Tài liệu Lò hơi chương 6 docx

83 Chơng 6. Bộ QUá NHIệT 6.1. Vai trò và cấu tạo của bộ quá nhiệt 6.1.1. Vai trò của bộ quá nhiệt Bộ quá nhiệt là bộ phận để sấy khô hơi, biến hơi bão hòa thành hơi quá nhiệt. Hơi quá nhiệt có nhiệt độ cao hơn, do đó nhiệt lợng tích lũy trong một đơn vị khối lợng hơi quá nhiệt cao hơn nhiều so với hơi bão hòa ở cùng áp suất. Bởi vậy khi công suất máy giống nhau nếu dùng hơi quá nhiệt thì kích thớc máy sẽ nhỏ hơn rất nhiều so với máy dùng hơi bão hòa. 6.1.2. Cấu tạo bộ quá nhiệt Bộ quá nhiệt thờng đợc chế tạo gồm những ống xoắn nối vào các ống góp. ống xoắn bộ quá nhiệt là những ống thép uốn gấp khúc có đờng kính từ 32-45 mm, đợc biểu diễn trên hình 4.4. Hình 4.4. Các dạng ống xoắn của BQN a.ống đơn; b.ống kép đôi; c-ống kép ba; d. ống kép bốn 84 Hình 4.5. Cấu tạo bộ quá nhiệt 1-Bao hơi; 2-ống xuống; 3-Bộ quá nhiệt bức xạ; 4-Bộ quá nhiệt nửa bức xạ; 5-Bộ quá nhiệt đối lu; 6-Bộ hâm nớc Để nhận đợc hơi quá nhiệt có nhiệt độ cao (có thể đến 560 0 C), cần phải đặt bộ quá nhiệt ở vùng khói có nhiệt độ cao (trên 700 0 C). Khi đó nhiệt độ hơi trong ống và nhiệt độ khói ngoài ống của bộ quá nhiệt đều cao, yêu cầu các ống thép của bộ quá nhiệt phải đợc làm bằng thép hợp kim. Kích thớc bộ quá nhiệt phụ thuộc vào nhiệt độ hơi quá nhiệt. Về cấu tạo, có thể chia thành 3 loại: + Bộ quá nhiệt đối lu: Bộ quá nhiệt đối lu nhận nhiệt chủ yếu bằng đối lu của dòng khói, đặt trên đoạn đờng khói nằm ngang phía sau cụm pheston. Bộ quá nhiệt đối lu dùng cho các lò hơi có nhiệt độ hơi quá nhiệt không vợt quá 510 0 C. Cấu tạo của bộ quá nhiệt đối lu đợc biểu diễn trên hình 4.5. + Bộ quá nhiệt nửa bức xạ: Bộ quá nhiệt nửa bức xạ nhận nhiệt cả bức xạ từ ngọn lửa lẫn đối lu từ khói, đợc đặt ở cửa ra buồng lửa, phía trớc cụm pheston và thờng đợc dùng ở những lò có nhiệt độ hơi quá nhiệt khoảng 530-560 0 C. + Bộ quá nhiệt bức xạ: Bộ quá nhiệt bức xạỷ nhận nhiệt chủ yếu bằng bức xạ trực tiếp của ngọn lửa, đợc đặt ngay trong buồng lửa xen kẽ với dàn ống sinh hơi của hai tờng bên. Đối với những lò có thông số siêu cao, nhiệt độ hơi trên 560 0 C thì tỷ lệ nhiệt lợng dùng để quá nhiệt hơi rất lớn, nhất là lò có quá nhiệt trung gian hơi, khiến cho kích thớc bộ quá nhiệt rất lớn. Vì vậy phải đặt một phần bộ quá nhiệt vào trong buồng lửa để hấp thu nhiệt bức xạ nhằm giảm bớt kích thớc bộ quá nhiệt. 6.2. Cách bố trí bộ quá nhiệt Khi bố trí bộ quá nhiệt, việc bố trí hơi và khói chuyển động thuận chiều hay ngợc chiều là tùy thuộc vào thông số của hơi ra khỏi bộ quá nhiệt (hình 4.6) 85 Hình 4.6. Chuyển động của hơi trong bộ quá nhiệt; a- kiểu thuận chiều; b-kiểu ngợc chiều; c-Kiểu hỗn hợp 6.2.1. Bố trí theo kiểu thuận chiều: Nếu bố trí cho hơi quá nhiệt đi thuận chiều với dòng khói (biểu diễn trên hình 4.6a) thì hiệu số nhiệt độ trung bình giữa khói và hơi sẽ thấp hơn so với bố trí ngợc chiều, do đó diện tích bề mặt trao đổi nhiệt của bộ quá nhiệt sẽ tăng lên. Bởi vậy trong thực tế không bố trí theo kiểu thuận chiều. 