Tính toán và thiết kế lò hơi tầng sôi công suất 6 tấn hơi giờ đốt nhiên liệu trấu nghiên cứu và hệ thống các giải pháp tiết kiệm năng lượng trong lò hơi công nghiệp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA HÀ NỘI
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Họ và tên: Phạm Như Cương Khóa: 54
Khoa:Viện KH&CN Nhiệt – Lạnh Ngành:Kỹ thuật Nhiệt – Lạnh
 Đề tài đồ án:
Tính toán và thiết kế lò hơi tầng sôi công suất 6 tấn hơi/giờ đốt nhiên liệu trấu.
Nghiên cứu và hệ thống các giải pháp tiết kiệm năng lượng trong lò hơi công nghiệp.
Số liệu ban đầu:
- Sản lượng hơi: 6 tấn hơi/giờ
- Áp suất hơi bão hòa: P
bh
= 6 bar
 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:
- Tìm hiểu chung về công nghệ lò hơi tầng sôi
- Phương pháp tính toán thiết kế lò hơi tầng sôi
- Tính nhiệt & thiết kế sơ bộ lò hơi tầng sôi đốt trấu công suất 6 tấn/h
- Nghiên cứu, hệ thống các giải pháp tiết kiệm năng lượng trong lò hơi công nghiệp
- Tính toán tiềm năng tiết kiệm năng lượng chi tiết cho 02 giải pháp đề xuất
 Các bản vẽ và đồ thị:
- 1 bản vẽ A0 “Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của lò hơi tầng sôi”
- 1 bản vẽ A0 “Bản thể lò hơi” và “Bố trí mặt bằng cho lò hơi”
- Các bản vẽ chi tiết có liên quan đến bài thiết kế.
 Cán bộ hướng dẫn:
Phần Họ tên cán bộ
Tính toán và thiết kế lò hơi tầng sôi công suất 6 tấn
hơi/giờ đốt nhiên liệu trấu (70%)
Ths. Trần Huy Cấp

Nghiên cứu và hệ thống các giải pháp tiết kiệm năng
lượng trong lò hơi công nghiệp (30%)
Ths. Trần Huy Cấp
 Ngày giao đề tài đồ án: 12/02/2014
 Ngày hoàn thành đề tài đồ án: 12/06/2014
Hà Nội, ngày………tháng………năm 20……
CHỦ NHIỆM BỘ MÔN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
(Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên)
[Type the document title]
LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình làm đồ án, em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn
nhiệt tình của thầy giáo Ths. Trần Huy Cấp và thầy giáo Ths. Nguyễn Văn
An, cùng các thầy cô giáo trong Viện Khoa học và Công nghệ Nhiệt - Lạnh
và bạn học cùng lớp.
Vì chưa có nhiều kinh nghiệm thực tế, chỉ dựa vào lý thuyết đã học, mặc
dù đã cố gắng trong quá trình tính toán, thiết kế đồ án nhưng vẫn không tránh
khỏi những thiếu sót. Em kính mong nhận được sự quan tâm cùng nhận xét
đóng góp từ phía các thầy cô trong Viện Khoa học và Công nghệ Nhiệt -
Lạnh, các bạn trong ngành kỹ thuật Năng Lượngđể kiến thức của em ngày
càng hoàn thiện hơn và rút ra được những kinh nghiệm bổ ích có thể áp dụng
vào thực tiễn một cách hiệu quả trong tương lai.
Em xin chân thành cảm ơn!
PHẠM NHƯ CƯƠNG 2 KT Nhiệt Lạnh 1 – K54
[Type the document title]
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan bản đồ án này do tôi tự tính toán, thiết kế và nghiên
cứu dưới sự hướng dẫn củathầy giáo: Ths. Trần Huy Cấp và Ths. Nguyễn
Văn An.
Để hoàn thành đồ án này, tôi chỉ sử dụng những tài liệu đã ghi trong mục
tài liệu tham khảo, ngoài ra không sử dụng bất cứ tài liệu nào khác mà không

được ghi.
Nếu sai, tôi xin chịu mọi hình thức kỷ luật theo quy định.
Sinh viên thực hiện
(Ký, ghi rõ họ tên)
Phạm Như Cương
PHẠM NHƯ CƯƠNG 3 KT Nhiệt Lạnh 1 – K54
[Type the document title]
MỤC LỤC
PHẠM NHƯ CƯƠNG 4 KT Nhiệt Lạnh 1 – K54
[Type the document title]
MỞ ĐẦU
Năng lượng đang chứng tỏ vai trò quan trọng trong quá trình phát triển
kinh tế - xã hội và trở thành vấn đề mang tính chất toàn cầu. Hiện nay, việc
khai thác và sử dụng năng lượng đặt loài người đứng trước hai thách thức:
thiếu hụt nguồn năng lượng trong tương lai và ô nhiễm môi trường. Bởi vậy,
việc sử dụng năng lượng một cách tiết kiệm, có hiệu quả, sử dụng các nguồn
năng lượng mới là rất quan trọng và cần thiết trong chiến lược và chính sách
phát triển năng lượng của mỗi quốc gia.
Ở Việt Nam, năng lượng sinh khối là một nguồn năng lượng tái tạo có
tiềm năng. Với lợi thế một quốc gia nông nghiệp, Việt Nam rất đa dạng và
phong phú về các nguồn sinh khối như bã mía, trấu, vỏ cà phê, gỗ củi,…
nhưng chỉ có một phần nhỏ được sử dụng làm nhiên liệu đốt tạo ra năng
lượng. Trong đó, trấu là một nguồn sinh khối quan trọng nhưng chưa được
khai thác triệt để. Một phần nhỏ khối lượng trấu được dùng để làm thức ăn gia
súc, sản xuất phân bón, ván ép, nhiên liệu đốt dùng trong các gia đình nông
thôn, nhiều cơ sở công nghiệp và tiểu thủ công nghiệp như: lò nung gạch
truyền thống, nung vôi, nung gốm,… Vẫn còn một lượng lớn trấu dư thừa
đang bị đổ ra môi trường. Trong công nghiệp, công nghệ lò hơi đốt trấu có thể
cung cấp tốt nhu cầu về nhiệt và hạn chế được nạn ô nhiễm môi trường. Bên
cạnh đó, nguồn lợi từ việc bán tro trấu sẽ giảm được chi phí vận hành cũng

