III. NỒI HƠI ỐNG LỬA – ỐNG NƯỚC
a. Nguyên lý làm việc
Hình 2.23 thể hiện sơ đồ nguyên lý của nồi hơi ống nước 3 bầu không đồi xứng. Chất đốt, không khí cấp vào trong buồng đốt cháy, sinh ra khí lò. Khí lò quét qua các ống nước trao nhiệt cho nước ở trong ống. Nước trong ống nhận nhiệt sinh ra hơi. Tuần hoàn của nước trong nồi hơi là tuần hoàn tự nhiên.
Hình 2.23. Sơ đồ nguyên lý của nồi hơi ống nước 3 bầu không đồi xứng
Ở hình trên ta có:
1 – bầu nước – hơi, 2 – bầu nước, 3 – bầu nước,
4 – ống góp bộ sấy hơi, 5 – các ống xuống, 6 – các ống nước-hơi lên, 7 – các ống nước-hơi lên, 8 – các ống nước-hơi lên, 9 – bộ sấy hơi,
10 – bộ hâm nước tiết kiệm. 11. bộ sưởi không khí, 12 – buồng đốt.
Nồi hơi có 2 mạch tuần hoàn:
Nước từ bầu 1 đi xuống bầu 3 theo các ống không hấp nhiệt đặt bên ngoài nồi hơi, sau đó vào các ống lên 8, nhận nhiệt hoá hơi. Hỗn hợp nước hơi trong ống 8 có tỷ trọng nhỏ hơn tỷ trọng của nước ở các ống xuống bên ngoài nồi hơi, bị nước đẩy lên bầu 1.
- Mach tuần hoàn phức tạp bao gồm 2 vòng tuần hoàn tự nhiên:
Vòng tuần hoàn 1: Nước từ bầu 1 đi xuống các ống 5 đặt sát vách ống (bị che khuất bởi các ống lên 6), vào bầu nước 2, đi lên theo các ống 6, hấp nhiệt bức xạ của buồng đốt sinh ra hơi, hỗn hợp nước-hơi ở các ống 6 bị nước có tỷ trọng cao hơn ở các ống xuống 5 đẩy về bầu 1.
Vòng tuần hoàn 2: Nước từ bầu 1 đi xuống các ống 5 đặt sát vách ống (bị che khuất bởi các ống lên 6), vào bầu nước 2, đi lên theo các ống 7, hấp nhiệt đối lưu của khí lò sinh ra hơi, hỗn hợp nước-hơi ở các ống 7 bị nước có tỷ trọng cao hơn ở các ống xuống 5 đẩy về bầu 1.
b. Ưu nhược điểm
Nồi hơi có các ưu điểm của nồi hơi ống nước đứng tuần hoàn tự nhiên, ngoài ra so với nồi hơi 3 bầu đối xứng nó có các ưu nhược điểm sau:
- Chỉ có 1 đường khói lò, nên nồi hơi gọn hơn nhiều. - Hiệu suất của nồi hơi cao hơn η=93%.
- Vẫn còn 3 bầu nên nồi hơi to nặng.
- Bộ sấy hơi đặt đứng nên khó lắp ráp sửa chữa, vệ sinh.
- Có thêm bầu góp hơi của bộ sấy hơi, nên nồi hơi vẫn còn kồng kềnh.
Bầu góp bộ sấy hơi được chia làm 2 ngăn, ngăn hơi vào nhỏ hơn ngăn hơi ra vì thể tích của hơi vào nhỏ hơn thể tích của hơi ra bộ sấy hơi.
Lớp ống xuống 5 và ống lên 6 được lắp kín quanh buồng đốt, ngoài nhiệm vụ cấp nước cho các mạch tuần hoàn (các ống 5) và nhận nhiệt bức xạ của buồng đốt để sinh hơi, còn có nhiệm vụ bảo vệ vách buồng đốt không bi cháy hỏng.
6. Nồi hơi ống nước đứng kiểu chữ D nghiêng
a. Nguyên lý làm việc
Sơ đồ nguyên lý của nồi hơi ống nước 2 bầu kiểu chữ D nghiêng được thể hiện trên hình 2.24.
Nguyên lý làm việc của nồi hơi ống nước 2 bầu kiểu chữ D nghiêng: khí lò đi ngoài ống trao nhiệt cho nước ở trong ống để sinh ra hơi.
Nồi hơi có 2 mạch tuần hoàn tự nhiên: - Mạch tuần hoàn I:
Nước từ bầu 1 đi xuống các ống 4 vào bầu 2 , sau đó vào các ống lên 6, nhận nhiệt hoá hơi. Hỗn hợp nước hơi trong ống 6 có tỷ trọng nhỏ hơn tỷ trọng của nước ở các ống xuống 4, bị nước đẩy lên bầu 1.
