CHƯƠNG 4: KẾT CẤU NỒI HƠI TÀU THỦY
4.3. Nồi hơi ống nước
4.3.1 Nồi hơi ống nước đứng, hai bầu kiểu chữ d nghiêng
1. Sơ đồ cấu tạo(hình 4.3)
Kiểu nồi hơi này chỉ có hai bầu, ngoài ra còn có các bầu góp vào vách ống, chỉ có một đường khí lò, ống của các cụm ống nước sôi dốc nghiêng 35 ÷ 700 có vách ống ba phía hoặc bốn phía, bộ sấy hơi kiểu ống nằm (giữa hai cụm ống nước sôi), ống nước sôi cả hai đầu đều khá cong, có bộ hâm nước tiết kiệm hoặc bộ sưởi không khí hoặc có cả hai bộ. Có khi trong bầu dưới có đặt tấm dẫn để chia dòng nước cho vách ống và cho cụm ống nước sôi.
2. Nguyên lý làm việc
Phía khí lò: không khí và nhiên liệu được đốt cháy trong buồng đốt thành khí lò có nhiệt độ cao quét qua
28 Hình 4.3 Nồi hơi ống nước 2 bầu chữ d nghiêng
1. Vỏ nồi hơi 2. Màn vách ống 3. ống góp hơi 4. Bầu trên 5. Điểm thổi muội 6. Bộ sởi không khí 7. Cửa chui, kiểm tra 8. Bộ hâm nước tiết kiệm
9. Cụm ống nước sôi II 10. Bộ sấy hơi
11. Cụm ống nớc sôi I 12. Van xả đấy 13. Bầu nước 14. Buồng đốt 15. Chân bệ nồi hơi 16.Hộp góp
Hình 4.4 : Kết cấu nồi hơi ống nước đứng chữ d đứng 1. Trống hơi ; 2. Ống khói; 3. Bộ sưởi không khí ; 4. Bộ hâm nước tiết kiệm; 5. Cụm ống nước sôi I;
6. Trống nước; 7. Cụm ống nước sôi II;
8. Thiết bị buồng đốt; 9. Buồng đốt; 10. Màn vách ống màn ống, các ống lên, các ống xuống trao nhiệt cho nước ở trong ống. Sau cùng quét các bề mặt hấp nhiệt tiết kiệm (bộ hâm nước, bbộ sưởi không khí) rồi thoát ra môi trường theo ống khói. Một phần nhiệt của khói lò đươc trao cho nước trong các màn vách ống trước, sau và bên cạnh. Nhờ bố trí hợp lý nhiều bề mặt hấp nhiệt trên đường khí lò mà hiệu quả trao đổi nhiệt của nồi hơi rất cao.
Phía nước: nguyên lí tuần hoàn của nước trong các ống là tuần hoàn tự nhiên. Nước trong các ống bố trí gần buồng đốt hơn nhận được nhiều nhiệt hơn nên sôi, tạo thành hơi. Hỗn hợp nước, hơi tỷ trọng nhẹ hơn nước trong các ống xa buồng đốt tự chảy lên trống hơi. Tại trống hơi phần hơi nhẹ hơn được tách ở phía trên, nước ở phía dưới lại theo các ống xuống bù vào phần nước đã sinh hơi. Nồi hơi có 2 mạch tuần hoàn:
1. Mạch tuần hoàn chính : giữa trống nước và trống hơi: Nước trong cụm ống 9 và 11 nhận nhiệt của khí lò sôi và bay hơi, hỗn hợp nước hơi có tỷ trọng nhẹ đi lên trống hơi theo cụm ống nước sôi số 11 và các ống gần buồng đốt của cụm số 9. Nước có tỷ trọng lớn hơn từ khoang nước của trống hơi đi xuống theo các ống xa buồng đốt của cụm ống 9 vào trống nước và điền vào các ống nước sôi. Giữa hai cụm ống này được bố trí bộ sấy hơi để tăng độ chênh lệch nhiệt độ của các ống lên và xuống.
