Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số công nghệ tới năng suất của thiết bị là

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ CÔNG THƯƠNG VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ HOÀNG TRUNG KIÊN Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số công nghệ đến năng suất của thiết bị làm mát xỉ đáy lò hơi đốt than tuần hoàn LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ Hà Nội - 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ CÔNG THƯƠNG VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ Hoàng Trung Kiên Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số công nghệ đến năng suất của thiết bị làm mát xỉ đáy lò hơi đốt than tuần hoàn Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ khí Mã số: 62.03 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ Người hướng dẫn khoa học: 1. Nguyễn Chỉ Sáng 2. Trần Văn Địch Hà Nội -2017 Cộng hòa Xã hội Chủ nghĩa Việt Nam Độc lập - Tự do - Hạnh phúc LỜI CAM ĐOAN Luận án này tôi đã hoàn thành trong thời gian nghiên cứu sinh tại Trung tâm Đào tạo, Viện Nghiên cứu Cơ khí, Bộ Công Thương. Tôi xin cam đoan các nội dung khoa học trong Luận án là do bản thân tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Nguyễn Chỉ Sáng và GS.TS Trần Văn Địch.

Kết quả khoa học, các dữ liệu tham khảo có nguồn gốc rõ ràng và trung thực. Kết quả nghiên cứu của luận án chưa được tác giả nào công bố trong và ngoài nước. Hà nội, ngày tháng năm 2017 Người cam đoan Hoàng Trung Kiên I LỜI CẢM ƠN Trong quá trình học tập và nghiên cứu tại Trung tâm Đào tạo, Viện Nghiên cứu Cơ khí (Viện), Bộ Công thương, để hoàn thành được Luận án này, em đã nhận được sự giúp đỡ tận tình của các thầy, các nhà khoa học trong và ngoài Viện, đặc biệt là PGS.TS Nguyễn Chỉ Sáng, GS.TS Trần Văn Địch, thực nghiệm là một khâu quan trọng trong xây dựng luận án, kết quả thực nghiệm được thực hiện trên thiết bị làm mát xỉ công nghiệp, em đã được sự giúp đỡ của các vị lãnh đạo, các đồng nghiệp của Công ty CP Nhiệt điện Cẩm Phả và Công ty Nhiệt điện Na Dương thuộc Tập đoàn Công nghiệp Than Khoáng sản Việt Nam. Nhân dịp này em bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới các thầy, các nhà khoa học, đặc biệt tập thể hai thầy hướng dẫn khoa học luận án và các công ty nêu trên.

NCS Hoàng Trung Kiên II MỤC LỤC MỞ ĐẦU. 5 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ THU VÀ LÀM MÁT XỈ ĐÁY LÒ HƠI TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN THAN. Tình hình nghiên cứu công nghệ thu xỉ đáy lò hơi đốt than trong nhà máy nhiệt điện trên thế giới. Sơ đồ chung của hệ thống thu tro xỉ của nhà máy nhiệt điện đốt than.

Phân loại công nghệ thải tro xỉ [27], [30] (hình 1.3 Phương pháp ướt làm mát xỉ .4 Phương pháp khô làm mát xỉ bằng nước (hình 1.5 Phương pháp khô làm mát xỉ bằng không khí (hình 1.6 Phương pháp khô làm mát bằng nước gián tiếp với thiết bị kiểu tang quay [31] 10 1. Tổng quan về thiết bị trao đổi nhiệt .Tình hình nghiên cứu và ứng dụng làm mát xỉ đáy lò hơi CFP tại Việt Nam và trên thế giới. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng phương pháp làm mát xỉ đáy lò hơi CFB tại Việt Nam. Một số công trình khoa học mới trên thế giới về phương pháp làm mát xỉ đáy lò hơi CFB.

Thiết bị làm mát xỉ đáy lò hơi kiểu vít quay…………………………………. Lựa chọn dạng thiết bị làm mát xỉ đáy lò hơi CFB. So sánh ưu nhược điểm của một số phương pháp làm mát xỉ……………….2 lựa chọn thiết bị làm mát xỉ và mô hình trao đổi nhiệt………………….21 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1……………………………………………………………….21 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH TRAO ĐỔI NHIỆT TRONG THIẾT BỊ LÀM MÁT XỈ. Nguyên lý hoạt động của thiết bị làm mát xỉ kiểu vít.

