BÀI tập lớn TÍNH TOÁN THIẾT kế lò hơi đốt dầu FO CÔNG SUẤT 1 TẤNH

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐẠO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM
KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO
------

BÀI TẬP LỚN

TÍNH TỐN THIẾT KẾ LỊ HƠI ĐỐT
DẦU FO CƠNG SUẤT 1 TẤN/H

Mã mơn học: BOIT330632
Nhóm thực hiện: Nhóm 5
GVHD: PGS.TS Hồng An Quốc

TP HỒ CHÍ MINH-THÁNG 12, NĂM 2021


NHIỆM VỤ BÀI TẬP LỚN
Họ và tên sinh viên: 1. Phan Tấn Tín - 19147010
2. Nguyễn Nhân An - 19147071
3. Phạm Anh Vũ - 19147168
4. Nguyễn Huy Bình - 19147080
Chuyên ngành: Công nghệ kỹ thuật Nhiệt
Mã ngành đào tạo: 147
Hệ đào tạo: Chính quy
Mã hệ đào tạo: 947-147
Khố: K19

Lớp: 19147CL1B

1.Tên đề tài

Tính tốn thiết kế lị hơi đốt dầu FO cơng suất 1 tấn/h
2.Nhiệm vụ đề tài
Tính tốn thiết kế lị hơi đốt dầu 3 pass theo TCVN 12728:2019
Tính tốn sức bền lị hơi.
Tính tốn các thiết bị phụ trong lị hơi .
3.Ngày hồn thành nhiệm vụ. 10/12/2021
TRƯỞNG BỘ MƠN

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN


NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
Tên đề tài: Tính tốn thiết kế lị hơi đốt dầu FO cơng suất 1 tấn/h
Họ và tên sinh viên:

1. Phan Tấn Tín

MSSV: 19147010

2. Nguyễn Nhân An

MSSV: 19147071

3. Phạm Anh Vũ

MSSV: 19147168

4. Nguyễn Huy Bình

MSSV: 19147080

Ngành: Cơng nghệ Kỹ thuật Nhiệt
I.NHẬN XÉT
1.Về hình thức trình bày & tính hợp lý của cấu trúc đề tài:
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
2.Về nội dung (đánh giá chất lượng đề tài, ưu/khuyết điểm và giá trị thực tiễn)
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
II.NHỮNG NỘI DUNG CẦN ĐIỀU CHỈNH, BỔ SUNG
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................


III.ĐỂ NGHỊ VÀ ĐÁNH GIÁ
1. Đề nghị (cho phép bảo vệ hay không): .........................................................................
2. Điểm đánh giá (theo thang điểm 10):.............................................................................
Tp. Hồ Chí Minh, ngày… tháng 12 năm 2021
Giảng viên hướng dẫn
(Ký & ghi rõ họ tên)


LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới PGS.TS Hoàng An Quốc

người đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn, quan tâm, động viên và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho
chúng em trong suốt q trình thực hiện bài tập lớn :“Tính tốn thiết kế lị hơi đốt dầu FO
cơng suất 1 tấn/h”.
Chúng em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý thầy cô trong bộ môn Công
nghệ kỹ thuật Nhiệt, Khoa Cơ khí động lực, Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật TP. Hồ Chí
Minh đã giúp đỡ chúng em có một nền tảng kiến thức cơ bản để vận dụng vào việc hồn thành
đề tài tốt nghiệp.Trong q trình thực hiện bài tập lớn chúng em đã trình bày một cách trọn
vẹn nhất. Tuy nhiên do khả năng còn nhiều hạn chế nên khơng khó tránh khỏi những thiếu
sót, chúng em kính mong sự đóng góp ý kiến và chỉ bảo thêm của thầy cô.
Cuối cùng chúng em xin cảm ơn các bạn sinh viên cùng chuyên ngành Công nghệ Kỹ
thuật Nhiệt đã luôn đồng hành, giúp đỡ, hỗ trợ tinh thần cho chúng em trong suốt quá trình
học tập .
Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn!

