Cấu tạo chung của lò hơi: - Hệ thống cung cấp nhiên liệu và đốt cháy nhiên liệu: Trong lò hơi thủ công, gồm có cửa cấp nhiên liệu, ghi lò, buồng lửa; trong lò ghi xích gồm có phễu than
Trang 1Báo cáo chuyên đề Vận hành kinh tế lò hơi
Trang 2MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH ẢNH 3
MỞ ĐẦU 4
PHẦN MỘT: LÝ THUYẾT CHUNG VỀ LÒ HƠI 5
I KIẾN THỨC CHUNG VỀ LÒ HƠI. 5
1 Khái niệm lò hơi. 5
2 Phân loại lò hơi. 5
3 Nguyên lý cấu tạo và làm việc của các dạng lò hơi. 6
3.1 Lò hơi công nghiệp loại ghi xích. 6
3.2 Lò hơi đốt than phun có bao hơi. 7
3.3 Lò đốt than phun trực lưu 9
3.4 Lò hơi tầng sôi tuần hoàn. 9
3.5 Lò hơi đốt dầu, khí. 11
II VẬN HÀNH LÒ HƠI. 12
1 Khái niệm chung về vận hành. 12
2 Các chế độ vận hành lò hơi. 12
2.1 Khởi động lò. 12
2.2 Vận hành ổn định 13
2.3 Chế độ làm việc thay đổi. 13
2.4 Ngừng lò và ngừng lò khẩn cấp. 13
3 Các chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật vận hành lò hơi. 13
4 Giải pháp nâng cao hiệu quả kinh tế trong vận hành lò hơi. 14
4.1 Giải pháp kỹ thuật và quản lý vận hành. 14
4.2 Giải pháp kỹ thuật công nghệ chủ yếu. 14
4.2.1 Hiệu suất lò và vận hành kinh tế. 14
4.2.2 Giảm tổn thất lò hơi. 15
4.2.3 Giảm tổn thất nhiệt thải lò. 16
PHẦN HAI: CHUYÊN ĐỀ LÒ HƠI TẦNG SÔI TUẦN HOÀN .17
I KHỞI ĐỘNG LÒ 17
1 Kiểm tra và chuẩn bị. 17
1.1 Kiểm tra. 17
1.1.1 Hệ thống gió. 17
Trang 31.1.2 Hệ thống nước và hơi. 17
1.1.3 Hệ thống cấp than, thải xỉ, khử bụi. 17
1.1.4 Buồng lò. 18
1.2 Chuẩn bị. 18
2 Khởi động lò. 19
II VẬN HÀNH LÒ HƠI Ở CHẾ ĐỘ ỔN ĐỊNH. 19
III NGƯNG LÒ. 20
1 Ngưng lò bình thường. 20
2 Ngưng lò tạm thời. 20
3 Ngưng lò khẩn cấp. 20
3.1 Một số trường hợp nên ngưng lò khẩn cấp. 20
3.2 Thao tác ngừng lò khẩn cấp 21
IV ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG LÒ .21
KẾT LUẬN 23
TÀI LIỆU THAM KHẢO 24
DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Lò hơi ghi xích……… 5
Hình 1.2: lò hơi kiểu than phun ……… 6
Hình 1.3: Cấu tạo lò hơi trục lưu………8
Hình 1.4: lò hơi tuần hoàn……… 9
Hình 1.5: Lò hơi đốt thủ công……… 10
Trang 4MỞ ĐẦU
Nhu cầu về năng lượng trong sản xuất cũng như trong đời sống là rất lớn và đang ngày càng tăng, trong đó nhiệt năng chiếm tỉ trọng chủ yếu Trong quá trình sản xuất và sử dụng năng lượng dưới dạng nhiệt năng thì việc sinh hơi và đưa đến nơi tiêu thụ có một vai trò quan trọng Cùng với quá trình đó, hàng triệu
lò hơi với hàng trăm kiểu dáng và quy mô khác nhau đã được nghiênn cứu cũng như đưa vào sử dụng trong thực tế Và cùng với hàng loạt chủng loại lò hơi như vậy thì cũng đưa ra vấn đề làm sao để vận hành mỗi loại lò một cách kinh tế cũng như an toàn, hiệu quả nhất
Là người sinh viên khoa quản lý năng lượng, việc học và nắm rõ về lò hơi lại càng quan trọng Sau thời gian học tập môn “ Vận hành kinh tế lò hơi” cùng với sự hướng dẫn tận tình của thầy Ngô Tuấn Kiệt , được phân công tìm hiểu về