6.2.2. Bố trí theo kiểu ngợc chiều: Nếu bố trí cho hơi quá nhiệt đi ngợc chiều với dòng khói (biểu diễn trên hình 4.6b và c) thì hiệu số nhiệt độ trung bình giữa khói và hơi sẽ cao hơn so với bố trí thuận chiều, do đó diện tích bề mặt trao đổi nhiệt của bộ quá nhiệt sẽ giảm xuống. Nhng khi đó phía hơi ra vừa có nhiệt độ hơi cao vừa có nhiệt độ khói cao, kim loại sẽ làm việc trong điều kiện rất nặng nề, đòi hỏi kim loại chế tạo phải rất đắt tiền. Vì vậy trong thực tế kiểu bố trí ngợc chiều chỉ dùng cho các lò có nhiệt độ hơi quá nhiệt không vợt quá 450 0 C. 6.2.3. Bố trí theo kiểu hỗn hợp: Khi nhiệt độ hơi quá nhiệt cao hơn 450 0 C thì bộ quá nhiệt đợc bố trí kiểu hỗn hợp, có một phần hơi và khói đi thuận chiều, một phần đi ngợc chiều. Theo kiểu bố trí này, phía hơi ra có nhiệt độ hơi cao nhng nhiệt độ khói không cao, kim loại sẽ không bị đốt nóng quá mức. Hình 4.6d biểu diễn sơ đồ bộ quá nhiệt bố trí kiểu hỗn hợp. Do trờng nhiệt độ và tốc độ khói không đồng đều theo chiều rộng của lò, bám bẩn trên các ống và trở lực của các ống xoắn không đồng đều làm cho khả năng hấp 86 thu nhiệt của các ống sẽ khác nhau dẫn đến có sự chênh lệch nhiệt giữa các ống xoắn của bộ quá nhiệt. Để khắc phục hiện tợng này, khi bố trí bộ quá nhiệt ngời ta áp dụng một số biện pháp nhằm làm giảm đến mức tối thiểu độ chênh lệch nhiệt giữa các ống xoắn của bộ quá nhiệt nh sau: Hình 4.7 bố trí dòng hơi đi chéo 1-ống góp hơi của BQN; 2-ống hơi đi chéo - Chia bộ quá nhiệt ra hai hoặc ba phần để giảm bớt chênh lệch trở lực thủy lực giữa các ống do các ống quá dài (hình 4.7) - Tổ chức cho các dòng hơi đi chèo t phần này sang phần kia (hình 4.7) 6.3. Điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt 6.3.1. Tầm quan trọng của việc bảo đảm ổn định nhiệt độ hơi quá nhiệt Nhiệt độ hơi quá nhiệt là nhiệt độ của hơi ra khỏi ống góp hơi của bộ quá nhiệt trớc khi sang tuốc bin. Nhiệt độ hơi quá nhiệt thay đổi sẽ dẫn đến một loạt thay đổi khác gây ảnh hởng xấu đến chế độ làm việc của lò. - Nếu nhiệt độ hơi quá nhiệt giảm xuống sẽ làm giảm nhiệt dáng dòng hơi do đó làm giảm công suất tuốc bin, mặt khác khi đó độ ẩm của hơi ở các tầng cuối tuốc bin tăng lên làm giảm hiệu suất tuốc bin đồng thời làm tăng tốc độ ăn mòn cánh tuốc bin. - Nếu nhiệt độ hơi quá nhiệt tăng lên quá trị số qui định, khi đó các chi tiết của bộ quá nhiệt cũng nh tuốc bin phải làm việc trong điều kiện nặng nề hơn, làm cho độ bền của kim loại giảm xuống, có thể gây nổ các ống của bộ quá nhiệt hoặc làm cong vênh các cánh của tuốc bin gây nên cọ xát giữa phần đứng yên và phần quay của tuốc bin. - Khi nhiệt độ hơi thay đổi sẽ làm thay đổi công suất tuốc bin do đó làm thay đổi tốc độ quay của tổ tuốc bin-máy phát, dẫn đến làm giảm chất lợng dòng điện (thay đổi điện áp và tần số dòng điện). 