Bề mặt gia nhiệt trong lò hơi

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM
KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

BÁO CÁO
Đề tài: Bề mặt gia nhiệt trong lò hơi

TP HCM, Tháng 12/2015

1


MỤC LỤC
1 Giới thiệu ........................................................................................................ 3
2 Bề mặt gia nhiệt.............................................................................................. 3
2.1 Buồng lửa ................................................................................................ 3
2.1.1 Những yêu cầu đối với buồng lửa lò hơi.......................................... 3
2.1.2 Dàn ống buồng lửa ........................................................................... 4
2.1.3 Kích thước buồng lửa ....................................................................... 4
2.1.4 Nhiệt độ khí thoát buồng lửa hoặc nhiệt độ ra buồng lửa (FEGT or
FOT) .......................................................................................................... 5
2.2 Tường lò .................................................................................................. 6
2.3 Cụm pheston ............................................................................................ 8
2.4 Bao hơi .................................................................................................... 8
2.5 Bộ quá nhiệt ............................................................................................ 8
2.5.1 Vai trò bộ quá nhiệt .......................................................................... 8
2.5.2 Cấu tạo bộ quá nhiệt ......................................................................... 9
2.5.3 Cách bố trí bộ quá nhiệt ................................................................. 14
2.5.4 Điều chỉnh nhiệt độ của hơi quá nhiệt ........................................... 16
3 Thiết bị tái sử dụng....................................................................................... 19
3.1 Bộ hâm nước ......................................................................................... 19
3.1.1 Công dụng và phân loại bộ hâm nước ........................................... 20

3.1.2 Bộ hâm nước ống thép trơn:........................................................... 21
3.1.3 Bộ hâm nước bằng gang................................................................. 24
3.1.4 Cách nối bộ hâm nước ................................................................... 26
3.2 Bộ sấy không khí ................................................................................... 27
3.2.1 Công dụng và phân loại.................................................................. 27
3.2.2 Bộ sấy không khí kiểu thu nhiệt (bộ sấy tĩnh) ............................... 27
3.2.3 Bộ sấy không khí kiểu hồi nhiệt (bộ sấy quay) ............................. 31
3.2.4 Các vấn đề cần quan tâm ................................................................ 33

2


1 Giới thiệu
Lò hơi là thiết bị tạo ra hơi nước bão hòa hoặc hơi nước quá nhiệt.
Hơi nước quá nhiệt dùng để làm nguồn năng lượng cung cấp cho các thiết
bị quay (rotatedevice) tại các nhà máy sản xuất công nghiệp như turbine
truyền động bơm hoặc máy nén...hay dẫn động các turbine để quay các máy phát
điện. Bên cạnh việc tạo ra động năng, hơi nước quá nhiệt này còn có thể sử
dụng trong một vài ứng dụng khác như làm khô sản phẩm hay gia nhiệt chất xúc
tác….
Trong lò hơi thực hiện hai quá trình:
Sự đốt cháy giải phóng nhiệt từ nhiên liệu trong các thiết bị đốt.
Truyền nhiệt cho nước và hơi nước trong các thiết bị khác nhau của lò hơi.
Bề mặt gia nhiệt trong lò hơi gồm:
Buồng lửa
Cụm ống sinh hơi
Bộ quá nhiệt
Thiết bị tái sử dụng gồm:
Bộ hâm nước (ECON): cụm ống tiếp tục nhận nhiệt từ khói thải để truyền nhiệt
cho nước quá lạnh.

Bộ sấy không khí: Nhận nhiệt từ khói thải trong giai đoạn cuối cùng và truyền
nhiệt để đốt nóng không khí.
2 Bề mặt gia nhiệt
2.1 Buồng lửa
Buồng lửa lò hơi là không gian để đốt nhiên liệu hay nói khác là nơi để biến
hoá năng của nhiên liệu thành nhiệt năng, nhiệt năng này sẽ truyền cho nước chuyển
động bên trong ống đặt trong buồng lửa để sinh ra hơi nước.
2.1.1 Những yêu cầu đối với buồng lửa lò hơi
Phải bảo đảm cháy hết nhiên liệu cấp vào với hệ số không khí thừa nhỏ nhất.
Phải thoả mãn được một chương trình nhiên liệu rộng nhất có thể mà không
giảm hiệu suất hoặc chu kỳ vận hành khi thay đổi nhiên liệu đốt.
Sản phẩm cháy không được phép rút ngắn chu kỳ vận hành do đóng xỉ hay
bám tro. Sản phẩm cháy đi ra khỏi buồng lửa phải chứa ít tro nhất và chứa ít các chất
có hại.
Tường buồng lửa phải được sử dụng tốt để sản xuất hơi và phải bảo đảm làm
lạnh khói đến mức cần thiết trước khi ra khỏi buồng lửa.
3


Không gian cần thiết cho buồng lửa phải nhỏ nhất đến mức có thể.
Các phần của buồng lửa và các trang bị phụ của nó phải có khối lượng nhỏ
nhất có thể, không yêu cầu nhiều vật liệu hợp kim đắt tiền.
Năng lượng tự dùng của buồng lửa và các thiết bị phụ của nó như máy nghiền,
các quạt, phải ở mức tối thiểu.
Có thể điều chỉnh tốt và nhanh các quá trình trong buồng lửa, đồng thời công
suất tối thiểu của buồng lửa phải thấp nhất có thể.
Buồng lửa không hạn chế sản lượng của lò hơi và không cản trở sự tăng sản
lượng của lò hơi.
Phải bảo đảm độ tin cậy cao trong vận hành.
Chi phí đầu tư và vận hành buồng lửa phải thấp nhất.

Buồng lửa cho phép dùng những phương pháp quen thuộc để điều chỉnh nhiệt
độ hơi quá nhiệt về phía khói.
Người ta phân buồng lửa theo dạng nhiên liệu dùng để đốt và phương pháp
đốt thành ra buồng lửa ghi (nhiên liệu rắn cháy theo lớp), buồng lửa phun nhiên liệu
rắn, lỏng, khí (nhiên liệu cháy trong dòng, cháy lơ lửng), buồng lửa xoáy và buồng
lửa cháy trong lớp sôi.
2.1.2 Dàn ống buồng lửa
Dàn ống buồng lửa gồm các ống lên và ống xuống. Các ống lên là những
ống thép chịu nhiệt được đặt phía trong tường buồng lửa.
Môi chất trong ống sẽ nhận nhiệt trực tiếp từ ngọn lửa, biến thành hơi chuyển
động lên phía trên (còn được gọi là dàn ống sinh hơi).
Khoảng cách giữa các ống (gọi là bước ống) và khoảng cách từ ống đến
tường (được gọi là độ đặt ống) có ảnh hưởng đến khả năng bảo vệ tường buồng lửa
khỏi bị bức xạ trực tiếp của ngọn lửa và khỏi bị đóng xỉ cũng như khả năng hấp thu
nhiệt của dàn ống. Nếu bố trí sát nhau quá thì tường được bảo vệ tốt hơn, nhưng độ
chiếu sáng của ngọn lửa đến dàn ống giảm đi, do đó khả năng hấp thụ nhiệt của một
đơn vị diện tích bề mặt chịu nhiệt (diện tích bề mặt xung quanh ống) cũng giảm đi.
Nếu đặt dày quá thì ống góp của dàn ống phải khoan nhiều lỗ, khoảng cách giữa các
lỗ giảm xuống làm cho độ bền của ống góp giảm đi.
Các ống nước xuống được bọc cách nhiệt và đặt phía ngoài tường buồng
lửa (được gọi là ống xuống).
2.1.3 Kích thước buồng lửa
Các thiết bị đốt là ghi lò, buồng đốt, bệ đỡ, hoặc bộ đốt. Kích thước của thiết
bị đốt phụ thuộc vào bề mặt và hình dạng của buồng lửa. Buồng lửa được chế tạo để
quá trình cháy diễn ra hoàn toàn, tránh dẫn đến việc thải khói có nhiệt độ quá cao ra
4


