Thiết kê buồng đốt khí thiên nhiên của lò hơi nhà máy nhiệt điện năng suất 30 tấn hơi trên giờ

Năm

Sản lượng (Triệu tấn)

1860
1880
1900
1920
1930
1945
1950
1960
1970
1980
1990
1994
1995

Brunei

Thân
Thân Trọng
Trọng Cường
Cường

19,9 A- PHẦN LÝ THUYẾT
Bảng: Trữ lượng và sản lượng dầu khí Đông Á- úc.
MỞ ĐẦU
96,9
Dầu mỏ đã được con người biết đến từ lâu, đến thế kí XVII, dầu mỏ
được sử dụng làm296,5

nhiên liệu để đốt cháy, thắp sáng. Sang thế kỉ XIX, dầu
được coi là nguồn nguyên liệu chính cho mọi phương tiện giao thông và cho
354,6
nền kinh tế quốc dân. Hiện nay, dầu mỏ đã trở thành nguồn năng lượng quan
trọng nhất của mọi
quốc gia trên thế giới. Khoảng 65 đến 70% năng lượng sử
524,8
dụng đi từ dầu mỏ, chỉ 20 đến 22% năng lượng nước và 8 đến 12% từ năng
lượng hạt nhân. [V-1051,5
3].
Cho đến nay, tổng trữ lượng dầu khí thế giới nhìn chung vẫn tăng đều
Công nghệ2336,2
chế biến dầu mỏ được xem như bắt đầu ra đời vào năm 1859
khi mặc
mà Edwin
Drake
tháctrước
đượcvàdầu
Lúcnày
bấy
lượng dầu thô
đặn
dù tốc độ
tăng (Mỹ)
khôngkhai
còn như
hiệnthô.
tượng
xảygiờ
ra cũng

3067,1
khai thác được còn
rất ít, chỉ một vài nghìn lít ngày và chỉ phục vụ cho mục
khôngđích
giốngthắp
nhausáng.
ở cácNhưng
vùng khác
chỉ nhau.
một năm sau đó, không chỉ ở Mỹ mà còn cả các
3700
Bảng:
Sự
thay
đổi
trữ
lượng
dầu khí
thếTừ
giớiđótừ sản
1/1/1994
nước khác người ta cũng đã tìm thấy
dầu.
lượngđếnl/1/2003
dầu khí khai thác
ngày càng được tăng
lên rất nhanh. Chúng ta có thể thấy rõ điều này từ các số
3003,4
liệu dưới đây [VI- 3].
2982,5

1997 (riêng Việt Nam)

Nước

0,1
4,2

Đồ
Đồ án
án tốt
tốt nghiệp
nghiệp

10,1

Năm

Dầu (triệu tấn)

1994

142.732

5016231

1995

142.826

4980278

1996

143.925

4933742

1997

145550

4945362

1998

Khí đốt (tỉ feet khối)

145649
5086469
Lượng
dầu thô đã khai thác được
trên thế giới
147752
5144752

1999
2000
2001
2002

145149

5146207

146922

5278484

147300
5451332
Theo thông tin dữ liệu của HIS Energy, vào giữa 2002 cho biết tổng trữ
173268
5501424
lượng vùng nước sâu ở Đông Á- Đông Nam Á ước tính đạt 4598 triệu thùng

2003

cả dầu
và khí đốt),Sản
trong
đó khai
có 1040
Trữ lượngdầu
xác(tức
minhlà(dầutriệuthô
thùng;
lượng
thác triệu thùng dầu thô và 20
Tcf (nghìn

khí- tỷ
tỷ feet
feet)khối) khí.

ngày)
1/1/2003

1/1/2002

1350

13800

5000

92500

5000

92500

Malaisia

3000

75000

3000

75000

Myanmar

50

hilipine

152

ndonesia

dầu (nghìn thùng/

1350

13800

2002
185
1120
760

2001
108,5
1214,4
744,2

10000
50
10000

10
8
Thiết
Thiết kê
kê buồng
buồng đốt
đốt khí
khí thiên
thiên nhiên
nhiên của
của lò
lò hơi
hơi nhà
nhà máy
máy nhiệt
nhiệt điện
điện
3772
178
3693
14
7,1

haiLan

583

13341

VietNam

600

6800

515,7
600

12705

130

6800

304

118,1
304,8

2


mngQuoc

18250

53325

24000

48300

Ando

5367

26943

4840

22865

663

643,8

Australia

3500

90000

3500

90000

633

632,6

240

12230

238

12230

46

57

189,7

3086

89,5

2,03

34

34

Dầu

Khí

Dầu

Khí

aquaN.G

Neuzealand

3400

3296


Đồ án tốt nghiệp

Thân Trọng Cường

+ Mỏ Đại Hổ: là dạng khí đồng hành đi kèm khi khai thác dầu có thể
thu được 18CH-200 m3 khí đồng hành. Sản lượng của mỏ là 1,5 triệu tấn/năm.
+ Riêng 1Ĩ1Ỏ khí Lan Tây- Lan Đỏ với trữ lượng là 58 tỷ m 3 sẽ dung cấp
lâu dài ở mức 2,7 tỷ m3 khí/ năm.
Theo dự kiến của PetroVietNam, trong thời gian từ 2003 đến 2010, cụm
mỏ dầu khí ở vùng biển Cửu long và Nam Côn Sơn có thể cung cấp đến 6-^8
tỷ m3 khí/năm.
Từ dầu khí, bằng các quá trình chế biến hóa học có thể tạo ra hàng loạt
các sản phẩm.
+ Sản phẩm năng lượng: những sản phẩm này được sử dụng để làm chất
đốt và nhiên liệu động cơ như: dầu hoả dầu FO, xăng, dienzel...
+ Sản phẩm phi năng lượng: những sản phẩm này không được sử dụng
như một dạng năng lượng mà được sử dụng vào mục đích khác như dầu nhờn,
mỡ bôi trơn, nhựa đường (bitum).
+ Sản phẩm hoá học: kà những bán thành phẩm thuộc loại các hoá chất

trung gian như: axit, rượu, anđêhit, xêtôn...
Nói chung phần dầu khí dùng để sản xuất các sản phẩm năng lượng
chiếm tỷ lệ cao: trệ 90% sản lượng dầu khai thác được trên thế giới.
Với tầm quan trọng của năng lượng chủ yếu là điện năng phục vụ cho
đời sống và cho nền kinh tế cuả mỗi nước. Vì thế, các nước trên thế giới đã
Hiện nay ở Việt Nam có 3 mỏ dầu quan trọng được khai thác.
tiến hành xây dựng các nhà máy điện gồm: nhà máy thuỷ điện hạt nhân. Ớ
+ Mỏ Bạch Hổ: Bắt đầu khai thác từ năm 1986, tổng sản lượng thác đạt
nước ta hiện nay có 2 loại nhà máy phát điện đó là: nhà máy nhiệt điện (Sông
trên 3 triệu tấn. Sản lượng khai thác hiện nay khoảng 7-r9 triệu tấn/năm
Đà, Taly, Trị An, Hoà Bình...) và nhà máy nhiệt điện (Phú Mỹ lấy nhiên liệu
+ Mỏ Rồng: bắt đầu khai thác từ năm 1994, song sản lượng chưa
đốt là khí đồng hành, nhà máy Phả Lại, Uông Bí lấy nhiên liệu đốt là than...).
nhiều, đạt
Ở 12000-M8000
nước ta, tiềm thùng/ngày.
năng xây dựng thuỷ điện còn rất ít nếu có chỉ ở tiềm
năng rất+ nhỏ
khoảng
vài
MW.khai
Việcthác
xây từ
dựng
các nhàsảnmáy
nhiệt32000
điện
Mỏ Đại Hùng: trăm
bắt đầu
10-1994,

lượng
chạy băng khí tự nhiên hay khí đồng hành đã mở ra một bước phát triển mới
thùng/ngày
cho nghành(5000
sản tấn/
xuấtngày).
điện năng, giảm thiểu ô nhiễm, đáp ứng đủ điện năng
trong thời
gian
tới.
Muốn
phát
triển
thì noi
cần đưực
phải khai
dụng
Về khí hyđrôcacbon
hiện
nayđược
có các
khai thác
thác và
nhưvận
sau:
+ Mỏ Tiền Hải (Thái Bình): là mỏ khí thiên nhiên đây là mỏ nhỏ, hàng
năm cung cấp 1 OH-30 triệu m3 khí cho công nghiệp địa phương.

