bảo dưỡng và sửa chữa lò hơi

CHƯƠNG I
CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA LÒ HƠI
1.1 GIỚI THIỆU CÁC LOẠI LÒ HƠI TRUYỀN THỐNG
Cùng với sự phát triển của kinh tế và công nghiệp, lò hơi ngày càng thay đổi cả về mặt
nguyên lý làm việc, về công suất, về thông số hơi, về cấu trúc. Do vậy hiện nay lò hơi
rất đa dạng, muôn hình muôn vẻ. Để phân loại lò có thể tiến hành theo các phương
thức sau đây:
Theo chế độ đốt nhiên liệu: trong buồng lửa phân loại như sau;
Lò hơi đốt thep lớp: lò ghi thủ công (ghi cố định); lò ghi nửa cơ khí và lò ghi cơ
khí;
Lò hơi đốt theo dạng ngọn lửa: đốt than bột; đốt nhiên liệu lỏng hay khí, khí ga,
thải xỉ lỏng hay thải xỉ khô;
Lò hơi đốt kiểu tầng sôi và tầng sôi tuần hoàn;
Lò có buồng đốt xoáy v.v. Sự phát triển theo tuần tự: kiểu bình, ống lò, ống lửa,
ống nước đơn giản và phức tạp.
Theo chế độ tuần hoàn của nước: trong dàn ống sinh hơi phân loại như sau:
Tuần hoàn tự nhiên;
Tuần hoàn cưỡng bức có bội số tuần hoàn lớn;
Lò tuần hoàn có hỗ trợ của bơm;
Lò hơi trực lưu.
Theo thông số hay công suất của lò hơi
Lò hơi công suất nhỏ thông số hơi thấp;
Lò hơi công suất vừa và thông số hơi trung bình;
Lò hơi công suất lớn thông số cao, siêu cao, cận tới hạn và siêu tới hạn v.v.
Theo công dụng được phân loại như sau:
Lò hơi tĩnh tai;
Lò hơi nửa di động và di động;
Lò hơi công nghiệp;
1

Lò hơi dùng để phát điện.
Phương pháp phân loại lò hơi như trên chỉ thể hiện một vài đặc tính nào đó của
lò hơi. Trong thực tế khi gọi tên lò hơi, người ta thường kết hợp nhiều kiểu phân
loại lại ví dụ lò ghi cố định ống nước nằm nghiêng v.v..Dưới đây sẽ giới thiệu
một vài loại đặc trưng để làm rõ quá trình thay đổi công nghệ lò hơi theo quá
trình thay đổi công nghệ lò hơi theo lịch sử phát triển của lò hơi.
a) Lò hơi ống lửa
Lò hơi ống lửa xuất hiện vào khoảng năm 1829. Ống lửa có đường kính bằng 50 ÷80
mm. Bề mặt truyền nhiệt tăng lên 3 ÷ 3,5 lần, áp suất làm việc từ 1,5 ÷ 2,0 Mpa.
Buồng lửa đặt dưới lò. Khói sau khi qua ống lửa còn có thể quặt ra hai bên đốt nóng
ngoài lò.
Ưu điểm của loại lò hơi này là bề mặt truyền nhiệt lớn, suất tiêu hao kim loại giảm so
với loại ống lò. Tuy vậy loại này vân hạn chế khả năng tăng công suất và chất lượng
hơi theo yêu cầu.

Hình 1.1 - Lò ống lửa
1-bao hơi; 2-ống lửa; 3-đôm hơi; 4-buồng lửa; I,II,III-thứ tự các đường khói;
b) Lò hơi ống nước ngang
Các ống nước được đặt nằm nghiêng so với mặt phẳng nằm ngang ở một góc nhỏ (từ
12 - 25o). Những lò hơi ống nước đầu tiên có cấu tạo trên hình 1.2.

2


Hình 1.2 - Lò hơi ống nước nằm ngang
1-ống nước; 2-hộp góp; 3-hộp góp; 4-nắp đậy lỗ; 5-bao hơi
Ở đây các hệ thống ống nước nối với nhau bằng hai hộp góp. Hai hộp góp này được
nối với bao hơi đặt dọc. Số dãy ống theo chiều ngang được chọn phụ thuộc vào đường
kính bao hơi, nghĩa là không thể chọn một cách tuỳ ý. Muốn tăng dãy số ống ngang thì
cần thiết tăng số lượng bao hơi. Trong khi đó số ống theo chiều đứng cũng không thể

