Thiết bị nhiệt - Chương 3 ppsx

71 Chơng 3 nhiên liệu quá trình cháy nhiên liệu Trong chơng này chỉ khảo sát loại nhiên liệu hữu cơ thông dụng nhất. 3.1 Đặc tính chung của nhiên liệu. 3.1.1 Phân loại nhiên liệu. Theo trạng vật lý nhiên liệu đợc chia làm 3 loại rắn, lỏng và khí ở bảng 3-1 Bảng 3-1 Phân loại nhiên liệu công nghiệp Nhiên liệu rắn Nhiên liệu lỏng Nhiên liệu khí Thiên nhiên Nhân tạo Thiên nhiên Nhân tạo Thiên nhiên Nhân tạo Củi Than bùn Than nâu Than đá Đá dầu Than bụi Than củi KOK Than bánh Dầu mỏ Dầu xăng Dầu hỏa Mazút Khí thiên nhiên (hay khí đốt) Khí than Khí lò cốc Khí lò cao Khí nhà máy lọc dầu Yêu cầu chung của các loại nhiên liệu: - Dễ cháy, tỏa lợng nhiệt lớn tính theo một đơn vị thể tích hay trọng lợng. - Khi cháy nhiên liệu không đợc tách ra khí độc hại đến sức khỏe của con ngời cũng nh ăn mòn những vật liệu xây lò. - Dễ khai thác và rẻ tiền. Dễ bảo quản lâu dài trong kho và không có sự thay đổi tính chất của chúng. Bảo đảm các chỉ tiêu về kinh tế và kỹ thuật. 3.1.2 Thành phần nhiên liệu. Nhiên liệu có hai phần: Phần cháy đợc các chất hữu cơ phức tạp và phần không cháy đợc là tro, xỉ và hơi ẩm. Thành phần nhiên liệu rắn và lỏng đợc biểu thị bằng phần trăm các nguyên tố tạo thành chúng. Tro là những khoáng không cháy đợc của nhiên liệu, kí hiệu là A và độ ẩm kí hiệu W. Nhiên liệu có 4 thành phần: thành phần hữu cơ, thành phần cháy, thành phần khô và thành phần làm việc. Bảng 3-2 Thành phần nhiên liệu theo ký hiệu. Tên thành phần Ký hiệu Thành phần nguyên tố % Tổng cộng % Thành phần hữu cơ Thành phần cháy Thành phần khô Thành phần làm việc hc ch k lv C hc + H hc + O hc + N hc C ch + H ch + O ch + N ch + S ch C k +H k +O k +N k +S k +A k C lv +H lv +O lv +N lv +S lv +A lv + w lv 100 100 100 100 72 Kết quả phân tích thành phần nhiên liệu đều cho dới dạng khô, vì độ ẩm của chúng thay đổi theo thời tiết. Trong kỹ thuật lại cần đến thành phần làm việc, cho nên khi tính toán cần chuyển về thành phần làm việc. Tính chuyển thành phần nhiên liệu Ví dụ khi biết thành phần cháy của nhiên liệu cần chuyển sang thành phần làm việc dùng hệ số chuyển đổi K K = 100 )(100 lvlv WA + Bảng 3.3 tính hệ số chuyển đổi K Thành phần nhiên liệu cần chuyển sang Thành phần nhiên liệu Hữu cơ Cháy Khô tuyệt đối Làm việc Hữu cơ 1 100 100 ch S 100 )(100 khkh AS + 100 )(100 lvlvlv WAS ++ Cháy ch S100 100 1 100 100 kh A 100 )(100 lvlv WA + Khô tuyệt đối )(100 100 khkh AS + kh A100 100 1 100 100 lv W Làm việc )(100 100 lvlvlv WAS ++ )(100 100 lvlv WA + lv W100 100 1 3.1.3 Tính chất của nhiên liệu. 3.1.3.1 Nhiệt sinh của nhiên liệu. Nhiệt sinh là lợng nhiệt tỏa ra khi cháy hoàn toàn một đơn vị nhiên liệu (1kg nhiên liệu rắn hay lỏng hoặc 1m 3 nhiên liệu khí). Lợng nhiệt tỏa ra khi cháy nhiên liệu là kết quả của các phản ứng cháy tỏa nhiệt của các nguyên tố riêng biệt trong nhiên liệu. Nhng đồng thời cũng có những quá trình thu nhiệt cùng tiến hành song song nh sấy khô, phân hủy các chất phức tạp thành các các thành phần đơn giản. Cho nên nhiệt sinh chính là tổng các hiệu ứng nhiệt tính theo một đơn vị khối lợng hay