Chương 4. Buồng lửa lò hơi và thiết bị đốt nhiên liệu - Phần 1 docx

19
Chơng 4. Buồng lửa lò hơi
và thiết bị đốt nhiên liệu

4.1. Quá trình phát triển lò hơi

4.1.1. Lò hơi kiểu bình và lò hơi ống lò, ống lửa

4.1.1.1. Lò hơi kiểu bình
Năm 1790 ngời ta đã chế tạo đợc lò hơi kiểu bình đầu tiên dùng đinh tán.



Hình 4.1. lò hơi kiểu bình.
1- Bao hơi; 2- đáy bao hơi; 3- Đôm hơi; 4-ống dẫn hơi ra; 6- tấm đỡ; 7- nắp lỗ vệ
sinh; 8- áp kế; 9- ống thuỷ; 10- van an toàn; 11- van hơi chính; 12-van cáp nớc;
13- van một chiều; 14- van xả; 15- ghi lò; 16- buồng lửa; 17- ngăn chứa tro;
18- cửa cấp than; 19- cửa cấp gió; 20- đờng khói; 21- gạch chịu lửa; 22- lớp cách
nhiệt; 23- móng lò; 24- khói vào ống khói; 25- ống khói; 26- tấm điều chỉnh khói.

Đây là loại lò hơi đơn giản nhất. Khói đốt nóng bên ngoài bình và chỉ đốt ở
nửa dới của bình. Lò có khối lợng nớc lớn. Tỷ số giữa bề mặt đốt của lò và lợng
nớc F/G là tơng đối nhỏ, khoảng 1 m
2
/t, khói ra có nhiệt độ rất cao, đến 300
0
C và
lớn hơn.
Nhợc điểm là bề mặt truyền nhiệt nhỏ, tối đa bằng
25 30
ữ

m
2
, thân bình bị
đốt nóng trực tiếp do đó sinh ra ứng suất nhiệt phụ trong kim loại thành bình.
Do đốt nóng và giãn nở không đều của phần trên và dới mà trong thành bình
có ứng suất cao hơn. Tuần hoàn của nớc không rõ rệt. Để tăng bề mặt truyền nhiệt
F(m
2
) ngời ta dùng nhiều bình. Hơi sản xuất ở lò hơi này là hơi bão hòa. Sản lợng
nhỏ khoảng 200 500ữ kg/h. Tiêu hao nhiều kim loại 250 300
ữ
kg/m
2
.
20


4.1.1.2. Lò hơi ống lò
Với mục đích tăng F (m
2
) ngời ta dùng lò hơi có cấu tạo mới (năm 1802) là
lò hơi ống lò: 1 đến 2 ống có 400 900

=
ữ mm. Buồng lửa đặt bên trong nên truyền
nhiệt bức xạ mạnh ở ống lò.

a) b)

Hình 4.2. lò bình có ống lò.
a) một ống lò; b) hai ống lò;
1- ống lò; 2- ghi lò; 3-vành trong
thân lò; 4- vành ngoài thân lò;
5- giá đỡ; 6- Đôm hơi.

Sản lợng hơi khoảng 0,8 1,5
ữ
t/h đối với lò có một ống lò và 1, 0 3, 5ữ t/h đối
với lò có hai ống lò, tỷ lệ F/G tốt hơn bằng 45
ữ
m
2
/t, dòng nhiệt
11,63q =
W/m
2
,
suất sinh hơi của lò hơi ống lò bằng hm/kg20F/Dd
2
= .


4.1.1.3. Lò hơi ống lửa
Lò hơi ống lửa xuất hiện vào khoảng năm 1829. ống lửa có đờng kính bằng
50 80ữ mm. Bề mặt truyền nhiệt tăng lên
33,5
ữ

lần, áp suất làm việc đến
1, 5 2, 0ữ

MPa.
21
Ưu điểm của lò hơi ống lửa là bề mặt truyền nhiệt lớn hơn, suất tiêu hao kim
loại giảm.




Hình 4.3. Lò hơi kiểu bình có ống lửa.
1- thân lò; 2- ghi lò; 3- tờng lò; 4- ống lửa; 5- khoang nớc; 6-khoang hơi.