môi trường. Chiều cao lò được quyết định bởi thể tích buồng lửa hoặc yêu cầu thời
gian tồn tại của nhiên liệu khác nhau và các loại thiết bị đốt. Bảng sau cung cấp chi

tiết cho thời gian tồn tại ngọn lửa trong buồng lửa. Thời gian tồn tại là cần thiết cho
các lại hạt nhiên liệu để đạt tới điểm giữa buồng lửa từ các thiết bị đốt (tâm của nhiệt
đưa vào, để được chính xác). Trong lò hơi với dòng khí nằm ngang, bộ đốt quyết định
mặt cắt ngang và thời gian tồn tại trong khi chiều dài ngọn lửa chi phối độ dài của
buồng lửa.

Thời gian tồn tại trong lò hơi (giây) của 1 số loại nhiên liệu
Nhiên liệu
Đốt lò
Bộ đốt
Lò hơi đốt
tầng sôi
tạo bọt
Than
Nhiên liệu sinh
học
Dầu
khí thiên nhiên

Lò hơi đốt
tầng sôi
tuần hoàn

2.2–3.0
2.5–3.5

1–2
—

2.5–3.0

—

4–5.5
—

—
—

<1
<1

—
—

—
—

2.1.4 Nhiệt độ khí thoát buồng lửa hoặc nhiệt độ ra buồng lửa (FEGT or FOT)
Nhiệt độ khí thoát buồng lửa hoặc nhiệt độ ra buồng lửa là nhiệt độ khí trung
bình ở giữa mặt phẳng thoát ra của buồng lửa. Truyền nhiệt trong lò chủ yếu là bức
xạ. Trừ những lò hơi đốt tầng sôi tuần hoàn (CFBC), trong đó có một lớp dày tro
nóng rơi xuống dọc theo vách ống và truyền nhiệt của nó chủ yếu bằng dẫn nhiệt và
đối lưu. Nhiệt độ khí trong buồng lửa cao và ống lò tương đối thấp nên quá trình
truyền nhiệt diễn ra hiệu quả.
Một ước tính chính xác của FEGT là không thể bằng tính toán lý thuyết bởi
vì các biến số liên tục thay đổi trong buồng lửa với hình học phức tạp. Kích thước và
số lượng của ngọn lửa, độ phát xạ, nhiệt độ ngọn lửa, và độ sạch của buồng lửa đều
thay đổi theo những điều kiện khác nhau. Các bề mặt điều chỉnh thực tế (AS) hoặc
phương pháp EPRS, là độc quyền cho mỗi hãng chế tạo lò hơi, phát triển qua thời
gian, nhiên liệu và hình học cụ thể. Các tính toán bao gồm các bước sau:

+ Tính PRS của buồng lửa thấp để mở pass (bên dưới trục) và tổng số buồng
lửa phụ thuộc vào chỗ thoát buồng lửa.
+ Rút ra từ bề mặt EPRS bằng cách nhân với các yếu tố hiệu quả cho mỗi vách
tường. Yếu tố hiệu quả khác nhau từ 0,9 đến 0,98 vách ngăn tường phụ thuộc vào
nhiên liệu và độ dốc của tường.

5


+ Tính thất thoát nhiệt và có sẵn (HR và A) từ các nhiên liệu và không khí.
Tổng số nhiệt có sẵn, dựa vào giá trị nhiệt trị thấp của nhiên liệu (NCV), bao gồm cả
nhiệt thêm vào trong AH, được điều chỉnh cho lượng cacbon hao hụt không cháy và
tổn thất bức xạ của buồng lửa (giả thiết là một nửa của tổng). Nhiệt độ môi trường
xung quanh được lấy làm mốc để tính toán nhiệt này.
𝐻0 = 𝑡ổ𝑛𝑔 𝑛ℎ𝑖ệ𝑡 𝑡ℎấ𝑡 𝑡ℎ𝑜á𝑡 𝑣à 𝑠ẵ𝑛 𝑐ó
𝑅
= 𝑛ℎ𝑖ê𝑛 𝑙𝑖ệ𝑢 đượ𝑐 đố𝑡 . [(𝑁𝐶𝑉 + 𝐻𝑎 ) − ( + 𝐿𝑢𝑏 )]
2
Trong đó
R tổn thất do bức xạ
Ha nhiệt được thêm vào không khí
Lub tổn thất do không cháy
+ tính toán cường độ nhiệt thoát ra
cường độ nhiệt thoát ra =

H0
EPRS

Từ các đồ thị độc quyền, việc FEGTs được đọc cho mỗi nhiên liệu và loại đốt cháy
(ghi lò hoặc bộ đốt). FEGT vì thế đạt được là chính xác chỉ trong phạm vi khoảng ±

50°C.
+ Kết quả bộ đốt gia nhiệt trong FEGT cao hơn bởi vì tâm của nhiệt đưa vào
(CHI) là cao hơn.
+ Nhiên liệu với chất dễ bay hơi cao (VM) giải thoát nhiệt nhiều hơn ở một
mức độ cao hơn so với các nhiên liệu với ít VM, mặc dù cả hai ghi lò đốt và kết quả
là cho FEGT cao hơn mặc dù độ ẩm cao hơn.
2.2 Tường lò
Tường lò có nhiệm vụ ngăn cách các phần tử được đốt nóng của lò với môi
trường xung quanh nhằm giảm bớt tổn thất nhiệt do tỏa ra môi trường xung quanh,
đồng thời hạn chế việc đốt nóng quá mức không khí ở chung quanh nhằm đảm bảo
điều kiện làm việc cho công nhân vận hành, mặt khác nó còn có nhiệm vụ ngăn cản
việc lọt gió lạnh ở ngoài vào trong buồng lửa và đường khói.
Theo tiêu chuẩn vận hành, để đảm bảo an toàn cho công nhân vận hành,
nhiệt độ không khí ở khu làm việc phải nhỏ hơn 50oC. Vì vậy tường lò phải cách
nhiệt tốt đảm bảo điều kiện nhiệt độ mặt ngoài của tường lò không được vượt quá
50oC. Thông thường, tường lò tiếp xúc trực tiếp với ngọn lửa và dòng khói, chịu tác
dụng phá hủy do mài mòn của tro bay, ăn mòn của xỉ nên tường lò được cấu trúc
gồm 3 lớp:

6


Lớp trong cùng là vật liệu chịu lửa, xây bằng gạch chịu lửa, chịu được tác dụng
của nhiệt độ cao, ăn mòn và mài mòn của xỉ. Lớp thứ hai là vật liệu cách nhiệt, có tác
dụng cách nhiệt và ngoài cùng là lớp tôn mỏng vừa có tác dụng bảo vệ lớp cách nhiệt
vừa có tác dụng trang trí.
Vật liệu chịu lửa: ở lò hơi thường dùng các loại vật liệu chịu lửa như: Samot,
Cromit. Yêu cầu đối với vật liệu chịu lửa là độ chịu lửa, độ bền nhiệt, độ chịu xỉ cao.
- Độ chịu lửa: là khả năng chịu được nhiệt độ cao (trên 1500oC), tức là vẫn
giữ được các tính chất cơ học và vật lý ở nhiệt độ cao.

