bài giảng chi tiết nồi hơi tàu thủy

PHẦN I: NỒI HƠI TÀU THỦY
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG
1.1. Các chu trình thiết bị động lực hơi nước
1.1.1 Chu trình Rankine
Hệ động lực hơi nước làm việc với chu trình Rankine (hình 1.1a) có chu trình làm việc gồm các quá trình
sau:
1-2: Hơi giãn nở đoạn nhiệt sinh công trong tua bin hơi.
2-3: Hơi ẩm được ngưng tụ đẳng áp, đẳng nhiệt trong bầu ngưng.
3-4: Nước được bơm cấp vào nồi hơi.
4-5: Nước được đun nóng đến nhiệt độ sôi
5-6: Hoá hơi đẳng áp, đẳng nhiệt trong nồi hơi.
6-1: Hơi được quá nhiệt đẳng áp trong bộ sấy hơi.
Chu trình được biểu diễn trên đồ thị p - v và T-s (hình1.1b)
1.1.2 Chu trình hồi nhiệt
Chu trình làm việc như sau (hinh1.2 và hình 1.3): 1 kg nước cấp từ trạng thái 4 qua thiết bị sinh hơi 1
được cấp nhiệt đẳng áp theo quá trình 34561 tiếp đó vào tua bin 2 , sau phần cao áp trích ra g
1
kg hơi đưa
vào bình gia nhiệt 5a để tiến hành quá trình thải nhiệt đẳng áp 2a 3a để cấp nhiệt đẳng áp cho (1-g
1
) kg nước
cấp từ trạng thái 4a 3a
(1-g
1
) kg hơi nước đi tiếp qua tua bin trung áp 2b để tiếp tục giãn nở đoạn nhiệt 2a 2b sinh công, lại trích
tiếp g
2
đưa vào bình gia nhiệt 5b thải nhiệt cho nước cấp ngưng tụ thành nước bão hoà 3b và cấp nhiệt cho (1-
g
1
-g

2
)kg nước cấp từ trạng thái 4b đến 3b.
(1-g
1
-g
2
)kg hơi tiếp tục đi qua phần tua bin hạ áp 2c, giãn nở đoạn nhiệt đến áp suất p
2
đi vào bình ngưng
3 thải nhiệt cho môi trường bên ngoài theo quá trình 23 rồi được đưa vào bơm 4 bơm đoạn nhiệt theo quá
trình 34 đưa vào bình gia nhiệt 5b được cấp nhiệt đẳng áp đến 4b 3b rồi hỗn hợp với g
2
kg nước ngưng trong
bình gia nhiệt 5b tạo thành nước ở trạng thái 4b để cấp nhiệt theo quá trình 4a 3a tất cả qua bơm đến trạng
thái 4 vào thiết bị sinh hơi để kết thúc chu trình. Công sinh ra trong các quá trình giãn nở đoạn nhiệt trong
các cấp tua bin
l = 1.(i
1
- i
2a
) + (1-g
1
).( i
2a
- i
2b
) + (1-g
1
-g
2

).( i
2b
- i
2
)

1
Hình 1.1. Sơ đồ HĐLHN Rankine và đồ thị
NH- Nồi hơi; BSH - Bộ sấy hơi; TB - Tua bin; B- Bơm; BN- Bầu ngưng.
b)
a)
nl
K
2
B
6
Hơi
TB
3
2
BSH
BN
1
4
5
NH
Khí xả
Đặt g = 1-g
1
-g

2
, ta được:
l = i
1
– i
2a
.g
1
– i
2b
.g
2
– i
2.
g
Nhiệt lượng cấp vào trong thiết bị sinh hơi:
q
1
=i
1
– i
4
Hiệu suất nhiệt của chu trình:
41
222121
1

ii
gigigii
q

l
ba
t
−
−−−
==
η
Chu trình trích hơi gia nhiệt nước vcấp được
dùng khá rông rãi vì:
- Có thể năng cao được được hiệu suất nhiệt
của chu trình, áp suất đầu vào càng cao, số lần
gia nhiệt càng nhiều thì hiệu quả càng cao,
nhưng thiết bị phức tạp hơn nhiều.
- Giảm được kích thước của tua bin ở các tầng
cuối vì lượng hơi nước đi qua giảm.
- Có thể giảm hoặc bỏ hẳn bộ hâm nước .
1.1.3. Chu trình có quá nhiệt trung gian
Hình 1.4 là chu trình với quá nhiệt trung
gian và biểu thị trên đồ thị T-S (hình 1.5).
Nhiệt lượng biến thành công có ích của chu
trình là: l = (i
0
- i
1
) + (i
2
- i
3
), Kcal/kg
Nhiệt lượng là 1 kg hơi nhận được:

q
1
= (i
0
- i
3'
) + (i
2
- i
1
),
Kcal/kg
Vậy hiệu suất nhiệt của chu trình là:
( ) ( )
( ) ( )
12'30
3210
1
t
iiii
iiii
q
l
−+−
−+−
==
η
Hình 1.4. Sơ đồ nguyên lý của chu trình
thiết bị động lực với quá nhiệt lần thứ hai.
1- Nồi hơi; 2- Bộ quá nhiệt chính; 3- Bộ quá nhiệt

lần thứ 2; 4- Phần cao áp của tua bin; 5- Phần thấp
áp của tua bin; 6- Bầu ngưng; 7- Bơm nước cấp.
Hình1.5. Chu trình với quá trình
lần thứ hai trên đồ thị T-S

2
-
1
2
3
4
5
6
7
T
S
3'
3'
3
2
0
4
5
1
T
3
x = 1
S
1
2a

2b
1 kg
(1-g
1
)

kg
(1-g
1
-g
2
)

kg
2
x =0
0
4
3b
4b
3a
4a
5
6
Hình 1.3 Đồ thị T-S chu trình hồi nhiệt
nl
K
2
KX
1 kg

T
Hình 1.2. Sơ đồ nguyên lí chu trình hồi nhiệt
3
BSH
g
1
g
2
(1-g
1
- g
2
) kg
45b5a
4a
4b
1
2a 2b 2c
Nguyên lý của chu trình như sau: Hơi sau khi giãn nở ở các tầng đầu của tua bin lại được hâm nóng thêm
ở bộ quá nhiệt lần thứ hai rồi cho giãn nở tiếp ở các tầng sau của tua bin.
Khi áp dụng chu trình quá nhiệt lần thứ hai không những hạn chế độ ẩm cho phép (y
3
< y
3"
) của chu trình
mà còn có khả năng nâng cao hiệu suất nhiệt.
1.2. Quá trình sinh hơi trên đồ thị I-t
Quá trình sinh hơi trong nồi hơi gồm 3 giai đoạn, được biểu diên trên đồ thị I-t (hình 1.6).
- Quá trình đun sôi nước (ở áp suất nồi hơi)
tiến hành theo đường nước sôi x = 0 (đoạn 1'-

2').
- Quá trình bốc hơi tiến hành theo đường
đẳng nhiệt (ví dụ đường 2-3).
- Quá trình sấy hơi tiến hành theo đường
đẳng áp (ví dụ đường 3'-4')
Trên hình 1.6, 1'2'3'4' là quá trình sinh hơi ở
nồi hơi 20 kG/cm
2
, 212
o
C; 1"2"3"4" là ở nồi hơi
180 kG/cm
2
356
o
C.
Từ đồ thị trên thấy rằng: biến thiên entanpi
trong quỏ trình đun sôi ∆iđs
1
> ∆iđs
2
, diện
tích bề mặt hấp nhiệt Fđs
1
< Fđs
2
. Trong quá
trình bốc hơi ∆ibh
1
> ∆ibh

2
suy ra Fbh
1
> Fbh
2
.
Như vậy dùng nồi hơi thông số cao sẽ tăng tính
kinh tế và có diện tích bốc hơi nhỏ hơn mà giá
thành chế tạo diện tích đun sôi rẻ hơn giá thành
diện tích bốc hơi.
Chú ý rằng quá trình sinh hơi thực tế có phần khác trên: Nhiệt độ nước ra bộ hâm nước tiết kiệm chưa
đạt tới độ sôi, nhiệt bốc hơi cũng thấp hơn trị số lý thuyết.
1.3. Hệ thống nồi hơi tàu thuỷ
1.3.1. Khái niệm về nồi hơi tàu thủy
1. Định nghĩa nồi hơi : Nồi hơi là thiết bị lắp đặt trên tàu thuỷ nhằm sinh ra hơi nước nhờ biến các dạng
năng lượng như hoá năng của chất đốt, năng lượng nguyên tử, phản ứng hạt nhân, năng lượng điện thành
nhiệt năng
2. Các bộ phận của nồi hơi:
- Nồi hơi : + có 1 hoặc nhiều cái
+ có thể là nồi hơi ống lửa hoạc nồi hơi ống nước
- Thiết bị buồng đốt, gồm : + Súng phun, hộp lửa…
+ Buồng đốt
- Thiết bị điều kiển và kiểm tra: + ống thuỷ
+ áp kế…
- Thiết bị thông gió: + Quạt gió
+ Quạt hút khói
- Thiết bị cấp nước : + Bơm cấp nước
+ Bàu hoàn nước cấp
+ Thiết bị lọc
+ Thiết bị khử khí

- Thiết bị cấp chất đốt: + Bơm dầu
+ Lọc dầu
3
I (kcal/kg)
t (
o
C)
∆i
x = 0
Hình 1.6 Quá trình sinh hơi của nòi hơi trên đồ thị I-t
100
200
300
400
500
600
700
100 200 300 400
P=1at
20
40
80
120
180
x = 1
0.1
0.2
0.3
0.9
0.8

0.7
1’ 1’’
2’
3’’
4’
4’’
3’
2’’
Kp
∆i
bh1
∆i
bh2
∆i
đs2
∆i
đs1
∆i
sh2
∆i
sh1
+ Hãm dầu
+ Nếu là than (nghiền than, chuyển than)
- Thiết bị tự động điều chỉnh quá trình làm việc của nồi hơi.
- Khung, dàn, bệ…
1.3.2 Yêu cầu đối với nồi hơi tàu thủy
1) Đặc biệt an toàn là yêu cầu quan trọng nhất, vì rằng không những khi nồi hơi hỏng làm cho tàu không
chạy được, thậm chí gây ra tai nạn cho tàu, do đó nồi hơi chỉ được dùng các kiểu nồi hơi cấu tạo bền, chắc,
đã qua thử thách lâu dài.
2) Gọn, nhẹ, dễ bố trí lên tàu nhằm tăng trọng tải, mở rộng tầm xa hoạt động của tàu. Do đó nồi hơi

dùng loại có nhiệt tải dung tích lò lớn, suất bốc hơi lớn, lưu tốc khí lò nhanh, số bầu nồi ít, đường kính bầu
nồi và ống bé để giảm độ dầy và trọng lượng.
3) Cấu tạo đơn giản, thuận lợi cho việc vận hành, coi sóc, bảo dưỡng, sửa chữa, ít mục rỉ, sử dụng đơn
giản phù hợp với trình độ, số lượng lao động và điều kiện làm việc của sĩ quan thợ máy trên tàu.
4) Tính kinh tế cao: Đảm bảo hiệu suất ở toàn tải, hiệu suất giảm ít khi nhẹ tải, loại nồi hơi lớn đốt dầu
nên đạt hiệu suất 91-93%. Nồi hơi của tàu dân dụng thường có hiệu suất cao vì nói chung yêu cầu về mặt
trọng lượng và kích thước không cao lắm.
5) Tính cơ động cao: Thời gian nhóm lò lấy hơi nhanh có thể nhanh chóng tăng giảm tải để thích ứng
với sự thay đổi chế độ làm việc của động cơ. Khi điều chỉnh vị trí tàu, áp suất và nhiệt độ hơi nước vẫn tương
đối ổn định, mặc dù khi ấy nhiệt độ nước cấp nồi thường biến đổi. Nồi hơi cần có năng lượng dự trữ lớn,
buồng đốt ít quán tính. Khi cần thiết có khả năng quá tải 25 ÷45%. Khi tàu nghiêng lắc ngang ±30
0
, nghiêng
lắc dọc ± 12
0
bảo đảm các mặt hấp nhiệt không bị nhô lên khỏi mặt nước. Khi được cung cấp nhiều loại chất
đốt ở nhiều cảng, vẫn làm việc trong trạng thái tương đối tốt.
Chú ý rằng yêu cầu của các loại tàu không giống nhau: Tàu khách, tàu hàng chạy định tuyến được cung
cấp đều đặn một loại chất đốt, có điều kiện kiểm tra sửa chữa ở cảng, thời gian điều chỉnh vị trí tàu (manơ) ít,
hầu hết thời gian làm việc đều ở toàn công suất nên cần bảo đảm hiệu suất cao khi tàu chạy bình thường
(toàn tốc độ). Tàu kéo, tàu cá, tàu công trình nhiều lúc kéo nhẹ lại cần lai dắt nên yêu cầu cơ động tốt và
bảo đảm hiệu suất cao kể cả khi kéo nhẹ. Tàu chiến yêu cầu thời gian nhóm lò lấy hơi thật ngắn, tính cơ động
cao.
Yêu cầu đối với nồi hơi tàu thủy khác xa so với nồi hơi trên bộ: Kích thước trọng lượng, cấu tạo phải
gọn nhẹ, đơn giản hơn, chất đốt tốt hơn. Song nồi hơi tàu thủy thường dừng lò luôn nên có điều kiện thường
xuyên rửa nồi và sửa chữa (còn trên bộ thường trên một năm mới dừng lò tiến hành sửa chữa).
Các yêu cầu kể trên có thể không hoàn toàn thống nhất với nhau. Ví dụ: Lượng nước nồi ít sẽ rút ngắn
được thời gian nhóm lò, giảm trọng lượng nồi hơi, song mực nước nồi và áp suất hơi nước có thể kém ổn
định.
1.3.3 Hệ thống nồi hơi tàu thủy