I


TĨM TẮT
Với sự phát triển nhanh chóng của khoa học cơng nghệ như hiện nay thì lị hơi đang
dần chứng tỏ được sự quan trọng của mình trong cơng nghiệp cũng như là đời sống. Lò hơi
được ứng dụng rất đa dạng như trong các nhà máy sản xuất bia, rượu, sữa, chế biến thủy hải
sản,…Ở nước ta, cùng với sự phát tiển kinh tế thì các nhu cầu nói trên đang tăng theo và có
nhiều hơn nữa các yêu cầu về an tồn cháy nổ của lị hơi cũng như vấn đề ô nhiễm môi trường
phải được khống chế ở mức cao nhất. Với các u cầu đó thì một trong những khâu quan trọng
đó là tính tốn thiết kế lò hơi để đạt được các yêu cầu, các tiêu chuẩn mà quốc gia cũng như
các các tiêu chuẩn của thế giới. Dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Hoàng An Quốc chúng em
đã thực hiện đề tài “Tính tốn thiết kế lị hơi đốt dầu FO cơng suất 1 tấn/h”
Trong đề tài này chúng em đã tính tốn dựa trên những tài liệu trong nước và nước
ngoài. Đề tài tập trung tính tốn lựa chọn các thiết bị cho lò hơi theo tiêu chuẩn Việt Nam và
tiêu chuẩn ASME. Quá trình nghiên cứu và tìm hiểu, thực hiện đề tài đưa tới cho chúng em

những kiến thức và kinh nghiệm cho công việc sau nay.
Trong bài tập lớn này chúng em đã cố gắng trình bày một cách trọn vẹn và mạch lạc
từ đầu đến cuối, tuy nhiên vẫn cịn vài sai sót, một phần do kiến thức cịn hạn chế và tài liệu
không đầy đủ nên không tránh khỏi. Vì vậy chúng em mong muốn có được sử chỉ bảo, góp ý
của các thầy cơ và các bạn.
Nhóm em xin chân thành cảm ơn!

II


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................................... I
TÓM TẮT ................................................................................................................................II
MỤC LỤC...............................................................................................................................III
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU ....................................................... VII
DANH MỤC CÁC HÌNH....................................................................................................... IX
DANH MỤC CÁC BẢNG ...................................................................................................... X
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ................................................................................................... 1
1.1. Giới thiệu về đề tài .......................................................................................................... 1
1.1.1. Lý do chọn đề tài ...................................................................................................... 1
1.1.2. Yêu cầu của đề tài .................................................................................................... 1
1.2. Tổng quan về lò hơi........................................................................................................ 4
1.2.1. Vai trò của lò hơi và phân loại ................................................................................. 4
1.2.2. Phân loại lị hơi......................................................................................................... 4
1.2.3. Q trình phát triển lị hơi ........................................................................................ 5
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ..................................................................................... 10
2.1. Nhiên liệu ...................................................................................................................... 10
2.1.1. Các thành phần cháy: C, H, S ................................................................................ 10
2.1.2. Các thành phần không cháy: O, N ......................................................................... 11
2.1.3. Độ ẩm M ................................................................................................................. 11

2.1.4. Độ tro A .................................................................................................................. 11
2.1.5. Nhiệt trị ................................................................................................................... 11
2.2. Tính tốn hiệu suất của lị hơi..................................................................................... 12
2.3. Tính tốn nhiệt độ ra của từng Pass ........................................................................... 13
2.3.1. Pass 1 ...................................................................................................................... 13
III


2.3.2. Pass 2 và Pass3 ....................................................................................................... 14
2.4. Tính tốn khí động lị hơi ............................................................................................ 14
CHƯƠNG 3. TÍNH TỐN THIẾT KẾ .............................................................................. 15
3.1. Nhiên liệu và cân bằng nhiệt trong lò hơi .................................................................. 15
3.1.1. Thể tích của khơng khí và sản phẩm cháy ............................................................. 15
3.1.2. Entanpi của khơng khí và sản phẩm cháy .............................................................. 17
3.1.3. Cân bằng nhiệt lò hơi ............................................................................................. 19
3.1.4. Nhiệt lượng dẫn vào lò. .......................................................................................... 20
3.1.5. Các tổn thất nhiệt trong lò hơi................................................................................ 21
3.1.6. Hiệu suất và nhiên liệu tiêu hao của lò hơi ............................................................ 23
3.2. Xác định sơ bộ kích thước của lị hơi.......................................................................... 25
3.2.1. Diện tích bề mặt truyền nhiệt của lò hơi. ............................................................... 25
3.2.2. Xác định kích thước ống lị. ................................................................................... 25
3.2.3. Xác định kích thước ống lửa .................................................................................. 27
3.3. Tính tốn trao nhiệt trong buồng lửa ......................................................................... 29
3.3.1. Nhiệt hữu ích toả ra trong buồng lửa ..................................................................... 29
3.3.2. Nhiệt lượng truyền lại cho buồng lửa với 1 kg nhiên liệu ..................................... 30
3.3.3. Tổng nhiệt dung trung bình của sản phẩm cháy của 1kg nhiên liệu ..................... 30
3.3.4. Nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa............................................................................. 31
3.4. Tính tốn nhiệt pass 2 .................................................................................................. 32
3.4.1. Phương trình cân bằng nhiệt giữa nhiệt lượng do khói truyền lại và nhiệt lượng
do nước hấp thụ ................................................................................................................ 33

