Tiểu luận Mạng lò hơi và mạng nhiệt

Chương III: TÍNH CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG Chương IV: TÍNH NHIỆT BUỒNG LỬA Chương V: TÍNH KIỂM TRA Q BX≥Q BL Chương VI: TÍNH ỐNG LỬA Chương VII: TÍNH KIỂM TRA ĐỘ BỀN CÁC CHI TIẾT LÒ HƠI 7.1..

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TPHCM KHOA CÔNG NGHỆ NHIỆT – LẠNH



MÔN: LÒ HƠI VÀ MẠNG NHIỆT

Giảng viên hướng dẫn : TS Nguyễn Dáo Sinh viên thực hiện : Trần Anh Sơn

Lớp : ĐHNL 8A MSSV : 12008591

TP.HCM, Tháng 12 năm 2014

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN

MỤC LỤC Trang tựa

Nhận xét của giảng viên

Mục lục

MỞ ĐẦU

Chương I: TỔNG QUAN

1.1 Sự phát triển

1.2 Phạm vi sử dụng

1.3 Phân loại

1.4 Nhiên liệu

1.5 Nhiên liệu Việt Nam

1.6 Tình hình phát triển lò hơi Việt Nam

Chương II: TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH CHÁY 2.1 Tính nhiệt trị thấp của nhiên liệu

2.2 Thể tích không khí và khói lý thuyết

2.3 Thể tích không khí và khói thực tế

2.4 Entanpi của khói thực tế

Chương III: TÍNH CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG Chương IV: TÍNH NHIỆT BUỒNG LỬA Chương V: TÍNH KIỂM TRA Q BX≥Q BL Chương VI: TÍNH ỐNG LỬA Chương VII: TÍNH KIỂM TRA ĐỘ BỀN CÁC CHI TIẾT LÒ HƠI 7.1 Độ bền thân lò

7.2 Tính bền ống lò

7.3 Tính bền ống lửa

7.4 Tính bền cho mặt sàng

Chương VIII: TÍNH ỐNG KHÓI THÔNG GIÓ TỰ NHIÊN: 8.1 Δhh c - Trở lực cục bộ ở đầu vào và ra khỏi ống khói

8.2 Δhh d - Trở lực động

8.3 Trở lực tổng và chiều cao ống khói

8.4 Tính tiết diện ống khói

Chương IX: TÍNH TRỞ LỰC TRONG LÒ VÀ CHỌN QUẠT GIÓ

9.1 Lưu lượng quạt

9.2 Tính trở lực đầu đẩy của quạt

a) Trở lực qua ghi và lớp nl

b) Tính tổng ma sát trong ống lửa (bỏ qua tổn thất ma sát trong ống lò)

c) Tính tổn thất cục bộ

d) Tổng tổn thất

e) Áp lực động cần thiết tạo tốc đọ cho dòng khói

KẾT LUẬN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

ĐỀ TÀI

Cho kích thước lò hơi ống lò ống lửa sản xuất hơi bão

hòa khô, năng suất 1,6 t/h, áp suất 12bar Đường kính

ngoài thân lò 1800mm, ống lò 650mm, chiều dài ống lò

bằng thân lò là 2800mm, độ dày thân và ống lò là

14mm Mặt sàng ống dạng chử U, dày 20mm, hàn mặt

sàng vào thân lò, các ống lửa và ống lò hàn vào mặt

sàng, tất cả vật liệu thép 20K Ống lửa số lượng 100

1 Các thông số của nhiên liệu

2 Năng suất lò, tổng diện tích bề mặt truyền nhiệt (ống

Tính: 1 Tính nhiệt trị thấp của nhiên liệu

2 Thể tích không khí và khói lý thuyết

3 Thể tích không khí và khói thực tế với =1,1

4 Tính entanpi của sản phẩm cháy thực tế với =1,1 và

ở nhiệt độ không khí và sản phẩm cháy là 300℃ ,bỏ qua

entanpi của tro bay theo khói

MỞ ĐẦU Chương I: TỔNG QUAN

1.1 Sự phát triển:

Từ trước kỷ nguyên chúng ta hắng trăm năm, những người Hy Lạp và sau đó

là người La Mã đã sản xuất các lò hơi rất nhỏ để đun nước nóng Lò hơi đúc bằng đồng thời ấy có đường kính khoảng 300 mm, và chiều cao khoảng 480

mm Những thanh ghi cố định của lò hơi “tí hon” này là các ống và chúng được làm bằng nước.

