Tính thiết kế lò hơi tầng sôi đốt than

Thiết kế và tính nhiệt buồng đốt lớp sôi -FB
Việc thiết kế một lò hơi đốt than theo phơng pháp lớp sôi-FB là một công
việc mới , phức tạp , đòi hỏi những ngời thiết kế phải nắm vững nhiều vấn đề
về kĩ thuật nói chung , kĩ thuật nhiệt , về bản chất các quá trình FB xẩy ra
trong thiết bị thiết kế . Cần tiến hành các tính toán cần thiết để có thể dự báo
chính xác các hiện tợng cơ nhiêt xẩy ra trong thiết bị . Cũng nh việc thiết kế
các lò hơi thông thờng , việc thiết kế một lò hơi lớp sôi cũng phải thực hiện
qua các bớc chính sau :
- Lựa chọn phơng pháp đốt - đốt theo lớp sôi bọt , lớp sôi tuần hoàn hay
theo phơng pháp trung gian .
- Lựa chọn các phơng 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 thớc ; các thông số
chính của lò và của các thiết bị chính .
Kết quả của các bớc trên là phải đa ra đợc các thông số cơ bản về kích thớc , 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 bớc tơng tự nh 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 nh tính nhiệt các bề mặt đốt phần đuôi lò P C . Nhng 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 nh 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.

1-1

Kĩ thuật đốt than theo lớp sôi mới phát triển từ những năm 196... , và
phát triển rất nhanh từ kĩ thuật BFB tới CFB ( từ những năm 108...) . Các số
liệu về kĩ thuật lớp sôi rất nhiều , đa dạng , và có tính thực nghiệm , ch a
thống nhất và cha đợc tiêu chuẩn hóa . Vì vậy , các nớc , các hãng chế tạo lò
hơi , các tác giả... đa ra các phơng pháp tính nhiệt buồng đốt khác nhau .
Trong chơng này có đa ra hai phơng pháp tính nhiệt buồng đốt lớp sôi
bọt BFB ( theo các tài liệu tiêu chuẩn của Liên Xô - (TL .3; 4; 5 ; 6 ). và của
Trung Quốc -TL . 8 ; 9 ) và hai phơng pháp tính nhiệt buồng đốt lớp sôi tuần
hoàn CFB - theo phơng pháp tính nhiệt tiêu chuẩn của Liên Xô -( TL .3 ; 4)
và phơng pháp tính tiêu chuẩn của Trung Quốc . Các phơng pháp này có thể
coi là tin cậy , đồng thời cũng đa ra các số liệu , công thức khác để ngời tính
có thể tính toán hiệu chỉnh hoặc so sánh .
Vì các lí do trên , ngời thực hiện tính toán bài toán này cần có kiến
thức cơ bản về nguyên lí làm việc của phơng pháp đốt than theo lớp sôi , các
kiến thức về nhiệt trong chế độ lớp sôi ... để có thể thực hiện các tính toán
nhiệt chính xác , đa ra đợc các kết quả tính tin cậy đợc .
1 Thiết kế và tính toán buồng đốt lớp sôi bọt- BFB
1.1 Các vấn đề về thiết kế buồng đốt tầng sôi bọt- BFB
Nh đã nói ở trên , các bớc thiết kế và tính toán một lò hơi lớp sôi vẫn
cha đợc chuẩn hoá , chủ yếu là ở phần thiết kế và tính toán buồng đốt . Các bớc còn lại , thực hiện tơng tự nh khi thiết kế một lò hơi đốt than thông thờng . Nh vậy việc thiết kế một lò hơi BFB cũng cần qua các bớc chính sau :
a- Xác định các thông số kinh tế - kĩ thuật của bài toán đua ra : Đặc
tính than đốt trong lò hơi ; các điều kiện môi trờng bên ngoài ,ở khu vực bố
trí lò ; các thông số kĩ thuật nh thông số hơi D , Phơi , t hơi ....các yêu cầu khác .
b- Dựa trên cơ sở các tài liệu thiết kế , các số liệu kinh nghiệm ... ngời
thiết kế phải đa ra đợc cấu hình cơ bản của toàn bộ lò hơi , cũng nh của các
phần tử chính của lò . Phải quyết định đợc các giải pháp chính của toàn bộ hệ
thống nh phơng pháp cấp nhiên liệu và thải tro xỉ , cấp nớc , giải pháp bảo ôn
và chịu lửa , chốg mài mòn ,cấu trúc các bề mặt đốt , mức độ tự động hoá ....

1-2


c- 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 lợt từ buồng lửa đến các bề
mặt đốt cuối cùng dọc theo đờng lu động khói .
Kết quả tính toán phải thoã mãn các yêu cầu đặt ra , thoả mãn các tiêu
chuẩn về kĩ thuật ,an toàn và môi trờng mới nhất của kĩ thuật và của ngời đặt
hàng , thoả mãn các tiêu chuẩn về kinh tế nh giá thành , khả năng chế tạo .
Với các lò hơi FB , thiết kế phải đạt đợc các u việt của phơng pháp đốt FB nh
các vấn đề về môi trờng , nhiên liệu ...
Trớc khi thiết kế , tính chọn một lò hơi đốt than theo lớp sôi , cần có lu ý
là các lò hơi lớp sôi BFB có các đặc điểm sau :
- Thờng áp dụng đốt than theo phơng 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 , nhng có thể đạt tới
các thông số của các lò hơi năng lợng công suất trungbình - PQN= 10-70bar ,
tQN = 200-5000C-TL 7 )
- Thờng áp dụng khi cần đốt các loại than xấu ( độ tro cao ; A LV>30%,
độ ẩm cao WLV>15% ) , đợc cung cấp từ nhiều nguồn than nên chất lợng
nhiên liệu giao động ( đó là u điểm nổi trội của phơng pháp đốt theo FB ).
- áp dụng phơng pháp đốt BFB khi cải tạo ,nâng cấp các lò hơic đốt than
cũ, cần nâng cao năng suất , hiệu suất hoặc khi cần cơ giới hoá vận hành lò
.Bảng dới đây cho thấy giải các loại nhiên liệu có thể đốt tốt trong tầng sôi
Bảng 1 (TL 5) Các loại nhiên liệu đã đốt tốt trong lớp sôi
Tính

