bộ giáo dục 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 Hà nội 2006 Trng ủi hc Nụng nghiệp – Giáo trình Kỹ thuật Lị - Lời nói đầu Việc sản xuất sử dụng đ có từ lâu Nhiều kiểu lò đ đời nhằm phục vụ cho ngành công nghiệp chế biến, ngành công nghiệp khác nh: công nghiệp vải sợi, công nghiệp giấy Ngoài lò dùng phổ biến để tạo nớc nóng hệ thống sởi cho thành phố châu Âu, châu Mỹ vào mùa đông v.v Trong thực tế có lò nhỏ, sản xuất đợc vài chục đến vài trăm lít nớc nóng b o hoà áp suất bình thờng, đồng thời có lò lớn, sản xuất hàng ngàn nớc, áp suất hàng trăm bar, nhiệt độ hàng trăm độ, dùng cho trạm phát điện 1000 – 1200 MW Sư dơng h¬i n−íc b o hoà nhiệt đ góp phần vào đẩy nhanh nghiệp công nghiệp hoá đại hoá công nghiệp nông nghiệp Theo thống kê Việt Nam riêng ngành nông nghiệp đ có hàng nghìn sở chể biến có sử dụng tới nồi Mặt khác sử dụng nồi sản xuất cần phải đợc đặc biệt lu ý kiểm tra thờng xuyên cháy nổ Cuốn sách Giáo trình kỹ thuật lò giới thiệu nội dung trình thiết bị sản xuất vận chuyển nớc nóng chủ yếu từ nhiên liệu hữu Giáo trình chủ yếu nhằm phục vụ cho việc học tập sinh viên ngành khí bảo quản, chế biến nông sản; ngành khí nông nghiệp số ngành có liên quan Tài liệu dùng tham khảo cho kỹ s làm việc nông nghiệp Do thời gian trình độ có hạn, không tránh đợc khỏi sai sót Rất mong đợc bạn đọc quan tâm đóng góp ý kiến Xin chân thành cảm ơn Các tác giả Trng ủi hc Nụng nghip Giỏo trình Kỹ thuật Lị - Chơng I Khái niệm lò hơI Nhiệm vụ, yêu cầu kĩ thụât, phân loại 1.1 Nhiệm vụ: Nhiệm vụ lò chuyển hoá lợng từ dạng khác bị đốt cháy thành dạng lợng khác: nớc nóng, nớc b o hoà nhiệt Hơi nhiệt nhiệt độ áp suất cao 1.2 Yêu cầu kĩ thuật - Thiết bị sinh phải có suất h¬i cao (TÊn/giê), hiƯu st sinh h¬i lín - ChÊt lợng sản phẩm phải đáp ứng yêu cầu sản xuất: chất lợng nớc nóng, b o hoà nhiệt - Cấu tạo thiết bị không phức tạp, sử dụng, bảo dỡng sửa chữa dễ dàng - Chi phí nhiên liệu riêng thấp, hiệu suất lò đốt cao 1.3 Phân loại lò Căn vào mục đích sử dụng, lò có cấu tạo khác Ngời ta phân loại loại lò nh sau: - Theo chế độ tuần hoàn nớc: tuần hoàn tự nhiên, tuần hoàn cỡng có bội số tuần hoàn lớn lò trực lu - Theo thông số (hoặc công suất lò): lò công suất thấp, trung bình cao - Theo chế độ đốt nhiên liệu buồng đốt: lò ghi thủ công, lò ghi nửa khí lò ghi khí, lò đốt nhiên liệu rắn, lỏng hay khí, thải xỉ lỏng hay thải xỉ khô - Theo phát triển lò hơi: kiểu bình, kiểu ống lò, ống lửa, ống nớc - Theo công dụng có lò tĩnh tại, nửa di động động, lò công nghiệp a/ Lò ống lò Đây loại lò đơn giản nhất, dạng trụ, đốt nóng mặt Ngời ta tăng bề mặt truyền nhiệt lò cách bố trí bình lớn từ 1ữ3 ống đờng kính từ 500ữ800 mm Khói chuyển động ống lò thoát lại tiếp tục đốt nóng mặt bình Loại lò ống lửa thờng có suất nhỏ từ 2ữ2,5 t/h ống lò đặt lệch tâm so với bình để đảm bảo nớc tuần hoàn b×nh Trường đại học Nơng nghiệp – Giáo trình Kỹ thuật Lị - Hình 1.1 Cấu tạo toàn thể lò bình 1- bao (bình lò); 2- đáy bao hơi; 3- đôm hơi; 4- ống dẫn ra; 5- đầu nối ống nớc cấp; 6- đỡ; 7- nắp đậy; 8- áp kÕ; 9- èng thủ; 10- van an toµn; 11- van chính; 12- van đờng nớc cấp; 13- van 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 ngầm; 25- ống khói; 26- chắn điều chỉnh khói Hình 1.2 Lò ống lò a- Lò 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 nớc lò đốt ống lò b- Lò hai ống lò1- bao hơi; 2- ống lò hình sóng Trng đại học Nơng nghiệp – Giáo trình Kỹ thuật Lò - b/ Lß ống lửa Loại lò ống lò thay ống lửa với kích thớc nhỏ (50ữ150 mm) Khãi sau qua èng lưa quay vỊ ®èt nãng bên lò Loại lò có bề mặt truyền nhiệt lớn hơn, nhng mặt công suất chất lợng bị hạn chế Hình 1.3 Lò ống lửa 1- bao hơi; 