3.4.2. Hệ số truyền nhiệt k................................................................................................ 34
3.4.3. Phương trình truyền nhiệt....................................................................................... 37
IV


3.5. Tính tốn nhiệt pass 3 .................................................................................................. 38
3.5.1. Phương trình cân bằng nhiệt giữa nhiệt lượng do khói truyền lại và nhiệt lượng
do nước hấp thụ ................................................................................................................ 38
3.5.2. Hệ số truyền nhiệt k................................................................................................ 39
3.5.3. Phương trình truyền nhiệt....................................................................................... 42
3.6. Tính tốn khí động lị hơi ............................................................................................ 43
3.6.1. Mục đích ................................................................................................................. 43
3.6.2. Tính tốn lực hút tự nhiên của ống khói ................................................................ 43
3.6.3. Tính tốn trở lực ..................................................................................................... 45
3.6.4. Kiểm tra điều kiện hút tự nhiên của ống khói: ....................................................... 47
3.7. Tính tốn sức bền lị hơi .............................................................................................. 48
3.7.1. Tính sức bền cho thân lị ........................................................................................ 48
3.7.2. Tính sức bền cho ống lị ......................................................................................... 49
3.7.3. Tính sức bền cho ống lửa ....................................................................................... 51
3.7.4. Tính độ bền lỗ khoét trên thân nồi ......................................................................... 52
3.7.5. Tính bền cho mặt sàn.............................................................................................. 54
3.7.6. Tính tốn lớp bảo ơn cho Lị hơi ............................................................................ 55
CHƯƠNG 4. TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ PHỤ VÀ XỬ LÝ NƯỚC TRONG LỊ HƠI
................................................................................................................................................. 59
4.1. Tính chọn các thiết bị phụ trong lị hơi ...................................................................... 59
4.1.1. Van an tồn ............................................................................................................. 59
4.1.2. Ống thuỷ ................................................................................................................. 60
4.1.3. Áp kế....................................................................................................................... 60
4.1.4. Bơm nước cấp......................................................................................................... 61

V


4.1.5. Điều khiển mức nước Lò hơi ................................................................................. 62
4.2. Xử lý nước cho lị hơi ................................................................................................... 65
4.2.1. Mục đích của việc xử lý lước cấp cho lò hơi......................................................... 65
4.2.2. Tiêu chuẩn về chất lượng nước cấp ....................................................................... 66
4.2.3. Phương pháp xử lý nước cấp cho lò hơi ................................................................ 67
CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ....................................................................... 71
5.1.1. Kết luận................................................................................................................... 71
5.1.2. Kiến nghị ................................................................................................................ 71
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................................... 72

VI


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU

STT
1

Ký hiệu
C

Giải thích

Đơn vị
kcal/kg o C

Nhiệt dung riêng

kJ/kg o C
2

D

Cơng suất hơi

Tấn/h

3

P

Áp suất

Bar

4

θ

Nhiệt độ

oC

5

Q

Nhiệt lượng

6

L

Chiều dài

m

7

d

Đường kính

m

8

B

Lượng tiêu hao nhiên liệu

9

F

Diện tích lị hơi

10

φ

Hệ số bảo tồn nhiệt năng

11

η

Hiệu suất lị hơi

12

V

Thể tích

13

I

Entanpi

14

Qlth

15

m

Bước ống dọc

mm

16

n

Bước ống ngang

mm

17



Hệ số làm bẩn

18

ao

Độ đen buồng lửa

19

s

Bề dày

20

ψ'

