Để giảm bớt tổn thất về cháy trong buồng đốt cần tạo ra các điều kiện tạo cho chất đốt cháy hoàn toàn. Cháy hoàn toàn nghĩa là các sản phẩm cháy (H2O, CO2, SO2, N2, O2) khi ra khỏi buồng đốt (nhiệt độ từ 800 12000C) không thể hòa hợp với ô xy mà tiếp tục cháy nữa, nói cách khác các thành phần cháy được đã cháy hết và tỏa nhiệt ra hết trong buồng đốt. Ngược lại khi cung cấp không đủ không khí, hoặc không khí không trộn đều với chất đốt, cung cấp quá nhiều không khí làm cho nhiệt độ buồng nhiệt thấp. Khi dung tích buồng đốt quá hẹp cũng xảy ra quá trình cháy không hoàn toàn. Trong khói lò ngoài H2O, N2, O2 ra còn có các khí cháy chưa kịp cháy như CO, H2, CH4, CmHm, trên bề mặt hấp nhiệt còn có muội (muội là các bon thuần tuý và hyđro, hyđro cháy hết còn lại phân giải ra thành các bon và hydrô, hyđrô cháy hết còn lại các bon ở dạng muội). Thực ra trong nồi hơi quá trình cháy là không hoàn toàn. Ngọn lửa đốt dầu được cung cấp không khí vào với số lượng vừa phải sẽ không màu, có thể lờ mờ nhìn thấy tường sau của buồng đốt. Nếu thiếu không khí ngọn lửa sẽ có màu vàng, thiếu nhiều không khi sẽ có màu da cam, rất thiếu không khí sẽ có màu đỏ. Nếu quá thừa không khí, sẽ nhìn thấy rõ tường sau của buồng đốt. Lúc quá tải nhiệt độ trong buồng đốt khá cao, ngọn lửa tốt nhất nên có màu phớt hồng.
CHAPTER 2: FUEL AND COMBUSTION PROCESS IN BOILER 2.1 Chất đốt nồi 2.1.1 Yêu cầu với chất đốt nồi tàu thuỷ 1) Lượng sinh nhiệt cao: Để tăng thêm trọng tải có ích tăng thêm bán kính hoạt động tàu 2) Không tự bén cháy hầm chứa tàu 3) Không bị biến chất 4) Ít tro bụi, lưu huỳnh chất độc: Để hại đến sức khỏe nhân viên tàu, để làm mục rỉ ống khói hâm nước tiếtt kiệm, sưởi khơng khí lị 5) Giá rẻ chi phí chất đốt chiếm tới 30 40% chi phí sử dụng tàu thủy 2.1.2 Thành phần nguyên tố Trong chất đốt nguyên tố cháy bon (C); Hydrô (H2), lưu huỳnh bốc (Sb), chất không cháy ni tơ (N2), lưu huỳnh không bốc tức dạng sunfat (SKb), chất tro (A), chất ẩm (W), chất trợ cháy: Ô xy (O 2) Lưu huỳnh bốc Sb hợp chất sunfua kim loại FeS2, có tính bốc cháy sinh khí SO2, SO3 Lưu huỳnh khơng bốc Skb thể sunfat khơng cháy dạng oxy hóa tới hạn (SO3) Thành phần cháy nhiều lượng sinh nhiệt chất đốt cao Khi kg bon cháy hoàn toàn tỏa 8100 Kcal, kg H2- 28700 Kcal, 1kg Sb- 2130 kcal Chất tro quặng lẫn chất đốt xít silic, xít sắt, xít nhơm, sunfat lưu huỳnh, sunfat magiê Chất tro nhiều làm giảm lượng sinh nhiệt chất đốt Trong dầu đốt lị, chất tro khơng tới 1% Ơ xy khơng thể sinh nhiệt, mà cịn xít hóa ngun tố cháy được, hạ thấp nhiệt lượng sinh nhiệt chất độc Nitơ khí trơ, khơng tham gia vào phản ứng cháy, dễ bay lên khí lị đốt chất đốt Lượng N2 tốt, chất đốt có khơng đến 2% Chất ẩm chất đốt làm giảm lượng sinh nhiệt khơng khơng làm cháy mà cịn hấp nhiệt để bốc