4.1.1.4. Lò hơi phối hợp ống lò - ống lửa




Hình 4.4. Lò hơi nằm ống lò ống lửa


Lò hơi ống lò, ống lửa có suất sinh hơi lớn hơn (
/25DF
=
kg/m
2
h). Truyền
nhiệt bức xạ tốt ở ống lò và truyền nhiệt đối lu mạnh trong các ống lửa, do khói đi

trong các ống nhỏ có tốc độ lớn.
Lò hơi kiểu dòng khói đi quặt trở lại đã giúp giảm chiều dài của lò và gọn hơn, ở
đây khói ra khỏi ống lò đi quặt vào các ống lửa (xem hình vẽ 4.5).
22


Hình 4.5. Lò hơi nằm ống lò ống lửa (400) có dòng khói đi quặt trở lại:
1- mặt sàng trớc; 2- mặt sàng sau; 3- thân ngoài; 4- thân trong (ống lò); 5- ống
lửa; 6- ống nớc; 7- hộp khói; 8- bộ quá nhiệt hơi; 9- ống góp hơi; 10- ống khói;
11- xiphon hơi để hút khói; 12- đôm hơi; 13- cửa vệ sinh.





Hình 4.6. Lò hơi nằm ống lò ống lửa có dòng khói đi quặt trở lại
1- ống lò; 2- hộp khói; 3- ống lửa; 4- thanh giằng; 5- đôm hơi; 6- thân ngoài.


Hình 4.7. trình bày lò hơi đứng kiểu ống lò ống lửa -25 đốt than, áp suất
làm việc p = 1,1Mpa; diện tích bề mặt nhận nhiệt H = 37,7m
2
; gồm 156 ống lửa
51x2,5 mm
Lò hơi kiểu đứng là sự phối hợp ống lò và ống lửa. Sản lợng hơi có thể đạt
12ữ t/h, áp suất hơi đạt 0, 6 0,8ữ MPa (hình vẽ 4.7; 4.8; 4.9).


23

Hình 4.8. Lò hơi đứng ống lò ống nớc :
1- thân lò; 2- ống lò (thân trong); 3- buồng lửa; 4- tấm chắn khói;
5- chùm ống nớc; 6- tấm chắn khói; 7- mặt sàng trên; 8- ống khói;
9- chóp đỉnh lò; 10- van an toàn; 11- hộp giữ van an toàn; 12- tấm điều chỉnh khói;
13- ống thuỷ; 14- cửa vệ sinh; 15- cửa cấp nhiên liệu; 16- ghi lò; 17- bệ lò;
18- cửa vệ sinh ống nớc; 19- cửa vệ sinh mặt sàng trên; 20- ống thuỷ tối; 21- áp kế;
23- cần điều chỉnh khói; 24- van chặn; 25- van một chiều; 26- van xả đáy.


Trên hình 4.9 trình bày cấu tạo lò hơi đứng ống lò ống khói K. Lò đốt
nhiên liệu khí, có áp suất hơi đến 0,9Mpa, sản lợng đến 1,5 t/h.
24


Lò hơi đứng ống lò ống lửa và ống nớc đợc trình bày trình bày trên
hình 4.10. Lò đốt than; sản lợng hơi 1t/h; áp suất hơi p = 0,9Mpa; diện tích bề mặt
nhận nhiệt H = 35m
2
.




25


Hình 4.13. Lò nằm ống lò ống nớc nằm ngang kiểu KB
1- thân ngoài; 2- ống lò (thân trong); 3- tấm chắn khói;

4- ghi lò; 5- chùm ống nớc; 6- bao hơi; 7- nắp trớc; 8-nắp sau; 9- ống khói;
10- đế lò; 11- - áp kế; 12- đờng lấy hơi ra; 13- van an toàn; 14- van xả đáy.

Trên hình 4.13. trình bày lò hơi nằm ống lò ống nớc nằm ngang kiểu KB, sản
lợng hơi 0,7t/h; áp suất làm việc 0,7Mpa.

Một số nhợc điểm chung của các loại lò hơi kể trên là:
- Bề mặt truyền nhiệt bị hạn chế, do đó không thể tăng sản lợng hơi theo yêu
cầu (không lớn hơn
15 18ữ t/h);
26
- Tiêu hao nhiều kim loại cho một đơn vị bề mặt đốt ( 200 300
ữ
kg/m
2
);



- áp suất hơi lớn nhất chỉ bằng
1, 3 2, 0ữ

MPa;
- Tuần hoàn của nớc không rõ rệt.
Phơng hớng phát triển kỹ thuật chế tạo lò hơi
là làm sao khắc phục đợc những nhợc điểm
trên của các loại lò hơi cũ để tăng đợc sản
lợng hơi và các thông số của hơi.
Hình 4.14. trình bày lò hơi nằm ống lò
ống nớc kiểu

-90, sản lợng hơi
700kg/h; áp suất p =0,5Mpa; bề mặt nhận nhiệt
H = 18,7m
2
;

Hình 4.14. Lò nằm ống lò ống nớc đứng.
1- thân ngoài; 2- thân trong; 4- cụm ống nớc
đứng; 10- dãy ống nớc nằm ngang; 14- thúng
nhiên liệu lỏng; 15- bao hơi; 16- ống nớc
xuống; 17- ống hơi lên; 18- vách ngăn;
19- chân đế.


