Thiết bị đốt dầu FO tán sương bằng khí nén

Nhóm 11

GVHD: Nguyễn Hiếu Nghĩa

LỜI MỞ ĐẦU

Lò hơi là thiết bị trong đó xảy ra quá trình đốt cháy nhiên liệu, nhiệt lượng tỏa ra từ quá
trình cháy sẽ truyền cho nước trong lò để biến nước thành hơi. Nghĩa là thực hiện quá
trình biến đổi hóa năng của nhiên liệu thành nhiệt năng của dòng hơi.
Lò hơi là thiết bị có mặt gần như trong tất cả các xí nghiệp, nhà máy. Trong các nhà máy
công nghiệp như nhà máy hóa chất, đường rượu bia, nước giải khát, thuốc lá…Nhiên liệu
đốt lò hơi có thể là nhiên liệu rắn như than, gỗ, bã mía, có thể là nhiên liệu lỏng như dầu
nặng (FO), dầu diezen(DO) hoặc nhiên liệu khí.
Với ưu điểm giá thành không quá đắt tiền và nhiệt trị tương đối cao, dầu nặng (FO) được
sử dụng tương đối nhiều trong các lò hơi. Chúng được đốt bởi các béc đốt với rất nhiều
chủng loại như béc đốt tán sương bằng áp lực, béc đốt tán sương bằng hơi…
Trước khi hiểu rõ về béc đốt tán sương dầu bằng khí nén chúng ta sẽ tìm hiểu sơ qua các
béc đốt tán sương khác.

Thiết bị đốt dầu FO tán sương bằng khí nén 1


Nhóm 11

GVHD: Nguyễn Hiếu Nghĩa

MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU

I.BÉC ĐỐT PHUN SƯƠNG
1. Nhiệm vụ……………………………………………………………………………………..3

2. Cấu tạo……………………………………………………………………………………..…3
3.Nguyên lý làm việc .…………………………………………………………………............7
4. Phân loại .…………………………………………………………………………………….7
II. BUỒNG LỬA PHUN DẦU
1. Quá trình cháy dầu [2] …………………………………………………………………...12
2. Cấu tạo của béc phun dầu [2] ……………………………………………………………12
III. BÉC ĐỐT DẦU FO TÁN SƯƠNG BẰNG KHÍ NÉN
1. Dầu FO……………………………………………………………………………………...12
2. Béc đốt dầu FO tán sương bằng khí nén …………………………………………….13
a. Béc Riello công suất 60-296kW [4]
b. Béc Riello công suất 332-2443kW [4]
c. Béc Riello công suất 332-2443kW [4]
3.ứng dụng ……………………………………………………………………………………24

I.BÉC ĐỐT PHUN SƯƠNG

Thiết bị đốt dầu FO tán sương bằng khí nén 2


GVHD: Nguyễn Hiếu Nghĩa

Nhóm 11

Khả năng đốt cháy nhiên liệu dầu có hiệu quả đòi hỏi một tỷ lệ diện tích phân bố bề
mặt trong không gian cao. Kinh nghiệm cho thấy các hạt dầu trong khoảng 20 đến 40
micromet là đạt được tiêu chuẩn cao nhất.

Các hạt đó là:
•

Nếu lớn hơn 40 μ m thường có xu hướng được thực hiện thông qua các ngọn lửa
mà kết quả quá trình cháy không hoàn toàn.

•

Nếu nhỏ hơn 20 μ m thường có thể đi quá nhanh mà chúng có thể dẫn đến hậu quả
là ngọn lửa cháy không phân bố đều.

Thiết bị đốt dầu FO tán sương bằng khí nén 3


GVHD: Nguyễn Hiếu Nghĩa

Nhóm 11

1. Nhiệm vụ
Nhiệm vụ của các đầu đốt dầu hoạt động theo kiểu phun sương là dẫn nhiên liệu
vào vùng đốt và cùng lúc phân tán chúng ra thành các hạt sương nhỏ. Dầu được phun
sương, được hoá hơi bởi nhiệt bức xạ của ngọn lửa, bởi sự truyền nhiệt và bởi nhiệt
lượng tuần hoàn trong ngọn lửa. Độ lớn của các giọt dầu được phun sương vào khoảng 10
- 200 m, nhưng trong một số trường hợp, các yếu tố phụ thuộc vào chất lượng dầu, vào
kiểu phun sương và sự hoạt động của chúng, các giọt dầu lớn hơn cũng có thể xuất hiện
trong nhiên liệu được phun sương. Tuỳ theo kiểu phun sương mà sự phân bố các kích
thước các hạt sương cũng thay đổi.
2. Cấu tạo
* Kiểu áp suất cao

