ĐHNN.Giáo Trình Kỹ Thuật Lò Hơi - Pgs.Ts.Phạm Xuân Vượng & Pgs.Ts.Nguyễn Văn Muốn, 105 Trang tài liệu, giáo án, bài giản...
Trng ủi hc Nụng nghip 1 Giỏo trỡnh K thut Lũ hi 1 bộ giáo dục và đào tạo trờng đại học nông nghiệp i - hà nội GS.TS. Phạm xuân vợng (Chủ biên) PGS. TS. Nguyễn văn muốn Giáo trình Kỹ thuật lò hơi Hà nội 2006 Trng ủi hc Nụng nghip 1 Giỏo trỡnh K thut Lũ hi 2 Lời nói đầu Việc sản xuất và sử dụng hơi đ có từ rất lâu. Nhiều kiểu lò hơi đ ra đời nhằm phục vụ cho các ngành công nghiệp chế biến, các ngành công nghiệp khác nh: công nghiệp bông vải sợi, công nghiệp giấy. Ngoài ra lò hơi còn dùng khá phổ biến để tạo ra nớc nóng trong các hệ thống sởi cho các thành phố châu Âu, châu Mỹ vào mùa đông v.v Trong thực tế có những lò hơi nhỏ, mỗi giờ chỉ sản xuất đợc vài chục đến vài trăm lít nớc nóng hoặc hơi bo hoà ở áp suất bình thờng, đồng thời cũng có những lò hơi rất lớn, mỗi giờ có thể sản xuất hàng ngàn tấn hơi nớc, áp suất hàng trăm bar, nhiệt độ hàng trăm độ, dùng cho các trạm phát điện 1000 1200 MW. Sử dụng hơi nớc bo hoà và hơi quá nhiệt đ góp phần vào đẩy nhanh sự nghiệp công nghiệp hoá và hiện đại hoá trong công nghiệp và nông nghiệp. Theo thống kê hiện nay ở Việt Nam chỉ riêng ngành nông nghiệp đ có hàng nghìn các cơ sở chể biến có sử dụng tới nồi hơi. Mặt khác sử dụng nồi hơi trong sản xuất cũng cần phải đợc đặc biệt lu ý và kiểm tra thờng xuyên về cháy nổ. Cuốn sách Giáo trình kỹ thuật lò hơi giới thiệu những nội dung cơ bản về quá trình và thiết bị sản xuất và vận chuyển hơi nớc nóng chủ yếu từ nhiên liệu hữu cơ. Giáo trình chủ yếu nhằm phục vụ cho việc học tập của sinh viên ngành cơ khí bảo quản, chế biến nông sản; các ngành cơ khí nông nghiệp và một số ngành có liên quan. Tài liệu cũng có thể dùng tham khảo cho các kỹ s làm việc trong nông nghiệp. Do thời gian và trình độ có hạn, không tránh đợc khỏi sai sót. Rất mong đợc bạn đọc quan tâm và đóng góp ý kiến. Xin chân thành cảm ơn. Các tác giả Trng ủi hc Nụng nghip 1 Giỏo trỡnh K thut Lũ hi 3 Chơng I Khái niệm về lò hơI 1. Nhiệm vụ, yêu cầu kĩ thụât, phân loại 1.1. Nhiệm vụ: Nhiệm vụ của lò hơi là chuyển hoá năng lợng từ các dạng khác nhau khi bị đốt cháy thành dạng năng lợng khác: nớc nóng, nớc bo hoà hoặc hơi quá nhiệt. Hơi quá nhiệt là hơi ở nhiệt độ và áp suất cao. 1.2. Yêu cầu kĩ thuật. - Thiết bị sinh hơi phải có năng suất hơi cao (Tấn/giờ), hiệu suất sinh hơi lớn. - Chất lợng sản phẩm phải đáp ứng yêu cầu sản xuất: chất lợng nớc nóng, hơi bo hoà hoặc hơi quá nhiệt. - Cấu tạo của thiết bị không quá phức tạp, sử dụng, bảo dỡng và sửa chữa dễ dàng. - Chi phí nhiên liệu