thể tích của nhiên liệu. Có hai loại nhiệt sinh: nhiệt sinh cao và nhiệt sinh thấp. Nhiệt sinh cao không tính đến nhiệt tiêu tốn để bốc hơi ẩm của nhiên liệu và hơi nớc tạo ra khi cháy hydro, kí hiệu Q C . Căn cứ vào hiệu ứng nhiệt của từng nguyên tố khi đốt cháy D.I Mendeleev xác định công thức để tính toán nhiệt sinh của: Nhiên liệu lỏng hay rắn. Q t = 81C 1 + 300H 1 - 26(0 1 -S 1 ) - 6(w 1 + 9H l ) , kcal/kg Q t =339C 1 + 1256H 1 - 108,8(0 1 -S 1 ) - 25,1(w 1 + 9H l ) , kj/kg C 1 ,H 1 ,O 1 ,S 1 ứng với thành phần làm việc của các nguyên tố Quan hệ giữa nhiệt sinh thấp và nhiệt sinh cao: 73 Q t = Q c - 25,1(9H 1 + W 1 ) , kj/kg Nhiên liệu khí thiên nhiên. Q t = 358,2 CH 4 +637,5C 2 H+912,5 C 3 H 8 +1186,5 C 4 H 10 +1460,8 C 5 H 12 , kj/m 3 Khí than và khí lò cao. Q t = 127,7 CO + 108H 2 + 359,6CH 4 + 598,7 C 2 H 4 + 231,1 H 2 S , kj/m 3 Trong các công thức, thành phần của khí đều tính theo % thể tích và nhiệt sinh đều tính theo kj hay kcal trên mét khối khí tiêu chuẩn. Chú ý: Trong thực tế sản xuất có thể sử dụng công thức đơn giản sau Q t = 82C k cđ +aV k C k cđ : hàm lợng cácbon cố định (%) V k : hàm lợng chất bốc (%) .a: Hệ số thực nghiệm phụ thuộc vào hàm lợng chất bốc, tra bảng V (%) trị số a V (%) trị số a V (%) trị số a 5 6 7 8 9 10 11 12 145 142 136 134 133 130 127 124 13 14 15 16 17 18 19 20 122 120 117 115 113 112 110 109 21 22 23 24 25 26 27 28 108 107 105 104 103 102 101 100 Nhiệt sinh của nhiên liệu phụ thuộc vào thành phần của nhiên liệu và giao động trong một khoảng lớn. Lợng nhiệt tỏa ra nhiều nhất là hydro sau đó là carbon. Cho nên nhiên liệu nào giàu 2 thành phần này thì nhiệt sinh càng cao. Tuổi càng lớn thì hàm lợng carbon càng lớn và hàm lợng ôxy càng nhỏ. Trong kỹ thuật, cần phải so sánh tiêu tốn nhiệt riêng cho một đơn vị (thể tích hay khối lợng) sản phẩm khi nung, sấy, nên có khái niệm đơn vị nhiên liệu tiêu chuẩn. Đó là nhiên liệu (tởng tợng) có nhiệt sinh bằng 29.300Kj/kg (7000 Kcal/kg). Để chuyển nhiên liệu bấy kỳ nào sang nhiên liệu tiêu chuẩn sử dụng hệ số: 300.29 . BQ t = khi Q t (kj/kg) hay 7000 . BQ t = khi Q t (kcal/kg) B: lợng nhiên liệu tiêu tốn riêng kg/đơn vị sản phẩm. 3.1.3.2 Vai trò lu huỳnh trong nhiên liệu. Lu huỳnh trong nhiên liệu cho thờng có ba dạng: - Hợp nhất hữu cơ. - Hợp chất Sulfua sắt FeS 2 . - Sulfat CaSO 4 , FeSO 4 . 74 Lu huỳnh trong hợp chất hữu cơ, sulfua là thành phầm cháy đợc của nhiên liệu. S + O 2 = SO 2 + 9240 kj/kg . Lu huỳnh ở dạng Sulfat không cháy đợc, hàm lợng của nó trong nhiên liệu không đáng kể. Hàm lợng của lu huỳnh trong nhiên liệu dao động nh sau: Củi gỗ 0 Thanh bùn 0,2 - 2,0 Than nâu 1,0 - 15,0 Than đá 0,2 - 7,0 Antraxit 0,1 - 5,0 Dầu mỏ 0,0 - 3,0 Mặc dù lu huỳnh cháy đợc và tỏa nhiệt, nhng sự có mặt của lu huỳnh sẽ làm giảm bớt chất lợng nhiên liệu. Vì sản phẩm cháy của lu huỳnh sẽ làm ô nhiêm môi trờng và ăn mòn thiết bị và gây ra sự cố trong lò. Cũng có trờng hợp lu huỳnh có hại trực tiếp đến vật liệu gia công trong lò. Nhiên liệu có trên 5 - 7% lu huỳnh, giá trị sử dụng của nó trong công nghiệp rất kém. Than nâu có chứa lu