TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VÀ THAM GIA CHẾ TẠO LÒ HƠI NĂNG SUẤT 4 TẤNGIỜ DÙNG TRONG NHÀ MÁY SẢN XUẤT GIẤY TẠI QUẢNG NGÃI.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VÀ THAM GIA CHẾ TẠO LÒ HƠI
NĂNG SUẤT 4 TẤN/GIỜ
DÙNG TRONG NHÀ MÁY SẢN XUẤT GIẤY
TẠI QUẢNG NGÃI.

Họ và tên sinh viên: NGUYỄN VŨ HOÀNG LONG
Ngành: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT NHIỆT
Niên Khoá: 2009 - 2013

Tháng 6/2013


TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VÀ THAM GIA CHẾ TẠO LÒ HƠI
NĂNG SUẤT 4 TẤN/GIỜ
DÙNG TRONG NHÀ MÁY SẢN XUẤT GIẤY
TẠI QUẢNG NGÃI.

Tác giả

Nguyễn Vũ Hoàng Long

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp bằng Kỹ sư ngành
Công Nghệ Kỹ Thuật Nhiệt

Người hướng dẫn:
ThS. Nguyễn Văn lành

KS. Nguyễn Văn Lý

Tháng 6/2013
ii


CẢM TẠ
Những năm tháng đại học dù ngắn ngủi nhưng là một khoảng thời gian thật đẹp
và để lại cho tôi nhiều kỉ niệm khó quên, trong khoảng thời gian này tôi đã được học
và tiếp thu rất nhiều kiến thức bổ ích từ tập thể thầy cô giáo trường Đại Học Nông
Lâm TP. Hồ Chí Minh, nhất là bộ môn Công Nghệ Nhiệt Lạnh - khoa Cơ Khí Công
Nghệ. Đó là những kiến thức nền tản, là hành trang cần thiết giúp tôi bắt đầu trong
công việc và cuộc sống.
Để có được những tháng ngày đó, con xin cảm ơn gia đình thân yêu đã động
viên, chia sẻ, giúp đỡ và tạo điều kiện cho con được ngồi trên giảng đường đại học.
Bài khóa luận tốt nghiệp là kết quả của một quá trình học tập và cũng là điểm
kết của một khóa học. Để hoàn thành khóa luận này, ngoài sự nỗ lực của bản thân thì
tôi cũng nhận được sự quan tâm, giúp đỡ tận tình của thầy hướng dẫn – ThS. Nguyễn
Văn Lành và KS. Nguyễn Văn Lý.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến tất cả quý thầy cô đã chỉ dẫn cho tôi trong thời
gian qua. Kính chúc quý thầy cô sức khỏe dồi dào để tiếp tục công việc của người đưa
đò đào tạo thêm nhiều những thế hệ đàn em sau này.
Do có những hạn chế về mặt thời gian, thiết bị và cũng như kinh nghiệm hạn
hẹp của bản thân nên đề tài không tránh khỏi những sai sót, khuyết điểm mong quý
thầy cô rộng lượng bỏ qua.

iii


TÓM TẮT

Đề tài “Tính toán thiết kế và tham gia chế tạo lò hơi năng suất 4 tấn/giờ dùng trong
nhà máy sản xuất giấy tại Quảng Ngãi” được thực hiện với 5 nội dung chính:
 Tìm hiểu các loại lò hơi nhằm tìm một phương pháp sản xuất hơi có hiệu suất
cao với giá thành hợp lí.
 Tính toán thiết kế lò hơi năng suất 4 tấn/giờ, với áp suất vận hành 10kg/cm2.
 Tính toán và chọn thiết bị phụ.
 Tham gia chế tạo và lắp đặt lò hơi.
 Khảo nghiệm và tính hiệu suất thực tế của lò hơi.
Các phương pháp sử dụng trong quá trình thực hiện đề tài: phương pháp kế thừa,
phương pháp khảo nghiệm.
Kết quả đạt được:
Đề tài đã lựa chọn được phương pháp sản xuất hơi có hiệu suất cao và giá thành
hợp lí.
Hoàn thành xong việc tính toán thiết kế lò hơi năng suất 4 tấn/giờ, với áp suất vận
hành 10kg/cm2 với các thông số như sau:
 Năng suất hơi: 4T/h
 Áp suất hơi: 10 kg/cm2
 Nhiệt độ hơi: 178
 Diện tích tiếp nhiệt: 173,9 m2
 Lượng tiêu hao nhiên liệu: 1451,7 kg/h
Đã chọn được những thiết bị phụ phù hợp.
Đã khảo nghiệm sơ bộ và xác định hiệu suất thực tế của lò hơi.
Sinh viên thực hiện:

Người hướng dẫn:

