Chương 4. Buồng lửa lò hơi và thiết bị đốt nhiên liệu - Phần 2 doc

50
4.3.5. Buồng lửa có ghi nghiêng và có lớp nhiên liệu chuyển động

4.3.5.1. Buồng lửa có ghi nghiêng:
Ghi đặt nghiêng để lớp nhiên liệu vừa chuyển động vừa cháy. Nhiên liệu càng
có nhiều chất bốc càng dễ cháy nên góc nghiêng của ghi càng lớn. Đoạn ghi nằm
ngang để cháy kiệt xỉ và thải xỉ.



Hình 4.48. Sơ đồ buồng lửa có ghi nghiêng và có lớp nhiên liệu chuyển động.

Để đốt mạt ca ẩm ngời ta dùng ghi nghiêng dạng bậc thang nh trong hình
vẽ 4.49. Ghi loại này thích hợp cho nhiên liệu có chất bốc lớn và có nhiều hạt nhỏ.

4.3.5.2. Buồng lửa có ghi nghiêng dồn cấp:
Sơ đồ của loại buồng lửa có ghi nghiêng dồn cấp đợc trình bày trong hình vẽ
4.50. ở đây nhiên liệu chuyển động đợc là do chuyển động đi lại của các thanh ghi.
Các thanh ghi chuyển động và thanh ghi cố định đặt xen kẽ nhau. Khi các thanh ghi
chuyển động đợc chuyển động thì cung cấp nhiên liệu cho lớp, chang và làm tơi lớp
nhiên liệu đồng thời thải tro xỉ xuống phễu xỉ. Loại buồng lửa ghi này dùng cho nhiên
liệu có độ ẩm cao và chất bốc lớn. Nhợc điểm lớn nhất của loại ghi này là ghi chịu
tác dụng của nhiệt độ cao và có hiệu suất thấp.

51
4.3.5.3. Loại buồng lửa ghi có thanh trang than (hay tấm cời lửa):

Loại buồng lửa ghi có thanh trhang (hay tấm cời lửa) đợc biểu diễn trong
hình 4.51. Thanh trang có chiều dài bằng chiều rộng của ghi.
Khi thanh chang đi từ trái sang phải sẽ đẩy nhiên liệu từ phễu vào ghi và san
phẳng lớp, đến cuối ghi sẽ đẩy xỉ ra ngoài xuống phễu xỉ. Khi đi ngợc lại với tốc độ

nhanh hơn sẽ lại chang lớp than trên ghi, ở đây thanh chang làm việc theo chu kỳ.
Buồng lửa có thanh chang đợc thiết kế cho lò hơi có sản lợng đến 12 t/h, đốt than
nâu và than đá. Các chỉ tiêu làm việc của loại buồng lửa này là:
1050900 ữ==
gh
lv
t
R
R
BQ
q
kW/m
2

290==
bl
lv
t
V
V
BQ
q kW/m
3

3
12%q =ữ ,
4
68%q =ữ .

4.3.5.4. Loại buồng lửa cấp nhiên liệu từ dới lên:

Loại buồng lửa cấp nhiên liệu từ dới lên đợc miêu tả trong hình vẽ 4.52.



b)


Hình 4.52. Buồng lửa cấp
nhiên liệu từ dới lên.
a) sơ đồ nguyên lý buồng
lửa; b) vít tải cấp nhiên liệu
từ dới lên.


Trong buồng lửa này sự cháy đồng thời của chất bốc và cốc trong lớp có tác
dụng tăng cờng sự cháy kiệt nhiên liệu. Xỉ đợc thải đi nhờ lật ghi quay đợc đặt ở
hai góc. Buồng lửa này thuộc loại buồng lửa đợc cơ khí hoá ở mức độ đáng kể,
nhng yêu cầu nhiên liệu đốt phải có chất lợng cao. Than có độ thiêu kết vừa phải,
có nhiều chất bốc, có độ tro và độ ẩm nhỏ và tro khó chảy khi đốt trong buồng lửa này
sẽ đạt hiệu quả cao.

4.3.6. Buồng lửa ghi xích

4.3.6.1. Nguyên lý làm việc
Đây là loại buồng lửa đợc cơ khí hoá hoàn toàn, có thể dùng cho lò hơi có
sản lợng từ 10 12ữ t/h đến 150 t/h. Đặc điểm của buồng lửa này là sự dịch chuyển
liên tục của nhiên liệu cùng với ghi. Sơ đồ của buồng lửa ghi xích đợc cho trong hình
vẽ 4.53 và 4.54.
52

Tốc độ chuyển động của ghi có thể thay đổi từ 230
ữ
m/h. Ngời ta dùng ghi
xích không lọt kiểu vẩy cá có chiều dài bằng 5500 7900
ữ
mm và rộng 1560 4500ữ
mm. Diện tích hoạt động của mặt cháy đạt đến 732
ữ
m
2
.



