Giáo trình Lò hơi trong công nghiệp sản xuất điện (Phần 2)

Nội dung text: Giáo trình Lò hơi trong công nghiệp sản xuất điện (Phần 2)

1. Ch−ơng 6. Bộ QUá NHIệT 6.1. Vai trò và cấu tạo của bộ quá nhiệt 6.1.1. Vai trò của bộ quá nhiệt Bộ quá nhiệt là bộ phận để sấy khô hơi, biến hơi bão hòa thành hơi quá nhiệt. Hơi quá nhiệt có nhiệt độ cao hơn, do đó nhiệt l−ợng tích lũy trong một đơn vị khối l−ợng hơi quá nhiệt cao hơn nhiều so với hơi bão hòa ở cùng áp suất. Bởi vậy khi công suất máy giống nhau nếu dùng hơi quá nhiệt thì kích th−ớc máy sẽ nhỏ hơn rất nhiều so với máy dùng hơi bão hòa. 6.1.2. Cấu tạo bộ quá nhiệt Bộ quá nhiệt th−ờng đ−ợc chế tạo gồm những ống xoắn nối vào các ống góp. ống xoắn bộ quá nhiệt là những ống thép uốn gấp khúc có đ−ờng kính từ 32-45 mm, đ−ợc biểu diễn trên hình 4.4. Hình 4.4. Các dạng ống xoắn của BQN a.ống đơn; b.ống kép đôi; c-ống kép ba; d. ống kép bốn 83
2. Hình 4.5. Cấu tạo bộ quá nhiệt 1-Bao hơi; 2-ống xuống; 3-Bộ quá nhiệt bức xạ; 4-Bộ quá nhiệt nửa bức xạ; 5-Bộ quá nhiệt đối l−u; 6-Bộ hâm n−ớc Để nhận đ−ợc hơi quá nhiệt có nhiệt độ cao (có thể đến 5600C), cần phải đặt bộ quá nhiệt ở vùng khói có nhiệt độ cao (trên 7000C). Khi đó nhiệt độ hơi trong ống và nhiệt độ khói ngoài ống của bộ quá nhiệt đều cao, yêu cầu các ống thép của bộ quá nhiệt phải đ−ợc làm bằng thép hợp kim. Kích th−ớc bộ quá nhiệt phụ thuộc vào nhiệt độ hơi quá nhiệt. Về cấu tạo, có thể chia thành 3 loại: + Bộ quá nhiệt đối l−u: Bộ quá nhiệt đối l−u nhận nhiệt chủ yếu bằng đối l−u của dòng khói, đặt trên đoạn đ−ờng khói nằm ngang phía sau cụm pheston. Bộ quá nhiệt đối l−u dùng cho các lò hơi có nhiệt độ hơi quá nhiệt không v−ợt quá 5100C. Cấu tạo của bộ quá nhiệt đối l−u đ−ợc biểu diễn trên hình 4.5. + Bộ quá nhiệt nửa bức xạ: Bộ quá nhiệt nửa bức xạ nhận nhiệt cả bức xạ từ ngọn lửa lẫn đối l−u từ khói, đ−ợc đặt ở cửa ra buồng lửa, phía tr−ớc cụm pheston và th−ờng đ−ợc dùng ở những lò có nhiệt độ hơi quá nhiệt khoảng 530-5600C. + Bộ quá nhiệt bức xạ: Bộ quá nhiệt bức xạỷ nhận nhiệt chủ yếu bằng bức xạ trực tiếp của ngọn lửa, đ−ợc đặt ngay trong buồng lửa xen kẽ với dàn ống sinh hơi của hai t−ờng bên. Đối với những lò có thông số siêu cao, nhiệt độ hơi trên 5600C thì tỷ lệ nhiệt l−ợng dùng để quá nhiệt hơi rất lớn, nhất là lò có quá nhiệt trung gian hơi, khiến cho kích th−ớc bộ quá nhiệt rất lớn. Vì vậy phải đặt một phần bộ quá nhiệt vào trong buồng lửa để hấp thu nhiệt bức xạ nhằm giảm bớt kích th−ớc bộ quá nhiệt. 6.2. Cách bố trí bộ quá nhiệt Khi bố trí bộ quá nhiệt, việc bố trí hơi và khói chuyển động thuận chiều hay ng−ợc chiều là tùy thuộc vào thông số của hơi ra khỏi bộ quá nhiệt (hình 4.6) 84
3. Hình 4.6. Chuyển động của hơi trong bộ quá nhiệt; a- kiểu thuận chiều; b-kiểu ng−ợc chiều; c-Kiểu hỗn hợp 6.2.1. Bố trí theo kiểu thuận chiều: Nếu bố trí cho hơi quá nhiệt đi thuận chiều với dòng khói (biểu diễn trên hình 4.6a) thì hiệu số nhiệt độ trung bình giữa khói và hơi sẽ thấp hơn so với bố trí ng−ợc chiều, do đó diện tích bề mặt trao đổi nhiệt của bộ quá nhiệt sẽ tăng lên. Bởi vậy trong thực tế không bố trí theo kiểu thuận chiều. 6.2.2. Bố trí theo kiểu ng−ợc chiều: Nếu bố trí cho hơi quá nhiệt đi ng−ợc chiều với dòng khói (biểu diễn trên hình 4.6b và c) thì hiệu số nhiệt độ trung bình giữa khói và hơi sẽ cao hơn so với bố trí thuận chiều, do đó diện tích bề mặt trao đổi nhiệt của bộ quá nhiệt sẽ giảm xuống. Nh−ng khi đó phía hơi ra vừa có nhiệt độ hơi cao vừa có nhiệt độ khói cao, kim loại sẽ làm việc trong điều kiện rất nặng nề, đòi hỏi kim loại chế tạo phải rất đắt tiền. Vì vậy trong thực tế kiểu bố trí ng−ợc chiều chỉ dùng cho các lò có nhiệt độ hơi quá nhiệt không v−ợt quá 4500C. 6.2.3. Bố trí theo kiểu hỗn hợp: Khi nhiệt độ hơi quá nhiệt cao hơn 4500C thì bộ quá nhiệt đ−ợc bố trí kiểu hỗn hợp, có một phần hơi và khói đi thuận chiều, một phần đi ng−ợc chiều. Theo kiểu bố trí này, phía hơi ra có nhiệt độ hơi cao nh−ng nhiệt độ khói không cao, kim loại sẽ không bị đốt nóng quá mức. Hình 4.6d biểu diễn sơ đồ bộ quá nhiệt bố trí kiểu hỗn hợp. Do tr−ờng nhiệt độ và tốc độ khói không đồng đều theo chiều rộng của lò, bám bẩn trên các ống và trở lực của các ống xoắn không đồng đều làm cho khả năng hấp 85