“ Lò hơi tầng sôi tuần hoàn” chúng em đã nỗ lực học tập, tìm hiểu và đưa ra những hiểu biết của mình về nguyên lý cũng như cách vận hành loại lò hơi này trong báo cáo tổng kết
Thông qua bản báo cáo chúng em hi vọng người đọc người nghe nắm được những điều cơ bản nhất về việc làm sao để khởi động, vận hành, dừng lò, bảo dưỡng, một cách an toàn và kinh tế mang lại hiệu quả cao trong sản xuất và kinh doanh
Do phạm vi hạn chế về dung lượng, thời gian thực hiện, kiến thức và kinh nghiệm nên khó tránh khỏi những thiếu sót, nhầm lẫn Chúng em rất mong nhận được sự góp ý của thầy cùng người đọc để bản báo cáo có thể hoàn thiện hơn Chúng em xin chân thành cảm ơn!
Trang 5PHẦN MỘT: LÝ THUYẾT CHUNG VỀ LÒ HƠI
I KIẾN THỨC CHUNG VỀ LÒ HƠI
1 Khái niệm lò hơi
Lò hơi là thiết bị tạo ra hơi nước bão hòa hoặc hơi nước quá nhiệt Hơi nướcquá nhiệt dùng để làm nguồn năng lượng cung cấp cho các thiết bị quay (rotatedevice) tại các nhà máy sản xuất công nghiệp như turbine truyền động bơm hoặc máy nén hay dẫn động các turbine để quay các máy phát điện Bên cạnh việc tạo ra động năng, hơi nước quá nhiệt này còn có thể sử dụng trong một vài ứng dụngkhác như làm khô sản phẩm hay gia nhiệt chất xúc tác…
Cấu tạo chung của lò hơi:
- Hệ thống cung cấp nhiên liệu và đốt cháy nhiên liệu: Trong lò hơi thủ
công, gồm có cửa cấp nhiên liệu, ghi lò, buồng lửa; trong lò ghi xích gồm
có phễu than, ghi xích, buồng lửa; trong lò hơi đốt than phun gồm có hệ
thống chế biến và cấp than, vòi phun nhiên liệu và buồng lửa
- Hệ thống cung cấp không khí và sản phẩm cháy: bao gồm cửa gió, quạt
gió, ống khói, quạt khói, nhiều trường hợp còn có bộ sấy không khí, hộp tro xỉ, đôi khi còn có bộ khử bụi để giảm mài mòn cánh quạt khói và đảm
bảo yêu cầu bảo vệ môi trường
- Hệ thống cấp nước: gồm bơm nước cấp đủ lưu lượng và áp suất nước cho
lò hơi, nhiều khi còn có bộ phận hâm nước để gia nhiệt nước trước khi
đưa vào
- Hệ thống sản xuất nước nóng, hơi bão hòa hoặc hơi quá nhiệt: thỏa mãn
yêu cầu của hộ sử dụng, thường bao gồm các loại bề mặt truyền nhiệt như dàn ống nước lên, dàn phestôn, dàn ống nước xuống, ống góp dưới, ba lông và bộ quá nhiệt, nếu sản xuất hơi quá nhiệt, bộ quá nhiệt trung gian ở
các lò hơi nhà máy nhiệt điện
2 Phân loại lò hơi
Tùy theo mục đích sử dụng mà cấu tạo lò hơi có thể rất khác nhau Vì vậy, việc phân loại chúng cũng rất khác nhau
- Theo chế độ đốt nhiên liệu trong buồng lửa có các loại : lò ghi gồm lò ghi thủ công ( ghi cố định ), lò ghi nửa cơ khí và lò ghi cơ khí, lò phun đốt với nhiên liệu lỏng hay khí, đốt bột than, thải xỉ lỏng hay thải xỉ khô,…
- Theo chế độ tuần hoàn của nước gồm các loại : tuần hoàn tự nhiên, tuần hoàn cưỡng bức, đối lưu tự nhiên