Hình 4.54. Sơ đồ nguyên lý
buồng lửa ghi xích.
1- nền ghi; 2- trục truyền động cho ghi
(trục dẫn ở gần phễu than); 3- phễu
than; 4- tấm điều chỉnh chiều dày lớp
nhiên liệu; 5- tấm gạt xỉ; 6

phễu tro
xỉ;.

4.3.6.2. Cấu tạo ghi xích

Ghi xích gồm 2 loại: Ghi xích thanh và ghi xích vẩy cá.

4.3.6.3. Quá trình cháy trên ghi xích
Quá trình cháy trên ghi xích xảy ra liên tục từ nung nóng, sấy khô, thoát chất
bốc, cháy chất bốc và cốc, cháy kiệt đến thải xỉ. Với ghi xích ngời ta cung cấp gió
theo nhu cầu từng vùng của quá trình cháy, nh đợc thể hiện trong hình 4.58.

Hình 4.58. Biểu đồ cung cấp gió cho buồng lửa ghi xích.

Đờng cong 1 đặc trng cho lợng không khí yêu cầu để cháy nhiên liệu dọc
theo chiều dài ghi. Đờng cong 2 biểu diễn lợng không khí đa vào buồng lửa không
theo từng vùng. Đờng 3 là lợng không khí cấp cho các vùng khác nhau.
Lợng không khí cấp vào vùng cuối (vùng xỉ) với số lợng lớn hơn số lợng
cần thiết để đảm bảo cháy kiệt xỉ và làm mát ghi. Việc cung cấp không khí theo từng
vùng giúp hoàn thiện quá trình cháy nhiên liệu đồng thời giảm đợc tổn thất
2
q do
giảm lợng không khí thừa trong buồng lửa. Sơ đồ đơn giản của quá trình cháy lớp
nhiên liệu trên ghi xích cho trong hình vẽ 4.59.

Hình 4.59. Sơ đồ đơn giản quá trình cháy lớp nhiên liệu trên ghi xích.
1

vùng nhiên liệu mới; 2

vùng thoát và cháy chất bốc;
53
3

vùng cháy cốc; 4

vùng chứa xỉ.

Quá trình chuẩn bị nhiệt cho nhiên liệu đợc bắt đầu ngay sau khi nhiên liệu
rơi lên ghi. Đờng O
1
L tách vùng nhiên liệu mới với vùng thoát chất bốc. Bên phải
đờng O
1
L là mặt bắt đầu thoát chất bốc mà thực tế là trùng với mặt bốc cháy nhiên
liệu. Đờng O
2
K là giới hạn giữa vùng thoát chất bốc và vùng cháy cốc. Trong vùng
O
2
O
3
O
4
O
5
KO
2
xảy ra quá trình cháy cốc, trong đó 3a là vùng ôxy hoá và 3b là vùng
hoàn nguyên. Vùng 4 là vùng xỉ ở cuối ghi mà ở đây xỉ đợc cháy kiệt.
Nguồn nhiệt chủ yếu để nung nóng và bốc cháy nhiên liệu mới là bức xạ của
khói từ buồng lửa. Thành phần của các khí sinh ra ở phía trên lớp nhiên liệu cháy trên
ghi xích đợc cho trong hình vẽ 4.60.

Hình 4.60. Thành phần của các khí sinh ra ở phía trên lớp nhiên liệu cháy trên ghi
xích dọc theo đờng đi của lớp nhiên liệu.

Từ hình vẽ ta thấy ở phần hoạt động nhất của lớp nhiên liệu xảy ra sự khí hoá
nhiên liệu và sinh ra một lợng lớn các khí cháy CO, H
2
, CH
4
cùng với các sản phẩm
cháy hoàn toàn CO
2
, Đờng cong thay đổi hàm lợng O
2
chứng tỏ rằng ở đầu và
cuối ghi xích có d ôxy, còn ở vùng giữa hoạt động mạnh nhất (cháy mãnh liệt) lại
không đủ ôxy. Cho nên để buồng lửa làm việc một cách hiệu quả thì ta phải pha trộn
tốt dòng các khí cháy ở phần giữa ghi với dòng ôxy d của phần đầu và cuối ghi.
Muốn vậy ngời ta bố trí các cuốn lò thích hợp để làm co bớt buồng lửa ở phía trên
ghi và chính điều đó làm tăng đáng kể tốc độ khói và thực hiện đợc sự pha trộn của
chúng.



a) b)
54

c)
Hình 4.61. Sơ đồ buồng lửa ghi xích dùng để đốt:
a- than antraxit, b- than nâu; c- than đá.