Hệ thống nồi hơi tàu thủy dùng để cung cấp hơi nước cho máy chính, máy phụ, các hệ thống của tàu tua
bin hơi, tàu máy hơi nước, cung cấp hơi cho một số máy phụ hơi nước, một số hệ thống hâm sấy và nhu cầu
sinh hoạt của tàu diesel, của xà lan lớn. Hệ thống nồi hơi và thiết bị trao đổi nhiệt lợi dụng năng lượng của
chất đốt (hóa năng của dầu đốt, năng lượng hạt nhân, điện năng) biến nước thành hơi nước có áp suất cao và
nhiệt độ cao. Trường hợp sử dụng hóa năng: chất đốt được đốt cháy tạo thành khí lò, có nhiệt độ cao, tiến
hành trao đổi nhiệt bức xạ cho các bề mặt hấp nhiệt bức xạ xung quanh buồng đốt, sau đó quét qua các bề
mặt hấp nhiệt đối lưu của nồi hơi (các ống nước sôi, bộ sấy hơi, bộ hâm nước tiết kiệm, bộ sưởi không khí)
tiến hành trao nhiệt đối lưu, rồi theo ống khói bay lên trời.
4
Hệ thống nồi hơi tàu thủy có thể gồm có: Nồi hơi (một hoặc nhiều cái), thiết bị buồng đốt, các thiết bị
điều khiển và kiểm tra, thiết bị thông gió (quạt gió, quạt hút khói) thiết bị cấp nước (bơm cấp nước nồi, bầu
hâm nước nồi). Thiết bị lọc nước, thiết bị khử khí, thiết bị cấp chất đốt (bơm dầu đốt, thiết bị lọc dầu đốt,
thiết bị hâm dầu đốt), thiết bị tự động điều chỉnh quá trình làm việc của nồi hơi.
1.3.4 Các thông số chính của nồi hơi tàu thủy
1) Áp suất :
- Ký hiệu là p , đơn vị đo là N/m
2
còn gọi là pascal (pa) hay Mpa; một số đơn vị đo khác như : at, bar, kg/cm
2
,
mmHg, mmH
2
O…; 1kg/cm
2
tương đương 10
5
N/m
2
hay 0,1Mpa; thiết bị đo áp suất là Áp kế
- Áp suất nồi hơi P

N
là áp suất của nước và hơi bão hòa chứa trong thân (bầu) nồi hơi. Dựa vào P
N
tra bằng hơi
nước bão hòa, ta sẽ tìm được trị số của nhiệt độ bão hòa t
s
.
- Áp suất hơi sấy P
hs
là áp suất của hơi sấy ra bộ sấy hơi. áp suất hơi sấy thấp hơn áp suát P
N
trong nồi hơi
từ 1 ÷ 4 kG/cm
2
.
- Áp suất hơi giảm sấy P
gs
là áp suất của hơi giảm sấy sau khi ra bộ giảm sấy. áp suất hơi giảm sấy thấp
hơn áp suất hơi sấy.
- Áp suất nước cấp P
nc
cao hơn áp suất P
N
từ 3 ÷6 kG/cm
2
để thắng được sức cản trên đường ống cấp nước,
tại bầu hâm nước cấp nồi, tại bầu hâm nước tiết kiệm và nén nước vào nồi hơi.
2) Nhiệt độ
- Nhiệt độ ký hiệu là t ; đơn vị đo là
o

C; ngoài ra còn có các đơn vị đo khác như : T(
o
K),
o
R,
o
F…; Thiết bị
đo nhiệt đo là nhiệt kế
- Nhiệt độ hơi sấy t
hs
là nhiệt độ của hơi sấy khi ra bộ sấy hơi.
- Nhiệt độ hơi bão hòa t
S
là nhiệt độ của hơi bão hòa trong thân (bầu) nồi.
- Nhiệt độ nước cấp t
nc
là nhiệt độ của nước cấp nồi, trước bộ hâm nước tiết kiệm.
- Nhiệt độ khói lò θ
kl
: là nhiệt độ của khí lò ra khỏi nồi hơi.
- Nhiệt độ không khí cấp θ
kk
là nhiệt độ của không khí nhập vào trong buồng đốt.
3) Sản lượng hơi D (kg/h; t/h)
- Sản lượng hơi được đo bằng lưu lượng kế hoặc đo gián tiếp thông qua tính nhiệt, sự tỉêu hao hơi nước,
sự ngưng tụ của bầu ngưng, sự tiêu hao nhiên liệu…
- Là lượng hơi lớn nhất sinh ra trong một đơn vị thời gian dưới điều kiện nồi hơi cung cấp hơi nước ổn
định lâu dài. Sản lượng hơi chung D
N
là tổng của sản lượng hơi sấy D

hs
, sản lượng hơi giảm sấy P
gs
, sản
lượng hơi bão hòa D
x
.
D
N
= D
hs
+ D
gs
+ D
x
, (t/h) (1.1)
Chú ý rằng D
x
là lượng hơi bão hòa cung cấp cho máy phụ và hệ thống (chứ không phải là lượng hơi bão
hòa sinh ra tạo bầu nôi) khi cần thiết, nồi hơi có thể quá tải đến sản lượng lớn nhất D
max
trong một số giờ qui
định.
D
max
= 125 ÷140% D
N
4) Nhiệt lượng có ích: Q
i
(kcal/h; kJ/h)

Là nhiệt lượng đã dùng vào việc đun sôi, bốc hơi trong một giờ của nồi hơi, tức là nhiệt lượng đã dùng
để biến nước cấp thành hơi nước mà nồi hơi cung cấp trong một giờ.
Q
i
= D
hs
(i
hs
- i
nc
) + D
gs
(i
gs
- i
nc
) + D
x
(i
x
- i
nc
) (1.2a)
5
Q
i
= D
N
(i
X

- i
nc
) + D
hs
(i
hs
- i
X
) + D
gs
(i
gs
- i
x
) (1.2b)
Trong đó:
- i
hs
, i
gs
, i
x
- entanpi của hơi sấy, hơi giảm sấy, hơi bão hòa, kcal/kg
- i
nc
- entanpi của nước cấp nồi, kcal/kg
5) Hiệu suất nồi hơi:
η
N
(%)

Là tỷ số giữa nhiệt lượng có ích cho nồi hơi trên nhiệt lượng do chất đốt tỏa ra.
( )
( )
( )
%
QB
iiDiiDiiD
QB
Q
p
H
t
ncxxncgsgsnchshs
P
Ht
i
N
−+−+−
==
η
(1.3)
Chú ý rằng η
N
tính như trên chưa xét tới lượng nhiệt tiêu hao cho bản thân nồi như việc cấp chất đốt cấp
nước, thông gió, thổi muội cho nồi hơi.
6) Lượng tiêu dùng chất đốt B(kg/h,tấn/h)
- Lượng tiêu dùng chất đốt là lượng chất đốt mà nồi hơi tiêu hao trong thời gian 1giờ, được đo bằng lưu
luợng kế hoặc đo trực tiếp trên két chứa
7) Suất tiêu dùng chất đốt g
e

(kg/ml
ci
.h)
Là số lượng chất đốt cần dùng để hệ động lực phát ra một mã lực có ích trong một giờ.
Nồi hơi đốt dầu (P
N
= 100 ÷120 kG/cm
2
, t
S
= 550
0
C) có g
e
= 200 ÷210 g/ml
ci
.h.
8) Diện tích bề mặt hấp nhiệt H (m
2
)
Là diện tích bề mặt kim loại (của vách ống, của ống nước sôi, ống hâm nước tiết kiệm, ống sấy hơi, ống
sưởi không khí hoặc ống của ống lửa, hộp lửa, buồng đốt) hấp nhiệt, chất trao nhiệt (như khí lò, hơi sấy)
truyền cho chất nhận nhiệt (nước, hơi nước, không khí). Riêng đối với bộ giảm sấy tính theo bề mặt hấp nhiệt
của hơi truyền cho nước
Diện tích mặt hấp nhiệt tính về phía tiếp xúc với khí lò. Riêng đối với bộ sưởi không khí và bộ giảm sấy,
tính theo đường kính trung bình của ống.
- Mặt hấp nhiệt bức xạ H
b
(m
2

)

là mặt hấp nhiệt cạnh buồng đốt, trực tiếp tiếp xúc với ngọn lửa. ở đây
hình thức trao nhiệt chủ yếu là bức xạ trao nhiệt.
- Mặt hấp nhiệt đối lưu H
đ
(m
2
)là mặt hấp nhiệt ở xa buồng đốt và được khí lò quét qua. Hình thức trao
nhiệt chính ở đây là trao nhiệt đối lưu.
- Mặt hấp nhiệt bốc hơi H
bh
là bề mặt hấp nhiệt của khí lò làm cho nước sôi và bốc hơi. Nó bao gồm
mặt hấp nhiệt của vách ống và ống nước sôi.
- Mặt hấp nhiệt tiết kiệm H
tk
là bề mặt hấp nhiệt của bộ hâm nước tiết kiệm và bộ sưởi không khí kiểu
khí lò (nếu bộ sưởi không khí dùng hơi nước để sưởi nóng thì được tính vào H
tk
).
9) Suất hấp nhiệt bề mặt q
H
(Kcal/m
2
h; kJ/m
2
)
Là số nhiệt lượng bình quân do 1m
2
mặt hấp nhiệt nhận được trong 1 giờ.

H
Q
q
H
=
, kJ/m
2
.h (1.4)
10) Suất bốc hơi d (Kg/m
2
h)
Là lượng hơi nước sinh ra bình quân trong 1 giờ 1m
2
mặt hấp nhiệt.
H
D
d
N
=
, kg/(m
2
.h) (1.5)
6
- Nồi hơi ống lửa đốt dầu thông gió bằng quạt: 25-32 (kg/h)
- Nồi hơi ống lửa loại nhỏ: 20-50 (kg/h)
- Nồi hơi ống nước nhiệt tải cao: 80-120 (kg/h)
- Nồi hơi ống nước loại vừa: 50-80 (kg/h)
- Nồi hơi ống nước tuần hoàn cưỡng bức: 50-100 (kg/h)
Khi muội cáu đóng đầy, suất bốc hơi giảm.

Suất bốc hơi lớn nhất d
max
phụ thuộc vào cường độ làm mát ống tức là phụ thuộc vào lưu tốc tuần hoàn
và độ ổn định tuần hoàn.
11) Dung tích buồng đốt: V
bd
(m
3
)
Để bảo đảm cho chất đốt cháy hoàn toàn, ngoài yêu cầu cung cấp đầy đủ ô xy ra còn cần bảo đảm nhiệt
độ trong không gian buồng đốt cao hơn nhiệt độ bén cháy của chất đốt, nhiệt độ khí lò trong buồng đốt cần
đủ cao để truyền nhiệt xạ được mạnh mẽ, ngọn lửa của chất đốt không nên tiếp xúc đến các bề mặt không
phải là bề mặt hấp nhiệt (nếu không thì số chất đốt chưa cháy hoàn toàn sẽ kết thành muội cốc trên các bề
mặt ấy).
Vì vậy trị số của V
bd
phải chọn vừa phải tuỳ theo kiểu buồng đốt, loại chất đốt, lượng chất đốt, nhiệt độ
không khí lò. Trị số bé nhất của dung tích buồng đốt quyết định bởi xuất nhiệt tải dung tích buồng đốt.
Dung tích buồng đốt không tính đến dung tích đường khí lò của phần trao nhiệt đối lưu.
12) Suất nhiệt tải dung tích buồng đốt q
v
(Kcal/m
3
h)
Là trị số giữa nhiệt lượng cung cấp vào buồng đốt trong một giờ trên dung tích buồng đốt.
t t
v
bd
B Q
q

V
=
, kcal/m
2
.h (1.6)
Trong đó:
- B
t
- Lượng tiêu dùng chất đốt trong mỗi giờ, kg/h
- Q
t
– Nhiệt trị thấp của chất đốt, Kcal/kg
Đối với buồng đốt dầu, trị số q
v
cần bảo đảm cho gạch chịu lửa của buồng đốt không bị đốt hỏng.
Trường hợp vách nồi hơi đốt dầu có diện tích lớn, trị số q
v
có thể lớn hơn q
v
= 0,6 ÷0,7.10
6
Kcal/m
2
h.
Nồi hơi tàu chiến có q
v
= 3.10
6
Kcal/m
3

h
Trong đó trị số bé của q
v
dùng cho khi không sưởi không khí hoặc cho mặt hấp nhiệt bức xạ H
b
bé.
Chú ý rằng q
v
đặc trưng cho độ lâu dài của chất đốt lưu lại trong buồng đốt. Nếu cần xét đến nhiệt độ khí
lò tại buồng đốt, thì ngoài nhiệt lượng Q
t
của chất đốt, còn phải xét đến nhiệt lượng vật lý của chất đốt, nhiệt
lượng của không khí nóng mang vào buồng đốt.
13) Dung tích hơi V
h
(m
3
), dung tích nước V
n
(m
3
) và lượng nước nồi G
n
(kg)
V
h
, V
n
, G
n

tính khi mực nước nồi bình thường, mặt tách hơi là bề mặt ngăn cách giữa không gian nước
với không gian hơi của bầu nồi.
Lượng nước nồi G
n
là lượng nước ở mặt tách hơi tính ở nhiệt độ bão hòa.
G
n
= V
n.
γ
'
, kg (1.7)
Trong đó:
γ
-' tỷ trọng của nước ở nhiệt độ bão hòa kg/m
3
Chú ý rằng trong không gian nước (nhất là đối với nồi hơi ống nước) còn lẫn hơi nước, lượng hơi nước
ấy thay đổi tuỳ theo tải trọng của nồi hơi.
7
14) Bội số tuần hoàn (W)
Bội số tuần hoàn W là tỷ số giữa lượng nước nồi trên lượng sinh hơi trong mỗi giờ của nồi hơi.
h
n
D
G
W =
(1.8)
- Nồi hơi ống lửa: W = 3 ÷ 8
- Nồi hơi ống nước: W = 0,2