NGUYỄN VŨ HOÀNG LONG

ThS. NGUYỄN VĂN LÀNH
KS. NGUYỄN VĂN LÝ

iv


MỤC LỤC
Chương 1: MỞ ĐẦU .......................................................................................................1 
1.1  Đặt vấn đề: ......................................................................................................... 1 
1.2  Mục đích đề tài................................................................................................... 2 
1.3  Thời gian địa điểm thực hiện. ............................................................................ 2 
Chương 2: TỔNG QUAN ...............................................................................................3 
2.1  Định nghĩa:......................................................................................................... 3 
2.2  Lịch sử phát triển: /tl9/ ....................................................................................... 4 
2.3  Phân loại: /tl7/ .................................................................................................... 5 
2.4  Theo công suất: .................................................................................................. 5 
2.4.1  Theo thông số hơi:.......................................................................................5 
2.4.2  Theo chế độ tuần hoàn của nước:................................................................5 
2.4.3  Theo cách đốt nhiên liệu: ............................................................................6 
2.4.4  Theo lịch sử phát triển: ...............................................................................6 
2.4.5  Theo công dụng: ..........................................................................................6 
2.5  Các đặt tính cơ bản: /tl7/ .................................................................................... 6 
2.5.1  Sản lượng hơi: D .........................................................................................6 
2.5.2  Thông số hơi: ..............................................................................................6 
2.5.3  Hiệu suất: µ .................................................................................................7 
2.5.4  Năng suất bốc hơi riêng của bề mặt trao đổi nhiệt: d..................................7 
2.5.5  Nhiệt thế thể tích buồng lửa: qv...................................................................7 
2.5.6  Nhiệt thế diện tích trên ghi: qr .....................................................................7 
2.6  Cơ sở lý thuyết: .................................................................................................. 7 
2.6.1  Nhiên liệu và sản phẩm cháy của nhiên liệu: /tl1/ ......................................7 
v

2.6.2  Cân bằng nhiệt và hiệu suất của thiết bị: /tl1/ ...........................................11 
2.6.3  Cơ sở lí thuyết cháy trong buồng lửa: /tl1/ ...............................................13 
2.6.4  Buồng lửa: .................................................................................................14 
2.6.5  Bề mặt sinh hơi: /tl1/ .................................................................................16 
2.6.6  Hệ thống thông gió: /tl2/ ...........................................................................16 
Chương 3: PHƯƠNG PHÁP – PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU ................................17 
3.1  Phương pháp: ................................................................................................... 17 
3.1.1  Phương pháp kế thừa:................................................................................17 
3.1.2  Phương pháp khảo nghiệm:.......................................................................17 
3.2  Phương tiện nghiên cứu ................................................................................... 17 
3.2.1  Tổng hợp tài liệu: ......................................................................................17 
3.2.2  Các phần mềm phụ trợ: .............................................................................17 
Chương 4: KẾT QUẢ VÀ KHẢO NGHIỆM ...............................................................18 
4.1  Tính toán quá trình cháy và cân bằng nhiệt: .................................................... 18 
4.1.1  Nhiệt trị của nhiên liệu: .............................................................................18 
4.1.2  Thể tích không khí: ...................................................................................19 
4.1.3  Sản phẩm cháy: .........................................................................................19 
4.1.4  Enthalpy của không khí và của sản phẩm cháy: .......................................20 
4.1.5  Cân bằng nhiệt trong lò hơi:......................................................................20 
4.1.6  Lượng tiêu hao nhiên liệu: ........................................................................22 
4.1.7  Nhiệt độ cháy của nhiên liệu: ....................................................................22 
4.1.8  Diện tích ghi lò: .........................................................................................23 
4.1.9  Chiều cao lớp nhiên liệu: /tl10/ .................................................................24 
4.1.10 

Diện tích sống của ghi: ..........................................................................24 

4.1.11 

Thể tích buồng đốt: /tl4/ ........................................................................24 

vi


4.2  Tính toán diện tích trao đổi nhiệt: /tl7/ ............................................................ 24 
4.2.1  Tính diện tích trao đổi nhiệt của buồng đốt phụ: ......................................25 
4.2.2  Tính diện tích trao đổi nhiệt của lò hơi chính: ..........................................27 
4.2.3  Tính toán cổ lò: .........................................................................................28 
4.2.4  Tính toán hệ thống thông gió: /tl2/............................................................28 
4.2.5  Tính kiểm tra bền: /tl1/ ..............................................................................36 
4.2.6  Các thiết bị phụ: ........................................................................................37 
4.3  Quy trình chế tạo - lắp ráp: .............................................................................. 40 
4.3.1  Tính toán thiết kế, lập bảng vẽ cấu tạo của lò hơi.....................................40 
4.3.2  Dự tính và mua vật liệu chế tạo. ...............................................................41 
4.3.3  Gia công vật liệu để chế tạo các chi tiết theo bảng vẽ. .............................41 
4.3.4  Nén thử để kiểm tra các mối hàn. .............................................................46 
4.3.5  Kiểm tra và hoàn tất thủ tục xuất xưởng: ..................................................46 
4.3.6  Lăp đặt hệ thống điện và điểu khiển trong lò hơi: ....................................47 
4.4  Tiến hành khảo nghiệm: .................................................................................. 47 
4.4.1  Thời gian và địa điểm khảo nghiệm: .........................................................47 
4.4.2  Mục đích khảo nghiệm: .............................................................................47 
4.4.3  Bố trí thí nghiệm: ......................................................................................48 
4.4.4  Kết quả khảo nghiệm: ...............................................................................51 
4.4.5  Nhận xét và đánh giá chung: .....................................................................52 
Chương 5: KẾT LUẬN – ĐỀ NGHỊ .............................................................................53 
5.1  Kết luận: ........................................................................................................... 53 
5.2  Đề nghị: ............................................................................................................ 53 
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................54 
PHỤ LỤC ......................................................................................................................55
vii

DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 2.1: Lò hơi ống nước và lò hơi ống lò-ống lửa có buồng đốt phụ.......................... 3
Hình 2.2 Lò hơi ống lò-ống lửa đốt dầu và lò hơi đốt dầu dạng đứng ............................ 3
Hình 2.3: Động cơ Hero .................................................................................................. 4
Hình 2.4: chiếc lò hơi của Denis Papin ........................................................................... 4
Hình 2.5: động cơ hơi nước của James Watt. .................................................................. 5
Hình 2.6: Củi dăm và củi khúc. ....................................................................................... 8
Hình 2.7: Buồng lửa ghi cố định. .................................................................................. 15
Hình 2.8: Sơ đồ buồng lửa ghi nghiên có lớp nhiên liệu chuyển động ........................ .15
Hình 2.9: Sơ đồ nguyên lý buồng lửa ghi xích.............................................................. 16
Hình 4.1: Kích thước mỗi tấm ghi lò............................................................................ .23
Hình 4.2: Bảng vẽ cấu tạo buồng đốt phụ. .................................................................... 26
Hình 4.3: Bảng vẽ lò hơi chính..................................................................................... .28
Hình 4.4: Bảng vẽ cấu tạo cổ lò ................................................................................... .28
Hình 4.5: Bảng vẽ bộ xử lí bụi và ống khói .................................................................. 33
Hình 4.6: quạt thổi ......................................................................................................... 34
Hình 4.7: quạt khói ........................................................................................................ 35
Hình 4.8: Bảng vẽ chân lò hơi chính ............................................................................. 37
Hình 4.9: Van an toàn và vị trí trên thân lò hơi ............................................................. 38
Hình 4.10: Bản vẽ ống thủy ........................................................................................... 39
Hình 4.11: Bơm, đường ống nước và vị trí lắp đặt ....................................................... 40
Hình 4.12: Chế tạo cửa lò .............................................................................................. 41
Hình 4.13: Chế tạo buồng đốt phụ................................................................................. 42
Hình 4.14: Chế tạo lò chính ........................................................................................... 43
Hình 4.15: Chế tạo và lắp đặt cổ lò ............................................................................... 44
Hình 4.16: Chế tạo chân lò hơi chính ............................................................................ 44
Hình 4.17: Chế tạo co dẫn khói ..................................................................................... 45
Hình 4.18: Lắp cửa cho buồng đốt phụ và lò chính ...................................................... 45
Hình 4.19: Ống thủy ...................................................................................................... 46

viii


Hình 4.20: Máy siêu âm và cán bộ kiểm định kiểm tra mối hàn................................... 47
Hình 4.21: Lắp tủ điện ................................................................................................... 47
Hình 4.22: Bố trí đo nhiệt độ nước vào ......................................................................... 48
Hình 4.23: Bố trí đo áp suất hơi ra ................................................................................ 48
Hình 4.24: Bố trí đo nhiệt độ môi trường ...................................................................... 49
Hình 4.25: Dụng cụ đo nhiệt độ trong buồng đốt .......................................................... 49
Hình 4.26: bố trí đo nhiệt độ khói thoát ........................................................................ 50
Hình 4.27: bố trí đo lưu lượng nước vào ....................................................................... 50

ix


Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1 Đặt vấn đề:
Lò hơi là một thiết bị cơ khí được sử dụng rất rộng rãi trong cuộc sống hiện nay
như trong các xí nghiệp, nhà máy, nhà hàng, khách sạn, bệnh viện,…. để sản xuất hơi
nước phục vụ cho quá trình sản xuất điện, đun nấu, chưng cất, sấy sản phẩm,…..
Cùng với sự phát triển không ngừng của xã hội thì việc sử dụng một nguồn năng
lượng sạch và an toàn là không thể thiếu. Hiện nay ở nước ta đang sử dụng trên 2.000
lò hơi các loại mà trong đó phần lớn là các lò 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. Theo
nghiên cứu gần đây của Bộ Công nghiệp, do công nghệ lò hơi lạc hậu nên mức tiêu
hao năng lượng để sản xuất ra một đơn vị hơi cao. Vì vậy, việc nâng cao hiệu suất, tiết
kiệm năng lượng đối với lò hơi đang là vấn đề được các doanh nghiệp quan tâm, nhất
là trong thời điểm hiện nay khi giá nhiên liệu có xu hướng ngày càng tăng. 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 của cơ sở mình.
Hiện nay ở công ty TNHH giấy Hải Phương – lò hơi được sử dụng để cung cấp
hơi cho hệ thống máy xeo sản xuất giấy. Mặc dù công ty đã lắp đặt một lò hơi ống
nước hai ba lông nhưng khi vận hành thì lò hơi này không đủ năng suất cho hệ thống
hoạt động. Với trở ngại trên thì vấn đề đặt ra là phải tìm một lò hơi khác có đủ năng
suất và giá thành hợp lí, lắp đặt vận hành phải tiện dụng, giảm bớt lao động mà năng
suất và chất lượng hơi đạt yêu cầu.
Được sự hướng dẫn của thầy Th.S Nguyễn Văn Lành em đã nhận đề tài “Tính
toán thiết kế và tham gia chế tạo lò hơi năng suất 4 tấn/giờ dùng trong nhà máy sản
xuất giấy tại Quảng Ngãi” với mong muốn sản xuất ra một sản phẩm có năng suất phù
hợp, hiệu suất cao và giá cả hợp lý nhằm giúp công ty có thể tiếp tục vận hành hệ
thống sản xuất.
1