Thiết
Thiết kê

kê buồng
buồng đốt
đốt khí
khí thiên
thiên nhiên
nhiên của
của lò
lò hơi
hơi nhà
nhà máy
máy nhiệt
nhiệt điện
điện

43


Đồ án tốt nghiệp

Thân Trọng Cường

tối đa những nguồn năng lượng đã có trong nước bằng các phưong pháp hiện
đại hơn, hiệu quả hơn.
Trong quá trình sản xuất điện năng của nhà máy nhiệt điện, lò hơi là
khâu quan trọng đầu tiên, có nhiệm vụ biến đổi năng lượng tàng trữ của nhiên
liệu thành điện năng của lò hơi. Lò hơi là thiết bị lớn, vận hành rất phức tạp,
nó có khả năng sản xuất ra hơi quá nhiệt để cung cấp hơi nước tạo áp suất đẩy
tua bin kéo theo trục quay máy phát điện nhằm tạo ra điện năng. Do thấy vai
trò và tính chất quan trọng của lò hơi trong lò máy nhiệt điện như vậy, nên
việc tĩnh toán và thiết lò hơi sao cho phù hợp là việc làm rất cần thiết khi thi

công nhà máy nhiệt điện. Nhằm tăng thêm kiến thức hiểu biết của mỗi sinh
viên, em được giao đồ án tốt nghiệp với đề tài: " Thiết kế buồng đốt khí thiên
nhiên của lò hơi nhà máy nhiệt điện năng suất 30 tấn hơi/ giờ".

Thiết kê buồng đốt khí thiên nhiên của lò hơi nhà máy nhiệt điện

5


Đồ án tốt nghiệp

Thân Trọng Cường

PHẦN I
KHÁI NIỆM Cơ BẢN CỦA LỜ HƠI NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN

Trong nhà máy nhiệt điện lò hơi là thiết bị lớn và quan trọng nhất, nó
vận hành rất phức tạp và khả năng cơ khí hoá, tự động hoá cao. Nhiệm vụ của
lò hơi là sản xuất ra hơi quá nhiệt để cung cấp hơi nước chạy máy tuabin làm
quay trục máy phát điện nhằm biến đổi từ cơ năng sang điện năng. Ngoài ra
trong các lĩnh vực khác, lò hơi còn cung cấp hơi nóng để phục vụ cho các nhu
cầu như: sấy, hấp, luyện... nhưng trong các lĩnh vực này thì lò hơi của nó

thường nhỏ hơn, khả năng tự động hoá
hấp hơn sơ với nhà máy nhiệt điện.
I. CÂU TẠO CỦA LÒ HƠI (HÌNH
1)
Lò hơi trong nhà máy nhiệt điện
1. Bao hơi
2. Phần nước trong bao hơi

3. Phần hơi của bao hơi
4. Buồng lửa
5. Vòi phun khí tự nhiên
6. Đường nhiên liệu tới vòi phun
7. Các dàn ống đặt xung quanh
8. Ống pheston
/?

9. Ang nước xuống

13. Ống dẫn nước nóng vào bao hơi
14. Ông dẫn hơi bão hoà từ bao hơi tới
bộ quá nhiệt
15. Bộ quá nhiệt cấp I
16. Bộ giảm ôn để điều chỉnh
17. Bộ qúa nhiệt cấp II
18. Bộ sấy khí cấp I
19. Bộ sấy khí cấp II
20. Ống dẫn khí nóng
21. Quạt gió

Ống góp dưới của dàn ống

22. Quạt hút khói lò

11 .Bộ hâm nóng nước cấp 1

23. Ống dẫn khói

12. Bộ hâm nóng nước cấp 2

Thiết kê buồng đốt khí thiên nhiên của lò hơi nhà máy nhiệt điện

6


Đồ án tốt nghiệp

Thân Trọng Cường

II. NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA Nổi HƠI

Không khí nóng trong đường ống (20) cùng nhiên liệu khí tự nhiên (từ
ống dẫn 6) được phun vào vòi phun (5) và vào buồng lửa (4). Dưới tác dụng
của nhiệt độ cao trong buồng lửa, nhiên liệu kết hợp với 0 2 tạo ra hỗn hợp
cháy, nhiệt toả ra do quá trình cháy sẽ cung cấp nhiệt cho dàn ống (7) rồi bốc
hoi đẩy hỗn hợp hơi + nước lên bao hơi (1). Sự truyền nhiệt trong buồng lửa
được thực hiện bàng bức xạ nhiệt giữa buồng lửa và dàn ống. Bao hơi được
dùng để phân ly hỗn hợp hơi và nước. Phần nước trong bao hơi được đưa trở
lại các dàn ống qua đường ống (9) đặt bên ngoài. Nước đi trong ống (9) không
được đốt nóng nên có trọng lượng riêng lớn hơn hỗn hợp hơi nước ở các dàn
ống (7), điều đó đã tạo nên sự chênh lệch trọng lượng cột nước làm cho môi
chất chuyển động tuần hoàn tự nhiên kín mà không cần phải bơm.
Lượng hơi nước trong bao hơi là lượng hơi nước bão hoà sẽ đi vào ống
dẫn (14) đến bộ qúa nhiệt cấp I (15) và bộ quá nhiệt cấp II (17) để tạo thành
hơi quá nhiệt có nhiệt độ cao, lượng hơi này được điều chỉnh ổn định bằng
giảm ôn (16). Hơi quá nhiệt được đưa sang phân xưởng tuabin để chạy máy
phát điện.
Để có hơi quá nhiệt ở trên người ta phải cung cấp 1 lượng nước mềm,
lượng nước này đã đi qua bộ hâm nóng nước cấp I (11) và bộ hâm nóng nước

cấp II (12). Khi ra khỏi bộ hâm nóng nước cấp II thì nước đã có nhiệt độ
khoảng 150°c và nó được đưa đến bao hơi.
Lượng không khí nóng đưa vào buồng (4) được lấy từ không khí nhờ
quạt gió (21) và được hâm nóng bằng bộ hâm nóng không khí cấp I (18) và bộ
hâm nóng không khí cấp II (19). Phần ống ở cửa ra buồng lửa gọi là ống
pheston (8) được chia thành nhiều dãy (ống được đặt thưa) để giảm bớt tro,
bẩn bám trên ống. Pheston còn hấp thụ thêm 1 phần nhiệt lượng của khói
trước khi đi vào bộ quá nhiệt. Khói lò ra khỏi bộ quá nhiệt có nhiệt độ cao, vì
vậy người ta đặt thêm bộ hâm nóng nước (11), (12) và bộ hâm nóng không khí
(18), (19) để tiết kiệm nhiệt thừa của khói thải. Nhiệt độ khói thải khoảng 110

Thiết kê buồng đốt khí thiên nhiên của lò hơi nhà máy nhiệt điện

7


Đồ án tốt nghiệp

Thân Trọng Cường

170°c.

Quạt hút khói (22) để hút khói từ buồng đốt (4) và đẩy ra môi trường
bằng ống khói (23).
II.l.Cấu tạo và nguyên lý làm việc của bao hoi.
Sơ đồ thiết bị phân ly để đưa hỗn họp hơi và nước dưới mức nước trong
bao hơi (hình 2).