huỳnh dễ bị tả vụn trong không khí, vì FeS 2 bị ôxy hóa thành Fe 2 (SO 4 ) 3 làm cho than bị vụn. Dầu mỏ chứa lu huỳnh ở dạng nguyên tố, merkaptan, disulfua, Sulfua những chất này ăn mòn kim loại đợc. 3.1.3.3 Tro, xỉ. Tro xỉ là tạp chất của nhiên liệu và là chất rắn không cháy đợc khi đốt nhiên liệu. Hàm lợng tro phụ thuộc vào loại nhiên liệu, vị trí khai thác và dao động từ 0% ở nhiên liệu khí, vài phần nghìn ở nhiên liệu lỏng, 1-2% ở củi đến 50 - 60% ở đá dầu. Cần phân biệt: Tro liên kết:Tro phân bố đồng đều trong nhiên liệu không loại trừ đợc khi làm giầu. Tro tự do: là tạp chất lẫn cơ học với nhiên liệu, chúng dễ dàng loại trừ khi làm giàu. Tro xỉ là thành phần có hại vì: - Hạ thấp nhiệt sinh của nhiên liệu. - Tiêu tốn nhiệt để nóng cháy tro xỉ và phân hủy các hợp chất của tro xỉ. Ví dụ CaCO 3 CaO + CO 2 - q CaSO 4 . 2H 2 O CaSO 4 + 2H 2 O - q - Tổn thất nhiệt do tro xỉ mang ra khỏi lò. - Gây trở ngại việc cấp không khí vào để cháy nhiên liệu vì tro xỉ làm tắt nghẽn buồng đốt. Nếu xỉ dễ cháy chúng dễ tạo tảng xỉ trong lò làm sự phân bố không khí trong lò không đều. - Gây tổn thất do cháy không hoàn toàn cơ học vì một số than trong xỉ không cháy đợc. - Cần phải làm vệ sinh ghi và đảo trộn nhiên liệu. - Xỉ có thể phá hoại gạch lót lò và ghi đốt. - Nếu cháy than trực tiếp trong lò, xỉ than làm hỏng, làm bẩn vật liệu nung. 75 Theo thành phần hóa học của xỉ ta chia ra: Xỉ axít 1 MgOCaO OAlSiO 322 > + + Xỉ basic 1 MgOCaO OAlSiO 322 < + + Độ chịu lửa của tro xỉ phụ thuộc vào thành phần hóa học, xỉ kiểm thờng có độ chịu lửa cao hơn xỉ axít. Theo độ chịu lửa ta có 4 nhóm xỉ : xỉ dễ chảy độ chịu lửa gần 1160 o C, chảy trung bình 1160 - 1350 o C, khó chảy 1350 - 1500 o C. Độ nóng chảy của tro xỉ cần phải tham khảo khi tính toán cấu tạo lò đốt và lựa chọn nhiên liệu phù hợp với vật liệu cần nung. Bảng 3-4 Hàm lợng tro của nhiên liệu Nhiên liệu Độ tro % Độ ẩm hút % Độ ẩm làm việc % Khi thiên nhiên Dầu mỏ Củi gỗ Than bùn Than đá Antraxít 0,0 - 0,1 0,5 - 2,0 3,5 - 25,0 7,0 - 45,0 4,0 - 34,0 2,0 - 44,0 5,0 - 10,0 7,0 - 15,0 4,0 - 15,0 1,0 - 8,0 0,4 - 1,0 0,5 - 1,5 0,0 - 3,0 25,0 - 50,0 20,0 - 60,0 2,5 - 22,0 3,0 - 10,0 3.1.3.4. Độ ẩm của nhiên liệu. Độ ẩm của nhiên liệu cũng hạ thấp nhiệt sinh của chúng vì nó làm giảm thành phần cháy của nhiên liệu. Ngoài ra khi cháy phải tiêu tốn nhiệt độ bốc hơi ẩm và đốt nóng hơi ẩm đến nhiệt độ khói lò. Vì vậy đốt cháy nhiên liệu ẩm rất khó khăn và nhiều lúc phải sấy nhiên liệu đến độ ẩm yêu cầu trớc khi đốt. Hơi ẩm trong nhiên liệu nằm trong trạng thái tự do, nó dễ loại trừ khi sấy tự nhiên (2-3 ngày) và ở trạng thái độ ẩm hút hơi ẩm ấy chỉ loại trừ khi sấy nhân tạo ở 105 o C. Lợng hơi ẩm tự do phụ thuộc vào loại nhiên liệu, thời gian khai thác, kích thớc nhiên liệu Lợng hơi ẩm hút phụ thuộc vào tính chất hút của nhiên liệu và điều kiện khí quyển. Trong nhiên liệu còn có hơi ẩm nằm ở dạng liên kết hóa học với tro xỉ, nhng trong kỹ thuật ngời ta không tính đến và không đa vào thành phần làm việc của nhiên liệu. Trong nhiên liệu lỏng, nớc nằm ở dạng nhũ tơng khó tách riêng. 