÷ 1
15) Suất chứa hơi nước của không gian hơi d
h
(m
3
/m
3
.h)
Là tỷ số giữa lượng sinh hơi trong mỗi giờ trên dung tích không gian hơi của bầu nồi.
h
N
V
vD
d
".
=
(1.9)
Trong đó: V" thể tích riêng của hơi bão hòa trong bầu trên – m
3
/kg
16) Lượng nước dự trữ dưới mặt tách hơi G
n
(kg)
Là lượng nước trong bầu nồi giữa mực nước bình thường với mực nước thấp nhất.
∆G
n
= F
t.h
. ∆h. γ' (1.10)
Trong đó:

- F
t.h
- diện tích bề mặt tách hơi của bầu nồi, m
2
;
-
∆
h- khoảng chiều cao giữa mực nước bình thường với mực nước thấp nhất, m;
17) Chu kỳ không cấp cấp nước
Là khoảng thời gian không cần cấp nước vào nồi hơi nhờ số lượng nước dự trữ dưới mặt tách hơi.
60.
N
n
D
G
T
∆
=
, phút (1.11)
18) Năng lực tiềm tàng của nồi hơi
Là khả năng sinh thêm hơi nhờ nhiệt lượng chứa trong nước, trong kim loại và vách buồng đốt khi cần
đột ngột tăng lượng sinh hơi. Gọi D, D
0
là lượng sinh hơi khi bình thường và khi cần đột ngột tăng lượng
sinh hơi.
z
pp
i
n
d

d
r
d
d
G
r
r
DD .
0
0
−=
(1.12)
Trong đó:
- r, r
o
: suất nhiệt bốc hơi khi bình thường và khi cần tăng đột ngột, Kcal/kg;
-
p
i
d
d
: độ biến thiên Entanpi của nước nồi khi áp suất nồi hơi biến đổi 1 kG/cm
2
,
( )
( )
2
/// cmkGkgKcal
.
- d

p
/d
τ
: tốc độ thay đổi áp suất hơi trong nồi hơi, kG/cm
2
/s;
Đối với nồi hơi ống nước d
p
/d

τ
≈ 3 kG/cm
2
/ph;
Đối với nồi hơi ống lửa cho phép d
p
/d
z
lớn hơn.
8
19) Suất trọng lượng của nồi hơi trên lượng sinh hơi mỗi giờ hoặc diện tích mặt hấp nhiệt
N
N
ND
D
G
G =
, kg/kg/h (1.13a)
H
G

G
N
NH
=
, kg/m
2
(1.13b)
- Nồi hơi ống lửa: G
ND
= 15 ÷ 18; G
NH
= 250 ÷ 430 kg/kg/h
- Nồi hơi ống nước: G
ND
0,65 ÷ 8; G
NH
= 160 ÷ 220 kg/kg/h
Câu hỏi ôn tập
1. Trình bày khái niệm về nồi hơi, yêu cầu, công dụng, các thông số cơ bản của nồi hơi tàu thuỷ?
2. Trình bày đồ thị I - t và quá trình sinh hơi trên đồ thị ?
CHƯƠNG 2: NHIÊN LIỆU VÀ QUÁ TRÌNH CHÁY TRONG NỒI HƠI
2.1. Nhiên liệu nồi hơi:
2.1.1. Các loại nhiên liệu dùng cho nồi hơi tàu thuỷ
Nhiên dung trong nồi hơi tàu thuỷ thường là 2 loại dầu :
Dầu nhẹ hay còn gọi là dầu diesel (DO), dầu DO có tỷ trọng khoảng 0,8 - 0,9 có nhiệt trị cao thong
thường dung cho nồi hơi phụ và dung để đót khởi động cho các nồi hơi chính
Dầu nặng hay còn gọi là dầu (FO), dầu FO có tỷ trọng lớn khoảng 0,95 - 1,0, có nhiệt trị thấp hơn, giá
thành nhỏ hơn dầu DO nên dung cho các nồi hơi chính hoặc nồi hơi phu lớn
Trong tương lai nhiên liệu dung cho nồi hơi có thể là khí hoá lỏng, dầu sinh học hoặc năng lượng nguyên
tử…

2.1.2. Yêu cầu với nhiên liệu nồi hơi tàu thuỷ
1) Phù hợp với kiểu loại nồi hơi và thiết bị buồng đốt của nồi hơi
2) Lượng sinh nhiệt cao để tăng thêm trọng tải có ích và tăng thêm bán kính hoạt động của tàu.
3) Không tự bén cháy trong hầm chứa trên tàu, nhiệt độ bén cháy cao
4) Không bị biến chất, giữ nguyên thành phần trong quá trình vận chuyển, cất giữ trên tàu
5) Ít tro bụi, ít lưu huỳnh và chất độc: Để ít hại đến sức khỏe nhân viên trên tàu, để ít làm mục rỉ ống
khói bộ hâm nước tiếtt kiệm, bộ sưởi không khí lò.
6) Giá rẻ để đảm bảo hiệu quả kinh tế vì chi phí về nhiên liệu chiếm tới 30 ÷ 40% chi phí sử dụng tàu
thủy.
2.1.3 Thành phần các nguyên tố
Trong chất đốt các nguyên tố cháy được như các bon (C); Hydrô (H
2
), lưu huỳnh bốc (Sb), các chất
không cháy được như nitơ (N
2
), lưu huỳnh không bốc tức ở dạng sunfat (S
kb
), chất tro (A), chất ẩm (W), chất
trợ cháy: Ô xy (O
2
). Lưu huỳnh bốc Sb là hợp chất sunfua kim loại như FeS
2
, nó có tính bốc cháy được sinh
ra khí SO
2
, SO
3
. Lưu huỳnh không bốc Skb ở thể sunfat không cháy được vì nó ở dạng oxy hóa tới hạn (SO
3
).

Thành phần cháy được càng nhiều lượng sinh nhiệt của chất đốt càng cao.
Khi 1 kg các bon cháy hoàn toàn sẽ tỏa ra 8100 Kcal, 1 kg H
2
- 28700 Kcal, 1kg Sb- 2130 kcal.
Chất tro là do quặng lẫn trong chất đốt như ô xít silic, ô xít sắt, ô xít nhôm, sunfat lưu huỳnh, sunfat
magiê. Chất tro nhiều sẽ làm giảm lượng sinh nhiệt của chất đốt. Trong dầu đốt lò, chất tro không tới 1%.
Ô xy không thể sinh ra nhiệt, mà còn ô xít hóa các nguyên tố cháy được, hạ thấp nhiệt lượng sinh nhiệt
của chất độc. Nitơ là khí trơ, không tham gia vào phản ứng cháy, dễ bay lên cùng khí lò khi đốt chất đốt.
Lượng N
2
càng ít càng tốt, trong chất đốt chỉ có không đến 2%.
Chất ẩm trong chất đốt làm giảm lượng sinh nhiệt vì không những nó không làm cháy được mà còn hấp
nhiệt để bốc thành hơi khi đốt chất đốt.
2.1.4 Nhiệt trị nhiên liệu
9
- Nhiệt lượng mà 1 kg chất đốt làm việc cháy hoàn toàn tỏa ra trong buồng đốt là lượng sinh nhiệt thấp
Q
t
(nhiệt trị thấp).
- Nhiệt lượng mà 1kg chất đốt toả ra thu được trong nhiệt lượng kế gọi là lượng sinh nhiệt cao Q
C
(nhiệt trị cao).
Lượng sinh nhiệt cao lí thuyết được tính bằng:
Q
C
= 81,4C + 341 (H - 0,8) + 21,8 Sb, Kcal/kg (2.1)
Để tinh lượng sinh nhiệt có thể dùng công thức Mendêlêp.
Q
t
= 81C

l
+ 300 H
l
- 26 (O
l
– Sb
l
), Kcal/kg (2-2)
Q
C

= 81C
l
+ 300H
l
- 26 (O
l
– Sb
l
) - 6(9H
l
+ W
l
), Kcal/kg (2.3)
Song vì các thành phần trong chất đốt có liên hệ với nhau, phản ứng cháy tiến hành phức tạp hơn nhiều
nên không thể dùng công thức trên đựơc, và khác số đo ở nhiệt lượng kể quá nhiều.
Tốt nhất vẫn dùng nhiệt lượng kế để đo lượng sinh nhiệt.
2.1.3. Ăn mòn điểm sương và mục rỉ vanađi
1. Ăn mòn điểm sương:
Lưu huỳnh khi cháy sẽ sinh ra SO

2
, SO
3
,
S + O
2
= SO
2
, SO
3
(2.1a)
SO
3
+ H
2
O = H
2
SO
4
(2.1b)
Khi đó sẽ kết hợp với hơi H
2
O tạo thành hơi a xít H
2
SO
4
. Khi nhiệt độ khói lò nhỏ hơn nhiệt độ điểm
sương thì hơi H
2
SO

4
sẽ ngưng tụ lại và đọng lên các mặt hấp nhiệt và làm mục rỉ các bề mặt ấy. Sự ăn mòn
này phụ thuộc vào thành phần lưu huỳnh, ôxi, hiđrô, hơi nước trong khí lò. Các chất hỗn hợp chuyển đổi từ
khí sang lỏng ở điều kiện áp suất riêng phần P
H2O
=0.05 - 0.13 at, nhiệt độ bão hoà của nước là 31
o
C - 51
o
C.
SO
3
hoá lỏng ở nhiệt độ 120
o
C - 130
o
C. Như vậy hiện tượng ăn mòn này xảy ra khi nhiệt độ giảm đến 120
o
C
- 130
o
C
Để tránh hiện tượng ăn mòn điểm sương thí trong quá trìng khai thác không nên để nhiệt độ khói lò giảm
xuống thấp hơn nhiệt độ điểm sương và giảm hàm lượng lưu huỳnh trong nhiên liệu, lượng hơi nước trong
không khí
2. Mục rỉ Vanadi:
Vanađi tồn tại trong chất tro (A) của nhiên liệu, khi cháy sinh ra vanađi ô xít (V
2
O
5

) có nhiệt độ nóng
chảy cao, khoảng 675
o
C nhưng còn có thể giảm đến 550 ÷ 580
o
C nếu cũng có Na
2
SO
4
và K
2
SO
4
được tạo
thành bởi sự kết hợp giữa K
2
O, Na
2
O với SO
3
khi cháy lưu huỳnh. Thí nghiệm cho thấy, khi V
2
O
5
bám lên bề
mặt có nhiệt độ trên 550
o
C trở lên, trong 2000 giờ có thể ăn mòn bị mặt sâu khoảng 1mm.
Nguyên lí ăn mòn của Vanađi như sau:
V + O

2
V
2
O
5
(2.3a)
Ở nhiệt độ cao V
2
O
5
nóng chảy bám lên bề mặt kim loại
tại đây Fe + V
2
O
5
Fe
2
O
3
+ V
2
O
3
(2.3b)
và V
2
O
3
lại hấp thụ ô xy trong khói lò trở lại thành V
2

O
5
.
Để tránh hiện tượng mục rỉ Vanadi cần giảm hàm lượng Vanadi trong nhiên liệu bằng phương pháp lọc
cơ học loại các tạp chất rắn trong nhiên liệu. Lượng Vanađi trong dầu đốt là không được quá 10
-4
%.
2.2. Qúa trình cháy trong buồng đốt nồi hơi
2.2.1 Cháy hoàn toàn và không hoàn toàn
Để giảm bớt tổn thất về cháy trong buồng đốt cần tạo ra các điều kiện tạo cho chất đốt cháy hoàn toàn.
- Cháy hoàn toàn nghĩa là các sản phẩm cháy (H
2
O, CO
2
, SO
2
, N
2
, O
2
) khi ra khỏi buồng đốt (nhiệt độ
từ 800 ÷ 1200
o
C) không thể hòa hợp với ô xy mà tiếp tục cháy nữa, nói cách khác các thành phần cháy được
đã cháy hết và tỏa nhiệt ra hết trong buồng đốt.
- Ngược lại khi cung cấp không đủ không khí, hoặc không khí không trộn đều với chất đốt, cung cấp
quá nhiều không khí làm cho nhiệt độ buồng nhiệt thấp. Khi dung tích buồng đốt quá hẹp cũng xảy ra quá
trình cháy không hoàn toàn. Trong khói lò ngoài H
2
O, N