thành đốt chất đốt 2.1.3 Nhiệt trị nhiên liệu - Nhiệt lượng mà kg chất đốt làm việc cháy hoàn toàn tỏa buồng đốt lượng sinh nhiệt thấp QHP (nhiệt trị thấp) - Nhiệt lượng mà 1kg chất đốt toả thu nhiệt lượng kế gọi lượng sinh nhiệt cao QBP (nhiệt trị cao) Lượng sinh nhiệt cao lí thuyết tính bằng: QBP = 81,4C + 341 (H - 0,8) + 21,8 Sb, Kcal/kg (2.1) Để tinh lượng sinh nhiệt dùng cơng thức Mendêlêp QPH = 81Cl + 300 Hl - 26 (Ol - Sbl), Kcal/kg (2-2) QPH = 81Cl + 300Hl - 26 (Ol - Sbl) - 6(9Hl + Wl), Kcal/kg (2.3) Song thành phần chất đốt có liên hệ với nhau, phản ứng cháy tiến hành phức tạp nhiều nên dùng công thức đựơc, khác số đo nhiệt lượng kể nhiều Tốt dùng nhiệt lượng kế để đo lượng sinh nhiệt 2.2 Ăn mòn điểm sương mục rỉ vanađi Lưu huỳnh cháy sinh SO, SO3 kết hợp với H2O tạo thành a xít H2SO4 Khi nhiệt độ khói lị nhỏ nhiệt độ điểm sương H2SO4 H2O ngưng đọng lên mặt hấp nhiệt làm mục rỉ bề mặt Sự ăn mòn phụ thuộc vào thành phần lưu huỳnh, ôxi, hiđrô Các chất hỗn hợp chuyển đổi từ khí sang lỏng điều kiện áp suất riêng phần P H2O=0.050.13 at, nhiệt độ bão hoà nước 31oC – 51oC SO3 hoá lỏng nhiệt độ 120oC – 130oC Như tượng ăn mòn xảy nhiệt độ giảm đến 120oC – 130oC Vanađi cháy sinh vanađi xít (V2O5) có nhiệt độ nóng chảy tương đối thấp, khoảng 6750 cịn giảm đến 550 5800C có Na2SO4 K2SO4 tạo thành kết hợp K2O, Na2O với SO3 cháy lưu huỳnh Thí nghiệm cho thấy, V2O5 bám lên bề mặt có nhiệt độ 5500C 2000 ăn mịn bị mặt sâu khoảng 1mm Ngun lí ăn mịn Vanađi sau: V + O2 > V2O5 V2O3 + O2 > V2O5 Ở nhiệt độ nóng chảy V2O5 bám lên bề mặt kim loại Fe + V2O5 > Fe2O3 + V2O3 Và V2O3 lại hấp thụ ô xy khói lị trở lại thành V2O5 Lượng Vanađi dầu đốt không 10-4 % 2.3 Qúa trình cháy buồng đốt nồi 2.3.1 Cháy hồn tồn khơng hồn tồn Để giảm bớt tổn thất cháy buồng đốt cần tạo điều kiện tạo cho chất đốt cháy hoàn toàn - Cháy hoàn toàn nghĩa sản phẩm cháy (H2O, CO2, SO2, N2, O2) khỏi buồng đốt (nhiệt độ từ 800 12000C) khơng thể hịa hợp với xy mà tiếp tục cháy nữa, nói cách khác thành phần cháy cháy hết tỏa nhiệt hết buồng đốt - Ngược lại cung cấp khơng đủ khơng khí, khơng khí khơng trộn với chất đốt, cung cấp q nhiều khơng khí làm cho nhiệt độ buồng nhiệt thấp Khi dung tích buồng đốt hẹp xảy trình cháy khơng hồn tồn Trong khói lị ngồi H 2O, N2, O2 cịn có khí cháy chưa kịp cháy CO, H2, CH4, CmHm, bề mặt hấp nhiệt cịn có muội (muội bon t hyđro, hyđro cháy hết lại phân giải thành bon hydrơ, hyđrơ cháy hết cịn lại bon dạng muội) Thực nồi trình cháy khơng hồn tồn Ngọn lửa đốt dầu cung cấp khơng khí vào với số lượng vừa phải khơng màu, lờ mờ nhìn thấy tường sau buồng đốt Nếu thiếu khơng khí lửa có màu vàng, thiếu nhiều khơng có màu da cam, thiếu khơng khí có màu đỏ Nếu q thừa khơng khí, nhìn thấy rõ tường sau buồng đốt Lúc tải nhiệt độ buồng