TÍNH TOÁN, KIỂM TRA GHI LÒ NƯỚC SỬ DỤNG CHO LÒ HƠI TẠI TRUNG TÂM NGHIÊN CỨU, CHẾ BIẾN LÂM SẢN GIẤY VÀ BỘT GIẤY
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (959.56 KB, 59 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
TÍNH TOÁN, KIỂM TRA GHI LÒ NƯỚC SỬ DỤNG CHO LÒ
HƠI TẠI TRUNG TÂM NGHIÊN CỨU, CHẾ BIẾN
LÂM SẢN GIẤY VÀ BỘT GIẤY
Họ và tên sinh viên: LÊ VĂN TRUNG
Ngành: CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH
Niên khoá: 2009 - 2013
Tháng 6/2013
TÍNH TOÁN, KIỂM TRA GHI LÒ NƯỚC SỬ DỤNG CHO LÒ HƠI TẠI TRUNG
TÂM NGHIÊN CỨU, CHẾ BIẾN LÂM SẢN GIẤY VÀ BỘT GIẤY
Tác giả
Lê Văn Trung
Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp bằng kỹ sư ngành
Công Nghệ Nhiệt Lạnh
Giáo viên hướng dẫn:
ThS. Nguyễn Văn Lành
KS. Nguyễn Văn Tiến
Tháng 6/2013
LỜI CẢM TẠ
Đầu tiên, tôi xin gửi lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất đến các bậc sinh thành đã
tạo nên, nuôi dưỡng, dạy dỗ tôi có ngày hôm nay.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến các thầy cô trong Khoa Cơ khí – Công nghệ trường
Đại Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh đã dạy dỗ, quan tâm và tạo mọi điều kiện
thuận lợi để tôi học tập tại khoa cũng như hoàn thành luận văn này.
Và đặc biệt, tôi xin gửi lời tri ân đến thầy ThS. Nguyễn Văn Lành, KS. Nguyễn Văn
Tiến, những người đã tận tình hướng dẫn và các thầy trong bộ môn Công Nghệ Nhiệt
Lạnh đã giúp đỡ để tôi hoàn thành luận văn này.
Tôi xin bày tỏ sự biết ơn đến các thầy cô ở thư viện trường Đại Học Nông Lâm đã
giúp đỡ tôi trong quá trình làm luận văn này.
Cuối cùng, tôi xin cảm ơn các bạn lớp DH09NL đã quan tâm và nhiệt tình giúp đỡ tôi
thực hiện đề tài này.
Sinh viên: Lê Văn Trung.
ii
MỤC LỤC
LỜI CẢM TẠ...................................................................................................................... ii
MỤC LỤC .......................................................................................................................... iii
DANH SÁCH CÁC BẢNG .............................................................................................. vii
DANH SÁCH CÁC HÌNH .............................................................................................. viii
Chương 1 MỞ ĐẦU ........................................................................................................ 1
1.1
Đặt vấn đề......................................................................................................... 1
1.2
Mục đích đề tài ................................................................................................. 2
Chương 2 TỔNG QUAN ................................................................................................. 3
hơi
2.1
Khái niệm lò hơi ............................................................................................... 3
2.2
Quá trình phát triển và hiện trạng sử dung lò hơi công nghiệp........................ 3
2.2.1
Quá trình phát triển lò hơi ......................................................................... 3
2.2.2
Hiện trạng sử dụng lò hơi công nghiệp hiện nay ...................................... 5
2.3
Các đặc tính kĩ thuật cơ bản của lò hơi ............................................................ 6
2.4
Phân loại lò hơi ................................................................................................ 9
2.5
Một số loại lò hơi có sử dụng ống nước......................................................... 11
2.6
Một số vấn đề cần quan tâm khi sử dụng lò hơi giúp nâng cao năng suất lò
........................................................................................................................ 13
2.6.1
Những công việc và kiểm tra định kì bên ngoài lò hơi ........................... 13
2.6.2
Lò hơi: các yếu tố phụ áp dụng cho lò hơi nước nóng và hơi nước ........ 14
2.6.3
Khu vực lò hơi và khu vực dây chuyền ................................................... 14
2.6.4
Nước và hơi nước .................................................................................... 15
iii
2.6.5
Nước lò hơi .............................................................................................. 15
2.6.6
Quy trình xả đáy ...................................................................................... 16
2.7
giấy
Sơ lược về hệ thống sấy gỗ tại trung tâm NC, chế biến lâm sản giấy và bột
........................................................................................................................ 17
2.7.1
Trang thiết bị phục vụ cho quá trình sấy tại trung tâm ........................... 17
2.7.2
Kiểm tra lò sấy, bố trí sắp xếp gỗ vào lò ................................................. 19
Chương 3 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..................................... 21
3.1
Nội dung nghiên cứu ...................................................................................... 21
3.2
Phương pháp nghiên cứu ................................................................................ 21
Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ...................................................................... 22
4.1
Giấy
Tình trạng lò hơi cũ tại trung tâm Nghiên Cứu, chế biến lâm sản Giấy và Bột
........................................................................................................................ 22
4.1.1
Cấu tạo ..................................................................................................... 22
4.1.2
Nguyên lý hoạt động của hệ thống .......................................................... 24
4.1.3
Các thông số kĩ thuật của lò .................................................................... 24
4.2
Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất lò và một số biện pháp nâng cao hiệu
suất lò hơi ....................................................................................................................... 25
4.2.1
Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất lò.................................................... 25
4.2.2
Một số biện pháp nâng cao năng suất lò ................................................. 26
4.3
Các dữ liệu ban đầu và đối tượng thiết kế...................................................... 27
4.3.1
Dữ liệu ban đầu ....................................................................................... 27
4.3.2
Đối tượng thiết kế .................................................................................... 28
4.4
Tính toán quá trình cháy và cân bằng nhiệt cho lò hơi. ................................. 28