Hình 2: Cấu
baotạohơi

1. Ông sinh hơi

6. Ông đưa nước cấp

2. Tấm không đục lỗ

7. Tấm đục lỗ ở khoang hơi

3. Tấm đục lỗ đặt chìm
4. Cánh hướng của tấm đục lỗ

8. Ống lấy hơi

5. Mép gỗ của tấm đục lỗ

9. Ông nước xuống

Nguyên lý làm việc:
Hỗn hợp hơi - nước từ ống sinh hơi (1) đi vào bao hơi và được hướng
xuống dưới tấm chắn có đục lỗ (3) nhờ 1 tấm chắn không đục lỗ (2). Hơi đi
lên chỉ có thể chui qua lỗi đặt chìm trong nước, cách mức nước thấp nhất ở
trong bao hơi khoảng 50 - 150mm. Gờ ghép của tấm đục lỗ (3) có kích thước
không nhỏ hơn 50mm để ngăn hơi không lọt ra phía ngoài tấm đục lỗ.

Thiết kê buồng đốt khí thiên nhiên của lò hơi nhà máy nhiệt điện


Đồ án tốt nghiệp

Thân Trọng Cường

Nước cấp vào theo ống đưa nước cấp (6) rồi chảy vào máng lớn đặt dọc
theo bao hơi giữa tấm (3) và vách bao hơi, rồi chảy tràn lên tấm đục lỗ. Tiết
diện máng chọn theo yêu cầu, tốc độ nước đi trong máng khoảng 0,2 - 0,3m/s.
Hơi nước trong bao hơi đã phân li nước đi qua tấm đục lỗ ở khoang hơi
(7) và vào ống lấy hơi (8). Nhờ tấm đục lỗ (7) này mà hơi nước đi vào ống lấy
hơi (8) được phân bố đồng đều và ổn định hơn. Mặt khác tấm (7) có tác dụng
tách ẩm cho hơi nước lần cuối. Nước trong bao hơi được tuần hoàn khi đi
xuống ống (9) để đun nóng.
Tác dụng của tấm đục lỗ (3) là:
+

Đảm

bảo

phụ

tải

của

mặt

bốc

hơi

được

đồng

đều

+ Tăng trở lực của dòng làm cho động năng của dòng hơi giảm đi do
đó hơi không đủ khả năng mang theo những giọt nước lớn
+ Sử dụng tốt hơn thể tích khoang hơi và diện tích của mặt bốc hơi.
II.2.
Các đặc tính kỹ thuật cơ bản của lò hơi

a. Thông sô hơi.
Trong nhà máy nhiệt điện, các trị số áp suất và nhiệt độ hơi quá nhiệt
được chọn trên cơ sở kinh tế - kỹ thuật của chu trình nhiệt. Trong công
nghiệp, lò hơi khi dùng để sản xuất hơi bão hoà thì có thể chỉ cần đặc trưng
thông số hơi là áp suất (N/m3 = Pascal, 1 ATM = 105Pascal).

b. Sản lượng hơi.
Là số lượng hơi sản xuất ra của lò trong một đơn vị thời gian (đo bằng
kg/s, kg/h, hoặc tấn/h).
Người ta phân biệt các số lượng hơi sau đây:
- Sản lượng hơi định mức của lò hơi là sản lượng lớn nhất mà lò hơi có
thể cho phép làm việc lâu dài ở thông số hơi quy định.
- Sản lượng hơi cực đại là sản lượng hơi lớn nhất mà lò có thể cho phép
làm việc được. Thường Dkinhtế = (1,1 - l,2)Dđm.
- Sản lượng hơi kinh tế là sản lượng hơi mà tại đó lò làm việc với hiệu
suất cao nhất. Thường Dkinhtế = (0,8 - 0,9)Dđm.

Thiết kê buồng đốt khí thiên nhiên của lò hơi nhà máy nhiệt điện

9

ản lượng định mức (tấn/h)

áp suất hơi
(MN/m2)
1,4

Đồ án tốt nghiệp

,5:10:15; 20; 25; 35; 50; 75

2,4

425

4

440

10

60; 210; 320; 420; 480

14

R-32

~K 375/ 39 CỊDT

n-42

n-10

n-80

k-39

nn-200

25,5

215

Là lượng
thể tích buồng lửa trong 1 đơn vị
545-nhiệt
570 sinh ra trong 1 đơn vị230

thời14gian.

20; 500; 640

Thân Trọng Cường

150

c. Nhiệt thế
thế tích của buồng lửa
510-540

0; 90; 120; 160; 220

oại lò hơi

Nhiệt độ hơi Nhiệt độ hơi
quá nhiệt
quá nhiêt trungNhiệt độ nước
gian (°C)
cấp (°C)
(°C)
250

545- 570

B„.Q,
Q,
= 585
545-

545 - 570

V.

w 570
/m’

230
260

đó: nhiệt hấp thụ của bộ quá Tỷ lệ so với tổng
Thông số Trong
hơi Lượng
(MN/m7°C) Blv: Lượng
liệu tiêu hao,
m3/s
lượng
lượng
nhiệt hấp
nhiệtnhiên
Ain(KJ/Kg)
Chính
Trung
gian
hơi
D,
thụ của lò
Qt: Nhiệt trị của nguyên liệu, KJ/Kg
(tấn/h)
AijAi (%)
Vbl: Thể tích buồng lửa, m3.
10
1,3/320
293
11
32
75
230

1,96/350

335
d.
Năng suất bốc
hoi của lò
hoi.

12,4

Là khả năng- bốc hơi của523
một đơn vị diện
3,82/450
19,4 tích bề mặt đốt trong 1 đơn vị
thời gian (kg/m2h), đặc tĩnh này thường dùng cho các lò hơi nhỏ trong công
9,81/510
692
27,9
nghiệp.
III. BỘ QUÁ NHIỆT
9,1/54
769
30,1
II.l.Bộ quá nhiệt đôi lưu
Bộ
quásuất
nhiệt
thiết bị
nhiệt hơi từ trạng thái bão hoà ở
e.
Hiệu
của

13,72/570
- làlò1 hoi.
913dùng để gia
36,2
áp suất trong
hơi tới
trạngnhiệt
thái quá
Là tỉ bao
số giữa
lượng
mà nhiệt
môi quy
chất định.
hấp thụ được có ích so với lượng
25/585Bộ quá nhiệt
3,7/570
1680những ông
61,7
đối lưu
xoắn
đường
khoảng
nhiệt
sinh ra trong
buồng
lửa.gồm
Trường
hợp đơn
giản,cóhiệu

suất kính
có thể
được 28
xácỞ các lò hơi cũ, bộ quá nhiệt thường đặt sau dàn ống sinh hơi (pheston
định.
25/585
5,/570 và 1,5/570 1895
64
42mm,
có bề dày
nhỏ nhất theo điều kiện công
nghệ chế tạo ống là 3mm, và
hay cụm ống đối lun), nhiệt độ khói lò trước bộ quá nhiệt không quá 700°c,
lớn nhất theo 11
điều= kiện
A. lqp bền
~*1"là1 .7mm.
100% Những ống xoắn này có thể đặt đứng hay
nhiệt độ hơi không quá
400°c. Ớ những lò hơi hiện đại thông số trung áp
B.Q,
nằm ngang. 2Việc đặt ngang hay đứng phụ thuộc
vào phương của dòng khói, để
(3,28 NM/m và 450°C), cao áp (9,81 MN/m 2 và 510°C), bộ quá nhiệt thường
đảm bảo sao cho dạng lưu động tương hỗ giữa dòng hơi và dòng khói ở từng
đặt ở vùng khói có nhiệt độ cao (>1000°C) để đảm bảo thu được hơi có nhiệt
đoạn ống xoắn là dạng lưu động cắt. Bộ quá nhiệt có ống xoắn nằm ngang chủ
độ yêu cầu. Song những bộ quá nhiệt này chỉ đặt sau cụm ống pheston, do đó
yếu được dùng cho lò hơi nhỏ kiểu ống nước sinh hơi, nằm nghiêng vì thế nó
gọi là bộ