4.1.2. Lò hơi ống nớc có hộp góp và lò hơi nhiều bao hơi


a) b)

Hình 4.15. Lò hơi có hộp góp và bao hơi đặt dọc; a) ống nớc ngang;
b) ống nớc nghiêng: 1- ghi lò; 2- hộp góp; 3- bao hơi; 4- bộ quá nhiệt.

27
Lò hơi ống nớc chỉ đợc phát triển khi ngời ta đã có thể chế tạo các ống liền
(không có mối hàn dọc). Lò hơi này có từ nửa sau của thế kỷ 19. Lò hơi ống nớc có
những u điểm sau đây:

Hình 4.16. Lò hơi có hộp góp bao hơi đặt ngang.


- Có thể tăng bề mặt đốt chế tạo từ những ống có đờng kính nhỏ và đặt dày
trong đờng khói;
- Cho phép tăng đáng kể áp suất hơi vì các ống sinh hơi có đờng kính bằng
50 100ữ
mm, và bao hơi lúc này không phải làm nhiệm vụ bề mặt đốt nữa nên
có thể giảm đờng kính đến
800 1500
ữ
mm;
- Giảm rất nhiều lợng kim loại tiêu hao cho lò, suất tiêu hao kim loại giảm từ
810ữ t/t hơi/h đến 33,5ữ t/t hơi/h.

4.1.2.1. Lò hơi ống nớc có hộp góp
Loại lò hơi có hộp góp với những ống nớc hơi nghiêng (
10 15
oo
ữ so với mặt
phẳng ngang). Có hai loại đó là loại có bao hơi đặt dọc và loại có bao hơi đặt ngang.
Số ống hạn chế cả chiều ngang lẫn chiều đứng. Do có hộp góp tán đinh nên
không thể tăng áp suất lên cao đợc, dễ xì hở những chỗ nối núc ống vào hộp góp do
giãn nở nhiệt của chúng không đều.
28
Lò hơi có hộp góp đợc chế tạo đến sản lợng 16 t/h, áp suất làm việc bằng
2,0 MPa, bề mặt hấp thu nhiệt đạt đến 450 m
2
, suất sinh hơi bằng 35 kg/m
2

h, chiều dài
các ống nớc đến 5 m và là các ống thẳng.

4.1.2.2. Lò hơi ống nớc có ống góp phân đoạn
Để khắc phục nhợc điểm của hộp góp ngời ta phân hộp góp thành nhiều ống
góp có tiết diện vuông hay chữ nhật, kích thớc mỗi ống góp vuông có thể đạt đến
140 140ì mm. Những lò hơi này do hãng Babcock-Wilcox khởi thảo và chế tạo đầu
tiên.



a) b)

Hình 4.17. Lò hơi có ống góp phân đoạn.
a) nối ống với hộp góp ; b) chi tiết nắp đậy lỗ trên ống góp.
1- hộp góp; 2- bu lông; 3- êcu; 4- mốc ; a- lỗ kiểm tra;b- lỗ núc ống; c- nắp đậy.


Vì thời kỳ ấy ngời ta cha biết xử lý nớc cấp cho lò hơi nên phải đặt các lỗ ở
hộp góp hay ống góp phân đoạn đối diện với ống để làm sạch cáu cặn bám trong ống
bằng biện pháp cơ khí. Những lỗ này có nắp đậy kiểu enlip và xiết bulông thật chặt. ở
những nớc Anh, Đức, Mỹ mãi tới những năm 1940 mới ngừng hẳn việc sản xuất
những lò hơi loại này.

4.1.2.3. Lò hơi có nhiều bao hơi
Lò hơi ống nớc đứng có tuần hoàn của nớc rõ rệt và mạnh. Lò hơi loại này
có ba, bốn và năm bao hơi (nh lò Sterling) và đợc dùng phổ biến trong những năm
1925 - 1930.
29

H×nh 4.18. LßGacberg cã 4 bao h¬i, èng n−íc th¼ng.
30


Hình 4.19. Lò hơi 4 bao hơi ống nớc đứng có bộ hâm nớc với 2 bao hơi.
1- hơi khô; 2- bộ quá nhiệt; 3- bộ hâm nớc.