3.1.3.5. Chất bốc của nhiên liệu. Nếu đốt nóng nhiên liệu rắn đến 850 o C không có không khí thì chất bốc sẽ tách ra. Vậy chất bốc là hỗn hợp khí khi phân hủy nhiên liệu và hơi của các chất ngng tụ. Trong thành phần của nó có CO, CO 2 , H 2 S, H 2 , N 2 , C n H m , hơi nớc, nhựa than. Lợng chất bốc nhiều hay ít phụ thuộc vào dạng và thành phần nhiên liệu. Hàm lợng chất bốc là một đặc tính quan trọng, nó quyết định khả năng bắt lửa và những tính chất khác của nhiên liệu. Vì vậy căn cứ vào hàm lợng chất bốc để chọn phơng pháp đốt cũng nh cấu tạo của thiết bị đốt nhiên liệu. Lợng chất bốc càng nhiều, nhiệt độ bắt cháy nhiên liệu càng thấp, ngọn lửa cháy càng dài. 76 Phần còn lại của nhiên liệu sau khi đã loại trừ chất bốc gọi là Koks. Tùy thuộc loại than mà Koks có thể không kết lại với nhau thành khối. Than mà có Koks kết khối tốt gọi là than luyện Koks, còn Koks kết khối đó gọi là than Koks. Than Koks đợc sản xuất từ lò luyện Koks và dùng trong công nghiệp luyện thép. Than càng nhiều Koks tức càng ít chất bốc thì càng khó cháy và cháy ngọn lửa ngắn hoặc không có ngọn lửa. Than antraxít là than già nhất, chứa ít chất bốc và nhiều Koks. Vì vậy nhiệt sinh của nó cao, nhng khó cháy và cháy với ngọn lửa vô cùng ngắn. Thành phần chất bốc và Koks có thể xem trong sơ đồ hình 3-1 Hình 3.1 Sơ đồ thành phần nhiên liệu 3.1.3.6 Các tính chất khác của nhiên liệu. - Hiện tợng tự cháy. Nhiên liệu rắn có khả năng hấp thụ ôxy của không khí trên bề mặt của chúng và tiến hành oxy hóa. Nếu nhiệt của phản ứng không tản ra ngoài đợc, nhất là ở lớp sâu bên trong đống than thì dễ dẫn tới tăng nhiệt độ và tạo ra đám tự cháy. Tùy theo loại than và thời gian dự trữ mà quyết định kích thớc của đống than và có những biện pháp phòng hỏa cẩn thận. - Nhiệt độ bùng cháy: của nhiên liệu lỏng là nhiệt độ khi có áp suất hơi của nhiên liệu lỏng tạo với không khí thành hỗn hợp dễ bùng cháy nếu đa gần ngọn lửa. Đây là một đặc tính quan trọng của nhiên liệu lỏng và có ý nghĩa thực tế khi lu kho. Để tránh hỏa hoạn trong kho nhiên liệu lỏng cần tuân thủ những nguyên tắc một cách chặt chẽ. - Nhiệt độ bắt cháy: của nhiên liệu lỏng là nhiệt độ khi đó nhiên liệu lỏng đợc đốt nóng trong điều kiện chuẩn sẽ bị cháy nếu đa ngọn lửa đến gần và cháy trong thời gian hơn 5 giây. 3 2. Các loại nhiên liệu. 3.2.1 Nhiên liệu rắn. 3.2.1.1. Củi gỗ Đến nay việc dùng củi gỗ đốt trong các thiết bị nhiệt hạn chế, vì đó là nguyên liệu giá trị đối với công nghiệp tơ sợi, giấy thực phẩm, xây dựng Thành phần cháy của củi trung bình nh sau : C 0 = 51%; H c =6%; N e = 0,6%; O c = 42,3%. Nhiệt sinh của củi gỗ khoảng 11.300 - 13.300 kj/kg khi độ ẩm 25-35%. Ưu điểm chủ yếu của gỗ: chất bốc chất rắn không cháy chất rắn (Koks) chất rắn cháy đợc chất bốc cháy đợc hơi nớc Thành phần hữu cơ Thành phần cháy Thành phần khô Thành phần làm việc A S C H O+N W nớc 77 - Hàm lợng tro rất ít 1,5 - 2%, khó nóng chảy (>1200 o C) và khó tạo xỉ. - Hàm lợng bốc rất cao và đạt tới 85% tính theo thành phần hữu cơ. - Dễ bắt cháy (gần 300 o C). - Không chứa lu huỳnh. - Độ ẩm cao 60%. 