Kỹ thuật cháy - P3

CÁC NỘI DUNG CƠ BẢN Chương 1. Đại cương về buồng lửa Chương 2. Nhiên liệu và quá trình cháy nhiên liệu Chương 3. Kỹ thuật cháy nhiên liệu khí Chương 4. Kỹ thuật cháy dầu Chương 5. Kỹ thuật cháy tha

24Chơng 2 Nhiên liệu và quá trình cháy 2.1. Nhiên liệu và phân loại nhiên liệu Nhiên liệu là những vật chất khi cháy phát ra ánh sáng và nhiệt năng. Trong công nghiệp thì nhiên liệu phải đạt các yêu cầu sau: - Có nhiều trong tự nhiên, trữ lợng lớn, dễ khai thác, giá thành rẻ. - Khi cháy không sinh ra các chất gây nguy hiểm. Nhiên liệu có thể phân thành hai loại chính: nhiên liệu vô cơ và nhiên liệu hữu cơ. 2.1.1. Nhiên liệu hữu cơ: Nhiên liệu hữu cơ là nhiên liệu có sẵn trong thiên nhiên do quá trình phân hủy hữu cơ tạo thành. Nhiên liệu hữu cơ dùng trong ngành năng lợng có 3 loại: + Khí thiên nhiên. + Nhiên liệu lỏng: dầu Diezen, dầu nặng (FO). + Nhiên liệu rắn: theo tuổi hình thành nhiên liệu ta có gỗ, than bùn, than nâu, than đá, than cám. 2.1.2. Nhiên liệu vô cơ: Nhiên liệu vô cơ là nhiên liệu đợc tạo ra do phản ứng phân hủy hạt nhân Urađium. 2.2. Các đặc tính cơ bản của nhiên liệu 2.2.1. Thành phần nhiên liệu Nhiên liệu bao gồm những chất có khả năng bị oxy hóa gọi là chất cháy và những chất không thể bị oxy hóa gọi là chất trơ. Thành phần cháy đợc của tất cả các loại nhiên liệu bao gồm: Cacbon (C), Hyđro (H2), Lu huỳnh (S), Hyđrôcarbua (CmHn) Các thành phần trơ bao gồm: Tro (A), Nớc (W), Nitơ (N2), Oxy (O2). Các nguyên tố hóa học trong nhiên liệu đều ở dạng liên kết các phân tử hữu cơ rất phức tạp nên khó cháy và không thể thể hiện đầy đủ các tính chất của nhiên liệu. Trong thực tế, ngời ta thờng phân tích nhiên liệu theo các dạng mẫu khác nhau nh: mẫu làm việc, mẫu khô, mẫu cháy, dựa vào đó có thể đánh giá ảnh hởng của các quá trình khai thác, vận chuyển và bảo quản đến thành phần nhiên liệu. 25Trong thực tế, ngời ta thờng phân tích nhiên liệu theo thành phần khối lợng ở các dạng mẫu khác nhau nh: mẫu làm việc, mẫu khô, mẫu cháy. Mẫu làm việc: là mẫu lấy tại bãi chứa nhiên liệu trớc khi cấp vào lò, thành phần nhiên liệu đợc xác định theo phần trăm khối lợng ở trạng thái thực tế, ở đây có mặt tất cả các thành phần của nhiên liệu: Clv + Hlv + Sclv + Nlv + Olv + Alv + Wlv = 100% (2-10) Mẫu khô: Sấy mẫu làm việc ở nhiệt độ 105 0C, thành phần ẩm sẽ tách khỏi nhiên liệu (W= 0), khi đó ta có mẫu nhiên liệu khô: Ck + Hk + Sck + Nk + Ok + Ak = 100% (2-11) Mẫu cháy: thành phần nhiên liệu đợc xác định theo phần trăm khối lợng các chất cháy đợc: Cch + Hch + Sc + Nch + Och = 100% (2-12) Đối với nhiên liệu rắn hoặc lỏng, thành phần nhiên liệu đợc xác định theo phần trăm khối lợng ở trạng thái thực tế, ở đây có mặt tất cả các thành phần của nhiên liệu: Clv + Hlv + Sclv + Nlv + Olv + Alv + Wlv = 100% (2-1) Đối với nhiên liệu khí, thành phần nhiên liệu đợc xác định theo phần trăm thể tích của từng chất khí thành phần, ở đây có mặt tất cả các thành phần của nhiên liệu: [CO] + [H2] + [CmHn] + [CO2] + [N2] + [O2] = 100% (2-2) Cần chú ý rằng hàm lợng hơi nớc trong khí đốt không đợc đa ra dới dạng thành phần thể tích mà đợc biểu thị qua độ ẩm tơng đối nh đối với không khí ẩm, max./hhpp= 2.2.2. Nhiệt trị của nhiên liệu. Đặc tính quan trọng nhất của mỗi loại nhiên liệu là nhiệt trị. Nhiệt trị của nhiên liệu là lợng nhiệt sinh ra khi cháy hoàn toàn 1kg nhiên liệu rắn hoặc lỏng hay 1m3 tiêu chuẩn nhiên liệu khí (Kj/kg, Kj/m3tc). Ngời ta phân biệt nhiệt trị của nhiên liệu thành nhiệt trị cao và nhiệt trị thấp. Để so sánh các loại nhiên liệu với nhau, ngời ta thờng dùng khái niệm nhiên liệu tiêu chuẩn, là nhiên liệu có nhiệt trị Qt=7000 Kcal/kg (29330 Kj/kg). 1. Nhiệt trị cao QClv [kJ/kg hay kJ/m3], Nhiệt trị cao là lợng nhiệt toả ra khi đốt cháy hoàn toàn một đơn vị nhiên liệu (1kg nhiên liệu rắn hay lỏng hoặc 1m3 nhiên liệu khí) trong điều kiện đẳng áp và làm nguội sản phẩm cháy tới nhiệt độ gốc. Nhiệt độ gốc hay còn gọi là nhiệt độ cân bằng, là nhiệt độ môi trờng, qui ớc có giá trị từ 00C đến 300C (thông thờng là 250C). Thông thờng trong nhiên liệu có hơi nớc, nếu hơi nớc đó ngng tụ thành nớc sẽ tỏa ra một lợng nhiệt. Khi xác định nhiệt trị cao, ngời ta đã tính đến nhiệt lợng ngng tụ của toàn bộ lợng hơi nớc có nguồn gốc từ nhiên liệu có trong sản phẩm cháy, vì ở nhiệt độ gốc, phần lớn lợng nớc này đã ngng tụ. Nhiệt trị cao đợc dùng khi tính toán trong điều kiện phòng thí nghiệm. 2. Nhiệt trị thấp Qtlv [kJ/kg hay kJ/m3] 26Nhiệt trị thấp là nhiệt trị không kể đến lợng nhiệt ngng tụ hơi nớc trong sản phẩm cháy. Trong các buồng lửa thực tế thông thờng nhiệt độ của khói ra khỏi lò cao hơn nhiệt độ ngng tụ hơi nớc, vì không cho phép làm nguội sản phẩm cháy xuống nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ đọng sơng để tránh hiện tợng ăn mòn thiết bị ở nhiệt độ thấp, tức là trong các thiết bị công nghiệp không có quá trình ngng tụ hơi nớc trong khói. Nghĩa là nhiệt trị của nhiên liệu khi cháy trong thiết bị thực tế là nhiệt trị thấp. Nhiệt trị thấp chỉ khác nhiệt trị cao ở chỗ là khi xác định nó, ngời ta không tính đến nhiệt ngng tụ của hơi nớc trong sản phẩm cháy, mặc dù có thể đợc làm nguội tới nhiệt độ gốc nhng vẫn giả thiết là trong sản phẩm cháy không xảy ra quá trình ngng tụ hơi nớc. Nếu gọi lợng nớc đợc hình thành khi cháy một đơn vị nhiên liệu là OH2m và nhiệt ẩn hoá hơi của nớc là r, (ở 250C, r = 2442,5 kJ/kg), thì quan hệ giữa Qt và Qc có dạng: QClv = Qtlv + r. OH2m (2-3) 3. Xác định nhiệt trị của nhiên liệu Nhiệt trị cao QC đợc xác định bằng bom nhiệt lợng kế (calorimet). Một lợng nhiên liệu xác định hay một dòng nhiên liệu có lu lợng ổn định đợc đốt cháy hoàn toàn bằng O2 trong bình cách nhiệt hai vỏ chứa áo nớc thì sản phẩm cháy đợc làm nguội tới nhiệt độ gốc. Nhiệt lợng toả ra khi nhiên liệu cháy bằng nhiệt lợng nung nóng thiết bị và nớc trong đó. Bằng cách xác định lợng nớc làm mát và độ chênh nhiệt độ của nớc khi vào và ra khỏi áo nớc, ta dễ dàng