87 6.3.2. Các nguyên nhân làm thay đổi nhiệt độ hơi quá nhiệt Trong quá trình vận hành, nhiệt độ hơi quá nhiệt có thể thay đổi do các nguyên nhân sau: Do thay đổi phụ tải của lò, khi phụ tải tăng lên thì nhiệt độ hơi quá nhiệt giảm xuống, khi phụ tải giảm thì nhiệt độ hơi quá nhiệt tăng, Do dao động áp suất trong đờng hơi chung, Do thay đổi nhiệt độ của nớc cấp: khi nhiệt độ nớc cấp tăng lên thì nhiệt độ hơi quá nhiệt cũng tăng theo và ngợc lại, Do thay đổi hệ số không khí thừa: khi hệ số không khí thừa tăng thì nhiệt độ hơi quá nhiệt tăng, Do thay đổi chất lợng nhiên liệu: khi chất lợng nhiên liệu tăng thì nhiệt độ hơi quá nhiệt tăng, Do đóng xỉ ở dàn bức xạ, cụm Pheston hoặc bám bẩn các ống của bộ quá nhiệt. Do có hiện tợng cháy lại trong bộ quá nhiệt , Do thay đổi vị trí trung tâm ngọn lửa hoặc do máy cấp than bột làm việc không đều, cấp than vào vòi phun không đều, 6.3.3. Các phơng pháp điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt Có hai phơng pháp điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt: Điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt về phía hơi và Điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt về phía khói. * Điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt về phía hơi. Ngời ta đặt vào ống góp hơi của bộ quá nhiệt một thiết bị gọi là bộ giảm ôn. Cho nớc đi qua bộ giảm ôn, vì nớc có nhiệt độ thấp hơn hơi nên sẽ nhận nhiệt của hơi làm cho nhiệt độ hơi quá nhiệt giảm xuống. Khi thay đổi lu lợng nớc qua bộ giảm ôn thì sẽ làm thay đổi nhiệt độ hơi quá nhiệt. Hiện nay thờng dùng 2 loại bộ giảm ôn: Bộ giảm ôn kiểu bề mặt và bộ giảm ôn kiểu hỗn hợp. + Bộ giảm ôn kiều bề mặt: Bộ giảm ôn kiều bề mặt đợc biểu diễn trên hình 4.8 ở bộ giảm ôn kiểu bề mặt, nớc giảm ôn không pha trộn với hơi nên yêu cầu chất lợng nớc giảm ôn không cần cao lắm, có thể dùng nớc từ bao hơi. Nớc đi vào bộ giảm ôn sẽ nhận nhiệt của hơi qua bề mặt các ống đồng làm cho quá nhiệt của hơi giảm xuống. + Bộ giảm ôn kiểu hỗn hợp: Nguyên lý cấu tạo bộ giảm ôn kiểu hỗn hợp đợc biểu diễn trên hình 4.9. Nớc đi vào bộ giảm ôn sẽ pha trộn với hơi quá nhiệt và lấy nhiệt của hơi để bốc hơi do đó làm cho nhiệt độ của hơi quá nhiệt giảm xuống. 88 Hình 4.8. Cấu tạo giảm ôn kiểu bề mặt. 1. Vỏ, 2- ống đồng chữ U, 3-nớc lò vào và ra, 4,5-ống nối, 9,6-Nớc vào và ra, 7,8- van điều chỉnh Hình 4.9. Cấu tạo giảm ôn hỗn hợp 1-ống góp; 2-ống khuyếch tán; 3-mũi phun ở bộ giảm ôn kiểu hỗn hợp, nớc giảm ôn pha trộn với hơi quá nhiệt nên yêu cầu chất lợng nớc giảm ôn rất cao, thờng dùng nớc ngng của hơi bão hòa nh ở hình 4.10a hoặc nớc cấp nh ở hình 4.10b. Cách bố trí bộ giảm ôn: Hình 4.10.Nối bộ giảm ôn với đờng nớc lò hoặc nớc cấp. a- Dùng nớc lò; b- Dùng nớc cấp. 1-bao hơi; 2-Bộ giảm ôn; 3- BQN; 4-Hơitới tuốc bin; 5-Nớc cấp; 6-lấy xung lợng điều khiển nhiệt độ hơi Hình 4.11. Cách bố trí bộ giảm ôn. 89 Cách bố trí giảm ôn đợc trình bày trên hình 4-11. - Nếu bố trí ở đầu vào (ống góp thứ nhất nh ở hình 4-11a). thì sẽ điều chỉnh đợc nhiệt