Tiểu luận - kỹ thuật cháy - đề tài - Buồng lửa ghi cố định

Không gian buồng đốt là gì?là không gian để cháy các khí và những hạt nhiên liệu nhỏ bay theo khói thường gọi tắt là buồng đốt.. trong buồng đốt này các thanh ghi được lắp đặt đứng tạo t

Buồng lửa ghi cố định

Cấu tạo buồng đốt ghi cố định

Sơ đồ cấu tạo buồng đốt ghi cố định

Sơ đồ cấu tạo buồng đốt ghi cố định

Buồng đốt ghi cố định là loại buồng đốt đơn giản và lâu đời nhất

Các chức năng của buồng đốt

I Không gian buồng đốt.

II Cấu tạo của ghi lò

III Ưu và nhược điểm của buồng ghi cố định

Không gian buồng đốt là gì?

là không gian để cháy các khí và những hạt nhiên liệu nhỏ bay theo khói thường gọi tắt là buồng đốt.

Và đặc trưng của buồng đốt là:

+ Nhiệt thế thể tích.

+ Nhiệt thế trên ghi.

+ Tỉ lệ thể tích buồng đốt và diện tích bề mặt truyền nhiệt.

+ Tỷ lệ giữa sản lượng nước nóng hoặc hơi nước hoặc sản

phẩm sản xuất ra so với 1 đơn vị thể tích trong 1 đơn vị thời gian

Cấu tạo của ghi lò

nhiệm vụ để đỡ lớp nhiên liệu không bị rơi, lọt

và tạo điều kiện để cấp gió thổi từ dưới ghi qua lớp nhiên liệu cũng như thải tro, xỉ

 Diện tích mặt ghi chia thành phần đỡ nhiên liệu,

khe hở để cấp gió và thải tro xỉ

 Tỷ lệ giữa diện tích phần các khe hở với tổng

diện tích bề mặt ghi gọi là tỷ lệ sống

ghi tấm và ghi thanh

Ưu và nhược điểm của buồng ghi cố định

cấu tạo đơn giản, các chi tiết

ghi luôn có lớp tro xỉ ngăn

cách với lớp nhiên liệu đang

cháy

Khâu cấp nhiên liệu và thải tro xỉ do phải thao tác thủ công nên vận hành khá nặng nhọc đối với công nhân Quá trình cháy không ổn định

Các biện pháp cải tiến buồng đốt ghi thủ công

1 Cải tiến cấu tạo ghi

2 Giảm nhẹ cường độ cấp nhiên liệu.

3 Giảm nhẹ cường độ lao động.

4 Giảm nhẹ cường độ thải tro xỉ

5 Cải tiến cách đốt.

6 Sử dụng buồng đốt ghi kép.

7 sử dụng buồng đốt khí hóa.

1 Cải tiến cấu tạo ghi

Sử dụng ghi trục lăn có khả năng đốt chất thải được giới thiệu trên hình 5.9 loại ghi này cho phép làm mất mát một nữa ghi nên tuổi thọ cao và có khả năng trộn chất thải khi đốt.

1 Cải tiến cấu tạo ghi

Sử dụng ghi gió thổi ngang giới thiệu trên hình 5.10 trong buồng đốt này các thanh ghi được lắp đặt đứng tạo thành các tấm có lỗ hoặc khe hở để gió thổi ngang vào lớp nhiên liệu dễ dàng và hiệu quả hơn nên cải thiện quá trình cháy

1 Cải tiến cấu tạo ghi

Sử dụng buồng đốt hình móng ngựa: buồng đốt cấu tạo hình trụ, phần dưới xây hai lớp tường có một hàng lỗ ở phía trên cấp gió cấp II và cấp I, số hàng ở dưới cấp gió cấp I nhiên liệu (chủ yếu là bả mía) rót từ trên xuống thành đống, gió được đưa vào qua các khe hở giữ hai lớp tường, dẫn vào các hàng lỗ thổi thẳng vào đống bã mía để tiến hành các giai

đoạn quá trình cháy.

1 Cải tiến cấu tạo ghi

Buồng đốt thổi ngang và hình móng ngựa có các ưu, nhược điểm gì????