quá đó:
nhiệt đối lưu. Ở những lò hơi có nhiệt độ hơi cao hơn (> 530°C)
Trong
lợi dụng triệt để không gian đường khói của lò, và cho phép xả được nước
D: Sản
lượngnhiệt
của lò
đòi hỏi phải đặt
bộ quá
ở hơi,
vùngKg/h
khói có nhiệt độ cao hơn. Khi đó những
đọng do hơi trong các ống xoắn ngưng đọng lại lúc ngừng lò, do đó khắc phục
vậyđặt
tỉ số
lượngtrên
nhiệt
nướclửa
thêm
vào cụm
trongống
1 giờ
và lượng
bộ quá Vì
nhiệt
ở phần
buồng
(trước
pheston)
gọi nhiệt

là bộsinh
quá
được hiện tượng ăn mòn lò khi nghỉ. Song bộ quá nhiệt đặt ngang có nhược
ra trong 1 giờ
T| và khi
T| < đặt
1. xen kẽ với dàn ống hấp thụ nhiệt xung quanh
nhiệt
bứcbằng
xạ,
điểm lànửa
hệ thống
treocòn
đỡ các ống
xoắn khá phức tạp.
Các
tínhbộvề
thông
số lòxạ.
hơi được chọn tuỳ ý theo sản lượng, còn các
buồng lửa
thìđặc
gọi
quá
nhiệt
Trong
bộlàquá
nhiệt
có bức
ống xoắn đặt đứng, mỗi ỗng xoắn được đặt trong

đặc tính
thế cả
thể3 tích
chọnnửa
theobứccấuxạ,tạo
buồng lửalà và
Bộvềquánhiệt
nhiệtđộgồm
phần:được
bộ loại
quá
1 mặt phẳng
vuông
góc với
ngực
lòbức
và xạ,
đảm bảo
đườngđối
hơilưucắtgọiđường
khói
nguyên liệu
đốt. theo thông số của lò hơi mà tỷ số giữa các phần bề mặt đối
nhiệt
hợp.
nhiều tổlần.
CácTuỳ
ống xoắn do nằm trong mặt phẳng trùng với phương chuyển
Bảng
dưới

đây trình bày các đặc tính của lò hơi đã được tiêu chuẩn hoá
của
độngchúng
của khác
dòngnhau.
khói nên cũng được đốt nóng đồng đều, mặc dù trường nhiệt
ở Liên Xô [1-8].
đâytheo
trình
bày chuyển
tỷ lệ hấp
bộ khói.
quá nhiệt
độ khóiBảng
giảm dưới
dần đi
chiều
độngthụ
củacủa
dòng
Việc so
đặt với
các tổng
ống
lượng
hấp thụcòn
của khắc
lò: [II phục
- 275].được ảnh hưởng của trường nhiệt độ không đồng
xoắn đứng

đều theo chiều cao đường khói đến lượng nhiệt hấp thụ của từng ống, tuy rằng
Thiết kê buồng đốt khí thiên nhiên của lò hơi nhà máy nhiệt điện

12
10


Đồ án tốt nghiệp

Thân Trọng Cường

ở những lò lớn hiện đại có khi chiều cao đường khói từ 6 - 8m, phụ tải nhiệt
giữa phần trên và phần dưới ống xoắn có thể khác nhau 20%. Nhưng việc đặt
ống xoắn như vậy sẽ không khắc phục được hiện tượng đốt nóng không đồng
đều các ống xoắn do trường nhiệt độ khói không giống nhau theo chiều rộng
đường khói.

Hình 3. Cấu tạo bộ quá nhiệt nằm ngang

1. Dàn ống sinh hơi nằm nghiêng
2. Ống góp
3. Ong dân hôn họp hơi
4. Bao hơi
5. Ống xoắn của bộ quá nhiệt
6. Ống góp bộ quá nhiệt

Ớ những lò lớn có đường khói rộng tới 20m, phụ tải nhiệt trên mỗi ống
xoắn có thể vượt quá 30% so với trị số trung bình.

Thiết kê buồng đốt khí thiên nhiên của lò hơi nhà máy nhiệt điện

13


Đồ án tốt nghiệp

Thân Trọng Cường

Vì các ống xoắn của bộ quá nhiệt luôn làm việc trong vùng khói có
nhiệt độ cao, nên để giảm nguy hiểm do đóng xỉ trên ống khi đốt nguyên liệu
nhiều tro, người ta thường lắp các ống xoắn theo dạng cụm ống song song.
Những bộ quá nhiệt cấp I đặt sau bộ quá nhiệt cấp II (theo đường khói), do
nhiệt độ khói đã giảm thấp nên có thể đặt so le được. Cũng vì lý do đóng xỉ
lên ống, khoảng cách giữa các ống cần lớn hon trị số giới hạn nào đó.
s
Theo kinh nghiêm bước ngang tương đối — > 4 , 5 và bước doc tương
d
đối — > 3,5.
d
Thông thường mỗi cấp của bộ quá nhiệt hấp thụ vào khoảng 200 - 350
KJ/kg hoặc cao hơn một chút.
Bộ quá nhiệt đặt đứng ưu điểm hơn so với bộ quá nhiệt nằm ngang nhất
là về phần treo giữ. Nhưng có một nhược điểm rất lớn là không xả được nước
đọng ra khỏi các ống xoắn. Nước đọng có trong các ống xoắn một mặt gây
nên ăn mòn khi nghỉ, mặt khác ngăn cản không cho hơi thoát qua bộ quá nhiệt
lúc khởi động lò (do áp xuất hơi còn thấp) tạo nên các túi hơi trong ống xoắn
làm cho vách ống bị đốt nóng quá mức.
III.2.
Bộ quá nhiệt bức xạ và nửa bức xạ.
Ớ những lò hơi có thông số cao và siêu cao trở lên, tỷ lệ lượng nhiệt

dùng để quá nhiệt hơi khá lớn, nhất là ở những lò có quá nhiệt trung gian,
khiến cho kích thước bộ quá nhiệt rất lớn. Vì vậy đòi hỏi phải đặt một bộ
phận quá nhiệt trong buồng lửa nghĩa là hấp thụ nhiệt bằng bức xạ.
Nộ quá nhiệt nửa bức xạ bao gồm những chùm ống xoắn hình chữ u
hoặc dị hình đặt dọc phía trên buồng lửa. Bước ngang của ống (khoảng cách
giữa các dàn ống) bằng từ 700 - lOOOmm. Việc chọn bước ống lớn như vậy sẽ
khắc phục được khả năng tạo nên những cầu xỉ giữa các dàn ống quá nhiệt.

Thiết kê buồng đốt khí thiên nhiên của lò hơi nhà máy nhiệt điện

14


Q

™ =(k -

) + 0 - + k ) + r x + r - ( 1 - x ) + C P - K ' - * < * )’Kj/K§
Đồ án tốt nghiệp

Thân Trọng Cường

Bộ quá nhiệt nửa bức xạ được sử dụng rộng rãi cho những lò hơi có nhiệt độ
Trong
đó- 540°c trở lên.
hơi khoảng
530
Bộ quáih.nnhiệt
xạcủa
thường

có dạng
ốngbộđặt
trên
tường
hay trên
, ih..n: bức
Entapi
nước khi
vào vàdàn
ra khỏi
hâm
nước,
Kj/Kg
trần buồng lửa.
Phụ tải
nó thường
cao
hơn bộ quá nhiệt đối lưu từ
is: Entapi
củanhiệt
nướccủa
sôi trong
bao hơi,
KJ/Kg
3-5-5 lần nên nhiệt độ kim loại thường cao hơn nhiều so với nhiệt độ hơi (từ
r: Nhiệt hoá hơi ở áp suất trong bao hơi
100 - 140°C). Vì vậy yêu cầu cao về kim loại để chế tạo và vận hành.
X: Độ khô của hơi nước khi ra khỏi bao hơi.
IV. CÁC CÔNG THỨC LIÊN QUAN.
tbh, t : Nhiệt độ bão hoà và hơi quá nhiệt, °c