Sau đó mộ thời gian dài sự phát triển của lò hơi bị đình trệ Nhiệt lượng thu được do đốt gỗ đã không cần đến thiết bị đốt đặc biệt Ở Anh và một số nước khác ngưới ta đã tiến hành đốt thí nghiệm một chất có màu đen (chưa biết là chất gì) xuất hiện trên mặt đất, và sau người ta gọi nó là than

Năm 1605 bắt đầu hàng loạt những thiết bị thí nghiệm và cho đến năm 1705 mới bắt đầu xuất hiện lò hơi thực tế đầu tiên Đó là lò hơi Newcomen có dạng như cái nấm dùng ghi phẳng cố định bằng gang Đây là loại lò hơi đầu tiên dùng đinh tán

Lò hơi kiểu toa xe của Waft đã được chế tạo vào năm 1765 nhưng đến năm

1790 mới chế tạo được lò hơi kiểu bình hình trụ đầu tiên ghép bằng đinh tán

Ta có thể chia quá trình phát triển của lò hơi thành 3 giai đoạn như sau:

1 Thời kỳ của những lò hơi kiểu bình, lò hơi ống lửa, lò hơi ống khói, lò hơi kiểu phối hợp ống lửa - ống khói

2 Thời kỳ của những lò hơi ống nước có hộp góp, lò hơi phân đoạn và lò hơi nhiều bao hơi

3 Thời kỳ của những lò hơi ống nước hiện đại có các dàn ống đặt xung quanh tường buồng lửa

Thời kỳ của những lò hơi kiểu bình, lò hơi ống lửa, lò hơi ống khói, lò hơi kiểu phối hợp ống lửa - ống khói.

Như đã nói ở trên lò hơi kiểu bình có từ năm 1790, lò hơi có hình viên trụ, đường kính 2 – 3m và chiều dài 5 – 10m Lò hơi này chưa có bộ phận hâm nước và bộ quá nhiệt Nhược điểm của loại lò hơi này là không có khả năng tăng bề mặt tiếp nhiệt (bề mặt tiếp nhiệt của nó chỉ hạn chế trong khoảng 25 –

35 m2), tiêu hao nhiều kim loại (lớn hơn 300 kg/m2 bề mặt tiếp nhiệt), diện tíchxây dựng lớn, không thuận lợi cho việc tăng áp suất và sản lượng

Lò hơi nhiều ống (đường kính mỗi ống bằng 0,6 – 0,8 m; chiều dài mỗi ống bằng 5 – 10 m) có ưu điểm là cho phép tăng sản lượng hơi lên một ít, nhưng van64ton62 tại những nhược điểm như lò hơi kiểu bình

Nhằm tăng cường nhiệt hấp thụ mà vẫn giữ nguyên dạng bình của lò, năm

1802 người ta đã tạo ra các lò hơi ống lửa (đường kính thân lò hơi 2 – 3 m,

đường kính ống lửa trơn hoặc có hình lượn sóng bằng 0,8 – 0,9 m; chiều dài của lò hơi 5 – 10 m) có sản lượng hơi: 0,8 – 1,5 tấn/h ở lò hơi 1 ống lửa và 1,0 – 3,5 tấn/h ở lò hơi có 2 ống lửa Suất sinh hơi ở 2 loại lò này bằng 20 – 25 kg/

m2h Về sao người ta dùng các ống khói có đường kính 50 – 75 mm thay cho các ống lửa và tạo ra các lò hơi ống khói (nằm ngang hoặc đứng) Do dùng cácống khói đường kính nhỏ nên diện tích tiếp nhiệt đã tăng lên 3 – 3,5 lần Sản lượng hơi của lò ống lửa đứng đạt 600 kg/h, áp suất làm việc 15 at, diện tích tiếp nhiệt đạt 20 m2; suất sinh hơi bằng 15 – 30 kg/m2h

Một bước phát triển cao hơn là lò hơi kiểu phối hợp ống lửa - ống khói Ưu điểm của loại này là các ống lửa nhận được nhiệt bức xạ từ ngọn lửa và từ lớp nhiên liệu cháy còn ở phần ống khói có những điều kiện thuận lợi cho việc tiếpnhận nhiệt đối lưu như đường kính các ống khói hệ lộc độ khói cao Lò hơi kiểu phối hợp có thể chế tạo hai loại: loại có 1 đường đi của khói và loại khói

đi ngoại 2 đường

Loại lò hơi có 1 đường đi cửa khói được dùng trong các đầu tàu hỏa, loại khói

có đường đi ngoại 2 lần được dùng ở các tàu thủy, loại này có áp suất làm việc

đến 15at, sản lượng hơi định mức bằng 2.5 t/h đối với lò hơi dùng cho tàu hỏa

và bằng 7.5 – 15 t/h đối với lò hơi dùng cho tàu thủy suất sinh hơi của chúng khoảng 20 – 25 kg/m2h

Tuy nhiên nhược điểm chung của những lò hơi kể trên là bề mặt tiếp nhiệt bị hannj chế, do đó không thể tăng sản lượng hơi theo yêu cầu không lớn hơn 15 – 18 t/h tiêu hao nhiều kim loại cho một đơn vị bề mặt tiếp nhiệt (từ 200 – 300 kg/m2), áp suất hơi lớn hơn chỉ bằng 13 – 20 at

Thời kỳ của những lò hơi ống nước có hộp góp, lò hơi phân đoạn và lò hơi nhiều bao hơi.