4.4.1
Nhiệt trị của nhiên liệu ............................................................................ 28
iv
4.4.2
Thể tích của không khí và sản phẩm cháy .............................................. 29
4.4.3
Enthalpy của không khí và sản phẩm cháy ............................................. 31
4.4.4
Cân bằng nhiệt trong lò hơi ..................................................................... 31
4.4.5
Tiêu hao nhiên liệu .................................................................................. 34
4.5
Phác thảo kích thước và bản vẽ thiết kế ghi nước.......................................... 35
4.5.1
Tính diện tích tiếp nhiệt lò hơi và ghi nước ............................................ 35
4.5.2
Phác thảo kích thước ghi nước ................................................................ 36
4.6
Tính kiểm tra sức bền cho các thiết bị chịu lực ............................................. 37
4.6.1
Tính bền thân ống góp nước .................................................................... 37
4.6.2
Tính bền thân ống góp hơi....................................................................... 39
4.6.3
Tính bền thân ống nước sinh hơi ............................................................. 40
4.7
Tính toán hệ thống thông gió cưỡng bức cho buồng đốt ............................... 40
4.7.1
Lưu lượng quạt ........................................................................................ 40
4.7.2
Cột áp quạt............................................................................................... 41
4.7.3
Công suất quạt gió ................................................................................... 41
4.8
Lò hơi sau khi cải tiến .................................................................................... 42
4.8.1
Cấu tạo. .................................................................................................... 42
4.8.2
Nguyên lý hoạt động ............................................................................... 43
4.8.3
Nguyên lý tạo hơi của lò hơi và ghi nước ............................................... 44
Chương 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .......................................................................... 46
5.1
Kết luận .......................................................................................................... 46
5.2
Đề nghị ........................................................................................................... 46
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................. 47
v
PHỤ LỤC .......................................................................................................................... 48
vi
DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 2.1. Các nồng độ trong nước lò hơi tối đa theo đề xuất của Hiệp hội các nhà sản
xuất lò hơi Mỹ ................................................................................................................. ..16
Bảng 2.2. Bảng tổng hợp kết quả khảo sát thiết bị lò sấy ............................................ 18
Bảng P.1. Enthalpy của Nm3 các khí và của 1 kg tro .................................................. 48
Bảng P.2. Các giá trị phổ biến của hệ số không khí thừa ............................................ 49
Bảng P.3. Ứng suất định mức cho phép thép cacbon và thép hợp kim chịu nhiệt ...... 49
vii
DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 2.1: Động cơ Hero ................................................................................................. 4
Hình 2.2: Động cơ hơi nước James Watt ....................................................................... 4
Hình 2.3: Máy hơi nước Denis Papin ............................................................................ 5
Hình 2.4: Lò hơi đứng ống lò ống nước MM3 ............................................................ 11
Hình 2.5: Lò nằm ống lò ống nước nằm ngang kiểu KB............................................. 12
Hình 2.6: Lò nằm ống lò ống nước đứng ..................................................................... 13
Hình 2.7: Thiết bị gia nhiệt .......................................................................................... 17
Hình 2.8: Bố trí quạt gió trong buồng sấy ................................................................... 18
Hình 2.9: Cách sắp xếp vật liệu sấy ............................................................................. 19
Hình 4.1: Lò hơi tổng thể ............................................................................................. 22
Hình 4.2: Mặt trước lò hơi ........................................................................................... 23
Hình 4.3: Mặt sau lò hơi .............................................................................................. 23
Hình 4.4: Kết cấu lò hơi cũ .......................................................................................... 23
Hình 4.5: Ghi gang ....................................................................................................... 25
Hình 4.6: Ống lò, ống lửa ............................................................................................ 25
Hình 4.7: Cấu tạo ghi nước .......................................................................................... 37
Hình 4.8: Bố trí ghi nước trong lò hơi ......................................................................... 37
Hình 4.9: Lò hơi tổng thể ............................................................................................. 42
Hình 4.10: Mặt sau lò hơi ............................................................................................ 42
Hình 4.11: Mặt trước lò hơi ......................................................................................... 42
Hình 4.12: Kết cấu lò hơi mới ..................................................................................... 43
Hình 4.13: Bồn chứa nước ngưng ................................................................................ 45
Hình 4.14: Bơm cấp nước cho lò hơi ........................................................................... 45
viii
Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1
Đặt vấn đề
Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển kinh tế của cả nước ngành công
nghệ lò hơi cũng đã có những bước phát triển vượt bậc và ngày càng trở nên quan trọng
trong đời sống và sản xuất của con người.
