trong 5 - 7 ngày. Xỉ có thể dùng làm đường, gạch xây và không gây ảnh hưởng tới môi trường. Chống cháy A Bố trí một số thiết bị chống cháy ở khu vực này. B Bố trí đường cho xe cứu hoả và họng nước cứu hoả. Điện, nước và hơi cho trạm khí hoá than Điện Tiêu thụ điện cho trạm khí hoá than 2 giai đoạn ễ3.2m   TT  Tên thiết bị  Model  Đặc điểm  Đ.vị  SL  kW/bộ  Công suất lắp đặt kW  Công suất sử dụng kW  Tần suất sử dụng ％?  Tiêu thụ thực tế kw   1  Tời điện  BH43-3Tx30  P = 3 tấn  c  2  5  10  5  50%  2,5   2  Hệ thống thuỷ lực    c  1  22  22  11  50%  5,5   3  Bơm dầu cho TB nạp than  DDB-18   c  1  1  1  1  50%  0,5   4  Bơm dầu cho TB xả xỉ  GDB-4   c  1  1  1  1  30%  0,3   5  TB lọc hắc ín  C-37   c  1  7,5  7,5  7,5  100%  7,5   6  TB lọc dầu  C-72   c  1  15  15  15  100%  15   7  Quạt gió  9-19No7.1A  P＝?10.426 Q=9.988m3/h  c  2  37  74  37  100%  37   8  TB tăng áp  MZ120-2200  Q=9.040m3/h P=21720Pa  c  2  90  180  90  100%  90   9  Bơm cho HT làm nguội    c  2  27  54  27  100%  27   10  Bơm nước phenol  FLGH-32-200  Q = 4.4～ô8.3 m3/ h P = 50～ô48 m3/ h  c  2  4  8  4  30%  1,2   11  Bơm dầu bôi trơn  KCB-200  Q=200L/min; P=0,36Mpa  c  2  4  8  4  30%  1,2   12  Bơm nước mềm  IS50-32-200B  Q=7-14 m3/h P=41-45 m  c  2  5.5  11  5.5  50%  2,75   13  Chiếu sáng    hệ    5  5  40%  2   16  Tổng cộng  391,5  213   192,45   Tiêu thụ điện: Công suất lắp đặt 391,5 kW; Công suất sử dụng 213 kW; Tiêu thụ điện thực tế 192,45 kW 17.2 Tiêu thụ nước Tiêu thụ nước mềm: 720-1.340 kg/h 17.280-32.160 m3/ngày Nước cho sinh hoạt: 5 m3/ngày 17.3 Hơi Hệ thống tự tạo hơi nước làm tác nhân khí hoá, hơi bên ngoài hệ thống dùng để làm kín các lỗ kiểm tra, chống nóng cho hệ thống cách nhiệt và các ống trao đổi. Tiêu thụ hơi Tiêu thụ hơi  áp suất hơi MPa  Tiêu thụ kg/h  Ghi chú     Liên tục  Không liên tục    Tác nhân khí hoá  0.098  550  0    Làm kín  0.25-0.3  0  60  Mở 2 lỗ kiểm tra đồng thời với thời gian tối đa 10 phút   Hộp cách nhiệt  0.3-0.4  150  0    Gia nhiệt ống hắc ín  0.3-0.4  100  0    Bể chứa hắc ín  0.3-0.4  100  0    Tổng cộng   900  60  960   Khuyên dùng một nồi hơi 1 tấn/h. 18 Công nhân Số công nhân: 21 người Vị trí  Ca I  Ca II  Ca III  Nghỉ  Tổng   Nạp liệu  3  3  3  1  10   Chuyển than, xỉ, vận hành quạt và bơm  2  2  2  1  7   Kiểm soát khí  1  1  1   3   Trưởng trạm  1     1   Tổng cộng  7  6  6  2  21   19 Liên lạc Điện thoại tại trạm than là phương tiện liên lạc. 20 Thông tin thêm 20.1 Mặt bằng và hướng Xây dựng trạm khí than theo điều kiện thực tế của nhà máy. Lò khí hoá, hệ thống tăng áp, bình chứa hơi, hệ thống xử lý nước tuần hoàn, kho than của một trạm khí than mới cần được bố trí xuôi hướng gió mùa hè. Cần bố trí 20-30% diện tích cây xanh trong trạm. Kích cỡ kho than cần đủ cho 1 tháng sản xuất, khoảng 500 m2. Vận tải Than được vận tải tới kho bằng xe tải. Đường giao thông cần bố trí xung quan trạm khí hoá than và kho than. 21. Lưu ý: Các thông số tính toán về nhiên liệu, tiêu hao nhiên liệu, nhiệt trị khí than sinh ra, .v.v. đều được tính toán dựa theo những đặc điểm kỹ thuật của các loại than có tại Trung Quốc. Theo kinh nghiệm của công ty chúng tôi, than đá anthracite của Việt nam có chất lượng cao hơn, nhiệt trị cao hơn, phù hợp hơn với công nghệ khí hoá so với than của Trung Quốc. Do đó, số liệu cụ thể của việc đầu tư sẽ được tính toán lại chi tiết hơn đối với từng dự án riêng biệt. 0976151525