Luận án TS: Nghiên cứu khí động, trao đổi nhiệt và vòng đời công nghệ lớp sôi tuần hoàn

BỘ BỘGIÁO DỤCVÀ GIÁODỤC VÀĐÀO ĐÀOTẠO TẠO TRƯỜNG ĐẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NỘI LỜI CAM ĐOAN ----------------------------------------- ----------------------------------------- Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu được trích dẫn có nguồn gốc. Các kết quả trình bày trong luận án là trung thực và chưa từng được tác giả nào công bố trong bất kỳ công trình nào. Tác giả luận án NGUYỄN NGUYỄN MINH MINH TIẾN TIẾN NGUYỄN MINH TIẾN NGHIÊN CỨU KHI NGHIÊN CỨU KHI ĐỘNG, ĐỘNG, TRAO TRAO ĐỔI ĐỔI NHIỆT NHIỆT VÀ VÒNG ĐỜI VÀ VÒNG ĐỜI CỦA CỦA CÔNG CÔNG NGHỆ NGHỆ LỚP LỚP SÔI SÔI TUẦN TUẦN HOÀN HOÀN Chuyên ngành: Kỹ thuật nhiệt Mã số: 62520115 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NHIỆT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NHIỆT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS PHẠM HOÀNG LƯƠNG HÀ NỘI-2018 HÀ NỘI-2018 i Hà Nội-2016 LỜI CẢM ƠN Với tất cả sự kính trọng và biết ơn sâu sắc nhất, tác giả xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn PGS.TS Phạm Hoàng Lương đã tận tình chỉ bảo và động viên trong suốt quá trình nghiên cứu và viết luận án để tác giả có thể hoàn thành bản luận án này.

Tác giả xin trân trọng cảm ơn cảm ơn tập thể các Thầy cô giáo Phòng nghiên cứu năng lượng bền vững, Viện Tiên tiến khoa học và công nghệ, Viện Khoa học và Công nghệ Nhiệt-Lạnh, Viện Đào tạo sau đại học của Trường đại học Bách Khoa Hà Nội đã tận tình góp ý và giúp đỡ tác giả trong quá trình thực hiện luận án. Tác giả xin trân trọng cảm ơn Viện Tiên tiến khoa học và công nghệ, Chương trình giáo sư UNESCO (Đại học Bách khoa Hà Nội) đã hỗ trợ tài chính trong việc cải tạo mô hình buồng đốt lớp sôi tuần hoàn hiện có tại Viện Khoa học và Công nghệ Nhiệt-Lạnh, các cán bộ kỹ thuật tại các Công ty nhiệt điện Na Dương, Cao Ngạn, Uông Bí đã cung cấp số liệu thông tin về hiện trạng khai thác vận hành lò lớp sôi tuần hoàn (CFB), lò than phun (PF) tại các công ty này. Cuối cùng Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình và các bạn bè đã động viên, giúp đỡ tác giả trong suốt thời gian nghiên cứu, thực hiện luận án. ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN.

ii MỤC LỤC. iii DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT. vi DANH MỤC BẢNG BIỂU. xi DANH MỤC HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ.

xiii MỞ ĐẦU. Tính cấp thiết của đề tài. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài. Phạm vi nghiên cứu.

Phương pháp nghiên cứu. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài. Điểm mới của luận án. Bố cục của luận án.

4 CHƯƠNG 1-TỔNG QUAN VỀ KHÍ ĐỘNG HỌC, TRAO ĐỔI NHIỆT TRONG LỚP SÔI TUẦN HOÀN VÀ ỨNG DỤNG PHÂN TÍCH VÒNG ĐỜI ĐỂ SO SÁNH CÔNG NGHỆ. Khí động học lớp sôi tuần hoàn. Các trạng thái tương tác khí-hạt. Cơ chế của lớp sôi.

Lớp sôi nhanh. Phân bố giáng áp và độ rỗng trong buồng đốt lớp sôi nhanh .Vận tốc sôi tối thiểu .Vận tốc tới hạn. Nghiên cứu thực nghiệm về tốc độ tuần hoàn hạt trong buồng đốt. Nghiên cứu thực nghiệm của Phạm Hoàng Lương và cộng sự.

Nghiên cứu thực nghiệm của Sung Won Kim và cộng sự. Nghiên cứu thực nghiệm của Myung Won Seo và các cộng sự. Nghiên cứu thực nghiệm của Tzeng Lim và các cộng sự. Nghiên cứu thực nghiệm của Kalita và các cộng sự.

Nghiên cứu thực nghiệm của Jong Hun Lim và các cộng sự. Nghiên cứu thực nghiệm của N. Chovichien và các cộng sự. Nghiên cứu thực nghiệm của Tatjana và các cộng sự.

Đánh giá các nghiên cứu mô hình lý thuyết và mô hình thực nghiệm xác định tốc độ tuần hoàn hạt trong lớp sôi tuần hoàn. Truyền nhiệt trong lớp sôi tuần hoàn. Nguyên lý truyền nhiệt trong lớp sôi tuần hoàn. Cơ chế truyền nhiệt trong lớp sôi tuần hoàn.

Truyền nhiệt từ khí tới hạt. Truyền nhiệt từ lớp sôi tới vách. Mô hình lý thuyết truyền nhiệt từ lớp tới vách. Thành phần đối lưu hạt (Kcp).

Thành phần đối lưu pha phân tán (Kcd). Thành phần bức xạ (Kr). Các nghiên cứu thực nghiệm trao đổi nhiệt từ lớp tới vách trong lớp sôi tuần hoàn. Nghiên cứu thực nghiệm trao đổi nhiệt từ lớp tới vách của Gupta và Nag.