•Gió được sấy nóng thổi đều vào đống nhiên liệu nên quá

trình cháy khá hiệu quả, đồng thời tường của buồng đốt được làm mát nên ít bị hư hỏng

•Gió thổi ngang với tốc độ không cao nên giảm lượng nhiên

liệu và tro bay theo khói, giảm được tổn thất do cháy không hoàn toàn q 4

•Khó cháy kiêt trong lòng đống nhiên liệu do tốc độ gió nhẹ

và thải tro xỉ khó khăn Vì thế buồng đốt này chỉ phù hợp với loại lò hơi công suất nhỏ và đốt các nhiên liệu xốp, dễ cháy, ít tro như bã mía, trấu, mùn cưa…

2 Giảm nhẹ cường độ cấp nhiên liệu

Để giảm nhẹ cường độ cấp nhiên liệu ta có thể sử dụng các loại buồng đốt ghi nghiêng, ghi nghiêng dôn cấp và ghi bậc thang.

2 Giảm nhẹ cường độ cấp nhiên liệu

Cấu tạo ghi dồn cấp chỉ khác ghi nghiêng là các tấm ghi nghiêng đặt cố định được thay bằng các tấm ít nghiêng hơn nhưng

có hàng cố định và hàng chuyển động theo thứ tự dồn cấp

2 Giảm nhẹ cường độ cấp nhiên liệu

*Khi sử dụng các ghi nghiêng, ghi dồn cấp và ghi bậc thang có các ưu nhược điểm sau:

• Cấp nhiên liệu tương đối liên tục và nhẹ nhàng hơn;

• Quá trình trải dài theo chiều dài ghi nên có thể cung cấp

không khí theo vùng phù hợp hơn theo nhu cầu cung cấp

oxy cho quá trình cháy;

• Các thanh ghi này cấu tạo và vận hành phức tạp hơn, khó

điều chỉnh lượng nhiên liệu cấp vào phù hợp với nhu cầu sử dụng của phụ tải tiêu thụ

• Các loại ghi nghiêng hay bậc thường dùng để đốt gỗ, bã mía

và nhiên liệu ẩm.

3.Giảm nhẹ cường độ lao động

Để giảm nhẹ cường độ lao động tao có thể áp dụng các biện pháp sau:

+ Buồng đốt cấp than bằng vít tải

3.Giảm nhẹ cường độ lao động

+ Buồng đốt hất nhiên liệu rắn bằng cơ khí

+ Buồng đốt thổi nhiên liệu rắn bằng khí nén

4 Giảm nhẹ cường độ thải tro xỉ

Để giảm nhẹ cường độ thải tro xỉ thường dùng buồng đốt ghi lật, ghi lắc hoặc ghi quay

+ Buồng đốt nhiên liệu đóng bánh.

+ Buồng đốt đốt ngược: ưu điểm của phương pháp đốt ngược

là chu kỳ cấp nhiên liệu dài hơn, số lần cấp nhiên liệu ít hơn nên cháy ổn định hơn, quá trình cháy hiệu quả hơn, hiệu suất cao hơn và thải ít tro, bụi, các khí độc hại hơn nên khả năng gây ô nhiễm môi trường ít hơn.

Buồng đốt khí hóa nhiên liệu

có ưu điểm là hiệu suất cao hơn, có thể đạt đến khoảng 70%, khả năng cháy kiệt cao hơn nên hạn chế ô nhiễm môi trường, cường độ lao động giảm vì số lần cấp nhiên liệu

ít hơn, không phải trang nhiên liệu, khí nhân tạo sih ra

dễ cháy kiệt với hệ số không khí thừa nhỏ, cốc dễ cháy do xốp hơn vì đã thoát chất bốc, giảm được hạt nhiên liệu và lọt.

 Khi nhiên liệu mới được đổ lên trên lớp nhiên

liệu đang cháy trên ghi trong buồng đốt, ngay lập tức chúng sẽ nhận được nhiệt do bức xạ

nhiệt từ ngọn lửa có chứa các khí 3 nguyên tử, những hạt nguyên liệu, tro, bụi, mồ hống đang nóng đỏ, từ tường cà trần buồng đốt; do dẫn nhiệt khi tiếp xúc với lớp nhiên liệu đang cháy;

do đối lưu của không khí nóng thổi từ dưới ghi lên… làm cho nhiên liệu được sấy nóng dần và

ẩm bốc hơi, nhiên liệu khô dần, chất bốc thoát

ra gặp không oxy trong không khí cấp vào sẽ bốc cháy trong không gian buồng đốt

 Phần lớn chất rắn cháy ngay trong lớp nhiên liệu,

một số hạt nhiên liệu nhỏ bay theo khói sẽ cùng với chất bốc cháy trong không gian của buồng đốt nếu có đủ oxy.

