Phương phỏp tớnh theo nhiệt trị thấp (hiệu suất tinh lũ hơi)

3.1. Phƣơng trỡnh cõn bằng nhiệt lũ hơi

3.1.1. Phương phỏp tớnh theo nhiệt trị thấp (hiệu suất tinh lũ hơi)

Nhiệt trị thấp đƣợc biết đến nhƣ là nhiệt trị tinh. Nú là tổng lƣợng năng lƣợng thu đƣợc từ nhiờn liệu mà khụng bao gồm nhiệt ẩn ngƣng tụ của hơi nƣớc trong sản phẩm chỏy.

Ứng với 1 kg nhiờn liệu rắn, lỏng hay 1 m3 tc nhiờn liệu khớ khi chỏy trong lũ hơi ở điều kiện vận hành ổn định cú phƣơng trỡnh cõn bằng nhiệt tổng quỏt sau:

Qđv = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6 (3-1) Trong đú:

41

Qđv: Lƣợng nhiệt cấp vào lũ ứng với 1 kg nhiờn liệu rắn, lỏng, kJ/kg; hoặc 1 m3 tc nhiờn liệu khớ, kJ/m3

Q1: Lƣợng nhiệt hữu ớch dựng để sản xuất hơi, kJ/kg Q2: Tổn thất nhiệt do khúi thải mang ra ngoài, kJ/kg

Q3: Tổn thất nhiệt do chỏy khụng hoàn toàn về húa học, kJ/kg Q4: Tổn thất nhiệt do chỏy khụng hoàn toàn về cơ học, kJ/kg Q5: Tổn thất nhiệt do tỏa nhiệt ra mụi trƣờng xung quanh, kJ/kg Q6: Tổn thất nhiệt do tro xỉ mang ra ngoài, kJ/kg

Viết dƣới dạng phần trăm, chia 2 vế phƣơng trỡnh (3-1) cho Qđv 100 % = q1 + q2 + q3 + q4 + q5 + q6

q1: Lƣợng nhiệt hữu ớch dựng để sản xuất hơi, % q2: Tổn thất nhiệt do khúi thải mang ra ngoài, %

q3: Tổn thất nhiệt do chỏy khụng hoàn toàn về húa học, % q4: Tổn thất nhiệt do chỏy khụng hoàn toàn về cơ học, % q5: Tổn thất nhiệt do tỏa nhiệt ra mụi trƣờng xung quanh, % q6: Tổn thất nhiệt do tro xỉ mang ra ngoài, %

Tớnh cõn bằng nhiệt

Lƣợng nhiệt đƣa vào lũ hơi và lƣợng nhiệt đƣợc sử dụng cõn bằng nhau theo phƣơng trỡnh (3-1). Thành phần của cỏc vế đƣợc xỏc định nhƣ sau:

A. Lượng nhiệt đưa vào lũ

Lƣợng nhiệt đƣa vào lũ hơi đƣợc tớnh theo cụng thức [2]

Qđv = Qt lv + Inl + Ikkn + Qp - Qk ; kJ/kgnl (3-2) Trong đú: Qtlv- nhiệt trị thấp của nhiờn liệu làm việc, kJ/kg

Ikkn – nhiệt lƣợng do khụng khớ núng mang vào, đƣợc tớnh đến khi khụng khớ đƣợc sấy núng từ nguồn nhiệt bờn ngoài,

Inl – nhiệt vật lý của nhiờn liệu đƣa vào,

Qp – nhiệt lƣợng do dựng hơi phun nhiờn liệu vào lũ, Qk – nhiệt lƣợng phõn hủy khi đốt đỏ dầu,

42

* Tớnh lượng nhiệt hữu ớch Q1, q1

Lƣợng nhiệt hữu ớch đƣợc tớnh nhƣ sau:[2]

Q1 = . Dii (3-3)

Trong đú: B – tiờu hao nhiờn liệu trong 1 giờ, kg/h Di – sản lƣợng hơi trong 1 giờ, kg/h

i = (ih – inc), kJ/kg

ih – entanpy của hơi; inc – entanpy của nƣớc cấp

* Tổn thất nhiệt do chỏy khụng hoàn toàn về cơ học Q4, q4

Tổn thất nhiệt do chỏy khụng hoàn toàn về cơ học đƣợc tớnh theo cụng thức sau: [2]

Q4 = (

+

+

) , kJ/kgnl (3-4) Trong đú:

Gb, Gx, Gl – khối lƣợng chất rắn gồm cả phần chỏy đƣợc và tro xỉ bay theo khúi, thải tro xỉ, lọt qua ghi trong 1 giờ, kg/h

Kb, Kx, Kl – tỷ lệ phần chỏy đƣợc trong chất rắn bay theo khúi, thải tro xỉ và lọt qua ghi.