4. thu nhiệt của các ống sẽ khác nhau dẫn đến có sự chênh lệch nhiệt giữa các ống xoắn của bộ quá nhiệt. Để khắc phục hiện t−ợng này, khi bố trí bộ quá nhiệt ng−ời ta áp dụng một số biện pháp nhằm làm giảm đến mức tối thiểu độ chênh lệch nhiệt giữa các ống xoắn của bộ quá nhiệt nh− sau: Hình 4.7 bố trí dòng hơi đi chéo 1-ống góp hơi của BQN; 2-ống hơi đi chéo - Chia bộ quá nhiệt ra hai hoặc ba phần để giảm bớt chênh lệch trở lực thủy lực giữa các ống do các ống quá dài (hình 4.7) - Tổ chức cho các dòng hơi đi chèo t− phần này sang phần kia (hình 4.7) 6.3. Điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt 6.3.1. Tầm quan trọng của việc bảo đảm ổn định nhiệt độ hơi quá nhiệt Nhiệt độ hơi quá nhiệt là nhiệt độ của hơi ra khỏi ống góp hơi của bộ quá nhiệt tr−ớc khi sang tuốc bin. Nhiệt độ hơi quá nhiệt thay đổi sẽ dẫn đến một loạt thay đổi khác gây ảnh h−ởng xấu đến chế độ làm việc của lò. - Nếu nhiệt độ hơi quá nhiệt giảm xuống sẽ làm giảm nhiệt dáng dòng hơi do đó làm giảm công suất tuốc bin, mặt khác khi đó độ ẩm của hơi ở các tầng cuối tuốc bin tăng lên làm giảm hiệu suất tuốc bin đồng thời làm tăng tốc độ ăn mòn cánh tuốc bin. - Nếu nhiệt độ hơi quá nhiệt tăng lên quá trị số qui định, khi đó các chi tiết của bộ quá nhiệt cũng nh− tuốc bin phải làm việc trong điều kiện nặng nề hơn, làm cho độ bền của kim loại giảm xuống, có thể gây nổ các ống của bộ quá nhiệt hoặc làm cong vênh các cánh của tuốc bin gây nên cọ xát giữa phần đứng yên và phần quay của tuốc bin. - Khi nhiệt độ hơi thay đổi sẽ làm thay đổi công suất tuốc bin do đó làm thay đổi tốc độ quay của tổ tuốc bin-máy phát, dẫn đến làm giảm chất l−ợng dòng điện (thay đổi điện áp và tần số dòng điện). 86
5. 6.3.2. Các nguyên nhân làm thay đổi nhiệt độ hơi quá nhiệt Trong quá trình vận hành, nhiệt độ hơi quá nhiệt có thể thay đổi do các nguyên nhân sau: Do thay đổi phụ tải của lò, khi phụ tải tăng lên thì nhiệt độ hơi quá nhiệt giảm xuống, khi phụ tải giảm thì nhiệt độ hơi quá nhiệt tăng, Do dao động áp suất trong đ−ờng hơi chung, Do thay đổi nhiệt độ của n−ớc cấp: khi nhiệt độ n−ớc cấp tăng lên thì nhiệt độ hơi quá nhiệt cũng tăng theo và ng−ợc lại, Do thay đổi hệ số không khí thừa: khi hệ số không khí thừa tăng thì nhiệt độ hơi quá nhiệt tăng, Do thay đổi chất l−ợng nhiên liệu: khi chất l−ợng nhiên liệu tăng thì nhiệt độ hơi quá nhiệt tăng, Do đóng xỉ ở dàn bức xạ, cụm Pheston hoặc bám bẩn các ống của bộ quá nhiệt. Do có hiện t−ợng cháy lại trong bộ quá nhiệt , Do thay đổi vị trí trung tâm ngọn lửa hoặc do máy cấp than bột làm việc không đều, cấp than vào vòi phun không đều, 6.3.3. Các ph−ơng pháp điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt Có hai ph−ơng pháp điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt: Điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt về phía hơi và Điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt về phía khói. * Điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt về phía hơi. Ng−ời ta đặt vào ống góp hơi của bộ quá nhiệt một thiết bị gọi là bộ giảm ôn. Cho n−ớc đi qua bộ giảm ôn, vì n−ớc có nhiệt độ thấp hơn hơi nên sẽ nhận nhiệt của hơi làm cho nhiệt độ hơi quá nhiệt giảm xuống. Khi thay đổi l−u l−ợng n−ớc qua bộ giảm ôn thì sẽ làm thay đổi nhiệt độ hơi quá nhiệt. Hiện nay th−ờng dùng 2 loại bộ giảm ôn: Bộ giảm ôn kiểu bề mặt và bộ giảm ôn kiểu hỗn hợp. + Bộ giảm ôn kiều bề mặt: Bộ giảm ôn kiều bề mặt đ−ợc biểu diễn trên hình 4.8 ở bộ giảm ôn kiểu bề mặt, n−ớc giảm ôn không pha trộn với hơi nên yêu cầu chất l−ợng n−ớc giảm ôn không cần cao lắm, có thể dùng n−ớc từ bao hơi. N−ớc đi vào bộ giảm ôn sẽ nhận nhiệt của hơi qua bề mặt các ống đồng làm cho quá nhiệt của hơi giảm xuống. + Bộ giảm ôn kiểu hỗn hợp: 87 Nguyên lý cấu tạo bộ giảm ôn kiểu hỗn hợp đ−ợc biểu diễn trên hình 4.9. N−ớc đi vào bộ giảm ôn sẽ pha trộn với hơi quá nhiệt và lấy nhiệt của hơi để bốc hơi do đó làm cho nhiệt độ của hơi quá nhiệt giảm xuống.
