6. Bố cục của luận án
2.1.2 Hệ thống hơi-nước
Hệ thống hơi-nước WS (Water- Steam) của lò hơi bao gồm hệ thống nước cấp và hệ thống hơi. Hệ thống nước cấp có chức năng cấp nước cho lò hơi và nhận nhiệt từ quá trình cháy biến đổi thành nước nóng, hơi bão hòa và hơi quá nhiệt có áp suất và nhiệt độ tự động điều chỉnh nhằm đáp ứng nhu cầu hơi. Hệ thống hơi thu gom và kiểm soát hơi do lò hơi sản xuất ra. Một hệ thống đường ống dẫn hơi tới vị trí cần sử dụng. Qua hệ thống này, áp suất hơi được điều chỉnh bằng các van và kiểm tra bằng máy đo áp suất hơi.
Bộ hâm nước Economiser ( )
Là nơi dùng nhiệt lượng của khí thải để làm nóng lượng nước (feed water) đi vào lò hơi để tận dụng nhiệt lượng của quá trình đốt [2]. Nước sạch (nước khử khoáng, demineralized water) được bơm vào bao hơi (drum), vì nó là nguyên liệu để tạo hơi nước nên được gọi là feed water. Trước khi vào bao hơi, feed water thực hiện trao đổi nhiệt với khí thải ra khỏi buồng lửa của lò hơi thông qua bộ hâm nước để tận dụng nhiệt lượng của quá trình đốt.
Bộ sinh hơi (Evaporator)
Hệ thống sinh hơi nhiệt bao gồm bao hơi, các ống xuống (downcomer), nước bao hơi và các ống sinh hơi (riser). Tại các ống lên của dàn sinh hơi, nước nhận nhiệt lượng và thăng hoa thành hơi nước bốc lên trên bao hơi. Nước chưa bốc hơi có trong bao hơi được đưa trở lại các dàn sinh hơi qua hệ thống ống xuống tạo thành vòng chuyển động tuần hoàn tự nhiên kín, do hỗn hợp nước bão hòa – hơi trong các ống sinh hơi có trọng lượng riêng nhở hơn nước trong bao hơi. Chú ý nước trong hệ thống ống xuống không được đốt nóng để tránh sinh hơi.
Bao hơi (drum)
Bao hơi là nơi chứa nước cấp và cũng là nơi chứa hơi bão hòa được tạo ra từ lò hơi. Chức năng của bao hơi để phân ly hơi ra khỏi hỗn hợp hơi nước và phân ly các giọt nước ẩm ra khỏi hơi (làm khô hơi hoàn toàn). Nước khử khoáng sau khi qua bộ Economiser sẽ đi vào bao hơi, sau đấy nó sẽ trao đổi nhiệt tại buồng lửa thông qua bộ Evaporator và trở về lại bao hơi. Lúc này trong bao hơi sẽ là hỗn hợp giữa nước và bọt hơi nước.
19
Trong quá trình vận hành, ta cần phải duy trì mực nước trong bao hơi ở mức độ an toàn (thông thường là giữa bao hơi): không thấp quá để đảm bảo đủ nước cho quá trình tạo hơi và tránh gây cháy các ống trao đổi nhiệt mà cũng không cao quá đủ để ổn định được áp suất trong bao hơi khi tải (nhu cầu tiêu thụ hơi nước quá nhiệt) thay đổi. Do vậy khi mực nước nằm trong giới hạn an toàn ta còn phải bơm liên tục một lượng nước vào bao hơi bằng với lượng hơi được tiêu thụ ở ngõ ra của lò hơi để đảm bảo mực nước không thay đổi.
Sự có mặt của hơi dưới mức chất lỏng trong bao hơi gây ra hiện tượng “co lại và sôi bồng”. Hiện tượng này xẩy ra trong quá trình thay đổi lưu lượng hơi thoát
ra từ bao hơi.Sự gia tăng lưu lượng hơi này làm giảm áp suất bao hơi. Sự giảm áp
suất này sẽ làm cho hàm lượng hơi trong các ống lên (riser) tăng lên và làm giảm mật độ của nước trong hệ thống sinh hơi gây ra mức nước bao hơi tăng – hiện tượng sôi bồng (swell). Mức nước bao hơi sẽ giảm khi tốc độ bay hơi của hệ thống sinh hơi tăng.
Và ngược lại, khi áp suất bao hơi tăng sẽ làm tăng trọng lượng riêng của nước trong hệ thống sinh hơi. Khi đó mật độ của hỗn hợp hơi – nước tăng và mức nước bao hơi sẽ giảm – hiện tượng co lại (shrink).
Bộ quá nhiệt (Superheater)
Bộ quá nhiệt là một thiết bị dùng để gia nhiệt hơi từ trạng thái bão hòa ở áp suất trong bao hơi tới trạng thái quá nhiệt qui định. Dòng hơi bão hòa ra khỏi bao hơi sẽ đi vào Superheater. Bộ Superheater này bao gồm hai dàn trao đổi nhiệt. Sau khi trao đổi nhiệt tại dàn trao đổi nhiệt thứ nhất của Superheater, hơi quá nhiệt sẽ được làm mát bằng một lượng nước làm mát (quench water) để điều hòa nhiệt độ và tiếp tục đi vào dàn trao đổi nhiệt thứ hai. Hơi nước ra khỏi dàn trao
đổi nhiệt thứ hai này (tức là ra khỏi Superheater) chính là hơi nước quá nhiệt được sử dụng cho quá trình sản xuất. Lượng hơi này sẽ được đưa vào mạng hơi, tùy vào lượng hơi được sử dụng trong quá trình sản xuất (downstream) mà lò hơi thay đổi công suất cho phù hợp.
Hình 2.2 Các thành phần chính của lò hơi Bộ hâm
nước
Bao hơi, ống
xuống, ống lên Bộ quá nhiệt
Buồng lửa Hệ cung cấp
không khí
Hệ thống hơi-nước
20
Bộ giảm ôn (Desuperheater)
Dòng hơi nước ra khỏi bao hơi sẽ đi vào bộ trao đối nhiệt Superheater, sau khi qua bộ Superheater 1 sẽ đi qua bộ Desuperheater và đi vào Superheater 2. Nhiệt độ hơi nước quá nhiệt ở ngõ ra của lò hơi sẽ được kiểm soát bằng lưu lượng nước phun vào bộ giảm ôn.