đốt cao, lửa tốt nên có màu phớt hồng Trường hợp khí cháy chưa cháy hếtt lên tiếp xúc với thành vách buồng đốt có nhiệt độ cao, khí cháy tiếp tục cháy (hiện tượng cháy muộn) làm buồng đốt bị hỏng nặng, làm bẩn mặt hấp nhiệt Điều kiện đảm bảo cháy hoàn toàn là: 1) Cung cấp đầy đủ khơng khí Q khơng khí q nhiều khơng khí khơng có lợi Q thừa khơng khí khơng tốn thêm lượng cho việc thơng gió nồi mà cịn hạ thấp nhiệt độ buồng đốt, làm tăng tổn thất nhiệt khói lị mang 2) Trộn khơng khí với chất đốt, nói cách khác đảm bảo cho khơng khí khuyếch tán nhanh chóng đặn đến bề mặt chất đốt áp dụng biện pháp hình thành dịng xốy lốc buồng đốt có lợi 3) Nhiệt độ buồng đốt đủ cao (1000 20000C) phân bố đặn (nếu nhiệt độ buồng đốt cao lớn 20000C phát sinh trình phân giải hấp thụ bớt phần nhiệt lượng Để giúp cho chất đốt bốc cách nhanh chóng đến nhiệt độ bén cháy (trước chất đốt bén cháy cần cung cấp cho khoảng 15% nhiệt lượng mà tỏa sau để nung nóng đến nhiệt độ bắt đầu phản ứng hóa học) Nếu nhiệt độ buồng đốt thấp kéo dài giai đoạn chuẩn bị cháy, chị bị tắt lị 4) Buồng đốt đủ dung tích để cháy hết nhiên liệu 2.3.2 Các giai đoạn cháy nhiên liệu Hạt sương dầu phun vào buồng đốt trải qua giai đoạn sau đây: Giai đoạn nung nóng bốc Nhiệt xung quanh truyền cho hạt sương dầu, nung nóng nó, làm bốc hơi, tạo thành tầng dầu bao lấy giọt sương dầu Bây bề mặt giọt sương dầu có hợp chất cao phân tử (các hợp chất cao phân tử phần lại phận dầu đốt bị nung nóng bốc thành dầu Chúng làm giảm lực khuyếch tán ô xy tới giọt dầu, tạo điều kiện hóa cốc Nguyên nhân hóa cốc tốc độ bốc dầu giọt sương dầu chậm tốc độ phân giải hợp chất cao phân tử dầu ma dút) Dầu ma dút bốc mãnh liệt 200 3000C Giai đoạn phân giải hợp chất cao phân tử Các bua hyđrô cao phân tử tiến hành phân giải nhiệt độ từ 6000C trở lên Giai đoạn cháy Khi thành phần dầu dễ bén lửa đạt đến nhiệt độ bén, bắt đầu bước vào giai đoạn cháy Trong dầu đốt lị thường có 15 20% thành phần nhẹ, nên đến 150 2000C (nhiệt độ bén thành phần nhẹ) xuất lửa ổn đinh, tức giai đoạn cháy bắt đầu Tốc độ phản ứng cháy nhanh nhiều tốc độ chuẩn bị cháy (nung nóng, bốc hơi, phân giải hợp chất cao phân tử, thời gian tiến hành phản ứng cháy hóa học chiếm khoảng 1% tổng thời gian cháy Tổng thời gian cháy giọt sương dầu thường 0,1 0,15 giây Trên thực tế, giai đoạn cháy đồng thời tiến hành 2.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình cháy buồng đốt nồi Q trình cháy gồm có giai đoạn: giai đoạn chuẩn bị cháy (giai đoạn tiếp xúc lí hóa chất đốt với ơxi) giai đoạn cháy theo phản ứng hóa học chúng.Tốc độ cháy nhanh buồng cháy nhỏ gọn Tốc độ cháy giai đoạn chuẩn bị Giai đoạn chuẩn bị giai đoạn sưởi khô nung đến nhiệt độ bén cháy Tốc độ cháy giai đoạn chuẩn bị chậm chủ yếu phụ thuộc vào yếu tố sau: 1) Loại