Các lò hơi lớp sôi tuần hoàn mới đưa vào vận hành ở các nước
Thái Lan,năm 1998 tại nhà máy nhiệt điện (NMNĐ) Tha Toom đã đưa vào vận hành 2 tổ máy công suất 150 MW, một tổ máy với các lò hơi LSTH kết cấu compact và lần đầu tiên có bộ tái quá nhiệt. Các tổ máy này vận hành bằng than bitum (bitumious) và antraxit nhập khẩu, cung cấp điện và nhiệt năng cho các hộ tiêu thụ công nghiệp. Bộ tái quá nhiệt được phân chia thành 2 khoang với ống góp trung gian. Nhiệt độ hơi tái quá nhiệt được điều chỉnh bằng rẽ nhánh một phần hơi vào ống góp trung gian.
Sau đây trình bày các chỉ tiêu thiết kế chính của các lò hơi và các kết quả thử nghiệm về nhiệt với phụ tải 97 – 100%:
- Các chỉ tiêu kinh tế
Công suất nhiệt, MW 370,3
Năng suất hơi (mới/ tái quá nhiệt t/h) 483/440
Áp suất hơi, MPa 16,2/5,5
Nhiệt độ hơi, 0C 542/542
Than bitum antraxit
Độ ẩm, % 8,0 8,0
Độ tro, % 9,9 12,4
Hàm lượng lưu huỳnh, % 0,4 0,4
Nhiệt trị cháy cao, MJ/kg 26,7 28,1
Những khí phát thải giới hạn, ppm, với 6%O 2
NO x 180
SO 2 450
- Những kết quả thử nghiệm về nhiệt với phụ tải 97 - 100% và đốt than antraxit:
Công suất nhiệt, MW 357
Năng suất hơi (mới/tái quá nhiệt t/h) 469/399
Áp suất hơi, MPa 15,6/3,2
Nhiệt độ hơi, 0C 538/541
Hiệu suất lò hơi, % 92,0
Nồng độ các khí phát thải giới hạn, ppm, với 6% O 2:
+ NO x 34
+ SO 2(không đưa đá vôi vào) 339
Trong cấu hình của các lò hơi đó lần đầu tiên người ta bố trí đặt từng đôi cyclone – vách trước (front) và vách sau của buồng đốt. Những bộ quá nhiệt chính và bộ tái nhiệt được thiết trí ở dạng các tấm (panen) – omêga.
Mỗi lò hơi được trang bị 2 bơm nước cấp, năng suất 100% mỗi bơm. Sau các lò hơi lắp đặt các bộ lọc bụi tĩnh điện 4 trường, một sống khói chung (bêtông cốt thép) với 2 thân ống riêng biệt cho mỗi lò đặt bên trong.
Ba Lan, những lò hơi với LSTH compact của các tổ máy số 4 – 6 công suất 262 MW, một tổ có cấu hình tương tự (một tổ gồm một lò hơi, một tuabin – máy phát điện) đã được đưa vào vận hành năm 2002 tại NMNĐ Turow với những thông số sau:
Công suất nhiệt, MW 555
Công suất điện của tổ máy, MW
Công suất đầu cực máy phát điện 261,80
Công suất tinh 238,10
Lưu lượng hơi mới, t/h 740,00
Áp suất hơi, MPa 16,65
Nhiệt độ hơi, 0C 565,00
Những thông số của bộ tái quá nhiệt
Lưu lượng hơi, t/h 660,00
Áp suất hơi, MPa 3,85
Nhiệt độ hơi, 0C 565,00
Mỗi lò hơi có 8 bộ trao đổi nhiệt INTREX TMvà 4 máy cấp nhiên liệu ở vách trước và vách sau của buồng đốt. Khả năng điều chỉnh các hạt rắn trên lớp sôi đảm bảo độ linh hoạt vận hành cao hơn và điều chỉnh nhiệt độ hơi tốt hơn.
Những lò hơi cũ đốt than nâu của 3 tổ máy đầu tiên của NMNĐ này đã được thay bằng 3 lò hơi LSTH kết cấu truyền thống công suất tương đương 235 MW một tổ máy. Những chỉ tiêu chính của lò hơi:
Công suất nhiệt, MW 559
Năng suất hơi (mới/tái quá nhiệt, t/h) 665/593
Áp suất hơi, MPa 13,2/2,5
Nhiệt độ hơi, 0C 540/540
Nhiên liệu:
Độ ẩm, % 44
Độ tro, % 22,5
Hàm lượng lưu huỳnh, % 0,6
Nhiệt trị cháy cao, MJ/kg 9,8
Lượng phát thải giới hạn, ppm:
NO x 210
SO 2 140
Do độ ẩm của nhiên liệu cao nên tỷ số lưu lượng khí trên lưu lượng hơi quá lớn. Kết quả là các kích thước của những lò hơi đó là lớn nhất thế giới.