2- ống lò; 3- đôm hơi; 4- buồng đốt; I, II, III- thứ tự đờng khói c/ Lò ống nớc tuần hoàn Đối với loại lò ống nớc nằm ngang, èng n−íc nghiªng nèi víi b»ng hai hép gãp Hai hộp góp đợc nối với bao đặt dọc (Hình 1.1) Lò ống nớc đứng Để tăng cờng độ tuần hoàn nớc lò, ống nớc nghiêng chuyển thành ống nớc thẳng đứng Hình 1.4 trình bày cấu tạo lò ống nớc đặt thẳng đứng có bao (Lò Gacbe) Để cân áp suất mức nớc, bao có ống liên thông Nớc đợc đa vào bao 1, theo cụm ống sau để xuống bao 2, sang bao 3, theo cụm ống trớc lên bao d/ Lò tuần hoàn cỡng với bội số lớn Ngời ta dùng bơm để tăng khả tuần hoàn, lò làm việc theo chế độ tuần hoàn cỡng với bội số tuần hoàn lớn (Hình 1.4) Trng ủi hc Nụng nghip – Giáo trình Kỹ thuật Lị - Hình 1.4 Lò ống nớc thẳng đặt đứng bao e/ Lò trực lu Đặc điểm loại môi chất làm việc chiều, từ lúc vào trạng thái cấp nớc tới trạng thái nhiệt có thông số quy định Ưu điểm lò giảm đợc điện tự dùng cho bơm nớc cấp lợi dụng thêm tuần hoàn tự nhiên lò (Hình 1.5) Trường đại học Nơng nghiệp – Giáo trình Kỹ thuật Lò - Hình 1.5 Sơ đồ cấu tạo Hình 1.6 Sơ đồ lò trực lu lò tuần hoàn cỡng 1- phần hấp thụ nhiệt xạ; 2- bội số lớn Lamôn nhiệt; 3- hâm nớc; 4- 1- đờng đa nớc cấp; 2- hâm nớc; 3- bề mặt đốt sinh hơi; 4- hao hơi;5- bơm tuần hoàn; 6- phần bề mặt đốt sinh hấp thụ nhiệt xạ; 7- ống góp vào; 8- sấy; 5- lấy ra; 6- khỏi thải nhiệt; 9- đờng ra; 10- buồng đốt Trong lò có chu trình tự nhiên, nớc đợc cung cấp bơm 1, qua hâm nóng nớc vào trống 3, nớc đợc bốc chu trình 4, (Hình 1.3a) Hơi tạo trống vào qúa nhiệt 6, tới nơi tiªu thơ Tiªu thơ N−íc cung cÊp a) b) c) Hình 1.7 Sơ đồ chuyển động nớc, hỗn hợp liên hợp lò a - Chu trình tuần hoàn tự nhiên b - Chu trình tuần hoàn cỡng bội số lớn c - Kiểu th¼ng Trường đại học Nơng nghiệp – Giáo trình Kỹ thuật Lò - Cấu tạo chung nguyên tắc làm việc lò 2.1 Cấu tạo lò giới thiệu ba loại thiết bị sinh (lò hơi): lò đốt thủ công, lò ghi xích lò đốt phun a/ - Lò đốt thủ công ghi cố định Đây loại lò đơn giản gồm phận chính: Trống (bao hơi) chứa nớc bề mặt truyền nhiệt; van để điều chỉnh lợng cung cấp Van cấp nớc để cấp nớc vào nồi hơi; ghi lò cố định, đỡ nhiên liệu cháy, đồng thời có khe hở để không khí cấp vào đốt cháy nhiên liệu thải tro, xỉ ; cửa gió cửa cấp nhiên liệu 8; ống khói (Hình 1.8) Hình 1.8 Sơ đồ lò đốt thủ công b/ Lò đốt kiểu phun Đây loại nồi dùng nhiên liệu lỏng (mazút), nhiên liệu khí (khí thiên nhiên, khí lò cốc, ) nhiên liệu rắn đ nghiền thành bột Lò đốt phun gồm phận: trống 1, van 2, đờng nớc cấp 3, vòi phun 4, buồng đốt 5, phễu tro lạnh dùng làm nguội hạt tro xỉ thải trờng hợp thải xỉ khô, giếng xØ 7, b¬m n−íc cÊp 8, èng khãi 9, bé sấy không khí 10, quạt gió 11, hâm nớc 13, dàn ống nớc xuống 14, dàn ống nớc lên 15, d y phestôn 17, nhiệt 18 (Hình 1.9a) c/ - Lò ghi xích (Hình 1.9b) Thuộc loại lò công suất nhỏ trung bình Cấu tạo gồm: trống 1, van 2, đờng cấp nớc 3, ghi lò dạng xích 4, buồng đốt 5, hép tro xØ 6, hép giã cÊp giã cÊp qua ghi cho líp nhiªn liƯu trªn ghi, phƠu than 8, èng khãi 9, bé sÊy kh«ng khÝ 10, quạt 11, quạt khói 12, hâm nớc 13, dàn èng n−íc xng 14, èng gãp d−íi 15, dµn èng nớc lên 16, d y phestôn 17 nhiƯt 18 Trường đại học Nơng nghiệp – Giáo trình Kỹ thuật Lị - a) b) Hình 1.9 Sơ đồ lò a/ Loại đốt than phun b/ Lò ghi xích Bảng 1.1 Các đặc tính lò Sản lợng áp suất Nhiệt độ Nhiệt độ định mức, t/h khỏi lò nhiệt nhiệt trung gian MN/m2 C C NhiƯt ®é n−íc cÊp C 10 1,4 250 _ _ 20 2,4 425 _ _ 6,5;10;15;20;25;35;50;75 440 _ 150 60;90;120;160;220 10 510 – 540 _ 215 160;210;320;420;480 14 545 – 570 _ 230 320;500;640 14 545 – 570 545 – 570 230 950 25,5 545 - 585 570 260 Trường ñại học Nơng nghiệp – Giáo