chất đốt: chất đốt bốc, ẩm, nồng độ thành phần cháy khơng cao, cần có thời gian để chuẩn bị cháy, thời gian chuẩn bị cháy tùy thuộc vào nồng độ ban đầu nguyên tử nhóm nguyên tử nhóm nguyên tử hoạt tính hỗn hợp Kích thước hạt chất đốt vào buống đốt bé, tiếp xúc với khí nóng với điện tích tiếp xúc lớn 2) Nhiệt độ buồng đốt 3) Kiểu buồng đốt 4) Vị trí tương đối chất đốt cháy với chất đốt cấp vào 5) Nhiệt độ không khí khối lượng khơng khí cấp vào: KK cấp vào nóng làm cho chất đốt chóng sưởi khơ nung nóng làm tăng nhiệt độ bình quân buồng đốt 6) áp suất buồng đốt cao, nhiệt độ bén cháy thấp, giai đoạn chuẩn bị cháy ngắn 7) Tốc độ tương đối chất đốt với khơng khí: tốc độ nhanh lưu động kiểu xoáy lốc giúp cho KK hịa trộn với chất đốt, giúp cho q trình khuếch tán KK với chất đốt thêm nhanh chóng, rút ngắn thời gian chuẩn bị cháy giảm bớt tổn thất cháy buồng đốt Tốc độ cháy giai đoạn theo phản ứng hóa học Sau hoàn thành giai đoạn chuẩn bị cháy, chất đốt ôxi hòa trộn mãnh liệt với tốc độ cháy nhanh, tỏa nhiệt lượng Tốc độ cháy giai đoạn cháy nhanh chóng nhiều so với giai đoạn chuẩn bị cháy, giai đoạn chiếm 1/20 đến 1/40 thời gian chuẩn bị cháy Các yếu tố ảnh hưởng là: 1) Loại chất đốt: dầu DO có tốc độ cháy nhanh giai đoạn chuẩn bị cháy dầu lỏng biến hồn tồn thành khí cháy 2) Tốc độ phản ứng hóa học tỉ lệ thuậnvới tích nồng độ chất tham gia phản ứng cháy 3) Tốc độ phản ứng hóa học tăng lên nhanh theo đà tăng nhiệt độ tuyệt đối K K o e Trong đó: E KT Ko số tương đương với tổng số lần va chạm phân tử E lượng hoạt đông,KJ/kg T nhiệt độ phản ứng, oK 4) Khơng khí cấp vào có lưu tốc nhanh, chuyển động xốy lốc, với hệ số khơng khí thừa gần để trộn với chất đốt 5) Tốc độ phản ứng hóa học tăng lên theo đà tăng áp suất áp suất cao nồng độ chất phản ứng cao Các yếu tố ảnh hưởng đến cháy ổn định Cần đảm bảo trình cháy buồng đốt ổn định chất đốt tự bén cháy kể nhẹ tải, giữ lửa vị trí thích hợp khơng làm hỏng tường buồng đốt đầu súng phun Các yếu tố ảnh hưởng địn cháy ổn định là: 1) Chất đốt tự bén cháy 2) Cung cấp không khí đầy đủ liên tục 3) Liên tục đưa khí lị xa khơng khí khuếch tán đến bề mặt chất đơt 2.4 Lượng khí cấp hệ số khơng khí thừa 2.4.1 Tính lượng khơng khí cấp lị VKK Trong q trình thiết kế, sử dụng nồi cần biết lượng khơng khí cần cấp vào buồng đốt để lựa chọn điều chỉnh quạt gió cho thích hợp để phục vụ cho việc tính lượng khí lị sinh Entanpi lị Để tính lượng khơng khí thực tế cấp lị Vkk cần dựa vào phương trình phản ứng cháy tính lượng khơng khí lí thutt cấp lị Vlkk nhân với hệ số khơng khí thừa Vkk = Vlkk, m3tc/kg chất đốt (2.4) Trong đó: : hệ số khơng khí thừa Nó tỷ số lượng khơng khí thực tế cấp vào lượng khơng khí lí thuyết cấp vào buồng đốt Để tính lượng khơng khí lí thuyết cấp lị cho kg chất đốt, cần