Luận văn Nghiên cứu và chế tạo một lò hơi công nghiệp với sản lượng 6 T/h có khả năng sản xuất hơi quá nhiệt

a vào các tổn thất của đầu ra, đây là phương pháp trong thực tế thường áp dụng, tuy phải xác định nhiều thông số. Ưu điểm của phương pháp này là xác định được các tổn thất từ đó có thể nhận dạng và đề xuất các phương pháp giảm tổn thất để nâng cao hiệu suất lò hơi. Tất cả những lý do trên đã cho thấy phương pháp cân bằng nhiệt thuận ít được sử dụng trong công nghiệp hơn so với phương pháp cân bằng nhiệt nghịch. 2. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất lò hơi Hiệu suất lò hơi phụ thuộc vào nhiều yếu tố, ảnh hưởng của chúng không giống nhau đối với mỗi loại lò, loại nhiên liệu đốt, phương pháp đốt... Nhưng nói chung hiệu suất lò hơi đều phụ thuộc vào các yếu tố cơ bản sau: a) Hệ số không khí thừa (α) Khi hệ số không khí thừa lớn dẫn tới thể tích khói thải tăng lên và làm cho tổn thất do khói thải (Q2) tăng lên. Do vậy, cần phải tính toán lượng không khí đưa vào buồng đốt cho phù hợp, lượng không khí này nên được duy trì ở giá trị thấp nhất để giảm lượng không khí không cần thiết được đốt nóng và thoát ra ngoài theo đường khói thải nhưng mặt khác cũng đủ để đốt cháy những thành phần cháy trong nhiên liệu. Tuỳ loại lò hơi và phương pháp đốt mà ta chọn các trị số α cho phù hợp. b) Phương pháp hoà trộn không khí và nhiên liệu Yếu tố này cũng rất quan trọng đối với quá trình cháy của nhiên liệu. Ví dụ như đối với lò hơi đốt than buồng lửa kiểu ghi thì chiều dày lớp nhiên liệu cũng sẽ ảnh hưởng tới quá trình cháy, nếu lớp nhiên liệu quá dày sẽ dẫn đến việc cháy không đều và tỷ lệ sinh ra các khí CO và CO2 khác nhau do sự thừa hoặc thiếu O2 (mặc dù α vẫn >1). Trong nội bộ lớp nhiên liệu trên mặt ghi CO2 tạo ra trong quá trình cháy sẽ tác dụng với C theo phản ứng hoàn nguyên tạo thành CO và xảy ra phản ứng thu nhiệt, làm giảm nhiệt độ buồng lửa và gây nên tổn thất không cần thiết. Để nhiên liệu cháy được hoàn toàn với suất sinh nhiệt lớn nhất thì phải giảm mức tối thiểu thành phần CO trong sản phẩm cháy, nghĩa là giảm tới mức tối thiểu chiều dày của lớp hoàn nguyên. Lớp nhiên liệu càng dày thì lớp hoàn nguyên càng lớn, tổn thất nhiệt càng nhiều. Nhưng nếu lớp nhiên liệu quá mỏng thì nhiệt thế thể tích sẽ bé, nhiệt lượng sinh ra cũng sẽ thấp, điều kiện bốc cháy sẽ kém đi. Vì vậy, ứng với mỗi loại nhiên liệu cần chọn một trị số chiều dày của nó thích hợp. Bảng 2.1 và 2.2 dưới đây đưa ra một vài giá trị chiều dày hợp lý của lớp nhiên liệu khi đốt nhiên liệu rắn trên ghi lò. Bảng 2.1: Chiều cao hợp lý lớp nhiên liệu trên ghi lò [2] Nhiên liệu Chiều cao lớp nhiên liệu (mm) Buồng lửa ghi thủ công Buồng lửa ghi xích Antraxít có cỡ hạt 2-5 mm 60-80 200 Antraxít có cỡ hạt 2-3 mm 100-120 200 Antraxít có cỡ hạt lớn 200 200 Than bùn cục 300-900 700-900 Than bùn hạt nhỏ 400 700-900 Than đá 200 80-120 Gỗ 600-1500 – Bảng 2.2: Chiều cao hợp lý của lớp nhiên liệu trên ghi xích [2] Nhiên liệu Chiều dày lớp nhiên liệu (mm) Khối lượng riêng (T/m3) Antraxit có cỡ hạt 6x18 120-180 0,9-0,95 Antraxit cám 150-200 0,85-0,9 Than đá 150-200 0,8-0,95 