trình Kỹ thuật Lị - 2.2 Nguyên tắc làm việc lò Không khí nóng bột than phun vào buồng đốt qua vòi phun cháy, truyền nhiệt cho dàn ống bố trí xung quanh buồng đốt Nớc ống đợc đốt nóng, sôi sinh Hỗn hợp nớc sinh đợc đa lên bao Bao dùng để tách khỏi nớc Phần nớc cha bốc có bao đợc đa trở lại dàn ống, qua ống xuống bố trí tờng lò, có trọng lợng riêng lớn hỗn hợp nớc ống dàn ống (vì không đợc hấp thu nhiệt) tạo nên độ chênh trọng lợng cột nớc Do môi chất chuyển động tuần hoàn tự nhiên chu trình kín Hơi khỏi bao đợc chuyển tới phận nhiệt để tạo thành nhiệt, có nhiệt độ cao Khói thoát khỏi phận nhiệt, nhiệt độ cao, bố trí phận hâm nớc phận sấy không khí để tận dụng nhiệt thừa khói Nhiệt độ khói thải khỏi lò 120 ữ 1800C Quạt khói để hút khói xả ống khói Để tránh bụi cho môi trờng xung quanh, khói trớc thải đợc qua phận tách bụi Hình 1.10 Sơ đồ nguyên lý làm việc cấu tạo lò 1-bao hơi; 2-phần chứa nớc bao hơi; 3-phần chứa bao hơi; 4-buồng đốt; 5-vòi phun; 6-đờng nhiên liệu tới; 7-các dàn ống sinh hơi; 8-ống phestôn; 9-èng xng; 10-èng gãp d−íi cđa dµn èng; 11- bé h©m nãng n−íc cÊp 1; 12-bé h©m nãng n−íc cÊp hai; 13-ống dẫn để đa nớc từ hâm nớc vào bao hơi; 14-ống dẫn b o hoà từ bao tới nhiệt; 15- nhiệt cấp một; 16-bộ giảm ôn để điều chỉnh nhiệt độ nhiệt; 17- nhiệt cấp hai; 18-cấp mét cđa bé sÊy kh«ng khÝ; 19cÊp hai cđa bé sấy không khí; 20-đờng dẫn không khí vào buồng đốt; 21-đờng dẫn không khí nóng tới máy nghiền; 22-tờng bảo ôn lò; 23-buồng quặt để đổi chiều dòng khói; 24-phần đờng khói đặt bề mặt đốt đối lu; 25-giếng thải xỉ; 27-hút không khí nóng từ đỉnh lò; 28-qu¹t giã; 29-khư bơi; 30-qu¹t khãi; 31-èng khãi Trường đại học Nơng nghiệp – Giáo trình Kỹ thuật Lị - 10 b) ¸p lùc tín hiệu Bơm khói Vào ống khói vào sơ đồ trung tâm tín hiệu Hình 5.1 Sơ đồ bố trí dụng cụ đo - kiểm tra thiết bị lò DKBP làm việc với nhiên liệu khí a) Lò Nớc Hâm nóng Truyền khí vào vòi đốt Trường đại học Nơng nghiệp – Giáo trình Kỹ thuật Lò - b¶ng cđa lò Nơi đặt dụng cụ Quạt thổi Mạch khí Mạch cung cấp Mạch tín hiệu điều chỉnh 91 áp lực xung tiếp nhận từ mạch chính, truyền tới điều chỉnh cháy, thông qua cấu sử dụng tới phận cấp nhiên liệu không khí Đồng thời tác động tới cấu điều chỉnh bơm khói, làm thay đổi số lợng nhiên liệu không khí cung cấp vào lò đốt, nh khí khói lại lò Để bảo đảm áp lực không khí trớc vòi phun độ giảm áp suất phần lò đốt, phận điều chỉnh cháy cần đợc hiệu chỉnh sơ xung áp lực Đối với lò kiểu trống, việc giữ mức nớc không đổi trống quan trọng mức nớc hạ thấp trống làm nóng ống sôi Khi nớc đầy, làm chảy vào phận nhiệt, sau tc bin, dÉn tíi h− háng thiÕt bÞ Møc n−íc đợc giữ không đổi nhờ kích động su-páp cung cấp lò Đối với lò lín, dïng bé phËn ®iỊu chØnh tù ®éng xung (Hình 5.2) Dụng cụ bao gồm ống điều nhiệt Đầu nối ống cách nhiệt với không gian trống 15 ống không cách nhiệt 11 víi kh«ng gian chøa n−íc cho møc n−íc bé ®iỊu nhiƯt xÊp xØ møc n−íc trèng NhiƯt ®é n−íc ë bé ®iỊu nhiƯt thÊp h¬n nhiƯt ®é nớc trống, ống 11 ống không cách nhiệt, nên dễ dàng truyền nhiệt vào môi trờng Nhiệt độ phần ống điều nhiệt trống Bộ điều chỉnh làm việc chÝnh x¸c nhê xung thø hai trun theo èng từ đệm đo 14 đặt đờng dẫn nhiệt từ lò đến hộp gió Khi tăng chí phí hơi, áp lực tụt, màng ngăn tăng lên tác động tới hộp gió 9, tay đòn 5, tác động tới động 10, su-páp điều chỉnh 13 Tay kéo dùng để tách tiếp điểm Cuối cấu điều chỉnh ổn định vị trí cần thiết Khi giảm suất hơi, trình tác động ngợc lại + Ngừng lò: Quá trình ngừng lò công việc quan trọng: ngừng cố, ngừng lò để dự phòng nóng hay lạnh ngừng lò bình thờng theo qui phạm Ngừng lò cố, tác động đến toàn thông số lò cách đột ngột không tránh