- Độ bền nhiệt: là khả năng chịu được sự thay đổi nhiệt độ nhiều lần mà không
bị thay đổi về cấu tạo và tính chất.
- Độ chịu xỉ: là khả năng chịu được sự mài mòn và ăn mòn hóa học của xỉ.
Samốt là loại vật liệu được sử dụng nhiều vì có sẵn trong tự nhiên, rẻ tiền,
có thể chịu được nhiệt độ đến 1730oC, thường được sản xuất ra dưới dạng bột hoặc
gạch có kích thước tiêu chuẩn.
Cromit có thể chịu nhiệt độ đến 2000oC, đắt tiền, thường dùng trong lò hơi
ở dạng bột để làm vữa trát lên một phần dàn ống của buồng lửa (ngang vòi phun) để
tạo thành đai cháy của lò. Ở những vùng có nhiệt độ cao hơn (trên 2000oC) cần phải
dùng zirconi, loại này có độ chịu lửa cao nhưng đắt tiền.
Vật liệu cách nhiệt:
Yêu cầu đối với vật liệu cách nhiệt là có hệ số dẫn nhiệt thấp và hệ số này giữ
không đổi trong quá trình làm việc, ngoài ra còn đòi hỏi về độ bền về cơ, độ bền nhiệt
và độ xốp. Thường vật liệu cách nhiệt có hệ số dẫn nhiệt bằng khoảng 0,03 đến
0,25W/moC.
Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt phụ thuộc vào bản chất, cấu trúc của
chúng và có thể thay đổi theo nhiệt độ. Khi bị ẩm, hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách
nhiệt tăng lên, nghĩa là tác dụng cách nhiệt giảm xuống. Các loại vật liệu cách nhiệt
hiện nay thường dùng là: Amiăng, Điatonit, bông thủy tinh.
Amiăng: là vật liệu có cấu tạo dạng sợi vải, bìa, dây, bột, thờng đợc dùng ở
những nơi có nhiệt độ từ 100 đến 500oC. Hệ số dẫn nhiệt của Amiăng trong khoảng từ
0,12 đến 0,14 W/moC.
Bông thủy tinh (bông khoáng): gồm những sợi thủy tinh do nấu chảy
đá khoáng, xỉ hay thủy tinh, có thể sử dụng ở những vùng có nhiệt độ đến 600oC. Hệ
số dẫn nhiệt của bông thủy tinh phụ thuộc vào bề dày của sợi, độ nén của sợi, dao
động trong khoảng từ 0,0490 đến 0,0672 W/moC.
Điatonit: là loại vật liệu cách nhiệt có thể chịu được nhiệt độ đến 1000oC,
tuy nhiên ở nhiệt độ cao thì hệ số dẫn nhiệt bị giảm nhiều, do đó thường dùng ở
nhiệt độ thấp hơn dưới dạng gạch hoặc bột như samốt.

7


2.3 Cụm pheston
Cụm pheston chính là các ống của dàn ống sinh hơi tường sau nối với bao
hơi tạo thành cụm ống thưa hơn để cho khói đi qua ra khỏi buồng lửa. Do nhiệt độ
của khói phân bố không đều theo chiều rộng buồng lửa, thành phần và kích thước
nhiên liệu không đồng nhất nên có một số hạt nhiên liệu kích thước nhỏ đang bị nóng
chảy bị thổi bay ra khỏi buồng lửa có thể bám vào các bề mặt ống của bộ quá nhiệt
gây hiện tượng đóng xỉ. Nhờ cụm pheston nhận bớt nhiệt, nhiệt độ dòng khói có thể
giảm bớt 50oC, đảm bảo cho những hạt tro nóng nguội đi và rắn lại, hạn chế hiện
tượng đóng xỉ ở bộ quá nhiệt. Ở cụm pheston các ống được bố trí thấp hơn nên không
có hiện tượng đóng xỉ ở đó.
2.4 Bao hơi
Dàn ống buồng lửa, cụm pheston của lò hơi tuần hoàn được nối trực tiếp
với bao hơi đặt nằm ngang trên đỉnh lò hoặc nối qua các ống góp trung gian. Nước
cấp từ bộ hâm nước được đa vào bao hơi, từ bao hơi nước được đi xuống theo các
ống nước xuống, qua các ống góp dưới đi vào toàn bộ dàn ống buồng lửa, tại đây
nước nhận nhiệt biến thành hơi. Dòng hỗn hợp hơi và nước sinh ra trong các ống sinh
hơi sẽ đi vào bao hơi và hơi được phân ly ra khỏi nước rồi sang bộ quá nhiệt.
2.5 Bộ quá nhiệt
2.5.1 Vai trò bộ quá nhiệt
Bộ quá nhiệt là bộ phận sấy khô hơi, gia nhiệt cho hơi biến hơi bão hòa thành
hơi quá nhiệt. Hơi quá nhiệt có nhiệt độ cao hơn, do đó nhiệt lượng tích lũy trong một
đơn vị khối lượng hơi quá nhiệt cao hơn nhiều so với hơi bão hòa ở cùng áp suất. Ở
áp suất hơi 120 bar và cao hơn, hiệu suất cải thiện của chu trình là ~1% cho mỗi 20°C
tăng lên trong quá nhiệt. Bởi vậy khi công suất máy giống nhau nếu dùng hơi quá
nhiệt thì kích thước máy sẽ nhỏ hơn rất nhiều so với máy dùng hơi bảo hòa.
Để nhận hơi quá nhiệt có nhiệt độ cao cần phải đặt bộ quá nhiệt ở vùng khói
có nhiệt độ cao (trên 700oC).

Các lò hơi có áp suất, nhiệt độ hơi quá nhiệt càng cao thì tỷ lệ giữa lượng nhiệt
cần cấp để quá nhiệt hơi trong bộ quá nhiệt với lượng nhiệt cần cấp để đun sôi nước
trong dàn ống sinh hơi càng cao, nhất là lò có quá nhiệt trung gian hơi, khiến cho kích
thước bộ quá nhiệt rất lớn. Khi đó nếu chỉ đặt bộ quá nhiệt ở sau cụm pheston thì độ
chênh nhiệt độ giữa khói và hơi sẽ giảm nên diện tích bề mặt ống của bộ quá nhiệt sẽ
rất lớn, có thể sẽ không đủ chỗ bố trí, do đó cần thiết phải bố trí bộ một phần của quá
nhiệt vào trong buồng lửa để hấp thu nhiệt bức xạ nhằm giảm bớt kích thước bộ quá
nhiệt.
Đối với lò có nhiệt độ hơi quá nhiệt từ 510oC trở xuống thì bộ quá nhiệt thường
được đặt ở vùng khói có nhiệt độ dưới 1050oC, thường là đặt ở đoạn đường khói nằm
ngang sau cụm ống pheston. ở đây trao đổi nhiệt giữa khói và cụm ống chủ yếu là
trao đổi nhiệt đối lưu, nên gọi là bộ quá nhiệt đối lưu.

