Nồi hơi được phân loại theo nhiều cách như: Phân loại nồi hơi theo mục đích sử dụng hơi, phân loại theo kết cấu nồi hơi, phân loại theo loại nhiên liệu dùng cho nồi hơi, phân loại theo thông số hơi, phân loại theo tuần hoàn của nước trong nồi hơi.
1. Phân loại nồi hơi theo mục đích sử dụng hơi chúng ta có:
− Nồi hơi chính: Nồi hơi chính có nhiệm vụ sinh ra hơi cung cấp cho máy chính (tuabin hơi, hoặc máy hơi), cung cấp hơi cho các máy phụ, cho mục đích hâm sấy và cho nhu cầu sinh hoạt,
− Nồi hơi phụ: Nồi hơi phụ có nhiệm vụ cung cấp hơi cho các máy phụ, cho mục đích hâm sấy và cho nhu cầu sinh hoạt.
2. Phân loại theo kết cấu chúng ta có:
− Nồi hơi ống lửa NHOL, là nồi hơi mà khói lò đi trong ống, còn nước bao bọc bên ngoài ống,
− Nồi hơi ống nước NHON, là nồi hơi mà nước đi trong ống, còn khói lò đi ngoài ống,
− Nồi hơi liên hiệp ống lửa-ống nước.
Hình 2.15. Sơ đồ nguyên lý của một số loại nồi hơi
a - Nồi hơi ống nước đứng tuần hoàn tự nhiên. b - Nồi hơi ống lửa ngược chiều.
c - Nồi hơi ống nước nằm khí lò đi chữ Z.
3. Phân loại theo loại nhiên liệu dùng cho nồi hơi chúng ta có:
− Nồi hơi đốt dầu,
− Nồi hơi đốt than,
− Nồi hơi khí xả, tận dụng năng lượng trong khí xả của động cơ,
− Nồi hơi dùng năng lượng nguyên tử.
4. Phân loại theo thông số hơi, chúng ta có:
− Nồi hơi cao áp, áp suất của nồi hơi Pn ≥ 45 kG/cm2,
− Nồi hơi trung áp, áp suất của nồi hơi Pn = 20 ÷ 45 kG/cm2,
− Nồi hơi thấp áp, áp suất của nồi hơi Pn ≤ 20 kG/cm2.
5. Phân loại theo tuần hoàn của nước trong nồi hơi ta có:
− Nồi hơi tuần hoàn tự nhiên,
− Nồi hơi tuần hoàn cưỡng bức. II. NỒI HƠI ỐNG LỬA
1. Sơ đồ nguyên lý:
Hình 2.16. Sơ đồ nguyên lý nồi hơi ống lửa.
Trên hình 2.16 ta có:
1 – thân nồi hơi, 2 –buồng đốt, 3 – hộp lửa,
4 – ống lửa, 5 – đinh chằng ngắn, 6 – đinh chằng dài, 7 – bầu khô hơi, 8 – mã đỉnh hộp lửa.
Dầu đốt và không khí được cấp vào buồng đốt (2) cháy, sinh ra khí lò, khí lò đi vào hộp lửa 3, sau đó đi vào các ống lửa 4, trao nhiệt cho nước bao bọc chung quanh buồng đốt, hộp lửa, ống lửa hoá thành hơi. Khói lò đi tiếp qua hộp khói, bộ hâm nước tiết kiệm, bộ sưởi không khí.
2. Đặc điểm kết cấu a. Thân nồi hơi
Thân nồi hơi hình trụ tròn, do 1, 2, 3 tấm thép nồi hơi hàn hoặc tán lại, mối hàn hoặc tán dọc thân nồi hơi không nên ở cùng một đường sinh để chống xé dọc nồi hơi, không nên ở cùng mức nước nồi hơi để để tránh gây nên ứng xuất nhiệt và hiện tượng mỏi, không nên tỳ lên bệ nồi hơi vì khó kiểm tra và mối nối chóng bị mục rỉ.
Cửa chui khoét trên thân nồi hơi có hình bầu dục, trục ngắn theo hướng đường sinh của thân nồi vì bầu hình trụ có ứng suất xé dọc δd lớn gấp đôi ứng suất xé ngang nên nồi hơi dễ bị xé dọc hơn xé ngang.
b. Nắp nồi hơi
Nồi hơi có nắp trước và nắp sau. Nắp trước còn gọi là mặt sàng trước, vì có các lỗ khoét để lắp buồng đốt, ống lửa, đinh chằng dài.
c. Buồng đốt
Buồng đốt bị tác dụng của nhiệt độ cao, của lực nén khí cháy, phía ngoài bị tác dụng của áp lực nước và bị võng xuống bởi chính trọng lượng bản thân. Do đó buồng đốt có kết cấu hình trụ, để đảm bảo độ bền tốt (chịu lực tốt).
Buồng đốt có thể là hình trụ tròn, có thể là hình trụ gợn sóng [hình 2.18]. Buồng đốt hình trụ gợn sóng có các ưu điểm: làm tăng bề mặt hấp nhiệt của buồng đốt lên 8÷12%, khử được giãn nở nhiệt khi nhiệt độ thay đổi, buồng đốt hình trụ tròn phải có kết cấu khử giãn nở nhiệt riêng (như một đầu buồng đốt di động). Buồng đốt hình trụ gợn sóng tăng được độ dẻo theo hướng dọc trục, và tăng độ cứng theo hướng kính, đảm bảo chịu được áp suất cao.
Số lượng buồng đốt tuỳ thuộc vào diện tích bề mặt hấp nhiệt, thông thường nồi hơi có 1, 2, 3 buồng đốt.