Nước cung
cấp vào lò đến khi thành hơi quá nhiệt đã trải qua giai đoạn
hấp thụ nhiệt: đun nước đến sôi, bốc hơi thành hơi bão hoà và quá nhiệt. Các
Cp: Tỷ nhiệt của hơi quá nhiệt, KJ/Kg. độ
giai đoạn này có thể diễn đạt bằng các phương trình sau; [1-6].
Sau khi biến đổi ta có công thức
Qmc = is +r + cp(t<1„ - t b h ) - i h „ , K J / K g
Vì: (is + r) là entanpi của hơi bão hoà khô và Cp(t qn - tbh) là độ quá nhiệt
của hơi quá nhiệt, nên biểu thức:
is + r + Cp (tqn - th) chính là entanpi của hơi quá nhiệt (tqn)
Do đó lượng nhiệt cần để sinh hơi của 1 kg môi chất

Thiết kê buồng đốt khí thiên nhiên của lò hơi nhà máy nhiệt điện

15


Đồ án tốt nghiệp

Thân Trọng Cường

Qmc Iqn ” lh’n

Nếu kể cả lượng nhiệt hấp thụ của bộ sấy không khí Q kk thì phương trình cân
bằng nhiệt củ lò hơi sẽ là :

Q™ + Q*=Q*-n-| . KJ/Kg[i-6]
Trong đó:
Qdv: Lượng nhiệt đưa vào ứng với 1 kg nguyên liệu, bao gồm nhiệt của
nguyên liệu, nhiệt không khí, và của nguồn khác đưa vào buồng lửa.

T|: Hiệu suất của lò hoi.
B: Lượng khí tiêu hao, m3/h
D: Sản lượng hơi của lò, Kg/h
* Mối quan hệ giữa Entanpi và áp suất hơi nước.
Tỷ lệ phân bố hấp thụ giữa các phần đun nóng đến sôi, bốc hơi và đến quá
nhiệt luôn phụ thuộc vào thông số của lò hơi.
Ta có đồ thị (i-p) biểu diễn sự phụ thuộc này [1-7].

p, NM/i-n2
Àis: Lượng nhiệt dùng để đun nóng nước đến sôi
Thiết kế buồng đốt khí thiên nhiên của lò hơi nhà máy nhiệt điện

16


Đồ án tốt nghiệp

Thân Trọng Cường

Aibh: Lượng nhiệt dùng để bốc hơi nước
Ai : Lượng nhiệt dùng để quá nhiệt hơi đến nhiệt độ quy định
r: ẩn nhiệt hoá hơi
r=

z

nhiệt ở trạng thái hơi - tổng nhiệt ở trạng thái lỏng

K: Biến đổi tới hạn (là điểm tại đó trạng thái hơi, lỏng không
phân biệt nhau được).

Từ đồ thị ta thấy đun nước tới áp suất càng lớn thì lượng nhiệt dùng để
bốc hơi nứơc càng bé và lượng nhiệt để đun sôi càng lớn. Ớ áp suất tới hạn,
lượng nhiệt dùng để bốc hơi bằng 0 (r = 0) khi đó lượng nhiệt hấp thụ của môi
chất chỉ dùng để đun sôi nước và quá nhiệt hơi. Trong lò, hơi nước luôn ở
trạng thái sôi nên không thể làm việc ở áp suất từ tới hạn trở lên được.
V. BỘ HÂM NÓNG NƯỚC

Là bề mặt truyền nhiệt đặt ở phía sau lò hơi đế tận dụng nhiệt của khói
lò sau khi đi ra từ bộ quá nhiệt, có tác dụng là nâng cao hiệu suất của lò hơi.
Vì thế mà bộ hâm nóng nước còn có tên gọi là bộ tiết kiệm nhiên liệu.
Ở đầu vào của bộ hâm nóng nước, nhiệt độ kim loại có trị số nhỏ nhất
so với các bề mặt truyền nhiệt chịu áp suất của lò. Hầu hết ở các lò, do nhiệt
độ không khí nóng không cao nên toàn bộ lượng nhiệt còn lại ở phần nhiệt
được dùng để gia nhiệt cho bộ hâm nóng nước. Vì vậy bộ hâm nóng nước
thường làm việc ở trạng thái sôi. Tỷ lệ bốc hơi nước (tỷ lệ sôi) có thể lên tới
30% hoặc cao hơn. Ở những lò hiện đại việc phân loại sôi hay không sôi
không thể hiện gì sự khác biệt về cấu tạo, mà chỉ thể hiện sự khác nhau về quá
trình nhiệt của bộ hâm nước mà thôi.
Cấu tạo bộ hâm nước được chia làm 3 loại sau: loại ống thép trơn, ống
thép có cánh, loại bằng gang.

Thiết kê buồng đốt khí thiên nhiên của lò hơi nhà máy nhiệt điện

17


Đồ án tốt nghiệp

Thân Trọng Cường

Loại ống thép có cánh, cánh nằm dọc theo bên ngoài ống bằng cách hàn
hoặc chế tạo liền một khối với ống. Cánh cũng có thể dạng hình đĩa (bằng
gang) lắp khít với ống. Việc đặt thêm cánh làm tăng thêm bề mặt truyền nhiệt
cho ống, hiện nay hầu như không sử dụng loại này do chế tạo phức tạp.

v.l. Bộ hâm nước bằng ống thép trơn

Bộ hâm nước bằng ống thép tron được sử dụng chủ yếu cho các loại là
hơi hiện đại. Cấu tạo của nó gồm những ống thép có đường kính ngoài thường
là 28, 32, 38mm. Các ống xoắn được chế tạo dưới dạng những đoạn ống uốn
đem hàn với nhau trong cùng một mặt phẳng. Đế tiện việc sửa chữa, người ta
thường đặt các mối hàn ở gần tường lò. Hiện nay, ngay tại nhà máy chế tạo
người ta đã uốn và nối sẵn ống xoắn với ống góp thành từng cụm và lắp ghép
sau này được tiến hành theo phương pháp lắp khối mà khôns dùng biện pháp
núc để nối.

Sơ đồ ống xoắn (hình 4) theo chiều cao của ống xoắn bộ hâm nước
được chia thành nhiều cụm cách nhau khoảng 0,5m để dễ dàng cho việc sửa
chữa và làm vệ sinh [II - 296].