Thiết bị đốt dầu FO tán sương bằng khí nén 4

GVHD: Nguyễn Hiếu Nghĩa

Nhóm 11

1. lỗ phun; 2. mặt côn tựa của kim; 3 và 19.kim phun; 4. êcutròng;5 và
16. đường dẫnnhiên liệu; 6. đũa đẩy;7. đĩa lò xo; 8. lò xo ;9. cốc; 10. vít
điềuchỉnh; 11. bulông; 12.bỗ nối với đường dẫnnhiên liệu13. chụp ; 14.
lọc lưới;15. thân vòi phun;17.thân kim phun

Kết cấu chung của một vòi phun nhiên liệu gồm ba phần chính:
−Thân : trên thân kim có ống dầu dẫn đến, ống dẫn về và vít xả gió. Trong thân có lòxo,
cây đẩy, phía trên có đai ốc chặn đểhiệu chỉnh sức căng của lò xo, trên cùnglà chụp đậy
đai ốc hiệu chỉnh.
−Đầu (đót kim):được nối liền với thân kim bằng một khâu nối (êcu tròng) bêntrong có
đường dầu cao áp, khoang chứadầu cao áp và chứa van kim. Phần dướiđầu VP có một
hay nhiều lỗ phun dầu rấtbé.
−Khâu nối: dùng để nối thân và đầu VP. Vòi phun được lắp vào nắp quy látnhờ gujon và
mặt bích .

Thiết bị đốt dầu FO tán sương bằng khí nén 5


GVHD: Nguyễn Hiếu Nghĩa

* Kiểu gió:

Thiết bị đốt dầu FO tán sương bằng khí nén 6

Nhóm 11

GVHD: Nguyễn Hiếu Nghĩa

Nhóm 11

Ignition transformer(biến áp đánh lửa)
Thiết bị làm thay đổi điện áp của một mạch điện để sản xuất một tia lửa giữa hai
điện cực.
- Nozzle (vòi phun)
Ống mà qua đó dầu nóng đi được tơi ra thành hạt nhỏ; khi ra khỏi ống, nó trộn lẫn
với không khí.
- Electrode assembly(cặp điện cực)

Thiết bị đốt dầu FO tán sương bằng khí nén 7


GVHD: Nguyễn Hiếu Nghĩa

Nhóm 11

Hỗn hợp dầu và không khí được mồi bởi một tia lửa phóng điện hồ quang điện
giữa hai điện cực.
- Air tube(ống dẫn khí)
Một phần hình trụ bao gồm các vòi phun và đánh lửa điện cực
- Oil supply line (đường ống dẫn dầu)
Ống bơm dầu vào vòi phun.
- Oil pump (bơm dầu)
Thiết bị nén dầu và tạoáp cho các vòi phun.
- Oil supply inlet (dầu cung cấp đầu vào)
ống dẫn dầu để bơm.

- Fan (quạt)
Thiết bị thổi không khí ra khỏi béc để pha trộn với sương dầu.
- Electric motor (động cơ điện)
Thiết bị chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng cơ học để truyền động một
thiết bị khác.

Thiết bị đốt dầu FO tán sương bằng khí nén 8


GVHD: Nguyễn Hiếu Nghĩa

Nhóm 11

- Heat contro (bộ phận kiểm soát nhiệt)
Bộ phận kiểm soát bởi sự biến thiên của nhiệt độ, nó có thể được thiết lập để tự
động chuyển đổi các thong số hoặc tắt.
3.Nguyên lý làm việc
- Nhiên liệu cao áp được bơm cao áp đưa qua lưới lọc 14, qua các đường 16 trong thân
kim phun tới không gian bên trên mặtcôn tựa của van kim. Lực do áp suất nhiên liệu cao
áp tạo ratác dụng lên diện tích hình vành khăn của van kim chống lạilực ép của lò xo. Khi
lực của áp suất nhiên liệu lớn hơn lực épcủa lò xo thì van kim bị đẩy bật lên mở đường
thông chonhiên liệu tới lỗ phun. Áp suất nhiên liệu làm cho van kim bắtđầu bật mở được
gọi là áp suất bắt đầu phun nhiên liệu pφ.
- Muốn giảm bớt nhiên liệu rò rỉ qua khe hở phần dẫn hướng của kim phun, đôi khi trên
kim phun còn còn rãnh hình vành khăn. Hành trình nâng kim phun được xác định bởi khe
hở giữa mặt trêncủa kim với mặt phẳng dưới của thân vòi phun. Khe hở này thườngvào
khoảng 0,3 ÷ 0,5mm.
4. Phân loại
Yêu cầu cơ bản được đặt ra đối với các đầu đốt là phải đảm bảo một sự phân bố các
hạt sương một cách hợp lý, để việc hoá hơi nhanh nhất. Ngoài ra, nhiên liệu phải được

phân bổ đều đặn trong không khí, chúng ta có thể xếp nhóm các đầu đốt như sau:

a. Đầu đốt phun sương bằng không khí (kiểu gió tán sương - air atomizing). Đầu đốt

