24 bảo vệ lớp cách nhiệt vừa có tác dụng trang trí. Hình 4.2 tờng lò 1. là lớp gạch chịu lửa. 2. là lớp vật liệu cách nhiệt. 3. là lớp kim loại bảo vệ 4. ống sinh hơi + Vật liệu chịu lửa: ở lò hơi thờng dùng các loại vật liệu chịu lửa nh: Samot, Cromit. Yêu cầu đối với vật liệu chịu lửa là độ chịu lửa, độ bền nhiệt, độ chịu xỉ cao. - Độ chịu lửa: là khả năng chịu đợc nhiệt độ cao (trên 1500 0 C), tức là vẫn giữ đợc các tính chất cơ học và vật lý ở nhiệt độ cao. - Độ bền nhiệt: là khả năng chịu đợc sự thay đổi nhiệt độ nhiều lần mà không bị thay đổi về cấu tạo và tình chất. - Độ chịu xỉ: là khả năng chịu đợc sự mài mòn và ăn mòn hóa học của xỉ. Samốt là loại vật liệu đợc sử dụng nhiều vì có sẵn trong tự nhiên, rẻ tiền, có thể chịu đợc nhiệt độ đến 1730 0 C, thờng đợc sản xuất ra dới dạng bột hoặc gạch có kích thớc tiêu chuẩn. Cromit có thể chịu nhiệt độ đến 2000 0 C, đắt tiền, thờng dùng trong lò hơi ở dạng bột để làm vữa trát lên một phần dàn ống của buồng lửa (ngang vòi phun) để tạo thành đai cháy của lò. ở những vùng có nhiệt độ cao hơn (trên 2000 0 C) cần phải dùng zirconi, loại này có độ chịu lửa cao nhng đắt tiền. + Vật liệu cách nhiệt: Yêu cầu đối với vật liệu cách nhiệt là có hệ số dẫn nhiệt thấp và hệ số này giữ không đổi trong quá trình làm việc, ngoài ra còn đòi hỏi về độ bền về cơ, độ bền nhiệt và độ xốp. Thờng vật liệu cách nhiệt có hệ số dẫn nhiệt bằng khoảng 0,03 đến 0,25W/m 0 C. Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt phụ thuộc vào bản chất, cấu trúc của chúng và có thể thay đổi theo nhiệt độ. Khi bị ẩm, hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt tăng lên, nghĩa là tác dụng cách nhiệt giảm xuống. Các loại vật liệu cách nhiệt hiện nay thờng dùng là: Amiăng, Điatonit, Bông thủy tinh. + Amiăng: là vật liệu có cấu tạo dạng sợi vải, bìa, dây, bột, thờng đợc dùng ở những nơi có nhiệt độ từ 100 đến 500 0 C. Hệ số dẫn nhiệt của Amiăng trong khoảng từ 0,12 đến 0,14 W/m 0 C. + Bông thủy tinh (bông khoáng): gồm những sợi thủy tinh do nấu chảy đá khoáng, xỉ hay thủy tinh, có thể sử dụng ở những vùng có nhiệt độ đến 600 0 C. Hệ số dẫn nhiệt của bông thủy tinh phụ thuộc vào bề dày của sợi, độ nén của sợi, dao động trong khoảng từ 0,0490 đến 0,0672 W/m 0 C. + Điatonit: là loại vật liệu cách nhiệt có thể chịu đợc nhiệt độ đến 1000 0 C, tuy nhiên ở nhiệt độ cao thì hệ số dẫn nhiệt bị giảm nhiều, do đó thờng dùng ở nhiệt độ thấp hơn dới dạng gạch hoặc bột nh samốt. 25 4.2. DàN ốNG BUồNG LửA Và CụM PHESTON 4.2.1. Dàn ống buồng lửa Dàn ống buồng lửa gồm các ống lên và ống xuống. Các ống lên là những ống thép chụi nhiệt có đờng kính từ 40 đến 63 mm đợc đặt phía trong tờng buồng lửa. Môi chất trong ống sẽ nhận nhiệt trực tiếp từ ngọn lửa, biến thành hơi chuyển động lên phía trên (còn đợc gọi là dàn ống sinh hơi). Khoảng cách giữa các ống (gọi là bớc ống s) và khoảng cách từ ống đến tờng (đợc gọi là độ đặt ống) có ảnh hởng đến khả năng bảo vệ tờng buồng lửa khỏi bị bức xạ trực tiếp của ngọn lửa và khỏi bị đóng xỉ cũng nh khả năng hấp thu nhiệt của dàn ống. Nếu bố trí sít nhau quá thì tờng đợc bảo vệ tốt hơn, nhng độ chiếu sáng của ngọn lửa đến dàn ống giảm đi, do đó khả năng hấp thụ nhiệt của một đơn vị diện tích bề mặt chụi nhiệt (diện tích bề mặt xung quanh ống) cũng