xác định đợc nhiệt trị cao QC. Nhiệt trị thấp Qt đợc tính theo (2-3) khi đo lợng nớc ngng tụ từ sản phẩm cháy. Do nhiệt trị cao không có ý nghĩa trong các thiết bị kỹ thuật nên để đơn giản, trong giáo trình này ta nói nhiệt trị nghĩa là nhiệt trị thấp. Khi không có điều kiện xác định bằng thực nghiệm các loại nhiệt trị của nhiên liệu, có thể sử dụng các công thức kinh nghiệm sau đây để tính toán: * Nhiên liệu rắn và lỏng, [kJ/kg] QC = 418,6.[81,3C + 297H + 15N + 45,6S - 23,5O] (2-4a) Qt = 418,6.[81,3C + 243H + 15N + 45,6S - 23,5O 6W] (2-4b) * Nhiên liệu khí, [kJ/m3] QC = 418,6.{30,2 [CO] + 30,5 [H2] + 95 [CH4] + 166 [C2H6] + 237 [C3H8] + + 307 [C4H10] + 377 [C5H12] + 150 [C2H4] + 220 [C3H6] + 290 [C4H8] + 360 [C5H10] + 350 [C6H6] + 61 [H2S]} (2-5a) Qt = 418,6.{30,2 [CO] + 25,8 [H2] + 85,5 [CH4] + 155 [C2H6] + 218 [C3H8] + + 283 [C4H10] + 349 [C5H12] + 141 [C2H4] + 205 [C3H6] + 271 [C4H8] + 337 [C5H10] + 335 [C6H6] + 56 [H2S]} (2-5b) 2.3. Nhiên liệu khí 2.3.1. Thành phần của nhiên liệu khí: Nhiên liệu khí là hỗn hợp của các khí cháy và không cháy. Thành phần của nhiên liệu khí bao gồm: H2, S, CH4, CnHm, CO, H2S. 27Khí hay hỗn hợp khí có thể sử dụng để đốt với mức độ lớn trong công nghiệp đợc gọi là khí đốt (không kể các khí để sinh nhiệt cho những mục đích đặc biệt nh để hàn axetylenhydro, ). Các thành phần cháy của khí đốt gồm hydro H2, oxyt cabon CO, cacbuahydro CnHm, sunphua hydro H2S, amoniac NH3 . . . . Tuỳ theo hàm lợng tơng đối của các thành phần khí mà các khí có nhiệt trị và những tính chất khác nhau. Hydrôcacbon là thành phần chủ yếu của khí dầu, có công thức tổng quát là CnH2n+2, với n là số nguyên tử cacbon có trong mạch. Các hydro cacbon này là loại hydrocacbon no và tên gọi tận cùng bằng -an: mêtan CH4, êtan C2H6, Propan C3H8, butan C4H10, hexan C6H14, heptan C7H16, các hydrocacbo parafin ở thể khí. 2.3.2. Phân loại nhiên liệu khí Có thể phân loại nhiên liệu khí theo những cách khác nhau: theo nhiệt trị, theo nguồn gốc, theo mục đích sử dụng . *Phân loại theo nhiệt trị: Nhiên liệu khí đợc phân thành bốn nhóm: Khí nhiệt trị thấp ( Qt < 9 MJ/m3 ). Khí nhiệt trung bình (Qt = 9 ữ 15 MJ/m3 ). Khí nhiệt trị cao (Qt = 15 ữ 23 MJ/m3 ) Khí nguyên chất (Qt > 23 MJ/m3 ). Trong giao dịch thơng mại ngời ta thờng sử dụng các ký hiệu sau đây: SNG - Substitute (hay Synthetic) Natural Gas - tức là khí tổng hợp có tính chất của khí thiên nhiên. LNG - Liquified Natural Gas - khí thiên nhiên dạng lỏng LPG - Liquified Petrplium Gas - khí hoá lỏng nh propan hay butan. * Phân loại theo nguồn gốc Theo nguồn gốc ta có các nhiên liệu khí sau đây: a) Khí của lò cao, Qt = 3,5 MJ/m3, hình thành trong quá trình sản xuất gang trong lò cao. b) Khí lò sinh khí: Qt = 5,0 MJ/m3, là khí thu đợc hoặc bằng cách khí hoá than nâu trong lò ghi quay. Khi khí hoá chỉ cấp một phần oxy dới áp suất cao, hoặc khí đợc sản xuất trong xởng chế biến khí từ than đen. c) Khí nớc: Sản xuất bằng cách phun hơi nớc và không khí vào lớp cốc bị nung đỏ sẽ tạo thành H2 và CO; Qt = 11 MJ/m3 d) Khí lò cốc: là sản phẩm phụ sinh ra khi sản xuất cốc từ than Qt = 17 MJ/m3, e) Khí ngỡng: là khí thu đợc bằng cách khí hoá một phần (khí hoá có ngỡng) than đá hoặc than nâu ở 400 0C, (Qt = 29,0 MJ/m3 từ than đá, Qt = 13,5 MJ/m3 từ than nâu). 