dựa vào phản ứng cháy tính lượng xy lí thuyết cần thiết để đốt cháy kg chất đốt âý, từ tính lượng khơng khí lí thuyết, ngồi cịn tính thêm lượng ẩm khơng khí cấp lị Từ phản ứng cháy: C + O2 = CO2 (2.5) Như 12 kg bon cần 22,41 m3tc ô xy sinh 22,41m3tc khí CO2 Vậy kg bon cần 1,866m3tc ô xy sinh 1,866 m3tc CO2 C% bon kg chất đốt cần 1,866 C C m tc ô xy sinh 1,866 m tc CO2 100 100 Từ phản ứng cháy: 2H2 + O2 = 2H2O (2.6) Vậy kg Hydrô cần 22,41 m3tc ô xy 44,82 m3tc H2O Hay 1kg Hydrô cần 5,554 m3tc ô xy 11,205m3tc H2O Do H% Hydrô kg chất đốt cần 5,554 11,205 H m tc ô xi 100 H m tc H2O 100 Từ phản ứng cháy: S + O2 = SO2 (2.7) Như 32kg lưu huỳnh cần 22,41 m3tc ô xy sinh 22,41m 3tc SO2 Vậy S% lưu huỳnh kg chất đốt cần 0,7 S S m3tc 0,7 m3tc CO2 100 100 Lại biết chất đốt có sẵn lượng xy Ol% Vậy lượng xy lí thuyết để đốt cháy kg chất đốt chứa Cl% bon Hl% hydrô, Sbl% lưu huỳnh, Ol% ô xy là: O l 1,866 Sl Cl Hl Ol 5,55 0,698 b , m3 tc/kg 100 100 100 100.1,429 (2.8) Trong đó: - 1,429 - tỷ trọng ô xy điều kiện tiêu chuẩn, kg/m3tc - Ol 100.1,429 - thể tích ô xy vốn có kg chất đốt m3tc Biết khơng khí, xy chiếm 21% thể tích (hoặc 23,2% trọng lượng) lượng khơng khí khơ lí thuyết để đốt cháy hết kg chất đốt là: Vkkkholi O' Ol 0,0334 S bl , m tc / kg 0,0889C l 0,2646 H l 0,21 (2.9) Hoặc: Vkkkholi O' 0,0889 C l 0,375 S bl 0,265 H l 0,0334 O l , m tc / kg 0,21 (2.10a) Trọng lượng khơng khí khơ lí thuyết để đốt cháy kg chất đốt là: G kkkholi 1,293.V kkkholi , kg/kg Trong đó: 1,293- tỷ trọng khơng khí điều kiện tiêu chuẩn, kg/m3tc (2.10b) Khơng khí cấp vào lị có lẫn ẩm Lượng nước kg khí trời gọi độ chứa kí hiệu d Thường thường d = 18 g/kg (ở nước ta có khí hậu nhiệt đới ẩm, d nên chọn lớn nước ôn đối d = 10 g/kg) Lượng ẩm theo khơng khí vào buồng đốt đốt kg chất đốt là: V Hl 2O 0,001 1,293dv kholi 0,00161d Vkkkholi , m3 tc/kg kk 0,804 (2.11) Trong đó: 0,001- hệ số chuyển độ ẩm từ g/kg sang kg/kg; 0,804 Tỷ trọng nước điều kiện tiêu chuẩn, kg/m3 Vậy lượng không khí lí thuyết để đốt cháy kg chất đốt là: Vkk lí = Vkk kholi + VlH20 = (1 + 0,0016 d) Vkkkholi (2.12) 2.4.2 Tính lượng khí lị VK Trong tính nhiệt tính thơng gió cần biết lượng khí lị sinh để xác định lưu tốc khí lị qt qua mặt hấp nhiệt, để tính Entanpi khí lị Muốn tính lượng khí lị 1kg chất đốt sinh sau cháy dùng cách phân tích khói lị mà biết tỷ số phần trăm thành phần khí lị dùng cách dựa vào phương trình phản ứng cháy tính thể tích tổng sản phẩm cháy cộng lại Khi đốt cháy kg chất đốt nồi thường khí lị gồm có lượng khí bon níc VCO2 lượng khí ô xít bon VCO lượng khí sunfurơ V SO2 lượng ô xy Vo2, lượng ni tơ VN , lượng nước VH 2O , lượng hiđro VH , lượng mê tan VCH Lượng VH lượng VCH q nên thường bỏ qua khơng tính Tính VK dựa theo phương trình phản ứng cháy từ định luật Đantôn