- Theo lịch sử phát triển lò có các loại : kiểu bình, ống lò, ống lửa, ống nước
Trang 6- Theo thông số hay công suất của lò có lò hơi công suất thấp, trung bình, cao, siêu cao,…
- Theo công dụng có lò hơi tĩnh tại, lò hơi nửa di động và di động, lò hơi công nghiệp, lò hơi cho phát điện
Những phương pháp phân loại lò hơi như trên chỉ thể hiện một vài đặc tính nào đó của lò hơi, vì vậy trong thực tế khi gọi tên lò hơi, người ta thường kết hợp nhiều kiểu phân loại, ví dụ như : lò đốt than phun có bao hơi, lò ghi cố định ống nước nằm nghiêng,…
3 Nguyên lý cấu tạo và làm việc của các dạng lò hơi
3.1 Lò hơi công nghiệp loại ghi xích
Hình 1.1: Lò hơi ghi xích
Thuộc loại lò hơi công suất nhỏ hoặc trung bình Cấu tạo gồm: trống (1), van hơi chính (2), đường cấp nước (3), ghi lò dạng xích (4), buồng lửa (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 nước (13), dàn ống nước xuống (14), ống góp dưới (15), dàn ống nước lên (16), dãy phestôn (17) và bộ quá nhiệt (18)
Nguyên lý làm việc của lò hơi ghi xích:
Than từ phễu cấp than được rót lên ghi với một chiều dày được điều chỉnh sẵn và chuyển động cùng ghi vào buồng lửa; Tại đây nhiên liệu nhận được nhiệt bức xạ từ ngọn lửa, vách tường, cuốn lò Nhiên liệu được sấy nóng, khô dần và chất bốc thoát Chất bốc và cốc cháy tạo thành tro xỉ và được gạt xỉ thải ra ngoài Chiều dày lớp nhiên liệu trên mặt ghi cũng được lựa chọn hợp ly cho mỗi loại nhiên liệu Ví dụ: Than cám antraxit, than đá: 150-200 mm; than nâu 200-
300 mm; than bùn 700-1000 mm; củi gỗ 400-600 mm; Không khí cấp vào
Trang 7buồng lửa thường chia thành gió cấp 1 cấp từ dưới ghi lên và gió cấp 2 cấp phía trên lớp nhiên liệu Tỷ lệ giữa gió cấp 1 và cấp 2 cũng được tính toán lựa chọn phù hợp Thông thường gió cấp 2 chiểm khoảng 8-15%; Tốc độ gió cấp 2 ra khỏi vòi phun thường khá cao từ 50-80 m/s
Ưu nhược điểm của buồng lửa lò ghi xích:
Cơ khí hóa được quá trình cấp nhiên liệu và thải tro xỉ, nên vận hành nhẹ nhàng;
Hiệu suất lò cao hơn do có thể tổ chức tốt hơn quá trình cháy (phân bố không khí phù hợp với quá trình cháy, lò vận hành ổn định, tin cậy;
Ghi lò được làm mát khi ghi ở mặt dưới nên tuổi thọ được nâng lên;
Công suất vẫn hạn chế (dưới 100 T/h); quán tính nhiệt lớn không điều chỉnh; Yêu cầu về nhiên liệu cao, đặc biệt là độ ẩm không được vượt quá 20%, độ tro cũng không được vượt quá 20-25%, nhiệt độ nóng chảy của tro xỉ cũng không được quá thấp Nếu thấp hơn 1.200OC tro xỉ nóng chảy sẽ bọc các hạt than chưa cháy Kích cỡ hạt cũng đòi hỏi cao, không được quá lớn hoặc quá nhỏ;
3.2 Lò hơi đốt than phun có bao hơi
Hình 1.2: lò hơi kiểu than 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 đã nghiền thành bột
