Đang tải... (xem toàn văn)
PowerPoint Presentation Lưu huỳnh (S) Tồn tại dưới 3 dạng Dạng vô cơ Dạng khoáng chất Dạng sulfat (không cháy), CaSO 4 , MgSO 4 S chiếm không cao trong nhiên liệu Toả ra ít nhiệt khoảng 1/3 cacbon Tác[.]
5.5 XỬ LÝ NƯỚC CẤP LÒ HƠI (tt) Lưu huỳnh (S): Tồn dạng: Dạng vô Dạng khống chất Dạng sulfat (khơng cháy), CaSO4, MgSO4 … S chiếm khơng cao nhiên liệu Toả nhiệt khoảng 1/3 cacbon Tác hại: Kích thích tượng ăn mịn bề mặt truyền nhiệt có nhiệt độ thấp sấy khơng khí, hâm nước Nitơ (N2): Chiếm 0,5-2,5 % Ơ áp suất khí quyển, nhiệt độ thấp N2 không cháy mà lẩn vào nhiên liệu Khi áp suất cao, nhiệt độ t >1500ºC N2 cháy tạo nhiều NO, NO2 gây ảnh hưởng đến môi trường Oxy (O2): Thành phần không cháy được: Gồm: Tro ẩm Ẩm: thành phần có hại nhiên liệu Khơng cháy toả nhiệt mà cịn tốn nhiệt để làm bốc Giảm nhiệt độ đốt, ảnh hưởng đến q trình cháy, Tăng chi phí vận chuyển xử lý Tro: tổng hợp thành phần không cháy thể rắn Thường quy định: Phần lại đốt nhiên liệu rắn 800°C lỏng 500ºC Tác dụng xấu: Giảm nhiệt phát nhiên liệu Gây tượng bám bẩn, mài mịn bề mặt truyền nhiệt B Thành phần cơng nghệ: Đứng góc độ sử dụng nhiên liệu thường dùng thêm thành phần cơng nghệ, thành phần cháy gồm: Chất bốc: Là khối lượng nung nóng nhiên liệu điều kiện khơng có khơng khí nhiệt độ 800°C phút, phần cịn lại cốc tro Như vậy, chất bốc chất khí nhiên liệu bị phân huỷ nhiệt mơi trường khơng có Oxy Thành phần chủ yếu hiđro (H2), cacbuahiđro (CmHn), CO,… Cốc: Là thành phần cháy lại sau thoát hết chất bốc Nhiệt trị: Là nhiệt lượng sinh đốt cháy hoàn toàn 1kg nhiên liệu rắn 1m3tc nhiên liệu khí đktc (p =760mmHg, t =00C) Đơn vị: kJ/kg, kcal/kg Đây thông số đánh giá khả sinh nhiệt chất đốt Thường người ta chia nhiệt trị nhiên liệu thành giới hạn: Nhiệt trị cao Qc Nhiệt trị thấp Qt Nhiệt trị thấp nhiệt trị toả cháy hoàn toàn 1kg 1m3tc nhiên liệu điều kiện làm việc bình thường mà nước sản phẩm cháy dạng Nếu nước ngưng tụ lại thành nước toả thêm nhiệt lượng Nhiệt trị cao nhiên liệu nhiệt trị có kể đến phần nhiệt lượng thêm Qt = Qc − 25( 9H + W) kJ / kg Phân loại nhiên liệu: Theo trạng thái tồn tại: Nhiên liệu rắn Nhiên liệu lỏng Nhiên liệu khí Nhiên liệu rắn: Than: loại nhiên liệu có thành phần đồng nhất, xếp loại theo độ tuổi hình thành (tuổi cao hàm lượng cacbon lớn) Nhiệt trị 21-30000kJ/kg Củi gổ phụ phẩm nông sản: dễ cháy, nhiệt trị khơng cao Bã mía: Nhiên liệu cho nhà máy đường Dễ cháy Tro dễ bay theo khói, bám bẩn lên bề mặt truyền nhiệt, gây ô nhiễm môi trường Nhiên liệu lỏng: Thường sử dụng dầu DO, FO Nhiệt trị: 40-46 kJ/kg Phụ thuộc vào hàm lượng lưu huỳnh, chia