3.2.1.2 Than bùn. Than bùn là sản phẩm phân hủy thực vất trong điều kiện ẩm và không có không khí. Tùy theo mức độ phân hủy ta có 3 loại than bùn: già, trung bình và non. Thành phần hữu cơ của than bùn phụ thuộc vào mức độ phân hủy, phân hủy càng mạnh càng giàu cacbon càng ít ôxy. Thành phần của chúng trong bảng 3-5 Bảng 3.5 Thành phần hữu cơ và nhiệt sinh của than bùn. Loại than bùn C h H h O h + N h Q kj/kg Non Trung bình Già 52 58 62 6 6 6 42 36 32 20.100 21.800 24.300 Than bùn có màu sắc thay đổi từ nâu, xám đến đen. Độ ẩm của than bùn tơi rất cao và đạt tới 80 - 85%, để lâu trong không khí nó hạ xuống 25 - 30%. Độ tro không lớn lắm 10- 12%, chất bốc đến 80%. Cho nên than bùn là loại than dài lửa và ở dạng khô bốc cháy rất nhanh. Nhiệt sinh than bùn khô khoảng (10400 - 13.700)kj/kg. Khi lu kho thành đống, than bùn dễ tự Oxy hóa và dẫn tới hiện tợng tự cháy. Cho nên phải đề phòng hỏa hoạn và những nguyên tắc an toàn phòng hỏa. Than bùn có thể sử dụng trong công nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng, than bùn dùng trong lò nung gạch ngói, than cục có thể dùng trong các buồng đốt hoàn toàn hoặc không hoàn toàn. Cũng có thể dùng than bùn để khí hóa than. 3.2.1.3 Than nâu. Than nâu có hàm lợng cacbon cao hơn và hàm lợng ôxy nhỏ hơn so với than bùn. Thành phần cácbon và ôxy của 3 loại than trong bảng 3.6. Bảng 3.6 Hàm lợng cácbon và ôxy trong than bùn, than đá và than nâu Dạng Hàm lợng (%) Nhiên liệu C h O h Than bùn Than nâu Than đá 55-60 65-75 75-90 35- 40 17-28 5-15 Than nâu có màu nâu, không óng ánh nh than đá, có dạng nh đất. Trong dung dịch kiềm yếu và sôi nó hòa tan chút ít và dung dịch có màu. Đó là 2 điểm khác than đá. Than nâu có những đặc tính sau: - Hàm lợng tạp chất cao nh: tro xỉ, lợng ẩm, đôi khi có cả lu huỳnh. 78 - Hàm lợng chất bốc cao và đạt đến 60% vì thế nó là loại than dài lửa. - Có huynh hớng tự bốc cháy khi để lâu trong kho. - Bị vỡ vụn khi để lâu trong không khí nên càng để lâu chất lợng càng giảm. Nhiệt sinh của dao động nhiều 1 t Q = (7350 ữ 12.800) Kj/kg tùy theo độ ẩm. Than nâu dùng để đốt trong lò vòng, lò quay (dạng bụi) hoặc khí hóa để dùng trong công nghiệp silicát. 3.2.1.4. Than đá. Khác với than nâu, than đá có cấu trúc đặc hơn, độ hút ẩm nhỏ hơn, màu đen hơn, và có ánh kim gần nh antraxit. Hàm lợng chất bốc của than đá giao động trong khoảng lớn từ 9% than gầy đến 50% ở than dài lửa. Thành phần nguyên tố và nhiệt sinh cũng bị thay đổi tơng ứng. Hàm lợng oxy giảm theo tuổi của than, ngợc lại hàm lợng cacbon và nhiệt sinh lại tăng lên. Bảng 3.7 Phân loại than đá Loại than đá Hàm lợng chất bốc % Đặc điểm của cốc Than dài lửa > 42 Không kết khối tạo dạng bột Than khí 35-42 Kết khối, nóng chảy, có khi phồng Than mỡ 26-35 Kết khối, nóng chảy đặc hoặc rất đặc Than koks 18-26 Kết khối đặc Than gầy < 17 Không kết khối 3.2.2.5. Than antraxit. Antraxit là loại than già nhất. Theo hình dạng bên ngoài dễ dàng nhận ra chúng bởi ánh kim, cấu trúc lớp. Chúng có mật độ, cờng độ cơ học lớn, do đó chúng có độ hút ẩm và độ ẩm thấp. Độ tro của antraxit không lớn theo thành phần