như đầu tư thiết bị.
Kỹ thuật lớp sôi được áp dụng trong lò hơi mang lại những ưu điểm so
với các loại lò hơi khác như: có thể đốt được các loại nhiên liệu sinh khối, có
độ ẩm cao, có chất lượng nhiên liệu không đồng đều. Lò hơi tầng sôi có thể
sử dụng các loại nhiên liệu như than cám, các phụ phẩm nông nghiệp như
trấu, mùn cưa, bã mía,… để giảm chi phí nhiên liệu cho doanh nghiệp, thêm
vào đó làm giảm ô nhiễm môi trường. Việc xây dựng lò hơi tận dụng nguồn
nhiên liệu trấu từ địa phương và khu vực không chỉ góp phần đảm bảo an ninh
năng lượng, mang lại hiệu quả cho nền kinh tế mà còn có ý nghĩa trong việc
giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường hiện nay và tăng thu nhập cho người
dân qua việc bán trấu làm chất đốt. Vì vậy, việc nghiên cứu công nghệ tầng
PHẠM NHƯ CƯƠNG 5 KT Nhiệt Lạnh 1 – K54
[Type the document title]
sôi đốt trấu đạt hiệu quả cao, phục vụ nền kinh tế - xã hội giúp giải quyết
được nhu cầu bức thiết trong tiến trình phát triển đất nước.
Hiện nay, tiết kiệm năng lượng cũng đang là một trong những chủ đề
nóng và trởthành một khâu then chốt trong chiến lược phát triển kinh kế.
Muốn vậy, phải chỉra được những biện pháp hữu hiệu nhằm tiết kiệm năng
lượng. Trong sản xuất công nghiệp, thiết bị lò hơi là một trong những nơi dễ
thất thoát năng lượng. Có thể khi lắp đặt các thiết bị cho lò vẫn có những
điểm chưa thật hoàn thiện, đồng thời các tổn thất năng lượng càng tăng dần
trong quá trình sửdụng.Do đó, việc nghiên cứu biện pháp tiết kiệm năng
lượng trong hệ thống lò hơi là cần thiết, góp phần tiết kiệm nguồn dự trữ năng
lượng quốc gia.
Với hy vọng đóng góp một phần nhỏ vào quá trình nghiên cứu này, đề
tài đồ án của em: “Tính toán và thiết kế lò hơi tầng sôi công suất 6 tấn
hơi/giờ đốt nhiên liệu trấu. Nghiên cứu và hệ thống các giải pháp tiết kiệm
năng lượng trong lò hơi công nghiệp”. Đưa ra những tính toán cụ thể cho sơ
đồ thiết kế lò hơi, tính toán lựa chọn thiết bị. Ngoài ra còn nghiên cứu, hệ
thống và đề xuất tính toán giải pháp tiết kiệm năng lượng trong lò hơi công

nghiệp.
Nội dung của bản đồ án bao gồm:
PHẦN CHUNG: Tính toán thiết kế lò hơi tầng sôi 6 tấn/h đốt trấu
Chương 1: Cơ sở lý thuyết tầng sôi
Chương 2: Phương pháp tính toán thiết kế lò hơi tầng sôi
Chương 3: Tính toán thiết kế lò hơi tầng sôiđốt trấu
PHẦN CHUYÊN ĐỀ: Nghiên cứu và hệ thống các giải pháp tiết kiệm
năng lượng trong lò hơi công nghiệp
Chương 4: Tiềm năng tiết kiệm năng lượng trong lò hơi công nghiệp
Chương 5: Đề xuất tính toán tiết kiệm năng lượng trong lò hơi công nghiệp
PHẠM NHƯ CƯƠNG 6 KT Nhiệt Lạnh 1 – K54
[Type the document title]
PHẦN CHUNG
TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ LÒ HƠI TẦNG SÔI
CÔNG SUẤT 6 TẤN HƠI/GIỜ ĐỐT NHIÊN LIỆU TRẤU
PHẠM NHƯ CƯƠNG 7 KT Nhiệt Lạnh 1 – K54
[Type the document title] CHƯƠNG I
CHƯƠNG I. CƠ SỞ LÝ THUYẾT TẦNG SÔI
1.1Giới thiệu sơ lược về tầng sôi
1.1.1 Lịch sử hình thành và phát triển
Kỹ thuật tầng sôi được phát minh đầu tiên vào năm 1910 của hai tác giả
người Anh là Phillips và Bukteel. Mới đầu, kỹ thuật này chỉ áp dụng vào các
công nghệ xúc tác, chọn quặng, sấy,… cho đến những năm 40 thì bắt đầu
được sử dụng vào các quá trình cháy nhiên liệu trong buồng lửa và phát triển
mạnh từ những năm 1970 đến năm 1980. Cùng với thời gian, kỹ thuật này đã
phát triển và được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực.
Ứng dụng sớm nhất của công nghệ tầng sôi là thiết bị hóa khí của Fritz
Winkler, người Đức(năm 1921). Tuy nhiên, sau đó lý thuyết mới về công
nghệ hỗn hợp khí-rắn không được phát triển. Đến những năm 50, công nghệ
này được ngành dầu hỏa ứng dụng để cracking dầu nặng. Những cố gắng áp

dụng kỹ thuật tầng sôi trong việc sản xuất hơi được bắt đầu từ thập kỷ 60.
Giáo sư Douglas Elliott (người Anh) nghiên cứu và phát triển, và ông được
mệnh danh là “cha đẻ của lò tầng sôi” đã thúc đẩy việc ứng dụng lò hơi tầng
sôi để sản xuất hơi. Sự phát triển của kỹ thuật đốt tầng sôi làm giảm bớt
những trở ngại do phụ thuộc vào nguồn năng lượng hóa thạch. Lò tầng sôi đốt
được tất cả các loại nhiên liệu, kể cả các loại nhiên liệu xấu và có hàm lượng
tro và lưu huỳnh cao. Lò tầng sôi đốt cháy nhiên liệu trong một điều kiện thủy
động đặc biệt gọi là thể sôi, sự truyền nhiệt cho bề mặt hạt nhiên liệu và dàn
ống sinh hơi thông qua một lớp phân tử rắn không cháy. Trong đó nhiên liệu
được đốt cháy trong một lớp vật chất nóng (800÷900
o
C) với những hạt không
cháy như tro, cát, đá vôi.
Năm 1965, chương trình nghiên cứu lò đốt lớp sôi (FBC) được bắt đầu
tại Mỹ và cho thấy lượng khí thải thấp hơn hẳn so với so với công nghệ đốt
nhiên liệu truyền thống. Sau đó sự phát triển của lò FBC không chỉ giới hạn ở
Mỹ, một số quốc gia khác như Anh, Phần Lan, Trung Quốc, Đức cũng bắt đầu
phát triển lò FBC. Ngày nay, lò đốt tầng sôi tuần hoàn (CFB) đã được nghiên
cứu, phát triển để đưa vào ứng dụng trong công nghiệp cũng như trong lĩnh
vực sản xuất điện năng. Lò CFB đã và đang được ứng dụng rộng rãi, có nhiều
PHẠM NHƯ CƯƠNG 8 KT Nhiệt Lạnh 1 – K54
[Type the document title] CHƯƠNG I
cải tiến nhằm hoàn thiện công nghệ và đáp ứng các tiêu chuẩn về môi trường.
Công suất của lò không ngừng được nâng cao nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng.
Năm 2002, lò CFB siêu tới hạn đầu tiên trên thế giới (Lagisza Power Plant)
được xây dựng tại Phần Lan đã đánh dấu một bước tiến mạnh mẽ trong quá
trình phát triển của công nghệ này.
Hình 1.1 Hệ thống lò tầng sôi tuần hoàn
1.1.2 Khái niệm về lớp sôi
Đốt tầng sôi là một công nghệ đốt được phát triển từ công nghệ đốt trên