Than bùn 700-1000 0,5-0,6 Gỗ 400-600 0,4-0,5 Loại vòi đốt sử dụng trong các lò hơi đốt dầu, khí cũng ảnh hưởng tới quá trình cháy của nhiên liệu. Nếu chọn loại vòi đốt không phù hợp với đặc tính nhiên liệu sẽ ảnh hưởng trực tiếp tới hiệu suất quá trình cháy, điều đó cũng có nghĩa là ảnh hưởng tới hiệu suất của lò hơi. Yếu tố ảnh hưởng lớn nhất đến quá trình cháy nhiên liệu lỏng là chất lượng phun sương. Nhiên liệu lỏng cháy trong lò hơi là dầu madút, quá trình cháy madút cũng giống như quá trình cháy các nhiên liệu lỏng khác chủ yếu là ở thể khí. Vì vậy, trước hết là phải làm cho madút bốc hơi. Vì nhiệt độ bốc hơi của madút rất thấp so với nhiệt độ cháy madút nên giai đoạn bốc hơi của madút rất ngắn so với toàn bộ thời gian cháy. Bởi vậy, để tăng nhanh việc chuyển hoá madút sang trạng thái khí, cần phải tăng bề mặt bốc hơi, nghĩa là phải làm cho madút thành những giọt nhỏ qua thiết bị phun sương. Đường kính mà vòi phun càng bé sẽ tạo ra các giọt dầu có đường kính nhỏ, tốc độ chuyển động của giọt dầu cũng tăng theo... làm cho quá trình hoà trộn giữa không khí và nhiên liệu cũng tốt hơn, dẫn đến hiệu suất của quá trình cháy cao. Việc bảo quản vòi đốt cũng có một ý nghĩa đối với hiệu suất của lò hơi, trong quá trình vận hành và bảo quản thiết bị nếu gây ra những vết trầy xước tại đầu vòi đốt cũng sẽ dẫn đến sự làm việc không tốt của quá trình hoà trộn nhiên liệu (sẽ làm tăng hoặc giảm α) và làm giảm hiệu suất của lò hơi. c) Nhiệt độ khói thải η(%) Nhiệt độ khói thải là thông số quan trọng, ảnh hưởng tới hiệu suất lò hơi, như được biểu diễn trên hình 2.1. Hình 2.1: ảnh hưởng của nhiệt độ khói thải đến hiệu suất lò hơi [3] Hình 2.1 biểu thị sự thay đổi của hiệu suất lò hơi theo các nhiệt độ khói thải và hệ số không khí thừa khác nhau. ở hệ số không khí thừa bằng 1,5 hiệu suất lò hơi sẽ tăng khoảng 6% nếu nhiệt độ khói thải giảm từ 300oC xuống còn 150oC. Tương tự, ở cùng một giá trị nhiệt độ khói thải là 150oC, hiệu suất lò sẽ giảm 2,5% khi hệ số không khí thừa tăng từ 1,5 đến 2,0. Qua đó ta thấy rõ ràng rằng nhiệt độ khói thải tốt nhất nên thấp thì lò hơi mới đạt được hiệu suất cao nhưng vẫn phải lớn hơn nhiệt độ đọng sương để tránh hiện tượng ăn mòn hoá học cho các bề mặt gia nhiệt phần đuôi. Có hai nguyên nhân chủ yếu dẫn tới nhiệt độ khói thải cao là: + Bề mặt trao đổi nhiệt không đủ + Bám bẩn trên bề mặt trao đổi nhiệt d) Sự bám bẩn bề mặt trao đổi nhiệt Ta có thể hiểu sự bám bẩn trên bề mặt trao đổi nhiệt ở đây bao gồm bám cáu do nước lò sinh ra và bám bẩn do khói lò gây nên. Sự bám bẩn này sẽ làm hạn chế quá trình trao đổi nhiệt giữa sản phẩm cháy và nước lò, do đó dẫn tới hiệu suất lò hơi thấp đi và nhiệt độ khói thải tăng lên. Cáu bám bẩn bên trong lò hơi là kết quả của việc xử lý nước không được tốt, trong trường hợp đặc biệt nếu độ dày của cáu vượt quá một trị số nào đó sẽ dẫn tới hiện tượng nổ ống do qúa nhiệt. Sự bám cáu trên bề mặt ống nước sẽ làm chậm quá trình trao đổi nhiệt và làm tăng nhiệt độ ống kim loại bởi ảnh hưởng của lớp cáu bám (hệ số dẫn nhiệt của lớp cáu nhỏ hơn rất nhiều so với hệ số dẫn nhiệt của kim