Sự bám bẩn thường được định nghĩa là sự tích tụ và hình thành các vật liệu không mong muốn trên bề mặt của thiết bị xử lý, có thể làm suy giảm nghiêm trọng khả năng truyền nhiệt của bề mặt trong các điều kiện chênh lệch nhiệt độ mà nó được thiết kế. Sự bám bẩn của bề mặt truyền nhiệt là một trong những vấn đề quan trọng nhất trong thiết bị truyền nhiệt. Bẩn thỉu là một hiện tượng cực kỳ phức tạp. Về cơ bản, tắc nghẽn có thể được mô tả như là một vấn đề kết hợp, trạng thái không ổn định, động lượng, khối lượng và truyền nhiệt với các quá trình hóa học, hòa tan, ăn mòn và sinh học cũng có thể diễn ra. Một trong những nguyên nhân chính dẫn đến sự cố ngừng hoạt động của lò hơi tiện ích hiện đại là do hỏng ống lò hơi. Trong giai đoạn từ 1959 đến 1991, sự cố ống lò hơi đã được xếp hạng là vấn đề thiết bị số một trong các nhà máy phát điện chạy bằng nhiên liệu hóa thạch ở Hoa Kỳ. Hệ số không có sẵn tương đương do hỏng ống đối với các nhà máy có công suất lớn hơn 200 MW là 2,7%. (DOE. 1998). Các nguyên nhân hàng đầu gây ra sự cố ống lò hơi ở Hoa Kỳ được sắp xếp theo thứ tự tổn thất sẵn có (MWth) được hiển thị dưới đây: 1. Ăn mòn mệt mỏi 2. Xói mòn tro bay 3. Theo cơ chế lắng đọng (thiệt hại hydro và ăn mòn phốt phát axit) 4. Quá nóng lâu dài 5. Quá nóng ngắn hạn 6. Xói mòn máy thổi bồ hóng 7. Ăn mòn bên cạnh tường nước, quá nhiệt và hâm nóng lại Xếp hạng trên có thể khác nhau giữa các quốc gia tùy thuộc vào loại nhiên liệu được đốt và quy trình vận hành của lò hơi. Tuy nhiên, rõ ràng là ăn mòn là một trong những lý do phổ biến nhất dẫn đến hỏng ống. Một ống có thể ăn mòn từ bên trong hoặc từ bên ngoài. Sự ăn mòn bên trong phần lớn được thúc đẩy bởi hóa học nước, trong khi sự ăn mòn bên ngoài được thúc đẩy bởi điều kiện đốt cháy. Sự ăn mòn trước đây được gọi là ăn mòn bên trong, trong khi cái sau được gọi là ăn mòn flreside. Sự ăn mòn bên lò sưởi có thể diễn ra ở vùng nhiệt độ cao hoặc thấp, mỗi vùng có mechanism riêng biệt. Ngoài sự ăn mòn, hai điều không mong muốn khác đó là bẩn và xỉ, xảy ra ở bên ngoài các ống. Trong quá trình bám bẩn và xỉ, các vật liệu vô cơ từ cặn nhiên liệu trên bề mặt ống. Sự lắng đọng như vậy làm giảm khả năng hấp thụ nhiệt của ống, làm tăng nhiệt độ khí thải ở hạ lưu và dẫn đến giảm sản lượng hơi. Nhiệt độ khí thải tăng lên có thể đẩy nhanh quá trình ăn mòn ở phần hạ lưu của lò hơi. Bài báo cáo này cung cấp một cái nhìn tổng quan về các cơ chế của quá trình ăn mòn và bám bẩn và thảo luận về một số biện pháp phòng ngừa. Nhằm đáp ứng yêu cầu đó, nhóm chúng em đã chọn đề tài: “Ăn mòn và bám bẩn bề mặt truyền nhiệt” Nội dung gồm các phần như sau: Phần 1: Sự ăn mòn ở nhiệt độ cao của bề mặt bên ngoài Phần 2: Ngăn ngừa ăn mòn ở nhiệt độ cao Phần 3: Ăn mòn ở nhiệt độ thấp trên bề mặt bên ngoài Phần 4: Ăn mòn và mở rộng quy mô của các bề mặt bên trong Phần 5: Tính chất của cặn và xỉ Phần 6: Tính toán bồ hóng và lắng đọng tro Phần 7: Dự đoán tiềm năng xỉ Phần 8: Các biện pháp thiết kế để giảm ô nhiễm và xỉ