Lò hơi Sterling có các ống nớc đợc uốn cong. Khoảng từ năm 1930 ngời ta
thay bao hơi tán đinh bằng hàn điện.

31
4.1.3. Lò hơi ống nớc có các dàn ống

Dựa vào đặc điểm tuần hoàn của nớc và hỗn hợp hơi nớc trong lò hơi có thể
phân chia thành lò hơi có tuần hoàn tự nhiên, có tuần hoàn cỡng bức và trực lu
(once through boiler).

4.1.3.1. Lò hơi có tuần hoàn tự nhiên
Sự thay đổi tận gốc sơ đồ nguyên lý của lò hơi ống nớc bắt đầu vào những
năm thứ 20 của thế kỷ XX. Sở dĩ có sự thay đổi nh vậy vì sự tiến bộ của kỹ thuật xử
lý nớc đã cho phép bảo đảm đợc chế độ làm việc của lò hơi không có đóng cáu
trong ống bằng cách làm mềm nớc (trao đổi ion), đồng thời tiến hành xử lý nớc bổ
sung bằng phốt-phát và xả liên tục. Do tiến bộ này mà ngời ta đã có thể dùng các
ống uốn cong thay cho các ống thẳng trớc đây.

Hình 4.20. Sự phát triển của lò hơi tuần hoàn tự nhiên

Các điều kiện tiêu chuẩn khi chế tạo lò hơi bao gồm:
- Tăng D, p, t;
- Giảm khối lợng và kích thớc bằng cách giảm số bao hơi, dùng ống có đờng
kính bé;
- Tăng bề mặt đốt hấp thu nhiệt bằng bức xạ, dùng tờng nhẹ và bảo ôn lò;
- Hoàn thiện tuần hoàn, tránh đốt nóng các ống nớc xuống;
32
- Tăng hiệu suất lò bằng cách đặt các bề mặt đốt ở phần đuôi lò;
- Hoàn thiện phơng pháp đốt nhiên liệu.



Hình 4.20a. Sự phát triển của lò hơi ống nớc đứng.
a- lò 4 bao hơi ống nớc thẳng; b, c, d, e, g- lò 2, 3, 4, 5 bao hơi;
g- lò một bao hơi kiểu hiện đại.




Hình 4.20b. Sự phát triển của lò hơi ống nớc đứng nhiều bao hơi.
a- lò Oschats; b- lò Sládek; c- lò Garbe; d- lò Sterling.


33
Vào những năm 1920 - 1930, ở nhiều nớc trên thế giới nh Liên Xô (cũ),
Mỹ, Pháp, Đức ngời ta đã tiến hành nghiên cứu và thí nghiệm một phơng pháp mới
để đốt nhiên liệu rắn, đó là phơng pháp đốt than bột. Do áp dụng phơng pháp đốt

bột than trong buồng lửa lò hơi mà sản lợng hơi của lò đã tăng lên rất nhiều.
Năm 1923 ngời ta đã bắt đầu dùng thông số cao để tăng hiệu suất và độ kinh
tế sử dụng than trong việc sản xuất điện năng.




Hình 4.22. Sự phát triển tiếp theo của lò hơi ống nớc đứng.
1- bộ quá nhiệt; 2- bộ hâm nớc; 3- bộ sấy không khí; 4- dàn ống sinh hơi.



34


Hình 4.24a. Cấu tạo lò hơi hai bao hơi .
1- dàn ống bức xạ; 2- bao hơi trên; 3- áp kế; 4- van an toàn; 6- phân ly hơi;
8- đờng khói đi; 9- tấm chắn; 10- cụm ống bức xạ; 11- thiết bị thổi bụi;
12- bao hơi dới; 13- van xả đáy

Trên hình 4.24a. biểu diễn cấu tạo lò hơi hai bao hơi kiểu . Lò đợc chế
tạo với nhiều công suất và áp súat hơi khác nhau. Lò có áp suất làm việc đến 1,4Mpa;
35
công suất D = 2,5; 4; 6,5; 10 và 25t/h. Hình 4.24b. mô tả cấu trúc không gian các dàn
ống lò hơi hai bao hơi kiểu