khỏi h hại Ngừng lò bình thờng, trớc hết cắt phụ tải, cung cấp nhiên liệu Đối với lò than phun, ngừng lò không lâu ngừng cấp than Sư dơng hÕt sè than bé phËn cung cấp dừng vận hành máy Trờng hợp dừng lò dài ngày phải dùng hết bột than dừng, phòng khả tự đốt cháy bột than Khi ngừng cấp than, phải chạy tiếp quạt khói khoảng ữ 10 phút, thải hết khí cháy, tránh nổ nhóm lò sau Đối với lò ghi xích, dừng cấp than, giảm tốc độ ghi, giảm cấp gió, sau cho dừng ghi xích.Tránh ghi xích trực tiếp tiếp xúc với nhiệt độ cao Ngừng quạt gió nhng thông gió tự nhiên, tạo điều kiện cháy hết nhiên liệu Sau nhiên liệu cháy hết, cho ghi xích làm việc để thải xỉ làm ngi ghi xÝch Trường đại học Nơng nghiệp – Giáo trình Kỹ thuật Lị - 92 Hình 5.2 Bộ điều chỉnh xung mức nớc trống lò Sau cắt nhiên liệu, cắt dần phụ tải, giữ mức nớc bình thờng Khi cắt hoàn toàn phụ tải, áp suất nhiệt độ tăng cao, cần xả qua van nhịêt Không đợc để lò nguội nhanh (thờng kéo dài 30 ữ 50 phút) Khi ngừng lò để sửa chữa, cần làm nguội khoảng 18 ữ 24giờ (loại nhỏ) 36 ữ 48 (loại lớn), nớc đạt nhiệt độ 70 ữ 800C xả hết + Một số vấn đề sử dụng lò Tiêu chuẩn Việt Nam 6004 - 6008 ban hành 1995 qui định yêu cầu kỹ thuật, an toàn thiết kế, kết cấu phải đợc tuân thủ nghiêm ngặt Sau số vấn đề cần lu ý thực hiện: - Bảo vệ bề mặt truyền nhiệt Bề mặt trao đổi nhiệt lò bị bám bẩn làm giảm khả truyền nhiệt, làm cho nhiệt độ khí thoát khỏi bề mặt hâm nóng nhiệt độ cao, hiệu suất lò giảm Trng đại học Nơng nghiệp – Giáo trình Kỹ thuật Lò - 93 §ång thêi làm tăng trở lực khí động dòng khí, làm tăng tải trọng cho ống khói, tăng chi phí lợng điện cho việc thông gió Đặc điểm vật liệu bám bẩn bề mặt trao đổi nhiệt khác phụ thuộc vào loại nhiên liệu đốt cháy, phơng pháp đốt chế độ nhiệt độ vùng có bề mặt hâm nóng bẩn Ngời ta phân biệt: * Bẩn bề mặt hâm nóng, nhiệt độ bên ống vợt điểm sơng nhiên liệu cháy Khi cháy nhiên liệu rắn theo lớp phụn bột lò đốt Khi cháy nhiên liệu lỏng lò dạng đuốc nhiên liệu rắn lò xyclôn Khi đốt cháy nhiên liệu khí * Bẩn bề mặt hâm nóng, nhiệt độ mặt ống thấp nhiệt độ điểm sơng nhiên liệu cháy - Khi cháy nhiên liệu rắn theo lớp phun bột nhiên liệu Nhiệt độ bên ống cao nhiệt độ điểm sơng (ống khô) Vật liệu bẩn tro nhẹ, làm tia tia không khí thổi trực tiếp vào Dễ dàng làm học Phần tử tro bám vào ống dới tác dụng lực hút nguyên tử lớp mặt Hiệu lực tăng tỉ số diện tích mỈt vËt thĨ víi thĨ tÝch cđa nã, cã nghÜa giảm kích thớc vật Hạt tro nhỏ bám chặt Khi dòng khí nóng thổi ngang qua hàng ống, vị trí lớp đọng bẩn không phụ thuộc vào hớng dòng khí, đọng lại phía sau hàng ống (Hình 5.3), phía cạnh bên Kích thớc lớp đọng bẩn phụ thuộc tốc độ dòng khí Khi tăng tốc ®é, kÝch th−íc líp ®äng gi¶m Møc ®é bÈn bỊ mặt hâm nóng sau trình ổn định phụ thuộc vào mật độ tro khói Đối vối nhiên liệu cháy có độ tro thấp, độ bẩn bề mặt dùng nhiên liệu có độ tro lớn Tác hại lớn độ bẩn bề mặt hâm nóng giảm trị số hệ số trao đổi nhiệt bề mặt hâm nóng đ cho Để đánh giá mức độ bÈn ta dïng hƯ sè bÈn: ε= λt® 1 = − δ t ® kt ® k s m3.h.grad/Kcal Trong ®ã: kt®, ks - hƯ sè trun nhiƯt cđa chùm ống bẩn tơng đơng chùm ống Khi đốt nhiên liệu rắn, với dòng khí nóng thổi ngang, giá trị giảm tăng tốc độ khí nóng tăng gần nh tuyến tính với đờng kính ống Đối với chùm ống kiểu bàn cờ, điều kiện nh nhau, nhỏ hai lần so với hàng bên cạnh Giảm bớc dọc tơng đối ống chïm èng kiĨu bµn cê tõ xng 1, làm giảm (khoảng lần) làm giảm biến hoàn toàn lớp tro cạnh sau ống Thờng hớng chuyển động dòng khí nóng mật độ lớp tro không ảnh hởng tới Hệ sè ε cđa chïm èng cã gê cao h¬n nhiỊu so víi chïm èng nh½n Trường đại học Nơng nghiệp – Giáo trình Kỹ thuật Lị - 94 Từ điều kiện trình bày cho thấy, tăng tốc độ dòng khí nóng biện pháp hợp lý để tự làm bề mặt hâm nóng khỏi bám bẩn mặt ống Tuy nhiên, tăng giới hạn định; tăng lớn làm tăng trở lực, tăng áp suất khói, tăng chi phí lợng điện cho thông gió Giới hạn dới tốc độ khói m/s (thổi ngang chùm ống) m/s (chùm ống hâm nóng không khí) Giới hạn khói với điều kiện hạn chế mài mòn ữ 14 m/s phụ thuộc vào loại nhiên liệu phơng pháp đốt cháy Độ lớn hệ số bẩn chùm ống nhẵn đốt cháy nhiên liệu rắn, trừ gỗ, xác định theo công thức: ε = C® Ct ε + ∆ε (m2.h grad/Kcal) Trong đó: - độ bẩn ban đầu, xác định theo đồ thị (Hình 5.4); Cd - hệ số hiệu chỉnh đờng kính ống với chùm ống bên, xác định đồ thị; Ct - hệ số hiệu chỉnh thành phần tro; 0,1 cacbon 0,7 than bïn; ∆ε - hÖ sè hiÖu chØnh b»ng 0,002 đa vào xác định độ lớn nhiệt, nh chùm ống bốc hơi; 17,0 m/s 10,8 m/s 4,9 m/s Hình 5.3 Các dạng lắng đọng bẩn thành ống khí nóng chuyển động ngang ống với tốc độ khác Khi đốt cháy gỗ, hệ số bẩn có giá trị 0,01 m2.h.grad/Kcal (chùm ống lò hơi) 0,008 (đối với nhiệt) 0,012 (bộ hâm nóng nớc ống nhẵn) - Khi đốt cháy mazút số loại nhiên liệu rắn lò đốt kiểu xiclôn Sau số chu kỳ làm việc lò điều kiện không thuận lợi (khoảng 10 ữ15 ngày) chiều dày lớp bẩn đạt tới ữ 7mm, 15 ữ 20mm Điều làm cho khí xả có nhiệt độ cao, tăng trở lực khí động dòng khí Để tránh tợng cần phải làm bề mặt hâm nóng Lớp bẩn có hàm lợng cao ôxít silic, ôxíti sắt sulphat kim loại kiềm Oxít silic, ôxít sắt có thành phần lớp bẩn ngng tụ thành phần khoáng nhiên liệu Sulphat kim loại kiềm tạo thành trình cháy nhiên liệu, Trng ủi hc Nụng nghip – Giáo trình Kỹ thuật Lị - 95 trạng thái nhiệt độ sôi thấp Trong trình chuyển động với khí lò hơi, chúng ngng tụ ống với lớp mỏng ôxít silic ôxít sắt (khá cứng) Để ngăn ngừa tạo thành lớp lắng đốt cháy mazút, ngời ta cho thêm phụ gia vào nhiên liệu(khoảng 0,1 ữ 1%) đa trực tiếp vào buồng đốt nhê thiÕt bÞ thỉi Phơ gia dïng phỉ biÕn hiƯn đô-lô- mít bao gồm hỗn hợp cácbonát Canxi Magiê (CaO = 30 ữ 34%; MgO = 21 ÷ 22%; CO2 = 38 ÷ 48%) m2.h.grad/Kcal HÖ sè hiệu chỉnh Đờng kính ống d (mm) ống bên Tốc ®é khÝ ω (m/s) a) m2.h.grad/Kcal Chïm èng kiĨu bµn cê Tèc ®é khÝ ω (m/s) b) Trường đại học Nơng nghiệp – Giáo trình Kỹ thuật Lị - 96 Hình 5.4 Đồ thị xác định hệ số bẩn chùm ống nhẵn phụ thuộc tốc độ dòng bụi a/ ống đặt bên b/ ống đặt kiểu bàn cờ - Khi đốt cháy nhiên liệu khí, độ bẩn bề mặt trao đổi nhiệt không đáng kể; thờng lớp bồ hóng mỏng Hệ số bẩn tính toán đốt cháy khí tự nhiên khoảng 0,005 m2.h.grad/Kcal bề mặt hâm nóng * Bề mặt hâm nóng đối lu, nhiệt độ thành ống thấp nhiệt độ đọng sơng Lớp bẩn giới hạn phần dới ống hâm nóng nớc kiểu ống phần dới hàng ống gang lò suất thấp Tro đọng lại bề mặt ẩm ống liên kết thành lớp, độ dầy tăng lên dần rắn lại, nhiệt độ bề mặt tăng cao, trình ngng nớc từ khói chấm dứt Quá trình không cản trở làm việc bình thờng lò Ngời ta làm bẩn chùm ống dừng máy để sửa chữa - Rỉ bề mặt hâm nóng lò Rỉ bề mặt kim loại tợng phá huỷ kim loại dới tác động môi trờng bên ngoài, gây trình hoá học điện hoá Mặt ống tiếp xúc trực tiếp với khói bên với nớc nớc Đặc tính phá huỷ bao gồm: rỉ toàn rỉ cục Rỉ bên bề mặt hâm nóng lò đợc phân biệt: nhiệt độ thấp ôxy lu huỳnh gây đốt cháy loại nhiên liệu nhiệt ®é cao chØ cã ë ®èt ch¸y mazót RØ ôxy tăng độ ẩm nhiên liệu tăng; làm tăng độ ẩm khói tăng nhiệt độ điểm sơng Bề mặt trao đổi nhiệt thép bị phá hoại nhanh gang Rỉ axít Sulfuric đốt nhiên liệu có hàm lợng lu huỳnh (mazút có hàm lợng lu huỳnh cao) Khí SO2 SO3 liên kết với nớc chứa khói tạo thành axít Sulfuric H2SO4 Kết khói có hỗn hợp hai thành phần H2O - H2SO4 Khi hệ đợc làm lạnh, bắt đầu có tợng