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO MƠN HỌC: LỊ HƠI BÁO CÁO CUỐI KÌ ĐỀ TÀI: ĂN MÒN VÀ BÁM BẨN BỀ MẶT TRUYỀN NHIỆT GVHD: Nhóm thực hiện: SVTH TP Thủ Đức, ngày 05 tháng 12 năm 2022 DANH SÁCH THÀNH VIÊN THAM GIA VIẾT BÁO CÁO CUỐI KỲ MƠN HỌC: LỊ HƠI Tên đề tài: Ăn mòn bám bẩn bề mặt truyền nhiệt STT HỌ VÀ TÊN SINH VIÊN MSSV TỶ LỆ % HOÀN THÀNH KÝ TÊN Ghi chú: - Tỷ lệ % = 100% Mức dộ phần trăm sinh viên hồn thành tốt - Trưởng nhóm: ĐIỂM SỐ TIÊU CHÍ NỘI DUNG BỐ CỤC TRÌNH BÀY TỔNG ĐIỂM NHẬN XÉT TP Thủ Đức, ngày 05 tháng 12 năm 2022 Ký xác nhận giảng viên LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, nhóm xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh đưa mơn học Lị Hơi vào chương trình giảng dạy Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến giảng viên môn –đã dạy dỗ, truyền đạt kiến thức quý báu cho tụi em suốt thời gian học tập vừa qua Trong thời gian tham gia lớp học Lị Hơi Thầy, nhóm chúng em có thêm cho nhiều kiến thức bổ ích, tinh thần học tập hiệu quả, nghiêm túc Đây chắn kiến thức quý báu, hành trang để nhóm chúng em vững bước sau Bộ mơn Lị Hơi mơn học thú vị, vơ bổ ích có tính thực tế cao Đảm bảo cung cấp đủ kiến thức, gắn liền với nhu cầu thực tiễn sinh viên Tuy nhiên, vốn kiến thức nhiều hạn chế khả tiếp thu thực tế nhiều bỡ ngỡ Mặc dù chúng em cố gắng chắn tiểu luận khó tránh khỏi thiếu sót nhiều chỗ cịn chưa xác, kính mong Thầy xem xét góp ý để tiểu luận chúng em hồn thiện Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn! MỤC LỤC A MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài .1 Mục đích nghiên cứu .2 Đối tượngg nghiên cứu Phương pháp đánh giá B NỘI DUNG Sự ăn mòn nhiệt độ cao bề mặt bên 1.1 Sự hình thành lắng đọng sunfat chế ăn mịn loại sunfat .3 1.2 Sự hình thành SO2 / SO3 ảnh hưởng ăn mòn kim loại 1.3 Sự hình thành H2S ảnh hưởng đến ăn mịn kim loại 1.4 Sự hình thành HCl ảnh hưởng ăn mịn kim loại 1.5 Ăn mòn nhiệt độ cao kim loại kiềm thổ Vanadi .7 Ngăn ngừa ăn mòn nhiệt độ cao 2.1 Đốt cháy oxy thấp 2.2 Phân phối Không khí đốt 2.3 Phân phối than đầu đốt 2.4 Kiểm sốt kích thước hạt bột than .9 2.5 Tránh điểm nóng cục 2.6 Màng khơng khí bảo vệ gần tường nước .9 2.7 Chất phụ gia 10 2.8 Kiểm soát nhiệt độ thiết kế lối lò: 10 2.9 Sử dụng hợp kim chống ăn mòn 10 2.10 Tái chế khí thải: 11 2.11 Tránh khí nhiệt độ cao gần khu vực có nhiệt độ tường cao: 12 2.12 Lị lót để bảo vệ: .12 2.13 Che chắn bảo vệ khu vực dễ bị ăn mòn: .12 2.14 Phun lửa nhiệt độ cao ống: 13 Ăn mòn nhiệt độ thấp bề mặt bên 13 3.1 Các biện pháp thiết kế để kiểm sốt ăn mịn .14 3.2 Biện pháp vận hành .16 3.3 Vật liệu 17 Ăn mòn mở rộng quy mô bề mặt bên 18 4.1 Ăn mòn .18 4.2 Mở rộng quy mô 22 Tính chất cặn xỉ 22 5.1 Ảnh hưởng tính chất nhiên liệu 22 5.2 Ảnh hưởng vấn đề khoáng chất tro 27 5.3 Mối quan hệ thực nghiệm cho nhiệt độ đặc trưng tro 29 Tính tốn bồ hóng lắng đọng tro 30 6.1 Sự hình thành tro bay trình đốt cháy 30 6.