Nghiên cứu thực nghiệm trao đổi nhiệt từ lớp tới vách của Kalita và cộng sự. Nghiên cứu thực nghiệm trao đổi nhiệt từ lớp tới vách của Pagliuso và cộng sự. Nghiên cứu thực nghiệm trao đổi nhiệt từ lớp tới vách của Afsin Gungor và cộng sự. Nghiên cứu thực nghiệm trao đổi nhiệt từ lớp tới vách của Koksal và cộng sự.

Nghiên cứu thực nghiệm trao đổi nhiệt từ lớp tới vách của Nirmal và cộng sự. Đánh giá các nghiên cứu mô hình lý thuyết và mô hình thực nghiệm về trao đổi nhiệt trong buồng đốt lớp sôi tuần hoàn. Vòng đời và ứng dụng phân tích vòng đời để so sánh công nghệ năng lượng. Các khái niệm về Vòng đời.

Ứng dụng phân tích Vòng đời để so sánh công nghệ năng lượng. 53 CHƯƠNG 2-NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM KHÍ ĐỘNG HỌC VÀ TRAO ĐỔI NHIỆT TRONG LỚP SÔI TUẦN HOÀN. Hệ thống thí nghiệm. Nghiên cứu thực nghiệm về khí động học lớp sôi tuần hoàn.

Mô hình xác định tốc độ tuần hoàn hạt trong buồng đốt lớp sôi tuần hoàn. Nghiên cứu thực nghiệm xác định tốc độ tuần hoàn hạt trong buồng đốt lớp sôi tuần hoàn. Quá trình thí nghiệm. Phương pháp thu thập và xử lý số liệu.

Kết luận về nghiên cứu thực nghiệm về khí động học lớp sôi tuần hoàn. Nghiên cứu thực nghiệm truyền nhiệt trong lớp sôi tuần hoàn của tác giả. Nghiên cứu thực nghiệm xác định hệ số trao đổi nhiệt dọc theo chiều cao ống lên. Quá trình thí nghiệm.

Phương pháp thu thập và xử lý số liệu. Kết quả thí nghiệm và các đánh giá. Kết luận nghiên cứu thực nghiệm trao đổi nhiệt từ lớp tới vách trong buồng đốt lớp sôi tuần hoàn. 109 CHƯƠNG 3-NGHIÊN CỨU VÒNG ĐỜI CỦA CÔNG NGHỆ LỚP SÔI TUẦN HOÀN.

Các khái niệm về vòng đời. Khái niệm đường biên của một vòng đời. Các bước thực hiện đánh giá vòng đời. Kiểm kê nguồn.

Phân tích tác động môi trường. Phân tích và đề xuất các cơ hội cải thiện, tăng hiệu suất sử dụng năng lượng, giảm ô nhiễm môi trường. Các phương pháp so sánh công nghệ năng lượng. So sánh dựa trên một bộ các hiển thị/chỉ số.

So sánh dựa trên cách tiếp cận hệ thống. So sánh dựa trên các phương pháp tư vấn. So sánh công nghệ nhiệt điện đốt than theo quan điểm phát thải vòng đời CO2. Giới hạn so sánh.

Tính toán chi phí sản xuất điện. Chi phí biên giảm phát thải khí nhà kính. Hệ số phát thải CO2 của các khâu trong quá trình sản xuất điện năng. Tính toán hệ số phát thải vòng đời CO2.

Hệ số phát thải CO2 tại khâu khai thác than. Hệ số phát thải CO2 khâu vận chuyển than. Hệ số phát thải khí CO2 tại khâu sản xuất điện. So sánh công nghệ đốt than tại nhà máy nhiệt điện Uông Bí và Na Dương.

Đặc tính công nghệ của hai nhà máy. Đặc tính công nghệ nhà máy nhiệt điện Uông Bí sử dụng công nghệ đốt than phun (Pulverized Fuel, PF)[1]:. Đặc tính công nghệ nhà máy nhiệt điện Na Dương sử dụng công nghệ đốt lớp sôi tuần hoàn (Circulation fluidized bed, CFB)[ 3, 5, 15]:. Lựa chọn các thông số đầu vào của hai nhà máy.

Kết quả tính toán của phương án. 138 CHƯƠNG 4- KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT. Khí động học trong lớp sôi tuần hoàn. Trao đổi nhiệt trong lớp sôi tuần hoàn.

Sử dụng công nghệ lớp sôi tuần hoàn để sản xuất điện năng. Ý nghĩa thực tiễn của luận án. Khí động học trong lớp sôi tuần hoàn. Trao đổi nhiệt trong lớp sôi tuần hoàn.

Sử dụng vòng đời để so sánh công nghệ năng lượng. 143 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 144 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN. 1 v DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu đại lượng (theo chữ Latinh) TT Ký hiệu Tên đại lượng Thứ nguyên 1 A Diện tích mặt cắt ngang của lớp hạt [m2] 2 AR Diện tích mặt cắt ngang ống lên [m2] 3 AD Diện tích mặt cắt ngang ống xuống [m2] 4 Ab Diện tích vách nhận bức xạ [m2] 5 Ahtp Diện tích mặt cắt ngang của thiết bị đo thăm dò truyền nhiệt [m2] 6 B Thông số trong phương trình (1.K] 8 Cg Nhiệt dung riêng của khí (g: gas) [kJ/kg.K] 9 ch Hệ số hiệu chuẩn trong phương trình (1.K] 11 cv Nồng độ thể tích hạt trung bình [-] 12 Cvs Nồng độ thể tích hạt trung bình tại mặt cắt ngang [-] 13 CD Hệ số nâng, tại phương trình 1.