ghi cố định. Trong buồng đốt, nhiên liệu cùng với lớp vật liệu sôi được thổi
lên cao từ 5001000 mm, tạo nên bởi dòng không khí thổi qua một bộ phân
phối với tốc độ xác định.Gió cấp được thổi từ dưới ghi lên. Khi tốc độ gió đủ
lớn sẽ tạo ra một lực cuốn thắng được trọng lực của hạt và khi đó, các hạt sẽ
bắt đầu dịch chuyển lên trên tạo ra một lớp hạt lơ lửng giống như 1 lớp chất
lỏng. Các chế độ tương tác giữa khí và hạt phụ thuộc vào tốc độ gió cấp vào
bao gồm: lớp cố định, giả lỏng sôi đều, sôi bọt, sôi dạng pít tông, sôi rối, sôi
chèn và sôi tuần hoàn.
1.2 Cơ chế quá trình tạo tầng sôi
Nguyên nhân quan trọng để hình thành lớp sôi là do lực “nâng” của dòng
khí thắng trọng lực của hạt. Nhưng mức độ tương tác giữa gió và hạt phụ
PHẠM NHƯ CƯƠNG 9 KT Nhiệt Lạnh 1 – K54












[Type the document title] CHƯƠNG I
thuộc vào rất nhiều yếu tố như tốc độ gió, trở lực của khối hạt (kích thước,
đặc tính của hạt,…) qua đó hình thành các trạng thái sôi khác nhau, chiều cao
lớp sôi khác nhau. Mối quan hệ giữa chiều dày lớp nhiên liệu h và trở lực của
lớp nhiên liệu Δp với tốc độ của dòng được thể hiện trong hình 1.2:
Hình 1.2 Mối quan hệ giữa vận tốc của gió với trở lực lớp sôi

• Khi tốc độ dòng không khíω bé hơn tốc độ tới hạn ω
cr
, lớp vật liệu trên ghi ở
trạng thái tĩnh, chiều cao lớp nhiên liệu không đổi, không khí đi lên luồn qua
các lỗ rỗng tạo thành bởi các hạt vật liệu, độ chênh áp tại vị trí trước và sau
lớp vật liệu tăng dần[7].
• Khi tốc độ dòng không khí tăng lên đến một giá trị nhất định (ω ω
cr
), lớp vật
liệu trên ghi chuyển động tương đối với sự nâng lên của không khí. Lúc này
lớp vật liệu có trạng thái gần giống chất lỏng (giả lỏng, tầng sôi). Tốc độ khí
này gọi là tốc độ sôi tối thiểu[7].
• Khi tiếp tục tăng tốc độ không khí, các bọt khí xuất hiện trong lớp sôi có hình
dạng tương tự bọt nước khi sôi, lúc này ta có chế độ sôi bọt[7].
• Việc tiếp tục tăng thêm tốc độ khí sẽ dẫn đến sự tạo thành các bọt khí hình
viên đạn và các rãnh thoát khí trong lớp sôi. Việc tăng tốc độ khí, cũng dẫn
đến lớp vật liệu trên ghi ngày càng dãn nở ra [7].
• Tốc độ không khí tiếp tục được tăng, các lớp vật liệu trên ghi có xu hướng bị
thổi bay ra ngoài buồng sôi. Lúc này nếu có hệ thống xyclon thu hồi vật liệu
để đưa trở lại buồng sôi thì ta có hệ thống kiểu lớp sôi tuần hoàn[7].
PHẠM NHƯ CƯƠNG 10 KT Nhiệt Lạnh 1 – K54
[Type the document title] CHƯƠNG I
Hình 1.3Chế độ lớp sôi dạng tuần hoàn
1.3 Đặc điểm công nghệ lò hơi tầng sôi
Một buồng lửa của lò hơi tầng sôi chứa một khối lượng các hạt rắn thông
thường ở trong khoảng kích thước từ 0,10,3 mm [9]. Bao gồm:
- Cát hay sỏi (với nhiên liệu ít tro như gỗ)
- Đá vôi nguyên chất hay đá vôi già (với những lò đốt than nhiều lưu huỳnh và
đòi hỏi kiểm soát lượng phát thải lưu huỳnh)
- Tro từ than (những lò hơi đốt than có hàm lượng tro cao, trung bình và không

đòi hỏi khử lưu huỳnh).
Đôi khi, phối hợp các hạt liệu lớp sôi cũng được sử dụng. Kích thước
của hạt nhiên liệu, đặc biệt với nhiên liệu có hàm lượng tro thấp khác nhau
không nhất thiết mang lại một lượng lớn hạt rắn lớp sôi, bởi vì chúng chỉ có
thể tạo thành một lượng hạt nhỏ hơn 13% [9] tổng lượng hạt rắn lớp sôi trong
lò.
Lò tầng sôi có hai loại chính:
• Lò tầng sôi kiểu sôi nhẹ (công nghệ đốt tầng sôi bọt)
• Lò tầng sôi kiểu sôi mạnh (công nghệ đốt tầng sôi tuần hoàn)
PHẠM NHƯ CƯƠNG 11 KT Nhiệt Lạnh 1 – K54
[Type the document title] CHƯƠNG I
Hình 1.4 Chuyển động của khí và chất rắn ở các loại lò hơi khác nhau[9]
1.3.1 Phương thức sôi bọt (BFB)
Trong phương thức này, chiều cao lớp sôi được giữ cố định trong một
khoảng cho phép nào đó. Không gian này chỉ chiếm một phần trong toàn bộ
buồng đốt. Gió cấp vào từ quạt có nhiệm vụ cung cấp không khí cho quá trình
cháy nhiên liệu, đồng thời tạo ra và duy trì lớp sôi. Khi tốc độ gió vượt quá
tốc độ giới hạn cho phép, chất rắn sẽ bị thổi bay ra khỏi lớp. Nếu hạt tương
đối thô sẽ quay trở lại mặt ghi do ảnh hưởng của trọng lực. Nếu tiếp tục tăng
tốc độ gió thì có thể một bộ phận hoặc toàn bộ hạt trên mặt ghi rơi vào trạng
thái chuyển hai hướng: một hướng đi lên do lực nâng, một hướng đi xuống trở
lại mặt ghi do trọng lực. Trạng thái này giống như trạng thái sôi hay lớp sôi.
Khi tốc độ gió tiếp tục tăng đến một giá trị tới hạn (ω
gh
), toàn bộ lớp sôi sẽ
thay đổi trạng thái, các hạt trong lớp sôi đều bị bay ra ngoài. Tương tự nếu tốc
độ gió quá nhỏ không đủ để nâng khối lượng các hạt lên thì lớp sôi trở lại
thành lớp cố định.Như vậy, trong vận hành lò hơi BFB, tốc độ gió cấp vào
phải nằm trong khoảng giới hạn sau: ω
mf