Vk = VCO2 + VCO + V SO2 + Vo2 + VN2 + VH2O , m3 tc/kg chất đốt (2.13) Từ phản ứng cháy bon với ô xy ý kmol bon hịa hợp với kmol xi kmol khí CO2 kmol khí CO (tức dù cháy hồn tồn sinh CO cháy khơng hồn tồn sinh khí CO sản phẩm cháy bon với thể tích nhau) đốt cháy kg chất đốt có Cl % bon ta có: 0978367891 VCO2 VCO Cl , m3 tc/kg 1,866 100 (2.14) Từ phương trình cháy: V SO2 S bl , m3 tc/kg 0,700 100 (2.15) Lượng xy khí lị cung cấp thừa khơng khí: VO2 = Ol - Ol = ( - 1) Ol = 0,21 ( - 1) Vkkkholi , m3 tc/kg (2.16) Lượng Nitơ khí lị khơng khí cấp lị mang vào chất đốt có chứa N% Ni tơ: V N 0,79Vkkkholi Nl m tc / kg 100.1,251 (2.17) Trong đó: 1,251- tỷ trọng Nitơ điều kiện tiêu chuẩn, kg/m3tc Lượng nước khí lị nước khơng khí cấp lò; nước sinh H1% hydro chất đốt, nước sinh chất đốt có chứa W l % chất nước, ngồi có nước phun vào buồng đốt để thơng gió để phun dầu Vậy: V H 2O Wl Wkk H l W ph 0,804 100 (2.18) Trong đó: 0,804 - tỷ trọng nước điều kiện tiêu chuẩn , kg/m3 tc Thực điều kiện tiêu chuẩn (00C 760 mmHg), nước không tồn 0,804 tỷ trọng qui ước để tính tốn tỷ trọng nước áp suất nhiệt độ khác điều kiện tiêu chuẩn WKK: trọng lượng nước khơng khí cấp lò, kg/kg Wkk = 0,001 d Vkkkholi kk 1,243 (2.19) 9Hl/100- trọng lượng nước sinh đốt kg chất đốt th?a H% Hydrô; kg/kg Wl/100- trọng lượng nước chất đốt, kg/kg Wph: trọng lượng nước cần phun vào để đốt 1kg chất đốt, trường hợp súng phun nước: Wph = 0,3 0,7, kg/kg Trường hợp súng phun nước - áp lực Wph = 0,05 0,1, kg/kg Tính Vk dựa vào số liệu phân tích khói lị Vì thể tích khí nguyên tử VRO2 thể tích khí xít bon VCO khí lị chiếm tỷ lệ là: RO2 CO V RO2 V Kkho 100% (2.20) VCO 100% V Kkho (2.21) Trong đó: VKkho- lượng khí lị khơ đốt kg chất đốt, m3tc/kg V Kkho VCO2 V SO2 VCO V N VO2 V RO2 VCO V N VO2 (2.22) Cộng hai phương trình (4.16) (4.17) RO2 CO VRO2 VCO VKkh« 100% (2.23) Trong đó: V RO2 VCO 0,01866C l 0,007S bl 0,01866 C l 0,375S bl , m3tc/kg (2.24) Thay (4.20) vào (4.19): C l 0,375Sbl Vkkh« 1,866 RO2 CO (2.25) Do đó: C l 0,375Sbl Vk 1,866 RO2 CO Hl Wl Kh«1 0,001.1,293.VKK 9 Wph 0,804 100 100 Trong đó: (2.26) m , tc/ kg Cl Sbl RO2.CO- phần trăm trọng lượng 1kg chất đốt; Wph- lượng nước phun vào để đốt kg chất đốt, kg/kg Tính trọng lượng khói lị (GK) tỷ trọng khói lị điều kiện tiêu chuẩn (0K) Trị số GK đốt kg chất đốt dựa vào phương trình phản ứng cháy tính trọng lượng sản phẩm cháy cộng lại, trọng lượng chất đốt (đã loại bỏ tro xỉ đi) cộng với trọng lượng khơng khí cấp lị GK 1 K0 Al kh«lÝ 1,293.VKK (1 0,001d) ,kg/kg 100 Gk , kg/m3tc Vk (2.27) (2.28) Phân áp suất chất khí khí lị Trong nồi khơng tăng áp, coi áp suất khí lị PK ata Vậy phân áp suất p phân thể tích r có trị số Do đó: PCO2 VCO2 rCO2 , ata (2.29) VH O PH 2O rH 2O , ata VK (2.30) VO PO2 rO2 , ata VK (2.31) VK