Hình 5.7:Các phương pháp điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt
Khĩi
ECO
EC O BQN
Cách điều chỉnh lƣợng hơi: Muốn giảm nhiệt độ quá nhiệt ngƣời ta cĩ thể phun trực tiếp nƣớc hoặc nƣớc ngƣng vào hơi quá nhiệt.
5.1.2. Bề mặt truyền nhiệt phụ
5.1.2.1. Bộ hâm nƣớc
Bộ hâm nƣớc dùng để hâm nƣớc nĩng trƣớc khi cấp vào lị hơi và thƣờng đặt trƣớc bộ sấy khơng khí.
Cấu tạo bộ hâm nƣớc: thƣờng là ống thép trơn, ống gang trơn, ống thép cĩ cánh hoặc ống gang cĩ cánh.
a) Đối với thép trơn: gồm các ống 28, 32, 38, đƣợc chế tạo sẵn thành trục, các ống này đặt so le nằm ngang và đƣợc treo trên các giá đỡ của khung lị hơi.
Ưu điểm: truyền nhiệt tốt, sức bền cao, chịu đƣợc chế độ nhiệt lớn.
Khuyết điểm: khả năng chịu ăn mịn của thép kém hơn gang.
Hình 5.8:Bộ ECO với loại ống thép cĩ cánh của hãng HAMON
b) Ống gang: thƣờng đƣợc chế tạo đúc sẵn 76-120, dài 1,5-3 m là ống trơn hoặc bên ngồi cĩ cánh.
Ưu điểm: khả năng chịu ăn mịn tốt hơn thép
Khuyết điểm: độ bền kém hơn thép, khơng chịu đƣợc lực va đập, chỉ dùng cho áp suất trung bình và thấp (áp suất p < 6MPa). Đối với ống gang cĩ cánh thì hay bị bám bụi.
Bộ ECO hình 5.8 cĩ kết cấu dạng hình hộp, nƣớc đi bên trong ống, khĩi đi ngồi ống. Các ống này đƣợc cấu tạo bằng thép đen đƣợc hàn cánh bên ngồi ống. Tất cả các ống trong một hàng ống đầu vào đƣợc hàn nối đến một ống gĩp, tƣơng tự các ống trong một hàng ống đầu ra
cũng đƣợc hàn nối đến một ống gĩp. Ống gĩp đầu vào và đầu ra đều cĩ làm sẵn mặt bích để nối với hệ thống nƣớc cấp của lị hơi. Bộ ECO này đƣợc lắp trên đƣờng ống khĩi. Về cơ bản, bộ ECO này cĩ kích thƣớc nhỏ gọn, khá tiện lợi khi lắp đặt vào hệ thống.
5.1.2.2. Bộ sấy khơng khí
Bộ sấy khơng khí dùng để sấy nĩng khơng khí trƣớc khi đi vào buồng lửa. Cĩ hai loại bộ sấy khơng khí (SKK).
- Loại thu nhiệt - Loại hồi nhiệt
Thu nhiệt: các chùm ống thép thẳng đứng, khĩi đi trong và khơng khí đi bên ngồi. Loại này thƣờng cĩ kích thƣớc lớn và cồng kềnh.
Hồi nhiệt: gồm Roto quay, tốc độ quay khoảng 2-6 vịng/phút, bên trong cĩ các lá chắn bằng thép. Một nửa cho khơng khí đi qua và một nửa cịn lại cho khĩi đi qua. Loại hồi nhiệt cĩ cấu tạo nhỏ gọn hơn, gia nhiệt nhanh, hệ số tỏa nhiệt đối lƣu cĩ thể đạt tới 10000 W/m2.K.
Bộ SKK hình 5.9 cũng cĩ kết cấu dạng hộp, khĩi đi trong ống, khơng khí đi ngồi ống. Các ống này đƣợc cấu tạo từ những ống gang cĩ cánh. Nĩ đƣợc đặt trên đƣờng ống khĩi. Bộ SKK loại này cĩ kết cấu cồng kềnh, nặng nên khĩ khăn khi lắp đặt vào hệ thống. Hệ thống giá đỡ khá tốn kém.