loại). Hình 2.2 dưới đây sẽ minh hoạ tổn thất nhiên liệu sử dụng trong lò hơi theo bề dày của lớp cáu bám Hình 2.2: ảnh hưởng của bề dày lớp cáu đối với tổn thất nhiên liệu [3] Sự bám bẩn bề mặt do khói thải gây nên cũng sẽ làm tăng nhiệt độ khói thải khi so sánh với điều kiện bề mặt được làm sạch. Nếu không được vệ sinh định kỳ thì các bề mặt trao đổi nhiệt sẽ bị bám bẩn và làm giảm hiệu suất lò. e) Xả lò Chúng ta đều biết rằng sự xả lò là cần thiết trong mọi trường hợp, bởi xả lò để đảm bảo chất lượng nước cho lò hơi và đặc biệt là tránh sự nguy hiểm do nổ ống gây nên. Bởi vì trong nước cấp cho lò hơi, ít nhiều cũng sẽ có những chất rắn ở dạng hoà tan hoặc không hoà tan. Trong quá trình làm việc, do hơi bão hoà khô luôn được rút ra từ lò, lượng chất rắn trong nước lò ngày càng tăng đến một giới hạn nào đó ta cần phải xả lò để duy trì ổn định hàm lượng chất rắn trong nước lò. Sự bám cáu này không những làm giảm hiệu quả trao đổi nhiệt mà còn tạo nên những vùng qúa nhiệt trên bề mặt ống dẫn tới hiện tượng nổ ống. Chính vì vậy mà cần có chế độ xả lò thích hợp. Tuỳ vào thiết kế lò hơi, công suất lò, chất lượng nước cấp, áp suất làm việc của lò, tính chất của việc sử dụng hơi ... mà có các chế độ xả lò khác nhau (xả liên tục, xả định kỳ), thời gian xả và khối lượng xả khác nhau. Việc xả lò không phù hợp sẽ làm tăng tổn thất nhiệt của lò hơi, giảm hiệu suất lò hơi thấp đi (do nước xả có nhiệt độ cao và áp suất cao). f) Bảo ôn Vấn đề tổn thất nhiệt do bảo ôn gây nên tuy không đáng kể ở những lò hơi hiện đại (<1%) nhưng có thể lên tới 10% đối với những lò hơi cũ và công nghệ lạc hậu. Tổn thất do bảo ôn kém chính là tổn thất do toả nhiệt ra môi trường bên ngoài, tổn thất không thể đo đạc cụ thể là bao nhiêu mà chỉ có thể tính dựa trên cân bằng nhiệt. Mặt khác, tổn thất này là không đổi khi thay đổi phụ tải nhiệt lò hơi, có nghĩa là khi lò hơi hoạt động với phụ tải bằng một nửa phụ tải định mức thì tổn thất toả nhiệt ra môi trường xung quanh sẽ tăng gấp đôi. Nếu bảo ôn không tốt hoặc dùng vật liệu để bảo ôn không đảm bảo sẽ dẫn đến tổn thất ra môi trường xung quanh cao, làm giảm hiệu suất lò. Vấn đề bảo ôn không những chỉ riêng đối với lò hơi mà còn bao hàm cả hệ thống truyền tải hơi. Tại các mặt bích, mối nối ... thường được bảo ôn kém dẫn đến tổn thất năng lượng nhiều, tuy không ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất lò hơi nhưng sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất chung của mạng nhiệt và nhiều khi không đảm bảo chất lượng hơi theo yêu cầu (hiện tượng ngưng tụ trong đường ống). Hình 2.3: ảnh hưởng của nhiệt độ bề mặt bảo ôn tới tổn thất toả nhiệt ra môi trường xung quanh [3] g) Đặc tính và kích thước của nhiên liệu Thông thường mỗi một lò hơi được thiết kế với một loại nhiên liệu có đặc tính cho trước. Tuy nhiên, trong thực tế, vì một lý do nào đó mà nhiên liệu sử dụng không theo như thiết kế (tức là làm sai khác đi đặc tính cháy của nhiên liệu) thì có thể dẫn tới tăng tổn thất nhiệt. Độ ẩm có trong nhiên liệu và hàm lượng H2 có trong nhiên liệu cũng gây nên tổn thất nhiệt do mất một lượng nhiệt để đốt nóng