Lò hơi ống nước Wilcox đã được thiết kế vào năm 1870 Lò hơi này về sau được cải tiến thành lò hơi phân đoạn vào khoảng 1890 Lò ống nước chỉ phát triển khi người ta chế tạo được ống liền không có mối hàn

Đầu thế kỷ 20 (vào năm 1905 – 1910) đã xuất hiện các lò hơi ống nước dùng với các ống thẳng Các nhà thiết kế đã tìm mọi cách để có thể tăng được công suất và tính kinh tế của thiết bị nhiệt lực trong thời kỳ này về lĩnh vực cháy

mà nói thì ghi xích coi là cơ cấu tiến bộ tột đỉnh Các loại lò hơi có lúc này không thể đáp ứng được yêu cầu của công nghiệp nữa

Trong tình hình đó lò hơi ống nước có ý nghĩa rất quyết định vì nó có những

ưu điểm sau:

Có thể tăng bề mặt tiếp nhiệt chế tạo từ các răng có đường kính nhỏ và đặt dàytrong đường khói

Cho phép tăng đáng kể áp suất hơi vì đường kính của các ống sinh hơi nhỏ đi rất nhiều (bằng 20 – 100mm) và bao hơi lúc này không còn giữ vai trò là bề mặt tiếp nhiệt chính nữa, do đã có thể giảm đường kính của nó đến 800 – 1500mm

Giảm rất nhiều lượng kim loại tiêu hao, suất kim loại giảm từ 8 – 10 t/t hơi-giờđến 3 – 3.5 t/t hơi-giờ Lúc đầu các nhà thiết kế có thể khử cặn bẩn trên bề mặtbên trong ống và có thể kiểm tra độ sạch của mặt trong ống một cách dễ dàng Chỉ khi người ta biết xử lý nước (làm mềm bằng vôi và sô đa) và chế tạo được thiết bị khử cáu kiểu cơ khí (được truyền động bằng động cơ điện qua trục mềm) mới chuyển sang dùng các ống sinh hơi được uốn cong

Việc dùng các lò hơi ống nước với các ống sinh hơi thẳng còn kéo dài mãi đến những năm 1925 – 1930

Lò hơi có các hộp góp (ống góp kiểu hộp) với những ống nước nằm ngang (đúng hơn là với góc nghiêng bằng 10 – 150) có 2 loại: loại có bao hơi đặt dọc của hãng Stein – Multer và loại có bao hơi đặt ngang của hãng Sukhop –

Herlin

Lò hơi của hãng Stein – Multer đã được khá phổ biến ở đầu thế kỷ 20 về sau người ta không sản xuất loại này nữa vì tiêu hao nhiều kim loại và không thuận lợi cho việc tăng áp suất và sản lượng hơi Sản lượng hơi của lò này có thể đạt đến 16 t/h, áp suất làm việc bằng 20 at, bề mặt tiếp nhiệt đạt đến

450m2, suất sinh hơi bằng 35kg/m2h, chiều dài của các ống nước đến 5m

Lò hơi ống nước có hộp góp phân đoạn Sự phát triển về mặt kỹ thuật của các

lò hơi ống nước nằm ngang được kết thúc do tạo ra tạo ra các lò hơi ống nước

có hộp góp phân đoạn những lò hơi này là đo bằng Babcock Wilcox khởi thảo

và chế tạo đầu tiên

Mỗi phân đoạn gồm 7 – 10 ống sinh hơi có đường kính ngoài nang 102mm được nối hai đầu vào hai hộp góp phân đoạn Do tiếp điểm bên trong của hai hộp góp phân đoạn này nhỏ (thường là 140mm) nên chúng được dùng cho lò

hơi có áp suất cao (đến 125 at) Có hai kiểu lò cho hộp góp phân đoạn là: kiểu bao hơi đặt dọc và kiểu bao hơi đặt ngang

Lò hơi có bao hơi dặt ngang là sử dụng tốt hơn bề mặt tiếp nhiệt, giảm được suất tiêu hao kim loại cho hộp góp phân đoạn và cho bao hơi Sản lượng hơi của lò hơi này có thể đạt đến 240t/h

Mọi kiểu lò có hộp góp phân đoạn hoàn thiện hơn là lò có các ống sinh hơi được phân thành hai tảng, ở giữa đặt bộ quá nhiệt (năm 1890 bắt đầu đặt bộ quá nhiệt ở lò hơi), bao hơi được nâng lên cao hơn hẳn các ống sinh hơi

Ở Liên Xô vào khoảng những năm 1930 – 1935 đã không chế tạo loại lò hơi phân đoạn này nữa Ở những nước khác (Anh, Đức, Mỹ ) vào những năm thứ

40 của thế kỷ này mới ngưng hẳn việc sản xuất những lò hơi kiểu phân đoạn

Lò hơi nhiều bao hơi (đến 5 bao hơi) có các ống sôi thẳng được dùng phổ biến trong những năm 1925 -1930 Một trong những lò hơi có nhiều bao hơi được dùng khá phổ biến thời bấy giờ là lò 4 bao hơi có ống nước dứng của hệ thống Garbe Bộ mặt đốt của nó có thể đạt đến 1250m2 và năng suất hơi đến 60t/h, nhưng áp suất hơi không lớn hơn 20 at

Thời kỳ của những lò hơi ống nước hiện đại có các dàn ống đặt xung quanh tường buồng lửa.

Sự thay đổi tần gốc sơ đồ nguyên lý của lò hơi ống nước bắt đầu vào những năm 1925 – 1930 Sở dĩ có sự thay đổi này là do có sự tiến bộ của kỹ thuật xủ

lý nước đã cho phép đảm bảo được chế độ làm việc của lò hơi không có đồng cầu trong ống nước bằng cách làm mềm nước (trao đổi cation natri và cation hydro) đồng thời tiến hành xử lý nước bổ sung bằng phối phát và xả liên tục

Do tiến bộ này mà người ta đã có thể dùng các ống uốn cong thay cho các ống thẳng trước đây

Vào những năm 1920 – 1930 ở nhiều nước trên thế giới như Liên Xô, Mỹ, Pháp, Đức người ta đã tiến hành rất nhiều công trình nghiên cứu và thí nghiệmmột phương pháp mới để đổi nhiên liệu rắn đó là phương pháp đổi than bột

Do dùng các lò hơi đổi than bột mà sản lượng hơi của lò hơi tăng lên rất nhiều,

có khi tăng gấp đôi

Trong những năm 30 của thế kỷ này các lò hơi ống nước đứng có 3 bao hơi được chế tạo rất nhiều Đó là kết quả của việc cải tạo lò hơi Sterling 5 bao hơi

Trong những năm 1930 -1935 lò 3 bao hơi là loại điển hình ở nhiều nước trên thế giớ và ở cả Liên Xô nữa Sản lượng hơi của chúng 40 – 180 t/h và áp suất hơi đến 30 – 40 at.

Để tận dụng nhiệt lượng của khói ra khỏi buồng đốt người ta đã đặt bộ sấy không khí, có thể sấy không khí đến nhiệt độ 250 – 3000C

Sau những năm 1930 – 1935 người ta đã thay lò 3 bao hơi bằng những lò có 2 bao hơi

Đến đầu những năm 1923 là lúc bắt đầu xuất hiện yêu cầu sử dụng than sao cho kinh tế nhất trong việc sản xuất điện năng nên đã chuyển sang thiết bi có thông số của áp suất và nhiệt độ Đối với những thiết bị có thông số cao lượng nhiệt dùng để quá nhiệt tăng lên và lượng nhiệt sinh hơi giảm đi Do đó vai trò của bộ quá nhiệt ở những thiết bị lò hơi có thông số cao và siêu cao ngày càng quan trọng

Bên cạnh những lò hơi có tuần hoàn tự nhiên của nước và hỗn hợp hơi – nước trong các dàn ống sinh hơi, đã xuất hiện vào năm 1923 những lò hơi có tuần hoàn cưỡng bức Đó là loại lò hơi La Moni của Mỹ có suất sinh hơi đạt đến 46 – 170 kg/m2h Vào những năm 1930 – 1945 chúng được dùng rất phổ biến

Ý nghĩa tạo ra lò hơi kiểu trực lưu chỉ gồm một ống đường kính nhỏ đã có từ thế kỷ 19 Chỉ đến trước chiến tranh thứ nhất, một kỹ sư gốc người Tiệp tên là Muller khởi thảo lò hơi trực lưu về kỹ thuật Ông này chuyển sang sống ở Anh

và sau chiến tranh thế giới thứ nhất đổi tên là Benson Về sau Benson đã giao phát minh của mình cho một hãng ở Đức tên Siemens – Schuckert, hãng này

đã thực hiện phát minh của Benson vào năm 1923

Ở Liên Xô vào những năm 1931 – 1932 L.K Pamdanh cũng đã phát minh ra loại lò hơi kiểu trực lưu mang tên ông Sau chiến tranh thế giới thứ hai đã sử dụng phổ biến loại lò hơi này

Lò hơi kiểu trực lưu đơn giản hơn lò có bao hơi rất nhiều vì các quá trình đun nước đến khi sôi, sinh hơi và quá nhiệt hơi đều tập trung trong một ống, ở đầu vào của ống là nước cấp và đầu kia là hơi đã quá nhiệt đi ra

Kiểu lò hơi này đã bỏ được bao hơi – một bộ phận bằng kim loại rất đắt, nặng

nề và có những yêu cẩu rất cao về công nghệ chế tạo, nhất là những bao hơi của lò cao áp

Ở Thụy Sĩ lý do chính xuất hiện lò hơi trực lưu Sulzer là do lò này có khối lượng kim loại nhỏ vì Thụy Sĩ phải nhập thép từ nước ngoài, họ không có cả quặng lẫn than.

Việc đốt nhiên loại dạng bột trong buồng lửa thải xỉ khô gặp một số trở ngại, đáng kể nhất là hiện tượng đóng xỉ bề mặt tiếp nhiệt trong buồng đốt do tro gây ra Những trở ngại này tăng lên khi đốt những nhiên liệu nhiều tro và những nhiên liệu có tro dễ cháy

Để ngăn ngừa hiện tượng đóng xỉ phải làm nguội khói ra khỏi buồng đốt đến nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ bắt đầu cứng lại của tro Những công việc này không phải dễ dàng

Lượng tro bay theo khói ra khỏi buồng đốt ở lò hơi thải xỉ khô tới 80 – 90 % lượng tro được thải ra khỏi buồng lửa đang xỉ cục Cho nên những hạt tro bay theo khói mài mòn các bề mặt tiếp nhiệt phần đuôi lò rất nhanh Để giảm tốc