Ngành công nghệ lò hơi trong những năm qua cũng đã hỗ trợ đắc lực cho nhiều ngành
kinh tế, góp phần nâng cao chất lượng sản phẩm đảm bảo quy trình công nghệ như trong
các ngành luyện kim, nông sản, chế biến thuốc lá, ngành sợi, dệt, công nghệ nhẹ và trong
các ngành dân dụng khác...
Đến nay, trên thế giới đã có hàng triệu chiếc lò hơi ra đời với hàng trăm kiểu dáng và
quy mô khác nhau. Có những lò hơi nhỏ, mỗi giờ chỉ sản xuất được mấy chục lít nước
nóng hoặc hơi bão hòa áp suất bình thường nhưng cũng đã có những lò hơi đồ sộ, mỗi giờ
sản xuất đến ba bốn ngàn tấn hơi nước áp suất đến trên dưới 300 bar, nhiệt độ trên dưới
600oC cấp hơi cho tổ máy phát điện đến 1200 – 1300 MW.
Theo thống kê, nước ta đang sử dụng hàng nghìn lò hơi các loại, các lò hơi này chủ
yếu được dùng trong lĩnh vực công nghiệp, có công suất từ 1 tấn/giờ - 300 tấn/giờ. Trong
đó, phần lớn các lò hơi có hiệu suất sử dụng năng lượng thấp, làm gia tăng tình trạng ô
nhiễm môi trường và kém hiệu quả về mặt kinh tế. Bên cạnh đó, công nghệ lò hơi lạc hậu
nên mức tiêu hao năng lượng để sản xuất ra một đơn vị sản phẩm cao. Tình hình này đặt
ra yêu cầu cần thiết phải có các giải pháp giúp các doanh nghiệp nâng cao hiệu suất, tiết
kiệm năng lượng trong sử dụng và vận hành các lò hơi.
1
Có nhiều biện pháp nâng cao hiệu suất sử dụng năng lượng trong hệ thống lò hơi liên
quan đến quá trình đốt, truyền nhiệt, hao hụt năng lượng, giảm mức tiêu thụ điện của thiết
bị phụ trợ. Bằng việc kiểm tra một số yếu tố sau có thể giúp doanh nghiệp đánh giá được
thiết bị lò hơi của đơn vị mình có được vận hành với hiệu suất tối đa hay không.
Hiện nay việc tận dụng nhiệt của buồng đốt nâng cao năng suất, hiệu suất lò hơi cũng
là một trong những giải pháp tiết kiệm năng lượng được áp dụng khá phổ biến. Phía bắc
có công ty áp lực Đông Anh.., phía nam có công ty Thiên Hưng,…với rất nhiều kiểu
buồng đốt khác nhau, tuy nhiên xét cho cùng đều có chung một nguyên lý. Đó là sự phát
triển sáng tạo của kiểu lò hơi ống nước, điều này mang lại nhiều ý nghĩa tuy nhiên nó
cũng làm tăng giá thành sản xuất. Do vậy việc cải tạo ghi lò hơi cũng phải được cân nhắc
cả về kỹ thuật lẫn kinh tế.
Trong giới hạn đề tài này tôi chỉ thực hiện việc tính toán, cải tạo ghi lò của lò hơi.
Dưới sự hướng dẫn của thầy ThS. Nguyễn Văn Lành và KS. Nguyễn Văn Tiến tôi đã
thực hiện đề tài “Tính toán, kiểm tra ghi lò nước sử dụng cho lò hơi tại Trung Tâm
Nghiên Cứu Chế Biến Lâm Sản Giấy và Bột Giấy”.
1.2 Mục đích đề tài
-
Khảo sát thực trạng lò hơi cũ tại Trung Tâm Nghiên Cứu, Chế Biến Lâm Sản
Giấy và Bột Giấy qua đó đề xuất phương án nâng cao năng suất cho lò hơi.
-
Tính toán, thiết kế ghi nước cho lò hơi.
2
Chương 2
TỔNG QUAN
2.1 Khái niệm lò hơi /TL:6/
Lò hơi là thiết bị sản xuất ra hơi nước nhờ sử dụng nhiệt năng toả ra khi đốt nhiên liệu.
-
Xảy ra 2 quá trình chuyển biến năng lượng: cháy và trao đổi nhiệt.