ngng axit Sulfuric nhiệt ®é cao h¬n nhiƯt ®é ng−ng tơ cđa h¬i n−íc nhiệt độ tạo thành axít Sulfuric lỏng khói xác định vào hàm lơng lu huỳnh nhiên liệu Vì hàm lợng H2SO4 khói lò, nên tác động nhanh lên kim loại không xảy Tốc độ rỉ axít Sunfuric đạt cực đại nhịêt độ 120 ữ 1400C Để loại trừ tác hại rỉ axít Sunfuric, ngời ta tìm cách giảm nhiệt độ bắt đầu tách axít Sunfuric lỏng khỏi khói cách sư dơng phơ gia Phơ gia chđ u dïng cho nhiên liệu lỏng dùng cho nhiên liệu rắn có hàm lợng lu huỳnh cao Cháy mazút giảm rỉ H2SO4 độ thừa không khí đạt 1,02 ữ 1,05 (giảm SO2 chuyển thành SO3 trình cháy) * Vấn đề bảo vệ môi trờng Vấn đề môi trờng đợc giới quan tâm Hàng trăm nớc đ ký vào hiệp ớc KyoTo, nhằm hạn chế tới mức tối thiểu khí thải vào không khí, nhằm giữ cho nhiệt độ trái đất không tăng cao Trng ủi hc Nụng nghip Giáo trình Kỹ thuật Lị - 97 Mỗi nớc có qui định riêng mức ®é cho phÐp cđa khÝ th¶i: vÝ dơ nång ®é bụi nớc 50mg/m3tc, nồng độ SOx nớc châu âu 400, Mỹ 585 mg/m3tc Nồng độ NOx Đức 400, Pháp 650 - Bộ khử bụi + Khái niệm chung: Dòng sản phẩm cháy, chuyển động khí lò hơi, mang theo phần tử tro nhẹ, cứng không cháy đợc nhiên liệu Tro lắng đọng bề mặt hâm nóng, làm giảm hệ số truyền nhiệt, tăng trở lực thuỷ lực dòng khí làm hao mòn bề mặt đốt nóng Thành phần tro gồm phần tử nhỏ, kích thớc nhỏ 30àm Phần tử to phá hoại lớp lắng đọng mài mòn bề mặt đốt nóng Bụi nhiên liệu rắn cháy xỉ cứng sản phẩm cháy không khí chiếm 70 ữ 75% tro Khi cháy theo lớp lò đốt ghi học có tới 15 ữ 20% tro chứa nhiên liệu Khí xả với phần tử cứng ôxít sulfua làm ô nhiễm không khí xung quanh Loại trừ ôxít lu huỳnh khó khăn, nhng hàm lợng sản phẩm cháy nhỏ Để loại trừ phần tử cứng ngời ta sử dụng thiết bị thải tro Thiết bị thải tro nên bố trí lò có suất Tấn/h tiêu chuẩn, đặc biệt đốt cháy than nâu HiƯn ng−êi ta sư dơng kiĨu thiÕt bÞ thải tro: kiểu học, kiểu khô ẩm, kiểu điện phối hợp Mức độ làm xác định hệ số làm 0: Vq a Vq b b η0 = ⋅ 100 = 1 − ⋅ 100% Vq a a Trong ®ã: Vq - thĨ tÝch qua bé phËn th¶i tro cđa khãi (m3/h) a,b - số lợng tro nhẹ trớc sau phận thải tro, xác định thực nghiệm (g/m3) Hệ số làm đánh giá làm việc phận thải tro theo độ lớn phần tử lo¹i bá d η P = 1 − 100% c Trong đó: d, c - lợng tro riêng trớc sau phận thải tro (g/m3); - Bộ phận thải tro kiểu học - khô Hiện có hai kiểu chính: kiểu xyclôn kiểu khe chếch * Kiểu xyclôn (Hình 5.5) Nguyên tắc làm việc phận thải tro kiểu xyclôn nh sau: Luồng khói có chứa bụi đợc thổi tiếp tuyến với thân xyclôn với tốc độ cao (khoảng 20m/s), hình thành chuyển động xoáy lốc Phần tử tro cứng chuyển động theo Trường đại học Nơng nghiệp – Giáo trình Kỹ thuật Lò - 98 quán tính ép vào mặt thân xyclôn rơi xuống dới, khí nhẹ thoát nên Chuyển động xoáy làm cho áp suất tâm xoáy giảm, kết dòng khí phần côn dới thay đổi hớng theo tâm xyclôn lên trên, đa vào ống xả Tro hớng xuống dới xả theo chu kỳ liên tục, có phun nớc tơi nhỏ làm giảm bụi Khí vào xyclôn thờng theo ống có tiết diện chữ nhật, cho hiệu làm việc tốt Giảm bề rộng khe ống vào rút ngắn qu ng đờng chuyển ®éng cđa phÇn tư cøng tíi tiÕp xóc víi thành trụ, làm cho hiệu làm việc tốt Lực phân ly ly tâm xyclôn P= đây: m u2 r m - khối lợng phần tử bụi u - tốc độ vào dòng khí r - bán kính xyclôn Hình 5.5 Sơ đồ hoạt động xyclôn Cùng tốc độ vào u, lực P tỉ lệ nghịch với bán kính r, phận thải tro thờng dùng xyclôn có đờng kính nhỏ Tuy nhiên đờng kính giảm tới mức độ đó, không làm giảm hiệu làm việc Xyclôn chế tạo gang cho phép đặt dòng khí có nhiệt độ cao (tới 450 0C) Nhợc điểm xyclôn trở lực cao (85mm cột nớc) làm tro bị ứ đọng khó làm kín khít Đối với lò số lợng sản phẩm cháy lớn 30.000 m3/h, đờng