Những điều kiện chuẩn bị nhiên liệu trên ghi xích, điều kiện bốc cháy và cháy
nhiên liệu, và điều kiện cháy kiệt xỉ phụ thuộc rất nhiều vào những đặc tính cơ bản
của nhiên liệu. Ngoài ra tính chất của môi trờng khói chứa trong buồng lửa cũng phụ

thuộc vào loại nhiên liệu đốt; môi trờng này ảnh hởng rất nhiều đến quá trình trao
đổi nhiệt của lớp nhiên liệu đang cháy với bề mặt đốt bố trí trong buồng lửa.
Vì những lý do đó mà cấu tạo của buồng lửa ghi xích để đốt những nhiên liệu
khác nhau có các đặc điểm riêng biệt. Hình vẽ 4.61a là sơ đồ buồng lửa ghi xích để
đốt than antraxit.
Ta có thể thấy rằng buồng lửa trong hình vẽ 4.58a có cuốn sau dài và đợc đặt
thấp, do đó các khí cháy sinh ra ở vùng hoạt động nhất của ghi (vùng cháy mạnh nhất)
đợc hớng vào đoạn đầu của ghi (phía đầu ghi) tạo điều kiện cháy nhiên liệu mới cấp
vào. Đồng thời cuốn sau cũng bức xạ nhiệt cho xỉ để đảm bảo cháy kiệt xỉ ở cuối ghi.
Để tăng cờng sự pha trộn các khí cháy trong buồng lửa đảm bảo cho chúng cháy hết
trớc khi bay ra khỏi buồng lửa ngời ta dùng gió xiết có tốc độ 50 70ữ m/s. Lợng
gió xiết bằng
510%ữ toàn bộ lợng không khí để cháy. Để cháy kiệt xỉ (giảm tổn
thất
6
q ) ngời ta bố trí cuốn sau thấp xuống và bọc gạch để môi chất trong ống không
hấp thu nhiệt. Toàn bộ nhiệt do gạch hấp thu sẽ phản xạ lên vùng xỉ đang cháy. Đồng
thời đặt bộ phận giữ xỉ ở cuối ghi để làm chậm sự chuyển động của xỉ và do đó cháy
kiệt xỉ trớc khi thải vào phễu xỉ. Chính bộ giữ xỉ này cũng bảo vệ cho ghi khỏi bị hở.
Để tránh sinh ra các cục xỉ bám ở các tờng bên của buồng lửa ngời ta đặt panen làm
lạnh bằng nớc (đặt sát mặt ghi). Panen này nối vào hệ thống tuần hoàn của lò hơi.
Nhiệt độ không khí nóng cung cấp cho ghi xích bị hạn chế bởi điều kiện làm việc của
ghi. Khi đốt than antraxit trên ghi xích nhiệt độ không khí nóng có thể đạt đến
150 200ữ
o
C. Khi đốt nhiên liệu có nhiều chất bốc, không khí đợc sấy đến
250 300ữ
o
C. Hình vẽ 4.61b và 4.61c là sơ đồ buồng lửa ghi xích để đốt than nâu và
55

than đá. Các đặc tính tính toán của buồng lửa ghi xích đốt than antraxit đợc thể hiện
trong bảng 4.2.

Bảng 4.2 Những đặc tính tính toán của buồng lửa ghi xích
Than Antraxit
Tên đại lợng Đơn vị
2
=
qd
A
3=
qd
A
Nhiệt thế mặt cháy
R
q
kW/m
2
1000 1200
ữ
800 900ữ
Nhiệt thế thể tích buồng lửa
V
q
kW/m
3

290 350
ữ
230 290ữ

Hệ số không khí thừa
bl


1,3 1,5
Tổn thất nhiệt
3
q
% 0 0
Tổn thất nhiệt
4
q
% 7 14
Phần tro lọt ghi và trong xỉ
xỉ+lọt
a