Than nâu

chất
nhiên

Phế

Than nhiều tro Than

thải

Anthracit

Than
Cite

liệu

gỗ
e
Trung Nam USA Brazin Ireland USA

ấn

Dộ ẩm

quốc t
33-56 40-

30-

5,7

7,0

độ
0,85

W;%
Độ

46
11-16 10-

60
0.5-

57,4

55,0

67-69

67

-

-

18.7

tro.A.%

Chất
50

20
50

0.6
16,9 -

1-3


bốc
Vdaf%
Nhiệt

14

4-9

10

12.3

11

7-11.5

9.9

trị
MJ/Kg
Việc thiết kế tính toán buồng đốt BFB thờng thực hiện qua các bớc
chính sau :
1- Tính chọn các thông số kĩ thuật buồng đốt :
- xác định hình dáng và kích thớc 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 .
2- Tính nhiệt buồng đốt , xác định lợng 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 =1,1- 1,2 và =1,8 - 2,0 .
Dới đây sẽ đa ra phơng pháp thiết kế và tính toán buồng đốt lớp sôi bọt ,
1.2 Tính chọn một số thông số kĩ thuật buồng đốt lớp sôi bọt Khi
lựa chọn cấu hình một buồng đốt lớp sôi . cần phải tính chọn một số
thông số quan trọng , đó là :
+ Diện tích ghi phân phối gió - Fghi
Dựa trên cơ sở lí thuyết và thực nghiệm , có thể có các cách xác định diện
tích ghi phân phối gió nh sau :
* Theo tiêu chuẩn tính nhiệt của Liên Xô (TL 4)
Fghi=Btt.Vkhoi( LS +273)/273. .

m2.

( 1-1)

* Btt -Tiêu hao nhiên liệu tính toán - Kg/s . ;
- Vkhoi - Thể tích khói - m3 TC/Kg NL .

- LS - nhiệt độ lớp sôi - 0C .
- - Tốc độ không khí hoặc khói đi qua lớp sôi ở nhiệt độ tính toán .
* Có thể chọn sơ bộ diện tích ghi theo cờng độ toả nhiệt của một đơn vị diện
tích ghi - qGHI = 1-2 (MW/m2)- đối với lò tầng sôi bọt .( TL 7; TL 9)
1-4


* Hoặc xác định theo công thức thực nghiệm sau (TL 5):
qGHI = 3,8..273/[ BL(273+LS)]

(MW/m2)

(1-2)

Trong đó - BL - Hệ số không khí thừa .
Ví dụ , khi BL =1,2 . t=9000C . = 2,0 m/s . ta có qGHI = 1,5MW/m2.
- Theo TL 9 :
Fghi = (0,3-0,35) D . m2 .
Diện tích bề mặt đốt nằm trong lớp sôi: HLS = (1,4-1.6) D . m2 .
ở đây D- công suất hơi T/h
+ Nhiệt độ lớp sôi LS phụ thuộc chủ yếu vào loại nhiên liệu . Với các loại
than khó cháy nh than Anthracite,,,để ổn định cháy nhiệt độ làm việc lớp sôi
nên lấy bằng 900-950 0C , và phải nhỏ hơn nhiệt độ bắt đầu mềm của tro ( t1 ;
DT)hơn 500C .
+ Tốc độ sôi của buồng đốt tầng sôi bọt chọn trong khoảng 1- 3,5 -4,0 m/s
(TL 4 ;TL 7) .hoặc có thể chọn theo lợng không khí thổi qua 1 m2 diện tích
ghi , theo TL 9 lợng không khí vận hành tối u , cỡ 2000-2800 m3TC/m2
ghi . ( tức bằng khoảng 3-4 lần lợng 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 từ trở lực của ghi pGHI và
trở lực của lớp hạt trơ pLS . Trở lực của ghi nên khá lớn để đảm bảo phân bố
không khí đều trên toàn bộ bề mặt lớp , thờng chọn pGHI = pLS ; pGHI
200mmH2O
+ Về kết cấu : buồng đốt lớp sôi nên có hình dạng phía dới nên nhỏ hơn phía
trên , tức là tờng buồng đốt đoạn dới có góc loe , mở ra lên phía trên , với góc
loe cỡ 400-450 ( xem hình 1) .
+ Chiều cao lớp hạt trơ ở trạng thái tĩnh cần phù hợp vơí 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 500-400mm ; nhng cũng có thể đạt tới 1,0m ( TL 7 ; trang
23). Cỡ hạt trơ 0,5-2,0 mm , cỡ hạt nhiên liệu có thể đến 50mm , nhng thông
dụng có cỡ 0-6,0 mm .
+Thể tích buồng đốt đợc tính toán để đảm bảo làm mát khói ra khỏi buồng lửa
tới nhiệt độ nhỏ hơn nhiệt độ trung bình lơps sôi 1500C-3000C , tốc độ khói
nóng ở vùng trên buồng lửa , phía ra khỏi buồng lửa càng nhỏ càng tốt , cỡ
trên dới 1m/s .

1-5


Phần trên buồng
đốtL3

Vùng quá độ

Than vào

LSÔI=
L1+L2

Đoạn cơ bản
Không khí

Xỉ
Ghi phân
phối gió

Hộp gió

Phần lớp
sôi

L4

Hình 1 Kết cấu chung phần dới buồng đốt BFB ( TL 9)
1.3 Tính nhiệt buồng đốt BFB theo phơng pháp tính nhiệt tiêu chuẩn
của Liên Xô (TL5-4)
ở đây sẽ đa ra các bớc tính toán chính :
a- Tốc độ sôi tới hạn nhỏ nhất th cần phải tính cho hạt có cỡ hạt là d k,
cỡ hạt này có phần còn lại trên rây R k =0.05 khi rây khối hạt than nguyên
liệu . Công thức dùng để tính th là công thức tính tốc độ sôi tới hạn thông thờng :
a- Reth =(a2+b.Ar) 0,5 - a .
ở đây a= 42,85(1-th)/ ; b=0,571. th3.
hoặc đơn giản hơn :
b- Reth= Ar/ (1400+5,22. Ar0,5) -nếu th =0,40
c- Reth = Ar/ (710+4,0 . Ar0,5) - nếu th =0,48
d - Reth = A r. th4,75 / [ 18+0,6 (A r. th4,75)0,5]
từ (1-5 ) tính đợc th= khi. A

1-6

(1-2)

(1-3)
(1-4)
(1-5)


- Ar = g.d3 . (hat/ khi -1) / 2 .
- hat và là khối lợng riêng ,Kg/m3 và hệ số hình dạng hạt ;
- khi và khi - là khối lợng riêng của khí -Kg/m3và độ nhớt động học
của khí m2/s ;
- th - độ rỗng của khối hạt ở chế độ bắt đầu sôi ; Khi số liệu về th và
không tin cậy , có thể lấy nh sau :
a=33,7 ; b=0,0408. th =0,40-0,48 ; độ nhớt động lực học của khí khói ở
áp suất khí quyển =1,5.10 -6.T1,5/(T+123,6) -N .s /m2 ; khối lợng riêng
không khí ( có thể dùng cho khói với sai số nhỏ )-khi =1,293 . 273/ T kg/m3;
khi =/ khi .
b- Tốc độ bay của hạt -bay - là tốc độ dòng khí mà khi đó lực khí động
dòng khí tác dụng lên hạt lớn hơn trọng lợng 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:
- bay =Rebay . / d hat
Rebay = Ar /(18+0,61 .Ar0,5 ).
Dới đây đa ra các giá trị th và bay của hạt có
hat = 2,65g/cm3 ,
khi thổi bằng không khí có nhiệt độ 200C và 10000C ; th =0,4
d= , mm ..............