khô khoảng 14%, ở loại antraxit kém hơn độ tro đôi khi hơn 18%. Nhiệt sinh của nó khoảng 27.200Kj/kg. Do hàm lợng chất bốc không lớn khoảng 2-9%, nên antraxit khó cháy, nhiệt độ bắt cháy đến 600 o C và khi cháy hầu nh không có ngọn lửa. Khi lu kho lâu hay vận chuyển xa antraxit không bị biến chất, cho nên có thể lu kho vô thời hạn. Antraxit thờng đợc phân loại theo kích thớc. Bảng 3.8 Phân loại than antraxit theo kích thớc Loại antraxit Kích thớc mm Than tảng Cục to Cục trung Cục nhỏ Don Cám Trên 100 50 - 100 25 - 50 13 - 25 6 - 13 < 6 3.2.2.6. Đá dầu. 79 Đá dầu là loại đá đợc ngấm bởi sản phẩm phân hủy các chất hữu cơ đơn giản. Chúng là loại nhiên liệu nhiều tro xỉ hàm lợng này đạt từ 40% đến 60%, nhng độ ẩm không lớn lắm chỉ khoảng 4- 5%. Thành phần cháy của đá dầu trung bình nh: C c = 65 -75% 0 c = 15 -20% S c =1,5 -4,5% H c = 8 -10% N c = 0,5 -1,5% Nhiệt sinh của đá dầu tính theo thành phần cháy giao động trong khoảng 27.300 - 35.500 kj/kg. Song nhiệt sinh theo thành phần làm việc, do chứa nhiều tro xỉ, nên khoảng 6.200 ữ8.300 kj/kg. Đá dầu chứa nhiều carbonat, khi phân hủy sẽ tiêu tốn nhiệt, nên nhiệt sinh bị hạ thấp. Do hàm lợng chất bốc lớn, đạt đến 90%, ngọn lửa của đá dầu tơng đối dài. Đá dầu có thể đốt tốt trong lò quay nung clinker, trong lò nung vật liệu gốm. 3.2.2 Nhiên liệu lỏng. Nhiên liệu lỏng thiên nhiên là dầu mỏ. Đó là chất lỏng màu nâu thẩm gần đen, cấu tạo từ hỗn hợp cacbua hyđroho parafin (C n H 2n+2 ) anken(C n H 2n ) và cácbua thơm với tỷ lệ khác nhau. Thành phần dầu mỏ thô không thể biểu thị bằng một công thức hóa học nào. Thành phần hóa học của dầu mỏ nói chung là ổn định đối với đa số mỏ dầu và thờng nằm trong khoảng sau: (85-89%)C, (11- 15%) H 2 , (0,1 - 0,8%) O 2 + N 2 , (0,05 - 3,27)S. Độ tro của chúng rất nhỏ (0,3%) độ ẩm không đáng kể. Nhiên liệu lỏng nhân tạo là sản phẩm chng cất dầu mỏ: xăng, dầu hỏa cuối cùng là mazut. Tất cả các nhiên liệu lỏng chế biến từ dầu mỏ đều phân ra loại nặng và loại nhẹ. Dầu mazút sử dùng tơng đối nhiều trong sản xuất vật liệu. Tấc cả các dạng nhiên liệu lỏng đều có nhiệt sinh gần nh nhau và 40.000 - 44.000 kj/kg. Mác của dầu mazut Tính chất 10 20 40 80 100 Nhiệt trị (kj) Độ nhớt ở 75 o C Nhiệt độ đông đặc không quá O C Nhiệt độ bùng cháy O C Khối lợng riêng T/m 3 ở 0 o C ở 100 o C Hàm lợng lu huỳnh không quá% Nhiệt độ nên dùng vòi phun Cực tiểu o C Cực đại o C 41240 3,6 +5 65 4 65 70 40410 6 +5 80 0,964 0,905 4 75 85 39440 10 +10 100 0,996 0,938 4 85 100 38685 16,5 +2,5 140 1,058 1,018 4 100 110 38885 0,962 0,900 4 3.2.3 Nhiên liệu khí thiên nhiên và nhân tạo. 80 Nhiên liệu khí giá trị nhất là khí thiên nhiên. Các túi khí này thờng nằm gần mỏ dầu. Nhiệt sinh của chúng tơng đối cao do thành phần chính của khí thiên nhiên là CH 4 (trên 90%). So với các loại nhiên liệu khí khác, khí thiên nhiên có u việt lớn là nhiệt sinh cao, sạch, vận chuyển trong đờng ống rất dễ dàng. Khí than đợc sản xuất từ nhiên liệu rắn trong lò khí hóa. Khí lò cao là sản phẩm thừa từ lò cao trong công nghiệp luyện gang thép. Nhiệt sinh của nó không cao - gần 4200kj/m 