tăng quá nhiều được, do điều kiện phải đảm bảo ổn định của chế độ tuần hoàn
nước.Đó là nhược điểm của lò hơi có bao hơi đặt dọc.
Những khuyết điểm chủ yếu của lò hơi có hộp góp là có một hộp phẳng rộng nên
không thể tăng áp suất lên cao được, các ống nước hấp thụ nhiệt khác nhau có giãn nở
nhiệt khác nhau nhưng lại được nối chung cùng một hộp góp nên dễ gây xì hở mối núc
ống vào thành hộp góp.
Lò hơi có hộp góp được chế tạo với bề mặt đốt khoảng 150 ÷ 250 m 2 (khi đặt một bao
hơi), 300 ÷ 400 m2 (khi đặt hai bao hơi), áp suất làm việc dưới 1,5 MN/m 2, năng suất
bốc hơi vào khoảng 20 ÷ 25 kg/m 2h. Hiện nay lò hơi có hộp góp không được chế tạo
nữa.
Để khắc phục khuyết điểm của hộp góp, người ta đã chia hộp góp thành nhiều ống góp
tiết diện vuông hay hình chữ nhật. Mỗi ống góp được nối với một dẫy ống theo
phương dọc. Để các ống có thể đặt so le, ống góp chế tạo có hình làn sóng. Để đảm
bảo giãn nở nhiệt tự do, các ống góp đặt cách nhau một khe hở nhỏ và chèn bằng sợi
amiăng.
Các ống nước cũng được nối với ống góp bằng phương pháp nuc và ở phía đối diện
cũng có lỗ kiểm tra đậy bằng elip. Như vậy lò hơi gồm nhiều dãy ống đặt liên tiếp
nhau. Trên hình 1.3 trình bày cấu tạo của lò hơi ống nước nằnm nghiêng một bao hơi
đặt dọc kiểu Bakcok Willcok.

Hình 1.3 - Lò Bakcok Willcok một bao hơi
1-bao hơi; 2-ống góp phía trước và sau; 3-ống nối giữa ống góp với bao bì
3


Trong các nhà máy điện cũ, để tăng bề mặt đốt lò, người ta thường đặt tới hai hoặc ba
bao hơi dọc. Trên các bao hơi này có đặt thêm các bao hơi bé nối giữa các bao hơi
hoặc làm thêm đường ống liên thông giữa các bao hơi.
Ngay cả những lò nhiều bao hơi, tổng bề mặt đốt của lò cũng không được vượt quá
400 - 500 m2, hơn nữa lò lại cồng kềnh, suất tiêu hao kim loại lớn vì vậy sau này người

ta chuyển bao hơi đặt dọc sang bao hơi đặt ngang. Như vậy số dãy ống đã không bị
hạn chế bởi kích thước bao hơi nữa mà có thể tăng thêm nhiều theo chiều dài bao hơi.
Những lò có bao hơi ngang sản lượng từ 10 - 500 t/h, áp suất có thể tăng tới 12
MN/m2. Trên hình 1.4 trình bày cấu tạo lò hơi ống nước nghiêng có bao hơi đặt ngang.

Hình 1.4 - Cấu tạo lò hơi ống nước nghiêng có bao hơi đặt nằm ngang
c) Lò hơi có bao hơi đặt ngang
Ngoài ưu điểm cho phép tăng bề mặt đốt của lò, giảm được suất tiêu hao kim loại (tới
30% so với lò có bao hơi đặt dọc), lò hơi có bao hơi đặt ngang còn có ưu điểm nữa là
ống góp được nối với bao hơi bằng những ống cong, tạo nên một cơ cấu đàn hồi.
Nhìn chung lò hơi ống nước nằm nghiêng có những ưu điểm sau:
+ Tăng áp suất và sản lượng hơi nước lên rất nhiều so với lò ống lửa;
+ Ống nước thẳng nên dễ dàng thải cáu bám trong ống;
+ Cho phép sử dụng nhiên liệu có chất lượng xấu.
4


Nhưng lò hơi có ống nước nằm nghiêng có những khuyết điểm sau:
+ Suất tiêu hao kim loại để chế tạo lớn;
+ Tường buồng lửa phải làm việc trong điều kiện nặng nề vì tiếp xúc với khói hay
ngọn lửa có nhiệt độ cao;
+ Tuần hoàn nước còn yếu vì ống đặt nằm nghiêng với góc bé. Thường từ ống thứ
bảy ( theo chiều thẳng đứng) trở lên tuần hoàn rất yếu hay không có, cho nên lúc
chế tạo người ta cũng chỉ thực hiện một ống góp có bảy ống nước;
+ Lò hơi ống nước nằm nghiêng được dùng chủ yếu cho các xí nghiệp công nghiệp
mà ở đây điều kiện xử lý nước không được đầy đủ;
+ Ở nước ta, loại lò hơi này chỉ được sử dụng trong một số xí nghiệp công nghiệp.
Thông số hơi của loại lò này không quá 1,5 MN/m 2, 350 oC, sản lượng hơi không
quá 12 t/h.
d) Lò hơi ống nước đứng

Để tăng cường độ tuần hoàn nước trong lò, người ta chuyển các ống nước nằm
nghiêng thành thẳng đứng. Khi ấy các ống được nối trực tiếp với bao hơi bằng phương
pháp núc. Thường ống không được nối vuông góc với bao hơi, nên để đảm bảo độ bền
của mối núc, người ta lắp thêm vào thành bao hơi một tấm thép rèn hình bậc thang,
ống sẽ được nối vuông góc với bậc thang của tấm thép này.