riêng thấp, hiệu suất lò đốt cao. 1.3. Phân loại lò hơi. Căn cứ vào mục đích sử dụng, lò hơi có cấu tạo khác nhau. Ngời ta phân loại các loại lò hơi nh sau: - Theo chế độ tuần hoàn của nớc: tuần hoàn tự nhiên, tuần hoàn cỡng bức có bội số tuần hoàn lớn hoặc lò trực lu. - Theo thông số (hoặc công suất của lò): lò hơi công suất thấp, trung bình và cao. - Theo chế độ đốt nhiên liệu trong buồng đốt: lò ghi thủ công, lò ghi nửa cơ khí và lò ghi cơ khí, lò đốt nhiên liệu rắn, lỏng hay khí, thải xỉ lỏng hay thải xỉ khô - Theo sự phát triển của lò hơi: kiểu bình, kiểu ống lò, ống lửa, ống nớc. - Theo công dụng có lò hơi tĩnh tại, nửa di động và đi động, lò hơi công nghiệp a/ Lò hơi ống lò. Đây là loại lò hơi đơn giản nhất, dạng trụ, đốt nóng mặt ngoài. Ngời ta có thể tăng bề mặt truyền nhiệt của lò bằng cách bố trí trong bình lớn từ 1ữ3 ống đờng kính từ 500ữ800 mm. Khói chuyển động trong ống lò và thoát ra lại tiếp tục đốt nóng mặt ngoài bình. Loại lò hơi ống lửa thờng có năng suất nhỏ từ 2ữ2,5 t/h. ống lò đặt lệch tâm so với bình để đảm bảo nớc tuần hoàn trong bình. Trng ủi hc Nụng nghip 1 Giỏo trỡnh K thut Lũ hi 4 Hình 1.1. Cấu tạo toàn thể lò bình 1- bao hơi (bình lò); 2- đáy bao hơi; 3- đôm hơi; 4- ống dẫn hơi ra; 5- đầu nối ống nớc cấp; 6- tấm đỡ; 7- nắp đậy; 8- áp kế; 9- ống thuỷ; 10- van an toàn; 11- van hơi chính; 12- van đờng nớc cấp; 13- van một chiều; 14- van xả; 15- ghi lò; 16- không gian buồng lủa; 17- chỗ chứa tro; 18- cửa buồng đốt; 19- cửa thổi gió; 20- đờng khói thải; 21- lớp lót tờng bảo ôn; 22- lớp cách nhiệt; 23- móng; 24- đờng khói thải đi ngầm; 25- ống khói; 26- là chắn điều chỉnh khói. Hình 1.2. Lò hơi ống lò a- Lò hơi một ống lò 1- ống lò hình sang; 2- buồng đốt; 3- đờng khói thứ hai; 4- đờng khói thứ 3; 5- bệ đỡ; 6- đôm hơi; 7- ống xả. Sơ đồ tuần hoàn của nớc trong lò hơi đốt ống lò b- Lò hơi hai ống lò1- bao hơi; 2- ống lò hình sóng Trng ủi hc Nụng nghip 1 Giỏo trỡnh K thut Lũ hi 5 b/ Lò hơi ống lửa. Loại lò hơi này ống lò thay bằng ống lửa với kích thớc nhỏ hơn (50ữ150 mm). Khói sau khi qua ống lửa quay về đốt nóng bên ngoài lò. Loại lò hơi này có bề mặt truyền nhiệt lớn hơn, nhng về mặt công suất và chất lợng hơi còn bị hạn chế. Hình 1.3. Lò hơi ống lửa 1- bao hơi; 2- ống lò; 3- đôm hơi; 4- buồng đốt; I, II, III- thứ tự các đờng khói c/ Lò hơi ống nớc tuần hoàn. Đối với loại lò hơi ống nớc nằm ngang, các ống nớc nghiêng nối với nhau bằng hai hộp góp. Hai hộp góp này đợc nối với bao hơi đặt dọc (Hình 1.1). Lò hơi ống nớc đứng. Để tăng cờng độ tuần hoàn nớc trong lò, các ống nớc nghiêng chuyển thành các ống nớc thẳng đứng. Hình 1.4 