độ mài mòn do tro gây ra, đặc biệt khi đốt tro nhiều tro ta phải giảm tốc độ khói Biện pháp này dẫn đến giảm giá trị của hệ số truyền nhiệt và phải tăng bềmặt đốt đối lưu phía sau buồng lửa

Biện pháp hiệu quả nhất để ngăn ngừa hiện tượng đóng xỉ trong buồng đốt và giảm tốc độ mài mòn bề mặt tiếp nhiệt đối lưu do tro bay theo khói gây ra là làm sao thu được một khối lượng lớn tro trong dạng xỉ chảy lỏng ngay trong buồng đốt Ở buồng lửa thải xỉ lỏng, xỉ được chảy ra liên tục Nhiệt độ xỉ khi chảy ra khỏi buồng đốt lớn hơn nhiệt độ bắt đầu rắn lại của nó rất nhiều Nhiệt

độ chảy của tro ở các loại nhiên liệu rất khác nhau, thường trong phạm vi 1000– 1600 0C Nhiệt độ của ngọn lửa trong buồng đốt lớn hơn nhiệt độ chảy lỏng của xỉ (thường từ 1500 – 1800 0C)

Ưu điểm cơ bản của buồng lửa thải xỉ lỏng là thu được một lượng tro rất lớn ngay trong buồng đốt (30 – 60 % và đôi khi lớn hơn) và thải ra khỏi buồng đốt trong dạng xỉ lỏng Ở những buồng lửa xyclon thải xỉ lỏng lượng tro thu được trong buồng đốt có thể đạt đến 80 – 95% Do đó độ tro trong khói giảm xuống

và kết quả là sự mài mòn ống của bề mặt tiếp nhiệt đối lưu ở sau buồng lửa cũng giảm đi rất nhiều

Ngoài ra lò hơi thải xỉ lỏng có hiệu suất cao vì hệ số không khí thừa trong buồng lửa có giá trị nhỏ (αT = 1,10 – 1,20) và tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về cơ cũng bé

Buồng lửa thải xỉ lỏng ít ảnh hưởng khi thay đổi tính chất của than đốt, do đó

ở một mức độ nhất định có thể coi nó là “buồng lửa vạn năng”

Buồng lửa đốt than thải xỉ lỏng đầu tiên xuất hiện vào năm 1925 – 1926 và ngày nay người ta có thể thiết kế những buồng đốt loại này với sản lượng giống như ở buồng đốt thải xỉ khô

Quá trình phát triển lò hơi cho đến nay chứng tỏ rằng cứ sau 7 năm sản lượng hơi của lò hơi tăng hai lần Tăng sản lượng của lò hơi trước hết xuất phát từ quan điểm kinh tế Vì khi tăng sản lượng của lò sẽ tăng suất lao động và giảm vốn đầu tư cho một đơn vị sản lượng hơi Đồng thời đối với những lò hơi năngsuất lớn và thông số cao thì độ tin cậy và tính an toàn của thiết bị cũng được đặc biệt coi trọng

1.2.

Phạm vi sử dụng

Trong các nhà máy công nghiệp có sử dụng nhiệt thì người ta sử dụng thiết bị nồi hơi (lò hơi) để làm nguồn cung cấp nhiệt, cung cấp hơi và dẫn nguồn nhiệt,nguồn hơi đến các hệ thống máy móc cần sử dụng.• Lò hơi được sử dụng rộng rãi trong hầu hết các ngành công nghiệp, mỗi ngành công nghiệp đều có nhu cầu sử dụng nhiệt với mức độ và công suất khác nhau - Các công ty như: công

ty may mặc, công ty giặt khô sử dụng nồi hơi (lo hoi) để cung cấp hơi cho hệ thống cầu là - Các nhà máy như: Nhà máy chế biến thức ăn gia súc,nhà máy bánh kẹo, sử dụng nồi hơi (lò hơi) để sấy sản phẩm - Một số nhà máy sử dụng

Lò hơi để đun nấu, thanh trùng như nhà máy nước giải khát, nhà máy nước mắm, tương hay dầu thực vật

1.3 Phân loại

Dựa vào sản lượng ,chia thành 3 loại:

-lò hơi công suất nhỏ, sản lượng thường quy ước dưới 20T/h

-lò hoi công suất trung bình, thường quy ước sản lượng hơi từ 20 đến 75 T/h -lò hơi công suấ lớn, thường quy ước sản lượng hơi trên 75 T/h

Dựa vào thông số, chia làm 4 loại:

-Lò hơi thông số thấp, thường quy ước áp suất p<15bar , t < 350 0C, thường dùng hơi bão hòa.