5


Hình 1.5 - Cấu tạo lò hơi ống nước thẳng đặt đứng (lò Gacberg bốn bao hơi)
Trên hình 1.5 trình bày cấu tạo của lò hơi ống nước đặt thẳng đứng có bốn bao hơi (lò
Gacbe). Giữa các bao hơi có ống liên thông để thăng bằng mức nước và áp suất. Nước
được đưa vào bao hơi (1), theo cụm ống sau để xuống bao hơi (2), sang bao hơi (3), rồi
theo cụm ống trước lên bao hơi (4). lò Gacbe có thể có bề mặt đốt tới 1,252 m 2 và sản
lượng hơi tới 45 ÷ 55 t/h.
6


Ưu điểm của lò là dễ dàng xem xét và làm sạch bên trong dàn ống . Khuyết điểm là
giữa các bao hơi bị nối cứng với nhau gây khó khăn cho việc giãn nở nhiệt, dễ bị nứt
nhất là lúc nhóm lò và lúc thay đổi phụ tải nhanh.
Để khắc phục nhược điểm do dùng ống thẳng , người ta chuyển sang dùng ống nước
cong, do đó toàn bộ hệ thống lò sẽ “dẻo” hơn nhưng lúc ấy thải cáu trong ống lại khó
khăn hơn. Vì vậy, việc ống cong chỉ phổ biến kể từ khi tìm ra phươg pháp xử lý nước
bằng trao đổi ion, đảm bảo được lò làm việc ở chế độ không có cáu.
Sơ đồ phát triển lò ống nước cong chỉ trên hình 1.6. Để tăng bề mặt đốt của lò, số
lượng bao hơi đã tăng từ 2 ÷ 5.

Hình 1.6 - Sự phát triển lò hơi ống nước

7


Hình 1.7 - Lò hơi năm bao hơi stecling
Đây là loại có bề mặt đốt lớn nhất trong các lò hơi ống nước cong có nhiều bao hơi.
Có hai cụm ống xuống và hai cụm ống lên của vòng tuần hoàn. Loại lò này có nhược
điểm là cụm ống xuống bị đốt nóng, nhất là cụm ống xuống thứ hai nên tuần hoàn có
thể không ổn định.
Ở nước ta lò hơi stecling có thông số 1,77 MN/m 2, 325 oC, sản lượng 10 t/h. Nhìn
chung lò hơi nhiều bao hơi có ưu điểm hơn so với loại lò hơi trước, nhưng còn có
nhiều nhược điểm:
+ Do sử dụng nhiều bao hơi nên suất tiêu hao kim loại tương đối lớn, vôn đầu tư
cao, khó tăng công suất và thông số lò;
+ Tuần hoàn không được ổn định do ống xuống bị đốt nóng;
+ Có yêu cầu cao về hệ thống bảo ôn tường lò;

8


+ Vì vậy những lò hơi từ ba bao hơi trở lên hiện nay không được chế tạo nữa (trừ
những lò hơi tàu thuỷ).
Bước phát triển tiếp theo của các lò hơi ống nước cong dựa trên các tiêu chuẩn:
+ Tăng áp suất và công suất lò hơi;
+ Giảm trọng lượng, kích thước lò bằng cách giảm số bao hơi còn 1 đến 2 cái, và
tăng chiều dài ống nước;
+ Tăng bề mặt hấp thụ nhiệt bức xạ bằng cách đặt thêm các dàn ống và giảm nhẹ
bảo ôn lò hơi;
+ Hoàn thiện việc tuần hoàn của nước và hỗn hợp hơi nước bằng cách khắc phục
trở lực trong các cụm ống nối giữa hai bao hơi trên và dưới, đảm bảo cho những
ống nước xuống ở những lò có áp suất trên 3 MN/m2 không bị đốt nóng;

+ Tăng hiệu suất nhiệt bằng cách đặt thêm các bề mặt đốt ở phần cuối đường khói
thải, sử dụng không khí nóng.
Trên cơ sở những tiêu chuẩn trên, hệ thống ống của các lò nhiều bao hơi được phát
triển rộng xuống phía dưới buồng lửa, do đó bề mặt hấp thụ nhiệt bằng bức xạ đã tăng
lên nhiều.
Trên hình 1.8 trình bày bước phát triển tiếp theo của lò hơi ống nước đứng.

Hình 1.8 - Sơ đồ phát triển tiếp theo của lò hơi ống nước đứng
a-lò ba bao hơi; b-lò hai bao hơi; c- lò một bao hơi;
1- bộ quá nhiệt; 2- bộ hâm nước; 3- bộ sấy không khí; 4- dàn ống sinh hơi
Cụm ống trước bộ quá nhiệt thay bằng pheston của dàn sau để bảo vệ bộ quá nhiệt
không bị đóng xỉ. Để giảm hơn nữa xuất tiêu hao kim loại, tăng ổn định tuần hoàn, lò
hơi hiện đại chỉ có một bao hơi và không có cụm đối lưu nữa.

9


e) Lò hơi trực lưu

Hình 1.9 - Sơ đồ lò hơi trực lưu
1-phần hấp thụ nhiệt bức xạ; 2-bộ quá nhiệt; 3-bộ
hâm nước; 4-bộ sấy; 5-bộ lấy hơi ra; 6-khói thải
Lò hơi trực lưu có môi chất chuyển động cưỡng bức. Sơ đồ nguyên lý của lò hơi trực
lưu chỉ trên hình 1.9. Đặc điểm làm việc của nó là môic chất làm việc một chiều, từ lúc
vào ở trạng thái nước cấp tới lúc ra ở trạng thái hơi quá nhiệt có thông số quy định. Lò
hơi trực lưu ra đời vào quãng năm 1925 - 1930.
Những ưu điểm của lò hơi trực lưu là:
+ Do không có bao hơi và chỉ có rất ít ống góp nên tốn ít kim loại, khung lò và bảo
ôn nhẹ nhàng và thuận lợi hơn;
+ Khắc phục được những thiếu sót về tuần hoàn tự nhiên : như tốc độ tuần hoàn bé