2
, O
2
ra còn có các khí cháy chưa kịp cháy như CO,
H
2
, CH
4
, CmHm, trên bề mặt hấp nhiệt còn có muội (muội là các bon thuần tuý và hyđro, hyđro cháy hết còn
lại phân giải ra thành các bon và hydrô, hyđrô cháy hết còn lại các bon ở dạng muội). Thực ra trong nồi hơi
quá trình cháy là không hoàn toàn.
10
Ngọn lửa đốt dầu được cung cấp không khí vào với số lượng vừa phải sẽ không màu, có thể lờ mờ nhìn
thấy tường sau của buồng đốt. Nếu thiếu không khí ngọn lửa sẽ có màu vàng, thiếu nhiều không khi sẽ có
màu da cam, rất thiếu không khí sẽ có màu đỏ. Nếu quá thừa không khí, sẽ nhìn thấy rõ tường sau của buồng
đốt. Lúc quá tải nhiệt độ trong buồng đốt khá cao, ngọn lửa tốt nhất nên có màu phớt hồng.
Trường hợp khí cháy chưa cháy hếtt đã đi lên tiếp xúc với thành vách buồng đốt có nhiệt độ cao, khí
cháy sẽ tiếp tục cháy (hiện tượng cháy muộn) có thể làm buồng đốt bị hỏng nặng, làm bẩn mặt hấp nhiệt.
* Điều kiện đảm bảo cháy hoàn toàn là:
1) Cung cấp đầy đủ không khí. Quá ít không khí hoặc quá nhiều không khí đều không có lợi. Quá thừa
không khí không những tốn thêm năng lượng cho việc thông gió của nồi hơi mà còn hạ thấp nhiệt độ trong
buồng đốt, làm tăng tổn thất nhiệt do khói lò mang đi .
2) Trộn đều không khí với chất đốt, nói cách khác là đảm bảo cho không khí khuyếch tán nhanh chóng
đều đặn đến bề mặt chất được đốt. áp dụng các biện pháp hình thành dòng xoáy lốc trong buồng đốt là rất có
lợi.
3) Nhiệt độ trong buồng đốt đủ cao (1000 ÷ 2000
o
C) và phân bố đều đặn (nếu nhiệt độ buồng đốt quá
cao lớn hơn 2000
o

C sẽ phát sinh quá trình phân giải hấp thụ bớt một phần nhiệt lượng. Để giúp cho chất đốt
được bốc hơi một cách nhanh chóng đến nhiệt độ bén cháy (trước khi chất đốt bén cháy cần cung cấp cho nó
khoảng 5 ÷15% nhiệt lượng mà nó sẽ tỏa ra được về sau để nung nóng nó đến nhiệt độ bắt đầu phản ứng hóa
học). Nếu nhiệt độ buồng đốt quá thấp sẽ kéo dài giai đoạn chuẩn bị cháy, thậm chị bị tắt lò.
4) Buồng đốt phải đủ dung tích để cháy hết nhiên liệu
2.2.2 Các giai đoạn cháy nhiên liệu
Hạt sương dầu phun vào buồng đốt trải qua các giai đoạn sau đây:
1. Giai đoạn nung nóng bốc hơi
Nhiệt ở xung quanh truyền cho hạt sương dầu, nung nóng nó, làm nó bốc hơi, tạo thành 1 tầng hơi dầu
bao lấy giọt sương dầu. Bây giờ trên bề mặt của giọt sương dầu có các hợp chất cao phân tử (các hợp chất
cao phân tử là phần còn lại của bộ phận dầu đốt bị nung nóng bốc thành hơi dầu. Chúng làm giảm năng lực
khuyếch tán của ô xy tới giọt dầu, tạo điều kiện hóa cốc. Nguyên nhân hóa cốc là do tốc độ bốc hơi dầu của
giọt sương dầu chậm hơn tốc độ phân giải các hợp chất cao phân tử trong dầu ma dút). Dầu ma dút bốc hơi
mãnh liệt ở 200 ÷ 300
o
C.
2. Giai đoạn phân giải của các hợp chất cao phân tử
Các bua hyđrô cao phân tử tiến hành phân giải ở nhiệt độ từ 600
o
C trở lên.
3. Giai đoạn cháy
Khi các thành phần hơi dầu dễ bén lửa đạt đến nhiệt độ bén, sẽ bắt đầu bước vào giai đoạn cháy. Trong
dầu đốt lò thường có 15 ÷20% thành phần nhẹ, nên đến 150 ÷200
o
C (nhiệt độ bén của thành phần nhẹ) đã
xuất hiện ngọn lửa ổn đinh, tức là giai đoạn cháy đã bắt đầu.
Tốc độ phản ứng cháy nhanh hơn nhiều tốc độ chuẩn bị cháy (nung nóng, bốc hơi, phân giải hợp chất
cao phân tử, thời gian tiến hành phản ứng cháy hóa học chỉ chiếm khoảng 1% tổng thời gian cháy. Tổng thời
gian cháy giọt sương dầu thường là 0,1 ÷ 0,15 giây.
Trên thực tế, các giai đoạn cháy hầu như cùng đồng thời tiến hành.

2.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cháy trong buồng đốt nồi hơi
Quá trình cháy gồm có 2 giai đoạn: giai đoạn chuẩn bị cháy (giai đoạn tiếp xúc lí hóa giữa chất đốt với
ôxi) và giai đoạn cháy theo phản ứng hóa học giữa chúng.Tốc độ cháy càng nhanh buồng cháy càng nhỏ gọn.
1. Tốc độ cháy trong giai đoạn chuẩn bị
Giai đoạn chuẩn bị là giai đoạn sưởi khô nung đến nhiệt độ bén cháy. Tốc độ cháy trong giai đoạn chuẩn
bị rất chậm và chủ yếu phụ thuộc vào các yếu tố sau:
1) Loại chất đốt: chất đốt ít bốc, ẩm, nồng độ của thành phần cháy được không cao, cần có thời gian để
chuẩn bị cháy, ngoài ra thời gian chuẩn bị cháy còn tùy thuộc vào nồng độ ban đầu của nguyên tử và nhóm
nguyên tử và nhóm nguyên tử hoạt tính trong hỗn hợp. Kích thước hạt chất đốt vào buống đốt càng bé, càng
tiếp xúc với khí nóng trong đó với điện tích tiếp xúc lớn.
2) Nhiệt độ buồng đốt.
3) Kiểu buồng đốt.
4) Vị trí tương đối giữa chất đốt đang cháy với chất đốt mới cấp vào.
11
5) Nhiệt độ không khí và khối lượng không khí cấp vào: Không khí cấp vào càng nóng càng làm cho
chất đốt chóng được sưởi khô và nung nóng làm tăng nhiệt độ bình quân của buồng đốt.
6) Ap suất trong buồng đốt càng cao, nhiệt độ bén cháy càng thấp, giai đoạn chuẩn bị cháy càng ngắn.
7) Tốc độ tương đối giữa chất đốt với không khí: khi tốc độ này nhanh và lưu động kiểu xoáy lốc giúp
cho KK hòa trộn đều với chất đốt, giúp cho quá trình khuếch tán KK với chất đốt thêm nhanh chóng, rút
ngắn thời gian chuẩn bị cháy và giảm bớt tổn thất về cháy trong buồng đốt.
2. Tốc độ cháy trong giai đoạn theo phản ứng hóa học
Sau khi hoàn thành giai đoạn chuẩn bị cháy, chất đốt và ôxi hòa trộn mãnh liệt với tốc độ cháy nhanh,
tỏa ra nhiệt lượng. Tốc độ cháy trong giai đoạn cháy nhanh chóng hơn nhiều so với giai đoạn chuẩn bị cháy,
giai đoạn này chỉ chiếm 1/20 đến 1/40 thời gian chuẩn bị cháy.
Các yếu tố ảnh hưởng là:
1) Loại chất đốt: dầu DO có tốc độ cháy rất nhanh vì trong giai đoạn chuẩn bị cháy dầu lỏng được biến
hoàn toàn thành khí cháy.
2) Tốc độ phản ứng hóa học tỉ lệ thuậnvới tích nồng độ các chất tham gia phản ứng cháy.
3) Tốc độ phản ứng hóa học tăng lên nhanh theo đà tăng của nhiệt độ tuyệt đối.

KT
E
o
eKK
−
= .
(2.4)
Trong đó: K
o
là hằng số tương đương với tổng số lần va chạm của các phân tử
E là năng lượng hoạt đông,KJ/kg
T là nhiệt độ phản ứng,
o
C
4) Không khí cấp vào có lưu tốc nhanh, chuyển động xoáy lốc, và với hệ số không khí thừa rất gần bằng
1 để trộn đều với chất đốt.
5) Tốc độ phản ứng hóa học tăng lên theo đà tăng của áp suất vì áp suất càng cao thì nồng độ chất phản
ứng càng cao.
3. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự cháy ổn định
Cần đảm bảo quá trình cháy trong buồng đốt được ổn định để cho chất đốt tự bén cháy được kể cả khi
nhẹ tải, giữ ngọn lửa ở vị trí thích hợp không làm hỏng tường buồng đốt hoặc đầu súng phun.
Các yếu tố ảnh hưởng địn sự cháy ổn định là:
1) Chất đốt tự bén cháy được.
2) Cung cấp không khí đầy đủ và liên tục.
3) Liên tục đưa khí lò ra xa để cho không khí khuếch tán đến bề mặt của chất đôt.
2.3. Lượng không khí cấp lò và hệ số không khí thừa
2.3.1 Tính lượng không khí cấp lò V
KK
Trong quá trình thiết kế, sử dụng nồi hơi cần biết lượng không khí cần cấp vào buồng đốt để lựa chọn
hoặc điều chỉnh quạt gió cho thích hợp và để phục vụ cho việc tính lượng khí lò sinh ra và Entanpi khi lò.

Để tính lượng không khí thực tế cấp lò Vkk cần dựa vào phương trình phản ứng cháy tính ra lượng
không khí lí thuyêtt cấp lò V
l
kk
rồi nhân với hệ số không khí thừa α.
V
kk
= α. V
l
kk
, m
3
tc/kg chất đốt (2.5)
Trong đó:
α
: hệ số không khí thừa; α là tỷ số giữa lượng không khí thực tế cấp vào trên lượng không khí lí thuyết
cấp vào buồng đốt.
Để tính lượng không khí lí thuyết cấp lò cho mỗi kg chất đốt, cần dựa vào các phản ứng cháy tính ra
lượng ô xy lí thuyết cần thiết để đốt cháy 1 kg chất đốt âý, từ đó tính ra lượng không khí lí thuyết, ngoài ra
còn tính thêm lượng hơi ẩm trong không khí cấp lò.
Từ phản ứng cháy:
C + O
2
= CO
2
(2.6)
Như vậy cứ 12 kg các bon cần 22,41 m
3
tc ô xy và sinh ra 22,41m
3

tc khí CO
2
. Vậy 1 kg các bon cần
1,866m
3
tc ô xy và sinh ra 1,866 m
3
tc CO
2
.
C% các bon trong 1 kg chất đốt cần
3
100
866,1 m
C
tc ô xy và sinh ra
3
100
866,1 m
C
tc CO
2
Từ phản ứng cháy:
12
2H
2
+ O
2
= 2H
2

O (2.7)
Vậy 4 kg Hydrô cần 22,41 m
3
tc ô xy và được 44,82 m
3
tc H
2
O. Hay 1kg Hydrô cần 5,554 m
3
tc ô xy và
được 11,205m
3
tc H
2
O. Do vậy H% Hydrô trong 1 kg chất đốt cần 5,554
tcm
100
H
3
ô xi và được 11,205
tcm
100
H
3
H
2
O.
Từ phản ứng cháy:
S + O
2

= SO
2
(2.8)
Như vậy cứ 32kg lưu huỳnh cần 22,41 m
3
tc ô xy và sinh ra 22,41m
3
tc SO
2
. Vậy S% lưu huỳnh trong 1
kg chất đốt cần 0,7
100
S
m
3
tc và được 0,7
100
S
m
3
tc CO
2
.
Lại biết trong chất đốt đã có sẵn một lượng ô xy là Ol%. Vậy lượng ô xy lí thuyết để đốt cháy 1 kg chất
đốt chứa C
l
% các bon. H
l
% hydrô, Sb
l

% lưu huỳnh, O
l
% ô xy là:
429,1.100100
698,0
100
55,5
100
866,1
l
l
b
ll
l
O
S
HC
O −++=
, m
3
tc/kg (2.9)
Trong đó:
- 1,429 - tỷ trọng của ô xy ở điều kiện tiêu chuẩn, kg/m
3
tc.
-
429,1.100
l
O

- Thể tích của ô xy vốn có trong 1 kg chất đốt m
3
tc.
Biết rằng trong không khí, ô xy chiếm 21% về thể tích (hoặc 23,2% về trọng lượng) vậy lượng không khí
khô lí thuyết để đốt cháy hết 1 kg chất đốt là:
kgtcS
O
HC
O
V
l
b
l
ll
/m , 0334,0
8
2646,00889,0
21,0
'
3kholi
kk
+









−+==
(2.10)
Hoặc:
( )
kgtcOHSC
O
V
lll
b
l
/m , 0334,0265,0375,00889,0
21,0
'
3kholi
kk
−++==
(2.10a)
Trọng lượng không khí khô lí thuyết để đốt cháy 1 kg chất đốt là:
kholi
kk
kh
kk
VG .293,1
oli
=
, kg/kg (2.10b)
Trong đó: 1,293- tỷ trọng của không khí ở điều kiện tiêu chuẩn, kg/m
3
tc.
Không khí cấp vào lò có lẫn hơi ẩm. Lượng hơi nước trong 1 kg khí trời gọi là độ chứa hơi kí hiệu là d.