-Lò hơi thông số trung bình, thường quy ước áp suất từ 15bar đến 60bar , nhiệt

độ từ 350 0C đến 450 0C

-Lò hơi thông số cao, thường quy ước áp suất trên 60bar , nhiệt độ từ 450 0C đến 540 0C

-Lò hơi thông số siêu cao, thường quy ước áp suất trên 140bar, trong loại này

có khi còn chia thành lò hơi trên và dưới thông số tới hạn

Dựa theo chế độ chuyển động của nước trong lò hơi, chia làm 4 loại:

-Lò hơi đối lưu tư nhiên: ở đây môi chất chỉ chuyển động dối lưu tự nhiên do

sự chênh lệch về mật độ trong nội bộ môi chất mà không tạo thành được vòng tuần hoàn tự nhiên, thường gặp trong các loại lò hơi công suất nhỏ

-Lò hơi tuần hoàn tự nhiên : đây là loại lò hơi thường gặp, nhất là trong phạm

vi công suất trung bình và lớn.Khi vận hành, môi chất chuyển động theo vòng tuần hoàn, có nghĩ là theo một quỹ đạo khép kín rõ ràng, nhờ sự chênh lệch mật độ trong nội bộ môi chất.Cũng chỉ có lò hơi tới hạn mới có thể có tuần hoàn tự nhiên

-Lò hơi tuần hoàn cưỡng bức: dưới tác dụng của bơm, mỗi chất chuyển động theo quỹ đạo khép kín, gặp trong lò hơi có thông số cao Với lò hơi thông số siêu tới hạn chỉ có thể tuần hoàn cưỡng bức

-Lò hơi đối lưu cưỡng bức: đây là loại lò hơi trực lưu hoặc đơn lưu, trong đoạn

lò hơi này ,dưới tác dụng của bơm môi chất chỉ đi thẳng một chiều,nhận nhiệt,biến dần thành hơi đưa ra sử dụng mà không có tuần hoàn đi lại nhiều.Nhiều người xếp loại này vào loại tuần hoàn cưỡng bức

Dựa theo cách đốt nhiên liệu, cũng có thể chia thành mấy loại:

-Lò hơi đốt theo lớp:nhiên liệu rắn (than, cửi, bã mía, v.v ) được xếp thành lậptrên ghi đốt có loại ghi cố định, có loại ghi chuyển động thường gọi là ghi xích, có loại ghi xích thuận chiều, có loại ghi xích ngược chiều

-Lò hơi đốt phun: nhiên liệu khi, nhiên liệu lỏng phun thành bụi nhiên liệu rắn nghiền thành bột được phun vào buồng lửa, hỗn hợp với không khí và tiến hành các giai đoạn của quá trình cháy trong không gian buồng lửa

-Lò hơi đốt đặc biệt thường gặp hai loại: buồng lửa xoáy và buồng lửa tầng sôi.Buồng lửa xoáy có thể đốt được than cầm nguyên khai hoặc nghiền sơ bộ Nhiên liệu và không khí được đưa vào buổng lửa hình trụ theo chiều tiếp tuyếnvới tốc độ cao Dưới tác dụng của lực ly tâm,xỉ lông và các hạt nhân liệu có kích thước lớn bám sát thành lớp vào buồng lò, rồi đến các lớp có kích thước nhỏ hơn, nhũng lớp này cháy hoàn toàn theo lớp, còn những hạt than nhỏ cùngvới chất bốc chuyển động ở vùng trung tâm và cháy trong không gian Như vậy có thể xem trong buồng lửa xoáy vừa đốt theo vừa đốt trong không gian.-Còn trong lò hơi buồng lửa tầng sôi (tầng lỏng), nhiên liệu rắn nguyên khai hoặc nghiền sơ bộ sau khi đưa vào, dưới tác động của gió có tốc độ đủ cao , dao động lên xuống trong một khoảng không gian nhất định của buồng lửa và tiến hành tất cả các giai đoạn của các giai đoạn của quá trình cháy Có loại buồng lửa tầng sôi ở nhiệt độ cao , tro chảy thành xỉ, kết lãi rơi xuống ghi xích rồi thải ra ngoài như lò hơi ở nhà máy Bãi bằng; có loại cháy ở nhiệt độ thấp, khoảng 8000C, không đề tro nóng chảy mà để tro cọ xát với cát trộn vào biển thành bụi mịn, bay theo sản phẩm cháy rồi được thu hồi ở các bộ khử bụi, còn sản phẩm cháy và một phần tro bụi rất mịn được quạt khói đưa qua ống khói thài ra ngoài, như trường hợp lò hơi ở nhà máy dệt Nam Định

Các loại phan loai khác

-Dựa theo trạng thái xỉ thài ra, chia thành loai lò hơi thải xỉ khô và loại lò hơi thải xỉ lỏng

-Dựa theo áp xuất của không khí và sản phẩm cháy trong buồng lửa, có hai loại buồng lửa áp suất âm, có loại buồng lửa áp suất dương, trong áp suất dương có loại đốt cao áp, có loại đốt dưới áp suất bình thường

-Dựa theo cách lắp đặt có loại lò hơi di động va loại lò hơi tĩnh

-Dựa theo công dụng có loại lò hơi cấp nhiệt va loại hơi có động lực

-Dựa theo đặc điểm bề mặt truyền nhiệt có loại lò hơi ống lò, lò hơi ống lửa, lòhơi ống nước; có loãi lò hơi nằm , lò hơi đứng

1.4 Nhiên liệu

Phần này mô tả các loại nhiên liệu: rắn, lỏng và khí

a) Nhiên liệu lỏng

Nhiên liệu lỏng như dầu đốt và LSHS (dầu nặng có hàm lượng lưu huỳnh thấp) được sử dụngnhiều nhất trong các ứng dụng công nghiệp Dưới đây là các đặc tính của nhiên liệu lỏng