Thiết bị đốt dầu FO tán sương bằng khí nén 9


GVHD: Nguyễn Hiếu Nghĩa

Nhóm 11

loại này có các ưu điểm sau:
- Phun sương mịn, vận tốc tương đối lớn, nên hoà trộn tốt với không khí dùng để đốt
cháy.
- Kết cấu đơn giản, không cầu kì mà vẫn cháy tốt, hiệu suất cao.
- Không kén dầu, có thể đốt được dầu xấu.
- Cần phải trang bị thêm máy nén khí.

b. Đầu đốt phun sương bằng hơi bão hoà (hơi nóng tán sương - steam atomizing). Loại
này có các ưu điểm:
- Dầu tiếp tục được hâm nóng từ hơi dùng để phun sương.
- Kết cấu đơn giản, không cầu kỳ mà vẫn cháy tốt, hiệu suất cao.
- Không kén dầu, có thể đốt được dầu xấu.
Nhược điểm:
- Tiêu hoá hơi để phun sương, mất khoảng 2 - 3% sản lượng hơi.

c. Đầu đốt dùng áp lực phun sương (cao áp), có các ưu điểm sau:
- Dầu có áp suất cao (đến 30 at) được dưa vào đầu đốt sẽ cải thiện độ mịn của việc phun
sương.
- Kết cấu đơn giản.

Thiết bị đốt dầu FO tán sương bằng khí nén 10


Nhóm 11

GVHD: Nguyễn Hiếu Nghĩa

d. Đầu đốt phun sương tạo xoáy [1]
Như đã trình bày ở trên hệ số xoáyS được xác định theo công thức:
2
S = tgφ
3

Theo đó, với góc tạo xoáy là 150; 30o; 45o ta có các giá trị tương ứng của S là 0,2;
0,4; 0,6.Góc tạo xoáy trong các béc phun của buồng đốt công nghiệp không lớn hơn 60o
vì khi đó kíchthước đường kính của ngọn lửa tăng nhưng chiều dài ngọn lửa giảm không
đáng kể, kíchthước buồng đốt tăng lên, suất sử dụng vật liệu chế tạo buồng đốt giảm, hiệu

suất nhiệt kém.Do đó, nghiên cứu chỉ xét các trường hợp xoáy

0 ≤ S ≤ 0, 6

.Đầu đốt nhiên

liệu tạo xoáy được thiết kế, chế tạo thông qua cải tiến đầu đốt thường bằngcách tạo thêm
các rãnh phun có kích thước 0,4mmx0,4mm theo phương tiếp tuyến với góc tạoxoáy lần
lượt là 45o, 30o và 0o cho đĩa tạo xoáy để tiến hành thực nghiệm ở ba chế độ xoáykhác
nhau đó là xoáy mạnh (S=0,6), xoáy yếu (S=0,4) và không xoáy (S=0) như trên hình

3.1.Kết cấu của đầu đốt phun xoáy gồm bốn chi tiết lắp ghép như trên các hình (

1÷ 4

)

được sửdụng để đốt nhiên liệu dầu DO trong buồng đốt công nghiệp. Trong bài báo này
chúng đượcsửdụng để đánh giá ảnh hưởng của xoáy đến quá trình cháy nhiên liệu hai pha
trong trong môhình thực nghiệm quá trình cháy của dòng phun rối xoáy hai pha.

Thiết bị đốt dầu FO tán sương bằng khí nén 11


Nhóm 11

GVHD: Nguyễn Hiếu Nghĩa

Cấu tạo chi tiết đĩa tạo xoáy S=0; S=0.4; S=0.6

Cấu tạo ống phân phối nhiên liệu.

Thiết bị đốt dầu FO tán sương bằng khí nén 12


Nhóm 11

GVHD: Nguyễn Hiếu Nghĩa

Cấu tạo chi tiết định vị.

Cấu tạo đầu phun sương nhiên liệu.