Độ dày đặc cảu dàn ống

21

k

Hệ số truyền nhiệt

22

αk

Hệ số toả nhiệt đối lưu

kJ/kg

Kg/h
m2
kJ/kg
%
m3tc/kg
kcal/kg
kJ/kg

Nhiệt trị làm việc thấp của nhiên liệu

kJ/kg

mm

kJ/m2 ho C
kJ/m2 ho C
VII


23

αb

Hệ số toả nhiệt bức xạ

kJ/m2 ho C

24

Δθ

Độ chênh lệch nhiệt độ

oC

25

H

Chiều cao ống khói

m

26

g

Gia tốc trong trường

m/s2

27

Δhm

Trở lực ma sát

N/m2

28

Δhcb

Trợ lực cục bộ

N/m2

29

σ

Ứng suất

kg/mm2

VIII


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Sơ đồ bố trí các thiết bị của lị hơi ............................................................................. 3
Hình 1.2. Sự phát triển về mặt cấu tạo của các loại lò hơi chủ yếu tuần hồn tự nhiên ........... 7
Hình 1.3. Sơ đồ thiết bị lò hơi hiện đại đốt than ........................................................................ 8
Hình 2.1. Mặt cắt lị hơi 3 pass................................................................................................. 12
Hình 3.1. Đồ thị nhiệt đọng sương của khói phụ thuộc vào nồng độ lưu huỳnh .................... 17
Hình 3.2. Đồ thị xác định chiều dài ngọn lửa .......................................................................... 23
Hình 3.3. Bước ống ngang và bước ống dọc của ống lửa........................................................ 25
Hình 3.4. Sơ đồ bố trí mặt sàn ống lửa .................................................................................... 25
Hình 3.5. Mặt cắt lị hơi............................................................................................................ 26
Hình 4.1. Vị trí bộ điều khiển mức nước cho lị hơi ................................................................ 58
Hình 4.2. Cảm biến đo mức nước ............................................................................................ 59
Hình 4.3. Xử lý nước cấp cho lị hơi ........................................................................................ 62
Hình 4.4. Cấu tạo bộ lọc nước.................................................................................................. 63
Hình 4.5. Cấu tạo bộ làm mềm nước ....................................................................................... 64

IX


DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1. Các thành phần nhiên liệu của dầu FO ...................................................................... 2
Bảng 3.1. Kết quả tính tốn thể tích khơng khí và sản phẩm cháy .......................................... 17
Bảng 3.2. Kết quả tính tốn Entanpi theo nhiệt độ .................................................................. 18
Bảng 3.3. Kết quả tính tốn tổn thất nhiệt................................................................................ 24
Bảng 3.4. Bề dày tối thiểu của vách ống .................................................................................. 52
Bảng 3.5. Kết quả tính tốn các kích thước của lị hơi ............................................................ 58
Bảng 4.1. Thông số kỹ thuật của bơm nước ............................................................................ 62
Bảng 4.2. Chất lượng nước cấp cho lò hơi TCVN 7704-2007 ................................................ 66

X


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu về đề tài
1.1.1. Lý do chọn đề tài
Nước ta là nước đang phát triển, công nghiệp và năng lượng là hai ngành được quan
tâm hàng đầu và đang trong thời kỳ phát triển với tốc độ rất cao, do đó cơng nghệ chế tạo lị
hơi, lắp ráp các lị hơi sử dụng trong cơng nghiệp và trong các nhà máy nhiệt điện cũng phải
đòi hỏi được quan tâm đúng mực.
Hiện nay lò hơi được sử dụng trong các nhà hàng, khách sạn, bệnh viện,… phục vụ
cho việc giặt là, sấy, tắm hơi,… Trong các nhà máy, xí nghiệp thuộc ngành cơng nghiệp thực
phẩm, trong ngành công nghiệp nhẹ như nhà máy giấy, cao su, dệt… hơi nước được dùng để
cung cấp cho quá trình đun sôi, chưng cất, cô đặc… Trong các nhà máy nhiệt điện hơi nước
được sản xuất dể cung cấp cho tuốc bin hơi, làm qua tuốc bin kéo máy phát điện để sản xuất
điện năng.
Tuy vậy công việc lắp đặt và vận hành lò hơi lại đòi hỏi rất khắt khe, mang tính khoa
học và kỷ thuật cao nhằm đảm bảo yêu cầu tuyệt đối vì đây là thiết bị áp lực có thể gây nguy
hiểm trong lúc vận hành. Là sinh viên ngành Nhiệt ra trường ngoài những kiến thức về kỹ
thuật lạnh, kỹ thuật sấy, điều hịa khơng khí thì kiến thức về lị hơi là rất quan trọng. Đó cũng
là lý do nhóm chọn đề tài “Tính tốn thiết kế lị hơi đốt dầu FO cơng suất 1 tấn/h áp suất 14,7

bar”.
1.1.2. Yêu cầu của đề tài
Tính tốn thiết kế lị hơi 3 pass
-

Áp suất làm việc: 15 at = 14,7 bar

-

Cơng suất lị: 1 Tấn/h

-

Nhiên liệu dầu FO

-

Nhiệt độ: Hơi bão hoà

Bảng 1.1. Các thành phần nhiên liệu của dầu FO
1


C lv

H lv

S lv

Olv

A

W

N lv

85,3%

10,2%

0,5%

0,7%

0,3%

3%

0,7%

• Nhiệt dung riêng của dầu FO là
𝐶𝐹𝑂 = 0,415 + 0,0006. 𝜃 (kcal/kg ∘ C)
Với: 𝜃 là nhiệt độ của dầu FO Chọn 𝜃 = 90∘ C
CFO = 0,415 + 0,0006.90 = 0,469(kcal/kg ∘ C)
• Nhiệt độ nước cấp là 30∘ C, nhiệt độ không khí lạnh là 30∘ C
• Nhiệt dung riêng của khơng khí là
C = 0.316(kcal/kg ∘ C)