hay không có tuần hoàn;
+ Cho phép tăng áp suất của hơi lên cao. Mặt khác, chỉ có ở lò hơi trực lưu mới sản
xuất ra được hơi có áp suất trên tới hạn.
Nhược điểm của lò hơi trực lưu là yêu cầu nước cấp phải đặc biệt sạch. Hơn nữa do trữ
lượng nước trong lò ít (không có bao hơi) nên lò trực lưu thường chỉ thực dụng khi
phụ tải thay đổi ít.
10


f) Lò Benxôn

Hình 1.10 - Lò hơi trực lưu kiểu Benxoon hiện đại
1-dàn ống thẳng sinh hơi; 2-bộ quá nhiệt; 3-vùng quá độ; 4-bộ hâm nước; 5-bộ sấy
không khí; 6-nước cấp; 7-hơi quá nhiệt; 8-khói
Hiện nay được sử dụng rộng rãi, có sở đồ cấu tạo như hình 1.10. Phần ống sinh hơi là
những ống thẳng được nối hai đầu bởi những ống góp phân đoạn. Nước ra khỏi bộ
hâm nước được vào phân đoạn đầu của ống góp dưới rồi theo các ống thẳng lên phân
đoạn đầu của ống góp trên, sau đó qua các ống góp không đốt nóng xuống phân đoạ
hai của ống góp dưới rồi lại qua ống thẳng lên ống góp trên.
Ưu điểm của các lò này là giảm được điện năng tự dùng cho bơm nước cấp do có lợi
dụng thêm tuần hoàn tự nhiên của lò.
Lò hơi kiểu Benxon được sử dụng rộng rãi ở Đức và các nước phương Tây. Ở Liên
Xô, lò hơi trực lưu có dạng cấu tạo như hình 1.11.

11


Hình 1.11 - Lò hơi trực lưu Ramzin có vùng quá độ
1-phần bức xạ; 2-bộ quá nhiệt; 3-bộ hâm nước; 4-bộ sấy; 5-vùng quá độ; 6-lấy hơi;7khói thải
Môi chất lúc ra khỏi phần hấp thụ bức xạ đã bốc hơi tới 85 - 90%, nên ở phần ống đi ra

này sẽ bị đốt nóng nghiêm trọng. Vì vậy một mặt đòi hỏi nước cấp phải rất sạch (nồng
độ muối bé hơn 0,3 mg/l), mặc khác phải định kỳ rửa lò để thải cáu bám. Để khắc phục
nhược điểm này người ta đã mang phần bốc hơi cuối ra đặt ở vùng khói đối lưu có
nhiệt độ thấp hơn. Phần này gọi là vùng quá độ của lò hơi trực lưu.
Việc đặt vùng quá độ là một ưu điểm lớn của lò hơi trực lưu, nó cho phép kéo dài thời
gian làm việc giữa hai lần rửa. Song bản thân việc sử dụng vùng quá độ cũng không hạ
thấp được yêu cầu về chất lượng nước cấp cho lò. Vì vậy người ta đặt thêm thiết bị
phân li hơi ở đầu ra phần sinh hơi bức xạ. Hỗn hợp hơi nước từ phần sinh hơi bức xạ
có độ ẩm khoảng 10 - 15% được đưa vào thiết bị phân ly. Hơi phân ly được đưa sang
bộ quá nhiệt còn 10 - 15% nước được xả đi.
Việc đặt thiết bị phân ly cho phép sử dụng được nước cấp có hàm lượng muối lớn hơn,
phần sinh hơi không bị đóng cáu nhưng có nhược điểm là tổn thất do xả lớn. Kiểu lò
hơi trực lưu là kiểu cấu tạo chủ yếu của các lò hơi hiện nay trên thế giới, do nó đáp
ứng những yêu cầu của phương hướng phát triển lò hơi.
12


1.2 CẤU TẠO CÁC LOẠI LÒ HƠI ĐỐT THAN
1.2.1 Lò hơi ghi xích

(a)

(b)
Hình 1.12 - (a) Nguyên lý cấu tạo và (b) Mặt cắt đứng của lò hơi ghi xích
Trên hình 1.12(a), các bộ phận được đánh số với tên gọi như sau: 1 - bao hơi; 2 - van
hơi chính; 3 - đường cấp nước vào bao hơi; 4 - ghi xích; 5 - không gian buồng lửa; 6 hộp tro xỉ; 7 - hộp phân phối gió; 8 - phễu than; 9 - ống khói; 10 - bộ sấy không khí; 11
13


- quạt gió; 12 - quạt khói; 13 - bộ hâm nước; 13a - bơm cấp nước; 14 - dàn ống nước

xuống (đặt bên ngoài lò, không nhận nhiệt); 15 - ống góp dưới; 16 - dàn ống nước lên;
17 - dãy feston; 18 - bộ quá nhiệt.
1.2.2 Lò hơi đốt than bột

(a)

(b)