Hình 4: Ông xoắn bộ hâm nước

Thiết kê buồng đốt khí thiên nhiên của lò hơi nhà máy nhiệt điện


Đồ án tốt nghiệp

Thân Trọng Cường

Để hạn chế kích thước của lò, các ống xoắn được bố trí so le. Bán kính

uốn không quá lớn nhưng cũng không quá nhỏ vì khi ấy tại chỗ uốn sẽ sinh ra
những ứng suất cục bộ. Thường lấy bán kính bằng 1 , 5 - 2 lần đường kính ống.
Đê hạn chế bám bẩn, bước ngang giữa các ống lấy bằng 2 - 3 lần đường kính
ống. Bề mặt cấu tạo, cơ cấu treo hay đỡ ống xoắn của bộ hâm nước không có
gì khác với cơ cấu giữ ống xoắn của bộ quá nhiệt nằm ngang. Các cơ cấu treo
hay đỡ ống xoắn được tựa lên hay treo vào các dầm đỡ. Dầm đỡ có dạng hình
ống được gắn với khung lò. Vì dầm đặt trong vùng khói có nhiệt độ cao nên
người ta thường cách nhiệt dầm đỡ và làm mát bằng dòng không khí lưu động
tự nhiên qua dầm hoặc lưu động cưỡng bước bằng cách nối dầm với đầu hút
hay đầu đẩy của quạt gió.
Người ta thường đỡ và giữ ống xoắn bằng các đai thép bộc lấy ống xoắn
hoặc treo trên những móc giữ. Để đảm bảo các ống xoắn khỏi bị mài mòn
thường che ống xoắn bằng những lá chắn hay đưa vùng ống bị mài mòn nhất
ra khỏi đường khói của lò.
Về mặt truyền nhiệt cũng như về mặt cấu tạo thì mặt phẳng ống xoắn có
thể đặt song song hay vuông góc với ngực lò. Tuỳ vào sự bố trí đó mà tốc độ
nước đi trong ống xoắn sẽ lớn nhất hay nhỏ nhất. Song thực ra việc bố trí ống
xoắn không phải dựa trên yêu cầu của tốc độ nước mà chủ yếu là đê bảo vệ
cụm ống khỏi bị mòn. Hiện nay, người ta thường bố trí ống xoắn nằm rong
mặt phang song song với ngực lò vì nếu bố trí ống xoắn vuông góc tường sau
lò thì khi ấy các ống xoắn đều đi qua vùng khói có nồng độ tro lớn nhất nên
các ống xoắn đều bị mài mòn.
Ớ những lò lớn do chiều rộng của lò rất lớn nên bộ hâm nước nóng
thường chia làm 2 phần, có 2 đường nước đi riêng và khi đó đoạn ống uốn
nằm gần nhau của 2 phần (giữa đường khói) cũng cần được bảo vệ khỏi mài
mòn bởi tro bay [II - 297].
Một số là bé ở các nước, để đảm bảo tốc độ nước trong ống xoắn, người
ta có thể bố trí ống xoắn theo dạng không gian chứ không phải trong một mặt

Thiết kê buồng đốt khí thiên nhiên của lò hơi nhà máy nhiệt điện

19


Đồ án tốt nghiệp

Thân Trọng Cường

phẳng. Khi đó toàn bộ bộ hâm nước chỉ có một ống xoắn. Việc này cho phép
giảm được bước dọc của ống khá nhiều, do đó kích thước không gian của bộ
hâm nước giảm đi nhiều nhưng chế tạo và sửa chữa tương đối phức tạp.
V. 2. Bộ hâm nước bằng gang
Bộ hâm nước bằng gang gồm những ống bằng gang đúc. Đường kính
trong khoảng từ 76 - 120mm, dài từ 1,5 - 3m. Những ống này thường đặt nối
tiếp với nhau bằng những cút nối bằng gang. Thực chất bộ hâm nước bằng
gang cũng chỉ gồm một ống xoắn bố trí theo dạng không gian.
Do gang có hệ số dẫn nhiệt kém nên để tăng cường hệ số truyền nhiệt
người ta đúc thêm cánh cho các ống và gọi là ống bằng gang có cánh.
Vì các ống và cút nối được gắn với nhau nhờ mặt bích và bulông nên
việc lắp bộ hâm nước này tương đối dễ dàng. Số ống được nối trong mỗi dãy
ngang thường 2 - 1 0 ống, còn theo dãy dọc từ 4 - 14 ống. Trở lực trung bình
qua mỗi dãy ống khoảng 15 - 20N/m2.
Do các ống có cánh nên tro bám lên ống rất nhiều, vì vậy ở đây người ta
lắp thêm thiết bị thổi bụi. Bộ hâm nước bằng gang được sử dụng khá rộng rãi
cho các lò công nghiệp và lò nhỏ không có những phương pháp xử lý nước
hoàn thiện (như không có biện pháp khử khi nước cấp) do gang chịu ăn mòn
tốt hơn thép. Mặt khác, do gang ít bền hơn thép, dòn không chịu được tác
dụng va đập nên người ta không dùng gang để chế tạo cho những bộ hâm nước
có áp suất lớn. Ớ Liên bang Nga hiện nay bộ hâm nước bằng gang chỉ chế tạo
để làm việc với áp suất 2,75MN/m 2, ở một số nước khác thì áp suất khoảng

6MN/m2.
Vì gang không chịu được tác dụng va đập nên để tránh hiện tượng thuỷ
kích trong ống của bộ hâm nước thì nước phải không được sôi và sinh hơi.
Theo phạm vi cấu tạo để vận hành an toàn lò hơi, nước ra khỏi bộ hâm nước
bằng gang có nhiệt độ nhỏ hơn 40°c so với nhiệt độ của nước trong lò. Mặt
khác, trong giai đoạn nhóm lò do nước không đi qua bộ hâm nước để cung cấp

Thiết kê buồng đốt khí thiên nhiên của lò hơi nhà máy nhiệt điện

20


Đồ án tốt nghiệp

Thân Trọng Cường

vào lò nên để tránh việc khói đốt nóng ống và làm bốc hơi nước cần bố trí
đường khói tắt không cho qua bộ hâm nước.
VI. CÂU TẠO BỘ HÂM NÓNG KHÔNG KHÍ.
Theo nguyên tắc truyền nhiệt bộ hâm nóng không khí được chia làm 2
loại: loại thu nhiệt và loại hồi nhiệt, ở loại thu nhiệt, nhiệt truyền trực tiếp từ
khói tới không khí qua vách kim loại. Ớ loại hồi nhiệt, khói đầu tiên đốt nóng
kim loại rồi nhiệt tích tụ lại ở đây sau đó truyền cho không khí. Như vậy mỗi
phần từ của bộ hâm nóng không khí sẽ làm việc ở trạng thái tiếp xúc với khói,
khi thì với không khí.
Bộ hâm nóng không khí kiểu thu nhiệt là loại được sử dụng rộng rãi
nhất hiện nay, về mặt cấu tạo nó có thế gồm các kiểu sau: kiểu bằng tấm thép,
kiểu bằng ống gang và ống thép. Nhưng kiểu tấm thép hiện nay không được sử
dụng, còn bộ hâm nóng không khí kiểu ống thép thì đang được sử dụng rộng
rãi nhất hiện nay. Nó gồm một hệ thống những ống đứng so le và được giữ với

nhau bởi 2 mặt sàng, trong đó khói đi trong ống còn không khí đi ngoài ống.
Thông thường người ta chế tạo bộ hâm nóng không khí thành từng cụm
(khối), khi lắp lò chúng được nối với nhau tạo thành bộ hâm nóng không k h í .
Kích thước của khối này được chọn theo kích thước của đường khói đối lưu,
thường một cạnh của khối lấy bằng chiều sâu của đường khói, còn cạnh kia
được chọn trên cơ sở kích thước chiều rộng và số khối (ước số theo bề rộng
của lò). Việc chia thành khối như vậy cho phép vận chuyển và lắp ráp dễ dàng.
Sơ đồ bộ hâm nóng không khí thành các khối và cách nối các khối với nhau
được trình bày (hình 5) [II - 302].

Thiết kê buồng đốt khí thiên nhiên của lò hơi nhà máy nhiệt điện

21


Đồ án tốt nghiệp

Thân Trọng Cường

Hình 5: So đồ chia bộ hám nóng không khí thành khôi và
cách nôi các khối.
a. Các khối

b. Chi tiết nối giữa 2 khối

1. Mặt sàng; 2. Ông; 3. Vành bù dãn nở nhiệt và làm kín
Khi nối các khối là để ngăn không khí lọt vào trong đường khói qua các
kẽ hở, giữa các mặt sàn người ta đặt các vành bù, giữa các khối của bộ hâm
nóng với khung lò cũng đặt vành bù. Vành bù là những tấm tôn mỏng nối giữa
mặt sàng với khung lò. Vì bộ hâm nóng làm việc ở trạng thái không có áp suất

nên chế tạo lá tôn dày khoảng 1,25 - l,5mm, uốn lại và hàn mí. Các ống thép
có đường kính nằm trong phạm vi 25 - 51mm, và hiện nay có xu hướng sử
dụng hai loại đường kính 40mm và 51mm, vành bù là dày 1,5mm.
Mặt sàng được tính theo điều kiện bền, thường đối với mặt trên và dưới
lấy bằng 15 - 25mm. Để tăng cường độ cứng của bộ hâm nóng, giữa 2 mặt
sàng trên và dưới còn đặt thêm mặt sàng trung gian, mặt này có bề dày nhỏ từ
5 - lOmm. Nó có tác dụng để phân chia đường không khí thành nhiều đường
cắt đường khói nhiều lần. Mỗi khối của bộ hâm nóng không khí có thể chia từ
1 đến 2 mặt sàng trung gian.
Khi thiết kế bộ hâm nóng không khí thì bề mặt truyền nhiệt yêu cầu đã
biết trước, còn tiết diện khói qua cũng được xác định bằng cách lựa chọn tốc
độ khói trên cơ sở tốc độ khói giới hạn theo được mài mòn bởi tro bay.