8


Đối với lò có nhiệt độ hơi quá nhiệt cao hơn 510oC, bộ quá nhiệt được đặt ở
cửa ra buồng lửa (trước cụm pheston). ở đây bộ quá nhiệt vừa nhận nhiệt đối lưu từ
dòng khói đi qua, vừa nhận nhiệt bức xạ từ buồng lửa nên gọi là bộ quá nhiệt nửa bức
xạ.
Khi bộ quá nhiệt có thể được đặt ở trên trần buồng lửa hay đặt xen kẽ với các
ống sinh hơi trên tường buồng lửa, ở đây bộ quá nhiệt nhận nhiệt chủ yếu là từ bức
xạ của buồng lửa nên gọi là bộ quá nhiệt bức xạ. Bộ quá nhiệt bức xạ thường được
dùng khi nhiệt độ hơi trên 560oC.
Bộ quá nhiệt gồm phần đối lưu, nửa bức xạ và bức xạ được gọi là bộ quá nhiệt
tổ hợp. Tỷ lệ giữa các phần này được phân bố phụ thuộc vào thông số của lò hơi.
2.5.2 Cấu tạo bộ quá nhiệt
Bộ quá nhiệt thường được chế tạo gồm những ống xoắn nối vào các ống góp.
Ống xoắn bộ quá nhiệt là những ống thép uốn gấp khúc có đường kính từ 32 – 45mm

Hình: các dạng ống xoắn của bộ quá nhiệt
a)Ống đơn; b)Ống kép đôi; c)Ống kép ba; d)Ống kép bốn
Để nhận được hơi quá nhiệt có nhiệt độ cao (có thể lên đến 5600C), cần phải
đặt bộ quá nhiệt ở vùng khói có nhiệt độ cao (trên 7000C). Khi đó nhiệt độ hơi trong
ống và nhiệt độ khói ngoài ống của bộ quá nhiệt đều cao, yêu cầu các ống thép của
bộ quá nhiệt phải được làm bằng thép hợp kim. Kích thước của bộ quá nhiệt phụ
thuộc vào nhiệt độ hơi quá nhiệt. Về cấu tạo chia làm 3 loại:
2.5.2.1 Bộ quá nhiệt đối lưu
Bộ quá nhiệt đối lưu thường được chế tạo gồm những ống xoắn, hai đầu được
nối vào 2 ống góp. Ống xoắn bộ quá nhiệt là những ống thép chịu nhiệt uốn gấp khúc
nhiều lần đảm bảo cho đường khói cắt đường hơi nhiều lần. Mỗi ống xoắn được uốn
9


gấp khúc trong một mặt phẳng, nhiều ống xoắn cùng nối vào một ống góp tạo thành
cụm ống. Ống có đường kính từ 28-42 mm, chiều dày từ 3 đến 7 mm.
Các ống xoắn của bộ quá nhiệt có thể đặt nằm ngang hoặc đặt đứng phụ thuộc
vào kiểu lò hơi.
Bộ quá nhiệt ống xoắn đặt nằm ngang thường dùng cho các lò hơi nhỏ có ống
sinh hơi nằm nghiêng. Khi đó người ta bố trí ống xoắn nằm ngang để tận dụng triệt
để các khoảng không gian trong đường khói của lò.
Bộ quá nhiệt ống xoắn đặt nằm ngang có ưu điểm là có thể xả được nước đọng
do hơi ngưng tụ khi ngừng lò nên tránh được hiện tường ăn mòn ống xoắn khi lò nghỉ.
Nhược điểm lớn nhất của bộ quá nhiệt loại này là hệ thống treo đỡ các ống
xoắn. Vì các ống xoắn nằm ngang nên phải được giữ bởi các đai thép chịu nhiệt dài
bằng chiều sâu của cụm ống và được treo lên khung lò. Hệ thống treo đỡ không được
làm mát nên sẽ có nhiệt độ rất cao, làm việc trong điều kiện rất năng nề, dễ hư hỏng.
Ở các lò hơi hiện đại ống nước đứng thường bố trí bộ quá nhiệt ống xoắn đặt
đứng, có ống góp hơi đặt song song với bao hơi.
Ưu điểm của bộ quá nhiệt ống xoắn đặt đứng là hệ thống treo đỡ đơn giản, làm

việc nhẹ nhàng hơn so với ống xoắn nằm ngang.
Nhược điểm của bộ quá nhiệt ống xoắn đặt đứng là khi lò nghỉ nước đọng
trong các ống xoắn do hơi ngưng tụ sẽ gây ăn mòn các ống xoắn, mặt khác nó cản trở
không cho hơi thoát qua bộ quá nhiệt lúc khởi động lò và tạo thành các túi hơi trong
các ống xoắn làm ống bị đốt nóng quá mức. Bộ quá nhiệt ống xoắn đặt đứng được
biểu diễn như hình sau.

Hình: bộ quá nhiệt ống xoắn đặt đứng

10


Để cố định các ống xoắn với nhau người ta thường dùng các tấm gang chịu
nhiệt hình răng lược để cài các ống xoắn hoặc dùng các thanh nẹp bằng thép chịu
nhiệt. Hệ thống treo bộ quá nhiệt ống xoắn đặt nằm ngang được biểu diễn trên hình
sau.

Hình: Hệ thống treo bộ quá nhiệt ống xoắn đặt đứng

Các ống xoắn của bộ quá nhiệt được đặt đứng sẽ khắc phục được ảnh hưởng
của chênh lệch nhiệt độ theo chiều cao đường khói đến lượng nhiệt hấp thu của từng
ống xoắn.
Các ống dẫn hơi từ bao hơi đến bộ quá nhiệt thường được đặt trên trần lò, nó
vừa có thể hấp thu nhiệt, vừa làm mát trần lò. Các ống trên trần và các ống xoắn của

11


bộ quá nhiệt được giữ bằng các đai (các thanh lượn sóng), giữa đai và ống có lót một
lớp đệm amiăng để bảo vệ ống.