2. Mạch tuần hoàn theo màn vách ống: Xung quanh buồng đốt ở mặt trước, mặt sau và mặt cạnh có bố trí màn vách ống trước, sau và cạnh . Các vách ống này tiếp xúc với buồng đốt nên nhận nhiệt bức xạ của khí lò và là các ống lên. Nước bổ xung cho các màn vách ống này được cấp từ trống nước đến hộp góp nước phía dưới.
Hơi nước được sinh ra theo các các mạch tuần hoàn kể trên là hơi bão hòa khô tập trung phía trên trống hơi. Hơi này được dẫn qua bộ góp khô hơi, phần lớn được đưa tới bộ sấy hơi để đưa hơi bão hoà thành hơi quá nhiệt có thông số cao được, hơi quá nhiệt được đưa vào tua bin hơi chính. Một phần hơi sấy được trích qua bộ giảm sấy phụ đặt trong trống nước. Tại đây thông số hơi giảm xuống và được dẫn đi sử dụng cho các tua bin phụ. Van điều chỉnh nhiệt độ sẽ tự động điều chỉnh lượng hơi qua bộ giảm sấy điều chỉnh nhiệt độ hoặc đi tắt qua lỗ tiết lưu nhờ đó điều chỉnh được nhiệt độ hơi tới tua bin chính. Nước cấp cho nồi hơi được lấy từ kết nước ngưng, rồi cấp qua bộ hâm nước tiết kiệm sau đó được các bơm cấp nước nồi cấp vào trống hơi
3.Đặc điểm, ứng dụng
Đây là loại nồi hơi sử dụng chủ yếu làm nồi hơi chính hoặc nồi hơi phụ có thông số cao cho các tàu thủy hiện nay do có các đặc điểm sau:
- Có thông số hơi cao do bố trí nhiếu nhiều bề mặt trao đổi nhiệt, có cường độ trao đổi nhiệt cao.
- Năng suất sinh hơi cao và hiệu suất nhiệt cao do bố trí hợp lí các mạch tuần hoàn, màn vách ống, các bộ tânh dụng nhiệt.
- Thông số hơi ổn định do bố trí bộ tự động điều chỉnh nhiệt độ hơi và các bộ sấy hơi, bộ giảm sấy.
- Kích thước gọn nhẹ do bố trí hợp lí các bề mặt trao đổi nhiệt rất phù hợp trang bị cho các tàu thủy.
- Các ống cong, bố trí dày nên đòi hỏi chất lượng nước cao.
Tuy nhiên nồi hơi đòi hỏi người khai thác phải có trình độ, phải tuyệt đối tuân thủ quy trình khai thác. Đặc biệt là chương trình thổi muội và xử lí nước nồi hơi. Chất lượng nước đòi hỏi cao
4.3.2. Nồi hơi ống nước đứng 2 bầu kiểu chữ d đứng
1, Sơ đồ cấu tạo (hình 4.4) 2. Nguyên lý hoạt động:
29
Nguyên lý hoạt động của nồi hơi ống nước chữ d đứng giống như nồi hơi ống nước chữ d nghiêng đã trình bày ở trên
3. Ưu, nhược điểm:
Ngoài các ưu, nhược điểm chung của nồi hơi chữ d ra, kiểu nồi hơi chữ d đứng còn có những ưu, nhược điểm sau đây:
Chiều ngang của nồi hơi bé, tiện bố trí các mặt hấp nhiệt tiết kiệm trong đường khí lò thẳng đứng, dễ bố trí trên tàu.
Cấu tạo nồi hơi đơn giản và cho phép có thể bố trí các mặt hấp nhiệt tiết kiệm với diện tích lớn, kết quả là nâng cao hiệu suất nồi hơi.
Bộ hâm nước tiết kiệm đặt trong đoạn đường khí lò thẳng đứng, do đó giảm được chiều cao của nồi hơi.