Trong thiết kế NMNĐ mong muốn sử dụng các móng hiện hữu và phần lớn các cột thép đã buộc các nhà thiết kế nghiên cứu triển khai lò hơi không phải với 3, mà với 2 cyclone đường kính lớn hơn. Trong trường hợp 3 cyclone thì chiều rộng của lò hơi tăng thêm 30%. Những chỉ tiêu thực tế và thiết kế được trình bày trong bảng trên.
Trước khi bàn giao các tổ máy cho chủ đầu tư đã tiến hành chạy tin cậy 30 ngày. Đã tiến hành thử nghiệm, xác nhận tất cả các chỉ tiêu cam kết (guarantees) bao gồm cả các yêu cầu của Liên hiệp phối hợp sản xuất và truyền tải điện năng (UCPTE), các yêu cầu này là tiêu chuẩn đối với tất cả các nhà máy điện của các nước liên minh châu Âu. Thí dụ, trong số những yêu cầu đó có:
- Các thử nghiệm đầy tải trong suốt 72 giờ
- Tốc độ nâng tải tới 4%/ phút trong khoảng 40 - 100% phụ tải
- Sa thải và nâng tải với tốc độ 5%/ phút
- Khả năng sa thải phụ tải tới trị số không tải với việc hoà đồng bộ lại tiếp theo trong khoảng thời gian cho trước.
- Thời gian nâng đầy tải sau khi khởi động từ trạng thái lạnh, ẩm hoặc nóng.
Các chỉ tiêu của tất cả các tổ máy đã đáp ứng các yêu cầu hoặc vượt các yêu cầu đó.
Tại NMNĐ Joworzno II có 2 tổ máy với các lò hơi LSTH đang vận hành, công suất mỗi tổ máy 70 MW. Tại Trung tâm nhiệt điện Siersza 2 tổ máy với các lò hơi LSTH đang vận hành, công suất mỗi tổ máy 153 MW, các lò hơi LSTH này do nhà máy RAFACO thiết kế và chế tạo, nhiệt độ hơi ở đầu ra của bộ quá nhiệt là 560 0C.
Trung Quốc,lò hơi đầu tiên ở Dalian đã đưa vào vận hành 2 lò hơi LSTH với năng suất hơi 220 t/h mỗi lò, sau đó ở nhà máy chế biến dầu mỏ tại Ningbo cũng đã đưa vào vận hành 2 lò hơi LSTH với năng suất hơi 410 t/h mỗi lò (công suất điện của tổ máy 100 MW) chạy bằng cốc dầu mỏ. Những lò hơi đó do hãng Foster Wheeler chế tạo.
Ở tỉnh Henan sẽ xây dựng 2 tổ máy với các lò hơi LSTH công suất 50 MW mỗi tổ máy.
Tháng 12 – 2005 đã đưa vào vận hành một lò hơi LSTH trình diễn cho tổ máy công suất 300 MW tại NMNĐ Baima. Lò hơi này cũng do hãng Alstom chế tạo cùng với sự cộng tác của Công ty chế tạo lò hơi Dongfang (Trung Quốc). Lò hơi được trang bị 4 cyclone và 4 bộ trao đổi nhiệt đưa ra ngoài. Nhiên liệu than antraxit. Phụ tải thấp nhất của lò hơi không phải đốt kèm dầu madut là 40%. Những chỉ tiêu chính của lò hơi như sau:
Hơi mới
Lưu lượng, t/h 1,025
Áp suất, MPa 17,4
Nhiệt độ, 0C 540
Hơi tải quá nhiệt
Lưu lượng, t/h 843,93
Áp suất, MPa 3,7
Nhiệt độ, 0C 540
Nhiệt độ nước cấp, 0C 281
Ba Công ty chế tạo lò hơi của Trung Quốc Dongfang, Harbin và Shanghai, kể cả 10 Viện thiết kế đã nhận được giấy phép sử dụng công nghệ lò hơi LSTH. Những giấy phép này trao quyền phối hợp chế tạo, trong đó hãng Alstom thực hiện dự án và cung cấp một số cụm thiết bị quan trọng nhất, còn các đối tác Trung Quốc chế tạo các phần tử còn lại của lò hơi.
Những nước khác,hãng Alstom đã cung cấp 2 lò hơi LSTH cho Việt Nam đốt than lưu huỳnh cao, chất bốc thấp, công suất mỗi tổ máy 50 MW tại NMNĐ Cao Ngạn (2 x 50 MW) với các thông số hơi 9,4 MPa, 538 0C.
Tại Philippinđang xây dựng NMNĐ Antique công suất 100 MW để cung cấp điện cho đảo Panai. Giá NMNĐ là 100 triệu USD. NMNĐ này sử dụng lò hơi LSTH, đốt than.