1 tấn than có thể thu đợc 130m3 khí ngỡng. f) Khí sáng: hay còn gọi là khí đô thị, là một hỗn hợp khí lò cốc và khí ngỡng, Qt = 19,5 MJ/m3, g) Khí thiên nhiên: Khí thiên nhiên tạo thành từng mỏ ở trong lòng đất, thành phần chủ yếu của khí thiên nhiên là khí metan CH4 (93 ữ99%), còn lại là các khí khác nh etan (C2H6), propan (C3H8), butan (C4H10); Qt = 35- 45 MJ/m3 . h) Khí đồng hành còn gọi là khí lọc dầu: là khí lẫn trong dầu mỏ, đợc hình thành cùng với dầu, thành phần chủ yếu là các khí nặng nh: propan (C3H8), butan (C4H10), Pentan(C5H12) . . . . còn đợc gọi là khí dầu mỏ. 28i) Khí ngng tụ (condensate): thực chất là dạng trung gian giữa dầu mỏ và khí (phần cuối của khí và phần đầu của dầu), bao gồm các hydrocacbon nh propan, butan và một số hydrocacbon lỏng khác nh pentan, hexam, thậm chí hydrocacbon naphtenic và aromic đơn giản . ở điều kiện thờng khí ngng tụ ở dạng lỏng. Khí ngng tụ là nguyên liệu quý để sản xuất LPG và sử dụng trong tổng hợp hóa dầu. Khi hóa lỏng thể tích của các hydrocacbon giảm, ví dụ 1 lít propan lỏng cho 270 lít hơi ở 1 at, 1 lít butan lỏng cho 238 lít hơi ở 1 at. Sau đây ta khảo sát một số loại khí thờng sử dụng trong công nghiệp. 2.3.2.1. Khí đồng hành Khi nằm trong mỏ dầu do áp suất cao nên chúng hoà tan trong dầu. Khi lấy ra khỏi mỏ dầu do giảm áp suất, chúng thoát ra khỏi dầu tạo nên khí đồng hành có thành phần gồm metan, etan, propan, butan và một lợng nhỏ pentan, trong đó hydrocacbon C3 và C4 chiếm phần chủ yếu. L huỳnh trong nhiên liệu khí là rất ít. 2.3.2.2. Khí thiên nhiên Khí thiên nhiên cũng có thành phần tơng tự, nhng phần C1 là chủ yếu, còn C2 đến C4 có rất ít. Bảng 2.2 Thành phần khí dầu mỏ và khí thiên nhiên. Khí đồng hành tiêu biểu Khí thiên nhiên tiêu biểu Thành phần % thể tích % khối lợng % thể tích % khối lợngMetanCH4 51,06 35,7 92,34 89,4 Etan C2H6 18,52 24,3 1,92 3,5 Propan C3H8 11,53 22,2 0,58 1,4 Butan C4H10 4,37 11,1 0,30 1,1 Pentan C5H12 2,14 6,7 1,05 4,6 Phihydrocacbon 12,38 6,7 3,85 4,6 Các hợp chất phi hydrocacbon gồm CO2, N2, H2S, H2, He, Ar, Ne, . Trong đó N2 chiếm phần lớn. Bảng 2.3. Thành phần của khí tự nhiên mỏ Nam Côn Sơn nh sau: Nam Côn Sơn Dinh Cố Thành phần % % CO2 1,88 0,07 N2 0,34 0,23 CH4 Metan 89,42 79,3 C2H6 Etan 4,26 14,95 C3H8 Propan 2,38 4,25 C4H10 Butan 1,12 1,14 C5H12 Pentan 0,33 0,13 H2O 0 0,01 H2S 10,1-20,2ppm 0 S 11,5-21,5ppm - 29 Bảng 2.4.