0,1

0,2

0,5

1,0

2,0

5,0

th ,(m/s) .(200C)

0,01

0,037

0,18

0,47

0,96

1,84

bay ,(m/s) .(200C)

0,6

1,64

4,22

6,84

10,4

16,8

th ,(m/s) .(10000C)

3,8.10-3

bay ,(m/s) .(10000C) 0,28

0,015

0,088

0,31

0,96

2,88

1,0

4,44

10,2

18,8

33,9

c- Nếu có dùng đá vôi để khử L u huỳnh trong than , thể tích khí CO2
trong khói sẽ tăng một lợng V RO2,K do đá vôi bị nhiệt phân , do đó :
VRO2,K = VRO2+ 0,157Bdavoi/Btt và
(1-6)
Vkhoi = Vkhoi+ 0,3125 Bdavoi/Btt
(1-7)
d- Phân lợng tro bay trong khói của lò lớp sôi bọt - ab phụ thuộc cỡ hạt
nhên liệu ; tính chất vật lí của tro và tốc độ làm việc của khói trong buồng đốt
. Giá trị
ab 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 5-2.

1-7

và

1= abay + axi


Hình 2 ( Toán đồ 3 ;TL 4) ) Xác định phần tro bay a bay trong khói
+ Cân bằng nhiệt : - Tổn thất nhiệt q3 của buồng đốt lớp sôi công suất
nhỏ có thể lấy bằng 0,5-1,0 %.
a- Tổn thất nhiệt do cháy không hết về cơ khí q4 cũng tính dựa theo phần
tổn thất cháy không hết do than còn nằm trong xỉ q4xi và tổn thất cháy không
hết do than còn nằm trong tro bay q4bay :

q4 = q4xi + q4bay
q4xi = 32,65.Alv. axi .xi/ QtLV.(100- xi) . %
( 1-10).
trong đó : QtLV - Nhiệt trị thấp làm việc của than, MJ/Kg ; axi = 1- abay
- phần tro của than thải khỏi lớp từ đáy buồng lửa ; xi - phần than cha 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 than có ALV<50% ; với than có
ALV> 50%
tính q4xi theo công thức (1-10 ) , khi đó giá trị xi đối với đa số nhiên liệu lấy
bằng 0,5-3% , hoặc có thể xác định theo hình 3 .
Gía trị A dùng trong toán đồ xác định theo quan hệ sau :
A=.K . 102./ [ kC.hKC.3 .(-0,5 ).V0.(KC+273)]

(1-11)

trong đó : - tốc độ sôi . m/s ; K và 3 - khối lợng riêng của hạt kốc và của
tro . kg/m3 ; hKC - chiều cao lớp sôi . m ; - hệ số không khí thừa ; V0 - lợng không khí lí thuyết - m3/Kg ; KC - nhiệt độ lớp sôi -0C ; kC - hằng số
tốc độ phản ứng của than với không khí trong lớp sôi -m/s ; Khi không có số
liệu thực nghiệm tin cậy , có thể tính kC theo định luật Areniuss :
kC= k0 exp( -- E/8,31TLS)
(1-12)
TLS = KC+273 ; hệ số k0 phụ thuộc năng lợng hoạt hoá E của phản ứng theo
quan hệ sau
lgk0=0,208 .10 - 4 .E+1
(1-13)
1-8


Hình 3 ( Toán đồ 4 TL 4) Xác định chất cháy còn trong xỉ lò lớp sôi
Năng lợng hoạt hoá E của hạt Kốc có thể lấy các giá trị sau : với than

Anthracite E=140-146 .103 KJ/Mol ; than đá E= 115-135 .103 KJ/Mol .
Giá trị qbay có thể xác định theo toán đồ hình 4 phụ thuộc loại nhiên liệu ,cỡ
hạt và điều kiện cháy .

Hình 4 ( toán đồ 5 .TL 4) Xác định tổn thất nhiệt do cháy không hết
về cơ khí trong tro bay - q4bay
1-9


Trong toán đồ hình 4 , giá trị Q K/QiLV = 1- Vdaf (100-WLV-- ALV ). 10-4 ; 1 cỡ hạt tro lớn nhất bay khỏi lớp sôi , khi làm việc với tốc độ sôi ; 0- cõ 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 than RT=Vdaf/ ( 100 - Vdaf) , nh sau :
q4bay = 25-25.RT ,
(1-14)
b- 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
thất nhiệt do cháy không hết về cơ khí giảm , bằng :

àthu , thì tổn

q*4bay = q4bay. (1- àthu )
(1-15)
c- Tổn thất nhiệt q6 tính theo công thức tính q6 của các phơng pháp
tính cân bằng nhiệt buồng đốt thông thờng , với nhiệt độ xỉ thải lấy bằng
nhiệt độ lớp sôi . Với lò công suất nhỏ có thể lấy q6=0 .
+Trao đổi nhiệt trong buồng đốt lớp sôi .
Nh hình 1 , ngời ta có thể chia chiếu cao buồng đốt thành 3 vùng tính toán :
a- Vùng lớp sôi , có chiều caobằng chiếu cao lớp sôi đã dãn nở ở tốc độ
khói làm việc , thờng chiều cao này bằng 1,3-1,5 chiều cao lớp tĩnh , hoặc xác

định từ giả thiết là độ rỗng làm việc của lớp là LS = 0,7-0,8 . Vùng này có
khả năng trao đổi nhiệt riêng (xem phần dới ) .
b- Vùng trung gian (Vùng ngay trên lớp sôi ; Disengaging zone ; Flash
zone ) . Vùng này có chiều cao 300mm-400mm ( i6-48 ;TL 4 . trang 101 TL
6 ) . Hệ số truyền nhiệt vùng này ( K TG)bằng nội suy tuyến tính giữa hệ số
truyền nhiệt trong lớp sôi và hệ số truyền nhiệt vùng trên buồng đốt ( TL
4 ) ; hoặc tính theo công thức sau ( TL 1,TL 2)
KTG = KLS .exp {- [( 10+38,7 Z)/25,8] 2.2 }
( 1-16)
ở đây KLS ; KTG - hệ số tryền nhiệt trong lớp sôi và ở lớp trung gian . Z chiều cao lớp trung gian - m .
Trong trờng hợp cần đơn giản tính toán , ngời ta qui ớc lâý KTG bằng hệ
số truyền nhiệt của phần trên buồng đốt .
c -Vùng trên buồng đốt ( Vùng trên lớp sôi ; vùng còn lại của buồng
đốt ...)là phần còn lại của buồng đốt . Phơng pháp tính nhiệt nh phơng pháp
tính nhiệt buồng đốt thông thờng , chỉ lu ý rằng :