kính xyclôn tới 250mm * Kiểu khe chếch Thiết bị thải tro kiểu khe chếch sử dụng với sản phẩm cháy tíi 30.000 m3/h than ®èt cã ®é tro nhá; kÝch thớc hạt tro cỡ 30 ữ 35 àm, đạt hiệu suất 80% Sơ đồ làm việc mổ tả (Hình 5.7) Sàng khe chếch chế tạo thép góc gang, đặt nghiêng 300 so với hớng chuyển động dòng khí Luồng bụi qua sàng, phần lớn khí tách khỏi phần tử bụi nhỏ Phần tử bụi có kích thớc lớn va đập vào mặt sàng khe chếch, theo dòng khí vào xyclôn Tại trình làm khí đợc thực Tốc độ sản phẩm cháy trớc sàng khe chếch 10 ữ 15 m/s Chiều dài thép góc Trường đại học Nơng nghiệp – Giáo trình Kỹ thuật Lò - 99 fk bk Trong ®ã: fk - diƯn tÝch tiÕt diƯn cưa vµo (m2) bk - bỊ réng cưa vµo Vq (m2) fk = ly = ω Søc c¶n thủ lùc khe chÕch bé phËn th¶i tro ∆h = ξ ω2 ⋅ρ (N/m2); Khi sư dơng hƯ sè thùc nghiƯm ξ, ta cã cã c«ng thøc thùc nghiƯm 0,58.Vq fk = θ ∆h1 + k 273 Trong ®ã: Vq , θ k - thĨ tÝch nhiệt độ khói Tên - Góc nghiêng nắp cánh Xyclôn *0 - Đờng kính xyclôn - Chiều cao bên cửa vào a - Chiều cao ống thải - Chiều cao phần trụ thân hT - Chiều cao phần côn hK - Chiều cao xyclôn H -Đờng kính ống xả khí d -Đờng kính lô xả tro d1 - Chiều rộng cửa vào xyclôn b - Chiều rộng cửa vào bên b1 - Chiều dài ống vào l - Đờng kính trung bình xyclôn Dtb - Chiều cao miệng thoát tro hn Đơn vị đo h - xác định theo (mm cột nớc) Bảng 5.1 Kích thớc hình học xyclôn NHI - Ô - GA (Hình 5.5) Kiểu Xicl«n ЦH-15 ЦH-15y ЦH-24 ЦH-11 C 15 15 24 11 mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm 40 - 800 0,66D 1,74D 2,26D 2D 4,56D 0,6D 0,3 – 0,4D 0,2D 0,26D 0,6D 0,8D 0,24 – 0,32D 200 - 800 0,66D 1,5D 1,51D 1,5D 3,31D 0,6D 0,3 – 0,4D 0,2D 0,26D 0,6D 0,8D 0,24 – 0,32D 400 - 1000 1,11D 2,11D 2,11D 1,75D 4,26D 0,6D 0,3 – 0,4D 0,2D 0,26D 0,6D 0,8D 0,24 – 0,32D 40 - 800 0,48D 1,56D 2,08D 2D 4,38D 0,6D 0,3 – 0,4D 0,2D 0,26D 0,6D 0,8D 0,24 – 0,32D Bộ phận thải tro ẩm (Hình 5.8) Bụi tro sản phẩm cháy đợc loại bỏ, độ khí đạt tới 85% Cần lu ý, loại thiết bị dùng sản phẩm cháy nhiên liệu có hàm lợng lu huỳnh cao Trng ủi hc Nụng nghip – Giáo trình Kỹ thuật Lị -100 0,9% cho 1000 Kcal/kg nhiệt cháy, tránh cho kim loại bị phá huỷ Sản phẩm cháy vào phận thải tro theo hớng tiếp tuyến với thân phận, thực chuyển động xoáy lốc Nhờ tiếp xúc với nớc phun từ vòi phun, bụi bị làm ẩm hoá va tách khỏi dòng khí Khí tách thoát phần thân Hỗn hợp tro tách qua r nh bé phËn th¶i tro Èm * Bé thải tro kiểu điện Bộ phận thải tro kiểu điện cho hiệu suất làm đạt tới 98%, phần tử có kích thớc 5àm bị loại bỏ hoàn toàn Kích thớc phần tử tới 60àm, hiệu suất đạt 72% Sơ đồ nguyên tắc làm việc trình bày (hình 5.9) Tại tâm ống, ngời ta lắp đặt ®iƯn cùc, nèi víi cùc ©m cđa ngn mét chiỊu ống nối với cực dơng nguồn Điện áp chiều đạt tới 90.000 Vôn xung quanh điện cực tạo trờng điện từ Bụi tro bám thành lớp điện cực, làm giảm hiệu làm việc phận thải tro Vì điện cực cần phải đợc làm Tốc độ chuyển động khí 1,3 ÷ m/s Søc c¶n thủ lùc ÷ 20 mm cột nớc chi phí điện 0,3 ữ 0,5 KWh/1000m3 khÝ KhÝ KhÝ vµo Nhá nhÊt KhÝ a) b) Hình 5.6 Xyclôn Nhi - Ô - Ga a/ Dạng chung b/ Kích thớc 1- Miệng vào; 2- Thân; 3- ống thoát khí; 4- Cánh xoắn; 5- Phần côn thân xyclôn; 6- Đờng khí; 7- Thùng tro * Giảm bớt khí độc hại - Giảm SO2: ViƯc khư l−u hnh cã thĨ tiÕn hµnh tr−íc, sau đốt Trong đốt, đa trực tiếp đá vôi vào buồng đốt, bị nhiệt phân theo phản ứng: Trng ủi hc Nụng nghip – Giáo trình Kỹ thuật Lị -101 CaCO3 = CaO + CO2 CaO tiÕp xóc víi SO2 khãi, cã ph¶n øng CaO + SO2 + O2 = CaSO4 Ph¶n øng x¶y thuận lợi nhiệt độ 820 ữ 8500C Nhiệt độ cao, hiệu giảm, nhiệt độ 13500C CaSO4 lại bị phân huỷ trở lại thành SO2 Phơng pháp khử SO2 đốt đơn giản, rẻ tiền đợc dùng phổ biến Ngoài