Lò hơi đốt phun gồm các bộ phận: trống (1), van hơi chính (2), đường nước cấp (3), vòi phun (4), buồng lửa (5), phễu tro lạnh (6) dùng làm nguội các hạt tro
xỉ khi thải ra ngoài trường hợp thải xỉ khô, giếng xỉ (7), bơm nước cấp (8), ống
Trang 8khói (9), bộ sấy không khí (10), quạt gió (11), bộ hâm nước (13), dàn ống nước xuống (14), dàn ống nước lên (15), dãy phestôn (17), bộ quá nhiệt (18)
Nguyên lý làm việc của buồng lửa lò hơi than phun:
Than bột với kích thước khoảng 40 μm (đường kính các hạt dưới 90 μm chiếm 80-90%) được phun vào buồng lửa bằng gió cấp 1 qua các vòi phun với tốc độ từ 12-26m/s Bột than được nhận nhiệt và tiếp xúc với không khí đã được sấy nóng thoát chất bốc và cháy Không khí cấp vào lò gồm gió cấp 1, cấp 2 và
có thể có gió cấp 3 (hỗn hợp của không khí với bột than sau hệ thống nghiền than); Tùy theo loại nhiên liệu người ta lựa chọn tỷ lệ giữa các loại gió cấp 1 và 2; Ví dụ: gió cấp 1 có thể chiếm khoảng 11-45% và được sấy nóng đến nhiệt độ
từ 100-400OC; Gió cấp 2 thổi vào lò với tốc độ 18-32 m/s; Gió cấp 3 thường chiếm khoảng 10% và thổi vào lò với tốc độ cao hơn (thường từ 30-60m/s); Nhiệt độ gió cấp 1 có ảnh hưởng rất lớn tới quá trình cháy Thực nghiệm cho thấy không khí sấy đến 900OC thì khi tiếp xúc với bột than sẽ bén lửa và cháy ngay, ở 700OC sẽ bốc cháy sau 0,4s và ở 100OC bốc cháy sau 1,6 s Khi cháy nhiệt sinh ra trong buồng lửa Do quá trình trao đổi nhiệt hệ thống ống sinh hơi
ở vách lò nên nhiệt độ giảm đi nên nhiệt độ trong buồng lửa không đều Tại trung tâm nhiệt độ cao nhất có thể đạt tới 1500-1600OC hoặc cao hơn; Càng gần dàn ống nhiệt độ càng giảm;
Quá trình cháy của nhiên liệu phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như tính chất của nhiên liệu, nồng độ bột than, nhiệt độ và tốc độ của hỗn hợp bột than và không khí, nhiệt độ không khí v.v…
Nồng độ bột than được lựa chọn thích hợp cho từng loại than Nồng độ này thường nằm trong khoảng 400-500 g/m3;
Nhiệt độ hỗn hợp không khí và bột than càng cao quá trình cháy sẽ xảy ra nhanh, hiệu suất cháy nâng lên, song cần tránh hiện tượng tự bốc cháy trong ống dẫn nhiên liệu Vì vậy giới hạn trên của nhiệt độ này không quá 400OC;
Ưu nhược điểm của lò than phun:
Đây là loại lò tương đối hiện đại, công suất từ trung bình trở lên; Vận hành đòi hỏi kỹ thuật cao; Hiệu suất nhiệt cao, có thể đốt được nhiều loại nhiên liệu,
Trang 93.3 Lò đốt than phun trực lưu
Lò hơi trục lưu có môi chất chuyển động cưỡng bức cấu tạo của lò hơi trục lưu được chỉ ở hình 1.5 Đặc điểm làm việc của nó là môi chất làm việc một chiều, từ lúc vào ở trạng thái nước cấp tới lúc ra ở trạng thái hơi
quá nhiệt có thông số quy định Lò hơi trục lưu ra đời vào năm 1925-1930
Hình 1.3: Cấu tạo lò hơi trục lưu
1-phần hấp thụ nhiệt bức xạ, 2- bộ quá nhiệt, 3-bộ hâm nước, 4-bộ sấy, 5- bộ lấy hơi ra, 6- khói thải
