Quá trình đốt cháy nhiên liệu và đun nóng bằng lò hơi

quá trình đốt cháy nhiên liệu và đun nóng bằng lò hơi, quá trình cháy nhiên liệu, quá trình đốt nhiên liệu, quá trình đốt cháy nhiên liệu, công nghệ kỹ thuật môi trường, cơ sở quá trình công nghệ, công nghệ môi trường, kỹ thuật môi trường

Q TRÌNH ĐỐT CHÁY NHIÊN LIỆU VÀ ĐUN NĨNG BẰNG LỊ HƠI Nhiên liệu vật cháy kèm theo tỏa nhiều nhiệt ánh sáng cháy Nguồn nhiên liệu chủ yếu chất hữu cơ,có thể tồn ở: - Dạng rắn gỗ, củi, than bùn, than đá, - Dạng lỏng dầu mỏ, dầu xăng, dầu mazút, - Hoặc thể khí khí thiên nhiên ,khí lị cao… 7.1.1 Thành phần nguyên liệu Thường thành phần nhiên liệu biểu thị theo thành phần hóa học thành phần cơng nghệ • Có thể phân tích thành phần hóa học nhiên liệu theo thành phần cháy như: - Cacbon thành phần cháy chủ yếu nhiên liệu, cháy cacbon tỏa khoảng 34.150 kJ/kg, chiếm từ 50% đến 95% tùy loại nhiên liệu - Hyđro thành phần cháy quan trọng, cháy tỏa nhiều nhiệt hơn, khoảng 144500 kJ/kg, nghĩa gấp lần so với cacbon dễ bắt lửa, chiếm từ 2% đến 10% - Lưu huỳnh thường tồn dạng: dạng hữu cơ, dạng khoáng chất hai dạng cháy dạng thứ ba không cháy dạng sulfit CaSO4, MgSO4, tạo tro xỉ Lưu huỳnh xếp vào loại thành phần có hại, cháy có tỏa nhiệt, khoảng 1/3 cacbon, tác hại chủ yếu đốt tạo SO 2,SO3 gây tượng ăn mòn bề mặt truyền nhiệt - Nitơ: đốt áp suất khí nhiệt độ khơng q cao nitơ khơng cháy mà lẫn vào sản phẩm cháy dạng tự nhiệt độ cao cháy được,tạo NO3 làm ảnh hưởng xấu đến môi trường Chiếm khoảng 0,5% đến 2,5% - Độ ẩm: Là thành phần có hại, khơng khơng cháy tỏa nhiệt tiêu tốn nhiên liệu để làm bốc hơi, làm tăng nhiệt độ đọng sương khói, đốt nhiên liệu có nhiều lưu huỳnh - Độ tro A: Tro tổng hợp thành phần không cháy thể rắn Độ tro dầu mazút từ 0,2 đến 0,5%, củi gỗ khoảng 0,5% đến 2,5%, than đá khoảng 15% đến 30% Tro có tác dụng xấu, làm giảm lượng nhiệt phát nhiên liệu, gây tượng bám bẩn, mài mòn bề mặt truyền nhiệt, gây tượng bám bẩn, mài mòn bề mặt truyền nhiệt, đường ống dẫn, quạt khói, • Đứng góc độ sử dụng nhiên liệu thường dùng thêm thành phần công nghệ, thành phần cháy bao gồm có chất bốc (V) cốc - Chất bốc chất khí thải nhiên liệu bị phân hủy nhiệt mơi trường khơng có oxy, thành phần chủ yếu hyđro, cacbua hyđro (C mHn), CO, Phần lại cốc tro - Nhiên liệu non chất bốc nhiều - Nhiên liệu có nhiều chất bốc, dễ bắt lửa, cháy ổn định lửa dài - Nhiên liệu có chất bốc 25% dễ cháy, 17% khó cháy - Ở nước ta phần lớn nhiên liệu antraxit, nửa antraxit than gầy, chất bốc thấp nên khó cháy 7.1.2 Phân loại nhiên liệu Dựa theo trạng thái tồn tại, chia thành nhiên liệu rắn, nhiên liệu lỏng, nhiên liệu khí Dựa theo cách hình thành, có nhiên liệu thiên nhiên than đá, dầu mỏ, khí thiên nhiên, Và nhiên liệu chế biến than cốc, than hoa, dầu mazút, khí lị gas, Một số nhiên liệu thường gặp : Củi, gỗ phụ phẩm nông lâm sản: Củi khô có thành phần ổn định: Cc = 50%, Hc = 6%, Oc = 4%, Nc = 0,5 – 1%, chất bốc Vc = 85% Còn độ ẩm thay đổi nhiều, củi khơ có Wlv khoảng 20 – 30%, củi tươi khoảng 50%, có lên tới 60 – 70% Các loại nhiên liệu có nhiều chất bốc nên dễ cháy nhiệt trị không cao, thường dùng để nhóm lị, nhiệt trị khơ khoảng 19000 kJ/kg, nhiệt trị thấp không 12000 kJ/kg Than bùn: dạng ban đầu thực vật cuyển hóa thành than đá, có độ ẩm lớn, Wlv dao động khoảng 30 – 90%, chất bốc cao, Vc khoảng 70%, tro không nhiều, khoảng – 