Những lò hơi kiểu lớp sôi tuần hoàn đang vận hành ở Mỹ

Trong những năm gần đây ở Mỹ đã đưa vào vận hành một số lò hơi LSTH công suất lớn.

Từ năm 2002, Công ty năng lượng Jacksonville Electric Authority đưa vào vận hành 2 lò hơi LSTH công suất mỗi lò 300 MW thay cho các lò hơi cũ. Các lò hơi này đốt than và cốc dầu mỏ có đặc tính như sau:

-         Công suất nhiệt: 689 MW

-         Công suất hơi: 906 tấn/ giờ

-         Áp suất hơi mới: 17,2 MPa

-         Nhiệt độ hơi: 540/540 ⁰C

Đặc tính của nhiên liệu được sử dụng

Than được đập nhỏ tới cỡ 6,4 mm và được trộn với đá vôi nghiền; đá vôi hấp thụ tới 90% lưu huỳnh trong than. Hỗn hợp nhiên liệu với chất hấp thụ được thổi vào lớp sôi từ dưới lên bằng gió nóng. Cũng từ dưới lớp sôi bổ sung thêm không khí, còn ở vùng trên lớp sôi gió cấp hai được đưa vào để duy trì nhiệt độ trung bình gần 816 ⁰C, nhiệt độ này thấp hơn nhiệt độ hoá mềm tro, đối với tất cả các loại nhiên liệu. Việc duy trì nhiệt độ và đưa không khí vào từng cấp đúng đắn sẽ giảm đáng kể sự hình thành NO _xtrong các sản phẩm cháy. Việc tiếp tục giảm thiểu NO _xchất thải được thực hiện bằng cách trích amoniac vào dòng khói. Ống khói chung cho cả 2 lò hơi của NMNĐ có chiều cao 153 m.

Tại NMNĐ này đã xây dựng 2 kho kín chứa than lớn nhất vùng Tây bán cầu với sức chứa mỗi kho 54,5 nghìn tấn, đường kính của mỗi kho 122 m, vật liệu hợp kim nhôm; nhà cung cấp - hãng Geometrica. Nhiên liệu được cung cấp bằng các tàu biển đưa trực tiếp từ bến vào kho than bằng các băng tải dài 3,66 km.

Sau khi lò hơi vận hành ổn định đã giảm 10,3% chất ô nhiễm chính phát thải vào khí quyển, còn công suất của nhà NMNĐ đã tăng thêm 25%. Trị số các chất phát thải như sau: NO _x37 mg/ MJ, SO ₂64,5 mg/ MJ, các hạt rắn 5 mg/ MJ.

Tháng 4 - 2002 tại NMNĐ Red Hills (bang Mississipi) đã đưa vào vận hành công nghiệp hai tổ máy với tổng công suất tinh 440 MW đốt than nâu. Các lò hơi LSTH do hãng Alstom chế tạo. Áp suất hơi quá nhiệt 18,2 MPa, nhiệt độ 568/540 ⁰C. Mỗi lò hơi được trang bị 4 bộ cyclon. Các chất phát thải giới hạn cho phép với 6% O ₂(ở điều kiện bình thường) là SO ₂325 mg/m ³, NO _x260 mg/ m ³, CO 260 mg/ m ³, các hợp chất hữu cơ trong tro bay 7 mg/m ³. Hàm lượng Ca cao trong tro của than nâu cho phép giảm tiêu hao đá vôi đưa vào lò để khử lưu huỳnh. Có 4 bộ trao đổi nhiệt để điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt.

Giữa năm 2004, ở bang Pensilvania, trên mặt bằng của NMNĐ Seward (được xây dựng năm 1921) đã đưa vào một tổ máy với cấu hình 2 lò hơi LSTH - 1 tuabin hơi 1 máy phát điện, công suất tổ máy 521 MW, lò hơi LSTH do hãng Alstom chế tạo, khói của 2 lò được đưa vào ống khói cao 183 m.