-
Hệ thống lò hơi bao gồm các thiết bị chính và thiết bị phụ:
+
Thiết bị chính là các bộ phận thuộc bản thể lò (phục vụ trực tiếp cho việc
sinh hơi) gồm: buồng lửa, thiết bị đốt, dàn ống sinh hơi, bao hơi, bộ quá nhiệt, bộ hâm
nước, sấy không khí.
+
Thiết bị phụ giúp lò hơi hoạt động an toàn, kinh tế, gồm: quạt gió, quạt
khói, bơm cấp nước, các van, thiết bị đo – kiểm soát – an toàn.
2.2 Quá trình phát triển và hiện trạng sử dung lò hơi công nghiệp
2.2.1 Quá trình phát triển lò hơi /TL:7/
Hơi nước đã được loài người sử dụng từ rất lâu, 200 năm trước công nguyên nhà toán
học Hero người Hy Lạp đã chế tạo ra chiếc chong chóng chạy bằng hơi nước “Aelopile”.
3
Hình 2.1: Động cơ Hero
Năm 1600 Branca – người ý đã chế tạo chiếc bánh xe chạy bằng hơi nước.
Năm 1680 Denis Papin chế tạo ra chiếc lò hơi dùng cho việc chế biến thực phẩm.
Năm 1690 ý tưởng máy hơi nước của Papin ra đời.
Năm 1769 James Watt người Anh chế tạo ra chiếc lò hơi kiểu toa xe và năm 1804
Trevithick mới chế tạo ra kiểu lò hơi như hiện nay.
Hình 2.2: Động cơ hơi nước James Watt
Vào thời kì đó hơi nước đã được nhiều nhà bác học nghiên cứu để dùng vào các mục
đích công nghiệp như chạy các hệ thống bơm nước (1690 – 1711, Papin và Thomas
Newcomen: máy hơi nước).
4
Hình 2.3: Máy hơi nước Denis Papin
Việc tính toán lò hơi và hiệu suất sử dụng của nó đã được Jonh Allen đưa ra năm
1730.
Như vậy trong đời sống sản xuất của con người đã sử dụng năng lượng dưới dạng
nhiệt năng từ rất sớm, nhiệt năng đã có một ý nghĩa rất lớn và rất quang trọng.
2.2.2 Hiện trạng sử dụng lò hơi công nghiệp hiện nay
Theo thống kê sơ bộ, Việt Nam hiện đang sử dụng hơn 2.000 lò hơi các loại, trong đó
chủ yếu thuộc lĩnh vực công nghiệp. Các lò hơi này có công suất từ 1 tấn/giờ đến 300
tấn/giờ. Phần lớn các lò hơi đang sử dụng đều có hiệu suất năng lượng thấp nên lượng khí
độc hại do đốt nhiên liệu phát thải vào môi trường rất cao.
Vì vậy, việc nâng cao hiệu suất, tiết kiệm năng lượng hiện nay đang là một trong
những chủ đề "nóng" không chỉ trong phạm vi từng quốc gia mà đã trở thành vấn đề của
thế giới. Nhiều ngành công nghiệp đang phải đối mặt với nguy cơ thiếu năng lượng, các
nguồn dự trữ năng lượng tự nhiên ngày càng cạn kiệt, vì thế, vấn đề tiết kiệm năng lượng
trở thành một khâu then chốt trong chiến lược phát triển kinh kế của nhiều quốc gia trên
thế giới.
Muốn vậy, phải chỉ ra được những biện pháp hữu hiệu nhằm tiết kiệm năng lượng.
Trong sản xuất công nghiệp, thiết bị lò hơi là một trong những nơi dễ thất thoát năng
5
lượng. Do đó, việc nghiên cứu biện pháp tiết kiệm năng lượng trong hệ thống lò hơi là
cần thiết, góp phần tiết kiệm nguồn dự trữ năng lượng quốc gia.
2.3 Các đặc tính kĩ thuật cơ bản của lò hơi /TL:7/
1. Sản lượng hơi D
Là lượng hơi sản xuất ra trong một đơn vị thời gian, đo bằng T/h, kg/h hoặc kg/s.
Thường chú ý ba loại sản lượng:
Sản lượng hơi định mức Dđm là sản lượng hơi lớn nhất mà lò hơi có thể làm việc lâu
dài với thông số hơi quy định, thường ghi trên nhãn hiệu của thiết bị lò hơi.
Sản lượng hơi kinh tế Dkt là sản lượng hơi mà lò hơi làm việc với hiệu suất nhiệt cao
nhất, thường bằng khoảng 75% đến 90% sản lượng định mức.
Dkt = (0,8 - 0,9) Dđm
Sản lượng hơi cực đại Dmax là sản lượng hơi lớn nhất cho phép lò hơi làm việc tạm
thời trong một thời gian ngắn, vượt sản lượng định mức khoảng 10 đến 20%.