Khi nhiệt độ hơi quá nhiệt lớn hơn nhiệt độ bão hoà khoảng 200 oC trở lên thì
người ta chia bộ quá nhiệt thành hai hoặc ba cấp nối tiếp nhau theo đường hơi đi theo
thứ tự cấp một, cấp hai và cấp ba, giữa các cấp là các ống góp hơi được nối với nhau.
Độ gia nhiệt của mỗi cấp khoảng từ 100-150oC, hấp thu một lượng nhiệt
khoảng 200-350 kJ/kg.
Khi tách ra như vậy thì độ gia nhiệt của mỗi cấp không lớn lắm và các cấp có
nhiệt độ hơi trung bình khác nhau nên mỗi cấp được chế tạo bằng một loại vật liệu
phù hợp với nhiệt độ làm việc của nó do đó tiết kiệm được vật liệu đắt tiền. Ví dụ lò
trung áp có nhiệt độ hơi quá nhiệt khoảng 450oC thì bộ quá nhiệt được chia thành hai
cấp, hơi ra khỏi bộ quá nhiệt cấp hai có nhiệt độ 450oC nên bộ quá nhiệt cấp hai được
chế tạo bằng thép hợp kim crom-molipđen, trong khi đó hơi ra khỏi bộ quá nhiệt cấp
một có nhiệt độ khoảng 360 - 380oC nên bộ quá nhiệt cấp một có thể được chế tạo
bằng thép carbon. Mặt khác khi tách ra như vậy, giữa các cấp có thể bố trí thiết bị
điều chỉnh nhiệt độ hoặc tạo điều kiện làm đồng đều chênh lệch trở lực và nhiệt độ
giữa các ống xoắn.
Thông thường bộ quá nhiệt cấp hai nằm gần cửa khói ra khỏi buồng lửa. ở đây
khói có nhiệt độ cao nên để giảm nguy cơ đóng xỉ trên ống, các ống xoắn thường
được bố trí song song đồng thời cần đảm bảo bước ngang tương đối S1 /d ≥ 4,5 và
bước dọc tương đối S2 /d ≥ 3,5. Bộ quá nhiệt cấp một đặt sau, nằm ở vùng khói có
nhiệt độ thấp hơn, nên để tăng khả năng đối lưu của khói thì các ống xoắn được bố
trí so le.
Các ống xoắn này có thể được bố trí là ống đơn hay ống kép. Việc chọn bố trí
ống đơn hay kép phụ thuộc vào số lượng ống của bộ quá nhiệt, việc đảm bảo tốc độ
hơi và kích thước đường khói (chỗ đặt bộ quá nhiệt).
Hơi trong ống của bộ quá nhiệt phải đảm bảo tốc độ trong một phạm vi nào đó
đủ để làm mát cho ống. Khi bố trí ống kép thì tốc độ khói không thay đổi, nhưng tốc
độ hơi sẽ giảm đi 2 lần nên nếu tốc độ nhỏ quá thì có thể sẽ không đảm bảo được điều
kiện làm mát ống đồng thời còn gây nên chênh lệch nhiệt giữa các ống xoắn do phân
bố lưu lượng qua các ống không đều.
2.5.2.2 Bộ quá nhiệt nửa bức xạ

Với những lò cao và siêu cao áp có nhiệt độ hơi quá nhiệt từ 530oC trở lên thì
độ quá nhiệt hơi rất lớn nên kích thước bộ quá nhiệt sẽ rất lớn và nhất là những lò có
quá nhiệt trung gian hơi, khi đó cần thiết phải có một phần bộ quá nhiệt là bức xạ
hoặc nửa bức xạ.
Bộ quá nhiệt nửa bức xạ là những chùm ống xoắn chữ U hoặc chữ L được chế
tạo dạng dàn phẳng, được bố trí ở phần trên buồng lửa hay ở cửa ra buồng lửa. Các
dàn được đặt cách nhau từ 0,7 đến 0,9m (bước ngang S1 ) để khói dễ dàng lưu thông
12


qua đồng thời tránh khả năng tạo nên cầu xỉ giữa các dàn ống. Các dàn có thể được
đặt đứng hay nằm ngang.
Để giữ khoảng cách giữa các dàn ống người ta dùng các ống giữ. Các ống này
cũng chính là ống hơi của dàn được uốn cong chữ V, các ống giữ được nối với nhau
bằng nẹp giữ.

Hình: Cấu tạo của bộ quá nhiệt nửa bức xạ.
2.5.2.3 Bộ quá nhiệt bức xạ
Bộ quá nhiệt bức xạ là những dàn ống đặt trên trần buồng lửa hoặc các ống
nằm xen kẽ với các ống sinh hơi trên tường buồng lửa. Ở đây các ống nhận nhiệt bằng
bức xạ từ ngọn lửa với nhiệt độ cao nên cường độ trao đổi nhiệt lớn. Phụ tải nhiệt của
bộ quá nhiệt bức xạ thường lớn hơn bộ quá nhiệt đối lưu từ 3 - 5 lần nên nhiệt độ
vách ống cũng cao hơn nhiệt độ hơi từ 100 - 140oC, do đó yêu cầu rất cao về kim loại
chế tạo và chế độ vận hành. Tuy nhiên do có phụ tải nhiệt lớn nên khi bố trí bộ quá
nhiệt bức xạ sẽ giảm đáng kể kích thước bộ quá nhiệt đối lưu của lò.

13


Hình: Đặc điểm của bộ quá nhiệt bức xạ và đối lưu

2.5.3 Cách bố trí bộ quá nhiệt
Việc bố trí cho hơi đi vào phần nào trước trong bộ quá nhiệt tổ hợp hay bố trí
cho hơi và khói chuyển động thuận chiều, ngược chiều hay hỗn hợp trong bộ quá
nhiệt đối lưu là tùy thuộc vào thông số của hơi ra khỏi bộ quá nhiệt. Bộ quá nhiệt
được bố trí sao cho lợi nhất về mặt truyền nhiệt để giảm được lượng kim loại tiêu hao
đồng thởi đảm bảo tối ưu về kim loại chế tạo các phần của bộ quá nhiệt, để khi làm
việc nhiệt độ vách ống không vượt quá trị số cho phép.

Hình: cách bố trí bộ quá nhiệt

14


2.5.3.1 Bố trí ngược chiều
Cách bố trí này có độ chênh nhiệt độ trung bình giữa khói và hơi sẽ cao hơn
so với bố trí kiểu thuận chiều nên diện tích bề mặt trao đổi nhiệt của thiết bị sẽ giảm
xuống. Nhưng khi đó ở phía hơi ra vừa có nhiệt độ cao vừa có nhiệt độ khói cao, kim
loại phải làm việc trong điều kiện khắc nghiệt nên phải chế tạo loại đắt tiền. Trong
thực tế, kiểu bố trí này chỉ sử dụng cho lò hơi có nhiệt độ hơi quá nhiệt không vượt
quá 450oC.
2.5.3.2 Bố trí thuận chiều
Cách bố trí này giúp kim loại trong ống sẽ làm việc trong điều kiện nhẹ nhàng
hơn, nhưng độ chênh nhiệt độ trung bình giữa khói và hơi sẽ thấp so với bố trí ngược
chiều do đó diện tích bề mặt trao đổi nhiệt của thiết bị sẽ tăng lên. Vì vậy kiểu bố trí
này trong thực tế không được sử dụng.
2.5.3.3 Bố trí hỗn hợp (sử dụng kết hợp bố trí thuận chiều và ngược chiều)
Khi nhiệt độ hơi quá nhiệt cao hơn 450oC thì bộ quá nhiệt được bố trí theo
kiểu hỗn hợp, hai lần ngược chiều như trong hình. Trong thực tế thường bố trí hơi đi
ngược chiều với khói trong bộ quá nhiệt cấp một đặt ở vùng khói có nhiệt độ thấp
hơn và đi thuận chiều trong bộ quá nhiệt cấp hai đặt ở ngay sau pheston có nhiệt độ

khói cao hơn. Bố trí theo kiểu này, phía hơi ra có nhiệt độ cao hơn nhưng nhiệt độ
khói không cao, kim loại sẽ không bị đốt nóng quá mức.
Do trường nhiệt độ và tốc độ khói không đồng đều theo chiều rộng của lò, bám
bẩn trên các ống và trở lực của các ống xoắn không đồng đều làm cho khả năng hấp
thụ nhiệt của các ống sẽ khác nhau dẫn đến sự chênh lệch nhiệt độ giữa các ống xoắn
của bộ quá nhiệt. Để khắc phục hiện tượng này, khi bố trí bộ quá nhiệt người ta áp
dụng một số biện pháp nhằm làm giảm đến mức tối thiểu độ chênh lệch nhiệt độ giữa
các ống xoắn của bộ quá nhiệt như sau:
- Chia bộ quá nhiệt nhiệt ra hai hoặc ba phần để giảm bớt chênh lệch thủy lực
giữa các ống do các ống quá dài.
- Bố trí cho các dòng hơi đi chéo từ phần này sang phần kia.