lượng ẩm có trong nhiên liệu từ nhiệt độ ban đầu tới nhiệt độ khói thoát và nhiệt tiêu hao do đốt nóng hơi nước tạo thành từ quá trình cháy H2 có trong nhiên liệu. Mặt khác, khi đốt nhiên liệu trên ghi cố định nếu không chọn kích thước nhiên liệu phù hợp có thể làm tăng tỷ lệ lọt ghi và gia tăng tổn thất q4. Tuy nhiên, nếu chọn nhiên liệu có kích thước lớn sẽ làm cho nhiên liệu khó cháy, cũng có thể xảy ra hiện tượng cháy ghi do bị bít các lỗ thông không khí ... điều này sẽ gây nên tổn thất. 3. Một số biện pháp nhằm nâng cao hiệu suất lò hơi a) Tận dụng nhiệt khói thải Trong thực tế, nhiều lò hơi có nhiệt độ khói thải quá cao (300-400oC), điều này không những gây tổn thất do khói thải lớn mà còn gây nguy hiểm cho người vận hành (bỏng). Nếu ta tân dụng nhiệt khói thải bằng việc lắp đặt thêm bộ trao đổi nhiệt trên đường khói nhằm gia nhiệt cho không khí đưa vào buồng đốt sẽ giúp cho lò hơi đạt hiệu suất cao hơn. Mặt khác, sự gia nhiệt cho không khí sẽ giúp cho quá trình cháy được thuận lợi hơn, tránh hiện tượng nóng lạnh không đồng đều ở các vùng cháy nhiên liệu, đồng thời cũng giảm bớt tổn thất do ẩm có trong không khí khi đưa không khí nóng vào buồng đốt. Thực tế cho thấy hiệu suất sẽ được cải thiện khoảng 2% khi tăng nhiệt độ không khí cháy lên khoảng 60oC. Hình 2.4 minh hoạ sự gia tăng hiệu suất qua việc tăng nhiệt độ không khí đưa vào lò. Hình 2.4: ảnh hưởng của sự gia tăng nhiệt độ không khí tới mức độ tăng hiệu suất của lò hơi [3] Ngoài ra, để tận dụng nhiệt đường khói ta còn có thể lắp đặt thêm bộ hâm nước để nâng cao hiệu suất lò. Bởi vì, trong sản xuất công nghiệp, thông thường các lò hơi đang dùng chủ yếu sử dụng nguồn nước cấp có nhiệt độ thấp (xấp xỉ bằng nhiệt độ môi trường). Do vậy, khi nước được đưa vào lò hơi sẽ phải tiêu hao một lượng nhiệt tương đối lớn để gia nhiệt cho nước từ nhiệt độ thấp cho đến nhiệt độ và áp suất yêu cầu. Hiệu suất lò hơi có thể được cải thiện bằng cách gia nhiệt cho nước cấp qua bộ hâm nước bởi việc tận dụng nhiệt khói thải. Nói chung, cứ tăng nhiệt độ nước cấp lên khoảng 6oC tương đương với việc giảm 1% lượng nhiên liệu đưa vào buồng đốt. Điều đó đồng nghĩa với việc tăng hiệu suất của lò hơi nếu tận nhiệt khói thải để gia nhiệt cho nước cấp. Hình 2.5 biểu diễn quan hệ giữa việc cải thiện hiệu suất lò hơi từ việc tăng nhiệt độ nước cấp. Hình 2.5: Khả năng tăng hiệu suất lò hơi thông qua việc tăng nhiệt độ nước cấp [3] Bộ hâm nước hay bộ sấy không khí ta đã trình bày ở trên được hiểu đơn giản là một thiết bị trao đổi nhiệt kiểu bề mặt (gọi tắt là bộ tiết kiệm), có cấu tạo bởi các chùm ống và vỏ bảo vệ bên ngoài. Môi chất (nước cấp, không khí, khói thải) có thể đi bên trong hoặc ngoài ống tuỳ theo mục đích và yêu cầu. b) Tái tuần hoàn nước ngưng Trong thực tế, nhiều cơ sở sản xuất rất lãng phí trong vấn đề nước ngưng. Khi không sử dụng hoặc sử dụng sau một công đoạn nào đó thì hơi bị xả thẳng ra môi trường bên ngoài mà không được tận dụng nhiệt năng của chúng. Điều này gây nên sự lãng phí về nhiệt năng, tuy không ảnh hưởng tới hiệu suất của lò hơi nhưng nếu tận dụng nhiệt của hơi ngưng có thể