5.1.3. Điều kiện làm việc của các bề mặt phụ
5.1.3.1. Sự bám bẩn bề mặt
Sự bám bẩn bề mặt chủ yếu do khĩi gây ra. Yếu tố ảnh hƣởng đến sự bám bẩn chủ yếu là tốc độ khĩi: vận tốc khĩi tăng thì bề dày lớp bẩn giảm. Sự bám bẩn bề mặt chỉ xảy ra khi vận tốc khĩi k= 2,53m/s. Do đĩ khi thiết kế, ta nên chọn vận tốc khĩi k (5,56,5) m/s.
5.1.3.2. Sự mài mịn
Sự mài mịn xảy ra chủ yếu khi đốt nhiên liệu rắn, tro bay theo khĩi làm mài mịn. Vận tốc ωmài mịn phụ thuộc vào vận tốc khĩi và kích thƣớc hạt tro. Vận tốc khĩi ktăng làm cho hệ số tỏa nhiệt đối lƣu tăng, làm cho sự mài mịn tăng, đồng thời trở lực phía khĩi tăng. Do đĩ, nĩ cần quạt cĩ cơng suất lớn, dẫn đến tình trạng mau hƣ cánh quạt. Vì vậy, chọn
k
tối ƣu (về yếu tố kinh tế kỹ thuật giữa sự bám bẩn bề mặt và mài mịn) theo thơng số sau: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Bộ hâm nƣớc, ống thép: k = 811 m/s - Bộ hâm nƣớc, ống gang: k= 35 m/s
- Bộ quá nhiệt bằng thép cacbon: k= 1014m/s - Bộ quá nhiệt bằng thép hợp kim: k= 1520 m/s - Bộ sấy khơng khí kiểu ống thép: k= 1011 m/s - Bộ sấy khơng khí kiểu tấm (Roto quay): k= 911 m/s - Bộ sấy khơng khí kiểu ống gang: k = 1015 m/s.
5.1.3.3. Sự ăn mịn
Sự ăn mịn xảy ra khi hơi nƣớc kết hợp với SO3 tạo thành axit H2SO4. Do nhiệt độ khĩi thấp hơn nhiệt độ đọng sƣơng của hơi nƣớc trong khĩi, dẫn đến sự tạo thành nƣớc ngƣng ở trong khĩi (phần cuối đƣờng khĩi của bộ sấy khơng khí).
Một số biện pháp giảm sự ăn mịn nhƣ sau:
- Giảm lƣợng lƣu huỳnh S trong nhiên liệu. Phƣơng pháp này rất khĩ thực hiện..
- Dùng vật liệu chịu ăn mịn tốt nhƣ thép hợp kim. Phƣơng pháp này quá tốn kém.
- Cần đảm bảo nhiệt độ vách ống lớn hơn nhiệt độ đọng sƣơng. Phƣơng pháp này dễ thực hiện.
5.2. TÍNH NHIỆT LỊ HƠI
Tính nhiệt lị hơi bao gồm tính nhiệt buồng lửa (bức xạ) và tính nhiệt đối lƣu. Một số thơng số trong phần này thể hiện chi tiết trong [1, 3, 8, 9, 15].
5.2.1. Tính nhiệt buồng lửa
Trong buồng lửa lị hơi xảy ra đồng thời hai quá trình: quá trình trao đổi nhiệt (sinh nhiệt) và quá trình hấp thụ nhiệt. Hai quá trình này diễn ra ở nhiệt độ buồng lửa khá cao, > 1200oC, và tốc độ tƣơng đối thấp. Do đĩ, lƣợng nhiệt hấp thụ chủ yếu là bức xạ nhiệt. Đồng thời, hai quá trình này xảy ra cùng một lúc nên nhiệt độ buồng lửa sẽ khơng đồng đều, bức xạ nhiệt sẽ khác nhau tại các điểm trong buồng lửa. Vì vậy ngƣời ta tính nhiệt buồng lửa khi đạt đƣợc độ chính xác cần thiết nên ta cần kết hợp giữa phƣơng pháp giải tích và thực nghiệm.