2

Hình 1.1. Sơ đồ bố trí các thiết bị của lò hơi
1- Tủ điện điều khiển. 2- Bộ đốt. 3- Cụm ống thuỷ. 4- Bộ điều khiển mức nước tự động.
5- Hệ thống mức nước cấp. 6- Chân lò hơi. 7- Bơm nước cấp. 8- Thân lò hơi. 9- Ống khói.
10- Van an tồn. 11- Rơle áp suất. 12- Đồng hồ đo nhiệt độ

3


12. Tổng quan về lò hơi
1.2.1. Vai trò của lò hơi và phân loại
Lị hơi là thiết bị trong đó xảy ra quá trình đốt cháy nhiên liệu, nhiệt lượng toả ra từ
quá trình cháy sẽ truyển cho nước trong lò để biến nước thành hơi.
Lò hơi được sử dụng phổ biến trong các nhà máy, xí nghiệp. Trong các nhà máy
cơng nghiệp như nhà máy hố chất, đường, rượu, bia, nước giải khát, thuốc lá... Hơi
nước phục vụ cho q trình cơng nghệ như đun nấu, chưng cất các dung dịch, cô
đặc và sấy sản phẩm. Hơi nước ở đây thường là hơi bão hồ, có áp suất hơi tương
ứng với nhiệt độ bão hoà cần thiết cho quá trình cơng nghệ, loại lị hơi này cịn được
gọi là lị hơi cơng nghiệp, có áp suất hơi thấp, sản lượng nhỏ. Trong các nhà máy
nhiệt điện lò hơi sản xuất ra hơi quay tuốc bin phục vụ cho việc sản suất điện năng
địi hỏi phải có cơng suất lớn, hơi là hơi quá nhiệt có áp suất nhiệt độ cao loại này
được gọi là lò hơi năng lượng.
Nhiên liệu đốt trong lị hơi có thể là nhiên liệu rắn như than gỗ, bã mía, có thể là
nhiên liệu lỏng như dầu FO, DO hoặc nhiên liệu khí.
0.1.2. Phân loại lò hơi
Theo nhiệm vú của lò hori
Lò hơi năng lương: Là loại lị hơi có cơng suất lớn thường được sử dụng cho các
nhà máy năng lượng để quay tua bin hơi phát điện trong các nhà máy nhiệt điện, sử
dụng làm sức kéo cho tàu hoả, tàu thủy...Loại lò hơi này thường có cơng suất trên

50 t/h, áp suất thường lớn hơn 20 Mpa và nhiệt độ hơi trên 305∘ C
Lị hơi cơng nghiệp: Là loại lị hơi có công suất vừa và nhỏ thường được sử dụng
để cung cấp hơi cho các q trình cơng nghệ cần sử dụng nhiệt như các nhà máy

4


dệt, giấy, các nhà máy chế biến thực phẩm...Hơi ở đây thường là hơi bão hồ, áp
suất hơi khơng vượt quá 2,0 Mpa và nhiệt độ hơi khoảng 250∘ C
Lò hơi dân dụng: Là loại lị hơi có cơng suất nhỏ đặt trong các nhà hàng, khách sạn,
bệnh viện... sản suất hơi phục vụ cho việc giặt là, sấy, tắm hơi...áp suất hơi không
vượt quá 0,5 Mpa và nhiệt độ hơi khơng q 150∘ C Theo cơng suất hơi
• Lị hơi nhỏ: D ≤ 12 tấn/h
• Lị hơi trung bình: 12 tấn/h < D ≤ 110 tấn/h
• Lị hơi lớn: D > 110tấn/h
• Lị hơi cực lớn: D > 600 tấn/h
Theo áp suất hơi
• Lị hơi hạ áp: P \leq 10 bar
• Lị hơi trung áp 10 bar: < P ≤ 40bar
• Lị hơi cao áp: 40 bar < P ≤ 100 bar
• Lị hơi siêu cao áp: P > 100 bar
Theo nhiệt dộ hơ
• Lị hơi khơng có bộ q nhiệt (hơi bão hồ)
• Lị hơi có bộ q nhiệt (hơi q nhiệt)
• Lị hơi có bộ q nhiệt trung gian
Theo sơ đồ chuyển động của nước và hoi
• Lị hơi tuần hồn tự nhiên (có bao hơi)
• Lị hơi tuần hồn cưỡng bức (có bao hơi và bơm tuần hồn hồn hợp nước
và hơi)
• Lị hơi trực lưu (khơng có bao hơi)