Ưu điểm của lò hơi trục lưu là:
Do không có bao hơi và rất ít ống góp nên tốn rất ít kim loại, khung lò
và bảo ôn nhẹ nhàng thuận lợi hơn
Khắc phục được nhứng thiếu sót về tuần hoàn tự nhiên: như tốc độ tuần hoàn bé hay không có tuần hoàn
Cho phép tăng áp suất của hơi lên cao Mặt khác, chỉ có lò hơi trục lưu mới sản xuất ra được hơi có áp suất tới hạn
Khuyết điểm lớn nhất của lò hơi trục lưu là đến nay vẫn chưa khắc phục được là yêu cầu cấp nước phải đặc biệt sạch Hơn nữa lượng nước trong lò ít (không có bao hơi) nên lò hơi trục lưu thường chỉ dùng khi phụ tải thay đổi ít
3.4 Lò hơi tầng sôi tuần hoàn
Trang 10Hình 1.4: lò hơi tuần hoàn
Nguyên lý làm việc của lò hơi tầng sôi tái tuần hoàn:
Nhiên liệu sau khi sơ chế được đưa vào buồng lửa, gió cấp 1 được cấp vào từ phía dưới buồng đốt làm nhiệm vụ tạo lớp sôi Gió cấp 2 được cấp vào buồng lửa ở một độ cao nhất định Các hạt nhiên liệu chuyển động lên xuống trong buồng lửa và cháy Khi cháy các hạt than nhẹ dần và bay theo khói ra khỏi buồng lửa Khi vào bộ phận phân ly hạt than lắng lại và được đưa trở về buồng lửa tiếp tục quá trình cháy Chu trình được lặp lại cho đến khi hạt than cháy kiệt
Để khử lưu huỳnh trong than người ta đưa thêm vào buồng lửa đá vôi
Lượng nhiệt tỏa ra trong quá trình cháy nhiên liệu được cấp cho các dàn ống sinh hơi bố trí xung quanh buồng lửa, khói với nhiệt độ cao (800-900 OC) từ buồng lửa đi ra sẽ truyền nhiệt cho các bộ quá nhiệt, bộ hâm nước, bộ sấy không khí v.v Khói thải ra khỏi lò hơi với nhiệt độ thấp (dưới 200 OC) được đưa qua
hệ thống thiết bị khử bụi để lọc tro xỉ bay theo khói trước khi đi qua ống khói vào môi trường
Ưu điểm chính của lò hơi tầng sôi tuần hoàn:
Trang 11Có thể đốt kiệt nhiều loại nhiên liệu rắn có đặc tính khác nhau, kích thước tương đối thô (dưới 10 mm); Thường sử dụng đốt than chất lượng xấu;
Nhiệt thế buồng lửa cao, cường độ truyền nhiệt lớn nên giảm được kích thước cũng như nguyên vật liệu;
Có thể giảm được ô nhiễm môi trường do phát thải khí độc hại ít (NOx giảm trên 30% so với lò than phun, có thể khử được SOx khi đưa đá vôi vào buồng đốt;
Nhược điểm:
Vấn đề thải tro xỉ còn có những khó khăn, khó chủ động trong việc điều khiển quá trình tạo và thải xỉ, nếu thải tro thì làm tăng lượng bụi trong khói đòi hỏi phải nâng công suất thiết bị lọc bụi;
Mài mòn bề mặt truyền nhiệt lớn cần có các giải pháp giảm thiểu;
Gió cấp 1 có áp suất cao tiêu tốn nhiều năng lượng
3.5 Lò hơi đốt dầu, khí
Đây là loại lò hơi đơn giản gồm các bộ phận chính: Trống (bao hơi) (1) chứa nước hơi và cũng là bề mặt truyền nhiệt; van hơi chính (2) để điều chỉnh lượng hơi cung cấp Van cấp nước (3) để cấp nước vào nồi hơi; (5) buồng lửa; ghi lò (4) cố định, đỡ nhiên liệu cháy, đồng thời có khe hở để không khí cấp từ (6) buồng cấp không khí và nhận tro, xỉ; cửa gió (7) và cửa cấp nhiên liệu (8); ống khói (9)