Hình thức trao đổi nhiệt trong thiết bị làm mát xỉ. Các yếu tố ảnh hưởng tới trao đổi nhiệt trong thiết bị làm mát. Ảnh hưởng của nguyên nhân gây ra chuyển động của dịch thể[6], [33]. Ảnh hưởng của chế độ chuyển động dịch thể[39].

Ảnh hưởng của tính chất vật lý của dịch thể và đặc điểm bề mặt trao đổi nhiệt 26 2. Ảnh hưởng các yếu tố khác [20],[22]. Cơ sở lý thuyết trao đổi nhiệt trong thiết bị làm mát xỉ kiểu “ống lồng ống” 27 2. Các hình thức truyền nhiệt trong thiết bị làm mát xỉ .2 Cơ sở xác định hệ số trao đổi nhiệt đối lưu bằng thực nghiệm.

Dẫn nhiệt qua vách trụ của thiết bị trao đổi nhiệt [2],[4],[37],[39]. Tính nhiệt độ của bề mặt hai vách máy làm mát hình trụ [4], [7],[35]. Cơ sở lý thuyết bức xạ nhiệt. Dòng bức xạ, năng suất bức xạ và cường độ bức xạ [4],[38].

Năng suất bức xạ riêng và năng suất bức xạ hiệu dụng [4], [38] .Trao đổi nhiệt bức xạ giữa hai vật bọc nhau [4],[38]. Tính toán nhiệt lượng cần thiết để đáp ứng năng suất thiết bị trao đổi nhiệt 46 2. Nhiệt lượng truyền giữa hai môi chất[6],[37]. Nhiệt lượng hấp thụ hoặc tỏa ra của môi chất [4],[37].

47 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 …………………………………………………………….48 CHƯƠNG 3: VẬT LIỆU, TRANG THIẾT BỊ VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .1 Điều kiện thí nghiệm .2 Vật liệu thí nghiệm .Trang thiết bị thí nghiệm .1 Thiết bị đo lường .2 Mô hình thí nghiệm. Phương pháp xác định các thông số công nghệ .1 Xác định lưu lượng nước làm mát .Xác định vận tốc vận chuyển xỉ trong máy làm mát……………………………56 3.Xác định nhiệt độ xỉ vào và ra trong máy làm mát. Xác định năng suất làm mát………………………………………………. Xác định năng suất bằng thực nghiệm.

Tính toán năng suất theo lý thuyết. Phương pháp thực nghiệm và xử lý số liệu [9],[12],[16] .1 Phương pháp quy hoạch thực nghiệm.2 Phương pháp cực tiểu bình phương .3 Kiểm tra mức ý nghĩa hệ số và tính thích ứng của mô hình toán học[12].4 Các bước thực nghiệm [50]. 65 KẾT LUẬN CHƯƠNG 3: ………………………………………………………………………………………….66 CHƯƠNG 4: THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ CHÍNH ĐẾN NĂNG SUẤT CỦA THIẾT BỊ LÀM MÁT XỈ VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TRONG THỰC TIỄN SẢN XUẤT. Thực nghiệm và xử lý số liệu thực nghiệm.

Chuẩn bị thí nghiệm. Xử lý số liệu thực nghiệm. Mô hình hóa thiết bị làm mát xỉ [22] .4 Thực nghiệm khởi đầu. Xác định ảnh hưởng của 3 thông số công nghệ chính đến năng suất thiết bị làm mát xỉ bằng thực nghiệm.

Xây dựng đồ thị thực nghiệm………………………………………………………………………. Kết quả và bàn luận khoa học. Ứng dụng kết quả nghiên cứu của luận án vào thiết kế và thực tiễn sản xuất77 4.Thiết bị làm mát xỉ kiểu vít (hình 4. Tính toán diện tích trao đổi nhiệt cho thiết bị làm mát kiểu vít.

Cấu tạo và điều kiện làm việc của thiết bị làm mát xỉ đáy lò kiểu vít……………. Mô tả kết cấu thiết bị………………………………………………………………………………. Điều kiện làm việc của thiết …………………………………………………. Một số giải pháp nhằm nâng cao tuổi thọ thiết bị……………….

Tính toán kiểm tra độ dãn dài các chi tiết chính khi nhiệt độ cao……………. Các thông số kỹ thuật chính của thiết bị……………………………………. Kết quả chạy khảo sát thiết bị làm mát xỉ kiểu vít trong thực tiễn sản xuất………….96 KẾT LUẬN CHƯƠNG 4. 99 KẾT LUẬN CHUNG CỦA LUẬN ÁN.