- Mach tuần hoàn II:
Nước từ bầu 1 đi xuống các ống 4, vào bầu nước 2, đi vào các ống 5 ở đáy nồi hơi, vào hộp góp 3, đi lên các ống 7 bố trí ở quanh vách buồng đốt nồi hơi, hấp nhiệt bức xạ của khí lò sinh ra hơi, hỗn hợp nước-hơi ở các ống 7 bị nước có tỷ trọng cao hơn ở các ống xuống 4 đẩy về bầu 1.
Lớp ống lên 7 được lắp kín quanh buồng đốt ngoài nhiệm vụ nhận nhiệt bức xạ của buồng đốt để sinh hơi, còn có nhiệm vụ bảo vệ vách buồng đốt không bị cháy hỏng. Phương pháp lắp vách ống 7 được thể hiện trên hình 2.25.
Hình 2.24. Sơ đồ nguyên lý của nồi hơi ống nước 2 bầu kiểu chữ D nghiêng
Ở hình 2.24 ta có:
1 – Bầu nước – hơi, 2 – Bầu nước, 3 – ống góp nước, 4 – Các ống nước xuống, 5 – Các ông nước, 6 – Các ống nước-hơi lên, 7 – Các ống nước-hơi lên-vách ống,
8 – Bộ sấy hơi, 9 – Bộ hâm nước tiết kiệm, 10 - Bộ sưởi không khí.
b. Ưu nhược điểm Ưu điểm:
Nồi hơi có đầy đủ các ưu nhược điểm của nồi hơi ống nước đứng. Ngoài ra nồi hơi chữ D nghiêng còn có các ưu nhược điểm sau:
- Nồi hơi chỉ có 2 bầu. Lại có vách ống giảm được diện tích các ống nước sôi 6; dẫn đến nồi hơi gọn nhẹ, tiện lơi bố trí 2 nồi hơi trên một tàu.
- Bộ sấy hơi được đặt nằm nên có thể rút ra vệ sinh, sửa chữa dễ dàng.
- Các ống nước sôi có góc nghiêng lớn 35÷700, nên không cần tấm dẫn khí khói lò vẫn quét khắp các bề mặt hấp nhiệt.
- Tuần hoàn của nồi hơi khá đảm bảo.
- Do có vách ống làm mát nên gạch buồng đốt ở các vách ít bị cháy hỏng.
- Do có các ống làm mát sàn buồng đốt, nên gạch sàn buồng đốt ít bị cháy hỏng.
Nhược điểm:
- Đòi hỏi chất lượng nước cao, sử lý kỹ càng. - Cần phải có bộ tự động cấp nước.
Hình 2.25. Phương pháp lắp vách ống nồi hơi (các ống hấp nhiệt bức xạ).
1 – các ống hấp nhiệt bức xạ, 2 – các tấm cố định ống, 3 – vữa chịu lửa. 7. Nồi hơi chữ D đứng
a. Nguyên lý làm việc
Nguyên lý làm việc của nồi hơi chữ D đứng thể hiện trên hình 2.26. Khí lò đi ngoài ống trao nhiệt cho nước ở trong ống để sinh ra hơi.
Nồi hơi có 3 mạch tuần hoàn:
- Mạch tuần hoàn I:
Nước từ bầu 1 đi xuống các ống 4 vào bầu 2 , sau đó vào các ống lên 6, nhận nhiệt hoá hơi. Hỗn hợp nước hơi trong ống 6 có tỷ trọng nhỏ hơn tỷ trọng của nước ở các ống xuống 4, bị nước đẩy lên bầu 1.
- Mạch tuần hoàn II:
Nước từ bầu 1 đi xuống các ống 4 vào bầu 2 , sau đó vào các ống lên 8, nhận nhiệt hoá hơi. Hỗn hợp nước hơi trong ống 8 có tỷ trọng nhỏ hơn tỷ trọng của nước ở các ống xuống 4, bị nước đẩy lên bầu 1.
- Mach tuần hoàn III:
Nước từ bầu 1 đi xuống các ống 4, vào bầu nước 2, đi vào các ống 5 ở đáy nồi hơi, vào hộp góp 3, đi lên các ống 7 bố trí ở quanh vách buồng đốt nồi hơi, hấp nhiệt bức xạ của khí lò sinh ra hơi, hỗn hợp nước-hơi ở các ống 7 bị nước có tỷ trọng cao hơn ở các ống xuống 4 đẩy về bầu 1.