5


Ngồi ra có thể phân loại lị hơi theo phụ tại nhiệt 𝑄1 (kcal/h). Đại lượng 𝑄1 dùng
để đánh giá cơng suất của lị một cách chính xác và tồn diện nhất, vì nó phụ thuộc
vào cơng suất hơi và các thơng số của hơi.
1.2.3. Q trình phát triển lị hơi
Hình 1.2. chỉ rõ q trinh phát triển của lị hơi. Việc phát triền lò hơi dựa trên các
yêu cầu cao hơn về công suất, thông số hơi đồng thời giảm tiêu hao về mặt chi phí.
Chuyển từ các lị hơi hình trụ (𝑎, 𝑏) và các loại lị hơi ống lửa (𝑐, 𝑑) sang các loại
lò hơi ống nước (𝑒, 𝑛) đã diễn ra cách đây hàng trăm năm và đã đạt được việc tăng
diện tích bề mặt đốt trên cơ sở giảm đường kính ống, tức là giảm lượng kim loại
nhưng vẫn tăng cơng suất lị hơi. Trong các lị hơi ống nước nằm ngang có ống nước
(𝑒, 𝑔) các ống sinh hơi được liên kết với nhau thanh từng chùm nhờ các buồng nước
hình hộp. Điều này không cho phép tăng áp suất hơi lên quá 12 ÷ 15 bar và khơng
thể tiêu chuẩn hóa việc chế tạo các bộ phận của lò hơi. Các nhược điểm này có thể
khắc phục bằng cách nối các chùm ống thẳng với đầu góp hình trụ và cứ hai chùm
ống nằm ngang thì nối với một bao hơi (h). Điều đó cho phép tăng áp suất hơi, đồng
thời tăng được cơng suất của lị hơi nhờ tăng số lượng, chiều dài ống và tăng số
lượng đầu góp. Các bao hơi lúc đầu đặt dọc về sau thì đặt ngang, bởi vì khi đặt dọc
cơng suất của lị hơi sẽ bị giới hạn bởi không phát triển được bề mặt đốt theo bề
rộng. Để ngăn ngừa sự đóng xỉ, các hàng ống phải dưới được làm dưới dạng feston.
Áp dụng các bộ hâm nước và bộ sấy khơng khí cho phép tăng hiệu suất của lị hơi
và tăng cơng suất của các loại lị nói trên. Tuy nhiên sự tiêu hao quá nhiều kim loại
do có nhiều bao hơi, sự bố trí dày đặc các chùm ống cản trở cơng việc sinh hơi và
các nhược điểm khác đã làm cho việc phát triển các loại lị trên đây khơng cịn nữa.
Ngày nay đã được thay thế hoàn toàn bởi các loại lò hơi ống nước đứng. Các ống
sinh hơi được đấu trực tiếp cáo bao hơi. Lúc đầu số bao hơi lên tới 3 ÷ 5 và các ống
thì thằng (i). Về sau dần dần chỉ còn 1 bao hơi và các chùm ống thì uốn cong ở hai

đầu (k ÷ n), điều đó đã cải thiện điều kiện liên kết các ống và phát triển bề mặt đốt
6


bức xạ trong buồng lửa. Trong những năm gần đây, người ta đã hồn thiện loại lị
hơi có một bao hơi cũng như loại lị hơi khơng có bao hơi - lị trực lưu.