Trên hình 4.25. trình bày lò hơi ghi xích, công suất 35t/h, p = 4Mpa, t

qn
=
450
0
C, t
nc
= 105
0
C; đốt nhiên liệu hỗn hợp gỗ và trấu; có nhiệt trị Q
t
= = 22,5Mj/kg;
độ ẩm W = 8,25%; độ tro A = 26,6%; lợng chất bốc V
c
= 36,4%. Diện tích bề mặt
nhận nhiệt sinh hơi H = 358m
2
; diện tích bề mặt đố của bộ quá nhiệt 360m
2
; bộ hâm
nớc 800m
2
; bộ sấy không khí 500m
2
. Nhiệt độ không khí nóng ra khỏi bộ sấy t =
120
0
C; nhiệt độ khóí thải ra khỏi lò t = 160
0
C; hiệu suất đạt 79% ở công suất đinh
mức và 81% ở công suất kinh tế; trở lực đờng không khí 2020pa; trở lực đờng khóí

là 1600pa; quạt khói có lu lợng 14m
3
/s; quạt gió có lu lợng 12,4m
3
/s ở nhiệt độ
0
0
C và áp suất 0,1Mpa.;
Hình 4.26. biểu diễn cấu trúc lò hai bao hơi có sản lợng hơi D =50t/h, áp suất
p = 6,4Mpa, nhiệt độ hơi quá nhiệt t
qn
= 460
0
C, nhiệt độ nớc cấp vào lò t
nc
= 130
0
C
36


Hình 4.25. Lò ghi xích, công suất 35t/h, p = 4Mpa, t
qn
= 450
0
C, t
nc
= 105
0
C.

Lò đốt bằng nhiên liệu khí hoặc lỏng; có diện tích bề mặt nhận nhiệt sinh hơi
H = 554m
2
; bề mặt bộ quá nhiệt 589,5m
2
; bộ hâm nớc 354m
2
; bộ sấy không khí
1030m
2
; nhiệt độ không khí nóng t = 211
0
C; nhiệt độ khóí thải t = 180
0
C; hiệu suất
đạt 87% khi đốt dâu và 88% khi đốt khí; trở lực đờng không khí 2020pa; trở lực
đờng khóí là 960pa; trởlực đờng hơi quá nhiệt 0,665Mpa;


37
ở những lò thông số cao vai trò của bộ quá nhiệt tăng lên rõ rệt và trở thành
phần tử không thể thiếu đợc của thiết bị lò hơi. Lò có tuần hoàn tự nhiên dùng đến áp
suất 18p = MPa.

4.1.3.2. Lò hơi có tuần hoàn cỡng bức

Bên cạnh những lò hơi có tuần hoàn tự nhiên của nớc và hỗn hợp hơi nớc
trong các dàn ống sinh hơi, đã xuất hiện vào năm 1923 những lò hơi có tuần hoàn
cỡng bức. Đó là lò La Mont (Mỹ) có suất sinh hơi đến
46 170
ữ
kg/m
2
h. Vào những
năm 1930 - 1945 chúng đợc dùng phổ biến. ở Mỹ có các lò hơi La Mont lớn
D=250 430ữ t/h với 21,5p = MPa. ở Anh có loại lò hơi này với 1700D = t/h,
17
qn
p =
MPa,
568
qn
t =

o
C,

và quá nhiệt trung gian đến 568
o
C.

Hình 4.30. Lò hơi La Mont (Mỹ): 1

bao hơi, 2

bơm tuần hoàn,
3

dàn ống sinh hơi, 4, 5

bộ quá nhiệt, 6

bộ hâm nớc.

4.1.3.3. Lò hơi trực lu

ý tởng tạo ra lò hơi kiểu trực lu đã có từ thế kỷ 19. Đến trớc chiến tranh
thế giới thứ nhất một kỹ s Tiệp tên là M
ỹller đã khởi thảo lò trực lu về mặt kỹ thuật.
38
Ông ta di c sang Anh và đổi tên là Benson. Tác giả đã giao phát minh của mình cho
một hãng Đức là Siemens-Schuckert và họ đã áp dụng vào năm 1923.

ở Liên Xô (cũ) vào những năm 1930 - 1931 giáo s L. K. Ramzin (. K.
Pau
) cũng đã phát minh ra lò hơi trực lu mang tên ông. Sau chiến tranh thế giới
thứ hai lò
Pau đợc dùng phổ biến ở Liên Xô (cũ).