 Những loại nhiên liệu ít chất bốc như than giấy,

antraxit quá trình cháy xảy ra chủ yếu trên ghi

 Những nhiên liệu nhiều chất bốc như gỗ, bã mía,

than nâu, than bùn và một số than đá nhiều chất bốc quá trình cháy chất bốc xảy ra trong không

gian của buồng đốt, cốc của các loại nhiên liệu rắn cháy chủ yếu trên ghi.

khe hở của ghi, qua lớp tro hình

thành trong quá trình cháy còn

nóng đỏ làm cho không khí được sấy nóng và cung cấp một phần oxy rất nhỏ để cháy kiệt những phần cốc

còn lại chứa trong tro xỉ.

cốc đã được đốt nóng tiến hành quá trình cháy mãnh liệt, tạo thành

vùng oxy hóa.

 Thực nghiệm cho thấy, chiều dày vùng oxy hóa

bằng từ 2 đến 4 lần đường kính trung bình của hạt nhiên liệu

 Trong vùng này lượng oxy giảm rất nhanh, nhiệt

độ tăng nhanh và đạt giá trị cực đại khi bắt đầu đi vào vùng hoàn nguyên, tại dãy khí CO2 cũng đạt giá trị cực đại.

 Chiều dày vùng hoàn nguyên phụ thuộc vào chiều

dày lớp nhiên liệu tươi cấp vào và thay đổi theo chu kì cấp nhiên liệu.

 Từ kết quả nghiên cứu cho thấy, bên trên lớp

nhiên liệu tươi bao giờ cũng có lượng khí CO chưa cháy, do vậy trong nhiều trường hợp thường cấp them không khí vào phía trên lớp nhiên liệu tươi (gió cấp II) để đốt cháy hết khí CO cũng như các

định thì vị trí các vùng trong lớp nhiên liệu ghi sẽ ổn

định và ít thay đổi.

khí CO tăng lên, nghĩa là tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về mặt hóa học (q3) tăng lên, do vậy trong quá trình cháy lớp hoàn nguyên càng mỏng càng tốt,

nếu trong lớp nhiên liệu đang cháy trên mặt ghi chỉ có các lớp tro, xỉ và vùng oxy hóa là tốt nhất

các hạt nhỏ.

vun nhiên liệu thành các đống dễ tạo nên bề mặt lớp

nhiên liệu lồi lõm hình thành phân bố trở lực của các lớp khác nhau, dẫn đến sự phân phối không khí không đồng đều gây hiện tượng thiếu hụt oxy cục bộ, làm tăng tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn cả về cơ học và hóa học.

 Để giảm hiện tượng gây các tổn thất này trong

quá trình vận hành định kỳ cần trang lại lớp nhiên liệu cho đồng đều, chọn chiều dày lớp nhiên liệu thích hợp.

 Tùy theo tính chất và kích thước của hạt nhiên

liệu, khi vận hành có thể chọn chiều dày lớp nhiên liệu trong buồng đốt ghi cố định như sau: với than cẩm antraxit đường kính hạt trung bình 2 đến

5mm chọn chiều dày lớp nhiên liệu từ 60 đến

120mm; than đá chọn tối đa đến 200mm; than bùn chọn từ 300 đến 900mm; gỗ, bã mía chọn từ 600 đến 1500mm.

 Mặt khác cung cấp không khí cho quá trình cháy

trong buồng đốt ghi cố định đóng vai trò rất quan trọng.

 Nhiên liệu cấp vào cho quá trình cháy thường theo

chu kỳ (5 đến 10 phút một lần).

 Mỗi một chu kỳ cấp nhiên liệu, nhu cầu cấp không

khí cho quá trình cháy luôn thay đổi, lượng không khí thực tế cấp vào cũng thay đổi nhưng không

tương ứng nên khó tránh khỏi có giai đoạn thiếu

và giai đoạn thừa không khí.

 Hình 5-5 giới thiệu sự thay đổi lượng không khí

theo chu kỳ cấp nhiên liệu:

 Từ hình biểu diễn trên cho thấy, khi mở cửa

cấp nhiên liệu lượng không khí tràn vào qua cửa cấp biểu diễn bằng đường thẳng số 4.