14


(c)
Hình 1.13 - (a) Nguyên lý cấu tạo và (b), (c) mặt cắt đứng của lò hơi đốt than bột
Trên hình 1.13(a), các bộ phận được đánh số với tên gọi như sau: 1 - bao hơi; 2 - van
hơi chính; 3 - đường cấp nước vào bao hơi; 4 - vòi phun than bột; 5 - không gian
buồng lửa; 6 - phễu tro lạnh đáy lò, khu thải xỉ; 7 - giếng xỉ; 8 - bơm nước cấp; 9 - ống
khói; 10 - bộ sấy không khí; 11 - quạt gió; 12 - quạt khói; 13 - bộ hâm nước; 14 - dàn
ống nước xuống (đặt bên ngoài lò, không nhận nhiệt); 15 - dàn ống nước lên; 16 - ống
góp dưới; 17 - dãy feston; 18 - bộ quá nhiệt và 19 - bộ lọc bụi.

15


1.2.3 Lò hơi lớp sôi

(a)

(b)
Hình 1.14 - (a) Nguyên lý cấu tạo và (b) mặt cắt đứng của lò hơi lớp sôi

16


1.3 NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA LÒ HƠI ĐỐT THAN PHUN
Lò hơi dùng trong nhà máy nhiệt điện thể hiện trên hình 1.15, gồm các phần chính sau:
Hệ thống cung cấp và đốt nhiên liệu, bao gồm các vòi đốt, buồng lửa; Hệ thống cung
cấp không khí và thải sản phẩm cháy, gồm các loại quạt, bộ sấy không khí, hệ thống
thải xỉ, bộ khử bụi, ống khói; Hệ thống cấp nước, gồm các loại bơm, bộ hâm nước.
Buồng đốt được tạo bởi các vách ống kiểu ống màng được hàn kín trong đó có bố trí
sắp xếp, uốn ống để lắp đặt: 16 (nhiều hoặc ít hơn tuỳ theo công suất) vòi đốt ở vách
trước và vách sau của buồng đốt và được bố trí thành 2 tầng, 8 vòi đốt phụ, các lỗ chui
người và lỗ kiểm tra. Đường chuyển tiếp khói được tạo bởi các dàn ống quá nhiệt kiểu
ống màng. Đường khói đi xuống và ra (ở phần đuôi lò). Các bộ phận chi tiết khác
gồm: Bao hơi; Bộ quá nhiệt tầng trần; Bộ quá nhiệt đối lưu cao áp bao gồm 3 cấp; Bộ
quá nhiệt mành; Bộ quá nhiệt đối lưu hạ áp; Bộ quá nhiệt bức xạ hạ áp; Bộ quá nhiệt
bức xạ cao áp; Bộ hâm nước; Bộ sấy không khí kiểu ống; Bộ trao đổi nhiệt hơi - hơi.
Các thiết bị phụ của Lò hơi bao gồm: Các đường ống hơi và nước có các van cách ly,
van điều chỉnh và van an toàn được lắp đặt; Các đường gió và đường khói dùng cho
việc cung cấp gió tới các vòi đốt và hút khói đưa tới ống khói; Các đường hơi chính và
hơi tái nhiệt; Các thiết bị đo lường; Các thiết bị điều khiển, liên động và bảo vệ tự
động; Các thành phần thiết bị không bao gồm trong phạm vi cung cấp của Nhà sản
xuất (Quạt khói, Quạt gió .v.v..); Các vòi thổi bụi; Các thiết bị rửa lò.

17


Hình 1.15 - Sơ đồ kết cấu hệ thống phụ trợ trong gian lò hơi
1-bao hơi; 2- xyclon ngoài; 3- van an toàn; 4- ống góp ra của bộ quá nhiệt; 5- bộ
giảm ôn; 6- chèn thuỷ lực chống lọt không khí; 7- cấp bốc hơi thứ hai; 8- cấp bốc hơi
thứ ba; 9- vòi phun tròn; 10- bộ hâm nước; 11- bộ sấy không khí.

Nguyên lý làm việc:
Trong các lò hơi nhà máy điện, hơi sản xuất ra là hơi quá nhiệt. Hơi quá nhiệt nhận
được nhờ các quá trình: Đun nóng nước đến sôi, sôi để biến nước thành hơi bão hòa và
quá nhiệt hơi để biến hơi bão hòa thành hơi quá nhiệt có nhiệt độ cao trong các bộ
phận của lò. Công suất nhiệt của lò phụ thuộc vào lưu lượng, nhiệt độ và áp suất hơi.
Các giá trị này càng cao thì công suất lò hơi càng lớn.
Hiệu quả của quá trình trao đổi nhiệt giữa ngọn lửa và khói với môi chất trong lò hơi
phụ thuộc vào tính chất vật lý của sản phẩm cháy và của môi chất tham gia quá trình
cháy (nước hoặc hơi trong lò) và phụ thuộc vào hình dáng, đặc tính cấu tạo của các
phần tử lò hơi.

