Chương 4. Buồng lửa lò hơi và thiết bị đốt nhiên liệu - Phần 2 doc

Trong buồng lửa này sự cháy đồng thời của chất bốc và cốc trong lớp có tác dụng tăng cường sự cháy kiệt nhiên liệu.. Buồng lửa này thuộc loại buồng lửa được cơ khí hoá ở mức độ đáng kể,

4.3.5 Buồng lửa có ghi nghiêng và có lớp nhiên liệu chuyển động

4.3.5.1 Buồng lửa có ghi nghiêng:

Ghi đặt nghiêng để lớp nhiên liệu vừa chuyển động vừa cháy Nhiên liệu càng

có nhiều chất bốc càng dễ cháy nên góc nghiêng của ghi càng lớn Đoạn ghi nằm ngang để cháy kiệt xỉ và thải xỉ

Hình 4.48 Sơ đồ buồng lửa có ghi nghiêng và có lớp nhiên liệu chuyển động

Để đốt mạt cưa ẩm người ta dùng ghi nghiêng dạng bậc thang như trong hình

vẽ 4.49 Ghi loại này thích hợp cho nhiên liệu có chất bốc lớn và có nhiều hạt nhỏ

4.3.5.2 Buồng lửa có ghi nghiêng dồn cấp:

Sơ đồ của loại buồng lửa có ghi nghiêng dồn cấp được trình bày trong hình vẽ 4.50 ở đây nhiên liệu chuyển động được là do chuyển động đi lại của các thanh ghi Các thanh ghi chuyển động và thanh ghi cố định đặt xen kẽ nhau Khi các thanh ghi chuyển động được chuyển động thì cung cấp nhiên liệu cho lớp, chang và làm tơi lớp nhiên liệu đồng thời thải tro xỉ xuống phễu xỉ Loại buồng lửa ghi này dùng cho nhiên liệu có độ ẩm cao và chất bốc lớn Nhược điểm lớn nhất của loại ghi này là ghi chịu tác dụng của nhiệt độ cao và có hiệu suất thấp

4.3.5.3 Loại buồng lửa ghi có thanh trang than (hay tấm cời lửa):

Loại buồng lửa ghi có thanh trhang (hay tấm cời lửa) được biểu diễn trong hình 4.51 Thanh trang có chiều dài bằng chiều rộng của ghi

Khi thanh chang đi từ trái sang phải sẽ đẩy nhiên liệu từ phễu vào ghi và san phẳng lớp, đến cuối ghi sẽ đẩy xỉ ra ngoài xuống phễu xỉ Khi đi ngược lại với tốc độ nhanh hơn sẽ lại chang lớp than trên ghi, ở đây thanh chang làm việc theo chu kỳ Buồng lửa có thanh chang được thiết kế cho lò hơi có sản lượng đến 12 t/h, đốt than nâu và than đá Các chỉ tiêu làm việc của loại buồng lửa này là:

1050

900ữ

=

=

gh

lv t

R

R

BQ

290

=

=

bl

lv t

V

V

BQ

q = ữ ,

q = ữ

4.3.5.4 Loại buồng lửa cấp nhiên liệu từ dưới lên:

Loại buồng lửa cấp nhiên liệu từ dưới lên được miêu tả trong hình vẽ 4.52

b)

Hình 4.52 Buồng lửa cấp nhiên liệu từ dưới lên a) sơ đồ nguyên lý buồng lửa; b) vít tải cấp nhiên liệu

từ dưới lên

Trong buồng lửa này sự cháy đồng thời của chất bốc và cốc trong lớp có tác dụng tăng cường sự cháy kiệt nhiên liệu Xỉ được thải đi nhờ lật ghi quay được đặt ở hai góc Buồng lửa này thuộc loại buồng lửa được cơ khí hoá ở mức độ đáng kể, nhưng yêu cầu nhiên liệu đốt phải có chất lượng cao Than có độ thiêu kết vừa phải,

có nhiều chất bốc, có độ tro và độ ẩm nhỏ và tro khó chảy khi đốt trong buồng lửa này