1 - 10


- Do nhiệt độ buồng lửa thấp , tốc độ khói lớn ..nên vai trò truyền nhiệt
đối lu đóng vai trò đáng kể , không thể bỏ qua , nh trong các tính nhiệt buồng
đốt thông thờng .
- Mật độ tro bay trong khói lớn , một số thông số của khói và tro lớp
sôi khác với của buồng đốt bột than , cần đa vào ( sẽ trình bầy kĩ ở dới ) .
d- Khi tính thiết kế , cần xác định diện tích phần bề mặt đốt bố trí trong
lớp sôi -HLS . Giá trị HLS có thể xác định sơ bộ nh ở mục 1.2 , hoặc xác định
theo phơng trình cân bằng nhiệt lớp sôi sau :
QTLV( 100- q3 -q4 ) /100 -QK - QKK = IKH +QBX +QCI +Q6

(1-16)

ở đây : 1- QK - là nhiệt dùng để nhiệt phân các thành phần Cacbonat có
trong tro của than và trong đá vôi đa vào .
QK=40,7 . k .[(CO2)LVK + 0,3125 .BDAVOI/Btt
(1-17)
ở đây - k- hệ số phân huỷ Kacbonat ; khi nhiệt độ lớp LS > 8000C ; k=1 .
(CO2)LVK = 100..VRO2,K/VKH - là phần trăm khí CO2 trong khói tạo bởi phân
huỷ Cacbonat . VRO2,K = 0,157 BDAVOI/Btt .
BDAVOI - Lợng đá vôi ( CaCO3) đa vào để khử phần lu huỳnh SLV có trong
nhiên liệu :
BDAVOI = 0,01.Btt.3,125.J.[SLV -.ALV .(0,57.10-2.CaO+ 0,8.10-2MgO)] (1-18)
CaO; MgO : lợng ,% , các oxit Ca và Mg có trong tro nhiên liệu
J- Hệ số d Canxi - thờng chọn bằng 2-3 .
- Hiệu suất liên kết các oxit kim loại với lu huỳnh . J= 0.75 - 0,9 .
2 - QKK - là nhiệt không khí đa vào , cũng chỉ tính đến khi gia nhiệt
không khí từ ngoài .
3IKH - Entanpi khói đi ra khỏi lớp .Xác định với nhiệt độ lớp sôi và
hệ số không khí thừa lớp sôi .
4 - QBX - Tổn thất nhiệt do có bức xạ từ lớp sôi lên phía trên buồng
đốt .Chỉ tính khi phần trên buồng đốt có bố trí bề mặt nhận nhiệt và chỉ tính
đến khi đốt than đá hoặc than Anthacite , vì chỉ khi đó nhiệt độ không gian
phía trên lớp sôi mới thấp hơn nhiệt độ lớp , và môi trờng khí phía trên lớp là
trong suốt . Khi này :
QBX = 5,67 .10-8 aK.HBX . ( TLS4 - TBB4 ) .10-3 /Btt
(1-19)

1 - 11


- TLS ; TBB - Nhiệt độ tuyệt đối lớp sôi và lớp bám bẩn phía ngoài bề mặt

đốt .
Khi xác định TBB , do không có giá trị thực nghiệm , nên lấy giá trị hệ số bám
bẩn là giá trị của loại than đóng xỉ nhiều .
- aK - độ đen qui dẫn của môi trờng buồng đốt , xác định phụ thuộc tỉ
số giữa bề mặt cháy phía trên lớp sôi so với toàn bộ bề mặt tờng phía trên bề
mặt đó , hệ số hiệu quả nhiệt và độ đen ngọn lửa . ( tơng tự nh tính unhiệt
lò ghi ) . Khi này hệ số làm yếu bức xạ của các hạt tro có thể tính theo công
thức sau ( coi rằng mật độ tro nhỏ àTRO <0,5Kg/Kg .) :
kTRO . àTRO = 4300 KHOI àTRO / ( TBL``. dTRO )2/3 .

(1-20a).

dTRO - m - đờng kính hiệu quả của hạt tro khi đốt trong lớp sôi cao hơn
trong các buồng đốt bột than , xác định theo toán đồ hình 5 .
- àTRO - Mật độ tro không thứ nguyên , nếu có tính đến hệ thống thu hồi tro
về buồng đốt sẽ tính theo công thức :
àTRO = ALV.aBAY / [100. GKHOI ( 1- TH)].

(1-20b)

GKHOI ; - Khối lợng riêng khói - Kg/m3 và TH - hiệu suất hệ thống thu hồi.
- Q6 = q6.QtLV . Tổn thất nhiệt do tro nóng thải ra ngoài từ đáy buồng
lửa .

Hinh 5 . (Toán đồ 6 . TL 4) . Đờng kính hiệu dụng của tro lớp sôi

1 - 12


5- QCI - Nhiệt có ích truyền cho các bề mặt đốt bố trí trong lớp sôi gồm 2

thành phần
QCI = QCI1 + QCI2 +
QCI1 = HLS . k. . 10-3 /Btt

(1-18)

Trong đó - HLS là diện tích bề mặt đốt bố trí trong lớp sôi - m2 ; giá trị H LS
khi tính thiết kế là giá trị phải tìm , khi tính kiểm tra lấy từ các số liệu kết
cấu buồng lửa .
K - Hệ số truyền nhiệt - W/m2 .0K .
- Độ chênh nhiệt độ trung bình số học = LS - 0,5 ( t` =t``) .
t` và t`` là nhiệt độ môi chất và ra khỏi bề mặt đốt .
K = (1-1 + 2-1 ) -1
(1-19)
Hệ số tản nhiệt từ lớp sôi đến bề mặt đốt bố trí trong lớp 1 = BX + DL
Hệ số tản nhiệt đối lu
DL = ( KHOI/d) [ 0,85Ar0,19 + 0,006Ar0,5 . Pr0,33]
(1-20)
KHOI - Hệ số dẫn nhiệt của khói - W/m.0K ở nhiệt độ trung bình giữa khói và
bề mặt ống . d- đờng kính trung bình của hạt tro . Nếu cho rằng hệ số tản
nhiệt đói lu + dẫn nhiệt của các hạt tro lớn không phụ thuộc đờng kính hạt và
nhiệt độ , thì có thể dùng công thức đơn giản sau :
DL = 13,7 [ TRO]1/3
(1-21)
ở đây TRO - Khối lợng riêng của hạt tro - kg/m3.
Hệ số tản nhiệt bức xạ xác định nh sau :
BX = 0 ( TLS2 + TVO2 ) . ( TLS + TVO ) . ( VO-1 + LS-1 -1 )-1
(1-22)
ở đây VO-1 ; LS-1 - - Khả năng bức xạ của bề mặt đốt và của lớp sôi Khả năng bức xạ của lớp sôi LS = TRO0,4 ( 1-Y) . ( TVO/TLS ) 4 +Y . (1-23)
ở đây :

Y= 1-exp ( - 0,16. Ar0,26)
(1-24)
TRO - độ đen của hạt tro trong lớp sôi . TRO = 0,7- 0,81 .
VO = 0,8 ( với ống thép .).
Nếu không đủ số liệu tính toán theo các công thức trên , thì hệ số tản nhiệt
1
có thể lấy bằng 250 W/m2..0K .