Dmax = (1,1 - 1,2) Dđm
2. Áp suất của hơi
Là lực mà dòng hơi sinh ra trên một đơn vị diện tích bằng. Đó là áp suất cho phép để
dòng hơi đi vào các thiết bị động lực. Áp suất thường được kí hiệu bằng chữ P và đơn vị
2
2
thường là N/m , kG/cm , Pa, Mpa, bar...
3. Nhiệt độ của hơi
Là sự nóng, lạnh của hơi ra khỏi lò hơi. Nhiệt độ thường được kí hiệu là t và đơn vị
thường là độ oC (theo thang đo nhiệt độ bách phân). Thùy theo mục đích sử dụng mà
nhiệt độ có thể là nhiệt độ bão hòa hoặc nhiệt độ quá nhiệt.
4. Năng suất bốc hơi của bề mặt truyền nhiệt (kg/m2)
Bề mặt truyền nhiệt của lò hơi là toàn bộ các diện tích bề mặt của lò hơi bao gồm các
ống lò, các ống lửa, các ống nước và các thành phần khác của lò hơi mà một phía trực tiếp
tiếp xúc với nước, còn phía kia thì trực tiếp xúc với lửa và khí cháy, khói nóng.
Mặt truyền nhiệt là thông số quang trọng của lò hơi, bề mặt này càng lớn thì năng suất
truyền nhiệt càng cao, sản lượng hơi càng lớn.
6
Trong lò hơi còn chia ra mặt truyền nhiệt chính và mặt truyền nhiệt phụ.
Mặt truyền nhiệt phụ: mặt truyền nhiệt của bộ quá nhiệt (sấy hơi), mặt truyền nhiệt
của bộ hâm nước (bộ tiết kiệm), mặt truyền nhiệt của bộ sấy không khí.
Như vậy mặt truyền nhiệt của lò hơi sẽ là:
F = Fchính + Fqn + Fhn + Fskk ; m2.
Năng suất bốc hơi của bề mặt truyền nhiệt là sản lượng hơi sản xuất ra trong một đơn
vị thời gian với một đơn vị diện tích bề mặt truyền nhiệt.
5. Dung tích nước
Dung tích nước của lò hơi là toàn bộ lượng nước tính bằng m3 chứa trong lò hơi ở diều
kiện làm việc bình thường.
6. Nhiệt lượng
Là lượng nhiệt khi cấp chất đốt vào lò đốt, chất đốt cháy hết hoàn toàn và sản ra trong
một giờ. Nhiệt lượng cấp vào tỉ lệ với lượng tiêu hao nhiên liệu và nhiệt trị của nhiên liệu.
Nhiệt lượng được cấp vào thường được kí hiệu là d, đơn vị tính nhiệt lượng thường là
kCal/h hoặc kJ/h.
7. Lượng tiêu hao nhiên liệu
Nếu chất đốt là thể rắn và thể lỏng thì đơn vị tính lượng tiêu hao nhiên liệu là kg/h,
3
còn nếu chất đốt là thể khí (gas) thì đơn vị tính lượng tiêu hao nhiên liệu là m /h. Lượng
tiêu hao nhiên liệu thường được kí hiệu là B.
8. Tỷ số hóa hơi
Thường được kí hiệu là X – là tỉ số giữa lượng hơi sinh ra và lượng tiêu thụ nhiên liệu
X=
. ơ
ê ệ
.
9. Phụ tải buồng đốt
Là tỉ số toàn bộ lượng nhiên liệu đốt cháy trong một đơn vị thời gian một giờ với thể
tích buồng đốt.
Q=
/
(
7
).
10. Nhiệt thế thể tích của buồng lửa
Nhiệt thế thể tích của buồng lửa qv, là lượng nhiệt tỏa ra trong một đơn vị thời gian
ứng với một đơn vị thể tích của buồng lửa, đơn vị W/m2.
qv =
W/m3
Trong đó:
3
Vbl: thể tích buồng lửa, (m ), B (kg/s).
11. Nhiệt thế diện tích của ghi lò
Nhiệt thế diện tích của ghi lò qR là nhiệt lượng tỏa ra trong một đơn vị thời gian ứng
với một đơn vị diện tích mặt ghi lò, đơn vị W/m2.
W/m2
qv =
Với:
R: diện tích mặt ghi (m2).
12. Hiệu suất của lò
Hiệu suất của lò: là tỉ số giữa lượng nhiệt mà môi chất hấp thụ được ( hay còn gọi là
lượng nhiệt có ích) với lượng nhiệt cung cấp vào lò.
Hiệu suất của lò kí hiệu bằng η:
η
=
Trong đó:
D: là sản lượng hơi, kg/h.
i
enthalpy của hơi quá nhiệt; kJ/kg.
i′ enthalpy của hơi nước đi vào bộ hâm nước; kJ/kg.
B: lượng nhiên liệu hao trong một giờ; kg/h.
BQ : nhiệt trị thấp của nhiên liệu làm việc; kJ/kg.