18


Trên hình 1.15 trình bày nguyên lí cấu tạo của lò hơi buồng lửa phun đốt than bột, tuần
hoàn tự nhiên trong nhà máy điện.
Nhiên liệu và không khí được qua vòi phun số 9 vào buồng lửa, tạo thành hỗn hợp
cháy và được đốt cháy trong buồng lửa, nhiệt độ ngọn lửa có thể đạt tới 1800 oC. Nhiệt
lượng tỏa ra khi nhiên liệu cháy truyền cho nước trong các ống của dàn ống sinh hơi
bao quanh buồng đốt và sẽ chuyển động đi lên, tập trung vào bao hơi số 1. Trong bao
hơi số 1, hơi bão hòa tách ra khỏi nước, nước tiếp tục đi xuống theo ống nước xuống
nằm phía ngoài buồng đốt (ống nước xuống không nhận nhiệt). Ống xuống được nối
với ống góp lên bằng ống góp dưới, nên nước lại sang ống sinh hơi phía trong buồng
đốt để tiếp tục nhận nhiệt. Hơi bão hòa từ bao hơi số 1 sẽ đi theo các ống dẫn hơi vào
các ống xoắn của bộ quá nhiệt. Ở bộ quá nhiệt hơi bão hòa chuyển động trong các ống
xoắn sẽ nhận nhiệt từ khói nóng chuyển động phía ngoài ống để biến thành hơi quá
nhiệt có nhiệt độ cao hơn và đi vào ống góp để sang tuabin hơi. Ở sơ đồ có quá nhiệt
trung gian, hơi từ tuabin về bộ quá nhiệt trung gian để quá nhiệt lại rồi lại quay trở lại
tuabin.
Ở đây ống sinh hơi số đặt phía trong tường lò nên môi chất trong ống nhận nhiệt và

sinh hơi liên tục do đó trong ống sinh hơi là hỗn hợp hơi và nước, còn ống xuống đặt
ngoài tường lò nên môi chất trong ống không nhận nhiệt do đó trong ống là trạng thái
nước sôi. Khối lượng riêng của hỗn hợp hợp hơi và nước trong ống nhỏ hơn khối
lượng riêng của nước trong ống xuống nên hỗn hợp trong ống nước lên đi lên, còn
nước trong ống xuống đi xuống liên tục tạo nên quá trình tuần hoàn tự nhiên, bởi vậy
lò hơi loại này được gọi là lò hơi tuần hoàn tự nhiên.
Buồng lửa trình bày trên hình 1.16 là buồng lửa phun, nhiên liệu được phun vào và
cháy lơ lửng trong buồng lửa. Quá trình cháy nhiên liệu xẩy ra trong buồng lửa và đạt
đến nhiệt độ rất cao từ 1300 oC ÷ 1800 oC. Chính vì vậy hiệu quả trao đổi nhiệt bức xạ
giữa ngọn lửa và dàn ống sinh hơi rất cao và lượng nhiệt dàn ống sinh hơi thu được từ
ngọn lửa chủ yếu là do trao đổi nhiệt bức xạ. Để hấp thu có hiệu quả nhiệt lượng bức
xạ của ngọn lửa đồng thời bảo vệ tường lò khỏi tác dụng của nhiệt độ cao và những
ảnh hưởng của tro nóng chảy, người ta bố trí các dàn ống sinh hơi xung quanh tường
buồng lửa.
Khói ra khỏi buồng lửa, trước khi vào bộ quá nhiệt đã đi qua cụm pheston, thực chất
cụm pheston là dãy ống tường sau (đoạn đi qua cửa ra của buồng lửa) được chia thành
nhiều dãy (từ 3 đến 5 dãy) để khói đi qua dễ dàng và giảm bớt hiện tượng mài mòn
mặt ngoài ống. Ở đây khói chuyển động bên ngoài ống, truyền nhiệt cho hỗn hợp hơi
nước chuyển động trong ống. Khói ra khỏi bộ quá nhiệt có nhiệt độ còn cao, để tận
19


dụng phần nhiệt thừa của khói khi ra khỏi bộ quá nhiệt, ở phần sau nó người ta đặt
thêm bộ hâm nước 10 và bộ sấy không khí 11.
Bộ hâm nước có nhiệm vụ gia nhiệt cho nước để nâng nhiệt độ của nước từ nhiệt độ ra
khỏi bình gia nhiệt đến nhiệt độ sôi và cấp vào bao hơi 1. Đây là giai đoạn đầu tiên của
quá trình cấp nhiệt cho nước để thực hiện quá trình hóa hơi đẳng áp nước trong lò. Sự
có mặt của bộ hâm nước sẽ làm giảm tổng diện tích bề mặt đốt lò hơi và sử dụng triệt
để hơn nhiệt lượng tỏa ra khi cháy nhiên liệu, làm cho nhiệt độ khói thoát ra khỏi lò
giảm xuống, làm tăng hiệu suất của lò.

Không khí lạnh từ ngoài trời được quạt gió hút vào và thổi qua bộ không khí 11. Ở bộ
sấy, không khí nhận nhiệt của khói, nhiệt đô được nâng từ nhiệt độ môi trường đến
nhiệt độ yêu cầu và được đưa vào vòi phun số 1 để cung cấp cho quá trình đốt cháy
nhiên liệu. Khói sẽ được quạt khói hút ra khỏi lò trước khi đi qua khử bụi để thải ra
ngoài qua ống khói.
Như vậy bộ hâm nước và bộ sấy không khí đã hoàn trả lại buồng lửa một phần nhiệt
đáng lẽ đã bị thải ra ngoài chính vì vậy người ta còn gọi bộ hâm nước và bộ sấy không
khí là bộ tiết kiệm nhiệt.

