Thiết Kế lò hơi tầng sôi 6t

Các thông số thiết kế
- Năng suất hơi định mức: D = 10 tấn/h
- Áp suất hơi bão hòa: Pbh = 12kG/cm2=11,76bar
- Nhiệt độ nước cấp lò: tnc = 125oC
- Nhiệt độ khói thoát ra môi trường: θth = 150oC
Nguồn nhiên liệu sử dụng trong lò đốt tầng sôi đang thiết kế là trấu, có
thành phần và đặc tính như sau:

Thành phần nhiên liệu trấu
TT

1

Thông số

Thành phần Cacbon

Ký
hiệu

Đơn vị

Công thức

Giá trị

Clv

%

Chọn

60.50

lv

%

Chọn

2.90

2

Thành phần Ôxy

O

3

Thành phần lưu huỳnh

Slv

%

Chọn

0.80

N

lv

%

Chọn

0.90

A

lv

%

Chọn

26.20

lv

%

Chọn

1.90

%
%

Chọn

7.50
100

4
5

Thành phần Nitơ
Thành phần tro

6

Thành phần Hyđrô

H

7
8

Thành phần ẩm
Tổng

Wlv


[Type the document title]
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ....................................................................................................... 1
PHẦN CHUNG ..............................................................................................

TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ LÒ HƠI TẦNG SÔI CÔNG SUẤT 6 TẤN
HƠI/GIỜ ĐỐT NHIÊN LIỆU TRẤU............................................................. 3
CHƯƠNG I. GIỚI THIỆU VỀ LÒ HƠI TẦNG SÔI ................................... 4
1.1 Giới thiệu sơ lược về tầng sôi ............................................................. 4
1.1.1 Lịch sử hình thành và phát triển ................................................... 4
1.1.2 Khái niệm về lớp sôi..................................................................... 5
1.2 Cơ chế quá trình tạo tầng sôi .............................................................. 5
1.3 Đặc điểm công nghệ lò hơi tầng sôi .................................................... 7
1.3.1 Phương thức sôi bọt (BFB) ........................................................... 8
1.3.2 Phương thức sôi tuần hoàn (CFB) ................................................ 9
1.4 Ưu điểm và nhược điểm của lò hơi tầng sôi...................................... 10
1.4.1 Ưu điểm của lò hơi tầng sôi ........................................................ 10
1.4.2 Nhược điểm của lò hơi tầng sôi .................................................. 12
1.5 Tiềm năng sử dụng lò tầng sôi vào thực tế ở Việt Nam .................... 12
CHƯƠNG II. PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LÒ HƠI
TẦNG SÔI ............................................................................................... 14
2.1 Những vấn đề cơ bản khi tính toán thiết kế lò hơi tầng sôi ............... 14
2.2 Thiết kế và tính toán lò hơi tầng sôi bọt (BFB) ................................. 15
2.2.1 Các vấn đề về thiết kế lò hơi BFB .............................................. 15
2.2.2 Tính chọn một số thông số thiết kế buồng đốt ............................ 17
2.2.3 Tính nhiệt buồng đốt BFB .......................................................... 18
2.2.4 Thiết kế ghi cấp gió .................................................................... 25
CHƯƠNG III. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LÒ HƠI TẦNG SÔI ĐỐT
TRẤU ....................................................................................................... 27
3.1 Các thông số thiết kế ........................................................................ 27


[Type the document title]
3.2 Tính cân bằng vật chất của quá trình cháy ........................................ 29
3.2.1 Tính thể tích lý thuyết và thể tích thực tế của sản phẩm cháy ..... 29