ngời ta cho khói sau khử qua chất hấp thụ SO2 cho kết tốt Khí Khí Bụi vào Bụi vào a) Ra Nhỏ Vào b) Hình 5.7 Sơ đồ phận thải tro kiểu khe chếch (a) kiểu xyclôn (b) Lợi dụng phản ứng hoạt hoá cách phun nớc dới dạng sơng vào hoạt hoá đặt sấy không khí khử bụi, đ làm tăng bỊ mỈt tiÕp xóc: Trường đại học Nơng nghiệp – Giáo trình Kỹ thuật Lị -102 CaO + H2O = Ca(OH)2 Ca(OH)2 + SO2 = CaSO3 + H2O 10 Hình 5.8 Bộ phận thải tro ẩm 1-thân; 2- ống vào; 3- ống 4- vòi phun ẩm; 5- sàng ống 6- ống nớc; 7- vòi t−íi 8- cưa; 9- van thủ lùc 10- èng lo¹i hỗn hợp tro Hình 5.9 Sơ đồ thải tro kiểu điện 1- đờng vào; 2- điện cực lắng; 3- điện cực dây; 4- thoát khí; 5- loại tro Ngoài sử dụng phơng pháp nghiền vôi thành bột (khoảng 80% hạt có kích thớc 25àm) cần lu ý, giữ nhiệt độ khí thải cao 100C so với nhiệt độ đọng sơng - Giảm NOx: NOx tạo thành từ nitơ không khí nhiên liệu Xử lý thực trình cháy xử lý sau đ hình thành Phơng pháp xử lý đốt chủ yếu Ta có ph¶n øng sau: N2 + O = NO + N N + O2 = NO2 N + OH = NO + H Trường đại học Nơng nghiệp – Giáo trình Kỹ thuật Lị -103 Thực nghiệm cho thấy, dới 15000C NOx hình thành ít, nhng 15000C tăng mạnh Quá trình hình thành NOx giải thích: Khí clorua hyđrô chất bốc nhiên liệu bị nhiệt phân giải thành gốc CH tự do, gặp nitơ không khí thành HCN N phản ứng với ôxy nhanh tạo thành NOx Ta thấy dới 15000C thành phần NOx Nitơ nhiên liệu bị nhiệt phân giải thành N, CN, HCN 600 ữ 8000C, ®ã bng ®èt cã nhiƯt ®é cao dễ bị ôxy hoá (chiếm khoảng 60 ữ 80% tổng NOx) NOx nhiên liệu phụ thuộc nhiều vào hệ số thừa không khí Từ sở trên, để giảm NOx ta có biện pháp sau: - Giảm hệ số thừa không khí nồng độ ôxy; - Giảm bớt nhiệt độ cháy buồng đốt; - Giảm thời gian khí lu nhiệt độ cao; Cần lu ý, làm giảm NOx, đồng thời lại làm giảm hiệu trình cháy Trong kỹ thuật thờng dùng phơng pháp tái tuần hoàn khói, phơng pháp đốt phân cấp dùng vòi phun Phơng pháp tái tuần hoàn khói, dùng quạt tái tuần hoàn hút khói trớc sấy không khí đa vào buồng hỗn hợp với không khí đa vào buồng đốt Phơng pháp vừa giảm nhiệt độ vừa giảm nồng độ ôxy Hệ số tái tuần hoàn khoảng 15 ữ 20%, lợng NOx lò than phun giảm 25% Phơng pháp đốt phân cấp, ban đầu đốt với hệ số thừa không khí 0,8 cấp Giai đoạn cấp hai, hệ số thừa không khí lớn 1, cung cấp đủ không khí cho cháy giảm đợc 50% NOx Phơng pháp dïng vßi phun, vßi phun cã giã cÊp mét chiÕm khoảng 15 ữ 20%, gió cấp hai chiếm 35 ữ 45%, lại gió cấp hai phụ Nhiệt độ cách vòi phun m đ giảm từ 16000C xuống 14000C, lợng NOx giảm 16% tránh đóng xỉ Trường đại học Nơng nghiệp – Giáo trình Kỹ thuật Lò -104 Tµi liƯu tham khảo 1- Trơng Duy Nghĩa- Nguyễn Sỹ M o Thiết bị lò Tập 1,2 NXB KHKT Hà Nội 1974- 76 2- Công nghệ lò mạng nhiệt Phan Lê Dần, Nguyễn Công Hàn NXBKHKT 1999 3- Lò - P KoteHGu yctaHobk Nhà xuất lợng Moskba1968 4- Calcul thermique des chaudìeres Friedirch et Kark Nuber Dunol Paris 1972 5- M.I Reznikov vµ céng sù Steam boilers of thermel powel stations Mir Publishers 1960 6- Babcock vµ Wilcok Steam, its generation an use USA 1992 Trường đại học Nơng nghiệp – Giáo trình Kỹ thuật Lò -105 ... bệ đỡ; 6- đôm hơi; 7- ống xả Sơ đồ tuần hoàn nớc lò đốt ống lò b- Lò hai ống lò1 - bao hơi; 2- ống lò hình sóng Trng ủi hc Nụng nghip – Giáo trình Kỹ thuật Lị - b/ Lò ống... - Hình 1.1 Cấu tạo toàn thể lò bình 1- bao (bình lò) ; 2- đáy bao hơi; 3- đôm hơi; 4- ống dẫn ra; 5- đầu nối ống nớc cấp; 6- đỡ; 7- nắp đậy; 8- áp kế; 9- ống thuỷ; 1 0- van an toàn; 1 1- van... nhiệt; 2 3- móng; 2 4- đờng khói thải ngầm; 2 5- ống khói; 2 6- chắn điều chỉnh khói Hình 1.2 Lò ống lò a- Lò ống lò 1- ống lò hình sang; 2- buồng đốt; 3- ®−êng khãi thø hai; 4- ®−êng khãi thø 3; 5- bệ