15


Hình: Bố trí dòng hơi đi chéo
2.5.4 Điều chỉnh nhiệt độ của hơi quá nhiệt
2.5.4.1 Tầm quan trọng của việc điều chỉnh nhiệt độ của hơi quá nhiệt
Nhiệt độ hơi quá nhiệt là nhiệt độ của hơi ra khỏi ống góp của bộ quá nhiệt.
nhiệt độ hơi quá nhiệt thay đổi sẽ dẫn đến một loạt thay đổi khác gây ảnh hưởng xấu
đến các chế độ làm việc của lò.
Nếu nhiệt độ hơi quá nhiệt giảm xuống sẽ làm giảm công suất của lò mặt khác
khi cấp hơi cho các tải thì hơi sau khi ra khỏi tải sẽ có nhiệt độ thấp và độ ẩm của hơi
tăng lên làm ảnh hưởng đến hiệu suất làm việc của tải và ăn mòn các chi tiết.
Nếu nhiệt độ hơi quá nhiệt tăng lên quá trị số quy định, khi đó các chi tiết của bộ quá
nhiệt và của tải phải làm việc ở điều kiện khắc nghiệt hơn làm ảnh hưởng đến độ bền
của kim loại chế tạo.
Khi bố trí bộ quá nhiệt theo kiểu tổ hợp cũng có thể có tác dụng điều chỉnh
nhiệt độ hơi quá nhiệt trong phạm vi tương đối rộng. Ví dụ khi hệ số không khí thừa
tăng thì nhiệt độ buồng lửa sẽ giảm, làm giảm lượng nhiệt trao đổi bức xạ trong buồng

lửa, do đó nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa tăng lên, tức là nhiệt độ khói qua bộ quá
nhiệt tăng, mặt khác sản lượng hơi bão hoà sinh ra sẽ giảm, nghĩa là lượng hơi đi qua
bộ quá nhiệt giảm, đối với bộ quá nhiệt hoàn toàn đối lưu thì cả hai yếu tố đều tác
động làm nhiệt độ hơi quá nhiệt tăng. Nhưng ở bộ quá nhiệt tổ hợp thì khi hệ số không
khí thừa tăng thì nhiệt độ buồng lửa sẽ giảm, làm giảm lượng nhiệt trao đổi bức xạ
trong buồng lửa, theo lập luận ở trên thì nhiệt độ hơi trong phần quá nhiệt đối lưu sẽ
tăng, trong khi đó lượng nhiệt phần quá nhiệt bức xạ nhận được sẽ giảm nên nhiệt độ
hơi quá nhiệt trong phần này sẽ giảm, kết quả là nhiệt độ hơi quá nhiệt trong bộ quá
nhiệt tổ hợp sẽ thay đổi rất ít hoặc có thể không thay đổi tuỳ thuộc vào tỷ lệ bề mặt
hấp thu giữa các phần.

16


Do đó ta phải điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt ổn định và ở trị số phù hợp
nhất.
2.5.4.2 Các nguyên nhân làm thay đổi nhiệt độ hơi quá nhiệt
Do đóng xỉ ở dàn ống sinh hơi, cụm pheston: khi đóng xỉ ở dàn ống sinh hơi
và cụm pheston thì nhiệt độ hơi quá nhiệt tăng.
Do thay đổi phụ tải của lò, khi phụ tải tăng lên thì nhiệt độ hơi quá nhiệt giảm
xuống. Ngược lại, khi phụ tải nhiệt giảm thì nhiệt độ hơi quá nhiệt tăng.
Do thay đổi nhiệt độ nước cấp: khi nhiệt độ nước cấp tăng lên thì độ gia nhiệt
nước trong các ống sinh hơi sẽ giảm, do đó nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa ( vào bộ
quá nhiệt) sẽ tăng lên làm cho nhiệt độ hơi quá nhiệt tăng lên và ngược lại.
Do thay đổi chất lượng nhiên liệu: khi chất lượng nhiên liệu tăng thì nhiệt
lượng trong buồng lửa tăng làm nhiệt độ hơi quá nhiệt cũng tăng theo và ngược lại.
Do dao động áp suất trong đường hơi chung ( ở các lò có ống góp hơi chung):
Khi áp suất trong đường hơi chung giảm thì lượng hơi ra khỏi lò đi vào ống góp chung
tăng lên do đó tình trạng sẽ xảy ra như khi tăng phụ tải.
Do thay đổi hệ số không khí thừa: khi hệ số không khí thừa tăng thì nhiệt độ

hơi quá nhiệt tăng và ngược lại.
Do thay đổi trung tâm của ngọn lửa hoặc do máy cấp than bột làm việc không
đều vòi phun không đều.
Do bám bẩn trên các bền mặt đốt của lò, do ảnh hưởng của việc thổi tro bám.
Do có hiện tượng cháy lại trong bộ quá nhiệt: khi có hiện tượng cháy lại trong
bộ quá nhiệt thì nhiệt độ hơi quá nhiệt tăng.
2.5.4.3 Các phương pháp điều chỉnh hơi quá nhiệt
* Điều chỉnh hơi quá nhiệt về phía hơi
Điều chỉnh hơi quá nhiệt về phía hơi tức là tác động trực tiếp vào hơi quá nhiệt
làm thay đổi nhiệt độ hơi quá nhiệt.
Người ta đặt vào ống góp hơi của bộ quá nhiệt một thiết bị gọi là bộ giảm ôn.
Cho nước đi qua bộ giảm ôn, do nước có nhiệt độ thấp hơn hơi nên sẽ nhận nhiệt của
dòng hơi, làm cho nhiệt độ hơi quá nhiệt giảm xuống. Khi thay đổi lưu lượng nước
qua bộ giảm ôn sẽ làm thay đổi nhiệt độ hơi quá nhiệt. Tuy nhiên nếu vì một lí do nào
đó mà nhiệt độ nước cấp giảm xuống thì nhiệt độ hơi quá nhiệt giảm xuống, nhưng
mặt khác nhiệt độ nước cấp giảm thì lượng hơi sinh ra cũng giảm theo, đòi hỏi phải
tăng lượng nhiên liệu cấp cho lò và khi đó cả nhiệt độ và lưu lượng khói đi vào bộ
quá nhiệt đều tăng. Hai yếu tố này tác động ngược nhau có thể làm cho nhiệt độ hơi
quá nhiệt gần như không thay đổi, do đó không cần thay đổi lưu lượng nước giảm ôn.
Hiện nay có 2 loại bộ giảm ôn là bộ giảm ôn bề mặt và bộ giảm ôn kiểu hỗn hợp.
17