trình bày cấu tạo lò hơi ống nớc đặt thẳng đứng có 4 bao hơi (Lò Gacbe). Để cân bằng áp suất và mức nớc, giữa các bao hơi có ống liên thông. Nớc đợc đa vào bao hơi 1, theo cụm ống sau để xuống bao hơi 2, sang bao hơi 3, rồi theo cụm ống trớc lên bao hơi 4. d/ Lò hơi tuần hoàn cỡng bức với bội số lớn. Ngời ta dùng bơm để tăng khả năng tuần hoàn, khi đó lò sẽ làm việc theo chế độ tuần hoàn cỡng bức với bội số tuần hoàn lớn (Hình 1.4). Trng ủi hc Nụng nghip 1 Giỏo trỡnh K thut Lũ hi 6 Hình 1.4. Lò ống nớc thẳng đặt đứng 4 bao hơi. e/ Lò hơi trực lu. Đặc điểm của loại này là môi chất làm việc một chiều, từ lúc vào ở trạng thái cấp nớc tới khi ra ở trạng thái hơi quá nhiệt có thông số quy định. Ưu điểm của lò này là giảm đợc điện năng tự dùng cho bơm nớc cấp vì lợi dụng thêm tuần hoàn tự nhiên của lò (Hình 1.5). Trng ủi hc Nụng nghip 1 Giỏo trỡnh K thut Lũ hi 7 Hình 1.5. Sơ đồ cấu tạo của Hình 1.6. Sơ đồ lò hơi trực lu lò hơi tuần hoàn cỡng bức 1- phần hấp thụ nhiệt bức xạ; 2- bộ bội số lớn Lamôn quá nhiệt; 3- bộ hâm nớc; 4- bộ 1- đờng đa nớc cấp; 2- bộ hâm nớc; sấy; 5- bộ lấy hơi ra; 6- khỏi thải. 3- bề mặt đốt sinh hơi; 4- hao hơi;5- bơm tuần hoàn; 6- phần bề mặt đốt sinh hơi hấp thụ nhiệt bức xạ; 7- ống góp vào; 8- bộ quá nhiệt; 9- đờng hơi ra; 10- buồng đốt. Trong lò hơi có chu trình tự nhiên, nớc đợc cung cấp bởi bơm 1, qua bộ hâm nóng nớc 2 vào trống trên 3, nớc đợc bốc hơi trong chu trình 4, 5 (Hình 1.3a). Hơi tạo ra ở trống 3 đi vào bộ qúa nhiệt 6, và tới nơi tiêu thụ. Tiêu thụ Nớc cung cấp a) b) c) Hình 1.7. Sơ đồ chuyển động của nớc, hỗn hợp hơi và hơi của liên hợp lò hơi. a - Chu trình tuần hoàn tự nhiên b - Chu trình tuần hoàn cỡng bức bội số lớn c - Kiểu thẳng Trng ủi hc Nụng nghip 1 Giỏo trỡnh K thut Lũ hi 8 2 . Cấu tạo chung và nguyên tắc làm việc của lò hơi. 2.1. Cấu tạo lò hơi. ở đây giới thiệu ba loại thiết bị sinh hơi (lò hơi): lò đốt thủ công, lò hơi ghi xích và lò hơi đốt phun. a/ - Lò hơi đốt thủ công ghi cố định. Đây là loại lò hơi đơn giản gồm các bộ phận chính: Trống (bao hơi) 1 chứa nớc hơi và cũng là bề mặt truyền nhiệt; van hơi chính 2 để điều chỉnh lợng hơi cung cấp. Van cấp nớc 3 để cấp nớc vào nồi hơi; ghi lò 4 cố định, đỡ nhiên liệu cháy, đồng thời có khe hở để không khí cấp vào đốt cháy nhiên liệu và thải tro, xỉ ; cửa gió 7 và cửa cấp nhiên liệu 8; ống khói 9 (Hình 1.8). Hình 1.8. Sơ đồ lò đốt thủ công. b/ Lò hơi đốt kiểu phun. Đây là loại nồi hơi có thể dùng nhiên liệu lỏng (mazút), nhiên liệu khí (khí thiên nhiên, khí lò cốc, ) nhiên liệu rắn đ nghiền thành bột. Lò hơi đốt phun gồm các bộ phận: trống 1, van hơi chính 