3.2.2 Xác định entanpi của sản phẩm cháy .......................................... 31
3.2.3 Tính cân bằng nhiệt và lượng tiêu hao nhiên liệu ....................... 35
3.3 Tính tốc độ gió tới hạn ..................................................................... 37
3.4 Xác định hình dạng lò hơi ................................................................ 38
3.5 Tính nhiệt buồng lửa ........................................................................ 45
3.5.1 Tính phần tầng sôi ...................................................................... 45
3.5.2 Tính lượng nhiệt trao đổi trong phần trên lớp sôi........................ 52
3.6 Tính trao đổi nhiệt trong cụm ống lửa .............................................. 52
3.7 Tính nhiệt bộ hâm ............................................................................ 62
3.8 Tóm tắt kết quả tính toán thiết kế lò hơi tầng sôi 6 tấn/giờ ............... 67
PHẦN CHUYÊN ĐỀ ......................................................................................
NGHIÊN CỨU VÀ HỆ THỐNG CÁC GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM NĂNG
LƯỢNG TRONG LÒ HƠI CÔNG NGHIỆP................................................ 68
CHƯƠNG IV. TIỀM NĂNG TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG TRONG
LÒ HƠI CÔNG NGHIỆP ....................................................................... 69
4.1 Giới thiệu loại hình lò hơi công nghiệp ............................................ 69
4.2 Nguyên lý cấu tạo và làm việc của một số dạng lò hơi công nghiệp . 71
4.2.1 Lò hơi ống lò - ống lửa ............................................................... 71
4.2.2 Lò hơi đốt ghi ............................................................................. 72
4.2.3 Lò hơi sử dụng nhiên liệu phun .................................................. 79
4.2.4 Lò hơi buồng lửa tầng sôi ........................................................... 82
4.3 Các giải pháp tiết kiệm năng lượng tiềm năng trong lò hơi công
nghiệp .................................................................................................... 84
4.3.1 Mục đích, cơ sở nghiên cứu các giải pháp tiết kiệm năng lượng lò
hơi ....................................................................................................... 84
4.3.2 Các giải pháp sử dụng năng lượng hiệu quả .................................. 85
CHƯƠNG V. ĐỀ XUẤT TÍNH TOÁN TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG
TRONG LÒ HƠI CÔNG NGHIỆP........................................................ 97

[Type the document title]
5.1 Mô tả hệ thống cấp nhiệt .................................................................. 97
5.2 Đề xuất, tính toán giải pháp tiết kiệm năng lượng trong lò hơi ......... 99
5.2.1 Giải pháp thay thế nhiên liệu lò hơi ............................................ 99
5.2.2 Giải pháp lắp đặt bộ quá nhiệt .................................................. 105
KẾT LUẬN ............................................................................................ 110
TÀI LIỆU THAM KHẢO..................................................................... 111
PHỤ LỤC .............................................................................................. 112


[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 sôi

1


[Type the document title]
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

2


[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

3

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÷900oC) 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

4

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 500÷1000 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

5

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:
h
ht
hg

ω

Δp
Δpt
Δpg

ωg

ωt

ωcr

ωf

ω

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 ωcr, 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 ≥ ωcr),
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

6

KT Nhiệt Lạnh 1 – K54


[Type the document title]

CHƯƠNG I

Hình 1.3Chế
1.3
độ lớp sôi dạng tuần hoàn
1.3 Đặc
ặc điểm công nghệ lò hơi tầng sôi
Một
ột buồng lửa của lò
l hơi tầng sôi chứa một khối lượng
ợng các hạt rắn thông
thường
ờng ở trong khoảng kích thước
th
từ 0,1÷0,3 mm [9]. Bao gồm:
ồm:
- Cát hay sỏi
ỏi (với nhi
nhiên liệu ít tro như gỗ)

- Đá vôi nguyên ch
chất hay đá vôi già (với những lò đốt
ốt than nhiều lưu
l
huỳnh và đòi hỏi
ỏi kiểm soát llượng phát thải lưu huỳnh)
- Tro từ
ừ than (những lò
l hơi đốt than có hàm lượng
ợng tro cao, trung bình
b
và
không đòi hỏi khử lưu
ưu huỳnh).
hu
Đôi khi, phối
ối hợp các hạt liệu lớp sôi cũng được
ợc sử dụng. Kích thước
th
của hạt nhiên liệu,
ệu, đặc biệt với nhi
nhiên liệu có hàm lượng
ợng tro thấp khác nhau
không nhất
ất thiết mang lại một lượng lớn hạt rắn lớp sôi, bởi vìì chúng chỉ
ch có
thể tạo thành một lượng
ợng hạt nhỏ h
hơn 1÷3% [9] tổng lượng
ợng hạt rắn lớp sôi

trong lò.
Lò tầng
ầng sôi có hai loại chính:
 Lò tầng
ầng sôi kiểu sôi nhẹ (công nghệ đốt tầng sôi bọt)
 Lò tầng
ầng sôi kiểu sôi mạnh (công nghệ đốt tầng sôi tuần ho
hoàn)
àn)
PHẠM NHƯ CƯƠNG

7

KT Nhi
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 (ωgh), 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: ωmf< ω < ωgh.