Indonexia,một tập đoàn với sự tham gia của hãng Alstom đã nhận được đơn đặt hàng trị giá 118,3 triệu USD để cung cấp 2 lò hơi LSTH cho 2 tổ máy N3 và N4 công suất mỗi tổ là 100MW cho NMNĐ Taharan. Hai tổ máy này được đưa vào vận hành năm 2007 và 2008.
Pribaltique,NMNĐ Harvskaia công suất 215 MW đã được cải tạo đợt I. Sau khi hoàn tất công trình thì NMNĐ này sẽ là NMNĐ đốt than phiến thạch lớn nhất thế giới (430 MW) sử dụng công nghệ LSTH.
Úc,cách Sydney190 km về phía Bắc đã xây dựng NMNĐ Redbank với 2 tổ máy công suất mỗi tổ máy 70 MW được trang bị các lò hơi LSTH do hãng Alstom chế tạo. NMNĐ này đốt các phế liệu khai thác than.
Đài Loan, tại nhà máy chế biến dầu mỏ Mailiao đã xây dựng NMNĐ với 2 tổ máy, công suất mỗi tổ máy 150 MW với các lò hơi LSTH do hãng Alstom cung cấp. Nhiên liệu cho NMNĐ là cốc dầu mỏ. Những lò này được trang bị các hệ thống khử NO xchọn lọc không có chất xúc tác và 2 bộ thiết bị phản ứng để đưa bổ sung đá vôi vào làm giảm SO 2trong khói.
Puerto Rico, tại Trung tâm nhiệt điện của nhà máy hoá dầu đang vận hành 2 tổ máy, công suất mỗi tổ máy 250 MW, với 2 lò hơi LSTH. Hai lò hơi này được trang bị các hệ thống khử NO xchọn lọc không chất xúc tác, các bộ lọc bụi tĩnh điện, các bộ sấy phun mù để giảm các chất thải NO xxuống 57; SO 2xuống 9; CO xuống 94 ppm; các hợp chất hữu cơ theo tro bay xuống 7,7; axit sunlfuric xuống 0,64; amoniac xuống 10 ppm (tất cả các nồng độ đó được đưa về hàm lượng O 2trong khói 7%). Hiệu suất khử bụi trong bộ khử bụi tĩnh điện ít nhất 99%.
Mêhico, tại NMNĐ Termoelectrica del Golfo đang vận hành 4 tổ máy công suất mỗi năm 130 MW với 4 lò hơi LSTH.
Ý, đảo Sardiniasau khi cải tạo đã đưa tổ máy số 2 của NMNĐ Sulcis công suất 340 MW vào vận hành. Tổ máy được trang bị lò hơi của hãng Alstom. Năng suất hơi của lò hơi LSTH này là 1.026 t/h, đốt than với hàm lượng lưu huỳnh 8%. Các thông số hơi 16,9 MPa, 565/580 0C, hiệu suất tinh của tổ máy 40%, các khí thải: SO 2140; NO x98 ppm.
Hoàn thiện các lò hơi lớp sôi tuần hoàn
Khi chuyển sang các thông số siêu tới hạn thì hiệu suất của các tổ máy tăng đáng kể.
Đối với NMNĐ Lagisza của Ba Lan, các hãng Foster Wheeler Energia Oy (Phần Lan) và Foster Wheeler Energia Polska đã nhận được đơn hàng “Cù lao lò hơi” LSTH thông số siêu tới hạn công suất 460 MW (một lò). Giá lò hơi này là 145 triệu USD. Các thông số hơi trước tuabin của tổ máy là 27,5 MPa; 560/580 0C; nhiệt độ nước cấp là 290 0C; hiệu suất trên 43%. Với những ống thẳng đứng của lò hơi Benson lưu lượng theo khối lượng của tác nhân (chất công tác) sẽ là 600 kg/m 2.s) hoặc thấp hơn (trong các lò hơi thông thường - 1.100 kg/m 2.s). Trong lò hơi bitum của 10 mỏ với số lượng đảm bảo 30% nhiệt đưa vào khi đốt nhiên liệu.
Hãng Foster Wheeler đã thiết kế xong lò trực lưu với LSTH cho tổ máy công suất 600 MW. Hãng Alstom cũng đang tích cực nghiên cứu triển khai các lò hơi LSTH công suất đó. Công suất của các tổ máy với lò hơi LSTH của Alstom hiện đang giới hạn ở 400 MW do kết cấu tách rời buồng đốt với 4 cyclone đặt đối xứng. Trong các lò hơi công suất lớn, thay cho các cyclone với vỏ bọc nặng nề sẽ sử dụng 6 bộ trao đổi nhiệt với LSTH cùng các vách làm mát bằng nước hoặc hơi. Công ty năng lượng Electricité de France (EdF) đã đặt hàng hãng Alstom dự án lò hơi siêu tới hạn với LSTH cho tổ máy công suất 600 MW.
Suất đầu tư cho việc xây dựng NMNĐ với các lò hơi LSTH là 1000 - 1500 USD/kW.