100 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN …102 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………103 PHỤ LỤC. 107 VI DANH MỤC THUẬT NGỮ, KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT TT Ký hiệu Diễn giải nội dung 1 v Vận tốc tang quay, vg/ph 2 q Lưu lượng nước làm mát, m3/h 3 t Nhiệt độ nước làm mát, oC 4 Txr Nhiệt độ xỉ ra sau làm mát, oC 5 MW Đơn vị của công suất điện, Me-ga-oat 6 ρ Khối lượng riêng của nước, kg/m3 7 ω Tốc độ của nước trong ống, m/s 7 Q Lượng nhiệt tổng, kw 9 λ Hệ số dẫn nhiệt của vách ống 10 α Hệ số tỏa nhiệt của bề mặt vách ống, w/m2.K 11 η Hiệu suât tổn thất nhiệt, % 12 Δt Độ chênh lệch nhiệt, oC 13 F Diện tích trao đổi nhiệt, m2 14 Δp Trở kháng thủy lực của môi chất chảy trong ống, Pa 15 ξ Hệ số ma sát 16 Re Chỉ số Reynol 17 g Gia tốc trọng trường, m/s2 18 β Hệ số dãn nở của dịch thể 19 Cp Nhiệt dung riêng đẳng áp của chất lỏng 20 μ Độ nhớt của chất lỏng 21 α Hệ số dãn dài của thép 22 CFB Circulating coal Fried Boiler (lò hơi đốt than tuần hoàn) 23 TĐNĐL Trao đổi nhiệt đối lưu 23 PC Công nghệ đốt than phun VII DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Số hình Diễn giải nội dung Trang vẽ Chương 1 1.1 Sơ đồ chung hệ thống thu tro xỉ của nhà máy nhiệt điện 5 1.2 Sơ đồ phân loại phương pháp thải tro xỉ và tro bay 7 1.3 Thiết bị làm mát xỉ đáy lò nhờ băng tải ngập trực tiếp trong 7 nước 1.4 Sơ đồ làm mát xỉ đáy lò bằng nước trực tiếp vận chuyển bằng 7 bơm 1.5 Thiết bị làm mát tro xỉ bằng nước gián tiếp dạng bunke 9 1.6 Sơ đồ xỉ làm mát bằng khí kiểu rung 10 1.7 Thiết bị làm mát xỉ đáy lò bằng nước gián tiếp với thiết bị kiểu 10 tang quay 1.8 Thiết bị ống thẳng một hành trình trao đổi nhiệt cùng chiều 12 1.9 Thiết bị ống chữ U, hai hành trình 13 1.10 Sơ đồ các dạng tấm chắn 13 1.11 Thiết bị ống thẳng, núc ống với 2 hành trình 13 1.12 Một số phương án lắp kín ống vào sàng 14 1.13 Sơ đồ bố trí ống theo hình chữ nhật và hình tam giác đều 14 1.14 Sơ đồ bố trí ống 15 1.15 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo thiết bị làm mát xỉ kiểu vít 19 VIII Chương 2 2.1 Sơ đồ nguyên lý thiết bị làm mát xỉ đáy lò hơi bằng nước gián 23 tiếp 2.2 Mô hình sự thay đổi nhiệt độ trong lớp biên khi chất lỏng hấp 28 thụ nhiệt 2.3 Mô hình phân bố nhiệt độ trong vách trụ 36 2.4 Mô hình truyền nhiệt qua vách trụ 38 2.5 Sơ đồ mô hình tính năng suất bức xạ nhiệt 43 2.6 Sơ đồ bức xạ nhiệt khi hai vật bọc nhau 44 Chương 3 3.1 Đồng hồ đo lưu lượng theo nguyên lý điện từ Endress Hauser 50 3.2 Đo bằng đồng hồ đo lưu lượng nước làm mát tại hiện trường 51 3.3 Kiểm tra nhiệt độ bằng thiết bị của hãng Omron E52MY 52 Series 3.4 Sơ đồ cấu tạo của can đo nhiệt (thermocouples) 53 3.5 Ảnh cấu tạo lắp cảm biến đo vận tốc quay của trục 54 3.6 Ảnh đo tốc độ quay của trục vít tại hiện trường 54 3.7 Mô hình hóa thiết bị làm mát xỉ công nghiệp kiểu vít quay 55 3.