Hình 1.16 - Sơ đồ không gian của lò hơi bột than
Trên hình 1.16 trình bày sơ đồ không gian của lò hơi buồng lửa than phun, tuần hoàn
tự nhiên trong nhà máy điện.
20


Tỉ lệ nhiệt lượng hấp thu được trong bộ hâm nước, dàn ống sinh hơi, bộ quá nhiệt phụ
thuộc vào thông số hơi của lò. Áp suất của hơi càng lớn thì lượng nhiệt để bốc hơi
càng nhỏ và lượng nhiệt để đun nước sôi càng lớn. Từ áp suất tới hạn trở lên (22,3
Mpa) thì lượng nhiệt để bốc hơi bằng không (r =0), lượng nhiệt môi chất hấp thu được
trong lò hơi chỉ để đun nước đến sôi và quá nhiệt hơi. Chính vì thế nên muốn sản xuất
hơi có áp suất trên tới hạn thì chỉ có thể sử dụng lò hơi trực lưu (lò không có bao hơi,
nước không tuần hoàn trong ống sinh hơi mà đi thẳng đến bộ quá nhiệt).
1.4 ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT VÀ THÔNG SỐ VẬN HÀNH CỦA LÒ HƠI
Một lò hơi thường được xác định bởi cá đặc tính kỹ thuật chính như sau:
a) Thông số hơi của lò
Đối với lò hơi của nhà máy điện, hơi sản xuất ra là quá nhiệt nên thông số hơi của lò
được biểu thị bằng áp suất và nhiệt độ hơi quá nhiệt: p qn (Mpa, bar, kG/cm2), tqn (oC).
Áp suất và nhiệt độ hơi quá nhiệt được chọn trên cơ sở so sánh kinh tế kỹ thuật của
chu trình nhiệt.
Đối với lò hơi công nghiệp trong các nhà máy công nghiệp, hơi nước ở đây thường là

hơi bão hoà, áp suất hơi tương ứng với nhiệt độ bão hoà cần thiết cho quá trình công
nghệ do đó thông số của loại hơi này là áp suất p (Mpa, bar, kG/cm2).
b) Sản lượng hơi của lò
Sản lượng hơi của lò là lượng hơi mà lò sản xuất ra được trong một đơn vị thời
gian(kg/h hoặc t/h hoặc kg/s). Thường dùng 3 khái niệm sản lượng.
- Sản lượng hơi định mức (Ddm): là sản lưọng hơi lớn nhất lò có thể đạt được, đảm bảo
vận hành trong thời gian lâu dài, ổn định với thông số hơi đã cho mà không phá huỷ
hoặc gây ảnh hưởng xấu đến chế độ làm việc của lò.
- Sản lượng hơi cực đại (D max): là sản lượng hơi lớn nhất mà lò có thể đạt được, nhưng
chỉ trong một thời gian ngắn, nghĩa là lò không thể làm việc lâu dài với sản lượng hơi
cực đại được. Sản lượng hơi cực đại bằng:
Dmax) = (1,1 -1,2) Ddm
- Sản lượng hơi kinh tế là sản lượng hơi mà ở đó lò làm việc với hiệu quả kinh tế cao
nhất. Sản lượng hơi kinh tế bằng:
Dkt = (0,8 – 0,9)Ddm
c) Hiệu suất của lò

21


Hiệu suất của lò là tỷ số giưa lượng nhiệt mà môi chất hấp thụ được (hay còn gọi là
lượng nhiệt có ích) với lượng nhiệt cung cấp vào cho lò (sinh ra trong buồng lửa).
Hiệu suất của lò ký hiệu bằng chữ η, được xác định:

η=

D(iqn − inc )
BQtlv

Trong đó:

D: là sản lượng hơi, (kg/h);
iqn: là entanpy của hơi quá nhiệt, (kJ/kg);
inc: là entanpy của nước đi vào bộ hâm nước, (kJ/kg);
B: là lượng nhiên liệu tiêu hao trong một giờ, (kg/h);
Qtlv : Nhiệt trịn thấp làm việc của nhiên liệu, (kJ/kg).

d) Nhiệt thế thể tích của buồng lửa
Nhiệt thế thể tích của buồng lửa là lượng nhiệt sinh ra trong một đơn vị thời gian trên
một đơn vị thể tích của buồng lửa.

BQtlv
qv =
Vbl

(W/m3)

Trong đó: Vbl: Thể tích buồng lửa, (m3).
Đối với lò hơi nhỏ, người ta còn chú ý đến đặc tính sau đây:
e) Nhiệt thế diện tích trên ghi
Nhiệt thế diện tích trên ghi là nhiệt lượng sinh ra trong một đơn vị thời gian trên một
đơn vị diện tích bề mặt của ghi:
qr =

BQtlv
R

(W/m2)

Với R là diện tích mặt ghi, (m2)
f) Năng suất bốc hơi của bề mặt sinh hơi

22


Năng suất bốc hơi của bề mặt sinh hơi là khả năng bốc hơi của một đơn vị diện tích bề
mặt đốt (bề mặt sinh hơi) trong một đơn vị thời gian, ký hiệu là S, thường dùng cho
các lò công nghiệp công suất nhỏ:

S=

D
H

(kg/m2h)

Trong đó:
D: Sản lượng hơi của lò, (kg/h);
H: Diện tích bề mặt sinh hơi (bề mặt đốt), (m2).