1.2 Mục đích đề tài.
 Tìm hiểu các loại lò hơi nhằm tìm một phương pháp sản xuất hơi có hiệu suất
cao với giá thành hợp lí.
 Tính toán thiết kế lò hơi năng suất 4 tấn/giờ, với áp suất vận hành 10kg/cm2.
 Tính toán và chọn thiết bị phụ.
 Tham gia chế tạo và lắp đặt lò hơi.
 Khảo nghiệm và tính hiệu suất thực tế của lò hơi.
1.3 Thời gian địa điểm thực hiện.
Thời gian:
 Đề tài được thực hiện trong khoảng thời gian từ tháng 2 đến tháng 6 năm 2013.
Địa điểm:
 Quá trình tính toán thiết kế được thực hiện tại Trung tâm Công nghệ và Thiết bị
Nhiệt Lạnh Trường Đại học Nông Lâm tp Hồ Chí Minh.
 Quá trình chế tạo được tiến hành tại công ty TNHH MTV Cơ Nhiệt NGÂN
HƯNG THỊNH, số 2A54/1 tỉnh lộ 10 - xã Phạm Văn Hai - huyện Bình Chánh tp Hồ Chí Minh.

 Quá trình lắp đặt và khảo nghiệm được tiến hành tại công ty TNHH giấy Hải
Phương, lô 12 – khu công nghiệp Quảng Phú – tp Quảng Ngãi – Quảng Ngãi.

2


Chương 2
TỔNG QUAN
2.1 Định nghĩa:
Lò hơi là thiết bị trong đó xảy ra quá trình đốt cháy nhiên liệu, nhiệt lượng toả ra
sẽ chuyển trạng thái lỏng của nước thành hơi, biến năng lượng của nhiên liệu thành
nhiệt năng của dòng hơi.
Một số hình ảnh lò hơi công nghiệp thường gặp:

Hình 2.1: Lò hơi ống nước và lò hơi ống lò-ống lửa có buồng đốt phụ.

Hình 2.2 Lò hơi ống lò-ống lửa đốt dầu và lò hơi đốt dầu dạng đứng.
3


2.2 Lịch sử phát triển: /tl9/
Một người hi lạp mang tên Hero ở xứ Alexandria đã phát minh ra quả cầu sử
dụng hơi nước tạo lực đẩy, gọi là động cơ Hero. Đặt nền móng cho sự phát triển của lò
hơi sau này.

Hình 2.3: Động cơ Hero
Năm 1629 Giovanni Branca – người Ý đã phát minh ra tuabin hơi.
Năm 1680 Denis Papin chế tạo ra chiếc lò hơi dùng cho chế biến thực phẩm.

Hình 2.4: chiếc lò hơi của Denis Papin.

Năm 1698 Thomas Savery người Anh chế tạo ra máy bơm chạy bằng hơi nước.
Năm 1712 Thomas Newcomen người Anh chế tạo ra động cơ hơi nước dạng sơ khai,
mặc dù kém hiệu quả nhưng là bước ngoặc để phát triển sau này.
4


Năm 1769 James Watt người Anh chế tạo ra Động cơ hơi nước hiệu quả cao nhờ gắn
giữ được nhiệt cho xilanh.

Hình 2.5: động cơ hơi nước của James Watt.
Năm 1804 Trevithick mới chế tạo ra kiểu lò hơi như hiện nay.
2.3 Phân loại: /tl7/
Ta có thể phân loại lò hơi theo nhiều cách như: phân loại theo công suất, thông
số hơi, chế độ tuần hoàn của nước, cách đốt nhiên liệu, lịch sử phát triển hoặc theo
công dụng. nhưng thông thường người ta thường phân loại theo lịch sử phát triển của
lò hơi.
2.4 Theo công suất:
Công suất nhỏ: D < 20 T/h.
Công suất trung bình: 20 Công suất lớn: D>/= 70 T/h.
2.4.1 Theo thông số hơi:
Thông số thấp: P < 15 bar, t < 350 oC.
Thông số trung bình: 15 =/< P < 60 bar, 350 =/< t < 450 oC.
Thông số cao: P >/= 60 bar, 450 Thông số siêu cao: P > 60 bar.
2.4.2 Theo chế độ tuần hoàn của nước:
Đối lưu tự nhiên.
Đối lưu cưỡng bức.
Tuần hoàn tự nhiên.
Tuần hoàn cưỡng bức.