6. Hình 4.8. Cấu tạo giảm ôn kiểu bề mặt. 1. Vỏ, 2- ống đồng chữ U, 3-n−ớc lò vào và ra, 4,5-ống nối, 9,6-N−ớc vào và ra, 7,8- van điều chỉnh Hình 4.9. Cấu tạo giảm ôn hỗn hợp 1-ống góp; 2-ống khuyếch tán; 3-mũi phun ở bộ giảm ôn kiểu hỗn hợp, n−ớc giảm ôn pha trộn với hơi quá nhiệt nên yêu cầu chất l−ợng n−ớc giảm ôn rất cao, th−ờng dùng n−ớc ng−ng của hơi bão hòa nh− ở hình 4.10a hoặc n−ớc cấp nh− ở hình 4.10b. Hình 4.10.Nối bộ giảm ôn với đ−ờng n−ớc Hình 4.11. Cách bố trí lò hoặc n−ớc cấp. a- Dùng n−ớc lò; b- Dùng bộ giảm ôn. n−ớc cấp. 1-bao hơi; 2-Bộ giảm ôn; 3- BQN; 4-Hơitới tuốc bin; 5-N−ớc cấp; 6-lấy xung l−ợng điều khiển nhiệt độ hơi Cách bố trí bộ giảm ôn: 88
7. Cách bố trí giảm ôn đ−ợc trình bày trên hình 4-11. - Nếu bố trí ở đầu vào (ống góp thứ nhất nh− ở hình 4-11a). thì sẽ điều chỉnh đ−ợc nhiệt độ hơi trong toàn bộ bộ quá nhiệt, nh−ng có nh−ợc điểm là quán tính nhiệt lớn, tác động chậm do đó bộ quá nhiệt và tuốc bin sẽ bị đốt nóng quá mức trong khoảng thời gian ch−a kịp tác động. - Nếu bố trí ở đầu ra bộ quá nhiệt (ống góp thứ ba nh− ở hình 4-11c.) thì quán tính điều chỉnh nhiệt bé, do đó tuốc bin đ−ợc bảo đảm an toàn tuyệt đối, nh−ng có nh−ợc điểm là bộ quá nhiệt không đ−ợc bảo vệ, do đó bộ quá nhiệt sẽ bị đốt nóng quá mức, tuổi thọ bộ quá nhiệt sẽ giảm xuống và có thể làm nổ ống. Để khắc phục nh−ợc điểm trên th−ờng ng−ời ta bố trí bộ giảm ôn nằm giữa 2 cấp của bộ quá nhiệt (ống góp giữa nh− ở hình 4-11b.). * Điều chỉnh nhiệt đô hơi quá nhiệt về phía khói: Có thể điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt bằng cách thay đổi nhiệt độ, l−u l−ợng khói đi qua bộ quá nhiệt hoặc thay đổi đồng thời cả nhiệt độ và l−u l−ợng khói. + Điều chỉnh l−u l−ợng khói đi qua bộ quá nhiệt: Điều chỉnh l−u l−ợng khói đi qua bộ quá nhiệt là làm giảm hay tăng l−ợng khói đi qua bộ quá nhiệt bằng cách cho một phần khói đi tắt qua đ−ờng khói không đặt bộ quá nhiệt nhằm giảm l−ợng nhiệt mà bộ quá nhiệt nhận đ−ợc, do đó làm giảm nhiệt độ hơi quá nhiệt. Sơ đồ đ−ờng khói đi tắt đ−ợc biểu diễn trên hình 4.12. + Điều chỉnh nhiệt độ khói: Điều chỉnh nhiệt độ khói đi qua bộ quá nhiệt bằng cách thay đổi góc quay của vòi phun, cho vòi phun h−ớng lên trên hoặc xuống d−ới sẽ làm thay đổi vị trí trung tâm của ngọn lửa (hình 4.13), do đó làm thay đổi nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa tức là thay đổi nhiệt độ khói đi qua bộ quá nhiệt, làm thay đổi nhiệt độ hơi quá nhiệt. Hình 4.12. Các dạng đ−ờng khói đi tắt qua bộ quá nhiệt + Kết hợp vừa điều chỉnh nhiệt độ khói vừa điều chỉnh l−u l−ợng khói: Điều chỉnh đồng thời nhiệt độ khói và l−u l−ợng khói bằng cách trích một phần khói ở phía sau bộ hâm n−ớc đ−a vào buồng lửa (còn gọi là tái tuần hoàn khói, hình 4.14). Khi trích một phần khói ở phía sau bộ hâm n−ớc đ−a vào buồng lửa, nhiệt độ trung bình trong buồng lửa sẽ giảm xuống làm cho nhiệt l−ợng hấp thu bằng bức xạ của dàn ống sinh hơi giảm xuống, nghĩa là nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa tăng lên, trong khi đó l−u l−ợng khói đi qua bộ quá nhiệt tăng lên làm cho l−ợng nhiệt hấp thu của bộ quá nhiệt tăng lên, dẫn đến nhiệt độ hơi quá nhiệt cũng tăng lên. 89
8. Hình 4.13. Điều chỉnh nhiệt độ hơi quá Hình 4.14. Điều chỉnh nhiệt độ nhiệt bằng cách thay đổi vị trí trung tâm hơi quá nhiệt bằng cách tái ngọn lửa nhờ quay vòi phun tuần hoàn khói. 1-Vòi phun; 2-Bộ quá nhiệt; 3-Bộ hâm n−ớc; 4-bộ SKK; 5-Quạt gió tái tuần hoàn; 6-dòng khói 90