1.1 Tỷ trọng

Tỷ trọng là tỷ số của khối lượng nhiên liệu trên thể tích của nhiên liệu ở nhiệt

độ tham khảo15°C Tỷ trọng được đo bằng tỷ trọng kế Kiến thức về tỷ trọng hữu ích trong các tính toánđịnh lượng và đánh giá khả năng bắt lửa Đơn vị của tỷ trọng là kg/m3

Thiết bị sử dụng nhiệt: Nhiên liệu và Quá trình cháy

1.2 Trọng lượng riêng

Được định nghĩa là tỷ số giữa khối lượng của một thể tích dầu đã cho với khối lượng của thểtích tương tự của nước ở nhiệt độ cho trước Tỷ trọng của nhiên liệu , trên nước được gọi làtrọng lượng riêng Trọng lượng riêng của nước là 1

Vì trọng lượng riêng là một tỷ số, nókhông có đơn vị Người ta thường sử dụng tỉ trọng kế để đo trọng lượng riêng Trọng lượngriêng được sử dụng trong các tính toán liên quan đến khối lượng và thể tích Bảng dưới đâycho biết trọng lượng riêng của một số dầu nhiên liệu:

1.3 Độ nhớt

Độ nhớt của chất lỏng là phép đo sự ma sát của dòng chảy Độ nhớt phụ thuộc vào nhiệt độvà giảm khi nhiệt độ tăng Bất cứ giá trị số học nào của độ nhớt đều không có nghĩa trừ khinhiệt độ cũng cụ thể Độ nhớt được đo bằng

Stokes / Centistokes Trong một số trường hợp,độ nhớt sử dụng đơn vị Engler, Saybolt hoặc Redwood Mỗi loại dầu đều có nhiệt độ riêngmốitương quan với

độ nhớt Dụng cụ được sử dụng để đo độ nhớt gọi là Nhớt kế

Độ nhớt là một đặc tính quan trọng trong việc bảo quản và sử dụng dầu Nó ảnh hưởng đếnnhiệt độ của quá trình gia nhiệt sơ bộ để vận chuyển, bảo quản

và phun dầu thích hợp Nếudầu quá nhớt, sẽ khó bơm, khó châm lửa đốt, và

khó vận chuyển Hoạt động phun cũng sẽkhông tốt do cặn bám carbon ở các đầu đốt hoặc bám trên thành ống Vì vậy cần phải gianhiệt sơ bộ để đảm bảo hoạt động phun dầu.

1.6 Nhiệt lượng riêng

Nhiệt lượng riêng là lượng kCals cần thiết để tăng nhiệt độ của 1 kg dầu lên

100C Đơn vị nhiệt lượng riêng là kcal/kg Giá trị này dao động trong khoảng

tư 0,22 tới 0,28 phụ thuộcvào trọng lượng riêng của dầu Nhiệt lượng riêng quyết định lượng hơi hoặc năng lượng điệncần thiết để đun dầu tới một nhiệt

độ mong muốn Dầu nhẹ có nhiệt lượng riêng thấp, dầunặng có nhiệt lượng riêng cao hơn

Thiết bị sử dụng nhiệt: Nhiên liệu và Quá trình cháy

1.7 Nhiệt trị

Nhiệt trị là giá trị đo được của nhiệt hoặc năng lượng tạo ra, và đo theo nhiệt trị cao hay nhiệt trị thấp Sự khác nhau là do nhiệt ẩn của nước ngưng của hơi nước tạo ra trong quá trìnhcháy Nhiệt trị cao (GCV) giả định rằng tất cả hơi nước từ quá trình cháy đều được cô đặc

Nhiệt trị thấp (NCV) giả định rằng nước giải phóng trong sản phẩm cháy mà không được ngưng tụ Nhiên liệu phải được so sánh dựa trên nhiệt trị thấp.Nhiệt trị của than thay đổi đáng kể tuỳ theo tro xỉ, hàm lượng ẩm và loại than, còn nhiệt trịcủa dầu nhiên liệu lại nhất quán hơn Dưới đây là một số GCV điển hình của các nhiên liệu lỏng thông dụng:

1.8 Lưu huỳnh

Lượng lưu huỳnh trong dầu nhiên liệu phụ thuộc chủ yếu vào nguồn dầu thô

và một phần vàoquá trình lọc dầu Hàm lượng lưu huỳnh bình thường trong dầu đốt lò là khoảng 2 - 4 %

Bảng 3 cho các lượng lưu huỳnh trong các loại dầu nhiên liệu khác nhau

Nhược điểm chính của lưu huỳnh là nguy cơ ăn mòn do H2SO4 tạo nên trong

và sau quá trình cháy, và nước ngưng ở những phần lạnh của ống khói, bộ sấy khí sơ bộ và thiết bị trao đổi nhiệt

1.9 Hàm lượng tro

Giá trị tro xỉ liên quan đến các chất vô cơ hoặc muối trong dầu nhiên liệu Mức

độ tro trong các nhiên liệu chưng cất là không đáng kể Nhiên liệu dư có mức

độ tro cao hơn Những muối này có thể là hợp chất của natri, vanadi, canxi, magie, silic, sắt, nhôm, niken, vv…