5


2.4.3 Theo cách đốt nhiên liệu:
Đốt theo lớp.
Đốt phun.
Đốt đặc biệt: đốt xoáy, đốt tầng sôi,...
2.4.4 Theo lịch sử phát triển:
Lò hơi ống lò.
Lò hơi ống lửa.
Lò hơi ống nước.
Lò hơi ống lò-ống lửa.
2.4.5 Theo công dụng:
Lò hơi công nghiệp.
Lò hơi năng lượng.
2.5 Các đặt tính cơ bản: /tl7/
2.5.1 Sản lượng hơi: D
Sản lượng hơi là lượng hơi sản xuất được trong một đơn vị thời gian, T/h.
Sản lượng hơi định mức (Do): là sản lượng hơi lớn nhất mà lò hơi có thể làm việc
trong một thời gian dài với thông số hơi quy định.
Sản lượng hơi kinh tế (Dkt): là sản lượng hơi mà lò làm việc với hiệu suất nhiệt cao
nhất, thông thường: Dkt = 0.75

0.9 Do.

Sản lượng hơi cực đại (Dmax) : là sản lượng hơi lớn nhất mà lò có thể sản suất tạm
trong một thời gian ngắn, thông thường: Dmax = 1.1

1.2 Do.

2.5.2 Thông số hơi:
Gồm áp suất hơi và nhiệt độ hơi ra khỏi lò.
Áp suất hơi (P): 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.
Nhiệt độ hơi (t) : là chỉ số thể hiện trạng thái nóng lạnh của hơi khi ra khỏi lò
hơi

6


2.5.3 Hiệu suất: µ
Hiệu suất là tỷ số phần nhiệt lượng mà môi chất thu được với tổng nhiệt lượng cung
cấp vào.
Hiệu suất càng cao thì sẻ tiết kiệm được nhiên liệu đốt.
Có hai phương pháp xác định hiệu suất lò hơi:
 Xác định trực tiếp: là phần năng lượng đạt được từ nước và hơi so với hàm
lượng năng lượng trong nhiên liệu của lò hơi.
 Xác định gián tiếp: sự chênh lệch giữa tổn thất và năng lượng đầu vào.
2.5.4 Năng suất bốc hơi riêng của bề mặt trao đổi nhiệt: d
Năng suất bốc hơi bề mặt trao đổi nhiệt là lượng hơi sản xuất ra trong một đơn vị thời
gian ứng với một đơn vị diện tích của bề mặt trao đổi nhiệt.
2.5.5 Nhiệt thế thể tích buồng lửa: qv
Nhiệt thế thể tích buồng lửa là lượng nhiệt toả ra trong một đơn vị thời gian ứng với
một đơn vị thể tích buồng lửa.
2.5.6 Nhiệt thế diện tích trên ghi: qr
Nhiệt thế thể tích của ghi lò là lượng nhiệt toả ra trong một đơn vị thời gian ứng với
một đơn vị diện tích của ghi lò hơi.
2.6 Cơ sở lý thuyết:
2.6.1 Nhiên liệu và sản phẩm cháy của nhiên liệu: /tl1/
2.6.1.1 Khái niệm:

Nhiên liệu là những vật chất khi cháy phát ra ánh sáng và sinh nhiệt năng.
Lò hơi này sử dụng nhiên liệu là củi khô vì nó có giá thành thấp hơn các loại nhiên
liệu khác, có sẵn ở địa phương và ít độc hại.
Trong công nghiệp nhiên liệu phải:
 Có nhiều trong tự nhiên.
 Dễ khai thác.
 Giá thành rẻ.
 Khi cháy không tạo ra những chất độc hại gây guy hiểm.
Lò hơi này được thiết kế để sử dụng đốt nhiên liệu củi.
7


Hình 2.6: Củi dăm và củi khúc.
2.6.1.2 Phân loại:
Nhiên liệu thường được chia thành 3 loại:
Nhiên liệu rắn: gỗ, than bùn, than đá, antraxit, đá dầu, than gỗ, cốc, bán cốc, than
bánh,…
Nhiên liệu lỏng: dầu mỏ, các sản phẩm của dầu mỏ như DO, FO, …..
Nhiên liệu khí: khí đốt thiên nhiên, các khí đốt nhân tạo, khí lò gang, khí lò cốc, khí lò
cao,…
2.6.1.3 Thành phần hoá học của nhiên liệu:
Nhiên liệu bao gồm những chất có khả năng oxy hoá gọi là chất cháy và những chất
không có khả năng oxy hoá gọi là chất trơ. Trong thiên nhiên thành phần của nhiên
liệu chủ yếu là: cacbon, hydro, lưu huỳnh, oxy, ni tơ, khoáng và nước:
Các bon (C): là thành phần chủ yếu trong nhiên liệu. nhiệt trị khoảng 34.150kJ/kg.
Hydro (H): là một thành phần cháy quan trọng của nhiên liệu. nhiệt trị rất cao khoảng
144.500kJ/kg.
Lưu huỳnh (S): là thành phần cháy trong nhiên liệu. nhiệt trị thấp bằng 1/3 nhiệt trị của
cacbon. Khi cháy lưu huỳnh sẻ tạo ra SO3 hoặc SO2. khi gặp hơi nước SO3 rất dễ bị
hoà tan và biến thành axit H2SO4 ăn mòn kim loại. khí SO2 là khí độc, vì vậy lưu