Hình 1.2. Sự phát triển về mặt cấu tạo của các loại lò hơi chủ yếu tuần hoàn tự
nhiên

7


𝑎 − Lị hoi hình trụ; b - Lị hơi nhiều hình trụ; c - Lị hơi ống lủa lơ - cơ; e,g - Lị
ống nước nằm ngang có các buồng nước; ℎ - Lị ống nước nằm ngang khơng có
các buồng nưóc; i Lị hơ với các ống thẳng; 𝑘, 𝑙 − Lị hơ vói các ống uốn cong; 𝑚
- Lị có một bao hơi có thơng số hơi cao hình chũ 𝑛: 𝑛 − Lị hơ lơn và hiện đại
hình chữ T
Thiết bị lị hơi hiện đại (hình 1.3) bao gồm bản thân lò hơi và thiết bị phụ của lò
hơi: hệ thống dập than thanh bột, vận chuyển và cung cấp nhiên liệu và nước cho
lò, các loại quạt để cung cấp gió và cận chuyển khói, các dụng cụ đo và kiểm soát,
các thiết bị tự động điều chỉnh,...
Lị hơi lớn và hiện đại thường có đủ các bộ phận như sau: buồng lửa, dàn ống sinh
hơi, bộ quá nhiệt, bộ hâm nước và bộ sấy khơng khí. Ngồi ra phải có đầy đủ các
loại van, dụng Cụ đo và kiểm soát và các thiết bị tự động điều chỉnh. Buồng lửa và
đường khói được làm bằng gạch chịu lửa hoặc cám tấm keramit họi là lớp bảo ơn
của lị.

Hình 1.3. Sơ đồ thiết bị lị hơi hiện đại đốt than
1 - Băng tải than; 2 - Phễu than thô; 3 - Máy cấp than thô; 4 - Máy nghiền than; 5

- Máy phân ly; 6 - Xiclôn; 7 - Guồng xoắn tải bột than; 8 - Phễu bột than; 9 - Máy
cấp bột than; 10 - Quat tải bột than; 11 - Vòi phun; 12 - Bao hơ; 13 - Buồng lủa;
14 - Phễu lạnh; 15 – Hộc xỉ ; 16 - Dàn ống trong buồng lủa; 17 - Ơng góp dàn
ống ; 18 - Các ống nưóc đi xuống; 19 - Festơn; 20 - Bộ quá nhiệt; 21 - Bộ hâm
nuớc (hai cấp); 22 - bộ sấy khơng khí (hai cấp); 23 - quat gió; 24 - Hộp khói; 25 Thiết bị khủ bụi; 26 - Quat khói; 27 - Ống khói; 28 - Kênh thải tro xỉ .

8


CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÍ THUYẾT
2.1. Nhiên liệu
Nhiên liệu là một trong những đối tượng quan trọng nhất đối với lò hơi. Một sự
hiểu biết tường tận về nhiên liệu (như đặc tính của q trình cháy, tính vận
chuyển, sự tạo trọ, chất thải,...) rất cần thiết cho thiết kế, lựa chọn, vận hành và
bảo dưỡng lò hơi. Hiện nay nguồn nhiên liệu sử dụng trong lị hơi có hai loại chính
đó là nhiên liệu hữa cơ và nhiên liệu hạt nhân. Nhiên liệu dầu FO là loại nhiên liệu
hữu cơ với thành phần hoá học của nhiên liệu như sau.
2.1.1. Các thành phần cháy: 𝐂, 𝐇, 𝐒
Cacbon (C): Đây là thành phần cháy chủ yếu do có tỉ lệ lớn nhất trong nhiên liêu.
Cacbon có nhiệt trị (giá trị nhiệt lượng riêng của nguyên tố) là 34MJ/kg.
Hydro (H) : Có nhiệt trị cao nhất trong nhiên liệu là 144MJ/kg, tỉ lệ của nó trong
nhiên liệu khơng lớn lắm.
Lưu huỳnh (S): Có nhiệt trị khơng lớn, khoảng 9MJ/kg, tỉ lệ ít trong nhiên liệu.
thành phần lưu huỳnh chứa trong nhiên liệu lỏng cao hơn trong nhiên liệu rắn. Các
sản phẩm cháy của lưu huỳnh là SO2 và SO2 làm tăng khả năng ăn mòn của bề mặt
truyền nhiệt, cho nên lưu huỳnh là nguyên tố có hại.
Nhiên liệu được dùng cho lò hơi này là dầu FO (Madút) còn được gọi là dầu đen.
Hiện nay trên thị trương có các loại dầu FO như sau:
• Có độ lưu huỳnh thấp: %S < 0,5%
• Có độ lưu huỳnh trung bình: %S = 0,5 \div 2%

• Có độ lưu huỳnh cao: %S > 2%
Trong cơng nghiệp, đa số các lị hơi đốt dầu hay đốt dầu FO là chủ yếu. Trong
nhiên liêu, lưu huỳnh tồn tại dưới ba dạng sau: hữu cơ, khống chất, sunfat.
• Dạng hữu cơ có khả năng cháy, gọi Shc
• Dạng khống chất có khả năng cháy, gọi Skc
• Dạng sunfat khơng có khả năng cháy như CaSO4 , MgSO4 , …. gọi Ssf Ta có:
S = Shc + Skc + Ssf
Khi đốt lưu huỳnh ở dạng sunfat, nó khơng cháy mà chuyển sang dạng tự do khói