Tỷ lệ phần chỏy đƣợc trong chất rắn bay theo khúi là: Kb = 100 - Ab % Tỷ lệ phần chỏy đƣợc trong chất rắn lẫn vào tro là: Kx = 100 - Ax % Tỷ lệ phần chỏy đƣợc trong chất rắn lọt qua ghi là: Kl = 100 - Al % Ngƣời ta gọi Ab, Ax, Al tƣơng ứng là tỷ lệ tro xỉ trong chất rắn bay theo khúi, lẫn vào tro xỉ hoặc lọt qua ghi.

* Tổn thất nhiệt do chỏy khụng hoàn toàn về húa học Q3, q3

Tổn thất nhiệt do chỏy khụng hoàn toàn về húa học đƣợc tớnh theo cụng thức[2]

Q3 = ( ) * kJ/kgnl (3-5) Trong đú CO = = 2,37.

* Tớnh tổn thất nhiệt do khúi thải mang ra ngoài Q2, q2

43 Q2 = (Ith – Ikkl)(1-

) kJ/kgnl (3-6)

Trong đú Ith – entanpy của khúi thải, kJ/kgnl

Ikkl – entanpy của khụng khớ lạnh đƣa vào lũ, kJ/kgnl - Tớnh Ith = Ioth + ( . Io

kkl + Itro

– hệ số khụng khớ thừa trong khúi thải ra ngoài, cũn cỏc entanpi Io

th; Iokkl ; Itro phải tớnh theo nhiệt độ khúi thải.

* Tớnh tổn thất do nhiệt vật lý của tro xỉ Q6, q6

Nhiệt vật lý của tro xỉ đƣợc tớnh theo cụng thức [3]:

Q6 = ax*

* Cx* tx kJ/kg (3-7)

Trong đú: ax = 0,77 – tỷ lệ tro rơi theo xỉ [2]

Cx= 0,9337 kJ/kg.độ - nhiệt dung riờng của tro xỉ, cho trong bảng

* Tổn thất do tỏa nhiệt ra mụi trường xung quanh Q5, q5

Tổn thất nhiệt q5 khụng lớn, chỉ bằng khoảng 0,5 ữ 3,5 %, tổn thất q5 phụ thuộc vào cụng suất, diện tớch bề mặt, độ chờnh nhiệt độ giữa bề mặt thiết bị với mụi trƣờng, với hệ số trao đổi nhiệt đối lƣu và bức xạ giữa bề mặt với mụi trƣờng xung quanh mà chủ yếu là tốc độ giú xung quanh và màu sắc của bề mặt.

Tổn thất nhiệt tỏa ra mụi trƣờng xung quanh đƣợc tớnh nhƣ sau [2]:

q5 = qo5 * , % (3-8)

Hiệu suất lũ hơi

Theo định nghĩa hiệu suất lũ hơi là tỷ số giữa lƣợng nhiệt hữu ớch và lƣợng nhiệt đƣa vào do đú ta cú:

(3-9)

Hay (3-10) Phƣơng phỏp xỏc định hiệu suất lũ hơi theo (3-9) gọi là phƣơng phỏp theo cõn bằng thuận, cũn phƣơng phỏp xỏc định hiệu suất theo (3-10) gọi là phƣơng phỏp cõn bằng nghịch. [1]

Khi hệ số khụng khớ thừa  buồng lửa càng lớn thỡ nhiệt độ chỏy lý thuyết của quỏ trỡnh giảm, làm giảm lƣợng nhiệt hấp thụ bằng bức xạ của buồng lửa, dẫn đến nhiệt

44

độ khúi sau buồng lửa tăng lờn tức là nhiệt độ khúi thoỏt tăng. Đồng thời hệ số khụng khớ thừa càng lớn thỡ thể tớch khúi thải càng lớn và nhƣ vậy thỡ q2 cũng càng lớn. Vỡ vậy cần khống chế ở mức nhỏ nhất, đồng thời hạn chế khụng khớ lạnh lọt vào lũ hơi. Tuy nhiờn khi hệ số khụng khớ thừa càng nhỏ thỡ q2 giảm nhƣng q3 lại tăng cú thể do thiếu khụng khớ hoặc khú pha trộn khụng khớ với nhiờn liệu (nhƣng khi hệ số khụng khớ thừa quỏ lớn làm cho nhiệt độ buồng lửa quỏ thấp thỡ q3 cũng lại tăng). Vỡ vậy phải tớnh chọn  sao cho tổng tổn thất nhiệt q2 + q3 là nhỏ nhất. [10]