9. Ch−ơng 7. Bộ HÂM NƯớC và bộ sấy không khí 7.1. Bộ hâm n−ớc Để tận dụng nhiệt thừa của khói sau bộ quá nhiệt nhằm nâng cao hiệu suất của lò hơi, ng−ời ta bố trí thêm các bề mặt nhận nhiệt nh− bộ hâm n−ớc, bộ sấy không khí, chúng còn đ−ợc gọi là bộ tiết kiệm nhiệt. 7.1.1. Công dụng và phân loại bộ hâm n−ớc Nhiệm vụ của bộ hâm n−ớc là gia nhiệt cho n−ớc cấp đến nhiệt độ sôi hoặc gần sôi tr−ớc khi n−ớc vào bao hơi. Theo nhiệm vụ có thể phân thành hai kiểu bộ hâm: Bộ hâm n−ớc kiểu sôi và kiểu ch−a sôi. - ở bộ hâm n−ớc kiểu sôi, n−ớc ra khỏi bộ hâm đạt đến trạng thái sôi, độ sôi có thể đạt tới 30%. Bộ hâm n−ớc kiểu sôi có thể đ−ợc chế tạo bằng ống thép trơn hoặc ống thép có cánh. - ở bộ hâm n−ớc kiểu ch−a sôi, n−ớc ra khỏi bộ hâm n−ớc ch−a đạt đến nhiệt độ sôi. Bộ hâm n−ớc kiểu ch−a sôi có thể đ−ợc chế tạo bằng thép hay bằng gang tùy theo thành phần l−u huỳnh trong nhiên liệu Khi tăng áp suất hơi thì phần nhiệt l−ợng để đun n−ớc đến sôi tăng lên, do đó phần nhiệt l−ợng hấp thu trong bộ hâm n−ớc phải tăng lên. Khi đó phải chế tạo bộ hâm n−ớc kiểu sôi (đối vơi các lò trung áp, phần nhiệt l−ợng để sinh hơi chiếm khoảng 60% toàn bộ nhiệt l−ợng cấp cho lò). 7.1.2. Bộ hâm n−ớc ống thép trơn: Bộ hâm n−ớc ống thép trơn có cấu tạo gần nh− bộ quá nhiệt, đ−ợc biểu diễn trên hình 4.15. gồm các ống thép có đ−ờng kính từ 28 đến 38mm đ−ợc uốn gấp nhiều lần và hai đầu đ−ợc nối vào hai ống góp của bộ hâm n−ớc. Bộ hâm n−ớc đ−ợc chế tạo thành từng cụm có chiều cao khoảng 1m và các cụm đ−ợc đặt cách nhau 0,6m nhằm tạo khoảng trống cho việc làm vệ sinh đ−ợc dễ dàng. Thông th−ờng các ống xoắn của bộ hâm n−ớc đ−ợc bố trí sole, tạo tốc độ dòng khói lớn và xoáy nhiều nhằm tăng c−ờng truyền nhiệt. Hình 4.15. ống xoắn của bộ hâm n−ớc 1-Van; 2-,4 ống góp;3-ống xoắn 7.1.3. Bộ hâm n−ớc ống thép có cánh: 91
10. Về cấu tạo, bộ hâm n−ớc bằng ống thép có cánh giống bộ hâm n−ớc ống thép trơn, chỉ khác là ở ngoài ống ng−ời ta làm thêm các cánh để làm tăng diện tích bề mặt trao đổi nhiệt nhằm tăng c−ờng truyền nhiệt. Bộ hâm n−ớc kiểu có cánh có nh−ợc điểm: Khả năng bám bụi rất lớn, khó làm vệ sinh do đó ít đ−ợc dùng. 7.1.4. Bộ hâm n−ớc bằng gang: Gang có −u điểm là chịu đ−ợc sự ăn mòn của các axít và mài mòn của tro, do vậy ở những lò hơi đốt nhiệt liệu có nhiều l−u huỳnh ng−ời ta dùng bộ hâm n−ớc bằng gang. Tất nhiên gang lại có nh−ợc điểm là chịu lực va đập kém, do đó để tránh hiện t−ợng thủy kích gây lực va đập trong các ống của bộ hâm, n−ớc trong bộ hâm phải không đ−ợc sôi, nghĩa là bộ hâm n−ớc bằng gang chỉ đ−ợc trang bị cho những lò cần bộ hâm n−ớc kiểu ch−a sôi. Gang có hệ số dẫn nhiệt nhỏ hơn thép, do đó phía ngoài ống đ−ợc đúc thêm các cánh để tăng c−ờng khả năng trao đổi nhiệt. Bộ hâm n−ớc bằng gang đ−ợc biểu diễn trên hình 4.16, gồm những ống gang đúc có đ−ờng kính trong từ 76-120 mm, dài từ 1,5-3m, đ−ợc nối với nhau bằng các cút nối có mặt bích và bu lông nên lắp đặt rất dễ dàng. Bộ hâm n−ớc bằng gang có nh−ợc điểm là kích th−ớc lớn, nặng nề. Bộ ống bằng gang th−ờng đ−ợc dùng cho những lò công suất nhỏ hoặc trung bình. Thông th−ờng các lò loại này ch−a có hệ thống xử lý n−ớc hoặc có nh−ng ch−a hoàn thiện nên trong n−ớc còn nhiều chất có khả năng gây ra ăn mòn, mà gang chịu ăn mòn và mài mòn tốt nên tuổi thọ sẽ cao hơn so với bộ hâm n − ớc bằng thép. Hình 4.16. Bộ hâm n−ớc bằng gang 7.1.5. Cách nối bộ hâm n−ớc 1-Cánh tản nhiệt; 2-Bích nối; 3-Van; 4-cút nối; 5- ống gang N−ớc đi từ các bình gia nhiệt vào bộ hâm n−ớc và ra khỏi bộ hâm n−ớc đi vào bao hơi. Việc nối bộ hâm n−ớc với bao hơi thực hiện bằng 2 cách: ngắt đ−ợc ra khỏi lò hoặc không 92