9


2.1.2. Các thành phần không cháy: 𝟎, 𝐍
Là những thành phần vơ ích trong nhiên liệu, sự hiện diện của O, N làm giảm nhiệt
trị của nhiên liệu, nhiên liệu căng non thì Oxy càng nhiều.
Đối với Nitơ: Khí đốt cháy, N khơng cháy nên N tự do trong khói (NO, NO2 , N2 ).
Đây là những thành phần có hại.
2.1.3. Độ ẩm M
Là thành phần nước chứa trong nhiên liệu
• Độ ẩm trong: Là các phân tử H2 O nằm sâu bên trong. Để khử độ ẩm này
phải sấy trên 80∘ C.
• Độ ẩm ngồi: Là liên kết nước ở dạng tự do hòa lẫn với nhiên liệu tại bề
mặt ngoài của nhiên liệu. Để khử độ ẩm này ở điều kiện Pkq , ta chỉ cần sấy
ở 80∘ C.
• Độ ẩm tồn phần: Bao gồm độ ẩm trong và độ ẩm ngoài. Để khử độ ẩm
toàn phần, người ta thường sấy ở nhiệt độ 10∘ C.
2.1.4. Độ tro 𝐀
Bao gồm các tạp chất khác nhau như oxít nhơm, các hợp chất Fe, Ca, Mg không
tham gia phản ứng cháy. Nó được gọi là thành phần khống của nhiên liệu. Nếu
nhiên liệu có quá nhiều độ tro sẽ gây khó khăn cho việc sử dụng lị hơi: do ở bề

mặt truyền nhiệt tro khi cháy tạo thanh xỉ đóng trong buồng cháy.
2.1.5. Nhiệt trị
Là nhiệt lượng sinh ra khi đốt cháy 1 kg nhiên liệu rắn hoặc lỏng hay 1 m3 tiêu
chuẩn nhiên liệu khí.
Có hai loại gồm: nhiệt trị thấp và nhiệt trị cao
Nhiệt trị cao.
Là nhiệt lượng sinh ra khi đốt cháy hoàn toàn nhiên liệu trong điều kiện hơi nước
của sản phẩm cháy được ngưng tụ lại và các sản phẩm cháy khác được làm sạch
đến 0∘ C
Nhiệt trị thấp.
Là nhiệt lượng sinh ra khi đốt cháy nhiên liệu trong điều kiện làm việc thực tế

10


2.2. Tính tốn hiệu suất của lị hơi
Nhiệt lượng cung cấp cho lò hơi (nhiệt lượng sinh ra trong buồng lửa) bằng tổng
nhiệt lượng của hơi nước và các thông số đã cho (nhiệt hữu ích) và các nhiệt lượng
tổn thất.
Nếu xét 1 kg chất rắn, chất lỏng hay 1 m3 chất khí, chúng ta có phương trinh cân
bằng nhiệt tổng quát như sau:
𝑄01 = 𝑄1 + 𝑄2 + 𝑄3 + 𝑄4 + 𝑄5 + 𝑄6
Trong đó:
• Q10 : Nhiệt lượng dẫn vào lị hay tổng nhiệt (kJ/kg)
• 𝑄1 : Nhiệt lượng sử dụng hữu ích để sinh ra hơi (kJ/kg)
• Q 2 : Lượng tổn thất nhiệt do khói thải mang ra ngồi lị hơi (kJ/kg)
• Q 3 : Lượng tổn thất nhiệt do cháy khơng hồn tồn về mặt hố học (kJ/kg)
• Q 4 : Lượng tổn thất nhiệt do cháy khơng hồn tồn về mặt cơ học (kJ/kg)
• Q 5 : Lượng tổn thất nhiệt do toả nhiệt tù̀ mặt ngồi tường lị ra khơng khí
xum quanh (kJ/kg)

• Q 6 : Lượng tổn thất nhiệt do xỉ nóng mang ra ngồi (kJ/kg)
Nếu thể hiện dưới dạng %, ta có:
6

𝑄𝑖
𝑞𝑖 =
⋅ 100% hay ∑   𝑄𝑖 = 100%
𝑄𝑑𝑣
𝑖=1

Hiệu suất lò hơi:
𝜂t = qi =

Qi
⋅ 100% = 1 − ∑ q%
Q dv

11