* Tính toán hợp thức nhu cầu không khí cho quá trình đốt cháy dầu đốt
Quá trình đốt cháy cần không khí. Khối lượng không khí cần thiết được tính theo phương pháp dưới đây.
Bước đầu tiên là xác định thành phần của dầu đốt. Các thông số dầu đốt điển hình rút ra từ các phân tích trong phòng thí nghiệm cho trong bảng dưới đây:
Bảng 2.1: Số liệu phân tích thành phần dầu [8]
Thành phần % khối lƣợng Cacbon 85,9 Hydro 12 Oxy 0,7 Nitơ 0,5 Lưu huỳnh 0,5 Nước (H2O) 0,35 Tro xỉ 0,05
GCV nhiên liệu 10880 kcal/kg
Nếu chúng ta sử dụng những số liệu phân tích này và xem xét 100 kg dầu đốt, sẽ có các phản ứng hoá học như sau:
Yếu tố Khối lượng phân tử (kg / kg mole)
C 12
O2 32 H2 2
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn S 32 N2 28 CO2 44 SO2 64 H2O 18 C + O2 → CO2 H2 + 1/2O2 → H2O S + O2 → SO2 Thành phần nhiên liệu C + O2 → CO2 12 + 32 → 44
12 kg C cần 32 kg O2 để tạo ra 44 kg CO2, vì vậy 1 kg C cần 32/12 kg, tương đương 2,67 kg O2.
(85,9) C + (85,9 x 2,67) O2 → 315,25 CO2 2H2 + O2 → 2H2O
4 + 32 → 36
4 kg H2 cần 32 kg O2 để tạo ra 36 kg nước, do đó, 1 kg H2 cần 32/4 kg tương đương 8 kg O2 (12) H2 + (12 x 8) O2 → (12 x 9 ) H2O S + O2 → SO2 32 + 32 → 64 32 kg S cần 32 kg O2 để tạo ra 64 kg SO2, vì vậy, 1kg S cần 32/32 kg, tức là 1kg O2 (0,5) S + (0,5 x 1) O2 → 1,0 SO2 Tổng cộng lượng O2 cần = (229,07+96+0,5) = 325,57 kg O2 có trong 100 kg nhiên liệu (đưa ra) = 0,7 kg
Lượng O2 cần thêm = 325,57 – 0,7 = 324,87 kg
Từ đó, lượng không khí khô cần = (324,87) / 0,23 (không khí chưa 23% O2, theo trọng lượng )
= 1412,45 kg không khí Lượng không khí cần trên lý thuyết = (1412,45) / 100
= 14,12 kg không khí / kg nhiên liệu
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Như vậy, giữa nhiên liệu cháy (dầu) và không khí dùng để đốt cháy có một quan hệ nhất định. Khi lưu lượng nhiên liệu vì một lý do nào đó thay đổi thì lưu lượng không khí cũng phải thay đổi cho phù hợp (lưu lượng nhiên liệu là chủ đạo, lưu lượng không khí là phụ thuộc). Nếu trong quá trình làm việc lượng không khí không phù hợp (thừa hoặc thiếu) đều dẫn đến các phản ứng cháy không hoàn toàn, hiệu suất thấp và gây tổn thất dầu.
Việc điều khiển tối ưu sự cháy của nhiên liệu là thực hiện tìm một hệ số tỷ lệ giữa nhiên liệu và không khí như thế nào đó để nhiệt độ ngọn lửa là cực đại, hình 2.4. Theo ví dụ phân tích ở trên ta có thể điều khiển lưu lượng gió theo tín hiệu điều khiển lưu lượng dầu hoăc điều khiển độc lập nhau. Thông thường lưu lượng dầu và gió được bộ điều khiển tính toán theo nhiệt độ đặt và tín hiệu phản hồi. Tỷ lệ dầu và gió được tính toán dựa trên cơ sở phân tích quá trình cháy. Thậm chí đối với những hệ thống cũ các thợ lò thường đốt lò theo kinh nghiệm và điều chỉnh lưu lượng dầu và gió bằng tay. Ví dụ ở Nhà máy kính Đáp Cầu (Bắc Ninh); hệ thống cũ của nhà máy cán 3 vạn Thái Nguyên...
Trên thực tế do nhiều yếu tố tác động như: Nhiệt độ gió (nhiệt độ môi trường), chất lượng không khí (không phải lúc nào tỷ lệ O2 có trong không khí là 23%), nhiệt độ và chất lượng dầu ... do vậy tỷ lệ gió và dầu không phải lúc nào cũng theo đúng tỷ lệ tính toán. Thường thì lưu lượng gió cần nhiều hơn tính toán, điều đó thể hiện qua hệ số dư thừa
'
m m
, với m’ là khối lượng không khí tính toán, m là khối lượng không khí cần thực tế (thường 1.1 1.25 ).
Trong quá trình làm việc, nếu điều kiện làm việc đúng như giả thiết ban đầu (= hằng số), khi đó nếu thay đổi lưu lượng dầu vào lò ta có họ đặc tính cực trị như hình 2.5a. Còn nếu có tác động nhiễu vào lò, làm hệ số thay đổi thì ta có họ đặc tính cực trị như hình 2.5b.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Để khắc phục những khó khăn trong quá trình phân tích các phản ứng cháy và các yếu tố liên quan, các hệ thống điều khiển mới hiện nay hầu hết là thực hiện theo nguyên tắc điều khiển thích nghi giữa lưu lượng gió theo lưu lượng dầu. Bộ điều khiển thích nghi tìm cực trị có nhiệm vụ dò tìm lưu lượng gió phù hợp nhất với mỗi lưu lượng dầu, đồng thời luôn duy trì điểm làm việc tối ưu.Tức là tìm hệ số
bằng bao nhiêu đó để có nhiệt độ ngọn lửa là cực đại.
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 anfa N h ie t d o
DAC TINH CUC TRI KHI LL DAU THAY DOI
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 anfa N h ie t d o
HO DAC TINH CUC TRI KHI CO NHIEU TAC DONG
Hình 2.5. Họ đặc tính cực đại của lò đốt