11. ngắt đ−ợc ra khỏi lò. Kiểu ngắt đ−ợc ra khỏi lò đ−ợc dùng cho loại bộ hâm n−ớc bằng gang, đ−ợc biểu diễn trên hình 4.17a. Việc đặt bộ hâm n−ớc kiểu ngắt đ−ợc ra khỏi lò chủ yếu là bảo vệ để n−ớc không sôi trong bộ hâm khi khởi động lò hoặc lúc làm việc với phụ tải thấp. Khi đó cho khói đi đ−ờng tắt, khói không đi qua bộ hâm n−ớc hoặc cho n−ớc từ bộ hâm tái tuần hoàn về bể chứa n−ớc cấp. Muốn nối kiểu ngắt đ−ợc thì cần phải có đ−ờng khói tắt làm cho phức tạp thêm lò. Kiểu không ngắt đ−ợc ra khỏi lò đ−ợc dùng cho loại bộ hâm n−ớc bằng thép, đ−ợc biểu diễn trên hình 4.17b. Hình 4.17. Sơ đồ nối bộ hâm n−ớc với bao hơi a) sơ đồ ngắt đ−ợc; b) sơ đồ không ngắt đ−ợc. 1, 3, 5-van khóa; 2-van một chiêu; 4-van an toàn; 7.2. Bộ SấY KHÔNG KHí. 7.2.1. Công dụng và phân loại Để tăng c−ờng hiệu quả quá trình cháy, đảm bảo quá trình bốc cháy nhanh vàcháy ổn định, không khí cấp vào lò cần đ−ợc sấy nóng đến một nhiệt độ nhất định. Nhiệt độ không khí nóng yêu cầu tùy thuộc vào loai nhiên liệu đốt. Nhiên liệu lỏng đã đ−ợc sấy nóng bằng hơi đến khoảng 1000C và là loại nhiên liệu dễ bốc cháy, do đó không khí nóng không cần phải có nhiệt độ cao lắm, th−ờng khoảng 1500C. Đối với các lò hơi đốt than, không khí nóng còn có nhiệm vụ bốc ẩm trong than và sấy than do đó yêu cầu nhiệt độ khá cao, khoảng từ 250 đến 4000C Lò đốt than trên ghi, do ghi lò tiếp xúc trực tiếp với các hạt than đang cháy đỏ có nhiệt độ cao, do đó không khí đi qua ghi ngoài nhiệm vụ cung cấp oxy cho quá trình cháy còn có nhiệm vụ làm mát ghi lò. Thông th−ờng nhiệt độ không khí nóng qua ghi khoảng 1500C. Theo nguyên lý truyền nhiệt, có thể phân thành hai loại bộ sấy không khí: Bộ sấy không khí kiểu thu nhiệt và bộ sấy không khí kiểu hồi nhiệt. 7.2.2. Bộ sấy không khí kiểu thu nhiệt 93
12. Hiện nay bộ sấy không khí thu nhiệt th−ờng đ−ợc chế tạo kiểu ống, có thể là ống thép hoặc ống gang. Sơ đồ cấu tạo bộ sấy không khí kiểu thu nhiệt ống bằng thép đ−ợc biểu diễn trên hình 4.18. Bộ sấy không khí kiểu thu nhiệt bằng ống thép gồm các ống thép có đ−ờng kính 25 - 51mm. Các ống của bộ sấy không chịu áp lực nên có chiều dày nhỏ, th−ờng từ 1,5 - 2 mm và đ−ợc liên kết với nhau bởi mặt sàng có chiều dày 15-25mm. ở đây khói đi trong ống còn không khí sẽ đi căt ngang phía ngoài ống. Hình 4.18. Bộ sấy không khí kiểu thu nhiệt 1-Mặt sàng; 2-ống thép; 3- Vách ngăn; 4- Hộp khói; 5- Hộp không khí Bộ sấy không khí th−ờng đ−ợc chế tạo thành nhiều cụm (khối) để vận chuyển và lắp ráp đ−ợc dễ dàng, đồng thời khi lắp thành bộ sấy thì các mặt sàng sẽ tạo thành từng luồng không khí đi ngang qua ống. Số lần cắt nhau của không khí và khói phụ thuộc vào l−u l−ợng không khí cần thiết và kết cấu phần đuôi lò. + Ưu điểm của bộ sấy không khí kiểu ống: - Đơn giản khi chế tạo, lắp ráp. - Khói chuyển động dọc ống do đó tro ít bám trong ống, nếu bám cũng dễ làm sạch. - ít bị lọt không khí vào trong đ−ờng khói. - L−ợng tiêu hao kim loại ít. + Nh−ợc điểm: - Vì là ống thép nên chịu đ−ợc nhiệt độ không cao lắm. - Khả năng chịu ăn mòn và mài mòn kém. Để khắc phục 2 nh−ợc điểm này, ng−ời ta chế tạo bộ sấy không khí kiểu ống bằng gang, nh−ng bộ sấy không khí bằng gang có nh−ợc điểm là nặng nề, tốn kim loại vì ống gang phải đúc dày hơn, gang có độ dẫn nhiệt độ kém nên phải làm cánh ở phía ngoài để tăng c−ờng truyền nhiệt. Bộ sấy không khí bằng gang th−ờng đ−ợc dùng làm phần đầu vào của không khí (phần có nhiệt độ thấp của bộ sấy cấp một) ở các lò đốt nhiên liệu nhiều l−u huỳnh, hoặc làm phần đầu ra (phần có nhiệt độ cao của bộ sấy cấp hai) ở các lò đốt nhiên liệu có độ ẩm lớn, khó cháy, cần không khí nóng có nhiệt độ cao. 7.2.3. Bộ sấy không khí kiểu hồi nhiệt: Bộ phận chính của bộ sấy không khí kiểu hồi nhiệt là một rotor quay quanh 1 trục thẳng đứng với tốc độ khoảng 2-5 vòng/phút. Trên roto gắn các cánh bằng kim 94
