Cân bằng nhiệt và xác định hiệu suất lò hơi

CHƯƠNG 4 CÂN BẰNG NHIỆT VÀ XÁC ĐỊNH HIỆU SUẤT LÒ HƠI

I.Phương trình cân bằng nhiệt lò hơi
-Lượng nhiệt sinh ra trong quá trình cháy nhiên liệu được chia làm 2 phần:
một phần dùng để cung cấp nước để tạo thành hơi nước với thông số đã
chọn gọi là nhiệt hữu ích. Nhiệt mất đi trong quá trình làm việc của lò gọi là
tổn thất nhiệt
-Phương trình cân bằng nhiệt tổng quát
Qdv=Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6 (Kj/kg)
+Qdv: lượng nhiệt đưa vào lò ứng với 1 kg nhiên liệu rắn, lỏng hoặc 1m3
nhiên liệu khí
+Q1: lượng nhiệt hữu ích dùng để sản xuất ra hơi (kJ/kg)
+Q2: lượng nhiệt tổn thất do khói thải mang ra ngoài (kJ/kg)
+Q3: tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về mặt hóa học (kJ/kg)
+Q4: tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về mặt cơ học (kJ/kg)
+Q5: tổn thất nhiệt do nhiệt tỏa ra môi trường (kJ/kg)
+Q6: tổn thất nhiệt do xỉ mang ra ngoài (kJ/kg)
-Trong trường hợp tổng quát thì nhiệt đưa vào gồm có: nhiệt trị của nhiên
liệu, nhiệt lượng dùng để gia nhiệt dầu trước khi phun vào buồng lửa, nhiệt
lượng dùng để phun dầu thành sương, lượng nhiệt dùng để sấy không khí
II.Tổn thất nhiệt do khói thải mang đi Q2
-Không khí đưa vào lò hơi ở đầu quạt gió khoảng 20-40 độ, trong khi nhiệt
độ khói thải ra lớn hơn 100 độ, đối với những lò nhỏ không có bề mặt phần
đuôi thì có thể lên tới 300-500 độ. Như vậy cần phải chi phí một nhiệt lượng
để làm nóng không khí từ trạng thái đầu tới nhiệt độ khói thải. Đó là tổn thất
nhiệt do khói thải mang ra ngoài.
Q2=(Ith


-Ith:entanpi khói thải

Ith=Vth.Cth.Tth

(kJ/kg)

+Vth: thể tích khói thải (m3/kg)
+Tth: nhiệt độ khói thải (độ C)

-q4: tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về mặt cơ học %
-Hai yếu tố ảnh hưởng chủ yếu đến q2 là nhiệt độ khói thải và hệ số không
khí thừa ở đầu ra lò hơi. Khi nhiệt độ khói thải tăng từ 12-15 độ thì tổn thất
q2 tăng khoảng 1%.
*Nhiệt độ khói thải: nếu nhiệt độ khí thải thấp có thể giảm được q2 song
tăng chi phí kim loại để chế tạo bề mặt đốt phần đuôi, tăng trở lực đường
khói. Dễ gây ngưng đọng nước trong khói dễ hòa tan SO3 tạo thành axit gây
ăn mòn. Nhiệt độ mà hơi nước trong khói bắt đầu ngưng đọng gọi là nhiệt độ
đọng sương. Độ ẩm và lưu huỳnh trong nhiên liệu càng cao thì điểm đọng
sương càng cao nghĩa là yêu cầu nhiệt độ khói thải phải càng cao để tránh ăn
mòn
-Độ ẩm nhiên liệu càng cao thì nhiệt độ không khí nóng phải cao, nhiệt độ
không khí nóng cũng phải cao.
-Hệ số không khí thừa càng lớn làm nhiệt độ cháy lý thuyết hạ thấp xuống,
giảm lượng nhiệt bức xạ của buồng lửa như vậy làm tăng nhiệt độ của đường
khói đối lưu, dẫn tới tăng nhiệt độ khói thải sau buồng lửa. Mặt khác hệ số
không khí thừa lớn làm thể tích khói thải tăng nghĩa là làm q2 tăng lên.
III.Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về mặt hóa học Q3
-Khi nhiên liệu cháy không hoàn toàn thì trong khói còn có các chất khí cháy
không hoàn toàn như CO, CH4, H2…Những khí này vẫn có thể cháy tiếp và
sinh ra nhiệt nhưng chúng chưa cháy được nên sinh ra tổn thất nhiệt gọi là
tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về mặt hóa học

-Các yếu tố ảnh hưởng đến q3 là: hệ số không khí thừa, nhiệt độ buồng lửa,
phương thức xáo trộn giữa không khí và nhiên liệu trong buồng lửa.
-Thông thường khi α lớn thì q3 giảm nhưng q2 tăng nhưng nếu α quá lớn thì
q3 cũng tăng do nhiệt độ buồng lửa qua thấp. Vì vây, phải chọn α sao cho
q2+q3 là nhỏ nhất.
+Với nhiên liệu khí hoặc lỏng thì có thể chọn α=1,05-1,15
+Với buồng lửa đốt than phun α=1,15-1,25
+Với buồng lửa ghi α=1,3-1,5
-Nhiên liệu càng nhiều chất bốc thì q3 càng lớn
IV.Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về mặt hóa học Q4
-Nhiên liệu đưa vào lò có một phần chưa tham gia vào sự cháy đã bị thải ra
ngoài gây nên tổn thất cháy không hoàn toàn về mặt cơ học q4
-Nhiên liệu lọt ra ngoài bằng 3 đường: lẫn theo xỉ, lọt qua ghi, bay theo khói
-Yếu tố ảnh hưởng chủ yếu đến q4 là cấu tạo thiết bị lò hơi
+Lò ghi xích có tổn thất q4 lớn nhất, ở trong lò ghi kẽ hở giữa các lá ghi
càng lớn thì tổn thất q4 càng lớn.
+Chế độ gió cũng ảnh hưởng lớn tới q4. Chế độ gió cấp 1 đưa vào không
thích đáng sẽ thổi bay những hạt nhỏ ra khỏi lớp than bay theo khói ra ngoài.
+Ở lò phun nếu gió cấp 2 đưa vào không tốt làm những hạt bột than đang
cháy dở đã bị thổi ra ngoài. Nói chung buồng lửa phun có q4 tương đối nhỏ,
buồng lửa thải xỉ lỏng có thể coi q4 bằng 0
V.Tổn thất nhiệt do tỏa nhiệt ra môi trường xung quanh Q5
-Bề mặt xung quanh lò luôn có nhiệt độ cao hơn môi trường xung quanh,
gây nên sự tỏa nhiệt từ lò hơi đến không khí lạnh.
-Tổn thất nhiệt q5 phụ thuộc vào nhiệt độ và diện tích lò
VI.Tổn thất nhiệt do xỉ mang ra ngoài Q6


-Ở lò ghi xích hoặc lò phun thải xỉ lỏng nhiệt độ thải xỉ ra ngoài tương đối

cao.