Đặc tính lý, hoá của LPG thơng phẩm Loại LPG Thành phần 10% propan (propagas) 100% Butan (Butagas) 50% propan và 50% butan Tỷ trọng ở 15 0C, g/Cm2 0,507 0,508 0,541 áp suất hơi, kG/ Cm2 13,5 3,2 9,2 Thành phần C2 (etan) 1,7 0,0 0,0 C3 (propan) 96,2 99,4 47,5 C4 (butan) 1,5 0,4 47,5 C5 (pentan) 0,0 0,2 1,0 11.070 10.920 10.980 Bảng 2.5. Thành phần [% thể tích] một số loại khí đốt Loại khí CO H2 CH4 C2H6CMHN CO2N2 O2 Qt Khí lò cao 22,2 0,2 - - 28,6 49,2 - - 3,5 Khí lò sinh khí 29,1 1,0 0,12 - - 10,2 59,6 - 4,8 Khí nớc 70,4 6,4 0,6 - 1,2 13,9 7,6 - 11,0Khí lò cốc 13,8 10,4 35,7 - 6,4 8,8 23,7 1,1 17,0Khí ngỡng 6,2 1,1 45,6 - 3,8 21,9 5,6 - 29,0Khí sáng 14,8 8,5 26,5 - 19,9 6,3 21,8 1,7 19,5Khí thiên nhiên - - 92,3 6,0 - 0,53 1,17 - 36,5 2.3.3. Một số đặc tính của nhiên liệu khí Các tính chất của một số khí quan trọng nhất đợc thể hiện ở bảng 2.6 của một số khí tinh khiết - ở bảng 2.7. Bảng 2. 6giới thiệu thành phần một số loại khí đốt quan trọng nhất. Thàn phàn thể tích (%) Loại khí C5 C5 C5 CH4CO H2CO2N2 Nhiệt trị thấp, Kj/m3 Khối lợng riêng, Kg/m3Khí lò cao (trung bình) - - - - 27 1,5 12 59,5 3300 1,3204Khí hơi nớc 0,5 42 50 4 3,5 11000 0,680 Khí lò sinh khí: - Than nâu - Than đá - Cốc - - - - - - 0,2 0,4 - 2 3 0,5 31 28 28 16 15 13 4 4 5 47 50 53 7300 6800 6100 1,083 1,090 1,131 Khí lò cốc - 1 1 25 6 55 2 10 17500 0,4998 30Khí đô thị - 1 1 22 12 44 4 16 17000 0,6578Khí thiên nhiên Bạch Hổ 0,67 3,58 13,7 81,6 - - 0,17 0,18 38700 0,832 Khí hoá lỏng < 10 90 93200 2,122 Bảng 2.7. Tính chất của một số khí tinh khiết Công thức Phân tử lợng Khối lợng riêng ở đktc [kg/m3] Nhiệt độ sôi [0C] Nhiệt trị cao QC [kJ/m3] Nhiệt trị thấp Qt [kJ/m3] Nhiệt trị thấp Qt [kJ/kg] H2 2,02 0,090 252,77 12745 10785 119952 CO 28,01 1,25 191,55 12635 12635 10110 CH4 16,04 0,715 161,50 39815 35880 50010 C2H4 28,05 1,261 103,78 63395 59440 47165 C2H6 30,07 1,355 88,60 70305 64355 47480 C3H6 42,08 1,914 47,70 93610 87605 45780 C3H8 44,10 2,010 42,10 101205 93180 46350 i-C4H8 56,11 2,597 6,25 125765 117615 45300 n-C4H10 58,12 2,703 0,50 133795 123565 45720 i-C4H10 58,12 2,691 11,70 132960 122775 45615 i-C5H10 70,14 3,320 20,06 159805 149390 44990 n-C5H10 72,15 3,455 9,50 169350 156705 45340 CO2 44,01 1,977 78,45 - - - N2 28,01 1,250 195,82 - - - O2 32,00 1,429 182,97 - - - H2O 18,02 0,804 100,00 - - - 2.4. Nhiên liệu lỏng Nhiên liệulỏng gồm: Xăng và dầu. Xăng dùng cho các động cơ trong ngành giao thông vận tải nh xe máy, ôt, máy bay . . ., còn dầu dùng chủ yếu trong sản xuất công nghiệp và năng lợng. 2.4.1. Các loại dầu đốt Dầu có thể khai thác từ 3 nguồn sau đây: - Dầu khoáng chất (từ nguyên liệu dầu mỏ) - Dầu tổng hợp (từ than đá hoặc than nâu) - Dầu đá (từ các vỉa đá dầu) * Dầu khoáng: Dầu khoáng có thành phần hoá học khác nhau. Tuỳ thuộc vào nguồn gốc, khối lợng riêng của chúng trong khoảng 840 ữ 1000 kg/m3. Theo khối lợng riêng và độ nhớt, dầu khoáng đợc chia thành 5 loại: - Dầu EL (đặc biệt nhẹ), còn gọi là dầu DO. - Dầu L (nhẹ) - Dầu M (nhẹ trung bình) - Dầu S (nặng) hay còn gọi là dầu FO - Dầu ES (đặc biệt nặng). 