sẽ đạt hiệu quả cao

4.3.6 Buồng lửa ghi xích

4.3.6.1 Nguyên lý làm việc

Đây là loại buồng lửa được cơ khí hoá hoàn toàn, có thể dùng cho lò hơi có sản lượng từ 10 12ữ t/h đến 150 t/h Đặc điểm của buồng lửa này là sự dịch chuyển liên tục của nhiên liệu cùng với ghi Sơ đồ của buồng lửa ghi xích được cho trong hình

vẽ 4.53 và 4.54

Tốc độ chuyển động của ghi có thể thay đổi từ 2 30ữ m/h Người ta dùng ghi xích không lọt kiểu vẩy cá có chiều dài bằng 5500 7900ữ mm và rộng 1560 4500ữ

mm Diện tích hoạt động của mặt cháy đạt đến 7 32ữ m2

Hình 4.54 Sơ đồ nguyên lý buồng lửa ghi xích

1- nền ghi; 2- trục truyền động cho ghi (trục dẫn ở gần phễu than); 3- phễu than; 4- tấm điều chỉnh chiều dày lớp nhiên liệu; 5- tấm gạt xỉ; 6ưphễu tro xỉ;

4.3.6.2 Cấu tạo ghi xích

Ghi xích gồm 2 loại: Ghi xích thanh và ghi xích vẩy cá

4.3.6.3 Quá trình cháy trên ghi xích

Quá trình cháy trên ghi xích xảy ra liên tục từ nung nóng, sấy khô, thoát chất bốc, cháy chất bốc và cốc, cháy kiệt đến thải xỉ Với ghi xích người ta cung cấp gió theo nhu cầu từng vùng của quá trình cháy, như được thể hiện trong hình 4.58

Hình 4.58 Biểu đồ cung cấp gió cho buồng lửa ghi xích

Đường cong 1 đặc trưng cho lượng không khí yêu cầu để cháy nhiên liệu dọc theo chiều dài ghi Đường cong 2 biểu diễn lượng không khí đưa vào buồng lửa không theo từng vùng Đường 3 là lượng không khí cấp cho các vùng khác nhau

Lượng không khí cấp vào vùng cuối (vùng xỉ) với số lượng lớn hơn số lượng cần thiết để đảm bảo cháy kiệt xỉ và làm mát ghi Việc cung cấp không khí theo từng vùng giúp hoàn thiện quá trình cháy nhiên liệu đồng thời giảm được tổn thất q2 do giảm lượng không khí thừa trong buồng lửa Sơ đồ đơn giản của quá trình cháy lớp nhiên liệu trên ghi xích cho trong hình vẽ 4.59

Hình 4.59 Sơ đồ đơn giản quá trình cháy lớp nhiên liệu trên ghi xích

1ưvùng nhiên liệu mới; 2ưvùng thoát và cháy chất bốc;

3ưvùng cháy cốc; 4ưvùng chứa xỉ

Quá trình chuẩn bị nhiệt cho nhiên liệu được bắt đầu ngay sau khi nhiên liệu rơi lên ghi Đường O1L tách vùng nhiên liệu mới với vùng thoát chất bốc Bên phải

đường O1L là mặt bắt đầu thoát chất bốc mà thực tế là trùng với mặt bốc cháy nhiên liệu Đường O2K là giới hạn giữa vùng thoát chất bốc và vùng cháy cốc Trong vùng

O2O3O4O5KO2 xảy ra quá trình cháy cốc, trong đó 3a là vùng ôxy hoá và 3b là vùng hoàn nguyên Vùng 4 là vùng xỉ ở cuối ghi mà ở đây xỉ được cháy kiệt

Nguồn nhiệt chủ yếu để nung nóng và bốc cháy nhiên liệu mới là bức xạ của khói từ buồng lửa Thành phần của các khí sinh ra ở phía trên lớp nhiên liệu cháy trên ghi xích được cho trong hình vẽ 4.60