1 - 13


Nhiệt lợng QCI2 là nhiệt lơng truyền cho các bề mặt bố trí trong vùng chuyển
tiếp , xác định nh phơng trình (1-18) , với giá trị hệ số k tính nh hớng dẫn
trong mục b- phần tính trao đổi nhiệt trong buồng đốt lớp sôi ( trang 5-10).
Nhiệt độ buồng đốt lớp sôi thấp hơn nhiệt độ buồng đốt bột than rất nhiều ,
nên việc tính Entanpi I``BL và nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa - ``BLkhông
thực hịên theo công thức tính nhiệt tiêu chuẩn Bolzman - ( `` BL = T``BL/TLT
= B00,6/( M. a0,6 + B00,6), mà xác định nh sau :
Entanpi Khói ra khỏi buồng đốt lớp sôi xác định từ phơng trình cân bằng
nhiệt:
I``BL = QDV - QCI
(1-25)
QDV - Nhiệt lợng đa vào buồng lửa , tính nh phơng pháp tính nhiệt tiêu chuẩn
QCI - Nhiệt lợng truyền cho buồng đốt , gồm từ nhiệt lợng lớp sôi truyền cho
bề mặt đốt trong lớp sôi QCI! ; nhiệt lợng truyền cho bề mặt đốt nằm ở vùng
trung gian QCI2 ;và nhiệt truyền cho bề mặt đốt nằm phía trên buồng đốt QCI3 .
trong đó QCI3 = HBX .K. .10-3 /Btt
(1-26)
Giá trị K tính nh phơng pháp tính nhiệt tiêu chuẩn , lu ý đến các thông số
trong công thức tính hệ số làm yếu bức xạ của môi trờng buồng đốt lớp sôi có

khác ; xem công thức (1-20a ) và (1-20b) .
Khi đốt than Anthracite và than đá , cần lu ý là các bề mặt đốt phía trên
buồng lửa nhận thêm lợng nhiệt bức xạ từ lớp - QBX trong (1-16)và (1-19) .
Trong phụ lục PL 1 , đa ra ví dụ tính nhiệt buồng lửa lớp sôi bọt theo phơng
pháp này .
1.4 Tính nhiệt buồng đốt lớp sôi bọt theo phơng pháp của Đại học thanh
hoa Trung quốc .
Tính nhiệt các bề mặt đốt trong lớp sôi bọt cũng tiến hành hoặc theo phơng
pháp tính thiết kế hặc tính kiểmt tra , dựa vào hai phơng trình cơ bản sau :
Phơng trình truyền nhiệt QTNLS = KLS . HLS . t . 10-3
(1-27)
QTNLS- Nhiệt truyền trong lớp sôi -KW
.
KLS - Hệ số truyền nhiệt trong lớp sôi .
HLS --- Diện tích bề mtj đốt nằm trong lớp . -m2
t -- Độ chênh nhiệt độ giữa lớp sôi và môi chất.

1 - 14


Phơng trình cân bằng nhiệt QCBLS = xLS. . Btt. [QBL - IBL``] - QXI (1-28)
QCBLS - Nhiệt lợng truyền trong lớp sôi - KW
xLS - Hiệu quả cháy kiệt nhiên liệu , thờng có giá trị 0,75-0,9 tuỳ theo
loại niên liệu ,cỡ hạt , có thể chọn theo bảng sau :
Giá trị xLS của một vài loại nhiên liệu.
Loại nhiên liệu
Than nâu , nhiều chất
bốc
Than đá
Than Anthracite

Hỗn hợp than đá
+Anthacit

XLS
0,75
0,8
0,9
0,80-0,90

Ghi chú

Tuỳ mức hỗn hợp

- Hêi số bảo ôn
Btt- Tiêu hao nhiên liệu tính toán Kg/s .
QBL = QtLV + IKHONGKHI - Nhiệt lợng đa vào buồng lửa KJ/Kg.
QXI = Btt . QtLV q6 / 100 tổn thất nhiệt vật lí của xỉ KW
Cân bằng hai phơn trình (1-27) và (1-28) , tìm đợ c diện tích bề mặt đốt cần
bố trí trong lớp sôi
HLS = QTNLS/ (KLS. t ) - m2
Khi tính thiết kế , niệt độ trung bình lớp sôi nên chọn trong khoảng ( 850-950)
0
C
( giá trị lớn dùng cho than khó đốt ) ,. Nhiệt độ khói ra khỏi lớp sôi ``LS = LS(30-50)0C . nếu đốt than có nhiệt trị cao hoặc khi bố trí nhiều bề mặt đốt lớp ;
Khi đốt than nâu ..dễ cháyvà bố trí ít bề mặt đốt trong lớp , chọn ``LS = LS .
Khi tính kiểm tra , do đã biết HLS , sau khi cân bằng ( 1-27) và 1-28) , đợc QTNLS = KLS . HLS . t . 10-3 = QCBLS = xLS. . Btt. [QBL - IBL``] - QXI ; rút
ra :
IBL`` =
QBL- (KLS . HLS . t . 10-3 + QXI )/ xLS. . Btt.
(1-29)

từ đó xác định ``LS .
+ Hệ số tản nhiêt KLS LS = BX + Dl
BX - Hệ số tản nhiệt bức xạ , xác định phụ thuộc nhiệt độ trung bình
lớp sôi và bề mặt đốt theo công thức sau :
1 - 15


BX = 0 . aLS. 0,5 .( aVO+1) .(TLS4 - TVO4)/ (TLS - TVO) . W/m2.K
(1-30)
-8
ở đây - 0 = 5,67.10 W/m2.K - Hằng số bức xạ của vật đen tuyệt đối .
-. aLS = 0,7-0,8 - độ đen của vật liệu hạt lớp sôi .
-. aVO = 0,82 - độ đen của bề mặt trao đổi nhiệt .
_ DL - Hệ số tản nhiệt đối lu
i- Đối với bề mặt đốt dạng dàn ống đứng hoặc mặt phẳng đứng
DL= 1554,4 . KHI . ( 1-K ) . Re 0,23HAT ./TD W/m2.K
(1-31)
.
- KHI - Hệ số dẫn nhiệt của khói ở nhiệt độ làm việc - W/m.K
- K = [ 18. Re HAT + 0,36.Re 2HAT)/Ar ]0,21
( 1-32)
- Ar = ( g . TD HAT )/ (2KHI..KHI )
ii- Đối với bề mặt đốt dạng chùm ống nằm ngang
Khi (Pr.CHAT /A r . CKHI) < 10-4
DL= 2969,6 . KHI .CS . Re [( 1-K )/ K ]1,2. (Pr.CHAT /A r . CKHI) 0,3 / TD.
W/m2.K
(1-33)
Khi (Pr.CHAT /A r . CKHI) > 10-4
DL= 16356,0 . KHI .CS . Re [( 1-K )/ K ]1,2. (Pr.CHAT /A r . CKHI) 0,5 / TD.
W/m2.K