ở Thụy Sỹ có lò hơi Sulzer, vì Thụy Sỹ không có quặng và than nên đòi hỏi
giảm kim loại để chế tạo lò hơi, mà lò hơi này đã đáp ứng đợc đòi hỏi đó.
Hình 4.31. biểu diễn nguyên lý cấu tạo lò hơi tuần hoàn cỡng bức tận dụng
khói thải từ lò mactanh




a) b)

c)




Hình 4.32. Sơ đồ của lò hơi
trực lu:
a- lò Ben-sơn, b- lò Sulzer,
c- lò Ramzin
1

phần hâm nớc; 2

phần
sinh hơi; 3

phần quá nhiệt.
39

Hình 4.33. Trình bày sơ đồ lò hơi trực lu do Tiệp Khắc chế tạo có sản lợng

D = 350t/h; áp suất hơi p = 13,9Mpa; nhiệt độ hơi quá nhiệt t
qn
= 570
0
C, nhiệt độ hơi
quá nhiệt trung gian t
tg
= 540
0
C, đốt than nâu có nhiệt trị thấp Q
t
= 10-12Mj/kg, độ
ẩm từ 28-32%, độ tro từ 30-35%, nhiệt độ không khí nóng 280
0
C, bộ sấy không khí có
hai dòng không khí tách riêng.
Hình 4.34. Biểu diễn sơ đồ lò hơi trực lu có sản lợng D = 630t/h do Tiệp
Khắc chế tạo; áp suất hơi p = 17,8Mpa; nhiệt độ hơi quá nhiệt t
qn
= 570
0
C, nhiệt độ
hơi quá nhiệt trung gian t
tg
= 570
0
C, nhiệt độ nớc cấp t
nc
= 250
0

C phục vụ cho tổ máy
500MW, đốt than nâu có nhiệt trị thấp Q
t
= 10-12Mj/kg, độ ẩm từ 28-32%, độ tro từ
30-50%.
Hình 4.35. Biểu diễn sơ đồ lò hơi trực lu có sản lợng D = 1600t/h do Tiệp
Khắc chế tạo; áp suất hơi p = 17,9/3,9Mpa; nhiệt độ hơi quá nhiệt t
qn
= 540
0
C, nhiệt
độ hơi quá nhiệt trung gian t
tg
= 540
0
C, nhiệt độ nớc cấp t
nc
= 254
0
C phục vụ cho tổ
máy 500MW, đốt than nâu có nhiệt trị thấp Q
t
= 10-12Mj/kg, độ ẩm từ 28-32%, độ
tro từ 30-56%, nhiệt độ không khí nóng 280
0
C, bộ sấy không khí có hai dòng không
khí tách riêng.

Hình 4.36 Lò hơi trực lu có 4438D
=
t/h, 27,3
qn
p
=
MPa, 543 / 538
qn
t
=

o
C.

Hiện nay nguyên nhân chủ yếu để dùng rộng rãi lò trực lu là cố gắng làm sao
tăng đợc thông số hơi đến vùng trên tới hạn (
22,5p
=
MPa, 374,15t
=

o
C) để quá
trình biến nhiệt năng thành điện năng có hiệu suất cao nhất.

ở Liên Xô (cũ) đã chế tạo lò hơi trực lu có sản lợng 3950D
=
t/h, đốt hỗn
hợp nhiên liệu khí madút.
ở Mỹ đã chế tạo lò hơi trực lu có sản lợng

4438D =
t/h,
27,3
qn
p = MPa, 543 / 538
qn
t =
o
C. Hơi của lò hơi này cung cấp cho tuabin hơi nớc
có công suất 1300 MW.

4.1.3.4. Lò hơi thải xỉ khô và thải xỉ lỏng

Đốt nhiên liệu dạng bột thải xỉ khô gặp một số trở ngại nh:
-
Đóng xỉ bề mặt đốt trong buồng lửa;
-
Mài mòn bề mặt đốt phần đuôi bởi tro bay theo khói.
Khi đốt nhiên liệu càng nhiều tro càng tăng các trở ngại này. Lò hơi thải xỉ
khô có
90 95%ữ
tro bay theo khói,
510%
ữ
thu đợc dới dạng xỉ cục ở đáy buồng
lửa.
Biện pháp hiệu quả để chống đóng xỉ bề mặt đốt và chống tro mài mòn là thu
đợc nhiều tro ở đáy buồng lửa dới dạng xỉ lỏng (năm 1926).
ở lò hơi thải xỉ lỏng xỉ
chảy ra liên tục khỏi đáy buồng lửa. Cấu tạo đáy buồng lửa ở đây nằm ngang hoặc hơi

nghiêng (xem hình vẽ 4.37).