PHẠM NHƯ CƯƠNG

8

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
ức sôi tuần ho
hoàn (CFB)
Lò hơi tầng
ầng sôi tuần hoàn
ho vận hành dưới
ới một điều kiện khí động đặc
biệt.
ệt. Tại đó các hạt rắn được

đ ợc vận chuyển suốt buồng lửa ở tốc độ vvượt quá tốc
độ giới trung bình của
ủa các hạt. Phần lớn các hạt rắn rời khỏi buồng lửa đ
được
thu lại
ại nhờ bộ phận tách khói
khói-hạt rắn và được tái tuần hoàn tới
ới điểm cấp ddưới
đáy của
ủa buồng lửa. Gió ssơ cấp của quá trình cháy được
ợc phun qua đáy ghi của
buồng lửa. Gió cấp 2 đư
ược thổi từ một chiều cao nào đó ở phía tr
trên đáy buồng
lửa. Các hạt nhiên liệu
ệu cháy ở trong buồng lửa sinh ra nhiệt. Một phần nhiệt
lượng của quá trình
ình cháy được hấp thụ bởi tường nước
ớc trong buồng lửa vvà
phần còn lại được
ợc hấp thụ bằng đối lưu của các bề mặt đốtt đư
được bố trí ở
đường khói ra sau bộ
ộ tách khói
khói-hạt rắn.
Các lò hơi buồng
ồng lửa tầng sôi tuần hoàn
ho thường kinh tế hơn
ơn khi áp dụng
d

trong các doanh nghiệp
ệp cần sử dụng h
hơi lớn từ 75÷100 T/h. Với
ới các nhà
nh máy
có nhu cầu hơi lớn hơn,
ơn, hệ thống lò hơi buồng lửa sôi tuần hoàn
àn ssẽ cung cấp
PHẠM NHƯ CƯƠNG

9

KT Nhi
Nhiệt Lạnh 1 – K54


[Type the document title]

CHƯƠNG I

khoảng trống lớn hơn
ơn để
đ sử dụng, các hạt nhiên liệu lớn hơn
ơn và thời
th gian hấp
thụ
ụ để đạt hiệu suất cháy v
và mức SO2 cao hơn, việc
ệc áp dụng công nghệ để
kiểm soát mức NOx cũng

ũng dễ d
dàng hơn.

Hình 1.6 Lò hơi tầng sôi tuần hoàn (CFB)
1.4Ưu điểm và nhược
ợc điểm của llò hơi tầng sôi
1.4.1 Ưu điểm của
a lò h
hơi tầng sôi
Lò hơi tầng
ng sôi có m
một số các đặc điểm nổi bật hơn so với
ới nh
những lò hơi
đốt nhiên liệu rắn
n khác. Nh
Những đặc tính này bao gồm:
 Độ mềm dẻo
o trong sử
s dụng nhiên liệu: Đây là một đặcc tính ưu việt chính
của lò hơi tầng
ng sôi. Các h
hạt nhiên liệu rắn chiếm một lượng
ng ít hơn 1÷3%
1
khối
lượng hạt rắn trong lớp
p nhiên liệu
li trong buồng lửa của một lò hơi
ơi ttầng sôi đặc

trưng. Các hạt rắn
n còn lại
l không cháy được gồm: các chất hấp
p th
thụ, tro nhiên
liệu và cát. Điều kiện
n khí động
đ
đặc biệt của tầng sôi tạoo ra một
m sự hỗn hợp
khí-rắn rất hoàn hảo.
o. Do v
vậy, các hạt nhiên liệu cấp vào buồng
ng lửa
l sẽ nhanh
chóng đượcc phân tán vào trong kh
khối hạt và cũng
ũng nhanh chóng đđược gia nhiệt
đến nhiệt độ bắtt cháy mà không dẫn
d đến một sự suy giảm
m đáng kể
k nào nhiệt

PHẠM NHƯ CƯƠNG

10

KT Nhi
Nhiệt Lạnh 1 – K54

[Type the document title]

CHƯƠNG I

độ tầng hạt. Đặc tính này của buồng lửa tầng sôi cho phép nó đốt bất cứ một
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 NOx 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 NOx 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 NO2 trên vùng này. Nitơ trong không khí bình thường không thể tạo
thành NO2 ở nhiệt độ thấp 800÷900oC 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/m2, 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.

PHẠM NHƯ CƯƠNG

11

KT Nhiệt Lạnh 1 – K54


[Type the document title]

CHƯƠNG I

1.4.2 Nhược điểm của lò hơi tầng sôi
Lò tầng sôi có một vài nhược điểm nhỏ:
 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.