thành: Dầu có hàm lượng lưu huỳnh thấp: S < 0,5% Dầu có hàm lượng lưu huỳnh trung bình: S = 0,5 -2% Dầu có hàm lượng lưu huỳnh cao: S > 2% Khi S>3% gây ăn mòn bề mặt trao đổi nhiệt nhiệt độ thấp Dầu nhiên liệu quý, dễ bắt lửa, dễ cháy, nhiệt trị cao, có lửa dài khả xạ lớn, tro Tuy nhiên, phải ý phòng cháy nổ sử dụng Nhiên liệu khí đốt: Khí thiên nhiên: Chủ yếu CH4 (75-98%) Nhiệt trị 36000-50000kJ/m3tc Khí nhân tạo: Khí lị cốc: 58%H2, 22%CH4 Nhiệt trị: 16000 kJ/m3tc Khí lị cao: chủ yếu CO Nhiệt trị: 4000kJ/m3tc Ưu điểm: dễ cháy, dễ đốt, tro, khơng gây mài mịn, bám bẩn Các phản ứng cháy, lượng khơng khí cần thiết sản phẩm cháy: Đối với nhiên liệu rắn lỏng: Các phản ứng cháy: C, H, S Phản ứng cháy C: Cháy hoàn toàn: C + O2 = CO2 + QC Cháy khơng hồn tồn: C +1/2 O2 =CO +QC1 CO +1/2 O2 = CO2+QC2 Phản ứng cháy Hidro: H2 + O2 =H2O + QH Lượng khơng khí cần thiết: Đối với C: C + O2 = CO2 + QC 1kmolC 1kmolO2 1kmolCO2 12kg 22,4m3tcO2 22,4m3tcCO2 1kg Lượng O2 cần:1,866m3tc Tương tự: Lượng oxy cần đốt cháy 1kg H2: 5,6m3tc Lượng oxy cần đốt cháy 1kg S: 0,7m3tc Như vậy, đốt cháy 1kg nhiên liệu có thành phần C C/100, H H/100 S S/100 lượng oxy cần là: 1,866 x C/100 + 5,6 x H/100 + 0,7 x S/100 Do nhiên liệu có sẳn O2: O/100 kg hay 0,7xO/100m3tc Lượng oxy cần đưa vào để đốt cháy 1kg nhiên liệu là: C H S O + 5,6x + 0,7x − 0,7x ; m3tc 100khoảng 100 100 100 chiếm 21% theo thể tích, nên lượng khơng khí VO02 = 1,866x Trong khơng khí oxy vừa đủ để cháy hồn tồn kg nhiên liệu là: VKK = VO02 x 100 21 C H S O 100 Vkk0 = 1,866 x + 5,6 x + 0,7 x − 0,7 x x 21 ; m tc / kgnl 100 100 100 100 Cũng có cơng thức kinh nghiệm để tính: VKK = a( Qt + W) / 1000 ; m3tc/ kgnl a: hệ số xác định theo kinh nghiệm: Than dầu: a =1,07-1,1 Khí : a =1,15-1,2 Đối với dầu dùng cơng thức Rôsin: VKK = 0,8( Qt / 1000) + 2; m3tc/ kgnl V0KK: lượng khơng khí lý thuyết, nghĩa theo lý thuyết tất khơng khí tham gia phản ứng vừa đủ để cháy hồn tồn Nhưng thực tế, nhiều lý khác nhau, ln có phận khơng khí không tiếp xúc với thành phần cháy nên lượng khơng khí thực tế V KK khác với lượng khơng khí lý thuyết, thường nhiều hơn, nên tỷ số: VKK/V0KK gọi hệ số khơng khí thừa Ký hiệu: VKK α = KK lỏng khí: Thường: Đốt nhiên V liệu α =1,05-1,1 Than phun: α =1,15-1,25 Ghi thủ cơng: α =1,4-1,5 Thành phần, thể tích entanpy sản phẩm cháy: Thành phần sản phẩm cháy: Khi cháy hoàn toàn với α =1 CO2 cháy C SO2 cháy S H 2O cháy H Am nhiên liệu bốc Hơi nước không khí Hơi dùng để phun nhiên liệu N2 khơng khí mang vào Do có sẳn nhiên liệu Khi cháy hoàn toàn với α >1 Ngoài thành phần cịn có oxy KK thừa mang vào Khi cháy khơng hồn