40


Hình 4.37. Đáy buồng lửa thải xỉ lỏng nằm ngang hoặc hơi nghiêng

Buồng lửa thải xỉ lỏng chỉ dùng để đốt than. Nhiệt độ chảy của tro của các loại
than dao động trong phạm vi
1000 1600
ữ

o
C. Lợng tro thu đợc ở buồng lửa thải xỉ
lỏng bằng
30 60%ữ và lớn hơn. Với các buồng lửa xoáy thải xỉ lỏng lợng tro thu
đợc ở dạng xỉ lỏng đạt đến
80 95%
ữ
. Lò hơi thải xỉ lỏng có
lò

cao vì
bl

nhỏ
(
1, 00 1, 20
bl

=ữ),
4
q bé.
Hiện nay lò hơi thải xỉ lỏng đợc thiết kế cho than có nhiều tro, sản lợng và
thông số hơi cũng giống nh ở lò hơi thải xỉ khô.


4.1.4. Lò hơi đặc biệt

4.1.4.1. Lò có áp suất buồng lửa cao

Các lò hơi thông thờngđợc trình bày ở những phần trớc có áp suất khói
trong buồng lửa nhở hơn áp suất khí quyển (có độ chân không khoảng -20 đến - 40
pa), còn ở loại lò hơi này đờng khói có áp suất lớn hơn áp suất khí quyển, áp suất d
là 0,3 - 0,5 Mpa, khi đó lò hơi chỉ cần bố trí quạt gió mà không cần quạt khói.





41

4.1.4.2. Lò hơi nhà máy điện nguyên tử

Lò hơi nhà máy điện nguyên tử khác so với lò hơi đốt than, madút hoặc khí
đốt.
ở lò hơi của nhà máy điện nguyên tử không có quá trình buồng lửa, lợng nhiệt
cần thiết để sinh hơi đợc tỏa ra với một lợng khổng lồ trong lò phản ứng hạt nhân.
Trong việc phát triển kỹ thuật lò hơi và buồng lửa một điều quan trọng, nhất là
đối với những lò hơi sản lợng lớn và thông số cao là độ tin cậy của thiết bị. Phơng

hớng chung là:
-
Tăng sản lợng đơn vị của một thiết bị;
-
Tăng thông số của hơi quá nhiệt;
-
Bảo đảm độ tin cậy cao;
-
Bảo đảm độ kinh tế cao trong vận hành các khối lò hơi - tuabin có công suất
lớn.



Hình 4.38. Sơ đồ lò hơi nhà máy điện nguyên tử.
a) phần sinh hơi; b) bộ hâm nớc hay bộ quá nhiệt;
1- đầu nối với đồng hồ đo muối; 2- đầu nối với van an toàn; 3, 4- đầu nối với ống
thuỷ; 5- đầu lấy mẫu; 6- đầu xả; 7- đầu nối với đờng nớc cấp.

4.2. Những yêu cầu đối với buồng lửa và các đặc tính công nghệ

Buồng lửa lò hơi là không gian để đốt nhiên liệu hay nói khác là nơi để biến
hoá năng của nhiên liệu thành nhiệt năng, nhiệt năng này sẽ truyền cho nớc chuyển
động bên trong ống đặt trong buồng lửa để sinh ra hơi nớc. Dới đây là các yêu cầu
đối với buồng lửa lò hơi.

4.2.1 Những yêu cầu đối với buồng lửa lò hơi

1-
Phải bảo đảm cháy hết nhiên liệu cấp vào với hệ số không khí thừa nhỏ nhất.
2-

Phải thoả mãn đợc một chơng trình nhiên liệu rộng nhất có thể mà không
giảm hiệu suất hoặc chu kỳ vận hành khi thay đổi nhiên liệu đốt.
3-
Sản phẩm cháy không đợc phép rút ngắn chu kỳ vận hành do đóng xỉ hay
bám tro. Sản phẩm cháy đi ra khỏi buồng lửa phải chứa ít tro nhất và chứa ít
các chất có hại.
4-
Tờng buồng lửa phải đợc sử dụng tốt để sản xuất hơi và phải bảo đảm làm
lạnh khói đến mức cần thiết trớc khi ra khỏi buồng lửa.
5-
Không gian cần thiết cho buồng lửa phải nhỏ nhất đến mức có thể.
6-
Các phần của buồng lửa và các trang bị phụ của nó phải có khối lợng nhỏ
nhất có thể, không yêu cầu nhiều vật liệu hợp kim đắt tiền.
7-
Năng lợng tự dùng của buồng lửa và các thiết bị phụ của nó nh máy nghiền,
các quạt, phải ở mức tối thiểu.
42
8- Có thể điều chỉnh tốt và nhanh các quá trình trong buồng lửa, đồng thời công
suất tối thiểu của buồng lửa phải thấp nhất có thể.
9-
Buồng lửa không hạn chế sản lợng của lò hơi và không cản trở sự tăng sản
lợng của lò hơi.
10-
Phải bảo đảm độ tin cậy cao trong vận hành.
11-
Chi phí đầu t và vận hành buồng lửa phải thấp nhất
12-
Buồng lửa cho phép dùng những phơng pháp quen biết để điều chỉnh nhiệt độ
hơi quá nhiệt về phía khói.

