4. NHỮNG ĐIỂM MỚI CỦA ĐỀ TÀI
3.6. CÂN BẰNG NHIỆT VÀ HIỆU SUẤT LÒ HƠI
Lập phương trình cân bằng nhiệt cho lò hơi là xây dựng phương trình biểu diễn sự cân bằng giữa lượng nhiệt đưa vào lò với lượng nhiệt sử dụng hữu ích và các tổn thất nhiệt của lò.
Nhiệt lượng sinh ra khi đốt cháy nhiên liệu trong lò hơi chính là lượng nhiệt do nhiên liệu và không khí mang vào và nhiệt lượng giải phóng từ chúng khi xảy ra quá trình cháy.
Nhiệt lượng sinh ra khi đốt cháy nhiên liệu trong lò hơi có thể phân chia làm hai thành phần: một phần nhiệt được sử dụng để sinh hơi (gọi là nhiệt lượng hữu ích) và một phần nhiệt bị mất đi trong quá trình làm việc (gọi là tổn thất nhiệt của lò).
Như vậy ta có phương trình cân bằng nhiệt: Qđv = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6 [1] Trong đó:
Qđv: Nhiệt lượng đưa vào lò, kJ/ kg;
Q1: Nhiệt lượng hữu ích để sinh hơi, kJ/ kg;
Q2: Là lượng tổn thất nhiệt do khói thải mang ra ngoài lò hơi, kJ/ kg;
Q3: Là lượng tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về mặt hóa học, kJ/ kg; Q4: Là lượng tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về mặt cơ học, kJ/ kg; Q5: Là lượng tổn thất nhiệt do tỏa nhiệt từ mặt ngoài tường lò ra không khí xung quanh, kJ/ kg;
Q6: Là lượng tổn thất nhiệt do xỉ nóng mang ra ngoài, kJ/ kg;
- Nhiệt lượng đưa vào lò:
Qđv = Qtlv+ Qnl + Qn
kk+ QP [1] Ở đây:
Qtlv: Nhiệt trị thấp của nhiên liệu, (kJ/ kg); Qnl: Nhiệt vật lý của nhiên liệu, (kJ/ kg);
Qnkk: Nhiệt lượng do không khí được sấy nóng nhờ nguồn nhiệt ngoài, (kJ/kg); QP: Lượng nhiệt do hơi phun vào lò hơi, (kJ/ kg);
50
Vì thực tế không khí và nhiên liệu cấp cho lò hơi không được sấy bằng nguồn nhiệt bên ngoài nên Qnl, Qn
kk, QP được xem gần bằng không và lượng nhiệt đưa vào lò sẽ bằng nhiệt trị thấp của nhiên liệu:
Qđv = Qtlv = 18198,64 kJ/ kg
- Tổn thất nhiệt do khói thải mang ra ngoài lò hơi
, kJ/kg [1] hoặc: [1] Ith = I0Khoi = 1458,99 kJ/ kg nl Ikkl = I0 KK = 179,79 kJ/ kg nl
(4 ÷ 8%) thỏa mãn yêu cầu [1]
- Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về hóa học
Các yếu tố ảnh hưởng đến q3 bao gồm: Nhiệt độ buồng lửa, hệ số không khí thừa và phương thức xáo trộn giữa không khí với nhiên liệu trongg buồng lửa.
Nhiệt độ buồng lửa thấp thì quá trình cháy sẽ xấu đi, do đó tổn thất q3 tăng. Hệ số không khí thừa thì q3 càng nhỏ nhưng q2 lại tăng (tuy nhiên hệ số không khí thừa quá lớn làm cho nhiệt độ buồng lửa quá thấp thì q3 lại tăng). Sự pha trộn giữa nhiên liệu và không khí càng tốt thì q3 càng nhỏ. Vì vậy phải tính chọn α sao cho tổng tổn thất nhiệt q2 + q3 là nhỏ nhất.
Nếu chiều dài buồng lửa không đạt yêu cầu tối thiểu thì thời gian nhiên liệu lưu lại trong buồng lửa ngắn cũng sẽ làm cho nhiên liệu cháy không hoàn toàn làm cho q3 tăng.
Khi đốt nhiên liệu rắn: đối với buồng đốt bột than q3 thường nhỏ hơn 0,5%, buồng lửa ghi xích tổn thất q3 có thể đạt đến 0,5-1%, và với buồng lửa ghi thủ công q3
có thể đạt đến 2% hoặc cao hơn. Khi đốt mazut thì q3 cao hơn vì khi cháy mazut cacbuahy đro dễ bị phân hủy tạo thành những liên kết khó phản ứng (mồ hóng), thường q3 = 3%.
Chọn q3 = 2% với buồng lửa ghi thủ công [1]
- Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về cơ học
Yếu tố ảnh hưởng đến tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về mặt cơ học là kích cỡ hạt, tính kết dính của tro, tốc độ và cách tổ chức cấp gió ở lò ghi, khe hở của ghi càng lớn thì tổn thất q4 càng lớn. Nếu việc phân phối gió cấp I và II không tốt, sẽ
( )( ) dv kkl th dv Q q I I Q Q q 2 4 2 100 100 − − = = ( )( ) 100 100 4 2 q I I Q = th − kkl − ( )( ) % 6 64 , 18198 14 100 79 , 179 99 , 1458 2 = − − = q
51
không đều thì q4 càng lớn. Buồng lửa phun có q4 bé nhất, đặc biệt là buồng lửa thải xỉ lỏng có thể coi q4 = 0, vì các hạt nhiên liệu rơi xuống đáy lò gặp xỉ chảy lỏng có nhiệt độ cao nên tiếp tục cháy và cháy kiệt. Đối với buồng đốt kiểu phun: q4 có thể đạt đến 4%; đối với buồng đốt ghi từ 2-14%.
Chọn q4 = 14% với buồng lửa ghi thủ công [1]
- Tổn thất nhiệt do tỏa nhiệt ra môi trường xung quanh
Trong quá trình vận hành, nhiệt độ bề mặt của hệ thống thiết bị lò hơi đều cao hơn nhiệt độ của môi trường xung quanh, nên luôn luôn có nhiệt tỏa ra từ các bề mặt đến môi trường xung quanh tạo thành tổn thất q5.
Giá trị q5 không lớn, chỉ bẳng khoảng 0,5 - 3,5%. Tổn thất q5 phụ thuộc vào công suất, vào diện tích bề mặt, độ chênh nhiệt độ giữa bề mặt thiết bị với môi trường, với hệ số trao đổi nhiệt đối lưu và bức xạ giữa bề mặt với môi trường xung quanh mà chủ yếu là tốc độ gió xung quanh và màu sắc của bề mặt.
Ta chọn q5 = 0,8% [2]
- Tổn thất nhiệt do xỉ mang ra ngoài lò hơi
[1]
ax = 0,9 - tỷ lệ tro bay theo khói
(C.θ)x = 560 kJ/ kg với nhiệt độ của tro xỉ ra lò là 6000C
- Hiệu suất của lò hơi
= 100 - q2 - q3 - q4 - q5 - q6 = 100 - 6 - 2 - 14 - 0,8 - 0,055 = 77,145%