Thiết kê buồng đốt khí thiên nhiên của lò hơi nhà máy nhiệt điện

22


Đồ án tốt nghiệp

Thân Trọng Cường

Bộ hâm nóng không khí kiểu ống có những ưu điểm sau:
- Đơn giản trong chế tạo, làm việc và lắp ráp dễ dàng
- ống dễ dàng được làm sạch vì tro bám trong ống không nhiều, lợi về
kinh tế
-

Khắc phục được hiện tượng lọt khí vào trong khói

- Tiêu hao kim loại tương đối bé, khoảng 24kg cho lm 2 bề mặt truyền
nhiệt.
Khuyết điểm chủ yếu của bộ hâm nóng không khí kiểu ống là:
Các ống thép không bền vững dưới tác dụng ăn mòn của khói ở nhiệt độ
cao và tác dụng mài mòn bởi tro bay. Vì vậy bộ hâm nóng không khí kiểu
ống thép được dùng để gia nhiệt không khí tới 400°c, nhiệt độ khói trước nó
không quá 550°c. Khi nhiệt độ khói và không khí cao hơn người ta thường
dùng bộ hâm nóng không khí kiểu ống bằng gang, do gang bền vững hơn
dưới tác dụng ăn mòn và mài mòn. Để tăng hệ số truyền nhiệt, ống gang
thường có cánh ở ngoài và có răng ở trong ống. Mặt khác, số lượng ống theo
chiều rộng đường khói được xác định theo điều kiện đảm bảo tốc độ khói, còn
chiều dài ống được xác định theo điều kiện bảo đảm bề mặt đốt.
Khuyết điểm chủ yếu của bộ hâm nóng không khí bằng ống gang là
kích thước cồng kềnh, suất tiêu hao kim loại rất lớn, độ lọt không khí nhiều và
dễ bám tro. Nhưng do có khả năng chống ăn mòn và mài mòn cao nên được sử
dụng để chế tạo bộ hâm nóng không khí cấp I khi đốt nguyên liệu nhiều lưu
huỳnh, nguyên liệu rất ẩm và nhiệt độ khói thải thấp, hay để chế tạo bộ hâm
nóng không khí cấp II khi cần dùng không khí có nhiệt độ quá cao.
Trong các thiết bị lò đốt (lò luyện kim, lò cốc...) nhiệt độ khói thải ra
khỏi lò còn rất cao (> 1000°C) nên người ta dùng khói này để gia nhiệt không
khí. Nhưng vì nhiệt độ khói rất cao nên đòi hỏi kim loại chế tạo phải là thép
hợp kim chống gỉ, và cấu tạo của bộ hâm nóng không khí khá đơn giản thường
chỉ gồm 1 ống có hai ngăn, một ngăn để không khí và một ngăn để khói đi.

Thiết kê buồng đốt khí thiên nhiên của lò hơi nhà máy nhiệt điện

23


Đồ án tốt nghiệp

Thân Trọng Cường

VIII. QUẠT GIÓ (QUẠT ĐAY) [VII-112].

Quạt gió dùng để vận chuyển không khí hoặc không khí có áp suất
chung không vượt quá 1500mmHg. Quạt gió tạo ra hiệu số áp suất để thắng
áp lực vận tốc và trở lực. Hiệu số áp suất này rất nhỏ cỡ mm cột nước.
Căn cứ vào áp suất làm việc người ta phân làm 3 loại:
-

Quạt áp suất thấp từ 6 đến lOOmmHg

-

Quạt áp suất trung bình từ 100 - 200 mmHg

- Quạt áp suất cao từ 200 - 1500 mmHg
Cấu tạo quạt đẩy gồm 1 vỏ hình xoắn ốc làm bằng thép tấm. Bên trong
thân có guồng gồm rất nhiều cánh ngắn uốn cong. Không khí hay khí được
hút qua cửa ở tâm của guồng, rồi bị cánh guồng cuốn theo, nhờ lực ly tâm
văng ra thành vỏ và được đẩy ra khỏi quạt với áp suất lớn hơn áp suất hút một
chút.
Vì quạt có tiếp xúc với khí nên các bộ phận bên trong phải được bảo vệ
bằng cách phủ 1 lớp vật liệu chống ăn mòn hoặc làm bằng vật liệu không ăn
mòn.
VII.QUẠT HÚT (QUẠT HƯỚNG TRỤC) [VII-114]

Dùng đé vận chuyển khí hay không khí có áp suất nhỏ (không quá
25mmH20). Cấu tạo quạt gồm có cánh guồng đặt trong vỏ, guồng có nhiều

cánh bố trí theo hướng tâm. Khi guồng quay, không khí đập vào cánh guồng
với một góc nào đó và tạo nên 1 luồng không khí chuyển động song song với
trục của quạt.
Đối với quạt hút, khi mở máy phải mở các van hay lá chắn trước, vì khi
đóng lá chắn công suất của quạt sẽ tăng đến cực đại. Hiệu suất của quạt
khoảng 0,5 - 0,85.

Thiết kê buồng đốt khí thiên nhiên của lò hơi nhà máy nhiệt điện

24


Đồ án tốt nghiệp

Thân Trọng Cường

IX. ỐNG HÚT

Ống khói dùng để đưa không khí hay khói lò từ các thiết bị ra môi
trường. Cấu tạo ống khói gồm các ống hình nón bằng thép được lắp ghép với
nhau, hoặc xây bằng gạch. Chiều cao của ống khói tuỳ thuộc vào yêu cầu,
thường từ 15 - 20m. Thông thường đường kính ống ở đáy lớn hơn đường kính
ống ở trên đính, do đó tăng tốc độ của khói khi ra khỏi ống và làm cho khói lò
không còn đọng lại trong ống khói.
Với nhà máy nhiệt điện lượng sản phẩm cháy rất lớn, trong khói có
nồng độ lớn của ccv, ngoài ra còn có sơ 2, do đó ống khói thường có chiều
cao rất lớn, có khi tới 100 - 250m. ống khói còn có tác dụng bảo vệ môi
trường xung quanh nhà máy nhiệt điện.