Có tấm dẫn khí đặt giữa các ống nước sôi làm cho khí lò quét không khắp và tăng sức cản khí lò. Sức cản khí lò tăng là vì khí lò phải hai lần đi vòng 1800 vàtăng lượng muội bám.
Kiểu nồi hơi này được phát triển mạnh hơn cả, nhất là những nồi hơi có lượng sinh hơi lớn và thông số hơi nước cao. Đã chế tạo những nồi hơi có lượng sinh hơi 13 ÷ 90 tấn/h, thông số hơi nước 33 ÷70/400 ÷ 515, hiệu suất 91÷92,5% trọng lượng riêng gND = 5,9 ÷ 5,1 kg/kg.h.
4.3.3. Nồi hơi tuần hoàn cưỡng bức nhiều lần (Nồi hơi Lamon) 1.Sơ đồ cấu tạo (hình 4.5)
2. Nguyên lý hoạt động:
Nhiên liệu và không khí được thiết bị buồng đốt 9 đưa và buồng đốt 1 đốt cháy tạo thành khí lò có nhiệt độ cao. Khí lò trao nhiệt cho màn vách ống 8, quét qua các cụm ống nước sôi 3, cụm ống sấy hơi 4, cụm ống hâm nước 5. Sau đó đi lên ống khói và ra ngoài.
Nước trong màn vách 8, ống cụm ống nước sôi 3 nhận nhiệt của khí lò sôi và bay hơi. Hỗn hợp nước hơi được đưa về bầu hơi 6 và hơi tách ra khỏi hỗn hợp thành hơi bão hoà. Hơi bão hoà được đưa tới bộ sấy hơi 4 để nhận nhiệt thành hơi quá nhiệt đi phục vụ các nhu cầu sử dụng hơi.
Hình 4.5: Kết cấu nồi hơi ống nước tuần hoàn cưỡng bức (Lamon)
1. Buồng đốt ; Thân nồi; 3. Cụm ống nước sôi; 4. Cụm ống sấy hơi; 5. Cụm ống hâm nước;
6. Bầu hơi; 7. Bơm tuần hoàn; 8. Màn vách ống; 9. Thiết bị buồng đốt
Hình 4.7. Nồi hơi ống nước thẳng đứng
1. Động cơ lai quạt gió 7. Thân nồi 13. Hộp ống khói 2. Biến áp đánhlửa 8. Lớp cách nhiệt 14. Nắp trên 3. Bướm gió 9. Ống nước 15. Nắp dưới 4. Quạt gió 10. Khoang khí lò 16. Buồng đốt 5. Hộp gió 11.Trống nước 17. Mặt sàng 6. Loa gió 12. Trốnghơi 18. Đáy nồi 19. Thiết bị buồng đốt
3. Đặc điểm, ứng dụng :
* Ưu điểm:
Đây là nồi hơi tuần hoàn cưỡng bức, khắc phục được các nhược điểm của nồi hơi tuần hoàn tự nhiên
Nồi hơi có thể bố trí được nhiều diện tích trao đổi nhiệt trong thể tích nhỏ nên nhỏ, gọn, kinh tế hơn
Có thể bố trí các bề mặt tận dụng nhiệt khói lò nên hiệu suất nhiệt cao
* Nhược điểm :
Sức cản thuỷ động lớn nên phải có bơm tuần hoàn Ống nhỏ, xoắn ruột gà nên vệ sinh khó khăn, chủ yếu tẩy rửa cáu cặn bằng hoá chất, đòi hỏi chất lượng nước cao
Sức cản khí lò cao nên phải tăng cường thổi muội 4.3.4. Nồi hơi lưu động thẳng
1. Sơ đồ cấu tạo (hình 4.6)
Những tồn tại của nồi hơi tuần hoàn tự nhiên:
- To nặng vì muốn đảm bảo tuần hoàn tự nhiên, không bố trí tùy ý các cụm ống
- Không đảm bảo cho nồi hơi áp suất cao vì sự chênh lệch tỷ trọng nước và hơi nước nhỏ làm cộct áp lưu động nhỏ, không đủ khắc phục được sức cảcn tuần hoàn.