Thông thường, giá trị tro nằm trong khoảng 0,03 – 0,07 % Tro dư trong nhiên liệu lỏng có thể gây ra cặn bám trên thiết bị đốt Tro gây nên hiệu ứng ăn mòn

ở các đầu đốt, gây hư hỏng các vật liệu chịu lửa ở nhiệt độ cao và làm tăng ăn mòn nhiệt độ cao và tắc nghẽn thiết bị

Thiết bị sử dụng nhiệt: Nhiên liệu và Quá trình cháy

1.10 Cặn Carbon

Cặn carbon chỉ ra xu hướng dầu bám một lớp xỉ rắn cacbon trên bề mặt nóng, như lò đốt hoặc vòi phun, khi các thành phần bay hơi sẽ bay hơi Dầu dư chứa 1% cặn cacbon hoặc nhiều hơn

Dưới đây là bảng tóm tắt các thông số điển hình của dầu nhiên liệu :

1.12 Bảo quản dầu nhiên liệu

Lưu giữ dầu nhiên liệu trong các thùng sẽ tiềm ẩn nguy cơ độc hại Một cách tốt hơn là cất giữ trong các thùng hình trụ, có thể cả ở dưới hoặc trên mặt đất Dầu đốt được vận chuyển có thể bao gồm bụi, nước và các chất bẩn khác.Xác định kích cỡ của bể chứa cũng là một việc rất quan trọng Một gợi ý cho việc ước tính kích cỡ của bể chứa là bể chứa nên đủ cho ít nhất là 10 ngày sử

dụng Các bể chứa dầu đốt sử dụng trong công nghiệp thường là thép nhẹ nằm ngang đặt trên mặt đất Để đảm bảo an toàn và các vấn đề về môi trường, cần xây các tường chắn bao quanh bể để ngăn khả năng dầu tràn ra ngoài môi trường.

Sau một thời gian, trong bể sẽ có một lượng cặn và chất rắn, cần làm sạch bể sau một thời gian nhất định: hàng năm đối với nhiên liệu nặng và hai năm một lần đối với nhiên liệu nhẹ

Thiết bị sử dụng nhiệt: Nhiên liệu và Quá trình cháy

Cần thận trọng khi đổ dầu từ thùng vào bể dự trữ Các chỗ rò rỉ từ các mối nối,bích và đường ống phải được xem xét ngay Trước khi đưa vào cấp cho hệ thống đốt, dầu nhiên liệu phải không bị nhiễm các chất như bụi, cặn và nước.b) Nhiên liệu rắn (Than)

2.1 Phân loại than

Than được phân loại thành những loại chính bao gồm anthraxit, bitum và than non Tuy nhiên, ranh rới giữa chúng cũng không rõ ràng Than còn được phân thành loại thành than bán anthraxit, bán bitum, và bitum phụ Nếu xét trên góc

độ địa chất, anthraxit là than lâu đời nhất Nó là than cứng chứa chủ yếu là cacbon với một ít hàm lượng chất bốc và thường không có độ ẩm Than non là than trẻ nhất Loại than này mềm và chứa chủ yếu là chất bốc, hàm lượng ẩm

và ít cacbon cố định Cacbon cố định là cacbon ở trạng thái tự do, không kết hợp với các chất khác Chất bốc liên quan đến các chất cháy được của than, bị bốc hơi khi than được gia nhiệt

Loại than thường được sử dụng nhất, ví dụ như trong ngành công nghiệp Ấn

độ là than bitum và sub-bitum Phân loại than Ấn Độ dựa trên nhiệt trị như sau:

Thông thường, than D, E và F sẵn có trong ngành công nghiệp Ấn Độ.

Thành phần hoá chất ảnh hưởng nhiều đến khả năng cháy của than Đặc tính của than được phân loại phổ biến thành đặc tính hoá và đặc tính lý

2.2 Đặc tính hoá lý của than

Các đặc tính hoá lý của than bao gồm nhiệt trị, hàm ẩm, các chất bốc và tro xỉ.Đặc tính hoá của than liên quan đến các thành phần hoá học khác nhau như cacbon, hydro, oxy, và lưu huỳnh

Nhiệt trị của các loại than khác nhau Bảng dưới đây liệt kê một số GCV điển hình của than

Thiết bị sử dụng nhiệt: Nhiên liệu và Quá trình cháy

2.3 Phân tích than

Có hai phương pháp phân tích than: phân tích tuyệt đối và phân tích tương đối.Phân tích tuyệt đối xác định tất cả các thành phần của than, rắn hoặc khí còn phân tích tương đối chỉ

xác định cacbon cố định, các chất bốc, độ ẩm và phần trăm tro xỉ Phân tích tuyệt đối được thực hiện trong phòng thí nghiệm trang bị đầy đủ bởi các nhà hoá học giỏi, còn phân tích tương đối được thực hiện bằng dụng cụ đơn giản (cần lưu ý là từ “tương đối” ở đây không có liên hệ gì với từ “xấp xỉ”)