< ω < ω
gh
.
PHẠM NHƯ CƯƠNG 12 KT Nhiệt Lạnh 1 – K54
[Type the document title] CHƯƠNG I
Hình 1.5 Lò hơi tầng sôi bọt (BFB)
1.3.2 Phương thức sôi tuần hoàn (CFB)
Lò hơi tầng sôi tuần hoàn vận hành dưới một điều kiện khí động đặc
biệt. Tại đó các hạt rắn được vận chuyển suốt buồng lửa ở tốc độ vượt quá tốc
độ giới trung bình của các hạt. Phần lớn các hạt rắn rời khỏi buồng lửa được
thu lại nhờ bộ phận tách khói-hạt rắn và được tái tuần hoàn tới điểm cấp dưới
đáy của buồng lửa. Gió sơ cấp của quá trình cháy được phun qua đáy ghi của
buồng lửa. Gió cấp 2 được thổi từ một chiều cao nào đó ở phía trên đáy buồng
lửa. Các hạt nhiên liệu cháy ở trong buồng lửa sinh ra nhiệt. Một phần nhiệt
lượng của quá trình cháy được hấp thụ bởi tường nước trong buồng lửa và
phần còn lại được hấp thụ bằng đối lưu của các bề mặt đốt được bố trí ở
đường khói ra sau bộ tách khói-hạt rắn.
Các lò hơi buồng lửa tầng sôi tuần hoàn thường kinh tế hơn khi áp dụng
trong các doanh nghiệp cần sử dụng hơi lớn từ 75÷100 T/h. Với các nhà máy
có nhu cầu hơi lớn hơn, hệ thống lò hơi buồng lửa sôi tuần hoàn sẽ cung cấp
PHẠM NHƯ CƯƠNG 13 KT Nhiệt Lạnh 1 – K54
[Type the document title] CHƯƠNG I
khoảng trống lớn hơn để sử dụng, các hạt nhiên liệu lớn hơn và thời gian hấp
thụ để đạt hiệu suất cháy và mức SO
2
cao hơn, việc áp dụng công nghệ để
kiểm soát mức NO
x
cũng dễ dàng hơn.
Hình 1.6 Lò hơi tầng sôi tuần hoàn (CFB)

1.4Ưu điểm và nhược điểm của lò hơi tầng sôi
1.4.1 Ưu điểm của lò hơi tầng sôi
Lò hơi tầng sôi có một số các đặc điểm nổi bật hơn so với những lò hơi
đốt nhiên liệu rắn khác. Những đặc tính này bao gồm:
• Độ mềm dẻo trong sử dụng nhiên liệu: Đây là một đặc tính ưu việt chính của
lò hơi tầng sôi. Các hạt nhiên liệu rắn chiếm một lượng ít hơn 1÷3% khối
lượng hạt rắn trong lớp nhiên liệu trong buồng lửa của một lò hơi tầng sôi đặc
trưng. Các hạt rắn còn lại không cháy được gồm: các chất hấp thụ, tro nhiên
liệu và cát. Điều kiện khí động đặc biệt của tầng sôi tạo ra một sự hỗn hợp
khí-rắn rất hoàn hảo. Do vậy, các hạt nhiên liệu cấp vào buồng lửa sẽ nhanh
chóng được phân tán vào trong khối hạt và cũng nhanh chóng được gia nhiệt
đến nhiệt độ bắt cháy mà không dẫn đến một sự suy giảm đáng kể nào nhiệt
độ tầng hạt. Đặc tính này của buồng lửa tầng sôi cho phép nó đốt bất cứ một
PHẠM NHƯ CƯƠNG 14 KT Nhiệt Lạnh 1 – K54
[Type the document title] CHƯƠNG I
dạng nhiên liệu nào mà không cần cấp nhiên liệu mồi để cấp nhiệt cho không
khí và chính nhiên liệu nâng nhiệt độ của chúng đến điểm bắt cháy của nó. Do
vậy, có thể đốt thay nhau nhiều loại nhiên liệu trong một lò tầng sôi mà không
cần một sự thay đổi nào về cấu trúc lò. Lò hơi tầng sôi có thể đốt nhiên liệu
trấu chứa 18% hàm lượng tro.
• Hiệu suất cháy lò hơi tầng sôi bọt là 90÷98% và trong lò hơi tầng sôi tuần
hoàn có thể lên tới 97,5÷99,5%.
• Tro ở dạng vô định hình nên sử dụng làm chất phụ gia trong công nghiệp sản
xuất xi măng, composit, gạch chịu lửa, gạch xây nhà cao tầng,…
• Lò hơi tầng sôi có hiệu quả khử lưu huỳnh cao do thời gian lưu lại của khí lớn
3÷4 giây, và các hạt hấp thụ rất mịn trải ra bề mặt phản ứng rộng, thúc đẩy
quá trình phản ứng khử lưu huỳnh.
• Giảm phát thải NO
x
là một đặc tính quan trọng của lò hơi tầng sôi. Các số liệu

thu được trong các lò hơi tầng sôi đưa ra giá trị phát thải NO
x
trong khoảng
50÷150ppm hay là 20÷150 mg/MJ. Không khí cấp hai (chứa trên 20% lượng
không khí thừa) được cấp vào bên trên buồng đốt. Khi đó, nitơ trong nhiên
liệu đã sẵn sàng tách ra thành nitơ phân tử vẫn có rất ít cơ hội để hình thành
NO
2
trên vùng này. Nitơ trong không khí bình thường không thể tạo thành
NO
2
ở nhiệt độ thấp 800÷900
o
C trong lò hơi tầng sôi.
• Bề mặt cắt ngang buồng lửa nhỏ. Lượng nhiệt sinh ra trên một đơn vị diện
tích bề mặt cắt ngang của buồng lửa (nhiệt thế diện tích) cao là ưu điểm nổi
bật trong lò hơi tầng sôi. Hệ thống đốt tầng sôi có nhiệt thế diện tích vào
khoảng 3,5÷4,5 MW/m
2
, cao hơn so với hầu hết các kiểu lò hơi công nghiệp
khác.
• Số lượng điểm cấp nhiên liệu ít hơn. Hệ thống cấp nhiên liệu trong lò hơi tầng
sôi được đơn giản hóa do số lượng điểm cấp ít. Lò yêu cầu diện tích ghi nhỏ
và do vậy diện tích buồng đốt sẽ nhỏ hơn diện tích buồng đốt của hầu hết các
kiểu lò hơi công nghiệp đốt trấu khác cùng công suất.
• Sự thay đổi tải theo công suất rất tốt. Vận tốc giả lỏng cao cộng với việc điều
chỉnh dễ dàng lượng nhiệt hấp thụ cho phép lò hơi tầng sôi có thể phản ứng
nhanh nhạy với việc thay đổi tải.
1.4.2 Nhược điểm của lò hơi tầng sôi
Lò tầng sôi có một vài nhược điểm nhỏ:

PHẠM NHƯ CƯƠNG 15 KT Nhiệt Lạnh 1 – K54
[Type the document title] CHƯƠNG I
• Yêu cầu điều chỉnh tốc độ gió phù hợp với điều kiện lớp sôi.
• Tốn điện cho quạt để tạo chế độ hóa lỏng.
• Tốn lượng đá vôi lớn, tăng chi phí nghiền.
• Mài mòn mạnh các ống và tường do các hạt trơ gây ra.
• Cần hệ thống thu hồi và tuần hoàn phức tạp, làm lò trở nên cồng kềnh.
Tuy nhiên, các nhược điểm này đang dần được khắc phục trong những lò
thế hệ mới.
1.5 Tiềm năng sử dụng lò tầng sôi vào thực tế ở Việt Nam
Chất thải dân dụng và công nghiệp là những chất được loại ra khỏi quá
trình sinh hoạt cũng như sản xuất, yêu cầu phải có công nghệ xử lý thích hợp
nhằm bảo vệ môi trường và tận dụng lại một phần. Ở nước ta là một nước
đang phát triển, nền kinh tế chủ yếu là nông nghiệp, nên lượng phế thải nông
lâm nghiệp thải ra có trữ lượng lớn. Ở Miền Trung và đồng bằng sông Cửu
Long có nhiều nguồn nhiên liệu xấu chưa khai thác hết như than nâu, than
bùn, than có thành phần lưu huỳnh cao, phế thải sinh khối(rơm, rạ, bã mía,
mùn cưa…).
- Thông tin từ Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn cho biết: năm 2013 sản
lượng thóc cả nước khoảng 44,1 triệu tấn thóc thì lượng rơm rạ cũng được xác
định khoảng 43,3 triệu tấn và 8,68 triệu tấn. Viện nghiên cứu Phát triển đồng
bằng sông Cửu Long cho biết: Với sản lượng thóc hơn 20 triệu tấn như hiện
nay, nếu lấy tỷ lệ trung bình là 100kg thóc cho 20kg trấu, mỗi năm trong vùng
đồng bằng sông Cửu Long có trên 4 triệu tấn trấu. Với lượng trấu này, hàng
năm đồng bằng sông Cửu Long có thể cung ứng cho các nhà máy sản xuất
nhiệt điện với tổng công suất 500MW.
- Ngoài thóc, Việt Nam cũng là một quốc gia có sản lượng lớn về mía. Phế thải
thu hoạch và chế biến đường đã tạo ra một nguồn nguyên liệu lớn để đáp ứng
nhu cầu về năng lượng cho các nhà máy đường và nhân dân vùng trồng mía.
Theo kết quả nghiên cứu thực tế thì ép 1 tấn mía cây trung bình thải ra 300kg

bã mía có độ ẩm 50% với nhiệt lượng khoảng 7,8 MJ/kg bã mía.
- Tiềm năng nguồn phế thải gỗ và các loại sinh khối khác: phế thải trong chế
biến gỗ bao gồm mùn cưa, đầu mẩu gỗ, vỏ bào, thường chiếm khoảng
60÷70% lượng gỗ tròn từ các cơ sở chế biến gỗ.
Kết quả phân tích nguồn nguyên liệu trấu xác định được:
- Lượng rơm rạ không được sử dụng làm nhiên liệu chiếm khoảng 30%.
PHẠM NHƯ CƯƠNG 16 KT Nhiệt Lạnh 1 – K54
[Type the document title] CHƯƠNG I
- Lượng trấu làm chất đốt chiếm 50% tổng lượng trấu được tạo ra trong quá
trình canh tác thóc.
- Trong vỏ trấu chứa khoảng 74÷83% chất hữu cơ dễ bay hơi sẽ cháy trong quá
trình đốt và khoảng 17÷26% còn lại chuyển thành tro. Chất hữu cơ chứa chủ
yếu cellulose, lignin và Hemi - cellulose (90%). Ngoài ra, có thêm thành phần
khác như hợp chất nitơ và vô cơ. Lignin chiếm khoảng 25÷30% và cellulose
chiếm khoảng 35÷40%.
- Các chất hữu cơ của trấu là các mạch polycarbohydrat rất dài nên hầu hết các
loài sinh vật không thể sử dụng trực tiếp được, nhưng các thành phần này lại
rất dễ cháy nên có thể dùng làm chất đốt. Sau khi đốt, tro trấu có chứa trên
80% là silic oxyt, đây là thành phần được sử dụng trong rất nhiều lĩnh vực.
Hình 1.7 Nguồn năng lượng sinh khối (vỏ trấu, củi ép)
Từ những thông tin nêu trên, nếu như ta dùng những loại nhiên liệu này vào
các công việc đốt các loại lò bình thường thì khả năng phát thải khí ô nhiễm
và độ tro bay ra môi trường sẽ rất lớn gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng.
Vì vậy việc ứng dụng công nghệ lò tầng sôi vào nước ta cần được phổ biến
rộng rãi và phát triển nhiều hơn.
PHẠM NHƯ CƯƠNG 17 KT Nhiệt Lạnh 1 – K54
[Type the document title] CHƯƠNG II
CHƯƠNG II. PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LÒ HƠI
TẦNG SÔI
2.1 Những vấn đề cơ bản khi tính toán thiết kế lò hơi tầng sôi