Nhiệt dung bình qn khí lị (VC, Kcal/0C kg chất đốt) Nhiệt dung bình qn khí lị nhiệt lượng cần thiết để đưa khí lị kg chất đốt cháy sinh tăng thêm 10C Nó tổng số nhiệt dung chất khí hợp thành khí lị VC = VCO2 CCO2 VSO2 CRO2 VO2 CO2 VN2 CN2 VH2O CH2O , kcal/(0C kg) (2.32) Trong đó: C- tỉ nhiệt thể tích đẳng áp bình qn chất khí khí lị khoảng từ 00C đến 0C, kcal/m3tc0C, xem bảng 4.1 Ở tính theo tỷ lệ đẳng áp, coi áp suất khí lị khơng đổi q trình trao nhiệt nồi Vì tỷ nhiệt khí ngun tử C R2 xấp xỉ tỷ nhiệt không khí khơ C N2 CO2 CKK Tỷ nhiệt khí nguyên tử CRO2 xấp xỉ CCO2 CSO2 nhiệt dung khí lị thường tính theo cơng thức sau: VC = VRO2 CRO2 VR2 CKK VH2O.CH 2O , kcal/0C kg chất đốt (2.32) Chú ý tỷ nhiệt C có trị số khác nhiệt độ, nhiệt dung VC có giá trị khác biến đổi sang nhiệt độ khác Entanpi khí lị IK Entanpi khơng khí cấp lị IKK Trị số Entanpi khí lị IK (kcal/kg chất đốt) nhiệt lượng cần thiết để nâng cao nhiệt độ số khơng khí cần cho việc đốt cháy kg chất đốt từ 00C lên t0C điều kiện p = const Vậy Entanpi khí lị nhiệt độ 0C là: IK = VC = ( VRO2 CRO2 VR2 CKK VH2O.CH 2O ) , Kcal/kg chất đốt (2.33) Để tiện việc lập toán đồ I - hệ số khơng khí thừa thường tính IK theo công thức sau: IK = IK1 + (-1) IKK1, Kcal/kg chất đốt (2.34) Trong đó: IK1- entanpi khí lị kg chất đốt cháy với hệ số khơng khí thừa = 1 I K1 VRO CRO2 VN12 CN2 VH12O.CH2O (2.35) VN12 , VH12O thể tích Nitơ nước sinh đốt kg chất đốt với hệ số khơng khí thừa = IKK1- entanpi khơng khí cấp lị cần cho việc đốt kg chất đốt với = l I KK Vkkkholi C am kk , kcal kg Èm CKK CKK 0,0016 d.CH2O , Kcal/m3tc 0C (2.36) (2.37) Èm CKK : tỉ nhiệt bình qn khơng khí ẩm cấp vào buồng đốt CKK- tỉ nhiệt bình quân khơng khí khơ nhiệt độ 0C, tra bảng (4.1) 2.4.3 Hệ số khơng khí thừa Trong thực tế đảm bảo trộn thật đặn không khí với chất đốt cung cấp lượng khơng khí thích hợp cho giai đoạn cháy vùng buồng đốt Vì để đảm bảo cháy hồn tồn, so với phương trình phản ứng cháy cần cung cấp thừa khơng khí, tức lượng khơng khí thực tế cấp vào buồng đốt phải lớn lượng khơng khí lí thut tính theo phản ứng cháy Cung cấp khơng đủ khơng khí chất đốt khơng thể cháy hồn tồn Song cung cấp q thừa khơng khí khơng làm tăng khói lị làm tăng tổn thất nhiệt khói lị mà cịn làm tăng lượng SO2 (vì SO2 xúc tác Fe2O3 sinh SO3) nâng cao điểm sương khói lị Vì cần cung cấp khơng khí với hệ số khơng khí thừa thích hợp với kiểu buồng đốt, loại chất đốt tải trọng nồi Do ngồi cách thường xun xem màu lửa màu khói lị ra, cần định kỳ phân tích khói lị để biết hệ số khơng khí thừa có thích hợp khơng Xác định hệ số khơng khí thừa: kh« kh« Vthùc Vlýkho Vthõa ; khô Vthực l ợng khôngkhíkhôthựctế (2.38) khô Vlýkhô ; Vthõa - Lượng khơng khí khơ lí thuyết lượng khơng khí khơ cịn thừa kg chất đốt kh« Vthùc kh« lý