(1-34)
ở đây - Pr = /a - Số Prantl của khí .
CKHI; CHAT - nhiệt dung riêng của khí khói và của hạt - Kj/Kg
CS = CS1 .CS2 ;
CS1 = ( S1 / 6d ) 0,3 - khi S1 > 6d , CS1 =1
CS2 = ( S2 / 2d ) 0,3 - khi S2 > 2d , CS2 =1
S1 ; S2 = bớc ống ngang và dọc
Tính tryền nhiệt phần trên lớp sôi Nh đã nói , trên lớp sôi có thể phân thành
2 lớp là phần ngay trên lớp ( có chiều cao 300mm-400m , còn gọi là phần
trung gian ; phần chuyển tiếp ) , và phần trên buồng lửa , là phần còn lại của
buồng lửa . Theo phơng pháp tính nhiệt tiêu chuẩn của Liên xô , hai phần này
tính riêng . Theo phơng pháp tính của đại học Thanh hoa , để đơn giản tính
toán , ngời ta tính truyền nhiệt chung một bớc cho phần bề mặt đốt trên lớp sôi
và trên buồng lửa , và xác định nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa - ``BL theo
công thức thực nghiệm sau
``B = {[0 +273 ] /{[ C .(T0/1000)4. 4,18..HTLS/Btt.QTLS]0,6 +1}}- 273 (1-35)
ở đây :
Btt - Kg/h
1 - 16


QTLS -KJ/kg
C- Hệ số kinh nghiệm , với than A nthracite C= 5500-6000 ; với than đá C=
4200-4300
T0 = 0 +273 - Nhiệt độ cháy tuyệt đối lí thuyết , xác định theo nhiệt lợng
đa vào phần trên buồng lửa QTBL = xLS . I``LS + ( 1- xLS) QtLV
xLS - Hiệu quả cháy kiệt trong lớp sôi ; đã xác định ở phần tính lớp sôi
I``LS - Entanpi khói ra khỏi lớp sôi ; đã xác định ở phần tính lớp sôi
HTBD - Tổng diện tích bề mặt đốt bức xạ bố trí trên lớp sôi ( phần trên
buồng lửa ).

Thí dụ tính toán xem Phụ lục PL 2
Phụ lục PL 2 Tính nhiệt buồng lửa tầng sôi theo phơng pháp của trờng
Đại học Thanh hoa .Hình ve xem phụ lục
1- Thông số lò hơi :
Công suất hơi tính toán :
-áp suất bao hơi :

D= 14000kg/h
PBH = 25,4 at

-áp suất hơi quá nhiệt
PQN = 24,7 at.
-Nhiệt độ hơi quá nhiệt :
tQN = 3610C .
- Nhiệt độ nớc cấp :
tNC = 1060C .
- Hệ số xả =
p = 1% .
- Lợng nớc xả lò
DXA = 140kg/h .
- Nhiệt độ không khí lạnh
t KKL = 100C .
- Nhiệt độ khói thải
THAI = 2820C .
2-Đặc tinh nhiên liệu : Than Anthracite ,cám B , Mỏ đông tây
CLV = 56,1 %
HLV = 2,76 %
OLV = 7,94 %
NLV = 0,80 %
SLV = 0,95 %

WLV = 4,30%
ALV = 27,14 %
Cộng
= 100%
Nhiệt trị thấp làm việc QtLV = 4.851 KCal/Kg = 20.277KJ/Kg .
3- Cân bằng không khí :
1 - 17


Lựa chọn hệ số không khí thừa trong lớp sôi - LS= 0,99
Hệ số thừa không khí ra khỏi lớp sôi LS= 0,99 .
Hệ số thừa không khí ra khỏi buồng lửa LS= 1,06 .
Lợng không khí lí thuyết V0KK = 5,488 m3TC/Kg .
--Thể tích khí RO2 - VRO2 = 1,053 m3TC/Kg
- Thể tích khí N2 lí thuyết - V0N2 = 4,342 m3TC/Kg
- Thể tích hơi nớc H2O lí thuyết - V0H2O = 0,448 m3TC/Kg
- Thể tích khói khô V0 KKHO = VRO2 + V0N2 = 1,053 +4,342 = 5,395 .
- Thể tích khói V0 K = V0KKHO + V0H2O = 5,395 + 0,448 = 5,843 .
+3- Thành phần và thể tích khói :
Bảng B 4.1
T/t Tên đại Kí
Đơn vị
Cách tính
Bề mặt đôt
Lớp sôi Trên
lợng
hiệu
lớp sôi
1 Hệ số
0,99

1,025

0,5( ` +`` )
không
khí thừa
trung
bình
2 Thể tích VH2O
m3TC/kg V0H2O + 0,0161
0,447
0,45
hơi nớc
VOKK( -1)= 0,448+
0,0161x5,488x(-1)
3
Thể
VKHKHO m3TC/kg VOKHKHO+(-1)VOKK = 5,45
5,51
tích
5,395 +5,488x(-1)
khói
khô
4 Thể tích VKH
m3TC/kg VKHKHO+ VH2O
5,897
6,0
khói
5 Phân
pRO2
At

pRO2 = VRO2/VKH
0,179
0,177
thể tích
RO2
6 Phân
pH2O
At
pH2O = VH2O/VKH
0,076
0,076
thể tích
H2O
7 Phân l- ax
chọn ax=0,191
ợng xỉ
1 - 18


8

Phân lợng tro
bay

ab

1- ax = ab =0,809

Bảng B 4-2
Nhiệt độ

khói 0C
200
800
900
1000

Entanpi khói

Entanpi khói - Kj/kg
``LS=0
``LS= 1,11 ``LS=
1,237

``BL= 1,06 TH=1.52
2435.0

8372
9409

9146
10274

10111
11357

7720
8866
9961

4- Cân bằng nhiệt

Bảng B 4-3
T/t Tên đại lợng
1
2
3
4

5
6
7

Nhiêti trị thấp
tính toán
Nhiệt độ khói
thoát
Entanpi khói
thải
Entanpi không
khí lạnh
(tKKL=100C)
Tổn thất nhiệt
cơ khí
Tổn thất nhiệt
khói thải
Tổn thất nhiệt