8
2.4 Phân loại lò hơi /TL:4/
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 hơi có thể tiến hành theo các phương
thức sau đây:
1. Dựa vào sản lượng hơi thường chia làm ba loại:
-
Lò hơi công suất nhỏ, sản lượng thường qui ước dưới 20 T/h.
-
Lò hơi công suất trung bình, thường qui ước sản lượng hơi từ 20 đến 70T/h.
-
Lò hơi công suất lớn, thường qui ước sản lượng hơi trên 75t/h.
2. Dựa vào thông số của hơi, thường chia làm bốn loại:
-
Lò hơi thông số thấp, thường qui ước áp suất p < 15 bar, nhiệt độ t < 350 oC,
thường dùng là hơi bão hòa.
-
Lò hơi thông số trung bình, thường qui ước áp suất từ 15 đến 60 bar, nhiệt độ
từ 350 đến 450 oC.
-
Lò hơi thông số cao, thường qui ước áp suất trên 60 bar, nhiệt độ từ 450 đến
540 oC.
-
Lò hơi thông số siêu cao, thường qui ước áp suất trên 140 bar.
3. Dựa theo chế độ chuyển động nước trong lò hơi, có thể chia thành bốn loại:
-
Lò hơi đối lưu tự nhiên: ở đây môi chất chỉ chuyển động đối lưu tự nhiên do sự
chênh lệch về mật độ trong nội môi chất mà không tạo thành được vòng tuần
tuần hoàn tự nhiên, thường gặp trong các lò hơi công suất nhỏ.
-
Lò hơi tuần hoàn tự nhiên: đây là loại lò hơi thường gặp, nhất là trong phạm vi
công suất trung bình và lớn. Khi vận hành môi chất chuyển động trong vòng
tuần hoàn, nghĩa là theo quĩ đạo chuyển động rõ ràng, nhờ sự chênh lệch trong
nội bộ môi chất,cũng chỉ có lò hơi dưới tới hạn mới tuần hoàn tự nhiên.
-
Lò hơi tuần hoàn cưỡng bức: dưới tác dụng của bơm, môi chất chuyển động
theo quỹ đạo khép kín, gặp trong các lò hơi có thông số cao. Với lò hơi thông
số siêu tới hạn chỉ có thể tuần hoàn cưỡng bức.
9
-
Lò hơi đối lưu cưỡng bức: Đây là lò hơi trực lưu hoặc đơn lưu, trong loại lò hơi
này, dưới tác dụng của bơm, môi chất chỉ đi thẳng một chiều, nhận nhiệt, biến
thành hơi đưa ra sử dụng mà không có tuần hoàn lại.
4. Dựa theo cách đốt nhiên liệu, cũng có thể chia thành mấy loại:
-
Lò hơi đốt theo lớp: nhiên liệu rắn ( than ,củi ,bã mía…) được xếp thành lớp
trên ghi đốt . Có loại ghi cố định, có loại ghi chuyển động gọi là ghi xích ngược
chiều.
-
Lò hơi đốt phun: nhiên liệu khí, nhiên liệu lỏng phun thành bụi, nhiên liệu rắn
được nghiền thành bột được phun vào buồng lửa, hổn hợp với không khí và
tiến hành các giai đọan của quá trình cháy trong không gian buồng lửa.
-
Lò hơi đốt đặc biệt, thường gặp hai loại: buồng lửa xoáy và buồng lửa tầng sôi.
Buồng lửa xoáy có thể đốt được than cám nguyên khai hoặc nghiền sơ bộ.
Nhiên liệu và không khí được đưa vào buồng lửa với tốc độ cao. Dưới tác dụng
của lực li tâm, xỉ lỏng và các hạt nhiên liệu có kích thước lớn bám sát thành lớp
vào tường lò, rồi đến các lớp có kích thước nhỏ hơn, những lớp này cháy hoàn
toàn theo lớp, còn những hạt than nhỏ cùng với các chất bốc chuyển động ở
vùng trung tâm và cháy trong không gian.
5. Các cách phân loại khác
Ngoài các cách phân loại như trên còn có các cách phân loại khác như:
-
Dựa theo trạng thái xỉ ra, chia thành loại lò hơi thải xỉ khô và loại lò hơi thải xỉ
lỏng.
-
Dựa theo áp suất của không khí và sản phẩm cháy cháy trong buồng lửa (loại
đốt cao áp loại đốt dưới áp suất bình thường).
-
Dựa theo cách lắp đặt có loại lò hơi di động, có loại lò hơi tĩnh tại.
-
Dựa theo công dụng, có loại lò hơi cấp nhiệt có loại lò hơi động lực.
-
Dựa theo đặc điểm bề mặt truyền nhiệt, có loại lò hơi ống lò, có loại lò hơi ống
lửa, có loại lò hơi ống nước, có loại lò hơi nằm, có loại lò hơi đứng...