Hình 4.60 Thành phần của các khí sinh ra ở phía trên lớp nhiên liệu cháy trên ghi

xích dọc theo đường đi của lớp nhiên liệu

Từ hình vẽ ta thấy ở phần hoạt động nhất của lớp nhiên liệu xảy ra sự khí hoá nhiên liệu và sinh ra một lượng lớn các khí cháy CO, H2, CH4 cùng với các sản phẩm cháy hoàn toàn CO2, Đường cong thay đổi hàm lượng O2 chứng tỏ rằng ở đầu và cuối ghi xích có dư ôxy, còn ở vùng giữa hoạt động mạnh nhất (cháy mãnh liệt) lại không đủ ôxy Cho nên để buồng lửa làm việc một cách hiệu quả thì ta phải pha trộn tốt dòng các khí cháy ở phần giữa ghi với dòng ôxy dư của phần đầu và cuối ghi Muốn vậy người ta bố trí các cuốn lò thích hợp để làm co bớt buồng lửa ở phía trên ghi và chính điều đó làm tăng đáng kể tốc độ khói và thực hiện được sự pha trộn của chúng

c)

Hình 4.61 Sơ đồ buồng lửa ghi xích dùng để đốt:

a- than antraxit, b- than nâu; c- than đá

Những điều kiện chuẩn bị nhiên liệu trên ghi xích, điều kiện bốc cháy và cháy nhiên liệu, và điều kiện cháy kiệt xỉ phụ thuộc rất nhiều vào những đặc tính cơ bản của nhiên liệu Ngoài ra tính chất của môi trường khói chứa trong buồng lửa cũng phụ thuộc vào loại nhiên liệu đốt; môi trường này ảnh hưởng rất nhiều đến quá trình trao

đổi nhiệt của lớp nhiên liệu đang cháy với bề mặt đốt bố trí trong buồng lửa

Vì những lý do đó mà cấu tạo của buồng lửa ghi xích để đốt những nhiên liệu khác nhau có các đặc điểm riêng biệt Hình vẽ 4.61a là sơ đồ buồng lửa ghi xích để

đốt than antraxit

Ta có thể thấy rằng buồng lửa trong hình vẽ 4.58a có cuốn sau dài và được đặt thấp, do đó các khí cháy sinh ra ở vùng hoạt động nhất của ghi (vùng cháy mạnh nhất)

được hướng vào đoạn đầu của ghi (phía đầu ghi) tạo điều kiện cháy nhiên liệu mới cấp vào Đồng thời cuốn sau cũng bức xạ nhiệt cho xỉ để đảm bảo cháy kiệt xỉ ở cuối ghi

Để tăng cường sự pha trộn các khí cháy trong buồng lửa đảm bảo cho chúng cháy hết trước khi bay ra khỏi buồng lửa người ta dùng gió xiết có tốc độ 50 70ữ m/s Lượng gió xiết bằng 5 10%ữ toàn bộ lượng không khí để cháy Để cháy kiệt xỉ (giảm tổn thất q6) người ta bố trí cuốn sau thấp xuống và bọc gạch để môi chất trong ống không hấp thu nhiệt Toàn bộ nhiệt do gạch hấp thu sẽ phản xạ lên vùng xỉ đang cháy Đồng thời đặt bộ phận giữ xỉ ở cuối ghi để làm chậm sự chuyển động của xỉ và do đó cháy kiệt xỉ trước khi thải vào phễu xỉ Chính bộ giữ xỉ này cũng bảo vệ cho ghi khỏi bị hở

Để tránh sinh ra các cục xỉ bám ở các tường bên của buồng lửa người ta đặt panen làm lạnh bằng nước (đặt sát mặt ghi) Panen này nối vào hệ thống tuần hoàn của lò hơi Nhiệt độ không khí nóng cung cấp cho ghi xích bị hạn chế bởi điều kiện làm việc của ghi Khi đốt than antraxit trên ghi xích nhiệt độ không khí nóng có thể đạt đến

C Khi đốt nhiên liệu có nhiều chất bốc, không khí được sấy đến

C Hình vẽ 4.61b và 4.61c là sơ đồ buồng lửa ghi xích để đốt than nâu và

than đá Các đặc tính tính toán của buồng lửa ghi xích đốt than antraxit được thể hiện