Kí
hiệu
QtLV

Đơn vị

Cách tính

Kết quả

KJ/kg

cho

20.277,0

C

tKT

Giả thiết

282

IKT

Kj/kg

bảngB 4-2

3471,0

IKKL Kj/kg

(C)KKL.V0KK

73,0

q4

%

chọn

25,0

q2

%

12,47

q3

%

(ITH- TH.IKKL)/Btt. ( 10,01.q4)
chọn

0

1 - 19

0,0

hoá học
8
Tổn thất nhiệt
q5
%
chọn
1,5
tản nhiệt
9
Tổn thất nhiệt
q6
%
0,25
(C)xi.[ALV.axi/(100do xỉ tràn ( tXI=
rTHO)]. 100/Btt
0
980 C)
10 Tổng tổn thất
%
q2+q3+q4+q5+q6
39,22
q
nhiệt
11 Hiệu suất lò
%
60,78
100- q
LO

QN
QN
0
12 Entanpi hơi quá i``QN
KJ/kg p =24,7at ; t = 361 C
3148,0
nhiệt
13 Entanpi nớc
iNC
Kj/kg
tNC=1060C
443,0
cấp
14 Entanpi nớc xả iXA
Kj/kg
pBH= 25,4at
970,0
15 Nhiệt có ích
QCI
KW
D(iQN-iNC)
10612,0
của lò
+DXA( iXA-iNC)
16 Tiêu hao than B
Kg/s
0,8583
100.QCI/(QtLV.)
17 Tiêu hao than
Btt

Kg/s
B . (1-q4/100)
0,6444
tính toán
Ghi chú : 1- Trong tính toán , chọn tỉ lệ tro thải qua đờng tràn xỉ : aTRAN
=0,191 , tỉ lệ tro nhỏ trong lớp a nho = 0,067 , tỉ lệ tro bay đợc thu hồi ở khử bụi
aBAY = 0,742
2 - Tơng ứng , thành phần than cha cháy còn nằm trong các thành phần tro
trên là
rTRAN= 2,5% ; rnho = 42,0% ; r BAY = 32,2%.
5 Tính truyền nhiệt phần trong lớp sôi . Chi tiết tính toán xem bảng B 4-4
6 Tính truyền nhiệt phần trên lớp sôi . Chi tiết tính toán xem bảng B 4-5
a- Kích thớc hình học phần trên lớp sôi tính đợc theo bản vẽ nh sau
Tổng diện tích bề mặt bức xạ hữu hiệu phần trên lớp sôi : HBXTLS = 63,26m2

1 - 20


Bảng B 4-5
-

Kí hiệu Đơn vị

Cách tính

Kết

Diện tích bề mặt
truyền nhiệt bố trí
nằm ngang trong

lớp sôi
2 Diện tích bề mặt
truyền nhiệt bố trí
đứng trong lớp sôi
3 Tổng diện tích bề
mặt đốt bó trí trong
lớp sôi
4 Nhiệt độ trung bình
lớp sôi
5 Nhiệt độ khói ra
khỏi lớp sôi
6
Hệ số tản nhiệt đối
lu của dàn ống nằm
ngang
7
Hệ số tản nhiệt đối
lu của dàn ống nằm
đứng
8 Hệ só tản nhiệt bức
xạ trong lớp sôi
9 Hệ só truyền nhiệt
cho dàn ống ngang
10 Hệ só truyền nhiệt
cho dàn ống đứng
11 Hệ só truyền nhiệt
trung bình cho dàn
ống

HNGANG

m2

Theo thiết kế

quả
14,39

HDUNG

m2

Theo thiết kế

9,65

HLS

m2

HLS= HNGANG +
HDUNG

24,04

LS

0

C

Giả thiết

978,0

C

Giả thiết

978,0

12 Tổng lợng nhiệt

QLS

1

``LS

0

DLNGANG

W/m2.0C Công thức (1-32)

153,0

DLDUNG

W/m2.0C Công thức (1-31)

86,6

BX

W/m2.0C Công thức (1-30)

172,0

LSNGANG

W/m2.0C LSNGANG= BX +
DlNGANG
W/m2.0C LSDUNG= BX +
DlDUNG
W/m2.0C KLS= (
LS
DUNG.HDUNG+
LS
NGANG .HNGANG) /
HDUNG+ HNGANG
KW
KLS.HLS. t=

325,0

LS DUNG
KLS

1 - 21

258,7
298,0

5392,


truyền trong lớp sôi
13 Tỉ lệ cháy kiệt trong
lớp sôi
14 Hệ số bả ôn
15 Nhiệt lợng đa vào
trong lớp sôi
16 Hệ số thừa không
khí thực

LS

-

257.24,04.(978225,4)
Giả thiết



-

=m1/ ( 1+

QDV

KJ/kg

LS THUC

-

q5/LO)
QDV=QtLV+ QKK=
20277+72=
LS / LS

17

Entanpi khói ra
khỏi lớp sôi

I``LS

KJ/kg tra bảng với ``LS =
9680C

18

Tổn thất nhiệt
do xỉ
Nhiệt lợng khói
toả ra trong lớp
sôi
Tỉ lệ cháy kiệt

thực
Entanpi khói ra
khỏi lớp sôi
Nhiệt lợng khói
toả ra trong lớp
sôi thực

Q6

KW

B.q6.QtLV/100.10-3

Q LS

KW .
103

LS..Btt(QDV-I``LS)-Q6

LS

-

Sai số

Q

19

20
21
22

23

I``LS
QLS

0,9-0,91
0.976

dùng phuong pháp 3
diểm
KJ/kg I``LS =QDV- ( QLS +Q6)/
LS..Btt
KW
QLS= LS..Btt ( QDVI``LS) -Q6 =0,86.0,976 .
0,6444.( 2034910316)=
%
(5,392 - 5,38)/5,38

20349,0
1,2371,1-0,99
1095699159079
0.032
5.854.687.03
0,86
10316,
5,38 .

103

0,22

Bảng B 4-5 Tính truyền nhiệt phần trên lớp sôi
T/t

Đại lợng

1

Nhiệt lợng đa
vào phần trên

Kí
hiệu
QTLS

Đơn vị

Cách tính

Kết quả

KJ/Kg

LS.I``LS+ (1- LS) QtLV

11708,0

1 - 22


2

3

4

5
6

lớp sôi
Nhiệt độ tuyệt
đối khói lí
thuyết phần
trên lớp sôi
Phụ tải nhiệt
diện tích phần
trên lớp sôi
Nhiệt độ khói
ra khỏi phần
trên lớp sôi

K

1404,0

0

0

QFTLS

W/m2.0C Btt. QTLS/HTLS

119,5.103

``TLS

0

C

767,0

Entanpi khói ra I``TLS
khỏi lớp sôi
Lợng nhiệt
QTLS
truyền cho
phần trên lớp
sôi

Bảng I-, ứng với
``LS=1,06

Công thức (5-35) :
``TLS = {[1131 +273 ]
/{[ 4700. .