huỳnh là nhân tố có hại.
Oxy (O2) & ni tơ (N): là những chất vô ích trong nhiên liệu, có hại.
8


2.6.1.4 Đặc tính công nghệ của nhiên liệu:
Gồm độ ẩm, chất bốc, cốc, độ tro và nhiệt trị:
Độ ẩm (W): là thành phần nước chứa trong nhiên liệu. có hại.
Độ tro(A): là những chất còn lại sau khi chất đốt cháy hết.
Chất bốc (Vc): khi nhiên liệu được sấy nóng lên ở điều kiện không có oxy.
Cốc: là chất còn lại (trừ độ tro) sau khi bốc hết chất bốc
lv

Nhiệt trị (Q ): là lượng nhiệt sinh ra khi cháy hoàn toàn 1 đơn vị nhiên liệu.
2.6.1.5 Các phương trình của sản phẩm cháy:
Quá trình cháy nhiên liệu là quá trình phane ứng hoá học giữa các nguyên tố hoá học
với oxy và phát ra một lượng nhiệt lớn. các chất khí sinh ra trong quá trình phản ứng
gọi là sản phẩm cháy hay khói.
Quá trình cháy có thể xảy ra hoàn toàn hoặc không hoàn toàn. Trong quá trình cháy
hoàn toàn các thành phần cháy được của nhiên liệu được oxy hoá hoàn toàn, còn quá
trình chày không hoàn toàn thì có một số thành phần cháy của nhiên liệu không được
oxy hoá hoàn toàn.
Phương trình cháy hoàn toàn cacbon:
C + O2 = CO2
Phương trình cháy cacbon không hoàn toàn:
C+

O2 = CO

Phương trình cháy hidro:

H2 +

O2 = H2O

Phương trình cháy cacbon oxit:
CO +

 O2 = CO2

Phương trình cháy lưu huỳnh:
S + O2 = SO2
Phương trình cháy mê tan:
CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O
9


Phương trình cháy cacbua hydro:
CmHn + (m +

 

 ) O2 = m CO2 +

H2O

Phương trình cháy hydro sunfua:
H2S +

O2 = SO2 + H2O

2.6.1.6 Tính thể tích không khí cần thiết cho quá trình cháy:
Là lượng không khí chứa lượng oxy cần thiết cho quá trình cháy hoàn toàn 1 dơn vị
nhiên liệu khí xác định theo các phương trình phản ứng hoá học ở trên.
Thể tích oxy cần thiết cho quá trình cháy:
VO2 =

,

  lv

C +

,

lv

S +

,

lv

lv

H -

,

3

O , m tc/kg

Thể tích không khí cần thiết để cháy hoàn toàn 1kg nhiên liệu rắn và lỏng:
0

lv

lv

lv

lv

3

V kk = 0,089 (C + 0,375 S ) +0,268 H – 0,0333 O , m tc/kg
Thể tích không khí cần thiết để cháy hoàn toàn 1m3tc nhiên liệu khí: (m3tc/kg)
0

V kk=0,0476[0,5CO+0,5H2+2CH4+1,5H2S+∑ m
Hệ số không khí thừa: ∝ (hệ số ∝ thường bằng 1,1

n
4

    CmHn–O2]

1,5 )

0

α= Vkk / V kk > 1
Với Vkk là thể tích không khí thực để đốt 1kg nhiên liệu.
0

3

Vkk = V kk . α, m /kg
2.6.1.7 Tính thể tích sản phẩm cháy:
Theo lý thuyết khi nhiên liệu cháy hoàn toàn thì thành phần của khói gồm: thành phần
khô (CO2, SO2, N2 ) và H2O.
0

3

V kkho = VCO2 + VSO2 – VN2 , m tc/kg
0

0

3

V kk = V kkho + VH2O, m tc/kg
Khi phân tích khói thường xác định SO2 và CO2 chung với nhau nêu chúng được ký
hiệu là RO2:
VRO2 =