31* Dầu tổng hợp: Dầu tổng hợp còn gọi là dầu hắc ín, là sản phẩm của quá trình chế biến than. Khác với dầu khoáng, loại dầu này không có khẳ năng bôi trơn và có khối lợng riêng trên 1000 kg/m3, thờng là 1050 kg/m3. Bảng 2.9. trình bày tính chất của hai loại dầu khoáng quan trọng nhất. Các giá trị ở đây là yêu cầu tối thiểu, trong thực tế chúng thờng có tính chất tốt hơn. Bảng 2.8. Tính chất của hai loại dầu quan trọng nhất. Tính chất Dầu EL (DO) Dầu S (FO)Khối lợng riêng ở 150C [kg/m3] 860 940 Điểm lửa [0C] 55 65 Độ nhớt động học, max [mm2/s] ở: 200C 6 - 500C - 450 1000C - 40 Hàm lợng lu huỳnh, max [%] 0,8 2,8 Hàm lợng nớc, max [%] 0,1 0,5 Chất không hoà tan, max [%] 0,05 0,5 Nhiệt trị thấp Qt [Mj/kg] 41,868 39,775 Độ tro, max [%] 0,01 0,15 Bảng 2.9. Lợng dầu thô (không kể khí đốt) đã khai thác trên thế giới Lợng dầu thô (không kể khí đốt) đã khai thác trên thế giới Năm Sản lợng (triệu tấn) 1860 0,1 1880 4,2 1900 19,9 1920 96,9 1930 296,5 1945 354,6 1950 524,8 1955 770,1 1960 1501,5 1965 1503,2 1970 2336,2 1975 2709,1 1980 3067,1 1985 3624,0 1990 3700,0 1995 2982,5 Việt nam bắt đàu khai thác tấn dầu đầu tiên từ ngày 26.6.1986 tại mỏ Bạch Hổ, tiếp đó là: mỏ Đại Hùng, mỏ Rồng, mỏ Rạng đông, Lan Tây, Lan đỏ . . . . với sản lợng: 32Bảng 2.10. Lợng dầu thô (không kể khí đốt) đã khai thác tại Việt Nam Lợng dầu thô (không kể khí đốt) đã khai thác tại Việt Nam Năm Sản lợng (triệu tấn) 1986 0,04 1990 2,70 1992 5,50 1995 7,60 1996 8,80 1997 10,1 1998 12,61 1999 15,33 2000 16,21 2001 16,50 2.4.2. Thành phần nguyên tố của dầu Các nguyên tố cơ bản chứa trong dầu phần lớn là C và H2 (C = 82-87%; H2 = 11-14%). Ngoài ra còn có các nguyên tố khác nh: S= 0,1ữ7% ; N2 = 0,001-1,8%; 02=0,05-1,0%; và một lợng rất nhỏ tính bằng ppm các nguyên tố nh halogen (clo, Iod), các kim loại (vanadi, Niken, Volfram, .) Bảng 2.11. Hàm lợng C và H đối với một số loại nhiên liệu Khoáng cháy C,% H2,% Dầu khí 82-87 11-14 Đá dầu 70-76 9 Than bùn 55-60 6 Than nấu 74-75 5 Than đá 80-81 5,5. * Đặc điểm dầu thô Việt Nam (mỏ Bạch hổ, mỏ đại Hùng): Dầu thô Việt Nam thuộc loại nhẹ vừa phải: Tỷ trọng: 0,83 ữ 0,85 Bạch hổ: 0,8319 (36,6 0API) Đại hùng: 0,8403 (36,9 0API) (Dầu thô Angieri d = 0,830; Venêzuêla d = 0,948) Dầu thô Việt nam là loại dầu sạch, chứa ít các chất độc tố, rất ít lu huỳnh, nitơ, kim loại nặng. Bảng 2.12. Hàm lợng lu huỳnh ,% khối lợng Loại Mức qui định Mỏ Bạch hổ Naphta 0,25 0,007 Kerosen 0,1-0,25 0,0014 DO 0,1 0,0166 FO 2,5 0,09 33Bạch Hổ: Vanađi 0,09ppm; Niken 2,64ppm; nitơ 0,04%; Đại Hùng: Vanađi 0,15ppm; Niken 2,54ppm; nitơ 0,03%; Sự có mặt của paraphin với hàm lợng rất cao trong dầu thô Bạch Hổ và đại Hùng đã làm cho dầu giảm hẳn tính linh động ở nhiệt độ thấp, thậm chí là ngay cả ở nhiệt độ thờng. Điểm đông đặc: dầu Bạch hổ là 33 0C; dầu Đại Hùng là 27 0C. 2.4.3. Một số tính chất đặc trng của dầu a. Nhiệt trị Nhiệt trị thấp của các loại dầu dao động trong khoảng từ 39,7 đến 42,7 MJ/kg. Nhiệt trị của một loại dầu sai khác nhau không đáng kể: nhiệt trị thấp của dầu nặng từ 39,77 đến 41, 45 MJ/kg (trung bình là 40, 5 MJ/kg), của dầu đặc biệt nhẹ từ 41,87 đến 42,70 MJ/kg (trung