giảm được lượng tiêu hao nhiên liệu. Mặt khác, nước ngưng là một nguồn nước tính khiết và bất cứ trong hoàn cảnh nào nước ngưng cũng nên được quay trở lại lò hơi. Với 2 lý do trên, nhiệt độ nước cấp sẽ được nâng lên và lưu lượng nước bổ sung cho lò có thể giảm xuống. Từ đó có thể tiết kiệm được một lượng nhiên liệu đáng kể. Tất nhiên, cần phải lưu ý đến kinh phí đầu tư cho việc lắp đặt đường ống nước ngưng tuần hoàn, bơm ngưng... Do vậy, việc lắp đặt các đường ống thu hồi nước ngưng sẽ quyết định dựa trên cơ sở tính toán lợi ích đem lại từ việc tái sử dụng nước ngưng so với chi phí đầu tư. Hình 2.6 minh hoạ mức độ tiết kiệm nhiên liệu thông qua việc thu hồi nước ngưng đối với các lò hơi công nghiệp. Hình 2.6: Lượng nhiên liệu tiết kiệm được khi thực hiện thu hồi nước ngưng với các nhiệt độ và lượng nước hồi khác nhau [3] c) Xử lý nước lò hơi Vấn đề xử lý nước cấp cho lò hơi thông thường gắn liền với chế độ xả lò. Nếu nước cấp không được xử lý hoặc xử lý không tốt sẽ dẫn tới tổn thất nhiệt do xả lò vì khối lượng xả nhiều. Không những vậy, còn làm tăng tốc độ bám bẩn trên bề mặt trao đổi nhiệt, làm giảm hiệu suất trao đổi nhiệt giữa khói lò và nước trong lò hơi, điều này làm gia tăng tổn thất nhiệt do khói thải gây nên. Xử lý nước cấp do vậy vừa giảm được nhiệt do xả lò, vừa tăng hiệu suất trao đổi nhiệt của các bề mặt nhận nhiệt trong lò hơi so với điều kiện chưa xử lý. Mặt khác, lại đảm bảo an toàn trong quá trình vận hành, tăng khoảng cách thời gian giữa 2 lần vệ sinh cáu bám. d) Quản lý chế độ xả lò Xả lò là một trong những nguyên nhân gây tổn thất nhiệt cho lò hơi. Nhưng để đảm bảo chế độ vận hành an toàn cũng như tránh hiện tượng cáu cặn cho lò mà cần thiết phải xả lò. Tuy nhiên, nếu chế độ xả lò là hợp lý thì sẽ giảm được tổn thất cho lò hơi ở mức tối thiểu nhất. Vấn đề xả lò phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như áp suất làm việc, nhiệt độ nước lò, yêu cầu về chất lượng hơi, các thành phần trong nước cấp cho lò hơi... Trong luận văn này, ta chỉ xét đến vấn đề xả định kỳ và khối lượng xả. Xả định kỳ mà chúng ta quan tâm chính là việc xả đáy nhằm thải bỏ các chất bẩn ở dạng bùn ra khỏi lò hơi để phần nào giảm lượng cáu cặn sinh ra trong lò khi lò hoạt động. Xét một cách đơn giản, khối lượng xả lò có thể được tính theo công thức sau: , % trong đó: Sf – Mức độ TDS (Total Disolved Solids – tổng lượng chất rắn không hoà tan) của nước cấp, ppm Sb – Mức độ TDS mong muốn của nước trong lò hơi, ppm Trong trường hợp cần phải có xả liên tục thì nói chung khối lượng xả cũng được tính theo công thức trên. Thông thường, đối với các lò hơi trong công nghiệp, lượng nước xả là không nhiều trong thời gian vận hành. Nhưng nếu lượng nước xả là quá nhiều sẽ làm tổn thất nhiệt lớn, gây lãng phí (mặc dù khối lượng xả đã được tính toán ở mức tối thiểu nhất nhằm bảo đảm an toàn vận hành và tránh bám cáu). Cho nên để giảm lượng nước xả hoặc tiết kiệm nhiệt ta có hai biện pháp cơ bản sau: - Xử lý nước tốt hơn để nước cấp có TDS nhỏ (Sf thấp), như vậy sẽ giảm được khối lượng xả đi. - Nếu không thể giảm được Sf, nên lắp bể tận dụng nhiệt