giảm đi. Nếu đặt dày quá thì ống góp của dàn ống phải khoan nhiều lỗ, khoảng cách giữa các lỗ giảm xuống làm cho độ bền của ống góp giảm đi. Đối với các lò hơi lớn, bớc tơng đối s/d = 1,2 - 1,4 (d là đờng kính ngoài của ống). Các ống nớc xuống đợc bọc cách nhiệt và đặt phía ngoài tờng buồng lửa (đợc gọi là ống xuống) có đờng kính lớn hơn, thờng khoảng từ 125 đến 175mm. 4.2.2. Cụm pheston Cụm pheston chính là các ống của dàn ống sinh hơi tờng sau nối với bao hơi tạo thành cụm ống tha hơn để cho khói đi qua ra khỏi buồng lửa. Do nhiệt độ của khói phân bố không đều theo chiều rộng buồng lửa, do thành phần và kích thớc nhiên liệu không đồng nhất nên có một số hạt nhiên liệu kích thớc nhỏ đang bị nóng chảy bị thổi bay ra khỏi buồng lửa có thể bám vào các bề mặt ống của bộ quá nhiệt gây hiện tợng đón xỉ. Nhờ cụm pheston nhận bớt nhiệt, nhiệt độ dòng khói có thể giảm bớt 50 0 C, đảm bảo cho những hạt tro nóng nguội đi và rắn lại, hạn chế hiện tợng đóng xỉ ở bộ quá nhiệt. ở cụm pheston các ống đợc bố trí tha hơn nên không có hiện tợng đóng xỉ ở đó. 4.2.3. Bao hơi Dàn ống buồng lửa, cụm pheston của lò hơi tuần hoàn đợc nối trực tiếp với bao hơi đặt nằm ngang trên đỉnh lò hoặc nối qua các ống góp trung gian. Nớc cấp từ bộ hâm nớc đợc đa vào bao hơi, từ bao hơi nớc đợc đi xuống theo các ống nớc xuống, qua các ống góp dới đi vào toàn bộ dàn ống buồng lửa, tại đây nớc nhận nhiệt biến thành hơi. Dòng hỗn hợp hơi và nớc sinh ra trong các ống sinh hơi sẽ đi vào bao hơi và hơi đợc phân ly ra khỏi nớc rồi sang bộ quá nhiệt Đờng kính bao hơi thờng khoảng 1,4 đến 1,6 m 4.3. Bộ QUá NHIệT 4.3.1. Vai trò của bộ quá nhiệt 26 Bộ quá nhiệt là bộ phận để sấy khô hơi, biến hơi bão hòa thành hơi quá nhiệt. Hơi quá nhiệt có nhiệt độ cao hơn, do đó nhiệt lợng tích lũy trong một đơn vị khối lợng hơi quá nhiệt cao hơn nhiều so với hơi bão hòa ở cùng áp suất. Bởi vậy khi công suất máy giống nhau nếu dùng hơi quá nhiệt thì kích thớc máy sẽ nhỏ hơn rất nhiều so với máy dùng hơi bão hòa. 4.3.2. Cấu tạo bộ quá nhiệt Bộ quá nhiệt thờng đợc chế tạo gồm những ống xoắn nối vào các ống góp. ống xoắn bộ quá nhiệt là những ống thép uốn gấp khúc có đờng kính từ 32-45 mm, đợc biểu diễn trên hình 4.4. Hình 4.5. Cấu tạo bộ quá nhiệt 1-Bao hơi; 2-ống xuống; 3-Bộ quá nhiệt bức xạ; 4-Bộ quá nhiệt nửa bức xạ; 5-Bộ quá nhiệt đối lu; 6-Bộ hâm nớc H ình 4.4. Các dạng ống x oắn của BQ N a.ống đơn; b.ống kép đôi; c-ống kép ba; d. ống kép bốn 27 Để nhận đợc hơi quá nhiệt có nhiệt độ cao (có thể đến 560 0 C), cần phải đặt bộ quá nhiệt ở vùng khói có nhiệt độ cao (trên 700 0 C). Khi đó nhiệt độ hơi trong ống và nhiệt độ khói ngoài ống của bộ quá nhiệt đều cao, yêu cầu các ống thép của bộ quá nhiệt phải đợc làm bằng thép hợp kim. Kích thớc bộ quá nhiệt phụ thuộc vào nhiệt độ hơi quá nhiệt. Về cấu tạo, có thể chia thành 3 loại: + Bộ quá nhiệt đối lu: Bộ quá nhiệt đối lu nhận nhiệt chủ yếu bằng đối lu của dòng khói, đặt trên đoạn đờng khói nằm ngang phía sau cụm pheston. Bộ quá nhiệt đối lu dùng cho các lò hơi có nhiệt độ hơi quá nhiệt không vợt quá 510 0 C. Cấu tạo của bộ quá nhiệt đối lu đợc biểu diễn trên hình 4.5. + Bộ quá nhiệt nửa bức xạ: Bộ quá nhiệt nửa bức xạ nhận nhiệt cả bức xạ từ ngọn lửa lẫn đối lu từ khói, đợc đặt ở cửa ra buồng