10
2.5 Một số loại lò hơi có sử dụng ống nước /TL:8/
-
Lò hơi đứng ống lò ống nước MM3.
-
Lò nằm ống lò ống nước nằm ngang kiểu KB.
-
Lò nằm ống lò ống nước đứng.
1. Lò hơi đứng ống lò ống nước MM3
Sản lượng hơi có thể đạt 1 – 2 t/h, áp suất hơi đạt 0,6 – 0,8Mpa.
Hình 2.4: Lò hơi đứng ống lò ống nước MM3
1- thân lò; 2- ống lò (thân trong); 3- buồng lửa; 4- tấm chắn khói; 5- chùm ống nước;
6- tấm chắn khói; 7- mặt sàng trên; 8- ống khói; 9- chóp đỉnh lò; 10- van an toàn; 11hộp giữ van an toàn; 12- tấm điều chỉnh khói; 13- ống thuỷ; 14- cửa vệ sinh; 15- cửa
cấp nhiên liệu; 16- ghi lò; 17- bệ lò; 18- cửa vệ sinh ống n-ớc; 19- cửa vệ sinh mặt
sàng trên; 20- ống thuỷ tối; 21- áp kế; 23- cần điều chỉnh khói; 24- van chặn; 25- van
một chiều; 26- van xả đáy.
2. Lò nằm ống lò ống nước nằm ngang kiểu KB
Sản lượng hơi 0,7 t/h, áp suất làm việc 0,7Mpa.
11
Hình 2.5: Lò nằm ống lò ống nước nằm ngang kiểu KB
1- thân ngoài; 2- ống lò (thân trong); 3- tấm chắn khói; 4- ghi lò; 5- chùm ống nước; 6bao hơi; 7- nắp trước; 8-nắp sau; 9- ống khói; 10- đế lò; 11- áp kế; 12- đường lấy hơi
ra; 13- van an toàn; 14- van xả đáy.
3. Lò nằm ống lò ống nước đứng
Sản lượng hơi 700 kg/h, áp suất làm việc 0,5 Mpa.
12
Hình 2.6: Lò nằm ống lò ống nước đứng
1- thân ngoài; 2- thân trong; 4- cụm ống nước đứng; 10- dãy ống nước nằm
ngang; 14- thúng nhiên liệu lỏng; 15- bao hơi; 16- ống nước xuống; 17- ống
hơi lên; 18- vách ngăn; 19- chân đế.
2.6 Một số vấn đề cần quan tâm khi sử dụng lò hơi giúp nâng cao năng suất lò hơi
2.6.1 Những công việc và kiểm tra định kì bên ngoài lò hơi
-
Sử dụng các vòng đệm để đảm bảo độ kín khí ở các cửa vào.
-
Các mối nối của hệ thống ống hơi phải kín và bảo ôn nếu cần.
-
Vỏ ngoài và các bộ phận của lò hơi phải được bảo ôn hiệu quả. Liệu lớp bảo ôn
hiện tại có hiệu quả không? Nếu lò hơi, ống và các xy lanh nước nóng được bảo ôn
từ một số năm trước thì bây giờ lớp bảo ôn này là quá mỏng, mặc dù bên ngoài
nhìn vẫn tốt. Nên nhớ, khi bảo ôn chi phí năng lượng thấp hơn bây giờ nhiều. Có
thể sẽ cần tăng độ dày.
13
-
Vào cuối kỳ làm việc, các lò hơi nên được đóng kín hoàn toàn, các bề mặt bên
trong nên được thông khí tự nhiên vào mùa hè hoặc gắn kín hoàn toàn với khay
chứa các hạt làm khô (chỉ áp dụng cho các lò hơi có thời gian nghỉ giữa các kỳ làm
việc).
2.6.2 Lò hơi: các yếu tố phụ áp dụng cho lò hơi nước nóng và hơi nước
-
Thường xuyên kiểm tra mức độ đóng cặn hoặc bùn trong lò hơi mỗi ca, nhưng
không nhiều hơn một lần mỗi ngày. Các tạp chất trong nước lò hơi cô đặc trong lò
và nồng độ đó có giới hạn phụ thuộc vào loại lò hơi và tải. Nên giảm thiểu xả đáy
lò hơi, những phải đồng nhất với tỷ trọng nước phù hợp. Tận thu nhiệt từ nước xả
đáy.
-
Các rò rỉ khí xung quanh cửa kiểm tra lò hơi hoặc giữa lò hơi và ống khói có được
kiểm tra định kỳ không? Các rò rỉ khí xung quanh cửa kiểm tra lò hơi có thể làm
giảm hiệu suất và các rò rỉ khí giữa lò hơi và ống khói có thể làm giảm luồng
không khí sẵn có, kích thích hình thành nước ngưng, ăn mòn và muội.
-
Thường xuyên làm sạch bề mặt truyền nhiệt để duy trì hiệu suất ở mức cao nhất có
thể.