Việc thiết kế một lò hơi đốt than theo phương pháp lớp sôi-FB là một
công việc mới, phức tạp, đòi hỏi những người thiết kế phải nắm vững nhiều
vấn đề về kĩ thuật nói chung, kĩ thuật nhiệt, về bản chất các quá trình FB xảy
ra trong thiết bị thiết kế. Cần tiến hành các tính toán cần thiết để có thể dự báo
chính xác các hiện tượng cơ nhiệt xảy ra trong thiết bị. Cũng như việc thiết kế
các lò hơi thông thường, việc thiết kế một lò hơi lớp sôi cũng phải thực hiện
qua các bước chính sau:
• Lựa chọn phương pháp đốt: đốt theo lớp sôi bọt, lớp sôi tuần hoàn hay theo
phương pháp trung gian.
• Lựa chọn các phương pháp cấp than, cấp gió, thải tro xỉ.
• Lựa chọn hình dạng của toàn bộ lò hơi và các phần tử chính.
• Lựa chọn các thông số làm việc cơ bản của các phần tử của lò.
• Tiến hành các bài tính để khẳng định các kích thước; các thông số chính của
lò và của các thiết bị chính.
Kết quả của các bước trên là phải đưa ra được các thông số cơ bản về
kích thước, đặc tính kĩ thuật của các bộ phận chính của lò, để có thể tiến hành
thiết kế thi công chi tiết.
Bài toán tính nhiệt lò hơi là bài toán đầu tiên phải thực hiện và là bài
toán quan trọng, xác định ra các số liệu nhiệt quan trọng nhất để thực hiện các
tính toán khác hoặc lựa chọn thiết bị.
Việc tính nhiệt lò hơi FB cũng thực hiện theo các bước tương tự như tính
nhiệt các lò hơi PC, gồm: tính nhiệt buồng đốt, tiếp đó tính nhiệt các bề mặt
đốt phần đuôi. Việc tính nhiệt các bề mặt đốt phần đuôi lò FB thực hiện hoàn
toàn giống như tính nhiệt các bề mặt đốt phần đuôi lò PC. Nhưng việc tính
nhiệt buồng đốt lò FB thực hiện hoàn toàn khác.
Do có hai loại buồng đốt lớp sôi là buồng đốt lớp sôi bọt (BFB) và lớp
sôi tuần hoàn (CFB), về nguyên lí làm việc của hai loại buồng đốt này, cũng
như các phần tử buồng đốt đi kèm có khác nhau, nên việc tính nhiệt buồng
đốt lớp sôi bọt và lớp sôi tuần hoàn cũng thực hiện khác nhau.
PHẠM NHƯ CƯƠNG 18 KT Nhiệt Lạnh 1 – K54

[Type the document title] CHƯƠNG II
Các số liệu về kĩ thuật lớp sôi rất nhiều, đa dạng, và có tính thực nghiệm,
chưa thống nhất và chưa được tiêu chuẩn hóa. Vì vậy, các nước, các hãng chế
tạo lò hơi, các tác giả đưa ra các phương pháp tính nhiệt buồng đốt khác
nhau.
2.2 Thiết kế và tính toán lò hơi tầng sôi bọt (BFB)
2.2.1 Các vấn đề về thiết kế lò hơi BFB
 Các bước thiết kế và tính toán một lò hơi lớp sôi vẫn chưa được chuẩn hoá,
chủ yếu là ở phần thiết kế và tính toán buồng đốt. Các bước còn lại, thực hiện
tương tự như khi thiết kế một lò hơi thông thường. Như vậy việc thiết kế một
lò hơi BFB cũng cần qua các bước chính sau:
- Xác định các thông số kinh tế - kĩ thuật của bài toán đưa ra: Đặc tính nhiên
liệu đốt trong lò hơi; các điều kiện môi trường bên ngoài, ở khu vực bố trí lò;
các thông số kĩ thuật như thông số hơi D, P
hơi
, t
hơi
,… các yêu cầu khác.
- Dựa trên cơ sở các tài liệu thiết kế, các số liệu kinh nghiệm,… người thiết kế
phải đưa ra được cấu hình cơ bản của toàn bộ lò hơi, cũng như của các phần
tử chính của lò. Phải quyết định được các giải pháp chính của toàn bộ hệ
thống như: Phương pháp cấp nhiên liệu và thải tro xỉ, cấp nước, giải pháp bảo
ôn và chịu lửa, chốg mài mòn, cấu trúc các bề mặt đốt, mức độ tự động hoá,
…
- Thực hiện các bản vẽ bản thể lò hơi và các bài tính nhiệt lực lò, khí động,
thuỷ động, sức bền các phần tử lò hơi; lần lượt từ buồng lửa đến các bề mặt
đốt cuối cùng dọc theo đường lưu động khói.
 Kết quả tính toán phải thỏa mãn các yêu cầu đặt ra, thoả mãn các tiêu chuẩn
về kĩ thuật, an toàn và môi trường mới nhất của kĩ thuật và của người đặt
hàng, thoả mãn các tiêu chuẩn về kinh tế như: giá thành, khả năng chế tạo.

Với các lò hơi FB, thiết kế phải đạt được các ưu việt của phương pháp đốt FB
như các vấn đề về môi trường, nhiên liệu,…
 Trước khi thiết kế, tính chọn một lò hơi đốt theo lớp sôi, cần có lưu ý là các lò
hơi lớp sôi BFB có các đặc điểm sau:
- Thường áp dụng đốt nhiên liệu theo phương pháp - BFB cho các lò hơi công
nghiệp, có công suất nhỏ và trung bình (công suất nhiệt từ 5 đến 100MW
nhiệt, thông số hơi tất nhiên tùy theo yêu cầu sử dụng, nhưng có thể đạt tới
các thông số của các lò hơi năng lượng công suất trung bình (P
QN
= 10÷70bar,
t
QN
=200÷500
o
C) [10]
PHẠM NHƯ CƯƠNG 19 KT Nhiệt Lạnh 1 – K54


!
"#$%
&'()*$
&'+,
/0*1
234(5
61%
7
[Type the document title] CHƯƠNG II
- Thường áp dụng khi cần đốt các loại nhiên liệu xấu (độ tro cao; A
lv
> 30%, độ

ẩm cao W
lv
> 15%), được cung cấp từ nhiều nguồn nhiên liệu nên chất lượng
nhiên liệu giao động (đó là ưu điểm nổi trội của phương pháp đốt theo FB).
- Áp dụng phương pháp đốt BFB khi cải tạo, nâng cấp các lò hơi đốt nhiên liệu
cũ, cần nâng cao năng suất, hiệu suất hoặc khi cần cơ giới hoá vận hành lò.
 Việc thiết kế tính toán buồng đốt BFB thường thực hiện qua các bước chính
sau:
- Tính chọn các thông số kỹ thuật buồng đốt: Xác định hình dáng và kích thước
chính của buồng đốt, xác định kết cấu dàn ống buồng lửa và bề mặt đốt đặt
trong lớp sôi, xác định kết cấu ghi và các đặc tính ghi liên quan đến chế độ
làm việc khí động của buồng đốt.
- Tính nhiệt buồng đốt, xác định lượng nhiệt truyền trong buồng đốt và nhiệt độ
khói ra khỏi buồng lửa: Các tính toán nhiệt nên tính ở chế độ phụ tải nhiệt và
ở hai chế độ khí động, ứng với hệ số không khí thừa α= 1,1÷1,2 và α=1,8÷2,0.
Hình 2.1 Cấu trúc chung phần dưới buồng đốt BFB
2.2.2 Tính chọn một số thông số thiết kế buồng đốt
Khi lựa chọn cấu hình một buồng đốt lớp sôi, cần phải tính chọn một số
thông số quan trọng sau:
• Diện tích ghi phân phối gió - F
ghi
: Dựa trên cơ sở lý thuyết và thực nghiệm, có
thể có các xác định diện tích ghi phân phối gió như sau:
Theo tiêu chuẩn tính nhiệt [11]:
PHẠM NHƯ CƯƠNG 20 KT Nhiệt Lạnh 1 – K54
[Type the document title] CHƯƠNG II
F
ghi
= B
tt