lửa, phía trớc cụm pheston và thờng đợc dùng ở những lò có nhiệt độ hơi quá nhiệt khoảng 530-560 0 C. + Bộ quá nhiệt bức xạ: Bộ quá nhiệt bức xạỷ nhận nhiệt chủ yếu bằng bức xạ trực tiếp của ngọn lửa, đợc đặt ngay trong buồng lửa xen kẽ với dàn ống sinh hơi của hai tờng bên. Đối với những lò có thông số siêu cao, nhiệt độ hơi trên 560 0 C thì tỷ lệ nhiệt lợng dùng để quá nhiệt hơi rất lớn, nhất là lò có quá nhiệt trung gian hơi, khiến cho kích thớc bộ quá nhiệt rất lớn. Vì vậy phải đặt một phần bộ quá nhiệt vào trong buồng lửa để hấp thu nhiệt bức xạ nhằm giảm bớt kích thớc bộ quá nhiệt. 4.3.3. Cách bố trí bộ quá nhiệt Khi bố trí bộ quá nhiệt, việc bố trí hơi và khói chuyển động thuận chiều hay ngợc chiều là tùy thuộc vào thông số của hơi ra khỏi bộ quá nhiệt (hình 4.6) Hình 4.6. Chuyển động của hơi trong bộ quá nhiệt; a- kiểu thuận chiều; b-kiểu ngợc chiều; c-Kiểu hỗn hợp 4.3.3.1. Bố trí theo kiểu thuận chiều: Nếu bố trí cho hơi quá nhiệt đi thuận chiều với dòng khói (biểu diễn trên hình 28 4.6a) thì hiệu số nhiệt độ trung bình giữa khói và hơi sẽ thấp hơn so với bố trí ngợc chiều, do đó diện tích bề mặt trao đổi nhiệt của bộ quá nhiệt sẽ tăng lên. Bởi vậy trong thực tế không bố trí theo kiểu thuận chiều. 4.3.3.2. Bố trí theo kiểu ngợc chiều: Nếu bố trí cho hơi quá nhiệt đi ngợc chiều với dòng khói (biểu diễn trên hình 4.6b và c) thì hiệu số nhiệt độ trung bình giữa khói và hơi sẽ cao hơn so với bố trí thuận chiều, do đó diện tích bề mặt trao đổi nhiệt của bộ quá nhiệt sẽ giảm xuống. Nhng khi đó phía hơi ra vừa có nhiệt độ hơi cao vừa có nhiệt độ khói cao, kim loại sẽ làm việc trong điều kiện rất nặng nề, đòi hỏi kim loại chế tạo phải rất đắt tiền. Vì vậy trong thực tế kiểu bố trí ngợc chiều chỉ dùng cho các lò có nhiệt độ hơi quá nhiệt không vợt quá 450 0 C. 4.3.3.3. Bố trí theo kiểu hỗn hợp: Khi nhiệt độ hơi quá nhiệt cao hơn 450 0 C thì bộ quá nhiệt đợc bố trí kiểu hỗn hợp, có một phần hơi và khói đi thuận chiều, một phần đi ngợc chiều. Theo kiểu bố trí này, phía hơi ra có nhiệt độ hơi cao nhng nhiệt độ khói không cao, kim loại sẽ không bị đốt nóng quá mức. Hình 4.6d biểu diễn sơ đồ bộ quá nhiệt bố trí kiểu hỗn hợp. Do trờng nhiệt độ và tốc độ khói không đồng đều theo chiều rộng của lò, bám bẩn trên các ống và trở lực của các ống xoắn không đồng đều làm cho khả năng hấp thu nhiệt của các ống sẽ khác nhau dẫn đến có sự chênh lệch nhiệt giữa các ống xoắn của bộ quá nhiệt. Để khắc phục hiện tợng này, khi bố trí bộ quá nhiệt ngời ta áp dụng một số biện pháp nhằm làm giảm đến mức tối thiểu độ chênh lệch nhiệt giữa các ống xoắn của bộ quá nhiệt nh sau: Hình 4.7 bố trí dòng hơi đi chéo 1-ống góp hơi của BQN; 2-ống hơi đi chéo . các ống thép của bộ quá nhiệt phải đợc làm bằng thép hợp kim. Kích thớc bộ quá nhiệt phụ thu c vào nhiệt độ hơi quá nhiệt. Về cấu tạo, có thể chia thành 3 loại: + Bộ quá nhiệt đối lu: Bộ quá. các ống góp. ống xoắn bộ quá nhiệt là những ống thép uốn gấp khúc có đờng kính từ 32-45 mm, đợc biểu diễn trên hình 4.4. Hình 4.5. Cấu tạo bộ quá nhiệt 1-Bao hơi; 2 -ống xuống; 3 -Bộ quá. quá nhiệt có nhiệt độ cao (có thể đến 560 0 C), cần phải đặt bộ quá nhiệt ở vùng khói có nhiệt độ cao (trên 700 0 C). Khi đó nhiệt độ hơi trong ống và nhiệt độ khói ngoài ống của bộ quá nhiệt