bình 42,25 MJ/kg). b. Nhiệt độ chớp cháy (Điểm lửa) Nhiệt độ chớp cháy là nhiệt độ mà tại đó nhiên liệu lỏng do bay hơi tạo ra một hỗn hợp có khả năng bắt lửa khi có mồi lửa từ bên ngoài mà không làm chất lỏng cháy cùng và khi cách li khỏi mồi lửa thì không thể cháy tiếp tục. Nhiệt độ chớp cháy và nhiệt độ bắt lửa là hai khái niệm khác nhau, ví dụ: xăng có nhiệt độ sôi 60 ữ 1400C, nhiệt độ chớp cháy từ - 16 đến + 100C trong khi nhiệt độ bắt lửa 350 ữ 4600C. Nhiệt độ chớp cháy là một thông số đặc trng cho sự an toàn về cháy của các laọi nhiên liệu lỏng và đợc sử dụng để phân loại dầu đốt trong phòng hoả. Theo sự phân loại này ở bảng A có ba nhóm. - AI: điểm lửa dới 210C - AII: điểm lửa 21 ữ 550C - AIII: điểm lửa 55 ữ 1000C Các loại dầu đều đợc xesp vào nhóm AIII, mặc dù dầu nặng sau khi đợc đốt nóng sơ bộ thờng có điểm lửa trên 1000C. c. Độ nhớt Độ nhớt là một tính chất quan trọng để đánh giá khả năng bơm và phun bụi của dầu. Khi tăng nhiệt độ thì độ nhớt dầu giảm xuống (xem bảng 2.5), do đó dầu nặng thờng đợc hâm nóng lên 500C, khi đó độ nhớt có giá trị 450 mm2/s. Nếu độ nhớt lớn hơn 450 mm2/s thì trở lực trong đờng ống sẽ quá lớn, do đó công suất bơm dầu cũng sẽ rất lớn. Theo Kraussold [30], quan hệ giữa độ nhớt động lực và nhiệt độ của dầu có thể biểu diễn dới dạng: 1g (tà) = [2,35 - 1,035 1g(t)]. 1g (20à) (2-6) trong đó : tà và 20à là độ nhớt động lực ở nhiệt độ t và 200C. Bảng 2.13. Sự phụ thuộc của độ nhớt động học v [mm2/s] vào nhiệt độ độ nhớt (mm2/s) Nhiệt độ (0C) Dầu nặng S Dỗu đặc biệt nhẹ EL 200C 5000 6 500C 450 2,8 1000C 40 - 1200C 21,5 - [...]... 93180 46350 i-C 4 H 8 56,11 2,597 6,25 125765 117615 45300 n-C 4 H 10 58,12 2,703 0,50 133795 123565 45720 i-C 4 H 10 58,12 2,691 11,70 132960 122775 45615 i-C 5 H 10 70,14 3,320 20,06 159805 149390 44990 n-C 5 H 10 72,15 3,455 9,50 169350 156705 45340 CO 2 44,01 1,977 78,45 - - - N 2 28,01 1,250 195,82 - - - O 2 32,00 1,429 182,97 - - - H 2 O 18,02 0,804 100,00 - - - 2.4. Nhiªn... của các hạt tích cực. Lúc này phải tính đến các phản øng sau (enthanpy ph¶n øng tÝnh b»ng kJ/m 3 ): 2CO 2 2CO + O - 2.12600 ( 2-1 7) 2H 2 O 2H 2 + O 2 - 2.10780 ( 2-1 8) 2H 2 O 2OH + H 2 - 2.7390 ( 2-1 9) H 2 2H - 9700 ( 2-2 0) O 2 2O - 11000 ( 2-2 1) N 2 +O 2 2NO - 4030 ( 2-2 2) Kết hợp với sự bảo toàn khối lợng cđa C, H, O vµ N ta cã mét hƯ 10 phơng trình, đủ để xác định CO, CO 2 , H, H 2 ,... xác định bao gồm: - Tiêu tốn không khí lí thuyết và thực tế cho một đơn vị nhiên liệu (1 kg hay 1m 3 ). - Lợng sản phẩm chảy (khô, ẩm, lí thuyết, thực tế) sinh ra khi đốt cháy một đơn vị nhiên liệu. - Thành phần sản phẩm cháy (khô, ẩm) - Khối lợng riêng của sản phẩm cháy. - Nhiệt độ cháy lí thuyết t It - Nhiệt độ đọng sơng của sản phẩm cháy. Cơ sở của các tính toán cháy là định luật... = 8 2-8 7%; H 2 = 1 1-1 4%). Ngoài ra còn có các nguyên tố khác nh: S= 0,1ữ7% ; N 2 = 0,00 1-1 ,8%; 0 2 =0,0 5-1 ,0%; và một lợng rất nhỏ tính bằng ppm các nguyên tố nh halogen (clo, Iod), các kim loại (vanadi, Niken, Volfram, ) Bảng 2.11. Hàm lợng C và H đối với một số loại nhiên liệu Khoáng cháy C,% H 2 ,% Dầu khí 8 2-8 7 1 1-1 4 Đá dầu 7 0-7 6 9 Than bïn 5 5-6 0 6 Than nÊu 7 4-7 5 5 Than đá 8 0-8 1 5,5.... định các đại lợng kể trên. Vì vậy tính toán cháy còn đợc gọi là cân bằng chất của quá trình cháy. b. Các giả thiết về điều kiện tính toán Mọi tính toán trình bày dới đây đều xuất phát từ các giả thiết: - Cháy đẳng áp. - Quá trình cháy xẩy ra hoàn toàn, nghĩa là sản phẩm cháy và tro không chứa các thành phần còn cháy đợc nh các hạt nhiên liệu cha cháy hÕt, muéi than, H 2 , CO, v.v . . .).... này không khí yên tĩnh. Vùng I là hỗn hợp nhiên liêu và không khí, vùng II - nhiên liệu hoặc nhiên liệu và sản phẩm cháy, vùng III - hỗn hợp sản phẩm cháy và không khí. Ranh giới giữa các vùng đợc thể hiện bằng F I-II , F I-III , F II-III . Hình 2.6.a hỗn hợp lý tởng, phản ứng diễn ra nhanh nên gọi là ngọn lửa động hay cháy không ngọn lửa. Hình 2.6.b thể hiện trờng hợp trung gian, 0 < α <... của các thành phần nhiên liệu và ôxy. Ngời ta phân biệt hai phơng pháp đốt nhiên liệu trong ngọn lửa phun khác nhau về nguyên lý: - Đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu - không khí pha trộn trớc (cháy động học). - Đốt cháy trong quá trình hỗn hợp nhiên liệu không khí (cháy khuếch tán). 2.7.2. Các loại ngọn lửa cơ bản Phụ thuộc vào phơng pháp đốt và vận tốc dòng, có thể phân biệt năm loại ngọn... chÊt (Q t > 23 MJ/m 3 ). Trong giao dịch thơng mại ngời ta thờng sử dụng các ký hiệu sau đây: SNG - Substitute (hay Synthetic) Natural Gas - tức là khí tổng hợp có tính chất cđa khÝ thiªn nhiªn. LNG - Liquified Natural Gas - khí thiên nhiên dạng lỏng LPG - Liquified Petrplium Gas - khÝ ho¸ láng nh− propan hay butan. * Phân loại theo nguồn gốc Theo nguồn gốc ta có các nhiên liệu khí... ổn định của ngọn lửa Ngọn lửa cháy ổn định là ngọn lửa không xảy ra các hiện tợng cháy giật lùi vào bên trong hoặc tách xa ra ngoài khỏi thiết bị đốt. Ngọn lửa cháy ổn định khí đạt đợc sự cân bằng giữa thành phần vận tốc cấp hỗn hợp vuông góc với mặt cháy và vận tốc cháy. Việc đạt cân bằng các vận tốc này 41 phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố. Chẳng hạn vận tốc cháy phụ thuộc vào thành phần nhiên... đây: - Dầu khoáng chất (từ nguyên liệu dầu mỏ) - Dầu tổng hợp (từ than đá hoặc than nâu) - Dầu đá (từ các vỉa đá dầu) * Dầu khoáng: Dầu khoáng có thành phần hoá học khác nhau. Tuỳ thuộc vào nguồn gốc, khối lợng riêng của chúng trong khoảng 840 ữ 1000 kg/m 3 . Theo khối lợng riêng và độ nhớt, dầu khoáng đợc chia thành 5 loại: - Dầu EL (đặc biệt nhẹ), còn gọi là dầu DO. - DÇu L (nhĐ) - DÇu . bình) - - - - 27 1,5 12 59,5 3300 1,3204Khí hơi nớc 0,5 42 50 4 3,5 11000 0,680 Khí lò sinh khí: - Than nâu - Than đá - Cốc - - - - - - 0,2 0,4 -. - - 28,6 49,2 - - 3,5 Khí lò sinh khí 29,1 1,0 0,12 - - 10,2 59,6 - 4,8 Khí nớc 70,4 6,4 0,6 - 1,2 13,9 7,6 - 11,0Khí lò cốc 13,8 10,4 35,7 -