 Khi đóng cửa cấp nhiên liệu, không khí vào

theo cửa thải tro xỉ đi qua ghi cấp cho buồng đốt theo đường số 2.

 Khi xảy ra quá trình cháy, lớp nhiên liệu do bị

đốt cháy nên mỏng dần, dẫn đến trở lực giảm theo, làm cho lượng không khí cấp vào tăng lên theo thời gian.

 Đường số 1 biểu diễn nhu cầu không khí cần

cấp cho quá trình cháy.

 Trong giai đoạn đầu chỉ cần lượng không khí

không lớn làm tác nhân sấy để sấy nóng, sấy khô và thoát chất bốc trong nhiên liệu; khi

chất bốc và cốc cùng cháy là lúc nhu cầu oxy nhiều nhất, lượng không khí cấp vào đòi hỏi lớn nhất.

 Giai đoạn tiếp theo lượng không khí cấp vào

chỉ dùng để cháy cốc và hàm lượng cốc giảm dần theo nhu cầu không khí cũng giảm theo.

 Giai đoạn cuối cùng chỉ cần một ít không khí

để cháy kiệt.

 Vì không khi đưa vào không thể lập tức tiếp

xúc tốt với thành phần cháy được của nhiên liệu nên đường 3 biểu thị lượng không khí

được sử dụng thực tế cho quá trình đốt cháy sinh ra năng lượng thường thấp hơn đường số

2 khá lớn

 Các đường biểu diễn trên chỉ mang tính chất

định tính, nêu lên quy luật thay đổi Khi khảo sát tương quan giữa các đường biểu diễn cho thấy, trong giai đoạn cháy đồng thời chất bốc

và cốc thường thiếu không khí, còn giai đoạn sau chỉ cháy cốc lại thừa không khí.

tùy thuộc vào loại nhiên liệu, chế độ vận hành Theo kinh nghiệm với

buồng đốt ghi cố định thường chọn

hệ số không khí thừa (a) trong

khoảng từ 1,3 đến 1,5.

đốt cháy hết hoàn toàn nhiên liệu

mà luôn có một số khí còn khả năng đốt cháy như khí CO,… ngay cả khi đưa them gió cấp II vào phía trên bề mặt lớp nhiên liệu.

4 Tính toán buồng lửa ghi cố định

 1.Tính toán thiết kế buồng đốt lò ghi

 Chọn kiểu buồng đốt

 Buồng đốt lò ghi là bộ phận quan trọng và là nơi tạo ra nguồn cấp nhiệt cho lò hơi, lò công

nghiệp, do vậy việc lựa chọn kiểu buồng đốt ghi thích hợp có ý nghĩa quan trọng Khi chọn buồng đốt cần căn cứ vào nhiên liệu ( thành phần hóa học, lượng tro, tính chất của xỉ tạo thành

và cỡ hạt nhiên liệu…) vào công nghệ lò hơi và công suất nhiệt yêu cầu ( lò buồng liên tục, lò hơi,…)

 Khi công suất nhiệt buồng đốt nhỏ thì nên sử dụng buồng đốt thủ công đơn giản; nếu công suất

nhiệt lớn nên sử dụng buồng đốt bán cơ khí hay cơ khí hoàn toàn Khi sử dụng nhiên liệu rắn có

cỡ hạt nhỏ, dễ vỡ vụn trong buồng thốt thì phải sử dụng buồng đốt ghi nghiêng Trường hợp sử dụng nhiên liệu có cỡ hạt trung bình và lớn thì sử dụng buồng đốt ghi thanh sẽ hợp lí hơn.

 Khi nhiên liệu có chất bốc nhỏ thiết kế chiều cao buồng đốt ( khoảng cách từ mặt ghi tới trần

buồng) ở mức thấp nhất dể nhiệt thế thể tích lớn giúp quá trình cháy hiệu quả, tạo sản phẩm cháy có nhiệt độ cao Trường hợp nhiên liệu có chất bốc lớn, ngọn lửa dài lựa chọn chiều cao buồng đốt lớn hơn để tạo thuận lợi cho nhiên liệu và chất bốc cháy hoàn toàn.