0,75 0,7
Phần tro bay theo khói
b
a
0,25 0,3
áp suất không khí dới ghi P
đ
mmH
2
O 100 100
Nhiệt độ không khí nóng
KKN
t

o
C
25 150
ữ
25 150ữ


4.4. Buồng lửa phun

4.4.1. Khái niệm chung

Buồng lửa phun là loại thiết bị buồng lửa vạn năng nhất, vì trong buồng lửa
phun có thể đốt bất kỳ loại nhiên liệu nào từ nhiên liệu khí, nhiên liệu lỏng đến các
loại nhiên liệu rắn. Buồng lửa phun có đặc điểm khác so với buồng lửa ghi là phải
chuẩn bị nhiên liệu trớc khi phun vào buồng đốt. Nguyên lý buồng lửa phun đợc chỉ
ra trên hình 4.62.
Buồng lửa ghi có những nhợc điểm nh sau: Chỉ đốt đợc than có chất lợng
và cỡ hạt thích hợp, ghi bị dãn nở nhiệt rất lớn (hay bị cháy và hỏng ghi), không thể
phân phối đều không khí cho ghi, sản lợng của lò hơi bị hạn chế (tối đa 120 t/h), và
lọt nhiều than mịn qua ghi gây tổn thất cháy không hoàn toàn. Trong khi đó yêu cầu
của lò hơi là có sản lợng lớn, hiệu suất cao và làm việc tin cậy. Do vậy, buồng lửa
ghi không thoả mãn đợc các yêu cầu trên.
Buồng lửa phun có những u điểm nh sau: Sản lợng của lò hơi không bị hạn
chế, thoả mãn một chơng trình nhiên liệu rộng hơn buồng lửa ghi, hiệu suất cháy cao
hơn buồng lửa ghi, có thể sấy không khí đến nhiệt độ cao (
200 450
ữ
o
C), có điều kiện
thuận lợi cho việc tự động hoá quá trình vận hành lò hơi. Do đó sau chiến tranh thế

giới thứ nhất buồng lửa phun đợc phát triển mạnh mẽ. Những lò hơi có sản lợng từ
30 t/h trở lên dùng buồng lửa phun là thích hợp nhất. Dùng buồng lửa phun có thể đốt
những nhiên liệu kém chất lợng và nhiên liệu cỡ hạt nhỏ thu đợc trong quá trình
khai thác. Tuy nhiên, buồng lửa phun có cấu tạo phức tạp hơn, đầu t đắt hơn vì phải
có quá trình và thiết bị chuẩn bị nhiên liệu. Trong khi buồng lửa ghi chỉ yêu cầu đập
và phân loại nhiên liệu hoặc hoàn toàn không cần chuẩn bị, thì ở buồng lửa phun khi
56
đốt nhiên liệu rắn phải có cả một hệ thống chuẩn bị bộ than rất cồng kềnh, tốn kém cả
về kinh phí, điện năng và công phu.


Hình 4.62. Nguyên lý buồng lửa
phun
Một yêu cầu quan trọng đối với buồng
lửa phun hay bất kỳ kiểu buồng lửa nào là đảm
bảo cháy hoàn toàn nhiên liệu với hiệu suất cao và
hệ số không khí thừa nhỏ nhất. Khi đốt nhiên liệu
rắn, để tránh đóng xỉ ở pheston và bộ quá nhiệt
phải giữ cho nhiệt độ khói ở chỗ ra khỏi buồng
lửa
b

thấp hơn nhiệt độ đông cứng lại của tro.
Nhiệt thế thể tích cho phép của buồng lửa,
lv
blV
BQq = , là đại lợng quan trọng dùng để đánh
giá độ kinh tế của quá trình cháy nhiên liệu trong
buồng lửa phun. Để giảm giá thành của buồng lửa
phải tăng phụ tải nhiệt thể tích của buồng lửa đến

cực đại, nhng nếu tăng
V
q quá mức cho phép đối
với dạng nhiên liệu đã cho sẽ dẫn đến tăng tổn
thất
3
q và
4
q
và do đó giảm mức độ kinh tế của
buồng lửa.
Đồng thời, khi mức độ đặt ống trong buồng lửa không đủ sẽ làm tăng đáng kể
nhiệt độ trong buồng lửa và do vậy đóng xỉ cả tờng hở lẫn bề mặt truyền nhiệt trong
buồng lửa. Vì vậy giá trị
V
q đối với từng dạng nhiên liệu không đợc lớn hơn trị số
cực đại đợc xác định bằng thực nghiệm.