tồn Ngồi thành phần cịn có CO chất khí khơng cháy hết như: H2, CH4, CmHn v.v Thể tích sản phẩm cháy: Khi cháy hoàn toàn với α =1: V0CO2: Từ phản ứng cháy:C + O2 = CO2 12kg 22,4m3tcO2 22,4m3tcCO2 1kg 1,866m3tc Suy ra: V0CO2 = 1,866x C/100 m3tc/kgnl V0CO2: V0SO2 = 0,7x S/100 m3tc/kgnl V0N2: Do khơng khí mang vào: 0,79x V0KK Do có sẳn nhiên liệu: N/100 kg hay N/100x22,4/28=0,008xN Suy ra: V0N2= 0,79x V0KK+0,008xN; m3tc/kgnl V0H2O: Do cháy H/100 kg H2: 0,112H Am bốc hơi: W/100x22,4/18=0,0124 W Hơi nước dùng để phun nhiên liệu: Gx22,4/18 kg nhiên liệu cần G kg nước thì: 1,24xG Do khơng khí ẩm (độ chứa d=10g/kg): 0,0161 x V0KK ρ Hơi H2O =0,804 kg/m3tc ρ KK d x ρH 2O 1000 Suy ra: V H2O= 0,112H+ 0,0124 W+1,24xG+ 0,0161 x V0KK m3tc/kgnl =1,293 kg/m tc KK ρ VH02O = VKK x Khi cháy hoàn toàn với α >1 V0CO2, V0SO2 không đổi O2 tăng thêm (do khơng khí thừa mang vào) ; m3tc/kg N2 tăng thêm (do khơng khí thừa mang vào) ; m3tc/kg VO2 = 0,21(α − 1).VKK H2O tăng thêm (do khơng khí thừa mang vào) ∆VN = 0,79(α − 1).VKK Nên thể tích sản phẩm cháy: ; m3tc/kg ∆VH 2O = 0,0161 (α − 1).VKK Khi cháy khơng hồn tồn: Do khơng đủ khơng khí (α 1 Lúc này, khói cịn có chất khí cháy được, nhiều CO, có H2, CH4… Thành phần thể tích sản phẩm cháy: CO2+SO2+O2+N2 +H2O+CO+H2+CH4+…=100% ĐỐI VỚI NHIÊN LIỆU KHÍ: Phương pháp tính tốn tương tự với nhiên liệu rắn, đây, thể tích chất cháy thể khí tính theo m3tc P/ư cháy H2: H2 + 1/2 O2 = H2O + QH 1m3tc H2 + 0,5m3tc O2 = 1m3tc H2O CO: CO + 1/2 O2 = CO2 + QCO 1m3tc CO + 0,5m3tc O2 = 1m3tc CO2 S: S + O2 = SO2 + QS 1m3tc S + 1m3tc O2 = 1m3tc SO2 H2S: H2S + 3/2 O2 = SO2 + H2O + QH2S 1m3tc H2S + 1,5m3tc O2 = 1m3tc SO2 1m3tc H2O CH4: CH4 + O2 = CO2 + 2H2O + QCH4 1m3tc CH4 + 2m3tc O2 = 1m3tc CO2 2m3tc H2O Phản ứng cháy Cacbuahydro: CmHn + (m+n/4) O2 = m CO2 + n/2H2O + QCmHn 1m3tc CmHn + (m+n/4)m3tc O2 = 1m3tc CO2 n/2m3tc H2O Lượng oxy cần đưa vào để đốt cháy 1m3tc nhiên liệu khí: V0O2=0,5H2 +0,5CO +S +1,5H2S +2CH4 +(m+n/4)CmHn -O2 ;m3tc/m3tc Lượng khơng khí lý thuyết (để đốt cháy hồn tồn =1) 1m3tc nhiên liệu khí: V0KK= 0,0476[0,5H2 + 0,5CO + S +1,5H2S + 2CH4 + (m+n/4) CmHn -O2 ]; m3tc/m3tc Thể tích sản phẩm cháy theo lý thuyết: V0CO2=0,01[CO2 + CO + CH4 +mCmHn ] ;m3tc/m3tc V0SO2=0,01[S + H2S) ;m3tc/m3tc V0N2= 0,79 V0KK +0,01N2 ;m3tc/m3tc V0H2O=0,01[H2 + 2CH4 +H2S+n/2CmHn ]+0,012dK+0,0161 V0KK;m3tc/m3tc d: độ chứa nhiên liệu khí, g/m3tc H2 , CO, S, H2S, CH4 , CmHn , N2 : thành phần thể tích chất khí có VO = 0,21(α − 1).VKK nhiên liệu khí (%) Thực tế, α >1 ∆VN = 0,79(α − 1).VKK Nên sản phẩm cháy thực tế so với =1 cịn có thêm: 2 ∆VH 2O = 0,0161 (α − 1).VKK