Đối với nồi hơi tuần hoàn cưỡng bức và lưu động thẳng sẽ khắc phục được những nhược điểm này của nồi hơi tuần hoàn tự nhiên.
2. Nguyên lý làm việc
Nước được bơm cấp đưa qua đoạn ống hâm nước tiết kiệm nâng nhiệt độ lên, sau đó đưa vào đoạn ống sôi bức xạ rồi đoạn ống sôi đối lưu, tại đây toànbộ nước được bay hơi
hoàn toàn, sau đó qua bộ sấy hơi bức xạ, đối lưu rồi được dẫn đi
công tác.
3. Đặc điểm, ứng dụng
1) Gọn nhẹ, không có bầu nồi, chế tạo nồi hơi thông số cao.
2) Yêu cầu chất lượng nước cao.
3) Năng lượng dự trữ bé nên làm việc kém ổn định khi biến tải.
4) Dùng cho nồi hơi nhỏ
4.3.5. Nồi hơi ống nước thẳng đứng 1. Sơ đồ cấu tạo (hình 4.7)
Nồi hơi thẳng đứng ngày càng được sử dụng rộng rãi trên tàu thủy do đặc điểm là tiết kiệm được không gian bố trí. Nồi hơi ống nước thẳng đứng hang Miura được lắp đặt trên các tàu Nhật Bản đóng.
Thân nồi có dạng hình trụ đứng, phía dưới là trống nước, phía trên là trống hơi. Trống nước và trống hơi có hình trụ
31
4 4
2 1 3 5
6
7
1 2
3
5
6
7
Hình 4.6: Nồi hơi lưu động thẳng 1.Bộ sưởi KKTK
2. Bộ HNTK
3.Đoạn ống sôi đối lưu 4. Bộ sấy hơi đối lưu 5. Bộ sấy hơi bức xạ 6. Đoạn ống sôi bức xạ 7.Bơm cấp nước
Hình 4.8: Nồi hơi liên hợp ống lửa nằm.
1. Thân nồi ; 2. Khoang nước ; 3. ống lửa NH khí xả;
4. Ống khói NH phụ ; 5. Ống lửa NH phụ ; 6. Thiết bị dốt dầu; 7. Buồng đốt NH phụ; 8. Hộp lửa NH phụ; 9.
Đường khí xả Đ/C diesel vào; 10. ống khói NH khí xả vành khăn.Hai hàng ống nước thẳng đứng nối liền trống nước và trống hơi. Hai hàng ống nước hình thành hai hình trụ cóa hai cung hở đối xứng nhau tạo ra đường đi của khói lò. Thiết bị buồng đốt được bố trí phía trên nồi hơi. Ống khói được bố trí ở bên vách có các cung hở ở hàng ống bên ngoài
2. Đặc điểm, ứng dụng
1) Các ống nước thẳng đứng nên thuận lợi cho việc vệ sinh ống.
2) Không cần chất lượng nước nồi cao do ống nước to, thẳng, tuần hoàn đơn giản.
3) Năng suất, thông số hơi thấp do diện tích bề mặt trao đổi nhiệt nhỏ.
4) Lượng hơi nuớc trong nồi hơi lớn nên khi nổ vỡ gây nguy hiểm.
5) Chiều cao hơi không gian khá lớn nên chất lượng hơi bão hòa sinh ra khá tốt.
6) Thường ứng dụng làm nồi hơi phụ phục vụ hâm sấy nhiên liệu và sinh hoạt cho một số tàu diesel.
7) Khi nổ vỡ gây nguy hiểm.
8) Chiều cao hơi không gian khá lớn nên chất lượng hơi bão hòa sinh ra khá tốt.
9) Thường ứng dụng làm nồi hơi phụ phục vụ hâm sấy nhiên liệu và sinh hoạt cho một số tàu diesel.