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến bồ hóng lắng đọng tro bề mặt gia nhiệt 30 6.3 Dự toán độ dày tro xỉ bồ hóng 32 Dự đoán tiềm xỉ 34 7.1 Độ nhớt xỉ tro .34 7.2 Dự đoán nhiệt độ biến dạng xỉ tro 35 7.3 Dự đoán tắc nghẽn sở thành phần khoáng chất riêng lẻ 37 Các biện pháp thiết kế để giảm ô nhiễm xỉ 38 C KÝ HIỆU 41 D KẾT LUẬN 43 E TÀI LIỆU THAM KHẢO .44 DANH MỤC HÌNH ẢNH STT Tên hình Tran g Hình 1.1 Cặn hình thành bề mặt ống lị Hình 1.2 Ăn mịn nóng chảy theo nhiệt độ, ăn mịn nóng chảy sunfat giảm sau nhiệt độ 680oC Hình 1.3 Tốc độ ăn mòn theo nhiệt độ H2S SO2 Sự ăn mòn tăng theo hàm lượng vanadium nhiên liệu dầu Màn khơng khí tường bên lò PC bắn xuống, điều làm giảm ăn mịn Giới hạn thiết kế nhiệt độ kim loại nhiệt độ khí cho 10 Hình 2.3 Tấm chắn bảo vệ ống để giảm nhiệt độ ăn mịn cao 13 Hình 3.1 Một số cách xếp đường khơng khí lị 15 Hình 1.4 Hình 2.1 Hình 2.2 Hình 3.2 Hình 3.3 Hình 3.4 Hình 5.1 Hình 5.2 Hình 5.3 Hình 5.4 Hình 5.5 Hình 6.1 Hình 6.2 Hình 6.3 Nguyên lý làm việc ống dẫn nhiệt sử dụng gia nhiệt không khí Điểm sương giảm khơng khí thừa giảm nhiên liệu có lượng lưu huỳnh định Nhiệt độ nước cao cho hiệu suất chu trình cao địi hỏi hợp kim đắt tiền Q trình hình thành xỉ tường nước Hình dạng nón tro biểu thị nhiệt độ biến dạng ban đầu (IDT) Nhiệt độ hóa mềm (ST) bán cầu (HT) chảy (FT) mẫu tro Điểm nóng chảy tro giảm tỷ lệ silic so với tỷ lệ oxit sắt tăng Sự biến thiên nhiệt độ nóng chảy tro với thành phần tro Sự thay đổi nhiệt độ đặc trưng tro (FT= nhiệt độ chảy; ST = nhiệt độ hóa mềm; IDT = nhiệt độ biến dạng ban đầu) với oxit sắt tro Chỉ số xỉ (x/λ) giảm theo vận tốc khí cao xếp) giảm theo vận tốc khí cao xếp thẳng hàng Sự lắng đọng tro bồ hóng ống để tạo hướng khác dịng khí qua bờ ống để xếp thẳng hàng Sự thay đổi nhiệt độ tính tốn hạt than cháy vượt nhiệt độ khí theo khoảng cách từ vòi đốt 12 16 17 18 25 26 27 28 29 31 32 33 Hình 6.4 Hình 7.1 Hình 7.2 Ảnh hưởng khơng khí dư đến nhiệt độ đỉnh lửa đạt lò Ảnh hưởng đường kính ống đến số xỉ x/λ) giảm theo vận tốc khí cao xếp (lưu ý đơn vị khác nhau) vận tốc khí (sắp xếp so le) Sự thay đổi chiều cao hình nón tro thử nghiệm phụ thuộc vào mơi trường mà nung nóng 33 34 35 DANH MỤC BẢNG STT Tên bảng Tran g Bảng 2-1 Xu hướng ăn mòn than phụ thuộc vào nhiệt độ khí lị 10 Bảng 2-2 Nhiệt độ hoạt động an toàn tối đa hợp kim thép 11 Bảng 2-3 Bảng 4-1 Nhiệt độ làm việc tối đa loại thép khác dịch vụ liên tục Các biện pháp khắc phục loại ăn mịn bên khác với mơ tả ngắn gọn nguyên nhân chúng 11 20 Bảng 5-1 Hàm lượng tro số loại than than non Hoa Kỳ 23 Bảng 5-2 Thuộc tính nhiệt độ biến dạng 26 Bảng 7-1 Tiềm xỉ loại than khác 36 Bảng 7-2 Bảng 7-3 Hệ số hiệu chỉnh, fs, nhiệt độ oxy hóa khử trung bình khác tương ứng với độ nhớt poise 2000 tro Tiêu chuẩn để dự đoán xu hướng xỉ sử dụng quốc gia khác sở nhiệt độ đặc trưng tro 36 37 Bảng 7-4 Đánh giá xu hướng tạo xỉ từ thành phần tro than 37 Bảng 7-5 Sự phụ thuộc xu hướng xỉ vào hàm lượng silic tro 38 Bảng 8-1 Các giá trị thống kê tải suất tỏa nhiệt thể tích sử dụng lò Trung Quốc 39 Bảng 8-2 Bảng 8-3 Tốc độ giải phóng nhiệt tiết diện ngang lị lị lị đáy khơ sử dụng (MW/m2) Phạm vi thể tích vùng đốt (qrv) bề mặt chiếu (qrf) tỏa nhiệt tỷ lệ sử dụng thiết kế lò Trung Quốc cho thanvới mức độ nghiêm trọng khác tắc nghẽn 39 40 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT STT Ký hiệu chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ PC Pulverized Coal fired boiler ASTM American Society for Testing and Materials ASME American Society of Mechanical Engineers IDT Initial Deformation Temperature ST Softening Temperature HT Hemispherical Temperature FT Fluid Temperatur