15%, dễ cháy nhiệt trị không cao, khoảng 8500 – 12000 kJ/kg Than bùn xếp vào loại nhiên liệu địa phương, có nơi cịn dùng làm phân bón Than nâu: dạng than bùn, đặc tính dao động phạm vi rơng: độ ẩm Wlv khoảng từ 18 – 60%, độ tro Alv khoản 10 – 50%, chất bốc Vlv khoảng 30 – 55% Than nâu dễ cháy thành phần cacbon nên nhiệt trị chưa cao, khoảng 12000 – 16000 kJ/kg Than đá: loại than có tuổi hình thành tương đối cao, chất bốc thay đổi phạm vi rộng từ – 55%, chia thành số loại sau: - Than có lửa dài với chất bốc Vc 42% dễ cháy, cho lửa dài xanh - Than khí (gas) có chất bốc Vc từ 35 – 42% - Than mỡ (luyện cốc) có chất bốc Vc từ 18 – 26%, cháy có lửa sáng ngắn, thường dùng để luyện cốc cho ngành luyện kim - Than gầy, có chất bốc Vc 17%, khó cháy, lửa ngắn vàng, cốc khơng thiêu kết - Than antraxit: có tuổi hình thành cao nhất, chất bốc ít, thành phần cacbon cao Khi chát cho lửa xanh nhạt, khói Dầu mazút: sản phẩm chiếm khoảng 40% khối lượng chế biến dầu mỏ, thành phần Clv từ 80 – 85%, Hlv từ – 10%, nhiệt trị khoảng từ 39000 – 40000 kJ/kg Nhiệt độ chớp lửa dầu mazút thông thường khoảng 60 – 100oC Nhiệt độ bắt lửa thường lớn nhiệt độ chớp lửa khoảng 10 – 30%, nhiệt độ tối thiểu mà để gần lửa dầu tiếp tục cháy Khí đốt: gồm có khí thiên nhiên khí chế biến (nhân tạo) Khí thiên nhiên chủ yếu metan (CH4), cịn khí chế biến có thành phần khác nhiều: khí lị cốc chứa khoảng 53% H2, 22% CH4, nhiệt trị khoảng 16000 kJ/m3tc b Đối với nhiên liệu khí - Phản ứng cháy H2: H2 + 1/2O2 -> H2O + Qh Tức là: 22,4m3tc H2 + 22,4/2 m3tc O2-> 22,4 m3tc H2O - Phản ứng cháy CO: CO +1/2O2 -> CO2 - Phản ứng cháy SO2: n Q 340C 12502H 110 (S  O ) S + O2 -> SO2 - Phản ứng cháy H2S: H2S + 3/2O2 -> SO2 + H2O - Phản ứng cháy CH4: CH4 + 2O2 -> CO2 + 2H2O - Phản ứng cháy cacbua hyđro CmHn + (m+n/4)O2 -> mCO2 + n/2H2O c c c c c c Thể tích khơng khí lý thuyết (cháy hồn tồn với a=1) để đốt cháy 1m3tc nhiên liệu khí: O V= KK Lượng khơng khí khơ lý thuyết tính theo công thức: - Đối với nhiên liệu rắn, Vlỏng: O KK n  (m  ) - Đối với nhiên liệu khí: Trong đó: x – số ngun tử cacbon y – số nguyên tử hyđro 7.1.4.2 Hệ số dư khơng khí V lượng khơng khí lý thuyết,nghĩa với giả thuyết tất khơng khí tham gia phản ứng vừa đủ để cháy hồn tồn.Nhưng thực tế,vì nhiều lí khác nhau,ln có phận khơng khí khơng tiếp xúc với thành phần cháy nên lượng khơng khí thực tế Vkk khác với lượng khơng khí lí thuyết,thường nhiều hơn,nên tỷ số α= hệ số dư khơng khí chọn theo kinh nghiệm: +) đốt nhiên liệu lỏng khí lấy khoảng 1,05÷1,10 +) đốt than phun lấy t 1,15ữ1,25 ã +) trờn ghi xớch , t than don lấy khoảng 1,3 • +)đốt than cám láy khoảng 1,5 ã +)trờn ghi th cụng ly khong 1,4ữ1,5 ã -) hệ số dư khơng khí α lấy định từ phương trình cân nhiệt lượng • +) nhiên liệu lỏng , rắn : ... thấp nên khó cháy 7.1.2 Phân loại nhiên liệu Dựa theo trạng thái tồn tại, chia thành nhiên liệu rắn, nhiên liệu lỏng, nhiên liệu khí Dựa theo cách hình thành, có nhiên liệu thiên nhiên than đá,... - Đối với nhiên liệu khí =0,01(QCOCO + QH2H2 + QH2SH2S + QCmHnCmHn),kJ/m3tc 7.1.4 Qúa trình cháy nhiên liệu 7.1.4.1 Xác định lượng khơng khí để đốt cháy nhiên liệu a Đối với nhiên liệu rắn lỏng... thành phần cháy như: - Cacbon thành phần cháy chủ yếu nhiên liệu, cháy cacbon tỏa khoảng 34.150 kJ/kg, chiếm từ 50% đến 95% tùy loại nhiên liệu - Hyđro thành phần cháy quan trọng, cháy tỏa nhiều