.V
khoi
.(θ
ls
+273)/273.ω, m
2
(2.1)
Trong đó: B
tt
- Tiêu hao nhiên liệu tính toán, kg/s;
V
khoi
- Thể tích khói, m
3
tc
/kg.nl;
θ
ls
- Nhiệt độ lớp sôi,
o
C;
ω - Tốc độ không khí hoặc khói đi qua lớp sôi ở nhiệt độ tính
toán.
Có thể chọn sơ bộ diện tích ghi theo cường độ toả nhiệt của một đơn vị
diện tích ghi: q
ghi
= 1÷2 (MW/m
2
) - đối với lò tầng sôi bọt [10].
Hoặc xác định theo công thức thực nghiệm sau [12]:

Q
ghi
= 3,8.ω.273/[α
bl
.(273 + θ
ls
)], (MW/m
2
) (2.2)
Trong đó: α
bl
- Hệ số không khí thừa.
Theo [11]: F
ghi
= (0,3÷0,35).D,m
2
(2.3)
Diện tích bề mặt đốt nằm trong lớp sôi: H
ls
= (1,4÷1,6).D, m
2
(2.4)
Trong đó: D - Công suất hơi, tấn/h.
• Nhiệt độ lớp sôi θ
ls
:Phụ thuộc chủ yếu vào loại nhiên liệu. Với các loại nhiên
liệu khó cháy, để ổn định cháy, nhiệt độ làm việc lớp sôi nên lấy bằng
900÷950
o
C, và phải nhỏ hơn nhiệt độ bắt đầu mềm của tro (T

1
) hơn 50
o
C.
• Tốc độ sôi của buồng đốt tầng sôi bọt:chọn trong khoảng 1÷3,5÷4,0 m/s [10].
Hoặc có thể chọn theo lượng không khí thổi qua 1 m
2
diện tích ghi, theo [11]
lượng không khí vận hành tối ưu, cỡ 2000÷2800 m
3
tc
/m
2
ghi (tức bằng
khoảng 3÷4 lần lượng gió tối thiểu để lớp hạt bắt đầu sôi). Tốc độ sôi không
nên lớn hơn 0,5.ω
bay
.
• Trở lực phần buồng đốt lớp sôi: Chủ yếu gồm trở lực của ghi Δp
ghi
và trở lực
của lớp hạt trơ Δp
ls
. Trở lực của ghi nên khá lớn để đảm bảo phân bố không
khí đều trên toàn bộ bề mặt lớp, thường chọn Δp
ghi
= Δp
ls
; Δp
ghi

200 mmH
2
O.
• Về kết cấu: Buồng đốt lớp sôi nên có hình dạng phía dưới nên nhỏ hơn phía
trên, tức là tường buồng đốt đoạn dưới có góc loe, mở ra lên phía trên, với
góc loe cỡ 40
o
÷50
o
(xem hình 2.1).
• Chiều cao lớp hạt trơ: Ở trạng thái tĩnh cần phù hợp với cột áp của quạt gió.
Khi không bố trí bề mặt đốt trong lớp sôi, chiều cao tĩnh của lớp hạt trơ không
nên lớn quá 400÷500mm; nhưng cũng có thể đạt tới 1,0m [10]. Cỡ hạt trơ
PHẠM NHƯ CƯƠNG 21 KT Nhiệt Lạnh 1 – K54
[Type the document title] CHƯƠNG II
0,5÷2,0mm; cỡ hạt nhiên liệu có thể đến 50mm, nhưng thông dụng có cỡ
0÷6,0mm.
• Thể tích buồng đốt: Được tính toán để đảm bảo làm mát khói ra khỏi buồng
lửa tới nhiệt độ nhỏ hơn nhiệt độ trung bình lớp sôi 150
o
C÷300
o
C, tốc độ khói
nóng ở vùng trên buồng lửa, phía ra khỏi buồng lửa càng nhỏ càng tốt, cỡ trên
dưới 1m/s.
2.2.3 Tính nhiệt buồng đốt BFB
Việc tính nhiệt buồng đốt BFB thông qua các bước tính toán chính sau:
a) Tốc độ sôi tới hạn nhỏ nhất
ω
th

: Cần phải tính cho hạt có cỡ hạt là d
k
. Công
thức dùng để tính ω
th
là công thức tính tốc độ sôi tới hạn thông thường:
Re
th
= (a
2
+ b.Ar)
0,5
– a (2.5)
Trong đó: a = 42,85(1-ε
th
)/Φ; b = 0,571. ε
th
3
.Φ
hoặc đơn giản hơn:
Re
th
= Ar/(1400 + 5,22.Ar
0,5
), nếu ε
th
= 0,40 (2.6)
Re
th
= Ar/(710 + 4,0.Ar

0,5
), nếu ε
th
= 0,48 (2.7)
Re
th
= Ar.ε
th
4,75
/[18 + 0,6.(Ar.ε
th
4,75
)
0,5
] (2.8)
Từ (2.8) tính được ω
th
= υ
khi
.A
Trong đó: Ar = g.d
3
.(ρ
hat
/ρ
khi
- 1)/υ
2
. (2.9)
ρ

hat
và Φ là khối lượng riêng, kg/m
3
và hệ số hình dạng hạt;
ρ
khi
và υ
khi
là khối lượng riêng của khí, kg/m
3
và độ nhớt động học
của khí m
2
/s;
ε
th
độ rỗng của khối hạt ở chế độ bắt đầu sôi; khi số liệu về ε
th
và
Φ không tin cậy, có thể lấy như sau:a= 33,7; b= 0,0408.ε
th
= 0,40÷0,48; độ
nhớt động lực học của khí khói ở áp suất khí quyểnµ =1,5.10
-6
.T
1,5
/(T+123,6),
N.s/m
2
; khối lượng riêng không khí (có thể dùng cho khói với sai số nhỏ) ρ