3 . Khí lò cao đôi khi sử dụng lẫn với khí lò koks để đảm bảo nhiệt độ trong lò. Khí lò koks cũng là sản phẩm d thừa của lò koks. Nó chứa tới 55% H 2 và 25% CH 4 , vì vậy nhiệt sinh của nó khá lớn 14.650 - 18.840 Kj/m 3 . Khí nhà máy lọc dầu nhận đợc khi gia công dầu mỏ bằng Crăcking. Bên cạnh sản phẩm chính ở dạng lỏng ta còn có một lợng lớn khí, khí này có nhiệt sinh tới 46.000 - 50.000 Kj/m 3 . u điểm của nhiên liệu khí: - Không chứa tro xỉ, nên không làm bẩn vật liệu nung khi nung trực tiếp. Trờng hợp khí than, khí lò cốc có chứa tạp chất ở dạng rắn, chúng có thể loại trừ đợc qua các thiết bị lọc. - Dễ cháy, khi cháy ngọn lửa có nhiệt độ cao vì dễ hỗn hợp với không khí và cháy với lợng không khí nhỏ nhất. - Dễ vận chuyển theo đờng ống và có thể chuyển đi rất xa đợc. Bảng thành phần và tính chất các nhiên liệu khí Tên khí CO H 2 CH 4 C m H n H 2 S CO 2 N 2 P Nhiệt sinh kj/m 3 Khí lò cốc Khí than lẫn từ antraxít Khi lò cao 7,0 27,5 28,0 57,0 13,5 2,7 23,0 0,5 0,3 2,05 - - 0,5 0,2 - 2,0 5,5 10,5 7,5 52,6 58,5 1,0 0,2 - 16748 5150 3980 3.2.4. Lựa chọn nhiên liệu. Nhiên liệu dùng trong lò công nghiệp đợc lựa chọn dựa trên cơ sở: - Yêu cầu vật liệu nung. - Kết cấu lò. - Điều kiện điều chỉnh môi trờng Về giá thành của một số khí tính theo 1 tấn nhiên liệu tiêu chuẩn khi coi khí thiên nhiên là 1 đơn vị ta có thể so sánh nh sau: Khí thiên nhiên 1,0 Mazút 1,5 Propan, Butan 1,7 Khí lò kok 1,4 Khí lò cao 0,9 [...]... Qtl : nhiệt trị thấp của than, kj/kg QF : Cờng độ nhiệt của ghi, w/m2 (bảng 3- 1 2) Thể tích của buồng đốt: V = 0,278 B.Q l t ,[m3] QV QV : Cờng độ nhiệt thể tích của buồng đốt, bảng 3- 1 2 Bảng 3- 1 2.Cờng độ nhiệt của ghi đốt ngang Loại nhiên liệu QF kw/m2 QVkw/m3 Cho lò sấy Cho lò nung Than đá 60 0-7 00 29 0 -3 50 58 2-7 00 Antraxít phân loại 66 0-7 85 29 0 -3 50 70 0-8 20 Antraxítkhôngphân loại 46 0-5 80 29 0 -3 50 58 0-7 00... 6 10 13 6 8 7 11 10 13 13 16 19 20 10 150 130 180 180 240 0,8 0,8 2 19 250 2 200 1,6 32 0 3 350 1,5 4 2 1,5 3 7 125 16 120 19 9 0,8 8 6 70 9 90 100 60 8 0,8 3 13 8 0,8 9 80 38 7 6 60 6 13 0,7 30 4 19 5 3 2 13 4 10 20 12 4 3 0,7 7 7 6 3 3 400 Chú thích: Năng suất tơng ứng: 1- áp suất mazut đến 5KN/m2 2- áp suất mazut 60 - 100KN/m2 áp suất hơi hpặc không khí 3- áp suất mazut 200 - 250KN/m2 của hơi nớc... khí nén ở áp suất cao c- Loại tạo bụi cơ học Độ nhớt động học của mazut cm2/s d- Loại hỗn hợp của 3 loại trên Hình 3- 1 8- Giản đồ để xác định nhiệt độ đốt nóng mazút Mazút 200 ; 2- Mazút 100 ; 3- Mazút 80 ; 4- Mazút 40 ; 5- Mazút 20 ; 6- Mazút 10, 7, 8 ; 9- Mazút chứa lu huỳnh 1 0- Giới hạn độ nhớt cho phép của mazút ở vòi đốt, 1 2- Giới hạn nhiệt độ cho phép của mazút trong thiết bị đun nóng mazút Quá... trên đôi xích đó có đặt những tấm ghi bởi các lỗ hay khe để không khí đi qua (xem hình 3- 1 1) Hình 3- 1 1- Sơ đồ ghi xích liên tục Khu nguội ; 2- Tấm chắn gang ; 3- Két than ; 4- Tấm điều chỉnh chiều dày lớp than ; 5- Panen làm nguội ; 6- Cửa không khí ; 7- Gạt xỉ ; 8- ống dẫn khí ; 9- Đệm ; 10Cửa đảo ; 1 1- Két xỉ ; 1 2- Két than lọt Nhiên liệu từ bunke chạy xuống