,

 

lv

C +

,

lv

3

S , m tc/kg
10


Thể tích lý thuyết của N2 trong khói:
0

0

3

V N = 0,79 V kk, m tc/kg
Thể tích hơi nước do không khí đua vào:
kk

0

3

V H2O = 0,0161 V kkho, m tc/kg
Thể tích khói khô thực tế:
3

Vk = Vkkho + VH2O, m tc/kg
Thể tích N2 thực tế:
0

3

VN2 = 0,79 ∝ V kkho , m tc/kg
2.6.2 Cân bằng nhiệt và hiệu suất của thiết bị: /tl1/
2.6.2.1 Phương trình cân bằng nhiệt tổng quát:
Qđv =Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6, kJ/kg
Qđv - nhiệt lượng đưa vào lò ứng với 1kg nhiên liệu. kJ/kg
Q1 - nhiệt lượng hữu ích dung để sản xuất hơi, kJ/kg
Q2 - nhiệt lượng tổn thất do khói thải mang ra, kJ/kg
Q3 - nhiệt lượng tổn thất do cháy không hoàn toàn về hoá học, kJ/kg
Q4 - nhiệt lượng tổn thất do cháy không hoàn toàn về cơ học, kJ/kg
Q5 - nhiệt lượng tổn thất do truyền ra môi trường bên ngoài, kJ/kg
Q6 - nhiệt lượng tổn thất do xỉ mang ra ngoài, kJ/kg
lv

n

Qđv = Q t + Qnl + Q kk + Qp , kJ/kg
Qđv – nhiệt trị thấp của nhiên liệu
Qnl - nhiệt vật lí của nhiên liệu
n

Q kk – lượng nhiệt do không khí sấy bằng nguồn nhiệt bên ngoài
Hiệu suất lò hơi:
μ=

đ

.100, %

11


Lượng tiêu hao nhiên liệu:
B =

đ .μ

. 100 , kg/h

2.6.2.2 Nhiệt hữu ích dùng để sản xuất hơi: Q1
Khi hệ số xả ρ nhỏ hơn 2% và khi không có bộ quá nhiệt trung gian, không dùng hơi
bão hoà thì Q1 sẻ được tính bằng công thức:
Q1 =

(iqn

– inc), kJ/kg

2.6.2.3 Nhiệt tổn thất do khói thải mang đi: Q2
q4

Q2 = (Ith – Ikkl) 1

  100 , kJ/kg

Trong đó:
Ith – entanpy khói thải. kJ/kg
Ikkl – entanpy không khí lạnh đưa vào lò. kJ/kg
q4 – tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về mặt cơ học, %
2.6.2.4 tổn thất do cháy không hoàn toàn về hoá học: Q3
Tổn thất do cháy không hoàn toàn về hoá học:
Q3 = Vkkho (126.CO + 108.H2 + 358.CH4 + ∑ QCmHn . CmHn)  1

 

q4
, kJ/kg
100

Vkkho – thể tích khói khô khi đốt 1kg, 1m3tc nhiên liệu

Trong đó:

CO, H2, CH4….. – thành phần thể tích các chất khí trong khói, %
Q CmHn – nhiệt trị của CmHn
2.6.2.5 Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về cơ học: Q4
Đây là phần tổn thất do còn sót lại một số chất rắn cháy được, chủ yếu là đối với nhiên
liệu rắn.
b

x

l

Q4 = Q 4 + Q 4 + Q 4 , kJ/kg
b

x

l

Trong đó: Q 4, Q 4 , Q 4 là khối lượng chất rắn cháy đượcbay theo khói, lẫn vào tro xỉ
và lọt qua ghi.
12


b

Q 4=
x

Q 4=
l

Q 4=

c

.

Q b , kJ/kg

.

Q x ,kJ/kg

c

c

.

Q l ,kJ/kg

Trong đó: Kb, Kx, Kl là tỉ lệ phần chất rắn cháy được bay theo khói, lẫn vào tro xỉ và
lọt qua ghi.
Kb = 100 – Ab
Kx = 100 – Ax
Kl = 100 – Al
Trong đó: Ab , Ax, Al là tỉ lệ tro xỉ trong chất rắn bay theo khói, lẫn vào tro xỉ và lọt
qua ghi, %
2.6.2.6 Tổn thất nhiệt do toả ra môi trường: Q5
Tính theo công thức truyền nhiệt:
Q5 = F . ∝ . (t1 – t2)
Tính q5 theo thực nghiệm:
q5 = 0,5

3,5 %

2.6.2.7 Tổn thất nhiện do xỉ mang ra ngoài: Q6
Là tổn thất nhiệt do xỉ thải ra ngoài còn ở nhiệt độ cao.

Q6 = ax

Cx.tx , kJ/kg

2.6.3 Cơ sở lí thuyết cháy trong buồng lửa: /tl1/
2.6.3.1 Các giai đoạn của quá trình đốt cháy nhiên liệu:
Cháy nhiên liệu rắn: Quá trình cháy nhiên liệu rắn gồm 4 giai đoạn: Sấy nóng và sấy
khô nhiên liệu; Thoát chất bốc và tạo cốc; Cháy chất bốc và cốc; Tạo tro xỉ.
Cháy nhiên liệu lỏng: Tương tự như quá trình cháy nhiên liệu rắn, nhưng không có giai
đoạn tạo cốc và tro xỉ.
Cháy nhiên liệu khí: Quá trình cháy nhiên liệu khí chỉ có giai đoạn sấy nóng và cháy.
13