NMNĐ này đốt các phế liệu khai thác á bitum. Trong bán kính 80 km từ NMNĐ phế liệu khai thác than được đánh giá là 100 triệu tấn, còn trên lãnh thổ của bang có thêm 250 triệu tấn nữa. Những núi than phế liệu này có chiều cao gần 90 m và chiều dài hàng trăm mét. Những dòng chảy do mưa rào kéo những núi than xuống làm huỷ diệt tất cả mọi sinh vật trong các nguồn nước của địa phương. Dự kiến suốt cuộc đời của NMNĐ sẽ có thể sử dụng khoảng 100 triệu tấn trong số than phế liệu nói trên.

Các phế liệu khai thác than được sử dụng ở NMNĐ có các đặc tính sau.

Nhiệt trị:                                  11,6 - 13,9 MJ/ kg

Hàm lượng tro trung bình:          51%     

Lưu huỳnh:                               2,75 - 4,2%

Chất bốc:                                11 - 13%.

Khi NMNĐ phát đầy tải sẽ sử dụng 437 tấn/ giờ nhiên liệu, 83,5 tấn/ giờ đá vôi để khử SO ₂. Từ NMNĐ sẽ chở đi gần 270 tấn/ giờ tro để lấp đầy những mỏ đã bỏ không.

Nhiên liệu chở đến NMNĐ được bốc dỡ, đưa qua thiết bị sàng để thu lại các hạt có kích thước 50 mm và theo đường vận chuyển ngầm (băng tải) chuyển đến kho kín với diện tích 11,2 nghìn m ²và cao 30,5 m. Sức chứa của kho 40 nghìn tấn đủ để NMNĐ vận hành trong 4 ngày đêm. Sau đó than được băng tải cung cấp từ kho than vào gian đặt máy đập, và từ đó vào một trong 8 bunke của gian lò hơi.

Đá vôi được chứa trong toà nhà tròn với sức chứa 12,7 nghìn tấn và sau khi được nghiền nhỏ cũng được cấp tới 1 trong 4 bunke của gian lò.

Ngoài hệ thống khử NO _xcó chọn lọc không dùng chất xúc tác, ở NMNĐ này sử dụng bộ phận hấp thu Alstom để giảm SO ₂cùng với việc giảm tiêu hao đá vôi.

Ở bang Kentucky đã xây dựng NMNĐ Gillbert công suất 265 MW với 2 lò hơi LSTH. Chúng được trang bị các hệ thống khử NO _xcó chọn lọc không dùng chất xúc tác, các chất thải không vượt quá 42,7 mg/ MJ. Để giảm tiêu hao đá vôi đưa vào lớp sôi, khói được đưa qua buồng sấy có phun hơi, trong đó nước được sử dụng không phải trong thành phần huyền phù mà được trích vào khói riêng rẽ khỏi chất hấp thụ, điều này làm giảm đáng kể kích thước của thiết bị. Khí thải SO ₂không vượt quá 258 mg/ MJ, còn các hạt rắn 4,3 mg/ MJ. Khí thải CO ở phụ tải 70 - 100% dưới 6,4 còn ở phụ tải 40 - 70% dưới 8,5 mg/ MJ. Các chất thải của những hợp chất hữu cơ theo tro bay được hạn chế ở mức 2,2 mg/ MJ, còn amoniac - 0,001%.

Trên mặt bằng khu vực NMNĐ đốt than phun Sprulock thuộc bang Kentucky, năm 2005 đã đưa vào vận hành tổ máy công suất 278 MW với lò hơi LSTH. Dự kiến sẽ đưa vào vận hành thêm 1 tổ máy tương tự tại NMNĐ này vào năm 2008. Mỗi lò LSTH này được tính toán để đốt vài triệu lốp ô tô và 150 nghìn tấn sinh khối một năm…