13. loại để nhận nhiệt. Khi Rotor quay, các cánh kim loại lần l−ợt khi thì tiếp xúc với khói, khi thì tiếp xúc với không khí lạnh. Đ−ờng khói và đ−ờng không khí đ−ợc bố trí về hai phía cố định của bộ sấy và đ−ợc ngăn cách bởi vách ngăn. Khi các cánh của rotor tiếp xúc với khói sẽ bị khói đốt nóng lên và lúc quay sang phần không khí lạnh sẽ nhả nhiệt làm cho không khí nóng lên. + Ưu điểmcủa bộ sấy không khí kiểu hồi nhiệt: - Không bị ăn mòn bởi nhiệt độ thấp do ở nhiệt độ thấp nó tiếp xúc với không khí không phải là môi tr−ờng ăn mòn. Hình 4.19. Bộ sấy không khí kiểu hồi nhiệt. 6-Động cơ điện; 7-Cánh nhận nhiệt; 8-Chèn vỏ; 9-Hộp không khí, khói vào và ra; 10-ổ trục; 11-Trục; 12- vỏ hình trụ; 13-Tang trống + Nh−ợc điểm của bộ sấy không khí kiểu hồi nhiệt: - Nhiệt độ không khí sẽ không cao lắm. - Do cơ cấu quay nên tuổi thọ không cao. - Có sự lọt khói qua đ−ờng không khí t−ơng đối lớn. Do nhiệt độ không khí nóng không cao lắm nên loại này th−ờng dùng cho lò hơi đốt dầu. 7.2.4. Bố trí bộ hâm n−ớc và bộ sấy không khí Cấu tạo và chức năng của bộ hâm n−ớc và bộ sấy không khí khác hẳn nhau, nh−ng chúng có liên quan mật thiết với nhau khi bố trí chúng trong đ−ờng khói. Bộ hâm n−ớc và bộ sấy không khí đ−ợc bố trí trên đoạn đ−ờng khói sau bộ quá nhiệt, có thể bố trí một cấp hoặc hai cấp đặt xen kẽ. Việc chọn cách bố trí một hay hai cấp hoàn toàn tùy thuộc vào nhiệt độ không khí nóng yêu cầu. Đối với các lò ghi xích, quá trình cháy nhiên liệu xẩy ra trên ghi, không khí thổi từ d−ới lên qua ghi. Để phải bảo vệ ghi khỏi bị quá nóng, nhiệt độ không khí nóng th−ờng không quá 1500C. Khi đó chỉ cần bố trí bộ sấy không khí một cấp và do 95
14. đó bộ hâm n−ớc cũng một cấp. Đối với lò đốt than phun, yêu cầu không khí nóng có thể tới 4000C. Để thu đ−ợc không khí nóng có nhiệt độ cao nh− vậy, cần phải đặt một phần đầu ra của bộ sấy không khí trong vùng khói có nhiệt độ cao, nghĩa là phân bộ sấy không khí thành hai cấp. Khi đó bộ hâm n−ớc cũng đ−ợc phân thành hai cấp và đặt xen kẽ nhau. Sơ đồ bố trí và biến thiên nhiệt độ của môi chất khi đi qua bộ hâm n−ớc và bộ sấy không khí đ−ợc biểu diễn trên hình 4.20. Hình 4.20. Bố trí bộ hâm n−ớc và bộ sấy không khí 96
15. Ch−ơng 8: CHấT LƯợNG NƯớC Và HƠI CủA Lò 8.1. Yêu cầu chất l−ợng n−ớc cấp cho lò hơi 8.1.1. Mục đích của việc xử lí n−ớc Sự làm việc chắc chắn và ổn định của lò hơi phụ thuộc rất nhiều vào chất l−ợng n−ớc cấp cho lò để sinh hơi. Trong các nhà máy điện, n−ớc cung cấp cho lò hơi chủ yếu là n−ớc do hơi ng−ng tụ từ bình ng−ng về. Tuy nhiên, trong quá trình làm việc của nhà máy điện luôn luôn có tổn thất hơi và n−ớc ng−ng. Về mặt lí thuyết, chu trình nhiệt của nhà máy nhiệt điện là một chu trình kín, l−ợng môi chất làm việc trong chu trình là không đổi. Trên thực tế thì có một l−ợng n−ớc bị thải ra khỏi lò do xả đáy lò, một l−ợng dùng cho sinh hoạt trong nhà máy; một l−ợng hơi hơi thoát ra do xả van an toàn hoặc để thổi bụi hoặc để sấy dầu; một l−ợng bì rò rỉ qua các khe hở của các chỗ nối, khe hở do van bị rò hoặc dùng vào các mục đích khác mà không đ−ợc thu hồi n−ớc ng−ng. Khi đó, l−ợng n−ớc ng−ng từ bình ng−ng trở về sẽ nhỏ hơn l−ợng n−ớc cấp cấp cho lò, do đó cần có một l−ợng n−ớc bổ sung cho lò để bù lại các tổn thất đó, l−ợng n−ớc này đ−ợc lấy từ ao, hồ gọi là n−ớc thiên nhiên. Trong n−ớc thiên nhiên có hòa tan những tạp chất, mà đặc biệt là các loại muối can xi và magiê và một số muối cứng khác. Trong quá trình làm việc của lò, khi n−ớc sôi và bốc hơi, các muối này sẽ tách ra ở pha cứng d−ới dạng bùn hoặc cáu tinh thể bám vào vách ống của lò hơi. Các cáu và bùn này có hệ số dẫn nhiệt rất thấp, thấp hơn so với kim loại hàng trăm lần, do đó khi bám vào vách ống sẽ làm giảm khả năng truyền nhiệt từ khói đến mỗi chất trong ống, làm cho môi chất nhận nhiệt ít hơn và tổn thất nhiệt do khói thải tăng lên, hiệu suất của lò