(1404/1000)4. 4,18 .
63,26/2320,0.11708]0,6

Kj/kg

+1}}- 273
Tra bảng I-

7373,5

KW

. Btt.( QDVTLS- I ``TLS)

1974,0.103

2 Thiết kế và tính toán lò hơi lớp sôi tuần hoàn -CFB
2.1 Các vấn đề về thiết kế lò hơi CFB
Vấn đề thiết kế lò CFB mang tính chất rất đặc thù , quan điểm thiết kế
của từng ngời thiết kế cũng rất khác nhau , vì vậy để thiết kế một lò CFB mới
hoặc tính nhiệt một lò hơi CFB , cần có những kiến thức cơ bản về lò CFB ,
cũng nh nắm đợc tình hình phát triển về công nghệ lò CFB cho tới hiện nay .

1 - 23


Với tốc độ phát triển rất nhanh của công nghệ đốt nhiên liệ trong lớp sôi , thì
điều nói trên càng quan trọng .
Trớc tiên cần phải thấy đợc các lí do xuất hiện để lò CFB là :
- Trong sự phát triển tất yếu của việc tăng công suấtthiết bị , cần tăng

cờng cháy và tăng lợng tiêu hao than v..v. . trong một đơn vị tiết diện và thể
tích lò hơi và sẽ dẫn đến tốc độ khói buồng đốt FB tăng xấp xỉ tốc độ bay - để
thu hồi tro phục cụ chế độ lớp sôi , diều tất nhiên phải thu hồi tro - trả lại về
buồng đốt - tái tuần hoàn tro .
- Để cải thiện hiệu suất cháy cuả quá trình đốt BFB, có đặc tính là tổn
thất nhiệt do cha cháy hết về cơ khí - q4- cao và hiệu quả khử lu huỳnh thấp ,
ngời ta cố gắng đa một phần tro có cỡ hạt còn lớn trở lại buồng đốt . Nếu áp
dụng tái tuần hoà tro , hiệu suất cháy đạt tới 98-99 % , hiệu suất khử Lu huỳnh
tới 95% ( giảm đợc tỉ suất Ca/S).
( TL 7)
- Rất nhiều công nghệ đã đợc áp dụng để mở rộng vùng điều chỉnh
phụ tải vận hành ( thay đổi nhiệt độ lớp , chiều cao lớp , phân chia buồng đốt Môduyn hoá ...) , thấy rằng việc áp dụng tái ruần hoàn tro kết hợp vơi bộ trao
đổi nhiệt ngoài ( EHE -External Heat
Exchanger ; Tripp- Cooler ;
IINTREX ) là biiện pháp có nhiều u việt nhất .
- Các lò hơi lớp sôi tuần hoàn không cần bố trí các bề mặt đốt trong
lớp sôi chặt ( Dense phase) , nên giam rất nhiều hiện tợng mài mòn bề mặt đốt
.
- - Cải thiên đợc hiệu quả truyền nhiệt ,do tăng cờng tốc độ sôi ( áp
dụng chế độ sôi nhanh - Fast Fluidization ) , dẫn đến tăng cờng tái tuần hoàn
nội phía sát mặt trong của tờng buồng đốt .
+ Các lò hơi CFB có công suất lớn chủ yếu dùng trong các nhà máy
điện , hoặc các hộ công ngiệp lớn ( tiêu thụ lợng lớn nhiệt và điện ) . Công
suất lò hơi CFB lớn nhất hiện nay đạt tới 700T/h ( năm 2003) > Mẫu thiết kế
lò hơi CFB công suất 1000 T/h đã hoàn thành ( thực hiện cho việc cải tiến lò
hơi của tổ máy N0 8 , nhà máy điện Novocheckat ( Liên xô) ( TL 11)
Các lò hơi CFB cần có các bộ phận chính sau :
+ Một hệ thống thu nhận than và đá vôi , đập sơ bộ tới cỡ hạt yêu cầu
( 6-10 mm) và đa vào buồng đốt .

1 - 24


+ Buồng đốt có dàn ống sinh hơi , phần dới của dàn ống có thể đợc
bọc một lớp chịu lửa .
+ Một hệ thống phân phối gió cấp 1 và cấp 2 .
+ Hệ thống khởi động
+ Hệ thống phân tách tro và đa trở lại buồng đốt .( tái tuần hoàn .)với
một hệ thống van đa tro trở về ( Loop Seal , L-Valves ,J- Valves).
+ Hệ thống trao đổi nhiệt đặt ngoài ( EHE -External Heat Exchanger
; Tripp- Cooler ; IINTREX ), cố thể có hoặc không có .
Ta có thể sơ bộ tóm tắt các bớc pháy triển của lò hơi CFB nh sau
Thế hệ đầu tiên của các lò CFB công suất lớn có thể coi là các lò hơi
của hãng Alhstrom , có Cyclon nóng , không có EHE.( TL 7), áp dụng chủ
yếu trong các năm 199...-.
Thế hệ th hai là các lò CFB của Foster -Weeler đã cố gắng giảm các
phần đai đốt trong Cyclon và sử dụng EHE - cuối những năm 199..
Các thế hệ lò hơi CFB gần đây ( 200...) tận dụng tối đa khả năng của
EHE , thu hồi tro bằng các bộ phân li tro đơn giản ( không có Cyclon , không
cần làm mát ( U-beam của Babcok - Wilcox ; Compact -Design của Foster
-Weeler).
Khi thiết kế lò CFB , cần xác định hoăcl lựa chọn một số thông số sau :
+ Đờng kính lớn nhất của hạt than : Đờng kính hạt ảnh hởng nhiều đến
việc vận hành bình thờng , nói chung nhiên liệu càng nhiều tro , thì đờng kính
hạt nhiên liệu càng cần nhỏ ( TL 10) . Ví dụ Ahlstrom khi đốt sinh khối cho
phép cỡ hạt tới 30-50mm , than ít tro cỡ hạt <10-20mm , than nhiề tro cỡ hạt
2-13mm.
+ Tỉ số Ca/S : Trong các lò CFB , ngời ta thống nhất rằng khi tỉ số Ca/s
= 1,5~2,5 thì hiêu suất khử Lu huỳnh đạt tới 85% -95% , đờng kính hạt đá vôi
càng nhỏ càng tốt ( cỡ 100-300m ) , nhung nếu cỡ hạt nhỏ nh vậy , hạt có thể

rất nhanh bay ra khỏi buồng đốt ,giảm thời gian và hiệu suất khử S , vì vậy thờg chọn cỡ hat lớn hơn ( 1-2mm).

1 - 25