-
Có thể nhà sản xuất sẽ bảo ôn dây chuyền hơi từ đầu. Liệu bảo ôn này có phù hợp
với chi phí nhiên liệu hiện nay? Kiểm tra độ dày tối ưu.
-
Thỉnh thoảng kiểm tra đồng hồ hơi vì theo thời gian, do ăn mòn đầu thử hoặc lỗ đo,
chúng bị xuống cấp. Cần lưu ý là đồng hồ hơi chỉ đọc chính xác ở áp suất hơi đã
được hiệu chỉnh. Có thể phải hiệu chỉnh lại.
-
Thu hồi toàn bộ nước ngưng ở những nơi có thể sẽ tiết kiệm được năng lượng khá
lớn.
2.6.3 Khu vực lò hơi và khu vực dây chuyền
-
Mở cửa thông khí và thường xuyên làm sạch và kiểm tra khu vực có cửa mở để
đảm bảo thông thoáng.
-
Không sử dụng buồng thiết bị làm kho chứa, lấy khí hay sấy khô.
14
-
Các bơm đang hoạt động và ở chế độ chờ có được thay đổi nhau mỗi tháng một
lần?
-
Kiểm tra bằng mắt thường các vết rò ở các ống và van.
-
Kiểm tra xem các thiết bị an toàn có hoạt động hiệu quả không.
-
Kiểm tra các tiếp xúc điện có sạch và an toàn không.
-
Đảm bảo rằng các vỏ thiết bị và các nắp an toàn ở đúng vị trí.
2.6.4 Nước và hơi nước
-
Nước cấp cho lò hơi phải đáp ứng được các tiêu chuẩn do nhà sản xuất đưa ra.
Nước phải sạch, không màu và không lẫn tạp chất lơ lửng.
-
Độ cứng tối đa: 0,25 ppm CaCO3.
-
pH: 8-10 làm chậm hoạt tính và ăn mòn. pH nhỏ hơn 7 sẽ làm tăng tốc độ ăn mòn
do tính axit.
-
O2 hoà tan nhỏ hơn 0,02 mg/l. O2 xuất hiện cùng SO2 gây hiện tượng ăn mòn.
-
CO2: Nên được duy trì ở mức rất thấp. CO2 xuất hiện cùng O2 gây hiện tượng ăn
mòn, đặc biệt là với đồng và các hợp kim chứa đồng.
-
Nước không được chứa dầu.
2.6.5 Nước lò hơi
-
Nước phải có tính kiềm—trong vòng 150 ppm CaCO3 và trên 50 ppm CaCO3, pH=
8,3.
-
Tính kiềm nên nhỏ hơn 120.
-
Tổng chất rắn nên duy trì ở dưới mức giá trị vượt quá mức độ nhiễm bẩn của hơi,
để tránh tạo ra cặn bám trên các đường dẫn hơi chính và thiết bị gia nhiệt.
-
Phosphat không nên vượt quá 25 ppm P2O5.
-
Nước cấp qua xử lý chỉ được chứa một lượng rất nhỏ silic oxit. Lượng silic oxit
phải ít hơn 40 ppm ở nước lò hơi và 0,02 ppm ở hơi, dưới dạng SiO2. Nếu lượng
này lớn hơn, chúng sẽ bám ở cánh tua bin.
15
Bảng 2.1: Các nồng độ trong nước lò hơi tối đa theo đề xuất của Hiệp hội các nhà sản
xuất lò hơi Mỹ.
Các nồng độ trong nước lò hơi tối đa theo đề xuất của Hiệp hội Các nhà sản
xuất lò hơi Mỹ.
Áp suất hơi ở lò hơi (ata)
-
Nồng độ nước lò hơi tối đa (ppm)
0-20
3500
20-30
3000
30-40
2500
40-50
2000
50-60
1500
60-70
1250
70-100
1000
Cần lắp đặt dây chuyền xử lý nước thải thích hợp nhằm đảm bảo độ tinh khiết của
nước và cần thu xếp liều lượng hoá chất để kiểm soát chất lượng nước. Áp dụng
xả đáy nếu nồng độ vượt quá giới hạn cho phép theo quy định của nhà sản xuất.
-
Tính kiềm không được vượt quá 20% tổng nồng độ. Lò hơi phải được duy trì ở
mực nước thích hợp. Thông thường lắp đặt hai đồng hồ để đảm bảo điều này.
-
Người vận hành cần tiến hành xả đánh thường xuyên ở mỗi ca, hoặc ít nhất mỗi
ngày một lần khi lò hơi sản xuất hơi dưới 24h/ngày.
2.6.6 Quy trình xả đáy
Quy trình xả đáy theo truyền thống và được sử dụng như sau:
1. Đóng khoá nước
2. Mở van xả (lưu ý là hơi thoát ra tự do)
3. Đóng van xả
4. Đóng van hơi
5. Mở van nước
6. Mở van xả (lưu ý là nước thoát ra tự do)
7. Đóng van xả
16