Nhiệm vụ tính nhiệt buồng lửa là xác định đƣợc lƣợng nhiệt hấp thụ buồng lửa hay xác định đƣợc nhiệt độ khĩi ra khỏi buồng lửa hoặc nhiệt độ khĩi ra khỏi bề mặt hấp thụ nhiệt bức xạ.
Cĩ hai mục đích:
- Thiết kế: Từ các thơng số cho trƣớc, chúng ta xác định kích thƣớc hình dạng của buồng lửa, cách bố trí các dàn ống để đảm bảo nhiệt độ khĩi ra khỏi buồng lửa là thích hợp nhất. Nhiệt độ khĩi tk cho trƣớc, ta cần thiết kế nhƣ vậy nếu nhiều ống sẽ khơng tốt, gây trở lực lớn.
- Kiểm tra: từ kết cấu buồng lửa cĩ sẵn của lị hơi, xác định chế độ làm việc của buồng lửa nhƣ nhiệt độ buồng lửa, vận tốc khĩi,…
Phƣơng trình cân bằng nhiệt của buồng lửa
Nhiệt lƣợng hấp thụ bằng nhiệt lƣợng bức xạ trong buồng lửa, đƣợc xác định từ phƣơng trình:
Qbx = Bt(QS – I”bl) , kW Trong đĩ:
Bt: lƣợng tiêu hao nhiên liệu tính tốn, thƣờng cho trƣớc, kg/s : hệ số giữ nhiệt
100 1 q5
QS: nhiệt lƣợng sinh ra cĩ ích trong buồng lửa, kJ/kg I”bl: entanpy của khĩi ra khỏi buồng lửa, kJ/kg a) Nhiệt lƣợng sinh ra cĩ ích trong buồng lửa QS
QS = Qdv Qkk Qkth Qkkh q q q q ' 4 6 4 3 100 100 Trong đĩ:
Qdv: nhiệt lƣợng đƣa vào của nhiên liệu, kJ/kg (rắn, lỏng và khí) Q’kk: nhiệt lƣợng đƣa vào buồng lửa theo khơng khí nĩng hay khơng khí lạnh
Q’kk = (blbl bt)Ikkn + (blbt)Ikkl
bl
: hệ số khơng khí thừa trong buồng lửa
Dựa theo kết cấu buồng lửa hoặc phƣơng pháp đốt nhiên liệu mà ta chọn bl. Với nhiên liệu rắn, ta chọn bllớn hơn. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
bl
, bt: độ lọt khơng khí trong buồng lửa và thiết bị chuẩn bị bột lửa
Ikkn, Ikkl: Entanpy của khơng khí nĩng và khơng khí lạnh. Ikkn do khơng khí đƣợc sấy nĩng ở bộ sấy khơng khí.
Ikkn = Vokk(Ct)kkn Ikkl = Vokk(Ct)kkl
Riêng khơng khí lạnh c = 1,33 kJ/m3tc.K, nhiệt độ khơng khí lạnh đƣợc cho trƣớc.
Qkth: nhiệt lƣợng thêm vào buồng lửa theo đƣờng khĩi tuần hồn, sơ đồ đƣờng khĩi tuần hồn thể hiện ở hình 5.10.
Qkth = Vkth.Ckth.tkth
Qkth thƣờng tính cho nhiệt lƣợng đốt bột than Qkkn = kkn.Vkko.Cpkk.tkk , kJ/kg Cpkk: nhiệt dung riêng của khơng khí
kk t