PHẠM NHƯ CƯƠNG

12

KT Nhiệt Lạnh 1 – K54


[Type the document title]

CHƯƠNG I

- 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%.
- 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

13

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

PHẠM NHƯ CƯƠNG

14

KT Nhiệt Lạnh 1 – K54


[Type the document title]

CHƯƠNG II

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.
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, Phơi, thơi,… 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
PHẠM NHƯ CƯƠNG

15

KT Nhiệt Lạnh 1 – K54


[Type the document title]

CHƯƠNG II

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 (PQN=
10÷70bar, tQN=200÷500oC) [10]
- Thường áp dụng khi cần đốt các loại nhiên liệu xấu (độ tro cao; Alv >
30%, độ ẩm cao Wlv > 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.

Phần trên
buồng đốt

Vùng
quá độ

Nhiên liệu vào

Đoạn
cơ bản

Xỉ
Không khí

Ghi phân
phối gió

Phần lớp
sôi

Hộp gió

L4

Hình 2.1 Cấu trúc chung phần dưới buồng đốt BFB
PHẠM NHƯ CƯƠNG

16

KT Nhiệt Lạnh 1 – K54


[Type the document title]

CHƯƠNG II

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 - Fghi: 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]:
Fghi = Btt.Vkhoi.(θls +273)/273., m2
Trong đó:

(2.1)

Btt - Tiêu hao nhiên liệu tính toán, kg/s;
Vkhoi - Thể tích khói, m3tc/kg.nl;
θls - Nhiệt độ lớp sôi, oC;
 - 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: qghi = 1÷2 (MW/m2) - đối với lò tầng sôi bọt [10].
Hoặc xác định theo công thức thực nghiệm sau [12]:
Qghi = 3,8..273/[αbl.(273 + θls)],
Trong đó:

(MW/m2)

αbl - Hệ số không khí thừa.

Theo [11]:

Fghi = (0,3÷0,35).D,

m2

(2.3)

Diện tích bề mặt đốt nằm trong lớp sôi: Hls = (1,4÷1,6).D, m2
Trong đó:

(2.2)

(2.4)

D - Công suất hơi, tấn/h.

 Nhiệt độ lớp sôi θls: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÷950oC, và phải nhỏ hơn nhiệt độ bắt đầu mềm của tro (T1) hơn 50oC.
 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 m2 diện tích ghi, theo
[11] lượng không khí vận hành tối ưu, cỡ 2000÷2800 m3tc /m2 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.bay.
 Trở lực phần buồng đốt lớp sôi: Chủ yếu gồm trở lực của ghi Δpghi và trở

lực của lớp hạt trơ Δpls. Trở lực của ghi nên khá lớn để đảm bảo phân bố

PHẠM NHƯ CƯƠNG

17

KT Nhiệt Lạnh 1 – K54


[Type the document title]

CHƯƠNG II

không khí đều trên toàn bộ bề mặt lớp, thường chọn Δpghi = Δpls; Δpghi ≥200
mmH2O.
 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 40o÷50o (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 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 150oC÷300oC, 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 th: Cần phải tính cho hạt có cỡ hạt là dk. Công

thức dùng để tính th là công thức tính tốc độ sôi tới hạn thông thường:
Reth = (a2 + b.Ar)0,5 – a
Trong đó:

(2.5)

a = 42,85(1-εth)/Φ; b = 0,571. εth3.Φ

hoặc đơn giản hơn:
Reth = Ar/(1400 + 5,22.Ar0,5),

nếu εth = 0,40

(2.6)

Reth = Ar/(710 + 4,0.Ar0,5),

nếu εth = 0,48

(2.7)

Reth = Ar.εth4,75/[18 + 0,6.(Ar.εth4,75)0,5]

(2.8)

Từ (2.8) tính được th = υkhi.A
Trong đó:

Ar = g.d3.(ρhat/ρkhi - 1)/υ2.

(2.9)

ρhat và Φ là khối lượng riêng, kg/m3 và hệ số hình dạng hạt;
ρkhi và υkhilà khối lượng riêng của khí, kg/m3và độ nhớt động học
của khí m2/s;
εthđộ rỗng của khối hạt ở chế độ bắt đầu sôi; khi số liệu về εth và
Φ không tin cậy, có thể lấy như sau:a= 33,7; b= 0,0408.εth = 0,40÷0,48; độ
PHẠM NHƯ CƯƠNG

18

KT Nhiệt Lạnh 1 – K54


[Type the document title]