Hình 1.5: Lò hơi đốt thủ công
Nguyên ly làm việc của lò hơi với buồng lửa cố định:
Than được đưa vào trên ghi gặp lớp nhiên liệu đang cháy sẽ nhận nhiệt và nhiệt độ tăng lên, nước trong nhiên liệu bay hơi, nhiên liệu khô dần Tiếp theo là chất bốc thoát ra găp oxy trong không khí sẽ bốc cháy Nhiên liệu khi đạt đến
Trang 12nhiệt độ cháy sẽ bốc cháy Các loại than ít chất bốc (than gầy, than antraxit quá trình cháy chủ yếu diễn ra trên mặt ghi, các loại dễ cháy khác thì cháy trong buồng lửa Để duy trì quá trình cháy người ta cấp không khí từ dưới ghi lên Hiệu suất cháy của nhiên liệu phụ thuộc vào tỷ lệ giữa khí và nhiên liệu, chiều dày lớp nhiên liệu trên ghi Chiều dày lớp nhiên liệu được lựa chọn theo loại nhiên liệu sử dụng Theo kinh nghiệm thiết kế vận hành lò hơi dạng này thì than antraxit với kích thước hạt từ 2-5mm lớp than trên ghi cố định dày từ 60-120 mm; than don tối đa khoảng 200mm, than bùn khoảng từ 300-900mm, gỗ bã mía khoảng 600-1500mm;
Ưu nhược điểm của buồng lửa ghi cố định:
Cấu tạo rất đơn giản, không có các chi tiết chuyển động, nên rẻ tiền;
Vận hành dễ dàng, đơn giản, luôn có lớp tro xỉ trên mặt ghi ngăn cách lớp than cháy nên ghi lò ít bị hư hỏng;
Công suất bị hạn chế (nhỏ hơn 2 T/h); Hiệu suất thấp và khó nâng cao;
Vận hành nặng nhọc
II VẬN HÀNH LÒ HƠI
1 Khái niệm chung về vận hành
Vận hành lò hơi là công việc thao tác, điều khiển phức tạp theo đúng quy trình Quy trình vận hành ghi rõ các thông số của hơi, nước, khói và không khí theo công suất định mức, công suất tối đa, tối thiểu, trung gian và độ lệch cho phép của các thông số đó Nhiệm vụ của công việc vận hành lò hơi là đảm bảo
sự làm việc tin cậy, an toàn của lò hơi trong thời gian dài với việc đạt được độ kinh tế cao nhất và thỏa mãn nhu cầu hộ tiêu thụ về lưu lượng, thông số hơi, lưu lượng, thông số nước nóng Các công việc vận hành lò hơi bao gồm:
- Chuẩn bị và khởi động lò;
- Trông coi điều khiển và điều chỉnh lò hơi ở chế độ làm việc bình thường;
- Ngừng lò, bảo quản và bảo dưỡng lò trong thời gian ngừng
Để đảm bảo lò hơi vận hành an toàn tin cậy với chỉ tiêu kinh tế cao cần phải xây dựng những quy trình vận hành hợp lí cho mỗi chế độ
2 Các chế độ vận hành lò hơi
2.1 Khởi động lò
Khởi động lò là chế độ vận hành đưa lò từ trạng thái nguội dần vào trạng thái hoạt động bình thường Trước khi khởi động lò hơi, nhân viên vận hành cần có những thao tác chuẩn bị khởi động như: kiểm tra nguồn, kiểm tra nhiên liệu đầu vào, nước cấp, các van đóng cắt, dụng cụ đo, thiết bị phụ trợ…
Khi khởi động nhân viên vận hành lần lượt cấp điện cho lò, cấp nhiên liệu và nước vào lò, mở van xả khí, đóng van cấp hơi chính, mở quạt thông gió,…,