2.6.3.2 Quá trình sấy nóng và sấy khô nhiên liệu:
Nhiên liệu nhận nhiệt từ không khí nóng, sản phẩm cháy, nhiên liệu đang cháy, vách
buồng lửa… bằng đối lưu và bức xạ. Nhiên liệu khi nhận nhiệt sẽ tiến hành quá trình
tách ẩm, khi nhiệt độ đạt 1000C thi quá trình tách ẩm xảy ra mãnh liệt và bước sang
giai đoạn thoát chất bốc.
2.6.3.3 Quá trình thoát chất bốc và tạo cốc:
Khi nhiên liệu được sấy khô, nếu tiếp tục nhận nhiệt thi chất bốc sẽ thoát ra dần và có
thể bắt cháy. Tùy theo loại nhiên liệu khác nhau mà nhiệt độ thoát chất bốc cũng khác
nhau, đối với than nâu t = 1300C  1700C, than đá t = 2100C
t = 3800C

2600C, than gầy

4000C…

2.6.3.4 Quá trình cháy:

Cháy là quá trình ôxy hóa giữa ôxy và các thành phần cháy được của nguyên liệu có
tỏa nhiệt và phát sáng.
2.6.3.5 Quá trình tạo xỉ:
Sau quá trình cháy, những chất rắn không cháy được sẽ tạo thành tro và xỉ. tro là
những chất rắn không cháy được nhưng ko bị nóng chảy, xỉ chính là do tro nóng chảy
tạo ra.
2.6.4 Buồng lửa:
Lò hơi này công suất nhỏ và sử dụng nhiên liệu là củi nên ta dùng buồng lửa ghi cố
định.
Ngoài ra với nhiên liệu là củi thì ta còn có thể chọn buồng lửa ghi nghiên và buồng lửa
ghi xích.
2.6.4.1 Buồng lửa ghi cố định:
Dùng cho các lò hơi công suất nhỏ.
Cấu tạo: gồm ghi lò, buồng lửa, cửa cấp nguyên liệu, cửa thải tro xỉ
Ưu điểm: Cấu tạo đơn giản, không có các chi tiết chuyển động, rẻ tiền.Vận hành dễ
dàng, ghi ít bị hư hỏng.
Nhược điểm: Công suất bị hạng chế, khó nâng cao hiệu suất lò, tổn thất q2 và q4 lớn.
Vận hành nặng nhọc, khó đáp ứng quá trình cháy liên tục.

14


Hình 2.7: Buồng lửa ghi cố định.
2.6.4.2 Buồng lửa ghi nghiêng:
Mục đích: làm giảm bớt sức lao động trong khâu cấp nhiên liệu và thải tro xỉ. tuỳ theo
góc chảy của nhiên liệu mà góc nghiên có thể từ 15 500.

Hình 2.8: Sơ đồ buồng lửa ghi nghiên có lớp nhiên liệu chuyển động.
2.6.4.3 Buồng lửa ghi xích:
Ưu điểm: việc cấp nhiên liệu và thải tro xỉ được tự động hoá, lao động nhẹ nhàn hơn,

năng suất có thể nâng cao và ổn định hơn. Có thể cấp gió đều hơn mà không cần hệ số
không khí thừa quá lớn. quán tính nhiệt lớn nên làm việc ổn định, tin cậy, ít bị tắt lò.
Nhược điểm: công suất vẫn còn bị hạn chế (<100t/h). Ghi lò dễ hỏng. Kén nhiên liệu.
15


Hình 2.9: Sơ đồ nguyên lý buồng lửa ghi xích.
1 – nền ghi; 2 – trục truyền động cho ghi; 3 – phễu nhiên liệu; 4 – tấm điều chỉnh bề
dày lớp nhiên liệu; 5 – tấm gạt xỉ; 6 – phễu tro xỉ.
2.6.5 Bề mặt sinh hơi: /tl1/
2.6.5.1 Mục tiêu thiết kế:
Nâng cao hiệu suất nhiệt. Tiết kiệm nhiên liệu, giảm chi phí chế tạo. Đảm bảo
yêu cầu về công suất, thông số và sản lượng hơi. An toàn, dễ lắp ráp, vận hành, kiểm
tra, bảo trì sửa chữa.
2.6.5.2 Các loại bề mặt sinh hơi:
Là những bề mặt nhận nhiệt do nhiên liệu cháy sinh ra để gia nhiệt cho nước
sinh hơi như: ống lò, ống lửa, ống nước, balong hơi,…
2.6.6 Hệ thống thông gió: /tl2/
2.6.6.1 Nhiệm vụ:
Cung cấp không khí cần thiết để đốt cháy hoàn toàn nhiên liệu.
Thải kịp thời sản phẩm cháy ra ngoài để lò hoạt động liên tục và an toàn.
2.6.6.2 Các phương pháp thông gió:
Có thể dùng phương pháp thông gió tự nhiên (ống khói tạo sức hút), phương
pháp thông gió cưỡng bức (quạt gió, quạt khói kết hợt với ống khói), hoặc kết hợp cả
hai phương pháp trên.

16