khi
= 1,293.273/T, kg/m3;υ
khi
= µ/ρ
khi
.
b) Tốc độ bay của hạt
ω
bay
: là tốc độ dòng khí mà khi đó lực khí động dòng
khí tác dụng lên hạt lớn hơn trọng lượng nổi của hạt, với tốc độ này hoặc lớn
hơn, hạt bị cuốn và bay cùng dòng khí. Tốc độ bay của hạt cũng tính theo các
công thức sau:
ω
bay
=Re
bay
.υ/d
hat
(2.10)
PHẠM NHƯ CƯƠNG 22 KT Nhiệt Lạnh 1 – K54
[Type the document title] CHƯƠNG II
Re
bay
= Ar/(18+ 0,61.Ar
0,5
) (2.11)
Dưới đây đưa ra các giá trị ω
th
và ω

bay
của hạt có ρ
hat
= 2,65g/cm
3
, khi thổi
bằng không khí có nhiệt độ 20
o
C và 1000
o
C; ε
th
=0,4.
Bảng 2.1 Bảng giá trị ω
th
và ω
bay
của hạt có ρ
hat
= 2,65g/cm
3
d, mm 0,1 0,2 0,5 1,0 2,0 5,0
ω
th
, m/s (20
o
C)
0,01 0,037 0,18 0,47 0,96 1,84
ω
bay

, m/s (20
o
C)
0,6 1,64 4,22 6,84 10,4 16,8
ω
th
, m/s (1000
o
C)
3,8.10
-3
0,015 0,088 0,31 0,96 2,88
ω
bay
, m/s (1000
o
C)
0,28 1,0 4,44 10,2 18,8 33,9
c) Nếu có dùng đá vôi để khử Lưu huỳnh trong nhiên liệu:Thể tích khí CO
2
trong khói sẽ tăng một lượng V
RO2
,
K
do đá vôi bị nhiệt phân, do đó:
V
RO2,K
= V
RO2
+ 0,157B

davoi
/B
tt
(2.12)
V
khoi
= V
khoi
+ 0,3125.B
davoi
/B
tt
(2.13)
d) Phân lượng tro bay trong khói của lò lớp sôi bọt (a
b
):
Hình 2.2 (Toán đồ 3; [11]) Xác định phần tro bay a
bay
trong khói
Phụ thuộc cỡ hạt nhiên liệu; tính chất vật lí của tro và tốc độ làm việc
của khói trong buồng đốt. Giá trịa
b
chọn theo kinh nghiệm, lấy trong khoảng
0,15÷0,6; (có khi có thể lên tới 1,0) hoặc xác định theo đồ thị hình 2.2; và 1 =
a
bay
+ a
xi
.
e) Cân bằng nhiệt:

• Tổn thất nhiệt q
3
: của buồng đốt lớp sôi công suất nhỏ có thể lấy bằng
0,5÷1,0%.
PHẠM NHƯ CƯƠNG 23 KT Nhiệt Lạnh 1 – K54
[Type the document title] CHƯƠNG II
• Tổn thất nhiệt do cháy không hết về cơ khí q
4
:Tính dựa theo phần tổn thất
cháy không hết do nhiên còn nằm trong xỉ q
4xi
và tổn thất cháy không hết do
nhiên còn nằm trong tro bay q
4bay
:
q
4
= q
4xi
+ q
4bay
(2.14)
q
4xi
= 32,65.A
lv
.a
xi
.Г
xi

/Q
t
lv
.(100- Г
xi
), % (2.15)
Trong đó: Q
t
lv
- Nhiệt trị thấp làm việc của nhiên liệu, MJ/kg;
a
xi
= 1 - a
bay
: Phần tro nhiên liệu thải khỏi lớp từ đáy buồng lửa;
Г
xi
- Phần nhiên liệu chưa cháy nằm trong tro của lớp sôi;
A
lv
- Phần tro của nhiên liệu, %.
Giá trị q
4xi
sẽ lấy bằng 0,5÷2,0% với loại nhiên liệu có A
lv
< 50%; với
nhiên liệu có A
lv
> 50% tính q
4xi

theo công thức (2-15), khi đó giá trị Г
xi
đối
với đa số nhiên liệu lấy bằng 0,5÷3%, hoặc có thể xác định theo hình 2.3.
Hình 2.3 (Toán đồ 4; [11]) Xác định chất cháy còn trong xỉ lò lớp sôi
Giá trị A dùng trong toán đồ xác định theo quan hệ sau:
A = ω.ρ
k
.10
2
./[k
c
.h
kc
.ρ
3
.(α - 0,5).V
o
.(θ
kc
+ 273)] (2.16)
Trong đó: ω - tốc độ sôi, m/s;
ρ
k
và ρ
3
- khối lượng riêng của hạt cốc và của tro, kg/m3;
h
kc
- chiều cao lớp sôi, m;

α - hệ số không khí thừa;
V
o
- lượng không khí lí thuyết, m
3
/kg;
θ
kc
- nhiệt độ lớp sôi,
o
C;
PHẠM NHƯ CƯƠNG 24 KT Nhiệt Lạnh 1 – K54
[Type the document title] CHƯƠNG II
k
c
- hằng số tốc độ phản ứng của nhiên liệu với không khí, m/s;
Khi không có số liệu thực nghiệm tin cậy, có thể tính k
c
theo định luật
Areniuss:
k
c
= k
o
.exp(-E/8,31.T
ls
) (2.17)
T
ls
= θ

kc
+ 273; hệ số k
o
phụ thuộc năng lượng hoạt hoá E của phản ứng
theo quan hệ sau: lgk
o
= 0,208.10
-4
.E + 1 (2.18)
Giá trị q
bay
có thể xác định theo toán đồ hình 2.4 phụ thuộc loại nhiên
liệu, cỡ hạt và điều kiện cháy.
Hình 2.4 (Toán đồ 5; [11]) Xác định tổn thất nhiệt do cháy không hết về
cơ học trong tro bay (q
4bay
)
Trong toán đồ hình 2.4, giá trị Q
k
/Q
i
lv
= 1-V
daf
.(100-W
lv
-A
lv
).10
-4

; ∂
1
- cỡ
hạt tro lớn nhất bay khỏi lớp sôi, khi làm việc với tốc độ sôi ω; ∂
o
– cỡ hạt
trung bình của nhiên liệu.
Khi không có số liệu tin cậy về cỡ hạt, có thể xác định gần đúng q
4bay
theo hệ số khả năng phản ứng của nhiên liệu R
T
= V
daf
/(100 - V
daf
), như sau:
q
4bay
= 25 - 25.R
T
(2.19)
- Khi có áp dụng hệ thống quay vòng tro bay về buồng đốt (tái tuần hoàn tro
hoặc các biện pháp khác), với hiệu suất thu hồi là µ
thu
, thì tổn thất nhiệt do
cháy không hết về cơ khí giảm, bằng:
PHẠM NHƯ CƯƠNG 25 KT Nhiệt Lạnh 1 – K54