Thường thường d = 8 ÷18 g/kg (ở nước ta có khí hậu nhiệt đới ẩm, d nên chọn lớn. ở các nước ôn đối d = 8
÷10 g/kg).
Lượng hơi ẩm theo không khí vào buồng đốt khi đốt 1 kg chất đốt là:
, .00161,0v293,1
804,0
1
001,0
kholikholi
kk
2
kk
l
OH
VddV ==
m
3
tc/kg (2.11)
Trong đó: 0,001- hệ số chuyển độ ẩm từ g/kg sang kg/kg; 0,804. Tỷ trọng hơi nước ở điều kiện tiêu
chuẩn, kg/m
3
.
Vậy lượng không khí lí thuyết để đốt cháy 1 kg chất đốt là:
V
kk
lí
= V
kk
kholi
+ V
l

H20
= (1 + 0,0016 d) V
kk
kholi
(2.12)
2.3.2 Tính lượng khí lò V
K
Trong tính nhiệt và tính thông gió cần biết lượng khí lò sinh ra để xác định lưu tốc khí lò quét qua các mặt
hấp nhiệt, để tính Entanpi khí lò.
Muốn tính lượng khí lò do 1kg chất đốt sinh ra sau khi cháy có thể dùng cách phân tích khói lò mà biết
được tỷ số phần trăm của các thành phần trong khí lò hoặc có thể dùng cách dựa vào các phương trình phản
ứng cháy lần lượt tính ra thể tích của tổng sản phẩm cháy rồi cộng lại.
13
Khi đốt cháy 1 kg chất đốt trong nồi hơi thường trong khí lò gồm có lượng khí các bon níc
2
CO
V
lượng
khí ô xít các bon
CO
V
lượng khí sunfurơ
2
SO
V
lượng ô xy Vo
2
, lượng ni tơ
2
N

V
, lượng hơi nước
OH
V
2
, lượng
hiđro
2
H
V
, lượng mê tan
4
CH
V
Lượng
2
H
V
và lượng
4
CH
V
quá ít nên thường bỏ qua không tính.
1. Tính V
K
dựa theo các phương trình phản ứng cháy từ định luật Đantôn.
V
k
= V
CO2

+
CO
V
+
2
SO
V
+ V
o2
+ V
N2
+ V
H2O
, m
3
tc/kg chất đốt (2.13)
Từ phản ứng cháy của các bon với ô xy và chú ý rằng 1 kmol các bon hòa hợp với 1 kmol ô xi sẽ được 1
kmol khí CO
2
hoặc 1 kmol khí CO (tức là dù cháy hoàn toàn sinh ra CO
2
hoặc cháy không hoàn toàn sinh ra
khí CO đều được sản phẩm cháy của các bon với thể tích như nhau) vậy khi đốt cháy 1 kg chất đốt có C
l
%
các bon. ta có: 0978367891
100
866,1
2
l

COCO
C
VV =+
, m
3
tc/kg (2.14)
Từ phương trình cháy:
100
700,0
2
l
b
SO
S
V =
, m
3
tc/kg (2.15)
Lượng ô xy trong khí lò là do cung cấp thừa không khí:
V
O2
= α. O
l
- O
l
= (α - 1) O
l
= 0,21 (α - 1) V
kk
kholi

, m
3
tc/kg (2.16)
Lượng Nitơ trong khí lò là do không khí cấp lò mang vào và do trong chất đốt có chứa N% Ni tơ:
kgtcm
N
VV
l
kholi
kkN
/
251,1.100
79,0
3
2
+=
α
(2.17)
Trong đó: 1,251- tỷ trọng Nitơ ở điều kiện tiêu chuẩn, kg/m
3
tc.
Lượng hơi nước trong khí lò là do hơi nước trong không khí cấp lò; do hơi nước sinh ra bởi H
1
% hydro
trong chất đốt, do hơi nước sinh ra bởi trong chất đốt có chứa
%
l
W
chất nước, ngoài ra có khi hơi nước phun
vào buồng đốt để thông gió hoặc để phun dầu. Vậy:









+++=
100
9
804,0
1
2
l
phlkkOH
W
WHWV
(2.18)
Trong đó: 0,804 - tỷ trọng của hơi nước ở điều kiện tiêu chuẩn , kg/m
3
tc.
Thực ra ở điều kiện tiêu chuẩn (0
0
C và 760 mmHg), hơi nước không tồn tại được cho nên 0,804 chỉ là tỷ
trọng qui ước để tính toán tỷ trọng hơi nước ở áp suất và nhiệt độ khác điều kiện tiêu chuẩn.
W
KK
: trọng lượng hơi nước trong không khí cấp lò, kg/kg.

W
kk
= 0,001. d α . V
kk
kholi.
ρ
kk
1,243 (2.19)
9H
l
/100- trọng lượng hơi nước sinh ra khi đốt 1 kg chất đốt th?a H% Hydrô; kg/kg.
W
l
/100- trọng lượng nước trong chất đốt, kg/kg.
Wph: trọng lượng hơi nước cần phun vào để đốt 1kg chất đốt, trường hợp súng phun hơi nước: Wph =
0,3 ÷0,7, kg/kg.
Trường hợp súng phun hơi nước - áp lực Wph = 0,05 ÷ 0,1, kg/kg.
2. Tính V
k
dựa vào các số liệu phân tích khói lò
Vì thể tích khí 3 nguyên tử
2
RO
V
và thể tích khí ô xít các bon V
CO
trong khí lò chiếm tỷ lệ là:
%100
kho
2

2
K
RO
V
V
RO
=
(2.20)
%100
kho
K
CO
V
V
CO
=
(2.21)
Trong đó:
V
K
kho
- lượng khí lò khô do đốt 1 kg chất đốt, m
3
tc/kg.
2222222
ONCOROONCOSOCO
kho
K
VVVVVVVVVV +++=++++=
(2.22)

Cộng hai phương trình (4.16) và (4.17)
14
%100.
V
VV
CORO
kh«
K
CORO
2
2
+
=+
(2.23)
Trong đó:

( )
, 375,001866,0007,001866,0
2
l
b
ll
b
l
CORO
SCSCVV
+=+=+
m
3
tc/kg (2.24)

Thay (4.20) vào (4.19):
CORO
S375,0C
866,1V
2
l
b
l
kh«
k
+
+
=
(2.25)
Do đó:

kg/tcm W
100
W
100
H
9V.293,1.001,0
804,0
1
CORO
S375,0C
866,1V
3
ph
ll

1«Kh
KK
2
l
b
l
k








++++
+
+
+
=
(2.26)
Trong đó: C
l
. Sb
l
. RO
2
.CO - phần trăm trọng lượng của 1kg chất đốt;
W
ph

- lượng hơi nước được phun vào để đốt 1 kg chất đốt, kg/kg.
3. Tính trọng lượng của khói lò (G
K
) và tỷ trọng khói lò ở điều kiện tiêu chuẩn (
γ
0
K
)
Trị số của G
K
khi đốt 1 kg chất đốt có thể dựa vào các phương trình phản ứng cháy lần lượt tính ra trọng
lượng của 1 sản phẩm cháy rồi cộng lại, hoặc bằng trọng lượng của chất đốt (đã loại bỏ tro xỉ đi) cộng với
trọng lượng không khí cấp lò.
kg/kg )d001,01(V.293,1
100
A
1G
lݫkh
KK
l
K
++−=
(2.27)
k
k
0
K
V
G
=

γ
, kg/m
3
tc. (2.28)
4. Phân áp suất các chất khí trong khí lò
Trong nồi hơi không tăng áp, có thể coi áp suất khí lò P
k
≈ 1 ata.
Vậy phân áp suất p và phân thể tích r có trị số như nhau. Do đó:
2
2
2
CO
K
CO
CO
r
V
V
P ==
, ata (2.29)
OH
K
OH
OH
2
2
2
r
V

V
P ==
, ata (2.30)
2
2
2
O
K
O
O
r
V
V
P ==
, ata (2.31)
5. Nhiệt dung bình quân của khí lò (
Σ
VC, Kcal/ kg
o
C chất đốt)
Nhiệt dung bình quân của khí lò là nhiệt lượng cần thiết để đưa khí lò do 1 kg chất đốt cháy sinh ra tăng
thêm 1
o
C. Nó là tổng số nhiệt dung của các chất khí hợp thành khí lò.
ΣVC =
OHOHNNOOROSOCOCO
2222222222
C.VC.VC.VC.VC.V
++++
, kcal/kg

o
C (2.32)
Trong đó: C - tỉ nhiệt thể tích đẳng áp bình quân của các chất khí trong khí lò trong khoảng từ 0
0
C đến
θ
0
C, kcal/m
3
tc
o
C, xem bảng 4.1.
Ở đây tính theo tỷ lệ đẳng áp, vì có thể coi áp suất khí lò không đổi trong quá trình trao nhiệt trong nồi
hơi.
Vì rằng tỷ nhiệt của khí 2 nguyên tử C
R2
đều xấp xỉ bằng tỷ nhiệt của không khí khô
( )
KKON
CCC
22
==
.
Tỷ nhiệt của khí 3 nguyên tử
2
RO
C
xấp xỉ như nhau
( )
22

SOCO
CC =
cho nên nhiệt dung khí lò thường được
tính theo công thức sau:
ΣVC =
OHOHKKRRORO
22222
C.VC.VC.V
++
, kcal/
0
C kg chất đốt (2.32)
Chú ý rằng tỷ nhiệt C có trị số khác nhau ở các nhiệt độ, cho nên nhiệt dung ΣVC cũng có giá trị khác khi
biến đổi sang nhiệt độ khác.
15
,
,
θθθ
.C.V.C.V.C.VI
O222222
H
1
OHN
1
NRO
1
RO
1
K
++=

6. Entanpi của khí lò I
K
và Entanpi của không khí cấp lò I
KK
Trị số Entanpi của khí lò I
K
(kcal/kg chất đốt) là nhiệt lượng cần thiết để nâng cao nhiệt độ của số không
khí cần cho việc đốt cháy 1 kg chất đốt từ 0
0
C lên t
0
C trong điều kiện p = const.
Vậy Entanpi của khí lò ở nhiệt độ θ
o
C là:
I
K
= ΣVC. θ = (
OHOHKKRRORO
22222
C.VC.VC.V
++
). θ, Kcal/kg chất đốt (2.33)
Để tiện việc lập toán đồ I - θ ở các hệ số không khí thừa thường tính I
K
theo công thức sau:
I
K

α

= I
K
1
+ (α-1). I
KK
1
, Kcal/kg chất đốt (2.34)
Trong đó:
I
K
1
-

entanpi khí lò của 1 kg chất đốt cháy với hệ số không khí thừa
α
= 1.
(2.35)
1
OH
1
N
22
V,V
thể tích Nitơ và hơi nước sinh ra khi đốt 1 kg chất đốt với hệ số không khí thừa
α
= 1.
I
KK
1
- entanpi của không khí cấp lò cần cho việc đốt 1 kg chất đốt với

α
= 1.
kg
kcal
, .C.
am
kk
kholi
kk
θ
VI
l
KK
=
(2.36)
OHKK
Èm
KK
2
C.d.0016,0CC +=
, Kcal/m
3
tc
o
C (2.37)
Èm
KK
C
: tỉ nhiệt bình quân của không khí ẩm cấp vào buồng đốt.
C

KK
- tỉ nhiệt bình quân của không khí khô ở nhiệt độ
θ

o
C, tra ở bảng (4.1).
2.3.3 Hệ số không khí thừa α
Trong thực tế không thể đảm bảo trộn thật đều đặn không khí với chất đốt và cung cấp lượng không khí
thích hợp cho mỗi giai đoạn cháy và mỗi vùng của buồng đốt. Vì vậy để đảm bảo cháy được hoàn toàn, so
với phương trình phản ứng cháy cần cung cấp thừa không khí, tức là lượng không khí thực tế cấp vào buồng
đốt phải lớn hơn lượng không khí lí thuyêt tính theo các phản ứng cháy.
Cung cấp không đủ không khí chất đốt không thể cháy hoàn toàn. Song cung cấp quá thừa không khí
không những làm tăng khói lò do đó làm tăng tổn thất nhiệt do khói lò mà còn làm tăng lượng SO
2
(vì SO
2
dưới xúc tác của Fe
2
O
3
sẽ sinh ra SO
3
) do đó nâng cao điểm sương của khói lò. Vì vậy cần cung cấp không
khí với hệ số không khí thừa thích hợp nhất với kiểu buồng đốt, loại chất đốt và tải trọng của nồi hơi. Do đó
ngoài cách thường xuyên xem màu ngọn lửa và màu khói lò ra, cần định kỳ phân tích khói lò để biết hệ số không
khí thừa α có được thích hợp không.
Xác định hệ số không khí thừa:

tt
KK

lt
KK
V
V
α
=
(2.38)
tÕ thùc kh« khÝ kh«ng îng l lµV ;VVV
«kh
thùc
«kh
thõa
kho
lý
«kh
thùc
−+=
(2.39a)
«kh
thõa
«kh
lý
V;V
- Lượng không khí khô lí thuyết và lượng không khí khô còn thừa đối với 1 kg chất đốt.
«kh
thùc
«kh
thõa
«kh
thõa

«kh
thùc
«kh
thùc
«kh
lý
«kh
thùc
V
V
1
1
VV
V
V
V
−
=
−
==
α
(2.39b)
Lại biết lượng ô xy và lượng Nitơ trong khói lò là:
K
2
N
K
2
O
V.