V kh« Vthùc kh« thùc V kh« thõa V 1 kh« Vthõa (2.39) kh« Vthùc Lại biết lượng xy lượng Nitơ khói lị là: O2 VK 100 N VK 100 VO2 VN2 Trong đó: VK- lượng khí lị kg chất đốt cháy sinh Trong 100 m3tc khơng khí có 21m3tc ô xi 79 m3tc Nitơ O 100 O2 kho Vthuc VK VK 100 21 21 Nên: N 100 N kho Vthuc VK VK 100 79 79 1 1 21 21 O 2V k 79O2 21 79O2 O2 1 1 21 79 21N 21N N2 100 RO2 O2 Vk 79 (2.40) Khi cháy khơng hồn tồn khí lị có khí CO, nên lượng xy cịn lại Trong khói lị nhiều cháy hồn tồnmột thể tích 0,5 CO đủ để biến khí CO thành khí CO2 (vì kmol khí CO biến thành khí CO2 cần 0,5k mol khí O2) hệ số khơng khí thừa lớn bằng: 21 O2 0,5CO 21 79 100 RO2 O2 CO (2.41) Khi nhẹ tải lượng chất đốt cung cấp vào buồng đốt giảm nên hệ số khơng khí thừa tăng lên, điều chỉnh quạt gió để giảm lượng gió cung cấp vào Khi tải ngược lại giảm bé phải đốt thêm chất đốt Trị số tải trọng tùy theo số lượng chất đốt tiêu thụ tải trọng khả cung cấp (điều chỉnh) quạt gió tải trọng Khi tính nhiệt cho tải trọng 75 100% coi const Khi nhẹ tải 75%: D' ' = + 0,75 D (2.42) Trong đó: - ', D': hệ số khơng khí thừa lượng sinh nhẹ tải; - , D: 100% tải 2.5 Xây dựng tốn đồ I-- I (Kcal/kg) Trong q trình tính nhiệt nồi hơi, cần biết trị số Entanpi khí lị nhiệt độ Do cần lập bảng trị số Entanpi khí lị nhiệt độ hệ số khơng khí thừa, tiện lợi lập toán đồ I- chất đốt Chỉ cần tra toán đồ trị số Ik (khi biết trị số nhiệt độ khí lị hệ số dư lượng khơng khí ) trị số nhiệt độ khí lị (khi biết trị số entanpi hệ số dư lượng khơng khí) mà khơng cần phép tính nội suy α=1.1 α=1.0 θ (oC) Toán đồ I- gồm đường cong biểu diễn mối quan hệ Entanpi kg chất đốt với nhiệt độ khí lị, đường cong tương ứng với trí số Tỷ lệ vễ thường chọn sau: trục I lấy 10 mm cho 100 kcal, trục lấy 50 mm cho 100oC Để vẽ tốn đồ , nên tính theo bảng 2.1 Mỗi loại chất đốt phải có tốn đồ I- Hình vẽ tốn đồ cho dầu ma dút có QPH =9370 Kcal/kg Câu hỏi ơn tập Trình bày yêu cầu chất đốt nồi tàu thuỷ Trình bày tượng ăn mịn điểm sương mục rỉ vanađi.? Thế cháy hồn tồn khơng hồn tồn Các cách nhận biết trình cháy nhiêu liệu buồng đốt nồi ? Thế hệ số khơng khí thừa Các yếu tố ảnh hưởng tới trình cháy nhiên liệu buồng đốt nồi ? ... CO2 (2.5) Như 12 kg bon cần 22,41 m3tc xy sinh 22,41m3tc khí CO2 Vậy kg bon cần 1,866m3tc ô xy sinh 1,866 m3tc CO2 C% bon kg chất đốt cần 1,866 C C m tc ô xy sinh 1,866 m tc CO2 100 100 Từ phản... suất riêng phần P H2O=0.050. 13 at, nhiệt độ bão hồ nước 31 oC – 51oC SO3 hố lỏng nhiệt độ 120oC – 130 oC Như tượng ăn mòn xảy nhiệt độ giảm đến 120oC – 130 oC Vanađi cháy sinh vanađi ô xít (V2O5) có... mặt kim loại Fe + V2O5 > Fe2O3 + V2O3 Và V2O3 lại hấp thụ xy khói lị trở lại thành V2O5 Lượng Vanađi dầu đốt khơng q 10-4 % 2 .3 Qúa trình cháy buồng đốt nồi 2 .3. 1 Cháy hồn tồn khơng hoàn toàn