từ nước xả, còn gọi là bình phân ly bốc hơi (do nước xả có nhiệt độ và áp suất cao), thông qua đó nhiệt năng sẽ được tận dụng để sử dụng với mục đích khác nhau ví dụ như: gia nhiệt cho nước cấp... e) Bảo ôn lò hơi và mạng nhiệt Như trình bày ở trên, tổn thất nhiệt do toả nhiệt ra môi trường xung quanh sẽ làm giảm hiệu suất của lò hơi. Trên thực tế, tổn thất này không thể tránh khỏi mà chỉ có thể giảm tới một mức độ nào đó vừa đảm bảo gây nên ít tổn thất, vừa đảm bảo tính kinh tế khi bảo ôn lò hơi và mạng nhiệt. Nhiệt độ bề mặt của lớp bảo ôn xung quanh lò nên nằm trong giá trị lớn hơn nhiệt độ môi trường khoảng từ 20-25oC. f) Một số hình thức khác - Hạ áp suất hơi tại các hộ dùng nhiệt, đặc biệt với các thiết bị trao đổi nhiệt gián tiếp. Trong những điều kiện có thể cho phép, việc giảm áp suất làm việc của lò hơi cũng đem lại những lợi ích tương tự như việc nâng cao hiệu suất của lò. Việc giảm áp suất trong lò hơi cũng có nghĩa là tiêu tốn ít nhiên liệu hơn, giảm hiện tượng rò rỉ tại các mặt bích và mỗi nối, giảm việc tiêu tốn năng lượng cho bơm cấp vào lò hơi ... Tuy nhiên, việc giảm bao nhiêu còn phụ thuộc vào từng trường hợp cụ thể điều kiện sản xuất, giới hạn làm việc của lò, yêu cầu chất lượng hơi và phân phối hơi... Hình 2.7 minh hoạ khả năng tăng hiệu suất đối với việc giảm áp suất làm việc trong lò. Hình 2.7: Mức độ tăng hiệu suất lò hơi khi giảm áp suất làm việc của lò [3] - Vận hành và vệ sinh định kỳ lò hơi: Chúng ta đều biết rằng hầu hết các lò hơi trong công nghiệp đều rất hạn chế về vấn đề tự động điều khiển quá trình làm việc của lò. Nhiều thao tác hoạt động bằng cơ khí hoặc bằng tay, nhất là không có sự liên hệ qua lại giữa các yếu tố, cho nên không thấy được trực tiếp ảnh hưởng của việc vận hành. Do vây, nhiều khi vấn đề kỹ thuật nhằm giảm tổn thất là rất tốt nhưng hiệu suất lò hơi lại không cao chính là do việc vận hành không đúng quy cách. Chính vì vậy, khi vận hành lò hơi phải tuân thủ đầy đủ các quy trình về vận hành cũng như xử lý sự cố theo các quy trình của thiết kế và tiêu chuẩn an toàn. Nạp nhiên liệu và cấp gió cũng phải theo tiêu chuẩn. Thường xuyên kiểm tra các đồng hồ đo, van an toàn, ống thuỷ... Kiểm tra các mép bích và mối nối xem có hiện tượng rò rỉ không, các quy định về xả lò và lau rửa các bộ phận thuộc lò hơi. Đảm bảo chế độ bảo dưỡng lò về thời gian, khối lượng công việc để tăng tính an toàn khi vận hành và giúp cho lò hơi đạt tình trạng tốt nhất khi làm việc... Vệ sinh các bề mặt trao đổi nhiệt một cách thường xuyên, nhất là đối với các giàn ống sinh hơi để giảm tổn thất đối lưu và bức xạ, tránh hiện tượng tắc ống lửa do bụi bẩn cũng như bám cáu trong các ống nước. Phải loại bỏ cáu cặn nếu bề dày lớp cáu vượt giá trị cho phép... Chiều rộng a chọn : a = 6600 mm, b =a/1,143 = 5775 mm. - Kích thước phễu làm lạnh xỉ: Độ nghiêng của phễu làm lạnh xỉ chọn kích thươc bé nhất của tiết diện nói phễu làm lạnh xỉ với giếng phụ thuộc vào sản lượng lò hơi. Thông thường nằm trong phạm vi 0,6-1,4m. ở thiết kế này chọn 0,9. Hình 3: Hình dạng kích thước độ đặt ống buồng lửa (tỉ lệ 1/100) Hình 4: Cách xác định