+ Bộ giảm ôn kiểu bề mặt: Ở bộ giảm ôn kiểu bề mặt, nước giảm ôn không
pha trộn với hơi nên yêu cầu chất lượng nước giảm ôn không cần cao lắm. Nước đi
vào bộ phận giảm ôn sẽ nhận nhiệt từ hơi qua bề mặt của các ông đồng làm cho nhiệt
độ hơi quá nhiệt giảm xuống.
+ Bộ giảm ôn kiểu hỗn hợp: nước đi vào bộ giảm ôn sẽ pha trộn với hơi quá
nhiệt và lấy nhiệt của hơi để bốc hơi do đó làm giảm nhiệt độ hơi quá nhiệt. Do phải
pha trộn với hơi quá nhiệt nên nước giảm ôn đòi hỏi phải có chất lượng cao

* Điều chỉnh hơi quá nhiệt về phía khói:
Có thể điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt bằng cách thay nhiệt độ, lưu lượng
khói đi qua bộ quá nhiệt hoặc thay đổi đồng thời cả nhiệt độ cũng như lưu lượng khói.
Điều chỉnh lưu lượng khói đi qua bộ quá nhiệt: làm giảm hay tăng lượng khói
đi qua bộ quá nhiệt bằng cách cho một phần khói đi tắt qua bộ quá nhiệt để làm giảm
nhiệt lượng cung cấp cho bộ quá nhiệt do đó làm giảm nhiệt lượng hơi quá nhiệt.

Hình: Các dạng khói đi tắt qua bộ quá nhiệt
Điều chỉnh nhiệt độ khói: thay đổi góc quay của vòi phun, cho vòi phun hướng lên
trên hoặc xuống dưới để làm thay đổi trung tâm cháy của ngọn lửa và sẽ thay đổi
nhiệt độ khói đi qua bộ quá nhiệt, làm thay đổi nhiệt độ hơi quá nhiệt.

Hình: Thay đổi trung tâm cháy của ngọn lửa
Kết hợp vừa điều chỉnh nhiệt độ vừa điều chỉnh lưu lượng khói: trích một phần
khói ở phía sau bộ hâm nước đưa vào buồng lửa (tái tuần hoàn khói). Khi trích một
phần khói ở phía sau bộ hâm nước cấp vào buồng lửa, nhiệt độ trung bình trong buồng
18


lửa sẽ giảm xuống làm cho nhiệt lượng hấp thu bằng bức xạ của dàn ống sinh hoi sẽ
giảm xuống, nghĩa là nhiệt độ khói ra của buồng lửa tăng lên, trong khi đó lưu lượng
khói đi qua bộ quá nhiệt cũng tăng lên làm cho nhiệt lượng hấp thụ của bộ quá nhiệt
cũng tăng lên, dẫn đến nhiệt độ hơi quá nhiệt cũng tăng lên.

Hình: Điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt bằng cách tái tuần hoàn khói.
1-Vòi phun; 2-Bộ quá nhiệt; 3-Bộ hâm nước; 4-Bộ sấy không khí; 5-Quạt gió tái
tuần hoàn; 6-Dòng khói.
3 Thiết bị tái sử dụng
3.1 Bộ hâm nước
Để tận dụng nhiệt thừa của khói sau bộ quá nhiệt nhằm nâng cao hiệu suất của

lò hơi, người ta bố trí thêm phía sau bộ quá nhiệt các bề mặt nhận nhiệt như bộ hâm
nước, bộ sấy không khí. Vì vậy bộ hâm nước còn được gọi là bộ tiết kiệm nhiệt.

19


Hình: bộ hâm nước
Bộ hâm nước và bộ sấy không khí được bố trí sau bộ quá nhiệt, việc bố trí
chúng có liên quan chặt chẽ với nhau phụ thuộc vào nhiệt độ không khí nóng và nhiệt
độ nước cấp vào bộ hâm.
3.1.1 Công dụng và phân loại bộ hâm nước
Nhiệm vụ của bộ hâm nước là gia nhiệt cho nước cấp đến nhiệt độ sôi hoặc
gần sôi trước khi nước vào bao hơi. Theo nhiệm vụ có thể phân thành hai kiểu bộ
hâm: Bộ hâm nước kiểu sôi và kiểu chưa sôi.
- Ở bộ hâm nước kiểu sôi, nước ra khỏi bộ hâm đạt đến trạng thái sôi, độ sôi
có thể đạt tới 30%. Bộ hâm nước kiểu sôi có thể được chế tạo bằng ống thép trơn
hoặc ống thép có cánh.
- Ở bộ hâm nước kiểu chưa sôi, nước ra khỏi bộ hâm nước chưa đạt đến nhiệt
độ sôi. Bộ hâm nước kiểu chưa sôi có thể được chế tạo bằng thép hay bằng gang tùy
theo thành phần lưu huỳnh trong nhiên liệu.
Lượng nhiệt nước hấp thu được trong bộ hâm nước sẽ phụ thuộc vào nhiệt độ
nước cấp vào lò, nhiệt độ nước cấp ra khỏi bộ hâm nước và độ sôi của nước trong bộ
hâm.
Nhiệt độ nước cấp khi vào bộ hâm nước được lựa chọn trên cơ sở tính toán
kinh tế kỹ thuật chu trình nhiệt của toàn nhà máy. Khi nhiệt độ nước cấp vào bộ hâm
nước tăng lên thì lượng nhiệt nước hấp thu được trong bộ hâm nước sẽ giảm làm nhiệt
độ khói thải ra khỏi lò tăng, nghĩa là hiệu suất lò hơi giảm xuống, nhưng trái lại khi
đó hiệu suất chu trình nhiệt lại tăng lên. Nhiệt độ nước cấp có lợi nhất được tính toán
theo thông số của chu trình nhiệt.

20


Khi tăng áp suất hơi thì phần nhiệt lượng để đun nước đến sôi tăng lên, do đó
phần nhiệt lượng hấp thu trong bộ hâm nước phải tăng lên. Khi đó phải chế tạo bộ
hâm nước kiểu sôi (đối vơi các lò trung áp, phần nhiệt lượng để sinh hơi chiếm khoảng
60% toàn bộ nhiệt lượng cấp cho lò).
Đối với các lò ghi, vì bắt buộc nhiệt độ không khí nóng không cao (khoảng
150 C) nên toàn bộ lượng nhiệt của khói ở phần đuôi lò sẽ dành cho bộ hâm nước.
Vì vậy bộ hâm nước sẽ được thiết kế với độ sôi cao, lượng nước bốc hơi trong bộ
hâm có thể tới 30%. Đối với các lò hơi hiện đại, bộ hâm có thể được thiết kế kiểu sôi
hoặc không sôi.
o

Về cấu tạo bộ hâm nước có thể được chia thành ba loại: ống thép trơn, ống
thép có cánh và ống gang. Bộ hâm nước bằng ống thép có cánh về cấu tạo giống bộ
hâm nước ống thép trơn, chỉ khác là ở ngoài ống người ta làm thêm các cánh để làm
tăng diện tích bề mặt trao đổi nhiệt nhằm tăng cường truyền nhiệt. Bộ hâm nước kiểu
ống thép có cánh có ưu điểm là tăng cường được hệ số truyền nhiệt, nhưng chế tạo
phức tạp và dễ bị bám tro bụi, khó vệ sinh nên hiện nay không sử dụng nữa.
3.1.2 Bộ hâm nước ống thép trơn:

Hình: Bộ hâm nước kiểu ống xoắn
1, 2- ống góp trên và dưới; 3- ống xoắn; 4- thanh giữ ống xoắn;
5- thanh đỡ; 6- ống nước vào; 7- tường bảo ôn.