trong bảng 4.2

Bảng 4.2 Những đặc tính tính toán của buồng lửa ghi xích

Than Antraxit

2

=

qd

A

Nhiệt thế mặt cháy qR kW/m2 1000 1200ữ 800 900ữ

Nhiệt thế thể tích buồng lửa qV kW/m3 290 350ữ 230 290ữ

Nhiệt độ không khí nóng tKKN oC 25 150ữ 25 150ữ

4.4 Buồng lửa phun

4.4.1 Khái niệm chung

Buồng lửa phun là loại thiết bị buồng lửa vạn năng nhất, vì trong buồng lửa

phun có thể đốt bất kỳ loại nhiên liệu nào từ nhiên liệu khí, nhiên liệu lỏng đến các

loại nhiên liệu rắn Buồng lửa phun có đặc điểm khác so với buồng lửa ghi là phải

chuẩn bị nhiên liệu trước khi phun vào buồng đốt Nguyên lý buồng lửa phun được chỉ

ra trên hình 4.62

Buồng lửa ghi có những nhược điểm như sau: Chỉ đốt được than có chất lượng

và cỡ hạt thích hợp, ghi bị dãn nở nhiệt rất lớn (hay bị cháy và hỏng ghi), không thể

phân phối đều không khí cho ghi, sản lượng của lò hơi bị hạn chế (tối đa 120 t/h), và

lọt nhiều than mịn qua ghi gây tổn thất cháy không hoàn toàn Trong khi đó yêu cầu

của lò hơi là có sản lượng lớn, hiệu suất cao và làm việc tin cậy Do vậy, buồng lửa

ghi không thoả mãn được các yêu cầu trên

Buồng lửa phun có những ưu điểm như sau: Sản lượng của lò hơi không bị hạn

chế, thoả mãn một chương trình nhiên liệu rộng hơn buồng lửa ghi, hiệu suất cháy cao

hơn buồng lửa ghi, có thể sấy không khí đến nhiệt độ cao (200 450ữ oC), có điều kiện

thuận lợi cho việc tự động hoá quá trình vận hành lò hơi Do đó sau chiến tranh thế

giới thứ nhất buồng lửa phun được phát triển mạnh mẽ Những lò hơi có sản lượng từ

30 t/h trở lên dùng buồng lửa phun là thích hợp nhất Dùng buồng lửa phun có thể đốt

những nhiên liệu kém chất lượng và nhiên liệu cỡ hạt nhỏ thu được trong quá trình

khai thác Tuy nhiên, buồng lửa phun có cấu tạo phức tạp hơn, đầu tư đắt hơn vì phải

có quá trình và thiết bị chuẩn bị nhiên liệu Trong khi buồng lửa ghi chỉ yêu cầu đập

và phân loại nhiên liệu hoặc hoàn toàn không cần chuẩn bị, thì ở buồng lửa phun khi

đốt nhiên liệu rắn phải có cả một hệ thống chuẩn bị bộ than rất cồng kềnh, tốn kém cả

về kinh phí, điện năng và công phu

Hình 4.62 Nguyên lý buồng lửa

phun

Một yêu cầu quan trọng đối với buồng lửa phun hay bất kỳ kiểu buồng lửa nào là đảm bảo cháy hoàn toàn nhiên liệu với hiệu suất cao và

hệ số không khí thừa nhỏ nhất Khi đốt nhiên liệu rắn, để tránh đóng xỉ ở pheston và bộ quá nhiệt phải giữ cho nhiệt độ khói ở chỗ ra khỏi buồng lửa θb thấp hơn nhiệt độ đông cứng lại của tro Nhiệt thế thể tích cho phép của buồng lửa,

lv bl

V BQ

q = , là đại lượng quan trọng dùng để đánh giá độ kinh tế của quá trình cháy nhiên liệu trong buồng lửa phun Để giảm giá thành của buồng lửa phải tăng phụ tải nhiệt thể tích của buồng lửa đến cực đại, nhưng nếu tăng q quá mức cho phép đối V

với dạng nhiên liệu đã cho sẽ dẫn đến tăng tổn thất q và 3 q4 và do đó giảm mức độ kinh tế của buồng lửa

Đồng thời, khi mức độ đặt ống trong buồng lửa không đủ sẽ làm tăng đáng kể nhiệt độ trong buồng lửa và do vậy đóng xỉ cả tường hở lẫn bề mặt truyền nhiệt trong buồng lửa Vì vậy giá trị q đối với từng dạng nhiên liệu không được lớn hơn trị số V

cực đại được xác định bằng thực nghiệm