100
N
V
V.
100
O
V
2
2
=
=
Trong đó: V
K
- lượng khí lò do 1 kg chất đốt cháy sinh ra.
Trong 100 m
3
tc không khí có 21m
3
tc ô xi và 79 m
3
tc Nitơ
16
(2.39c)
Nên:
KK
kho
thuc
V
O
V

O
V
2121
100
.
100
22
==
KK
kho
thuc
V
N
V
N
V .
7979
100

100
22
==

( )
22
2
2
2
2
2

2
2
100
7921
21
79
1
1
21
21
21
79
1
1
79
21
1
1
ORO
O
N
O
N
O
V
N
VO
k
k
+−

−
=
−
−
=
−
=
−
=
α
(2.40)
Khi cháy không hoàn toàn trong khí lò có khí CO, nên lượng ô xy còn lại. Trong khói lò nhiều hơn khi
cháy hoàn toànmột thể tích là 0,5 CO đủ để biến khí CO thành khí CO
2
(vì rằng 1 kmol khí CO biến thành
khí CO
2
cần 0,5k mol khí O
2
) do đó hệ số không khí thừa α lớn hơn và bằng:
( )
COORO
COO
++−
−
−
=
22
2
100

5,0
7921
21
α
(2.41)
Khi nhẹ tải lượng chất đốt cung cấp vào buồng đốt giảm nên hệ số không khí thừa α tăng lên, mặc dù đã
điều chỉnh quạt gió để giảm lượng gió cung cấp vào.
Khi quá tải ngược lại α giảm bé vì phải đốt thêm chất đốt. Trị số α ở mỗi tải trọng tùy theo số lượng chất
đốt tiêu thụ ở tải trọng ấy và khả năng cung cấp (điều chỉnh) quạt gió ở tải trọng ấy.
Khi tính nhiệt cho các tải trọng 75 ÷ 100% có thể coi rằng α ≈ const.
Khi nhẹ tải dưới 75%:
α' = α +






−
D
D'
75,0
(2.42)
Trong đó:
-
α
', D': hệ số không khí thừa và lượng sinh hơi ở nhẹ tải;
-
α
, D: ở 100% tải.

2.4. Xây dựng đồ thị I-θ-
α
Trong quá trình tính nhiệt nồi hơi, cần
biết trị số Entanpi của khí lò ở các nhiệt độ.
Do đó cần lập bảng trị số Entanpi khí lò ở
các nhiệt độ và ở các hệ số không khí thừa,
hoặc tiện lợi nhất là lập đồ thị I-θ của chất
đốt ấy. Chỉ cần tra toán đồ là được trị số của
I
k
(khi đã biết trị số của nhiệt độ khí lò và hệ
số dư lượng không khí ) hoặc được trị số
nhiệt độ khí lò (khi biết trị số entanpi và hệ
số dư lượng không khí) mà không cần 1 phép
tính nội suy nào.
Đồ thị I-θ-
α
gồm các đường cong biểu
diễn mối quan hệ giữa Entanpi của 1 kg chất
đốt với nhiệt độ khí lò, mỗi đường cong
tương ứng với 1 trí số của
α
. Tỷ lệ vễ thường
chọn như sau: trên trục I lấy 10 mm cho 100 kcal, trên trục θ lấy 50 mm cho 100
oC
. Mỗi loại chất đốt đều
phải có toán đồ I - θ. Hình vẽ là toán đồ cho dầu ma dút có Q
t
= 9370 Kcal/kg.
Câu hỏi ôn tập

3. Trình bày các yêu cầu đối với chất đốt nồi hơi tàu thuỷ. Trình bày hiện tượng ăn mòn điểm sương và mục
rỉ vanađi.?
4. Thế nào là cháy hoàn toàn và không hoàn toàn. Các cách nhận biết quá trình cháy nhiêu liệu trong buồng
đốt nồi hơi ?
17
I (Kcal/kg)
θ

(
o
C)
α=1.0
α=1.1
5. Thế nào là hệ số không khí thừa α. Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình cháy nhiên liệu trong buồng đốt
nồi hơi ?
CHƯƠNG 3: TỔN THẤT NHIỆT NỒI HƠI
3.1. Các tổn thất nhiệt nồi hơi và biện pháp cải thiện
Trong khi tính nhiệt, phải tính các tổn thất nhiệt, từ đó tính ra hiệu suất nồi hơi, lượng tiêu dùng chất đốt.
Nhiệt lượng Q
t
do 1 kg chất đốt cấp vào buồng đốt chỉ được sử dụng một bộ phận Q
1
biến nước thành
hơi, còn lại bị tổn thất như tổn thất nhiệt Q
2
do khói lò mang đi, tổn thất nhiệt Q
3
do cháy không hoàn toàn về
hóa học, tổn thất về cơ học Q
4

, tổn thất tản nhiệt ra ngoài trời Q
5
, tổn thất nhiệt Q
6
do tàn tro xỉ lò còn nóng,
do xả nước nồi nóng ra ngoài. Đối với nồi hơi đốt dầu thì Q
4
= 0, Q
6
= 0.
Q
t
= Q
1
+ Q
2
+ Q
3
+ Q
4
+ Q
5
+ Q
6
(3.1)
Hoặc:
1 2 3 4 5 6
100% 100%
t
Q Q Q Q Q Q

Q
+ + + + +
= ×
100% = q
1
+ q
2
+ q
3
+ q
4
+ q
5
% (3.2)
3.1.1 Tổn thất nhiệt do khói lò q
2
Khi khói lò ra ống khói, nhiệt độ khói lò còn cao hơn nhiệt độ không khí lạnh ngoài trời nên gây ra tổn
thất nhiệt q
2
.
2
100
[ ( )]
k kk k kkl
t
q V C t
Q
θ
= ∑ −
(3.3)

trong đó:
- V
k
- lượng khí lò (kể cả hơi ẩm trong khí lò ) do đốt 1 kg chất đốt sinh ra m
3
tc/kg;
- C
kl
- tỷ nhiệt của khói lò = 0,323 + 0,000018.
θ
kl
, Kcal/m
3
tc.độ
- t
kkl
- nhiệt độ không khí lạnh
o
C;
-
θ
k
- nhiệt độ khói lò,
o
C.
Chú ý: tổn thất nhiệt do khói lò q
2
là một bộ phận của entanpi khói lò I
kl
nên được:

(3.3b)
Đối với nồi hơi có bộ sưởi không khí bằng hơi nước:
(3.3c)
Trong đó: I
kh
- entanpi khói lò ra ống khói, kcal/kg.
Q
kl
= V
1
KK
. α. C
kl
. t
kl
= α. I
1
KL
, Kcal/kg (3.4)
Là nhiệt lượng do không khí lạnh cấp lò mang vào khi đốt 1 kg chất đốt
Q
h
- nhiệt lượng hơi nước cấp vào súng phun hơi nước.
Q
h
= g
h
(i
h
- 600) , Kcal/kg (3.5)

Trong đó: g
h
- lượng hơi nước tiêu dùng cho súng phun hơi nước, đối với 1 kg chất đối;
g
h

≈
0,01
÷
0,1, kg/kg
i
h
- entanpi của hơi nước cấp vào súng phun, Kcal/kg;
600- entanpi của hơi nước bão hòa ở phân áp suất 0,1 kG/cm
2
trong khí lò, Kcal/kg;
Q
cd
- nhiệt lượng vật lí của chất đốt có nhiệt độ t
cd
,
o
C;
Q
cd
= C
cd
. t
cd
, Kcal/kg (3.6)

C
cd
- tỷ nhiệt của chất đốt ở nhiệt độ cấp vào buồng đốt t
cd
.
C
cd
= 0,415 + 0,0006. t
cd
, Kcal/kgđộ
Thường lấy: C
cd
= 0,5, Kcal/kgđộ
Đối với nồi hơi đốt dầu, khi có số liệu phân tích khói lò:
( )
QQQI
Q
100
q
hcdklkh
t
2
−−−=
( )
QQQQI
Q
100
q
SKhcdklkh
t

2
−−−−=
18
( )
2
klkh
kl
2
10.t.
13,0
45,05,31
100
150
012,0q
−






+
−+






+

−
=
α
α
θα
θ
(3.7)
Khi tính nhiệt, nếu đã biết hiệu suất nồi hơi phải căn cứ vào η
N
tính ra q
2
, Q
2
và θ
kh
.
q
2
= 100 -
% q
6
3i
iN






+

∑
=
η
(3.8)
Q
2
=
2
100
t
q
Q
, Kcal/kg (3.9)
I
Kh
= Q
2
+ Q
cd
+ Q
KL
+ Q
h
, Kcal/kg (3.10)
Biện pháp giảm tổn thất do khói lò q
2
:
Tổn thất nhiệt q
2
là tổn thất nhiệt lớn nhất, nó vào khoảng 5 ÷12% nhiều khi tới 20 ÷ 25%. Trị số của q

2
phụ thuộc vào nhiệt độ khói lò, hệ số không khí thừa, tải trọng, thiết bị buồng đốt, các biện pháp làm giảm
bớt q
2
là:
1) Nếu có điều kiện nên tăng diện tích mặt hấp nhiệt tiết kiệm (bộ hâm nước tiết kiệm và bộ sưởi không
khí). Đây là biện pháp chính.
2) Giữ cho bề mặt hấp nhiệt sạch cáu cặn và muội.
3) Đốt lò với hệ số không khí thừa thích hợp cho kiểu buồng đốt, loại chất đốt tải trọng nồi hơi.
4) Thiết bị buồng đốt được điều chỉnh tốt, đốt lò đúng cách.
5) Các tấm dẫn khí của nồi hơi ống nước phải bố trí sao cho khí lò quét khắp qua các mặt hấp nhiệt đối
lưu và phải sửa chữa ngay khi bị cháy hỏng.
Bảng 3.1. Nhiệt độ khói lò θ
kh
của nồi hơi tàu thủy
Loại nồi hơi
θ
kl
,
o
C
Nồi hơi ống nước nhiệt tải cao
250 ÷ 350
Nồi hơi ống nước nhiệt tải bình thường
150 ÷ 250
Nồi hơi ống lửa không có bộ sưởi không khí
250 ÷ 400
Nồi hơi ống lửa có bộ sưởi không khí
200 ÷ 280
Giảm được nhiệt độ khói lò sẽ giảm được tổn thất nhiệt do khói lò q

2
. Song nếu hạ thấp θ
kh
đến dưới
điểm sương, sẽ làm cho hơi nước trong khói lò ngưng đọng trên mặt hấp nhiệt tiết kiệm, làm mục rỉ nhanh
chóng các bộ phận này.
Điểm sương quyết định bởi lượng hơi nước, lượng SO
2
, lượng SO
3
trong khói lò.
Khi trong khói lò có hơi nước, điểm sương quyết định bởi phân áp suất hơi nước
OH
P
2
. Đối với loại chất
có thành phần bình thường được đốt với hệ số không khí bình thường P
H2O
. = 0,05 ÷ 0,13 ata khi ấy điểm
sương là 33 ÷ 51
0
C.
Song trong khói lò ngoài H
2
O ra còn có SO
2
, SO
3
, nên điểm sương có thể tới 120 ÷130
0

C và cao hơn
nữa.
Do lưu huỳnh trong chất đốt cháy sinh ra khí SO
2
, khí SO
2
với điều kiện Fe
2
O
3
làm xúc tác sẽ ô xít hóa
thành khí SO
3
. Khí SO
3
kết hợp với H
2
O thành hơi H
2
SO
4
sẽ ngưng đọng lên các mặt hấp nhiệt tiết kiệm làm
mục rỉ các bề mặt ấy.
Để đảm bảo cho khi nhẹ tải nhất tức là lúc nhiệt độ khói lò thấp nhất θ
kh
vẫn không được nhỏ hơn điểm
sương, nói chung thường chọn θ
kh
lớn hơn 155
0

C cho khi tải trọng bình thường. Khi tính nhiệt cũng cần tính
trị số thấp nhất của nhiệt độ bề mặt sưởi ấm không khí.
Riêng đối với một số nồi hơi cho phép θ
kh
nhỏ hơn 155
0
C, khi ấy các bộ phận hấp nhiệt tiết kiệm được
chế tạo bằng vật liệu khó mục rỉ hoặc được rắc thuốc khi nhẹ tải (ví dụ: 34% CaO, 20,8% MgO, 38,6% CO
2
)
vào chất đốt hoặc vào dòng khí lò trước bộ sưởi không khí.
Trị số của q
2
ở các tải trọng:
- Khi quá tải, nhiệt độ khói lò tăng, q
2
tăng.
- Khi nhẹ tải, ngược lại.
- Trị số của q
2
và của θ
kh
có liên hệ mật thiết với nhau.
3.1.2 Tổn thất hóa học q
3
19
Khi thiết bị buồng đốt không tốt, khi đốt lò với nhiệt độ buồng đốt quá thấp, hoặc đốt với hệ số không
khí thừa α quá bé, sẽ làm cho các phản ứng cháy không hoàn toàn, trong khói lò bay lên trời có các chất khó
còn cháy được như CO, H
2,

CH
4
và các bua hydrô.
Đối với buồng đốt có cấu tạo và thiết bị đốt, cách đốt khéo léo q
3
= 0,5 ÷ 1% ngược lại có thể tới 9
÷10%. Khi tính nhiệt ở 100% tải trọng q
3
có thể chọn như sau:
q
3
= 1,5 ÷ 2,3% với NHOL và qv = (0,3 ÷ 0,5).10
6
q
3
= 0,5 ÷ 1,5% với NHOL và qv = (0,5 ÷ 0,8). 10
6
.
q
3
có thể tính gần đúng như sau, theo số liệu phân tích khói lò:
q
3
= 3,2 . CO α % (3.11)
Trong đó: CO- nồng độ khí CO trong khói lò %.
Từ 3.11 thấy rằng khi nồng độ khí CO trong khói lò tăng 1% thì q
3
tăng 4 ÷ 5% (chú ý rằng khi lấy mẫu
khó lò để phân tích nồng độ CO, phải lấy mẫu tại các điểm cách đều nhau trên một mặt cắt của đường khói.
Khi đường khói bị hỏng nặng, phải hút mẫu khí lò tại các nơi gần buồng đốt).