21


Bộ hâm nước ống thép trơn có cấu tạo gần như bộ quá nhiệt, được biểu diễn

trên hình gồm các ống thép có đường kính từ 28, 32, 38mm được uốn gấp nhiều lần
và hai đầu được nối vào hai ống góp.
Các ống xoắn của bộ hâm nước được giữ bằng cách treo hay đỡ. 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 đỡ đặt trong vùng khói có nhiệt độ cao nên để bảo vệ
dầm đỡ, người ta thường cách nhiệt dầm đỡ và làm mát bằng dòng không khí lưu
động tự nhiên qua dầm hoặc lưu động cưỡng bức bằng cách nối dầm với đầu hút hay
đầu đẩy quạt gió.
Bộ hâm nước được chế tạo thành từng cụm có chiều cao khoảng 1m và các
cụm được đặt cách nhau 0,6m nhằm tạo khoảng trống cho việc sửa chữa và làm vệ
sinh được dễ dàng. Thông thường các ống xoắn của bộ hâm nước được bố trí sole,
tạo tốc độ dòng khói lớn và xoáy nhiều nhằm tăng cường truyền nhiệt.
Thông thường các ống xoắn được uốn nhiều lần trong một mặt phẳng. Bán
kính uốn của ống xoắn khoảng 1,5 đến 2 lần đường kính ống còn bước ngang tương
đối giữa các ống bằng 2-3 lần đường kính ống để hạn chế bám tro bụi. Các mặt phẳng
ống xoắn có thể đặt song song hoặc vuông góc với tường sau của lò. Khi đặt vuông
góc với tường sau của lò thì do chiều sâu đường khói nhỏ hơn chiều rộng nên ống
xoắn sẽ ngắn hơn do đó việc giữ ống xoắn sẽ đơn giản hơn nhiều, chỉ cần giữ hai
điểm hai đầu ống xoắn, nhưng khi đó tất cả các ống xoắn đều nằm ở vùng sát phía
sau tường lò, nơi có lượng tro bay theo khói nhiều nhất và tốc độ khói lớn nhất, nên
tất cả các ống xoắn đều bị mài mòn và mài mòn nhiều nhất. Bởi vậy gần như ở tất cả
các lò hơi đều bố trí mặt phẳng ống xoắn song song với tường sau của lò để chỉ một
vài dãy phía sau bị mài mòn. Với những lò hơi công suất lớn, chiều rộng đường khói
rất lớn nên bộ hâm nước thường được chia thành hai phần, có hai đường nước đi
riêng. Hình sau trình bày sơ đồ đặt các ống xoắn trong đường khói của lò.

22


Hình: Sơ đồ đặt các ống xoắn trong đường khói của lò.

a) mặt phẳng ống xoắn đặt song song với tường sau của lò;
b và c) mặt phẳng ống xoắn đặt vuông góc với tường sau của lò,
b-một đường nước; c- hai đường nước.
Việc bố trí ống xoắn cũng phải chú ý đến tốc độ nước đi trong các ống xoắn.
Tốc độ nước được lựa chọn trên cơ sỏ ngăn ngừa hiện tượng ăn mòn. ở phần không
sôi của bộ hâm, tốc độ nước phải không được nhỏ hơn 0,3 m/s, còn ở phần sôi để
tránh hiện tượng phân tầng trong ống thì tốc độ nước phải lớn hơn 1 m/s.
Ống góp của bộ hâm nước là các ống góp nhỏ nhất trong các ống góp của lò.
Ở những lò có bộ hâm nước không chia làm hai phần theo chiều rộng đường khói,
ống góp đầu vào và đầu ra có thể đặt ở một bên hay hai bên, tùy thuộc vào bề mặt đốt
của bộ hâm nước. Thông thường để kiểm tra, làm sạch, sửa chữa ống góp người ta
thường đục lỗ hai đầu và đậy nắp bằng hình ô van. Hiện nay ở một số lò hơi người ta
đậy lỗ bằng cách hàn kín nắp với ống góp. Khi cần lam sạch tháo nắp ra và sau đó
hàn lại.

23


Hình: Sơ đồ không gian bộ hâm nước
Đối với các lò hơi nhỏ, để đảm bảo tốc độ nước trong ống xoắn có thể bố trí
ống xoắn theo hình không gian, khi đó toàn bộ bộ hâm có thể chỉ là một hay vài ống
xoắn như trên hình.
3.1.3 Bộ hâm nước bằng gang
Gang có ưu điểm là chịu được sự ăn mòn của các axít và mài mòn của tro, do
vậy ở những lò hơi đốt nhiệt liệu có nhiều lưu huỳnh hoặc ở những lò hơi không có
hệ thống xử lý nước người ta dùng bộ hâm nước bằng gang. Tất nhiên gang lại có
nhược điểm là chịu lực va đập kém, do đó để tránh hiện tượng thủy kích gây lực va
đập trong các ống của bộ hâm, nước trong bộ hâm phải không được sôi, nghĩa là bộ
hâm nước bằng gang chỉ được trang bị cho những lò cần bộ hâm nước kiểu chưa sôi
và nhiệt độ nước ra khỏi bộ hâm phải nhỏ hơn nhiệt độ sôi ở áp suất tương ứng khoảng

40oC.
Bộ hâm nước bằng gang được biểu diễn trên hình gồm những ống gang đúc
có đường kính trong từ 76-120 mm, dài từ 1,5-3m, được nối với nhau bằng các cút
nối có mặt bích và bu lông nên lắp đặt rất dễ dàng. Về mặt cấu tạo bộ hâm nước bằng
gang gồm một hoặc vài ống xoắn bố trí kiểu không gian.

24


Hình: Bộ hâm nước bằng gang
1-Cánh tản nhiệt; 2-Bích nối;
3-Van; 4-cút nối; 5- ống gang

Gang có hệ số dẫn nhiệt nhỏ hơn thép, do đó để tăng cường khả năng truyền
nhiệt phía ngoài ống được đúc thêm các cánh.
Bộ hâm nước bằng gang có nhược điểm là kích thước lớn, nặng nề, đồng thời
do có cánh nên tro bụi bám lên ống rất nhiều, vì vậy cần phải đặt thêm bộ thổi bụi
cho nó. Sơ đồ đặt thổi bụi trong bộ hâm nước bằng gang được chỉ trên hình.
Bộ ống bằng gang thường được dùng cho những lò công suất nhỏ hoặc trung
bình. Thông thường các lò loại này chưa có hệ thống xử lý nước hoặc có nhưng chưa
hoàn thiện nên trong nước còn nhiều chất có khả năng gây ra ăn mòn, mà gang chịu
ăn mòn và mài mòn tốt nên tuổi thọ sẽ cao hơn so với bộ hâm nước bằng thép.
Hiện nay bộ hâm nước bằng gang chỉ cho phép làm việc đến áp suất 4 Mpa.

25