 Số buồng đốt trong một hệ thống lò đốt, buồng đốt trong lò công nghiệp phụ thuộc vào kiểu lò

và công suất nhiệt yêu cầu Đối với các lò nhỏ , công suất thấp chỉ bố trí một buồng đốt; ở các

lò lớn, công suất nhiệt lớn sẽ phải bố trí 2 hay nhiều buồng đốt nhằm đảm bảo cấp nhiên liệu

và thao tác vận hành lò thuận tiện Ví dụ: ở lò buồng đốt than nung phôi rèn phục vụ nhiều máy rèn cùng một lúc đặt xung quanh lo, thì thiết kế một lò nung bố trí nhiều buồng đốt xung quanh để cấp nhiệt cho lò Ở lò nung liên tục ba vùng có thể bố trí hai buồng đốt, một cho vùng nung và một cho vùng hằng nhiệt.

 Buồng đốt cần được bố trí thuận lợi cho quá trình cấp nhiệt và thao tác công nghệ cho lò Có

thể lắp đặt theo chiều dài, chiều ngang lò, đặt sát ngay buồng lò công nghệ (mức độ cấp nhiệt

 Diện tích bề mặt ghi phụ thuộc vào lượng nhiên liệu rắn cần đốt trong một đơn vị thời gian và

khả năng cháy trên ghi, xác định theo:

 (1)

 Hoặc có thể xác định theo công thức:

 (2)

 Trong đó:

 B – lượng nhiên liệu rắn cần đốt, kg/h;

 R – cường độ cháy của ghi, kg/.h, tra bảng 1;

 – nhiệt trị thấp nhất của nhiên liệu, kJ/kg;

 – nhiệt thế trên ghi, W/, tra bảng 1

 Cường độ cháy và nhiệt thế diện tích ghi chọn theo bảng 1

Loại nhiên liệu Kiểu buồng đốt Cường độ cháy

R.kg/.h

Nhiệt thế trên ghi

h

Than củi Ghi thủ công 200500 16726270 465

Than củi Buồng đốt giếng 400600 25085016 697

Than bùn Ghi thủ công 200400 12546270 348

Than đá Ghi thủ công 70120 12546270 348

Than đá Ghi xích 1000

Than antraxit Ghi thủ công 10020 1672 465

Than antraxit Ghi xích 800

Chất thải rắn Ghi thủ công 50100 800 465

𝐹= 𝐵𝑅 ,

𝐹= 0,28𝐵𝑄𝑡𝑙𝑣

𝑞𝑅 ,

đốt và được xác định theo công thức:

trong buông cháy nên tính thể tích buồng đốt theo nhiệt thế thể tích

Nhiên liệu 𝑞𝑣 buồng đốt lò nung 𝑞𝑣 buồng đốt lò sấy 𝑞𝑣 buồng đốt lò hơi

dụng Do vậy căn cứ vào kết quả khảo sát và thực nghiệm đối với nhiên

liệu của Việt Nam có thể tham khảo số liệu về chiều cao buồng đốt phụ

thuộc vào diện tích bề mặt ghi trong bảng 3 để xác định được thể tích

của buồng đốt theo công thức giới thiệu ở trên Từ đó tính chiều cao

buông đốt theo công thức:

phẳng ghi, hướng cấp nhiên liệu và điều kiện thao tác của lò Chiều rộng

và chiều dài (chiều sâu) của buồng đốt có mối quan hệ chặt chẽ với

nhau và phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện thao tác trong quá trình vận hành nên trong thực tế khái niệm về chiều ở đây mang tính quy ước Ở buồng đốt thao tác thủ công, chiều rộng buồng đốt lớn hown chiều dài,

để người vận hành có thể trải đều nhiên liệu trên mặt ghi, thao tác nhẹ nhàng và đánh xỉ bớt khó khăn.

bề mặt nhận nhiệt bổ sung trong lò hơi hoặc đi vào buồng lò Vì vậy để đảm bảo cho thao tác thuận tiện ở những buồng đốt có chiều rộng lớn hơn nhiều so với chiều dài khi thiết kế sẽ chia thành nhiều buồng đốt nhỏ có cùng chiều dài Chiều rộng buồng đốt nhỏ chia theo tỷ lệ:

do có các cơ cấu cơ khí để cấp, trải đều nhiên liệu trên mặt ghi, lật đảo

LOGO

www.themegallery.com

Nguyễn Dũng