2, đờng nớc cấp 3, vòi phun 4, buồng đốt 5, phễu tro lạnh 6 dùng làm nguội các hạt tro xỉ khi thải ra ngoài trờng hợp thải xỉ khô, giếng xỉ 7, bơm nớc cấp 8, ống khói 9, bộ sấy không khí 10, quạt gió 11, bộ hâm nớc 13, dàn ống nớc xuống 14, dàn ống nớc lên 15, dy phestôn 17, bộ quá nhiệt 18 (Hình 1.9a) c/ - Lò hơi ghi xích (Hình 1.9b). Thuộc loại lò hơi công suất nhỏ hoặc trung bình. Cấu tạo gồm: trống 1, van hơi chính 2, đờng cấp nớc 3, ghi lò dạng xích 4, buồng đốt 5, hộp tro xỉ 6, hộp gió 7 cấp gió cấp 1 qua ghi cho lớp nhiên liệu trên ghi, phễu than 8, ống khói 9, bộ sấy không khí 10, quạt 11, quạt khói 12, bộ hâm nớc 13, dàn ống nớc xuống 14, ống góp dới 15, dàn ống nớc lên 16, dy phestôn 17 và bộ quá nhiệt 18. Trng ủi hc Nụng nghip 1 Giỏo trỡnh K thut Lũ hi 9 Hình 1.9. Sơ đồ lò hơi. a/ Loại đốt than phun. b/ Lò hơi ghi xích. Bảng 1.1. Các đặc tính của lò hơi Sản lợng hơi định mức, t/h áp suất hơi ra khỏi lò MN/m 2 Nhiệt độ hơi quá nhiệt 0 C Nhiệt độ hơi quá nhiệt trung gian 0 C Nhiệt độ nớc cấp 0 C 10 20 6,5;10;15;20;25;35;50;75 60;90;120;160;220 160;210;320;420;480 320;500;640 950 1,4 2,4 4 10 14 14 25,5 250 425 440 510 540 545 570 545 570 545 - 585 _ _ _ _ _ 545 570 570 _ _ 150 215 230 230 260 a) b) Trng ủi hc Nụng nghip 1 Giỏo trỡnh K thut Lũ hi 10 2.2. Nguyên tắc làm việc của lò hơi. Không khí nóng cùng bột than phun vào buồng đốt qua vòi phun 5 và cháy, truyền nhiệt cho các dàn ống bố trí xung quanh buồng đốt. Nớc trong ống đợc đốt nóng, sôi và sinh hơi. Hỗn hợp hơi nớc sinh ra đợc đa lên bao hơi. Bao hơi dùng để tách hơi ra khỏi nớc. Phần nớc cha bốc hơi có trong bao hơi đợc đa trở lại dàn ống, qua các ống xuống bố trí ngoài tờng lò, có trọng lợng riêng lớn hơn hỗn hợp hơi nớc ở trong các ống của dàn ống (vì không đợc hấp thu nhiệt) tạo nên độ chênh trọng lợng cột nớc. Do đó môi chất chuyển động tuần hoàn tự nhiên trong một chu trình kín. Hơi ra khỏi bao hơi đợc chuyển tới bộ phận quá nhiệt để tạo thành hơi quá nhiệt, có nhiệt độ cao. Khói thoát khỏi bộ phận quá nhiệt, nhiệt độ còn cao, do đó bố trí bộ phận hâm nớc và bộ phận sấy không khí để tận dụng nhiệt thừa của khói. Nhiệt độ khói thải ra khỏi lò chỉ còn 120 ữ 180 0 C. Quạt khói để hút khói xả ra ngoài ống khói. Để tránh bụi cho môi trờng xung quanh, khói trớc khi thải ra đợc qua bộ phận tách bụi. Hình 1.10. Sơ đồ nguyên lý làm việc và cấu tạo của lò hơi. 1-bao hơi; 2-phần chứa nớc của bao hơi; 3-phần chứa hơi của bao hơi; 4-buồng đốt; 5-vòi phun; 6-đờng nhiên liệu tới; 7-các dàn ống sinh hơi; 8-ống phestôn; 9-ống xuống; 10-ống góp dới của dàn ống; 11- bộ hâm nóng nớc cấp 1; 12-bộ hâm nóng nớc cấp hai; 13-ống dẫn để đa nớc từ bộ hâm nớc vào bao hơi; 14-ống dẫn hơi bo hoà từ bao hơi tới bộ quá nhiệt; 15- bộ quá nhiệt cấp một; 16-bộ giảm ôn để điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt; 17- bộ quá nhiệt cấp hai; 18-cấp một của bộ sấy không khí; 19- cấp hai của bộ sấy không khí; 20-đờng dẫn không khí vào buồng đốt; 21-đờng dẫn không khí nóng tới máy nghiền; 22-tờng bảo ôn của lò; 23-buồng quặt để đổi chiều dòng khói; 24-phần đờng khói đặt các bề mặt đốt đối lu; 25-giếng thải xỉ; 27-hút không khí nóng từ đỉnh lò; 28-quạt gió; 29-khử bụi; 30-quạt khói; 31-ống khói. [...]... độ hơi quá nhiệt nhiệt bằng nớc ngng của hơi b o ho 1- bao hơi; 2- bộ quá nhiệt cấp một; 3- bộ giảm ôn; 4- bộ quá nhiệt cấp hai; 5- bình ngng; 6- bầu chứa nớc ngng; 7- van điều chỉnh; 8- bộ hâm nớc; 9lấy xung lợng về nhiệt độ hơi; 1 0- đờng nớc ngng trả về; 1 1- đờng đa hơi v o bình ngng; 1 2- đờng nớc cấp v o bao hơi Hình 1.18 Sơ đồ điều chỉnh độ hơi quá nhiệt bằng tái tuần ho n khói 1- vòi phun; 2-. .. - 12 Hình 1.15 Sơ đồ bộ quá nhiệt bức xạ đặt xen kẽ với d n ống 1- bao hơi; 2- d n ống của bộ quá nhiệt bức xạ; 3- ống góp v o; 4- ống góp trung gian; 5- ống góp ra của bộ quá nhiệt bức xạ; 6- ống d n của d n ống sinh hơi; 7- tờng bảo ôn c/ Bộ quá nhiệt tổ hợp Bộ quá nhịêt tổ hợp có thể bao gồm: nửa bức xạ v đối lu, hoặc giữa cả ba phần: đối lu, bức xạ, nửa bức xạ Trong các lò hơi hiện đại,... đối lu- bức xạ; b) bức x - đối lu; c) đối lu- bức x - đối lu; d) bức x - đối lu- bức xạ Dạng bố trí đối lu- bức xạ, dòng hơi đợc gia nhiệt ở phần đối lu trớc, gia nhiệt cuối cùng ở phần bức xạ Nhiệt độ hơi thấp nằm trong vùng khói có nhiệt độ thấp, nên không cần kim loại chế tạo có chất lợng cao Tuy nhiên phần bức xạ l m việc trong điều kiện nặng nề, do đó sơ đồ n y ít đợc dùng Dạng bố trí bức x - đối... kính khoảng 2 8- 42mm, dầy 3 ữ 7mm Những ống xoắn n y có thể đặt nằm hay đứng phụ thuộc v o dòng khí chuyển động Bộ quá nhiệt có ống xoắn nằm ngang thờng dùng cho lò hơi nhỏ, ống nớc sinh hơi nằm nghiêng Bộ quá nhiệt đặt đứng, bảo đảm đờng hơi cắt đờng khói nhiều lần Hình 1.11 Bộ quá nhiệt nằm ngang Hình 1.12 Bộ quá nhiệt đặt đứng 1- d n ống sinh hơI nằm nghiêng; 2- ống 1- bộ giảm ôn; 2- bộ quá nhiệt... nhiệt l thiết bị dùng để gia nhiệt hơi, từ trạng thái b o ho ở áp suất trong bao hơi tới trạng thái quá nhiệt quy định Trên các lò hơi kiểu cũ, bộ quá nhiệt thờng đặt sau d n ống sinh hơi Nhiệt độ khói trớc bộ quá nhiệt thờng không quá 7000C, nhiệt độ hơi không tới 4000C ở những lò hơi hiện đại, bộ quá nhiệt thờng đặt ở vùng khói có nhiệt độ cao (trên 10000C) để