Thiết kê buồng đốt khí thiên nhiên của lò hơi nhà máy nhiệt điện

25


Đồ án tốt nghiệp

Thân Trọng Cường

PHẦN II: NƯỚC TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN

Cấp nước trong nhà máy nhiệt điện phục vụ cho các mục đích:
- Để làm nước sinh hoạt, nước cứu hoả
- Để vệ sinh phân xưởng và các thiết bị
- Quan trọng nhất là dùng để sản xuất hơi trong nồi hơi và dùng cho các
thiết bị khác (chất tải nhiệt trong thiết bị truyền nhiệt, trong máy lọc chân
không thùng quay và dùng để làm nguội các trục chuyển động...)
Nước được lấy từ các nguồn sau như: sông, ao, hồ hay giếng khoan. Dù
lấy từ nguồn nào thì trong nước luôn có lẫn tạp chất, tạp chất gồm: tạp chất cơ
học tồn tại ở dạng lơ lửng, tan (ion Ca2+, Mg2+, Na+, Ch, S042'...). Hàm lượng
các anion và cation phụ thuộc vào nguồn nước của từng vùng.
Ví dụ trong nguồn nước thông dụng: tổng hàm lượng các ion (cation và
anion) cũng chính là hàm lượng muối trong nước là 735mg/l, trong đó:
- Hàm lượng cation:

Ca2+ là 80 mg/1
Mg2+ là 20,5 mg/1
Na+ là 13,5 mg/1

- Hàm lượng anion:

sơ4 2' là 165,4 mg/1
Ch là 182 mg/1

Trong nhà máy nhiệt điện, nước được coi là nguyên liệu chính để sản
xuất ra hơi nước. Năng suất của bộ phận chuẩn bị nước phụ thuộc vào năng
suất của lò hơi và các nhu cầu khác phụ trợ cho nhà máy để làm việc.
Trong lò hơi diện tích truyền nhiệt của các ống dẫn nước có thế dẫn từ
vài trăm mét vuông đến vài ngàn mét vuông tùy theo công suất hơi cần sản
xuất, các ống dẫn nước bố trí dọc theo tường buồng đốt, dọc theo đường

Thiết kê buồng đốt khí thiên nhiên của lò hơi nhà máy nhiệt điện

26


Áp suất trong bao hơi MN/m2
Hàm lượng cho phép cực đại (mg/1)
2

Đồ án tốt nghiệp

Thân Trọng Cường
70
3
chuyển động của
Hàmkhói
lượng
lò. các
Do vật
đó chất

các bề
khácmặt
trong
sinhnước
hơi cũng
bằng nằm
bức trong
xạ, bằng
phạmđốivi
lưu, bề mặt
truyền
rất dễ tạo ra cáu bẩn bám
trong
bảng nhiệt
sau:35của các ống
4- 10
0,1
20 truyền nhiệt
1
vào bề mặt ống. Vấn đề làm sạch cáu bẩn của các ống dẫn nước là rất khó
khăn so Bảng
với0,05
làm
bề
mặt phép
truyền
của
nồi trong
hơi trong
các ngành công

> 10
20cho
10
0,5
hàmsạch
lượng
củanhiệt
các vật
chất
nước.
nghiệp khác.

<4

-

-

-

Nguyên nhân tạo ra sự cáu bẩn trong lò hơi và trong các đường ống là
do trong quá trình vận hành các ion Ca2+, Mg2+, S042 có trong nước sẽ kết hợp
lại với nhau tạo thành muối không tan (CaSƠ 4, Mg(OH)2, MgSƠ4, CaS03...)
bám lên bề mặt ống làm giảm hệ số truyền nhiệt của ống, ảnh hưởng tới công
suất của lò hơi. Ớ những chỗ có cáu bẩn bám thì ống lại bị nung nóng đến
nhiệt độ quá quy định, dẫn tới ống bị phá hỏng, sự cố kỹ thuật xảy ra nên phải
ngừng vận hành để sửa chữa. Hệ số dẫn nhiệt của cáu bẩn bé hơn hàng trăm
lần so với hệ số dẫn nhiệt của
thép, nên khi có cáu bẩn bám thì nhiệt độ và sự
Tóm

hấp thụ nhiệt của
lò lại:
giảm đi, lượng tiêu
hao nhiên liệu tăng lên. Ngoài ra, cáu
- Độtăng
cứngnhanh
của nước
tổngănnồng
cácmặt
ion đốt,
Ca 2+ thường
và Mg2+thể
có hiện
trong dưới
nước
bẩn còn làm
quá làtrình
mònđộ bề
và
được
bằng
microgam)
đương
lượng trong một lít
dạng
ănđo
mòn
cụcmiligam
bộ, gây (hay
nên những

hố sâu,
khe nứt.
- Để
Độ đảm
kiềm bảo
của lò
nước
tổngđộng
hàmtốt,
lượng
các ion
hydratcấpvàcho
những
hơi làhoạt
có hiệu
quả cacbonat,
cao thì nước
lò
gốc
muối
củ
các
axit
yếu
khác.
phải đạt các chỉ tiêu chất lượng sau:
- Độ khô kết là tổng hàm lượng của các vật chất còn lại sau khi chưng cất
Độ cứng
nước, đo- bằng
mg/1H0 của nước được quy định theo sản lượng của lò

- Chỉ tiêu nồng độ ion hydro còn trong nước (độ pH) là chỉ tiêu quan
Lò hơi ống nước, áp suất dưới l,6MN/m2:
H0 < 0,3 mgdl/1
trọng của +nước:
2
5 , 5 áplà nước
tính MN/m
axit mạnh
+ Lò +
hơipH
ống <
nước,
suất từcó
1,6-3,15
: H0 < 0,02 mgdl/1
2
+ pH = 5,5 - áp
6,5suất
là từ
nước
có tính
axit
3,15-10
MN/m
: yếuH0 < 0,01 mgdl/1

+ pH = 6,5 áp- suất
7 , 5 từlà10 MN/m
nước 2trung
trở lên:tính

H0 < 0,005 mgdl/1
2
8,5lửalàtừnước
có tính
kiềm yếuH0 < 0,5 mgdl/1
+ Lò +
hơipH
ống=lò7,5
và -ống
10MN/m

- Lượng
ápcó suất
dướimạnh
3,15MN/m2 thì không quá
+ pH =oxy
7,5 - thì
8,5 làkhi
nước
tính kiềm
2
2+
0,03mg/l,
khi lượng
áp suấtion
trênCa
3,15MN/m
0,02 được
mg/1 gọi là nứơc
Nước

có hàm
và Mg2+thì< không
0,005 quá
mgdl/1

mềm, ngược lại là nước cứng.

Thiết kê buồng đốt khí thiên nhiên của lò hơi nhà máy nhiệt điện

27
28


Đồ án tốt nghiệp
I.

Thân Trọng Cường

CÁC PHƯƠNG PHÁP CHỐNG CÁU TRONG LÒ HƠI.

Để ngăn ngừa việc sinh cáu trong lò hơi, người ta dùng 2 phương
pháp xử lý chủ yếu sau:
- Hạn chế tới mức tối thiểu số lượng những vật chất có trong nước có
khả năng tạo cáu trong lò trước khi đưa vào lò
- Biến những vật chất có khả năng sinh cáu (do nước cấp chưa được xử
lý hay xử lý chưa hết) thành những vật chất tách ra ở pha cứng thành những
dạng bùn, rồi dùng phương pháp xả lò để loại chúng ra khỏi lò. Phương pháp
này gọi là phương pháp xử lý nước trong lò.
Các phương pháp xử lý nước bên trong lò dựa trên nguyên tắc.
+ Dùng những chất hoá học đưa vào trong lò sánh để tạo ra kết tủa,

những chất đó là những hóa chất như: NaOH, Na 2CƠ3, Na3P04.12H20...,
trong đó Na3P04 là hoá chất được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay.
+ Dùng phương pháp nhiệt để phân huỷ đối với một số chất hoà tan,
tạo nên những chất khó tan và tách ra ở pha rắn dạng bùn. Phương pháp này
được dùng nhờ thiết bị làm mềm nước bằng nhiệt đặt trong lò, ở thiết bị này
nước bị đốt nóng đến nhiệt độ bão hoà nhờ nguồn nhiệt của khói lò. Tại nhiệt
độ này những muối của canxi và magiê hoà tan trong nước là các loại
bicacbonat bị phân huỷ theo phương trình sau:
Ca(HCO,)2 -> CaCO, ị + co, + H,0
Mg(HC03)2 -> MgCO, + CO, + H2).
Và sau đó MgC03 bị thuỷ phân:
MgCOs + H,0 -> Mg(OH),ị + CO,
Do đó CaC03 và Mg(OH)2 được tách ra ở dạng bùn, đồng thời ở nhiệt
độ này độ hoà tan của CaSƠ4 cũng bị giảm, nó tách ra ở thể rắn trong thiết bị

Thiết kê buồng đốt khí thiên nhiên của lò hơi nhà máy nhiệt điện

29