Trị số q
3
ở các tải trọng:
Nồi hơi đốt dầu, khi biến tải q
3
biến đổi rất ít nên có thể lấy cùng một trị số q
3
cho mọi tải trọng.
3.1.3 Tổn thất cơ học q
4
Với nồi hơi đốt dầu, q
4
= 0 (3.12)
3.1.4 Tổn thất nhiệt ra ngoài trời q
5
Do nhiệt độ bề mặt vỏ nồi hơi, bề mặt bầu nồi, đường ống cao hơn nhiệt độ khí trời, nên gây ra tổn thất
q
5
.
Tổn thất q
5
giảm bớt khi vỏ nồi hơi, bầu nồi, đường khí lò được bọc cách nhiệt dầy và khô, khi vỏ lò hai
lớp (giữa có không khí cấp lò đi qua) khi nồi hơi ít bị rò hơi, rò nước, khi nồi hơi có lượng sinh hơi lớn vì
rằng tỷ số diện tích bề mặt tiếp xúc với khí trời bé. Khi tính nhiệt có thể chọn theo bảng sau:
Bảng 3.2. Tổn thất q
5
Loại nồi hơi q
5
, %
Nồi hơi ống nhỏ

2 ÷ 3,5
Nồi hơi ống nước 2 đường khí
3 ÷ 3,5
Nồi hơi ống nước 1 đường khí
3 ÷ 5
Nồi hơi ống lửa có bộ sưởi không khí
2 ÷ 5
Khi tính nghiệm nhiệt, q
5
có thể tính gần đúng như sau:

Trong đó:
- F- diện tích bề mặt ngoài nồi hơi, m
2
;
- 400 - nhiệt lượng tổn thất trên 1m
2
bề mặt ngoài của nồi hơi, Kcal/m
2
h.
- 30000 - nhiệt lượng tổn thất tại các bề mặt bầu nồi hộp ống, Kcal/h.
Đối với nồi hơi có D
N
nhỏ hơn 10000 kg/h.

Trị số q
5
khi biến điển tải:
Khi nồi hơi quá tải, tổn thất q
5

giảm (vì khi ấy tổng số nhiệt lượng tản ra ngoài không tăng, song nhiệt
lượng do chất đốt cấp vào tăng nhiều).
Khi nồi hơi nhẹ, tổn thất tản nhiệt ra ngoài tăng. Nói chung khi biến tải có:






+=
'B
B
1q5,0'q
55
(3.14)
Trong đó:
- q
5
, B- tổn thất nhiệt ra ngoài và lượng chất đốt ở 100% tải.
- q'
5
, B'- tổn thất tản nhiệt ra ngoài và lượng tiêu chất đốt ở nhẹ tải.
( )
%30000F400
Q.B
100
q
t
5
+=







−
+=
640
ii
.D8100
Q.B
100
q
nchs
N
t
5
20
(3.13a)
(3.13b)
3.1.5 Tổn thất xỉ lò nóng q
6
Với nồi hơi đốt dầu, q
6
= 0% (3.15)
3.2. Hiệu suất nồi hơi (η
N
) - lượng tiêu dùng chất đốt mỗi giờ (B)
3.2.1 Hiệu suất nồi hơi η

N
Như đã biết, hiệu suất nồi hơi η
N
là tỷ số giữa nhiệt lượng có ích Q
1
giúp cho việc biến nước thành hơi
nước trên nhiệt lượng mà chất đốt cấp vào lò.

η
N
= 100 - (q
2
+ q
3
+ q
4
+ q
5
+ q
6
) =
∑
=
−
6
2i
i
q1
(3.16b)
Nếu xét tới số năng lượng tự tiêu dùng cho bản thân nồi hơi (năng lượng cung cấp cho quạt lò, quạt hút

khói lò, bơm cấp nước nồi, bơm nước ngưng, thiết bị chân không cho bầu ngưng ) được hiệu suất tinh của
nồi hơi).

Trong đó:
- D
td
- lượng hơi nước tự tiêu dùng cho bản thân nồi hơi kg/h;
- i
td
- entanpi của hơi nước tự dùng cho nồi hơi, kcal/kg.
Thường thường
( )
%104
N
tÝnh
N
÷−=
ηη
Hiệu suất nồi hơi phụ thuộc vào kiểu và kích thước nồi hơi, cấu tạo buồng đốt, số lượng và cách bố trí mặt
hấp nhiệt, lại còn phụ thuộc vào cách sử dụng bảo dưỡng nồi hơi (phẩm chất chất đốt, độ dày lớp muội và lớp
cáu nước trên mặt hấp nhiệt), nhiệt trong của nồi.
Hiệu suất hơi thường ở trong phạm vi bảng 3.3.
Bảng 3.3. Hiệu suất của một số loại nồi hơi
Loại nồi hơi
η
N
khi đốt dầu
NHOL không có bộ sấy hơi và BSKKTK
0,65 ÷ 0,75
NHOL có BSH, BSKKTK, BHNTK

0,75 ÷ 0,85
NHON không có BSH và BSKKTK
0,70 ÷ 0,75
NHON có BSH, BSKKTK và BHNTK
0,80 ÷ 0,95
NHON nhiệt tải cao
0,75 ÷ 0,80
Trị số của η'
N
ở các tải trọng khác:
Khi thay đổi tải trọng, trị số các tổn thất nhiệt thay đổi, nên trị số của η'
N
biến đổi.
Khi quá tải, chất đốt không được cung cấp đầy đủ không khí và không được trộn đều với không khí làm
tăng tổn thất q
3
, nhiệt độ khói lò tăng tổn thất khói lò q
2
tăng, tuy tổn thất tản nhiệt q
5
giảm song chỉ giảm ít
nên η'
N
giảm.
Nồi hơi tàu thủy, thường có hiệu suất cao nhất η
Nmax
ở khoảng 45 ÷ 60% tải trọng (ở tải trọng 45 ÷ 50%
đối với nồi hơi có ít mặt hấp nhiệt tiết kiệm, hiệu suất cao). Sở dĩ nồi hơi tàu thủy thường không có hiệu suất
cao nhất ở 100% tải, vì rằng nhiều khi nó phải quá tải và nhẹ tải. Khi tính nghiệm nhiệt ở trên 45% tải trọng
có thể là: η'

N
= η
N
.
Khi nồi hơi làm việc rất nhẹ tải tuy rằng nhiệt độ khói lò thấp, song hệ số không khí thừa tăng lên làm
cho tổn thất khói lò q
2
giảm ít hoặc không giảm, tổn thất hóa học q
3
tăng (vì nhiệt độ trong buồng đốt thấp),
tổn thất tản nhiệt q
5
tăng (vì số nhiệt lượng tản nhiệt ra ngoài hầu như không đổi mà lượng nhiệt chất đốt cấp
vào giảm). Kết quả η'
N
giảm, nhất là khi bộ sưởi không khí làm việc lấy η'
N
= (0,08 ÷ 0,85)*η
N
. (Trong đó η
N
hiệu suất ở 100% tải).
Những nồi hơi có ít mặt hấp nhiệt tiết kiệm và hiệu suất thấp thì η
N
giảm nhiều khi quá tải và khi rất nhẹ
tải, còn những nồi hơi có bề mặt hấp nhiệt tiết kiệm lớn và hiệu suất cao thì η
N
giảm ít.
3.2.2 Lượng tiêu dùng chất đốt mỗi giờ B, kg/h
%

,

q
Q
Q
Q.B
Q.B
1
t
1
t
1
N
===
η
( )
%
Q.B
iiD
t
nctdtd
N
tÝnh
N
−
−=
ηη
21
(3.16a)

(3.16c)
(3.16c)

3.3. Cân bằng nhiệt của nồi hơi
Từ nguyên lý bảo toàn năng lượng thấy rằng nhiệt lượng mang vào buồng đốt Q
mv
nhất định phải bằng
tổng của nhiệt độ có ích Q
1
và nhiệt lượng tổn thất ra ngoài nồi hơi, hoặc bằng tổng các khoản chi về nhiệt.
Nhiệt lượng mang vào buồng đốt Q
mv
ngoài nhiệt lượng
P
H
Q
do hóa năng chất đốt tỏa ra, còn có nhiệt
lượng vật lý Q
cđ
của chất đốt, nhiệt lượng do không khí lạnh (chưa sưởi) Q
kl
mang vào, nhiệt lượng sưởi khí
Q
sk
để sưởi không khí lạnh thành không khí nóng cấp lò (trường hợp không có bộ sưởi không khí Q
sk
= 0.
Trường hợp bộ sưởi không khí kiểu hơi nước hay bộ sưởi không khí kiểu khí lò đều có số hạng Q
sk
trong

nhiệt lượng mang vào Q
mv
). Nhiệt lượng Q
h
của hơi nước cấp cho thiết bị buồng đốt.
B. Q
mv
= B (Q
t
+ Q
cd
+ Q
kl
+ Q
sk
+ Q
h
), Kcal/h (3.18)
Nhiệt lượng có ích cho nồi hơi gồm có nhiệt lượng hấp nhiệt bức xạ Q
b
nhận được tại buồng đốt, nhiệt
lượng hấp nhiệt đối lưu Q
đ
nhận được tại các mặt hấp nhiệt đối lưu, nhiệt lượng sấy hơi Q
sh
để biến hơi bão
hòa thành hơi sấy, nhiệt lượng hâm nước Q
hn
để hâm nước cấp nồi.
B. Q

1
= B(Q
b
+ Q
đ
+ Q
sh
+ Q
hn
), Kcal/h (3.19)
Nhiệt lượng chi ra gồm có: Nhiệt lượng do khói lò mang đi I
kl
, tổn thất hóa học Q
3
, tổn thất cơ học Q
4
,
tổn thất tản nhiệt Q
5
, tổn thất vật lý xỉ lò Q
6
. Đối với trường hợp có bộ sưởi không khí kiểu khí lò, còn phải
tính thêm nhiệt lượng mà khí lò phải trao (phải chi) cho không khí tại bộ sưởi (số nhiệt lượng này có thể coi
là bằng nhiệt lượng Q
sk
mà không khí hấp thụ được tại bộ sưởi không khí).
Q
chi ra
= B (I
kl

+ Q
3
+ Q
4
+ Q
5
+ Q
6
+ Q
sk
) (3.20a)
Trường hợp không có bộ sưởi không khí hoặc có bộ sưởi không khí kiểu hơi.
Q
chi ra
= B (I
kl
+ Q
3
+ Q
4
+ Q
5
+ Q
6
)
(3.20b)
Vậy phương trình cân bằng nhiệt của nồi hơi đối với 1
kg chất đối là:
Trường hợp có bộ sưởi không khí bằng khí lò.
Q

t
+ Q
cd
+ Q
kl
+ Q
sk
+ Q
h
= Q
b
+ Q
d
+ Q
sh
+ I
kl
+ Q
3
+ Q
4
+
Q
5
+ Q
6
+ Q
sk
(3.21a)
Trường hợp có bộ sưởi không khí bằng hơi nước:

Q
t
+ Q
cd
+ Q
kl
+ Q
sk
+ Q
h
= Q
b
+ Q
d
+ Q
sh
+ I
kl
+ Q
3
+ Q
4
+
Q
5
+ Q
6
(3.21b)
Từ sơ đồ cân bằng nhiệt của nồi hơi (hình 3.1) càng thấy
rõ hơn nội dung và ý nghĩa của phương trình cân bằng nhiệt

của nồi hơi.
Vai trò của bộ sưởi không khí kiểu khí lò trong cân
bằng nhiệt nồi hơi:
Trong phương trình cân bằng nhiệt (3.21a), lượng hấp
nhiệt Q
sk
của bộ sưởi không khí kiểu khí lò bị triệt tiêu vì
đều có ở hai vế của phương trình như vậy trị số Q
sk
lớn hay
bé không ảnh hưởng trực tiếp đến cân bằng nhiệt của nồi
hơi.
Trong sơ đồ cân bằng nhiệt, nhánh sưởi không khí Q
sk
là một đường vòng liền, như vậy trị số Q
sk
lớn, hay bé
không ảnh hưởng trực tiếp đến nhiệt lượng có ích Q
1
để
biến nước cấp nồi thành hơi nước. Thật vậy Q
sk
không phải
là một bộ phận hợp thành của Q
1
.
Nhưng không có nghĩa rằng bộ sưởi không khí kiểu khí
lò, không có tác dụng gì đến hiệu suất và lượng sinh hơi
của nồi hơi. Nhờ có nó, nhiệt độ khí lò tại buồng đốt và tại
t