Ngời ta phân buồng lửa theo dạng nhiên liệu dùng để đốt và phơng pháp đốt
thành ra buồng lửa ghi (nhiên liệu rắn cháy theo lớp), buồng lửa phun nhiên liệu rắn,
lỏng, khí (nhiên liệu cháy trong dòng, cháy lơ lửng), buồng lửa xoáy và buồng lửa
cháy trong lớp sôi.


4.3.2. Những đặc tính chung của quá trình cháy nhiên liệu trên ghi (trong lớp)

Ta khảo sát đặc tính của quá trình cháy lớp nhiên liệu nằm cố định trên ghi khi
cấp nhiên liệu vào từ phía trên. Cấu tạo của lớp nhiên liệu đang cháy cho trong hình
vẽ 4.40.



Hình 4.40. Quá trình cháy trong lớp cố định khi cấp nhiên liệu từ phía trên

Trong thời kỳ đầu sau khi nhiên liệu tơi đợc cấp lên trên (lớp) vùng cốc
đang cháy thì xảy ra quá trình chuẩn bị nhiệt của nhiên liệu nh sau: nung nóng, bốc
hơi ẩm, thoát chất bốc; để tiến hành những quá trình ấy phải tiêu thụ một phần nhiệt
sinh ra trong lớp. Nhiệt độ cao nhất sẽ có ở vùng cháy cốc, ở đây lợng nhiệt sinh ra
là chủ yếu.
Xỉ sinh ra khi cháy nằm trên ghi bảo vệ cho ghi khỏi bị quá nóng đồng thời
nung nóng không khí và phân phối đều không khí cho toàn diện tích ghi.
Không khí đi qua ghi lên lớp nhiên liệu gọi là không khí cấp một. Không khí
thổi từ trên xuống để cháy nốt những sản phẩm cháy không hoàn toàn ở bên trên lớp
43
gọi là không khí cấp hai. Trong trờng hợp đang khảo sát nhiên liệu đợc cấp lên ghi
từ phía trên và nhiên liệu bốc cháy từ phía dới, hai dòng nhiên liệu và không khí đi
ngợc chiều nhau. Những phản ứng hoá học sơ cấp giữa nhiên liệu và chất ôxy hoá
xảy ra trong vùng cốc nóng đỏ.

Đặc tính tạo thành các chất khí trong lớp nhiên liệu đang cháy cho trong hình vẽ
4.41.



Hình 4.41. Sự tạo thành khí trong lớp than.
a) với than gỗ có cỡ hạt (2,6-3,7mm); b) với than antraxit (7,2 ữ 9mm)


ở đầu lớp đồng thời sinh ra cả hai ôxít CO
2
và CO. Vùng tiêu thụ ôxy gọi là
vùng ôxy hóa.
ở cuối vùng ôxy hóa nồng độ O
2
giảm đến và CO
2
có nồng độ cực đại.
Nhiệt độ của lớp trong vùng ôxy hoá tăng lên rõ rệt và đạt cực đại ở chỗ CO
2
có nồng
độ lớn nhất.
Sát trên vùng ôxy hoá là vùng hoàn nguyên.
ở đây thực tế không có ôxy, CO
2

tơng tác với cácbon nóng đỏ để tạo ra CO theo phản ứng sau:
2COCCO
2
+ .

Theo chiều cao của vùng hoàn nguyên hàm lợng CO
2
trong khói giảm xuống và CO
tăng lên tơng ứng.
Phản ứng hoàn nguyên CO
2
là phản ứng tiêu thụ nhiệt nên nhiệt độ theo chiều
cao của vùng hoàn nguyên giảm xuống. Nếu trong khói có hơi nớc thì cũng có thể có
phản ứng phân huỷ H
2
O (thu nhiệt) trong vùng hoàn nguyên.
Tỷ lệ CO và CO
2
thu đợc ở đoạn đầu của vùng hoàn nguyên phụ thuộc vào
nhiệt độ và thay đổi theo biểu thức:
CO CO
2
2
CO
CO
EE
RT
Ae





= , (4-4)
trong đó:

CO
E và
2
CO
E là năng lợng hoạt hoá tạo ra CO và CO
2
; A là hệ số bằng số;
R là hằng số chất khí (kJ/molđộ); T là nhiệt độ tuyệt đối (K).