giảm xuống, l−ợng tiêu hao nhiên liệu của lò tăng lên. Khi cáu bám trên các ống sinh hơi, các ống của bộ quá nhiệt sẽ làm tăng nhiệt độ của vách ống lên, do đó làm tuổi thọ của ống giảm xuống, có những tr−ờng hợp nhiệt độ của vách ống tăng lên quá mức cho phép, có thể làm nổ ống. Khi cáu bám lên vách ống sẽ tăng tốc độ ăn mòn kim loại ống, gây ra hiện t−ợng ăn mòn cục bộ. Khi cáu bám vào các cánh tuốc bin sẽ làm tăng độ nhám bề mặt cánh, gây cản trở chuyển động của hơi sẽ làm giảm hiệu suất và làm giảm tiết diện hơi qua sẽ làm giảm công suất của tuốc bin, có thể gây sự cố cho tuốc bin. Ngoài những chất sinh cáu, trong n−ớc còn có những chất khí hòa tan nh− oxi và cacbonic, các loại khí này gây ăn mòn mạnh các bề mặt ống kim loại của lò, nhất là ở bộ hâm n−ớc. Vì những nguyên nhân trên, đòi hỏi phải có những biện pháp đặc biệt để bảo vệ lò hơi khỏi bị cáu bám và ăn mòn, đảm bảo cho lò làm việc an toàn. Để giảm c−ờng độ ăn mòn và đảm bảo cho lò làm việc an toàn cần thực hiện 3 nhiệm vụ sau đây: - Ngăn ngừa hiện t−ợng bám cáu trên tất cả các bề mặt đốt. - Duy trì độ sạch của hơi ở mức độ cần thiết. - Ngăn ngừa quá trình ăn mòn của đ−ờng n−ớc- đ−ờng hơi: Nh− đã trình bày ở trên, không thể dùng trực tiếp n−ớc thiên nhiên cung cấp 98
16. ngay cho lò đ−ợc mà cần phải xử lý n−ớc để loại bỏ các tạp chất có thể sinh ra cáu. Việc chọn ph−ơng pháp xử lý n−ớc và sơ đồ xử lí không chỉ dựa vào thành phần của n−ớc thiên nhiên, mà còn phải dựa vào thông số của lò hơi. Lò có thông số hơi càng cao thì yêu cầu chất l−ợng n−ớc càng cao, nghĩa là nồng độ các tạp chất trong n−ớc cấp vào lò càng phải thấp. Để đánh giá chất l−ợng của n−ớc, ng−ời ta đ−a ra các khái niệm về đặc tính của n−ớc thiên nhiên nh− sau: Độ cứng, độ kiềm, độ khô kết của n−ớc. Độ cứng của n−ớc thể hiện tổng nồng độ các ion Ca+ và Mg+ có trong n−ớc, đ−ợc ký hiệu là 0H. Tuy hiện nay một số n−ớc có định nghĩa độ cứng khác nhau. 8.1.2. Chất l−ợng n−ớc cấp cho lò Độ cứng cho phép của n−ớc cấp vào lò phụ thuộc vào thông số hơi của lò. Lò có thông số hơi càng cao thì yêu cầu chất l−ợng n−ớc càng cao, nghĩa là nồng độ các tạp chất trong n−ớc cấp vào lò càng phải thấp. Yêu cầu chất l−ợng n−ớc (độ cứng) của lò hơi phụ thuộc vào áp suất hơi nh− sau: - Lò hơi ống lò, ống lửa: 0H 10 Mpa : 0H < 0,005 8.2. CáC PHƯƠNG PHáP Xử Lý NƯớC CHO Lò N−ớc thiên nhiên không đáp ứng đ−ợc yêu cầu về chất l−ợng khi cấp cho lò, đặc biệt là độ cứng. Để giảm độ cứng của n−ớc cấp cho lò nhằm giảm hiện t−ợng đóng cáu ng−ời ta dùng các biện pháp sau: - Tách những vật chất có khả năng tạo thành cáu ở trong lò ra khỏi n−ớc tr−ớc khi đ−a n−ớc vào lò, gọi là ph−ơng pháp xử lý n−ớc tr−ớc khi đ−a n−ớc vào lò hay xử lý n−ớc cho lò. - Biến những vật chất có khả năng sinh ra cáu ở trong lò (do n−ớc cấp ch−a đ−ợc xử lý hoặc xử lý không hết) thành những vật chất tách ra ở pha cứng d−ới dạng bùn (không ở dạng cáu) rồi dùng biện pháp xả lò để thải ra khỏi lò. Ph−ơng pháp này gọi là xử lý n−ớc bên trong lò (ph−ơng pháp chống đóng cáu cho lò). Sau đây chúng ta sẽ nghiên cứu lần l−ợt từng biện pháp đó. 8.2.1. Xử lý n−ớc tr−ớc khi đ−a vào lò Xử lý n−ớc là loại bỏ các tạp chất cơ học ra khỏi n−ớc và làm giảm đến mức nhỏ nhất độ cứng của n−ớc, gồm hai b−ớc: xử lí cơ học và xử lí độ cứng. Nhiệm vụ của ph−ơng pháp này là khử đến mức tối thiểu những vật chất tan hoặc không tan ở trong n−ớc, có khả năng sinh cáu trong lò tr−ớc khi đ−a n−ớc vào lò. Tùy thuộc vào chất l−ợng n−ớc thiên nhiên và yêu cầu của lò ng−ời ta dùng các biện pháp khác nhau. 99