Thiết bị đốt dầu FO tán sương bằng khí nén 13


GVHD: Nguyễn Hiếu Nghĩa

Nhóm 11

II.
BUỒNG LỬA PHUN DẦU
1. Quá trình cháy dầu [2]

Đường kính hạt dầu khoảng 10÷200µm, quá trình cháy phụ thuộc vào độ mịn của hạt
dầu, hạt dầu càng mịn thì bắt cháy càng nhanh và cháy càng kiệt. Do vậy phun dầu
thành bụi là rất quan trọng, dầu có thể phun vào buồng đốt bằng bơm cơ khí, bằng khí
nén hoặc hơi nước.
2. Cấu tạo của béc phun dầu [2]
Béc phun dầu phải thỏa mãn những điều kiện như:
Có thể phun dầu thành bụi với lượng gió ít nhất
Dễ dàng hỗn hợp dầu với không khí
Đảm bảo nhiệt độ buồng lửa đủ cao
Cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo, dễ bảo trì và sửa chữa
III.
BÉC ĐỐT DẦU FO TÁN SƯƠNG BẰNG KHÍ NÉN
1. DẦU FO

Dầu FO- Fuel Oil- hay còn gọi là dầu mazut là phân đoạn nặng thu được khi
chưng cất dầu thô parafin và asphalt ởáp suất khí quyển và trong chân không

Thiết bị đốt dầu FO tán sương bằng khí nén 14


Nhóm 11

GVHD: Nguyễn Hiếu Nghĩa

Bảng tính chất của hai loại dầu quan trọng nhất [3]
Tính chất
Khối lượng riêng ở 150C[kg/m3]
Điễm lửa[0C]
Độ nhớt động học, max[mm2/s] ở

Dầu EL (DO)
860
55

Dầu S (FO)
940
65

6
0,8
0,1
0,05
≥41,868
0,01

450
40

2,8
0,5
0,5
≥39,775
0,15

200C
500C
1000C
Hàm lượng lưu huỳnh, max[%]
Hàm lượng nước, max[%]
Chất không hòa tan, max[%]
Nhiệt trị thấp Qt [Mj/kg]
Độ tro, max[%]
2. Béc đốt dầu FO tán sương bằng khí nén
a. Béc Riello công suất 60-296kW [4]

Thiết bị đốt dầu FO tán sương bằng khí nén 15


GVHD: Nguyễn Hiếu Nghĩa

Thiết bị đốt dầu FO tán sương bằng khí nén 16

Nhóm 11


GVHD: Nguyễn Hiếu Nghĩa

S

Nhóm 11

bơm với bộ lọc và điều chỉnh áp lực vào đường ống phân phối

VR1, VR2 (NO) van hồi dầu thường mở
VR3 (NC)

van hồi dầu thường đóng

1,3

đường cung cấp dầu

2,4

đường ống dầu hồi

MT

cửa lấy gió điều chỉnh bằng thủy lực

PR1, PR2

van điều chỉnh áp suất phun sương nhiên liệu 2 cấp

PH

cảm biến nhiệt độ dầu trước vòi phun

U

đầu phun sương nhiên liệu

Thiết bị đốt dầu FO tán sương bằng khí nén 17


GVHD: Nguyễn Hiếu Nghĩa

b. Béc Riello công suất 332-2443kW [4]

Thiết bị đốt dầu FO tán sương bằng khí nén 18

Nhóm 11


GVHD: Nguyễn Hiếu Nghĩa

Thiết bị đốt dầu FO tán sương bằng khí nén 19

Nhóm 11


GVHD: Nguyễn Hiếu Nghĩa

Thiết bị đốt dầu FO tán sương bằng khí nén 20

Nhóm 11

GVHD: Nguyễn Hiếu Nghĩa

Thiết bị đốt dầu FO tán sương bằng khí nén 21

Nhóm 11


GVHD: Nguyễn Hiếu Nghĩa

Thiết bị đốt dầu FO tán sương bằng khí nén 22

Nhóm 11


GVHD: Nguyễn Hiếu Nghĩa

Thiết bị đốt dầu FO tán sương bằng khí nén 23

Nhóm 11


GVHD: Nguyễn Hiếu Nghĩa

P
VS
VF1,VF2
MT
AD
U1, U2

bơm với bộ lọc và điều chỉnh áp lực trên đầu ra
Van an toàn trên ống đầu ra bơm
van điện từ cấp dầu
cửa lấy gió điều chỉnh bằng thủy lực
cửa lấy gió
đầu phun sương nhiên liệu

c. Béc Riello công suất 332-2443kW [4]

Thiết bị đốt dầu FO tán sương bằng khí nén 24

Nhóm 11


GVHD: Nguyễn Hiếu Nghĩa

Thiết bị đốt dầu FO tán sương bằng khí nén 25

Nhóm 11