Lớp ống lên 7 được lắp kín quanh buồng đốt ngoài nhiệm vụ nhận nhiệt bức xạ của buồng đốt để sinh hơi, còn có nhiệm vụ bảo vệ vách buồng đốt không bi cháy hỏng.
Hình 2.26. Sơ đồ nguyên lý của nồi hơi ống nước 2 bầu kiểu chữ D đứng
Trên hình 2.26 chúng ta có:
1 – bầu nước – hơi, 2 – bầu nước, 3 – ống góp nước,
4 – các ống nước xuống, 5 – các ông nước, 6 – các ống nước-hơi lên, 7 – các ống nước-hơi lên, 8 – ống nước-hơi lên, 9 – bộ hâm nước tiết kiệm 10 - bộ sưởi không khí, 11- tấm dẫn khí, 12 – bộ sấy hơi.
b. Ưu, nhược điểm
Nồi hơi có đầy đủ các ưu, nhược điểm của nồi hơi ống nước đứng. Ngoài ra nồi hơi chữ D đứng còn có các ưu, nhược điểm sau:
Ưu điểm:
- Chiều ngang của nồi hơi bé.
- Tiện bố trí các bề mặt tiết kiệm trong đường khói lò thẳng đứng, nên nồi hơi gọn nhẹ, có thể bố trí 2 nồi hơi trên 1 tàu.
- Cấu tạo đơn giản, bố trí được các bề mặt hâm nước tiết kiệm và bề mặt sưởi không khí lớn, nên hiệu suất của nồi hơi cao.
- Bộ hâm nước tiết kiệm và bộ sưởi không khí được đặt trong đường khói lò thẳng đứng nên giảm được chiều cao của nồi hơi.
- Do có tấm dẫn khí nên khói lò quét khắp được qua các bề mặt hấp nhiệt và vận tốc của khói lò tăng lên, làm tăng hệ số truyền nhiệt trong nồi hơi.
Nhược điểm:
- Đòi hỏi chất lượng nước cao, sử lý kỹ càng. - Cần phải có bộ tự động cấp nước.
8. Nồi hơi hai vòng tuần hoàn (nồi hơi Schmidt-Hartmanna)
a. Nguyên lý làm việc
Nguyên lý làm việc của nồi hơi hai tuần hoàn được thể hiện trên hình 2.27. Nguyên lý làm việc của nồi hơi ống nước hai vòng tuần hoàn:
Nồi hơi thông số cao I làm việc bình thường như các nồi hơi khác. Nước trong các ống nước nhận nhiệt của khí lò sinh ra hơi. Hơi từ bầu 1 có áp suất, nhiệt độ cao được đưa vào cụm ống 3 trong bầu nồi 4 của nồi hơi thông số thấp II, nhả nhiệt cho nước ở bên ngoài ống sinh ra hơi thông số thấp. Hơi thông số thấp được đưa vào bộ sấy hơi 7, sau đó được đưa đi sử dụng.
Hơi thông số cao trong cụm ống 3, sau khi nhả nhiệt cho nước bên ngoài ống, ngưng tụ thành nước và trở về lại bầu nước 2 của nồi hơi thông số cao.
Nước cấp cho nồi hơi thông số thấp II, được bơm 5 bơm qua bầu hâm nước tiết kiệm 6 vào bầu 4.
b. Ưu nhược điểm
- Cho phép dùng được nước sấu, lẫn dầu ở phần thấp áp, vì nước bốc hơi ở nhiệt độ thấp, không tiếp xúc với khói lò có nhiệt độ cao, tuần hoàn của nước là tuần hoàn cưỡng bức.
- Phần nồi hơi cao áp có tuần hoàn tự nhiên, nhưng là tuần hoàn khép kín nên chỉ cần 1 lượng nước sạch (nước chưng cất) nhất định là đủ.
- Cấu tạo phức tạp, đắt tiền.
- Khó vệ sinh, cạo rửa cáu cặn bám ở ống ruột gà, khó sửa chữa các ống ruột gà..
Hình 2.27. Sơ đồ nguyên lý của nồi hơi ống nước 2 vòng tuần hoàn I – Nồi hơi thông số cao. II – Nồi hơi thông số thấp.
1 – Bầu nước –hơi của NH thông số cao. 2 – Bầu nước của NH thông số cao. 3 – Ống nước ruột gà. 4 – Bầu nồi của NH thông số thấp. 5 - Bơm nước cấp nồi hơi thông số thấp. 6 – Bộ hâm nước tiết kiệm.
7 – Bộ sấy hơi.