23


CHƯƠNG 2
BẢO DƯỠNG, SỬA CHỮA LÒ HƠI
2.1 BẢO DƯỠNG, SỬA CHỮA BAO HƠI
2.1.1 Cấu trúc bao hơi
a) Chức năng của bao hơi
Bao hơi của lò hơi dược lắp trong các lò hơi tuần hoàn tự nhiên và tuần hoàn cưỡng
bức đóng vai trò quan trọng trong lò hơi ống nước, khi ấy được phân loại đơn giản là
bao hơi và bao nước.

Bao hơi dùng để tách hỗn hợp hơi - nước, để bơm hoá chất vào xử lý với thể tích nước
ổn định, để lắp van an toàn..vv, trong khi bao nước được dùng để góp và giữ chất lỏng
và đóng vai trò phân phối chất lỏng đồng đều. Bao hơi lò hơi được xem như "bao hơi",
"bao trên", "Bao chính" phụ thuộc vào từng nhà chế tạo lò hơi, trong khi bao nước
được coi như "bao cung cấp", "bao dưới".
b) Cấu tạo bao hơi
Trường hợp các lò hơi ống nước kiểu tuần hoàn tự nhiên và kiểu tuần hoàn cưỡng bức,
hỗn hợp hơi- nước được gia nhiệt qua lò và dàn ống sinh hơi (tạo nên thân lò) được
chuyển tới một vỏ tròn ngang (thường đường kính trong khoảng 1200 - 1500 mm) gọi
là ”bao hơi". Ở đó nước và hơi được tách ra, sau đó hơi được đưa vào tua bin qua bộ
quá nhiệt.
Mặt khác, nước tách ra được đưa vào bao nước hoặc ống góp dưới, qua ống đáy, sau
đó được đưa lại dàn ống sinh hơi.
Kích thước bao hơi trong hình 2.1 có tổng chiều dài xấp xỉ 30 m và dày xấp xỉ 170
mm. Trong trường hợp được dùng với năng suất lò lớn 1200 t/h - 18.6 MPa - 570 oC,
trọng lượng tịnh của nó nặng tới hơn 200 tấn. Bên trong bao hơi có lắp các bộ phân ly
hơi để phân ly hỗn hợp hơi- nước thành hơi và nước, để giảm lượng nước trong hơi,
nước được cấp đồng đều toàn bộ chiều dài bao hơi và tiến hành bơm hoá chất, lấy mẫu
ống. Hơn nữa, lỗ vào và nắp lỗ, được lắp trên mặt phẳng ở đầu của bao hơi và van an
toàn, đồng hồ đo mức chất lỏng, ống nước xuống..vv được lắp trên mặt ngoài của bao
hơi. Bản thân bao hơi được treo hoặc đỡ trên xà trần của dầm thép lò hơi.

24


Làm khô

Các chỗ nối với hơi bão hoà

Miệng ống

Hơi bão hoà

Vết hàn

Đường nước xuống

Tấm chắn
làm khô
Bộ phân ly
dạng nếp nhăn
Bộ phân ly
phản lực

Bộ phân ly
phản lực

Các ống nước cấp
Đường nước xuống

Hình 2.1 - Cấu tạo của bao hơi
c) Cấu tạo bao nước (đối với một số loại lò nhỏ)
Bao nước (cũng còn gọi là bao dưới) dược lắp trong vòng tuần hoàn của lò là một bình
kín thu góp nước lò chảy qua ống xuống từ bao hơi, phân phối nước lò đồng đều tỉ lệ
với dòng chảy bởi các lỗ trích..vv và cấp vào bao hơi qua dàn ống sinh hơi.
Bao nước này gồm có một số chân cắm mũi phun và bộ lọc màn và hơn nữa, được
trang bị ống phân phối nước cấp vào, ống nối với bộ hâm nước.
Cũng vậy, một số lò hơi đốt than hỗn hợp được trang bị 2 tới 4 bao nước và bao hơi,
bao nước được nối với nhau bằng ống.
Kích thước của bao nước này có đường kính trong thông thường là 1100 mm hoặc bé
hơn bao hơi, và vật liệu, hình dáng, phương pháp hàn được sử dụng hoàn toàn như bao

hơi. Hình 2.2 minh hoạ hình vẽ mặt cắt của bên trong bao nước đối với lò hơi tuần
hoàn cưỡng bức.
Lò hơi ống nước kiểu tuần hoàn cưỡng bức trong đó nước lò tuần hoàn cưỡng bức do
bơm tuần hoàn nước lò thực hiện thường dùng với lò hơi áp suất chưa tới hạn bởi vì
chênh lệch ít về trọng lượng riêng giữa nước bão hoà và hơi bão hoà.
Lò hơi tuần hoàn cưỡng bức có khả năng tuần hoàn nước với tỉ lệ gần đồng đều trong
toàn bộ dàn ống sinh hơi, thậm chí khi tỉ lệ tuần hoàn nhỏ, nhờ lắp một ống phun ở lối
vào mỗi ống sinh hơi và nhờ đó ngăn dàn ống khỏi bị quá nhiệt và phồng đối với ống
sinh hơi lưu lượng nước trong đó kém.

25