vòi phun buồng lửa Hình 5: Cách xác định chiều dài ngọn lửa. LΦ = Chiều dài đoạn abcd. 2.3- Xác định vị trí lò hơi. Đường tâm vòi phun đặt ở 4 góc phải tiếp tuyến với vòng tròn giả thiết ở tâm buồng lửa. Đường kính vòng tròn giả thiết chọn từ F 1-1,2 m. Trong thiết kế này chọn 1m. Cách bố trí vòi phun xem hình 4. Để tránh ngọn lửa có nhiệt độ cao táp vào phễu làm lạnh xỉ gây nên hiện tượng đóng xỉ, thì trung tâm vòi phun đặt cách mặt trên phễu làm lạnh xĩ một khoảng cách nhất định (theo phụ lục V bảng 4 tiêu chuẩn thiết kế). 2.4- Xác đinh diện tích buồng lửa. Mặt cắt dọc và mặt cắt ngang buồng lửa như hình 3. Khi tính ta chia ra nhiều hình đơn giản 1,2,3,4,5,6,7. a- Tường bên. F1 = 0,5(4,205 + 0,465).1,8 = 4,203 m2. F2 = 4,205.1,41 = 5,929 m2. F3 = 4,88.0,89 = 4,343 m2. F4 = 0,675.3,2/2 = 1,08 m2. F5 = 0,895.0,89/2 = 0,4 m2. F6 = 5,775.6,6 = 38,115 m2. F7 = 0,5.(5,775 + 3,34).1,49 = 6,79 m2. Fb = F1 + F2 + F3 + F4 + F5 + F6 + F7 = 60,86 m2. b- Tường trước. Ft = S lt.a = (0,25+4,35+8,9+1,945+1,8).6,6 =113,817 m2 c- Tường sau. Fs = Sls.a =(6,6+1,945+1,8).6,6= 68,277 m2 d- Tường ở dãy pheston. FP = S lP.a =(0,25+3,9+1,39).6,6= 36,564 m2 e- Diện tích toàn buồng lửa. F = 2.Fb+Ft+Fs+FP= 340,378 m2 f- Thể tích toàn buồng lửa theo kết cấu đã vẽ ở hình 3. V = Fb. a = 60,86.6,6 = 401,676 m3. Như vậy thể tích giả thiết như hình vẽ gần đúng với trị số chọn ban đầu(401m3) tạm coi là hợp lý. 2.5- Kiểm tra chiều dài ngọn lửa. Dựa vào phần tính nhiệt lò hơi (Thiết bị lò hơi) ta xác định chiều dài ngọn lửa như hình 5. Từ đó kiểm tra lại buồng lửa thiết kế có phù hợp yêu cầu không. Căn cứ vào sản lượng lò hơi và tính chất nhiên liệu thì trong tiêu chuẩn kiến nghị LF = 11-13 m. Từ hình vẽ của bản vẽ thiết kế ta tính được LF= 15 m, Như vậy thoả mãn yêu cầu. 2.6- Đặc tính cấu tạo của dàn ống sinh hơi và độ đặt ống trong buồng lửa. ở các lò hơi áp suất trung bình, dàng ống sinh hơi thường chọn đường kính ống là F60. Bước ống tương đối tuỳ thuộc vào khả năng bảo vệ tường lò và đảm bảo quá trình cháy ổn định. Đối với lò trung áp thông số thường chọn: S1/d = 1,05-1,25 Và khoảng cách từ tâm ống đến tường lò: e = (0,8-1)d Trong thiết kế này chọn: S1/d =75/60 = 1,25 e/d =60/60 đối với tường bên. e/d =62,5/60 đối với tường sau và tường trước. Hệ số góc x của tường dàn ống tra theo PL 6-02 (toán đồ). Để cải thiện quá trình cháy ở 4 góc buồng lửa người ta cắt bớt và bố trí như hình 3 mặt cắt A-A. Số ống tường trước và sau : n == 87 ống. Số ống mỗt tường bên : n =72 ống. Bảng 6 : Đặc tính cấu tạo dàn ống sinh hơi. Tên Ký hiệu Dơn vị Tường bên Tường sau Tường trước Pheston 1 Diện tích m2 60,86 68,277 113,817 36,564 2 Đường kính ngoài ống d mm 60 60 60 60 3 Bước ống s mm 75 75 75 75 4 Bước ống tương đối s/d 1,25 1,25 1,25 1,25 5 Số ống n 72 87 87 87 6 Khoảng cách từ tâm ống đến tường e mm 60 62,5 62,5 7 Hệ số bức xạ hữu hiệu x =f(S/d,e) x 0,98 0,98 0,98 1 8 Diện tích bề mặt bức xạ hữu hiệu Hi=Fi.xi Hibx m2 119,284 66,911 111,541 36,564 9 Tổng diện tích bề mặt bức xạ Sibx Hbx m2 334,3 Chú ý : Hệ số góc (x) tra theo toán đồ Hình 10-5 trang 170 TBLH. 2.7- Tính truyền