CHƯƠNG II

nhớt động lực họcc ccủa khí khói ở áp suất khí quyểnµ
nµ =1,5.10 6 1,5
.T /(T+123,6), N.s/m
/m2; khối lượng riêng không khí (có thể dùng cho khói
với sai số nhỏ) ρkhi = 1,293.273/
1,293.273/T, kg/m3;υkhi = µ/ρkhi.
b) Tốc độ bay của hạtt bay: là tốc độ dòng khí mà khi đó lựcc khí động
đ
dòng
khí tác dụng lên hạt lớn
n hơn trọng
tr

lượng nổi của hạt, với tốc độ
ộ này hoặc lớn
hơn, hạt bị cuốn
n và bay cùng dòng khí. Tốc độ bay của hạt cũng
ũng tính theo các
công thức sau:
bay =Rebay.υ/dhat

(2.10)

Rebay = Ar/(18+ 0,61.Ar0,5 )

(2.11)

Dướii đây đưa ra các giá tr
trị thvà bay của hạt có ρhat = 2,65g/cm3, khi
thổi bằng
ng không khí có nhiệt
nhi độ 20oC và 1000oC; εth =0,4.
Bảng 2.1 Bảng
ng giá tr
trị th và bay của hạt có ρhat = 2,65g/cm3
d, mm

0,1

0,2

0,5

1,0

2,0

5,0

th, m/s (20oC)

0,01

0,037

0,18

0,47

0,96

1,84

bay, m/s (20oC)

0,6

1,64

4,22

6,84

10,4

16,8

th, m/s (1000oC)

3,8.10-3

0,015

0,088

0,31

0,96

2,88

bay, m/s (1000oC)

0,28

1,0

4,44

10,2

18,8

33,9

c) Nếu
u có dùng đá vôi để
đ khử Lưu huỳnh trong nhiên liệu:Thểể tích khí CO2
trong khói sẽ tăng mộtt lư
lượng VRO2,K do đá vôi bị nhiệtt phân, do đó:
VRO2,K = VRO2+ 0,157Bdavoi/Btt

(2.12)

Vkhoi = Vkhoi+ 0,3125.Bdavoi/Btt

(2.13)

d) Phân lượng
ng tro bay trong khói ccủa lò lớp sôi bọt (ab):

PHẠM NHƯ CƯƠNG

19

KT Nhi
Nhiệt Lạnh 1 – K54


[Type the document title]

CHƯƠNG II

Hình 2.2 (Toán đồ 3; [11]) Xác định phần tro bay abay 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 trịab 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 =
abay + axi.
e) Cân bằng nhiệt:
 Tổn thất nhiệt q3: của buồng đốt lớp sôi công suất nhỏ có thể lấy bằng
0,5÷1,0%.
 Tổn thất nhiệt do cháy không hết về cơ khí q4:Tính dựa theo phần tổn
thất cháy không hết do nhiên còn nằm trong xỉ q4xi và tổn thất cháy không hết
do nhiên còn nằm trong tro bay q4bay:

Trong đó:

q4 = q4xi + q4bay

(2.14)

q4xi = 32,65.Alv.axi.Гxi/Qtlv.(100- Гxi), %

(2.15)

Qtlv - Nhiệt trị thấp làm việc của nhiên liệu, MJ/kg;
axi = 1 - abay: Phần tro nhiên liệu thải khỏi lớp từ đáy buồng lửa;
Гxi - Phần nhiên liệu chưa cháy nằm trong tro của lớp sôi;
Alv - Phần tro của nhiên liệu, %.

Giá trị q4xi sẽ lấy bằng 0,5÷2,0% với loại nhiên liệu có Alv < 50%; với
nhiên liệu có Alv> 50% tính q4xi theo công thức (2-15), khi đó giá trị Гxi 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:
PHẠM NHƯ CƯƠNG

20

KT Nhiệt Lạnh 1 – K54


[Type the document title]

CHƯƠNG II

A = ω.ρk.102./[kc.hkc.ρ3.(α - 0,5).Vo.(θkc + 273)]
Trong đó:

(2.16)

ω - tốc độ sôi, m/s;
ρk và ρ3 - khối lượng riêng của hạt cốc và của tro, kg/m3;
hkc - chiều cao lớp sôi, m;
α - hệ số không khí thừa;
Vo - lượng không khí lí thuyết, m3/kg;
θkc - nhiệt độ lớp sôi, oC;
kc - 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 kc theo định luật
Areniuss:
kc = ko.exp(-E/8,31.Tls)

(2.17)

Tls = θkc + 273; hệ số ko phụ thuộc năng lượng hoạt hoá E của phản ứng
theo quan hệ sau: lgko = 0,208.10-4.E + 1

(2.18)

Giá trị qbay 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 (q4bay)

PHẠM NHƯ CƯƠNG

21

KT Nhiệt Lạnh 1 – K54