mặt ghi Nhờ xích chạy vòng nên trên mặt... mazut Cho nên- vòi phun áp suất thấp thờng tạo bụi kém, tiêu tốn nhiên liệu nhiều hơn 101 Hình 3 -1 9 vòi phun mazut Stalproekt 1- ống mazut, 2- Kim điều chỉnh lợng mazut 3- Đầu phun dịch chuyển đợc, 4- ống dầu cố định 5- Đầu vòi phun, 6- ng dẫn không khí Vòi phun áp suất thấp hay dùng cho trong hình 3- 19, kích thớc của nó cho trong bảng 3 -1 4 Kích thớc cơ bản của vòi phun Stalproek, Bảng 3 -1 4 Mazut... hình 3- 2 0 và 3- 2 1 Đờngkính Năng suất mazút kg/h ở áp Đờng kính trong của suất thoát mm ống dẫn không khí 30 00N/m2 mm 7000N/m2 Mazút lỗ Đoạndịch Khối lợng chuyển vòi phun của ống dầu Không khí Mm kg 38 3 8 2,5 21 6 4,9 65 11 24 3, 0 40 13 6,9 102 100 32 57 4,0 60 14,8 21,6 125 54 82 5,0 75 25 25,4 150 80 120 5,0 95 32 40,1 200 135 205 6,0 42 56,0 135 không khí mazut Hình 3. 20, vòi phun mazut FIM Hình 3- 2 1... l - nhiệt sinh của nhiên liệu làm việc, kj/kg Cn ,, tn- tỷ nhiệt và nhiệt độ của t nhiên liệu Ckk , tkk - tỷ nhỉệt (kj/m3.độ) và nhiệt độ (oC) của không khí L - lợng không khí thực tế để cháy 1 đơn vị nhiên liệu Ck- tỷ nhiệt của sản phẩm cháy, Kj/m3.độ Nếu tn = 0, tkk = 0 và = 1, thì nhiệt độ calo chỉ phụ thuộc vào thành phần hóa học của nhiên liệu Nhiệt độ Calo cực đại có thể đạt đợc khí = 1 - Nhiệt. .. khí, Nếu có mặt oxy hoặc tăng áp lực khí nhiệt độ bắt cháy lại hạ thấp Nhiệt độ bắt cháy của một số khí trong không khí nh sau: Hydro 550 - 605oC Sulfur Hydro 30 0 -3 50 Oxyt Cacbon 625 - 675oC Acetylen Metan 680 - 750oC Ethylen 33 5-4 00 45 5-5 50 Nhiệt độ bắt cháy của hỗn hợp khí có thể xác định theo tc = 0,01 (ata + btc + ctc + ) a, b, c - hàm lợng khí ta, tb, tc - nhiệt độ bắt cháy của khí tơng ứng, oC... bảng 3. 11 : hệ số piromet phụ thuộc vào dạng nhiên liệu, kết cấu lò Kiểu lò nung o Nhiên liệu dùng Lò phòng lửa đảo gián đoạn khí 0.7 3- 0 .78 rắn 0.6 6-0 .70 Lò tuynnen nung nung gạch chịu lửa khí, mazút 0.7 0-0 .80 Lò tuynnen nung đồ gốm sứ - 0.6 5-0 .75 Lò đứng khí 0.6 7-0 . 73 Rắn 0.5 2-0 .62 Lò nồi buồng hồi nhiệt gián đoạn khí 0.6 0-0 .70 Lò bể với buồng hồi nhiệt gián đoạn khí 0. 7-0 .75 Lò bể với buồng hồi nhiệt. .. CH4 + 2C2H4) , m3 tch/m3 tch 0,16 L lợng hơi nớc do không khí mang vào khi hàm ẩm của nó là d (g ẩm/kg kkkhô) VSO2 = 0,01 H2S , m3 tch/m3 tch VH2O = 0,01 (H2 + 2CH4 + 2C2H4 + H2S + H2O + 0,16 dL ) , m3 tch/m3 tch VN2 = 0,01 N2 + 0,79L , m3 tch/m3 tch 83 m3 tch/m3 tch VO2 = 0,21 ( - 1) Lo Tổng hợp: V = 0,01 (CO2 + CO + H2 + 3CH4 + 4C2H2 + 2H2S + H2O + N2)+ LO(+0,0016 dL 0,21) , m3 tch/m3 tch CO2 CO phần . 0,0 - 0,1 0,5 - 2,0 3, 5 - 25,0 7,0 - 45,0 4,0 - 34 ,0 2,0 - 44,0 5,0 - 10,0 7,0 - 15,0 4,0 - 15,0 1,0 - 8,0 0,4 - 1,0 0,5 - 1,5 0,0 - 3, 0 25,0 - 50,0 20,0 - 60,0 2,5 - 22,0 3, 0 -. 145 142 136 134 133 130 127 124 13 14 15 16 17 18 19 20 122 120 117 115 1 13 112 110 109 21 22 23 24 25 26 27 28 108 107 105 104 1 03 102 101 100 Nhiệt sinh. thức để tính toán nhiệt sinh của: Nhiên liệu lỏng hay rắn. Q t = 81C 1 + 30 0H 1 - 26(0 1 -S 1 ) - 6(w 1 + 9H l ) , kcal/kg Q t =33 9C 1 + 1256H 1 - 108,8(0 1 -S 1 ) - 25,1(w 1 + 9H l )