Buồng đốt có thể là hình trụ đúc liền, có thể là do 2, 3 tấm thép nồi hơi ghép lại.
Hình 2.18. Kết cấu các loại buồng đốt hình gợn sóng
a – buồng đốt hãng Foxa, b - buồng đốt hãng Morrisona, c - buồng đốt hãng Deightona.
Hộp lửa dùng để tiếp tục đốt số chất đốt chưa kịp cháy hết trong buồng đốt, dung tích của hộp lửa không nhỏ hơn dung tích của buồng đốt để đảm bảo cháy hết chất đốt, diện tích mặt cắt ngang của hộp lửa nên bằng diện tích mặt cắt ngang của tất cả các ống lửa thuộc hộp lửa đó.
Thành trước của hộp lửa được gọi là mặt sàng sau.
Vách sau và vách bên của hộp lửa được cố định với thân nồi hơi và với hộp lửa khác bằng các đinh chằng ngắn.
e. Mã đỉnh hộp lửa
Hộp lửa tiếp xúc với ngọn lửa có nhiệt độ cao, lại có kết cấu hình hộp, nên không có lợi cho việc chịu lực vì vậy đỉnh hộp lửa có gắn mã gia cường, còn gọi là mã đỉnh hộp lửa.
f. Ống lửa
Ống lửa dẫn khói lò đi từ hộp lửa vào hộp khói và trao nhiệt cho nước bao bọc bên ngoài để hoá thành hơi. Ống lửa là bề mặt hấp nhiệt chủ yếu của nồi hơi (chiếm 80÷90%). Có 2 loại ống lửa: ống lửa thường và ống lửa chằng. Ống lửa chằng ngoài nhiệm vụ dẫn khói lò, còn có nhiệm vụ chằng giữ nắp trước của nồi hơi với thành trước của hộp lửa (chằng giữ 2 mặt sàng).
Ống lửa thường có độ dày 2,5÷4,5 mm và tuỳ thuộc vào áp suất của nồi hơi. 2 đầu mút của ống lửa thường được nong lên hoặc hàn lên các mặt sàng. Đầu mút phía hộp lửa phải đuợc bẻ mép.
Ống lửa chằng dày 5÷9,5 mm, 2 đầu mút của ống lửa chằng được hàn hoặc bắt ren ốc vào các mặt sàng. Ống lửa chằng chiếm khoảng 30% tổng số các ống lửa và được bố trí xen kẽ với các ống lửa thường.
g. Đinh chằng ngắn, đinh chằng dài
Đinh chằng ngắn dùng để chằng giữ thành hộp lửa với nhau, chằng giữ thành hộp lửa với nắp sau của nồi hơi. Đinh chằng ngắn có thể được cố đình bằng cách ren hàn hoặc tán đinh.
Đinh chằng dài để chằng giữ nắp trước và nắp sau của nồi hơi (phần không có ống lửa). Đinh chằng dài được cố định bằng cách hàn hoặc bắt ren ốc . Đinh chằng dài có đường kính bằng 50÷90 mm.
h. Bầu khô hơi
Bầu khô hơi làm tăng chiều cao của không gian hơi, làm cho các hạt nước có trọng lượng lớn hơn phải rơi trở lại nồi hơi, làm tăng độ khô của hơi.
i. Nắp cửa người và nắp cửa tay
Hình 2.19 thể hiện các nắp cửa người và cửa tay khác nhau, dùng cho nồi hơi. a – dùng cho nồi hơi có áp suất p ≤ 25 kG/cm2,
b - dùng cho nồi hơi có áp suất p > 25 kG/cm2, c - dùng cho nồi hơi có áp suất p >> 25 kG/cm2. 1 – ren bắt nắp nồi hơi,
3 – phần bên dưới của nắp nồi hơi, 4 – bộ làm kín nắp nồi hơi.
Nắp cửa người (còn gọi là nắp cửa chui) để người sử dụng có thể chui vào bên trong nồi hơi kiểm tra, vệ sinh, sửa chữa nồi hơi. Nắp cửa người có vành gia cường phía bên trong nồi hơi.
Nắp cửa tay dùng để luồn tay vào lau chùi, vệ sinh và sửa chữa bên trong nồi hơi.
Hình 2.19. Một số kết cấu nắp cửa người, nắp cửa tay của nồi hơi
Nắp cửa người, nắp cửa tay đều được đóng từ phía trong ra [hình 2.19], để lợi dụng áp suất trong nồi hơi làm tăng độ kín của cửa. Nắp cửa người và nắp cửa chui đều có hình bầu dục và nếu nắp được khoan ở phần hình trụ của thân nồi, thì trục ngắn hướng theo hướng đường sinh của thân nồi.
3. Ưu, nhược điểm Ưu điểm:
- Nhờ ống lớn và thẳng nên có thể dùng được nước xấu, chưa lọc hoặc nước lẫn dầu.
- Bền, sử dụng đơn giản.
- Thân nồi chứa nhiều nước, năng lực tiềm tàng lớn, áp suất nồi hơi khá ổn định, ngay cả khi thay đổi tải đột ngột.
- Chiều cao của không gian hơi khá lớn nên độ khô của hơi nước kha cao x=0,95÷0,98, do đó không cần phải có thiết bị khô hơi.
Khuyết điểm:
- To, nặng, chứa nhiều nước. - Cường độ bốc hơi yếu.
- Nước nhiều, nên thời gian nhóm lò lấy hơi lâu từ 6÷10h, nồi hơi chính lên đến 24÷48h.
- Khi nổ vỡ khá nguy hiểm.