nhiệt độ hơi đạt yêu cầu Tuy nhiên, bộ quá... Trong các lò hơi hiện nay, ống xoắn đợc bố trí nằm trong mặt phẳng song song với ngực lò (Hình 1.19) Hình 1.19 ống xoắn của bộ hâm nớc Tr ng ủ i h c Nụng nghi p 1 Giỏo trỡnh K thu t Lũ hi - 14 1- ống xoắn; 2- đai đỡ; 3- chỗ h n Hình 1.20 Sơ đồ sắp xếp ống xoắn bộ hâm nớc trong đờng khói a) các ống xoắn nằm trong mặt phẳng vuông góc với ngực lò; b, c) song song với ngực lò; b)... (1.30) Trong đó: kk - Hệ số không khí thừa đầu v o bộ sấy không khí ( Ckk Tkk ) n v (Ckk.Tkk)l nhiệt độ v nhiệt dung riêng của không khí ở đầu ra v đầu v o của bộ sấy không khí Lợng nhiệt do hơi phun v o lò hơi: Q p = G p (i p 2500 ) ở đây (1.31) GP lợng hơi tiêu hao ứng với 1 kg nhiên liệu iP - entalpi của hơi 2500 entalpi của hơi trong khói + Lợng nhiệt hữu ích khi không dùng hơi b o ho , không... thu t Lũ hi - 35 g) Hình 2.3 Lò đốt nhiên liệu rắn theo lớp a Ghi ngang thủ công; b Lò có lớp nhiên liệu di động kiểu hất; c Lò ghi xích; d Lò ghi xích chuyển động ngợc có cơ cấu hất nhiên liệu; e Lò có thanh cời lửa; g Lò ghi nghiêng; h Lò tự chảy Vùng ho n nguyên CO Vùng cốc cháy Khí cháy Nhiên liệu tơi Cháy cốc Tro xỉ Tro xỉ ghi lò a) Lớp nhiên liệu Chiều d i lớp nhiên... 1.11 Bộ quá nhiệt nằm ngang Hình 1.12 Bộ quá nhiệt đặt đứng 1- d n ống sinh hơI nằm nghiêng; 2- ống 1- bộ giảm ôn; 2- bộ quá nhiệt cấp một; góp; 3- ống dẫn hỗn hợp; 4- bao hơi; 3- ống góp trung gian; 4- bộ quá nhiệt 5- ống xoắn bộ quá nhiệt; 6- ống góp 5- ống góp ra của bộ quá nhiệt bộ quá nhiệt cấp hai Các ống xoắn do nằm trong mặt phẳng trùng với phơng chuyển động của dòng khói nên đợc đốt nóng đều,... 2 + q3 + q 4 + q5 + q 6 ) 0 0 (b) (1.37) Xác định theo phơng trình (a)gọi l phơng pháp cân bằng thuận Phơng pháp xác định theo phơng trình (b) l phơng pháp nghịch Xác định lò hơi theo phơng pháp thuận khó khăn vì khó xác định chính xác lợng nhiện liệu tiêu hao của lò Các lò hơi lớn thờng dùng phơng pháp nghịch để xác định hiệu suất lò Khi đ xác định đợc , ta có thể xác định đợc lợng nhiên liệu . thể lò bình 1- bao hơi (bình lò) ; 2- đáy bao hơi; 3- đôm hơi; 4- ống dẫn hơi ra; 5- đầu nối ống nớc cấp; 6- tấm đỡ; 7- nắp đậy; 8- áp kế; 9- ống thuỷ; 1 0- van an toàn; 1 1- van hơi chính; 1 2-. của lò hơi. 1-bao hơi; 2-phần chứa nớc của bao hơi; 3-phần chứa hơi của bao hơi; 4-buồng đốt; 5-vòi phun; 6- ờng nhiên liệu tới; 7-các dàn ống sinh hơi; 8- ng phestôn; 9- ng xuống; 1 0- ng. 2 3- móng; 2 4- đờng khói thải đi ngầm; 2 5- ống khói; 2 6- là chắn điều chỉnh khói. Hình 1.2. Lò hơi ống lò a- Lò hơi một ống lò 1- ống lò hình sang; 2- buồng đốt; 3- đờng khói thứ hai; 4-