nhiệt trong buồng lửa. Mục đích của bài toán là để xác định lượng nhiệt trong buồng lửa truyển ra và nhiệt độ khói ra sau buồng lửa q’’bl. Từ đó kiểm tra kết cấu buồng lửa có thích hợp không(xem bảng 7). Bảng 7: Tính truyền nhiệt buồng lửa: STT Tên Ký hiệu Đơn vị Công thức tính Kết quả Ghi chú 1 Thể tích buồng lửa Vbl m3 Đã tính ở trên 401 2 Diện tích bề mặt hấp thụ nhiệt bức xạ Hbx m2 nt (bảng 6) 334,3 3 Độ đặt ống y y = 0,982 4 Hệ số bảo ôn j Đã tính ở trước 0,993 5 Hệ số không khí thừa cửa ra buồng lửa abl Đã tính trươc 1,2 6 Hệ số không khí lọt của buồng lửa Dabl nt 0,1 7 Hệ số không khí lọt của hệ thông nghiền than Dangh nt 0,06 8 Nhiệt độ không khí nóng tnkk oC nt 310 9 Entanpy của không khí nóng Inkk kJ/kg Tra bảng I-q Bảng 3 2992 10 Hệ số không khí thửa của cuối bộ sấy không khí b''s abl-Dabl - Dangh= 1,2-0,1-0,06 1,04 11 Nhiệt độ do không khí nóng mang vào buồng lửa Qkk kJ/kg b’’.Ink2 +(abl+Dangh).Ilk2 =1,04.2992+(0,1+0,06).284,7 3157,2 Ilkk=284,7KJ/kg (với:tlkk=300C) 12 Nhiệt lợng thu đợc khi cháy 1 kg nhiên liệu Qtd kJ/kg 30201,8 13 Nhiệt độ cháy lý thuyết qlt oC Tra bảng I-q Bảng 3 với a =1,2 1956 Ilt=Qtd=30201,8 14 Hệ số hiệu đính m Tham khảo sách thiết bị lò hơi 1 15 Chiều dày hữu hiệu lớp bức xạ của khói s m 4,24 16 Độ đen ngọn lửa phần sáng as Dựa vào tiêu chuẩn thiết kế đối với buồng lửa đốt bột than phun 0,8 17 Độ đen của ngọn lửa anl m.as+(m-1).aks=1.0,8+(1-1).aks 0,8 18 Hệ số bám bẩn x Tham khảo sách thiết bị lò hơi 0,45 19 Độ đen buồng lửa abl 0,9 20 Vị trí tương đối của điểm có nhiệt độ cao nhất X 0,3 Hbx 21 Hệ số tính toán A Tham khảo sách thiết bị lò hơi 0,59 22 Hệ số tính toán B Tham khảo sách thiết bị lò hơi 0,5 23 Hệ số hiệu chỉnh M A-B.X =0,59 - 0,5.0,05 0,44 24 Nhiệt độ khói ra sau buồng lửa q''bl oC Giả thiết sau sẽ kiểm tra 1050 25 Entanpy của khói ra sau buồng lửa I''bl Tra bảng I-q (với a =1,2) 15147,5 26 Tỷ nhiệt trung bình của khói VCp 16,62 27 Nhiệt độ khói đầu ra buồng lửa(theo phơng pháp tính toán) q''bl 1050 Kết quả tính toán q’’bl = 1050 oC phù hợp với trị số đề cho. Để đảm bảo cho dãy pheston không bị đóng xỉ thì nhiệt độ đầu ra buồng lửa phải phù hợp với tiêu chuẩn thiết kế (Phụ lục V bảng 3) hoặc nhỏ hơn nhiệt độ bắt đầu biến dạng của tro t1nhưng không vượt quá 1150 oC. oC. Như vậy lò hơi đã thể hiện trên là hợp lý. Nhiệt độ khói ra sau buồng lửa q’’bl=1050 oC. Entanpi của khói I’’bl = 15147,5 kJ/kg Lượng nhiệt truyền nhiệt bức xạ của buồng lửa Qblbx =j.(Qtd – I’’bl) =0,993.(30201,8-15147,5) =14949 kJ/kg Phần III: Thiết kế dãy pheston 3.1- Đặc tính cấu tạo. Dãy pheston do dàn ống sinh hơi ở tường sau làm nên. Vì nó lằm ở đầu ra buồng lửa có nhiệt độ cao nên ta kéo thửa các ống ra để tránh hiện tượng đóng xỉ. Bước ống ngang và bước ống dọc của nó chọn theo tiêu chuẩn PL V b.17. Trong thiết kế này dãy phestôn chia thành 4 dãy như hình 8, do đó Bước ống ngang S1=4.S =4.75=300 mm. Bươc ống dọc S2=250 mm. 6420 250 250 250 6100 6000 6000 6100 300x22=6600 135 6720 Hình 8: Kích thước hình học và cách bố trí dãy pheston Đặc tính cấu tạo của dãy phestôn xem bảng 8. 3.2- Tính truyền nhiệt dẫy pheston. Mụ