độ hơi trong toàn bộ bộ quá nhiệt, nhng có nhợc điểm là quán tính nhiệt lớn, tác động chậm do đó bộ quá nhiệt và tuốc bin sẽ bị đốt nóng quá mức trong khoảng thời gian cha kịp tác động. - Nếu bố trí ở đầu ra bộ quá nhiệt (ống góp thứ ba nh ở hình 4-11c.) thì quán tính điều chỉnh nhiệt bé, do đó tuốc bin đợc bảo đảm an toàn tuyệt đối, nhng có nhợc điểm là bộ quá nhiệt không đợc bảo vệ, do đó bộ quá nhiệt sẽ bị đốt nóng quá mức, tuổi thọ bộ quá nhiệt sẽ giảm xuống và có thể làm nổ ống. Để khắc phục nhợc điểm trên thờng ngời ta bố trí bộ giảm ôn nằm giữa 2 cấp của bộ quá nhiệt (ống góp giữa nh ở hình 4-11b.). * Điều chỉnh nhiệt đô hơi quá nhiệt về phía khói: Có thể điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt bằng cách thay đổi nhiệt độ, lu lợng khói đi qua bộ quá nhiệt hoặc thay đổi đồng thời cả nhiệt độ và lu lợng khói. + Điều chỉnh lu lợng khói đi qua bộ quá nhiệt: Điều chỉnh lu lợng khói đi qua bộ quá nhiệt là làm giảm hay tăng lợng khói đi qua bộ quá nhiệt bằng cách cho một phần khói đi tắt qua đờng khói không đặt bộ quá nhiệt nhằm giảm lợng nhiệt mà bộ quá nhiệt nhận đợc, do đó làm giảm nhiệt độ hơi quá nhiệt. Sơ đồ đờng khói đi tắt đợc biểu diễn trên hình 4.12. + Điều chỉnh nhiệt độ khói: Điều chỉnh nhiệt độ khói đi qua bộ quá nhiệt bằng cách thay đổi góc quay của vòi phun, cho vòi phun hớng lên trên hoặc xuống dới sẽ làm thay đổi vị trí trung tâm của ngọn lửa (hình 4.13), do đó làm thay đổi nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa tức là thay đổi nhiệt độ khói đi qua bộ quá nhiệt, làm thay đổi nhiệt độ hơi quá nhiệt. Hình 4.12. Các dạng đờng khói đi tắt qua bộ quá nhiệt + Kết hợp vừa điều chỉnh nhiệt độ khói vừa điều chỉnh lu lợng khói: Điều chỉnh đồng thời nhiệt độ khói và lu lợng khói bằng cách trích một phần khói ở phía sau bộ hâm nớc đa vào buồng lửa (còn gọi là tái tuần hoàn khói, hình 4.14). Khi trích một phần khói ở phía sau bộ hâm nớc đa vào buồng lửa, nhiệt độ trung bình trong buồng lửa sẽ giảm xuống làm cho nhiệt lợng hấp thu bằng bức xạ của dàn ống sinh hơi giảm xuống, nghĩa là nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa tăng lên, trong khi đó lu lợng khói đi qua bộ quá nhiệt tăng lên làm cho lợng nhiệt hấp thu của bộ quá nhiệt tăng lên, dẫn đến nhiệt độ hơi quá nhiệt cũng tăng lên. 90 Hình 4.13. Điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt bằng cách thay đổi vị trí trung tâm ngọn lửa nhờ quay vòi phun Hình 4.14. Điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt bằng cách tái tuần hoàn khói. 1-Vòi phun; 2-Bộ quá nhiệt; 3-Bộ hâm nớc; 4-bộ SKK; 5-Quạt gió tái tuần hoàn; 6-dòng khói . sinh hơi của hai tờng bên. Đối với những lò có thông số siêu cao, nhiệt độ hơi trên 560 0 C thì tỷ lệ nhiệt lợng dùng để quá nhiệt hơi rất lớn, nhất là lò. 83 Chơng 6. Bộ QUá NHIệT 6. 1. Vai trò và cấu tạo của bộ quá nhiệt 6. 1.1. Vai trò của bộ quá nhiệt Bộ quá nhiệt là bộ phận để sấy khô hơi, biến hơi