N
xcxxncgsgsnchshs
t
1
1
Q.
100
)ii(D)ii(D)ii(D
Q.
Q
B
η
η
−+−+−
==
22
Hình 3.1. Sơ đồ cân bằng nhiệt nồi hơi
1. Năng lượng mang vào buồng đốt
2.3.4.5.6. Năng lượng hấp nhiệt bức xạ, hấp nhiệt
đối lưu tại các bề mặt hấp nhiệt
7. Năng lượng có ích
8. Nhiệt lượng hấp nhiệt tại BSKKTK
2a.3a.4a.5a.6a.8a. Nhiệt lượng tỏa ra môi trường
bên ngoài tại các bề mặt hấp nhiệt
9.Nhiệt lượng tỏa ra môi trường bên ngoài
10. Nhiệt lượng khói lò mang ra
1a. Tổn thất nhiệt cơ học (hóa học, cơ học, tro xỉ)
(3.17)
các mặt hấp nhiệt đều tăng lên, làm cho các lượng hấp nhiệt Q
b

, Q
sh
, Q
hn
tăng lên tức là gián tiếp làm tăng
nhiệt lượng có ích Q
1
, nhờ có nó làm cho phản ứng cháy thêm nhanh, quá trình cháy thêm hoàn toàn, làm
tăng nhiệt tải dung tích buồng đốt, có thể giảm bớt hệ số không khí thừa, giảm tổn thất hóa học q
3
, kết quả
làm tăng hiệu suất nồi hơi.
Nếu như toàn bộ nhiệt lượng mang vào buồng đốt Q
mv
sau khi đã khấu trừ các tổn thất Q
3
, Q
4
, Q
6
đều
chuyển hóa thành Entanpi của khí lò tại buồng đốt (tức là không trao đổi nhiệt bức xạ cho các mặt hấp nhiệt
bức xạ, không tản nhiệt qua thành buồng đốt), thì khói lò tại buồng đốt có nhiệt độ lý thuyết T
1
và Entanpi lý
thuyết I
1
. Nhiệt độ lý thuyết và Entanpi lý thuyết của khói lò chỉ có thể đạt được trong quá trình cháy đoạn
nhiệt, trong thực tế không thể nào đạt tới:
I

l
= Q
p
H
+ Q
cd
+ Q
KL
+ Q
SK
+ Q
h
- Q
3
- Q
4
- Q
6
= Q
mv
- Q
3
- Q
4
- Q
6
, Kcal/kg (3.22)
Trị số của nhiệt độ cháy lý thuyết T
l
thì căn cứ vào trị số của I

1
tính theo công thức:
( )
K273
V
I
T
0
1
c
1
1
+=
∑
(3.23)
Liên hệ giữa I
kl
với Q
2
:
Phương trình cân bằng nhiệt nồi hơi (3.18) còn có thể viết:
Q
t
+ Q
cd
+ Q
kl
+ Q
sk
+ Q

h
= Q
b
+ Q
d
+ Q
sh
+ Q
hn
+ Q
kl
+ Q
2
+ Q
3
+ Q
4
+ Q
5
+ Q
6
+ Q
sk
3.24)
So sánh (3.24) với 3.21a):
Q
2
= I
kl
- Q

cd
- Q
KL
- Q
h
(3.25)
Từ phương trình cân bằng nhiệt phía khí lò có thể tính được lượng hấp nhiết cho các bộ phận.
Q
b
= B
1
(Q
mv
- I"
bd
). ϕ
b
(3.26)
Q
I
= B
1
(I"
bd
- I"
I
). ϕ
I
(3.27)
Q

sh
= B
t
(I"
I
- I"
sh
). ϕ
sh
(3.28)
Q
II
= B
t
("
sh
- I"
II
). ϕ
II
(3.29)
Q
hn
= B
t
(I"
II
- I"
hn
). ϕ

hn
(3.30)
Trong đó:
- Q
b
, Q
I
, Q
sh
, Q
II
, Q
hn
- lượng hấp nhiệt của mặt bức xạ, của cụm ống nước sôi I, của bộ sấy hơi, của
cụm ống nước sôi II, của bộ hâm nước Kcal/h;
- Q
mv
- nhiệt lượng có ích mang vào buồng đốt (vào cụm I), ra cụm I (vào bộ sấy hơi) ra bộ sấy hơi
(vào cụm II), ra cụm II (vào bộ hâm nước tiết kiệm, ra bộ hâm nước (vào bộ sưởi không khí hoặc ống khói),
Kcal/h;
- B
t
- lượng tiêu dùng chất đốt tính toán, kg/h;
- ϕ- Hệ số giữ nhiệt.
Gộp (3.26) đến (3.30) được lượng hấp nhiệt có ích.
B. Q
1
= Q
b
+ Q

I
+ Q
sh
+ Q
II
+ Q
hn
= B
t
(Q
mv
- I"
hn
), Kcal/h (3.31)
Sử dụng phương trình cân bằng nhiệt nhiệt nồi hơi có thể tính nghiệm lượng hấp nhiệt của mỗi mặt hấp
nhiệt lượng sinh hơi của nồi hơi, hiệu suất nồi hơi.
Tính nghiệm lượng sinh hơi D
N
của nồi hơi:
ncx
gshnIIIb
N
ii
QQQQQ
D
−
++++
=
, kg/h (3.32)
Trong đó: Q

b
, Q
I
, Q
II
, Q
hn
, Q
gs
- lượng hấp nhiệt trong mỗi giờ của mặt hấp nhiệt bức xạ của cụm ống sôi
I, của cụm ống nước sôi II, của bộ hâm nước tiết kiệm, của bộ giảm sấy, Kcal/h.
i
x
- entanpi của hơi bão hòa ẩm có độ khô x, Kcal/kg;
i
x
= i" -
r
100
x1 −
i"- entanpi của hơi bão hòa khô, Kcal/kg;
r- suất nhiệt bốc hoi, Kcal/kg.
Chú ý rằng trong phương trình trên không có lượng nhiệt sưởi không khí Q
sk
và lượng nhiệt sấy hơi Q
sh
.
Tính nghiệm hiệu suất nồi hơi:
23
=

N
η
P
H
shgshnIIIb
Q.B
QQQQQQ +++++
(3.33)
Chú ý rằng trong phương trên không có lượng nhiệt sưởi không khí Q
sk
. Nếu Q
sk
đã tính với toàn lượng
sinh hơi D
N
thì không cần cộng thêm số hạng Q
gs
nữa, nếu Q
sh
chỉ tính với lượng hơi sấy D
hs
thì phải cộng
thêm Q
gs
.
Tính nghiệm lượng hấp nhiệt Q
I
, Q
II
:

Q
I
+ Q
II
= D
N
(i
x
- i"
n
) - Q
b
, Kcal/h (3.34)
Trong đó: i"
n
- entanpi của nước ra bộ hâm nước tiết kiệm, Kcal/kg.
Câu hỏi ôn tập
6. Trình bày các tổn thất nhiệt trong nồi hơi. Các biện pháp hạn chế các tổn thất nhiệt đó?
7. Trình bày khái niệm hiệu suất nhiệt nồi hơi. Các biện pháp làm tăng hiệu suất nhiệt nồi hơi ?
CHƯƠNG 4: KẾT CẤU NỒI HƠI TÀU THỦY
4.1. Phân loại nồi hơi tàu thủy
4.1.1 Phân theo áp suất hơi
- Nồi hơi thấp áp: áp suất đến 20 kG/cm
2
;
- Nồi hơi trung áp: áp suất từ 20 ÷ 45 kG/cm
2
;
- Nồi hơi cao áp: áp suất trên 45 kG/cm
2

.
4.1.2 Phân theo sự chuyển động của khói lò và của nước so với bề mặt đốt nóng
- Nồi hơi ống lửa: nước bao quanh ngoài ống, khí lò đi trong ống
- Nồi hơi ống nước: nước đi trong ống, khí lò quét ngoài ống
- Nồi hơi hỗn hợp ống nước ống lửa: kết hợp giữa hai loại, có vùng là ống nước, vùng khác là ống lửa
4.1.3 Phân theo nguồn năng lượng
- Nồi hơi đốt dầu (than);
- Nồi hơi khí xả;
- Nồi hơi liên hợp đốt dầu- khí xả.
4.1.4 Phân theo cách bố trí ống tạo thành bề mặt đốt nóng
- Nồi hơi nằm;
- Nồi hơi đứng.
4.1.5 Phân theo cách liên kết của ống hơi với bầu nồi
- Nồi hơi chia nhiều phần,
- Nồi hơi hai bầu, nồi hơi ba bầu.
4.1.6 Phân theo dòng khói lò
- Nồi hơi 1 và 3 hành trình;
- Nồi hơi 1 và 3 dòng chảy.
4.1.7 Phân theo sự tuần hoàn của nước nồi
- Nồi tuần toàn tự nhiên;
- Nồi hơi cưỡng bức (nhiều lần).
4.1.8 Phân theo vòng tuần hoàn
- Nồi hơi một vòng;
- Nồi hơi hai vòng tuần hoàn
4.1.9 Phân theo phương pháp cung
cấp không khí
- Nồi hơi thông gió tự nhiên;
- Nồi hơi thông gió cưỡng bức.
4.1.10 Phân theo sự điều khiển nồi
hơi

- Nồi hơi với sự điều khiển bằng
tay;
24
- Nồi hơi với sự điều khiển tự động 1 phần hay tự động hoàn toàn.
4.1.11 Phân theo công dụng
- Nồi hơi chính;
- Nồi hơi phụ.
4.2. Nồi hơi ống lửa
4.2.1. Nồi hơi ống lửa ngược chiều
1. Sơ đồ cấu tạo (hình 4.1):
Nồi hơi có dạng hình trụ đặt nằm. Các chi tiết chính gồm có:
- Buồng đốt: có dạng hình trụ gợn sóng đặt nằm đẻ tăng khả năng chịu giãn nở nhiệt. Có thể bố trí một
hoặc 2 buồng đốt.
- Hộp lửa: có dạng hình hộp bán nguyệt phía dưới nối với cuối buồng đốt, phía trên là mặt sàng nối với
các ống lửa. Trên đỉnh hộp lửa có mã đỉnh hộp lửa vừa làm kín hộp lửa vừa có tác dụng bảo vệ nồi hơi khi bị
cạn nước nhờ nút bằng kim loại dễ nóng chảy. Hộp lửa được gia cố với vỏ nồi hơi nhờ các đinh chằng ngắn
và đinh chằng dài.
- Các ống lửa: các ống lửa đặt nằm là nơi dẫn khí lò đi qua để trao nhiệt cho nước. Một đầu ống lửa nối
với mặt sàng của hộp lửa, đầu kia nối với mặt sàng trước.
2. Nguyên lý làm việc
- Phía khí lò: Nhiên liệuvà không khí được đốt cháy trong buồng đốt nồi hơi, một phần nhiệt trao cho
nước bao quanh buồng đốt. Sau đó thoát lên hộp lửa. Tại đây phần nhiên liệu chưa cháy hết tiếp tục cháy.
Khí lò được chia vào các ống lửa nằm trao nhiệt cho nước bên ngoài ống rồi thoát ra ngoài qua ống khói.
- Phía nước: nước bao bên ngoài buồng đốt, hộp lửa và các ống lửa nhận nhiệt từ khí lò hóa thành hơi.
Phần hơi nước đi lên tập trung ở không gian hơi phía trên bầu nồi hình trụ. Tại không gian hơi hơi nước được
tách
3. Đặc điểm, ứng dụng
* Ưu điểm:
- Ống lớn, thẳng, nên không đòi hỏi chất lượng nước cao lắm, dễ thông rửa trong và ngoài ống.
- Bền, sử dụng đơn giản, dễ dàng

- Thân nồi chứa nhiều nước -> NH có năng lượng tiềm tàng lớn (Nếu P
hơi
W↑ ổn định khi tải đột ngột
thay đổi)
- Độ khô hơi lớn vì chiều cao không gianhơi lớn (x = 0,95 ÷ 0,98)
* Nhược điểm
- To nặng, không kềnh các chi tiết dày
- Kết cấu cuống, ống thẳng
- Chứa nhiều nước -> không lợi cho tuần hoàn của nước -> nhóm lò lấy hơi lâu
- Nguy hiểm khi nổ vỡ thân nồi
Thường ứng dụng làm nồi hơi phụ phục vụ hâm sấy nhiên liệu và sinh hoạt cho một số tàu, mà hệ động
lực chính là diesel. Tuy nhiên hiện nay ít được sử sụng
4. Các bộ phận chính
a, Thân nồi: Hình trụ tròn, bằng thép nồi lớn có độ dầy lớn được hàn hoặc tán
Một số chú ý:
- Mối hàn dọc: Hàn theo đường sinh. Không được hàn mối hàn dọi nối nhau theo một đường thẳng để
tránh lực xe dọc. Không hàn ở vùng mực nước tránh ứng suất nhiệt và mỏi.
Không hàn ở vùng tờ lên bệ nối để dễ kiểm tra mối hàn khi rò rỉ.
Thường hàn ở góc 45
0
dưới đường ngang thân nồi.
- Mối hàn dọc phải chắc hơn mối hàn ngang.
- Các cửa khoét trên thân nồi thường là hình bầu dục hoặc clip (trục ngắn hướng theo đường sinh thân
nồi) σ
d
> σ
ngang
b,Nắp (mặt săng). Có lỗ khoét để nắp cửa buồng đốt, ống lửa, đinh chằng dài, hộp lửa
c. Buồng đốt: Số lượng buồng đốt tuỳ thuộc vào diện tích bề mặt hấp nhiệt của nồi hơi. Buồng đốt chịu
nhiệt độ cao của khí cháy, hai đầu chịu lực nén của khí cháy. Phía ngoài buồng đốt chịu áp lực của nước và

25