17. 8.2.1.1. Xử lý cơ học X− lí n−ớc cơ học là dùng các bể lắng và các bình lọc cơ khí để tách các tạp chất lơ lửng trong n−ớc ra khỏi n−ớc. Tuy nhiên xử lí cơ học chỉ loại bỏ đ−ợc các tạp chất cơ khí ra khỏi n−ớc. 8.2.1.2. Xử lý độ cứng Xử lí độ cứng là làm giảm đến mức nhỏ nhất nồng độ các tạp chất có thể tạo thành cáu hòa tan trong n−ớc. Độ cứng chỉ có thể đ−ợc khử bằng hóa chất hoặc bằng trao đổi ion (kation và anion). + Xử lý bằng hóa chất: th−ờng đ−ợc dùng cho các lò hơi nhỏ, yêu cầu chất l−ợng n−ớc không cao, gồm các ph−ơng pháp sau đây: Ph−ơng pháp xử lý Hóa chất dùng Vôi hóa CaO Vôi - xôđa CaO + Na2CO3 Xút NaOH Xút - xôđa NaOH + Na2CO3 Vôi – xút CaO + NaOH Tùy theo chất l−ợng n−ớc nguồn và yêu cầu chất l−ợng n−ớc của lò, ta lựa chọn biện pháp nào đó hoặc kết hợp nhiều biện pháp khác nhau. + Ph−ơng pháp xử lý bằng trao đổi ion: Ph−ơng pháp này gồm trao đổi Kation và anion. - Ph−ơng pháp trao đổi Kation: Nguyên lý của ph−ơng pháp này là thực hiện quá trình trao đổi giữa các kation của tạp chất hòa tan trong n−ớc, có khả năng sinh cáu trong lò với các kation của hạt kationit, để tạo nên những vật chất mới tan ở trong n−ớc nh−ng không tạo thành cáu ở trong lò. Kationit là những hạt nhựa tổng hợp có gốc R ngậm các kation, không tan, nhúng vào trong n−ớc. Trong kỹ thuật th−ờng dùng ba loại kationit sau: Kationit Natri (NaR), Kationit Hyđro (HR), Kationit Amon (NH4R), trong đó R là gốc của cationit, không tan trong n−ớc (hình 8.1). - Khi dùng NaR, phản ứng xảy ra: Ca(HCO3)2 + 2NaR = CaR2 + 2NaHCO3; Mg(HCO3)2 + 2NaR = MgR2 + 2NaHCO3; CaCl2 + 2NaR = CaR2 + 2NaCl; MgCl2 + 2NaR = MgR2 + 2NaCl; CaSO4 + 2NaR = CaR2 + Na2SO4; MgSO4 + 2NaR = MgR2 + Na2SO4; - Khi dùng HR, phản ứng xảy ra: Ca(HCO3)2 + 2HR = CaR2 + 2CO2+ 2H2O; 100
18. Mg(HCO3)2 + 2HR = MgR2 + 2CO2+ 2H2O; CaCl2 + 2HR = CaR2 + 2HCl; MgCl2 + 2HR = MgR2 + 2HCl; CaSO4 + 2HR = CaR2 + H2SO4; MgSO4+ 2HR = MgR2 + H2SO4; - Khi dùng NH4R, phản ứng xảy ra: Ca(HCO3)2 + 2NH4R = CaR2 + 2NH4HCO3; Mg(HCO3)2 + 2NH4R = MgR2 2NH4HCO3; CaCl2 + 2NH4R = CaR2 + 2NH4Cl; CaSO4 + 2NH4R = CaR2 + (NH4)2SO4; MgSO4+ 2NH4R = MgR2 + (NH4)2SO4; - Khi sử dụng kationit NaR, toàn bộ độ cứng của n−ớc đều đ−ợc khử, song độ kiềm và các thành phần anion khác trong n−ớc không thay đổi (hình 8.2). - Khi sử dụng kationit hyđrô thì độ cứng và độ kiềm đều đ−ợc khử cả, nh−ng khi đó các anion của các muối sẽ tạo thành các axit, n−ớc sau khi xử lí có tính axit, không thỏa mãn yêu cầu. Do vậy ng−ời ta th−ờng phối hợp 2 loại hạt lọc kation Natri và kation Hyđrô (hình 8.3.). - Khi sử dụng Kationit amôn, độ cứng cũng giảm đi còn rất nhỏ, nh−ng khi đó trong n−ớc sẽ tạo thành các muối amôn, các muối này khi vào lò sẽ bị phân hủy nhiệt, tạo thành chất NH3 và các axit, gây ăn mòn mạnh kim loại, nhất là hợp kim đồng. Do đó ng−ời ta th−ờng sử dụng kết hợp với ph−ơng pháp trao đổi kation Natri. Hình 8.1. Bình trao đổi ion 1. Thân bình; 2- lớp bêtông lót; 3- núm lọc n−ớc;4- lớp hạt lọc; 5- phễu phân phối 6- đ − ờng n − ớc và; 7 - đ − ờng n − ớc r a. Các kationit đ−ợc chứa trong các bình trao đổi kation. Sơ đồ nối các bình cation đ−ợc lựa chọn tùy thuộc vào chất l−ợng n−ớc nguồn, yêu cầu chất l−ợng n−ớc của lò và khả năng đ−ợc xử lí tiếp theo. Trong quá trình xử lí, n−ớc đ−ợc dẫn vào bình theo ống dẫn chảy từ trên xuống, qua lớp hạt lọc thì các gốc kation canxi, Magiê chứa trong n−ớc có thể tạo nên cáu 101
19. cặn cho lò sẽ đ−ợc hạt lọc giữ lại trong bình, do đó n−ớc ra khỏi bình là n−ớc đã đ−ợc khử hết độ cứng Ca và Mg, đ−ợc gọi là n−ớc mềm không còn khả năng tạo thành cáu trong lò. Hình 8.2. Nguyên lí của hệ thống xử lý n−ớc trao đổi kation 1- bể dung dich muối; 2-bình lọc dung dịch muối; 3-thùng chứa n−ớc muối; 4-bình kationit; 5-bơm dung dich muối; 6-bơm n−ớc qua bình; 7-đ−ờng n−ớc để rửa bình lọc hay để chuẩn nồng độ dung dịch muối; 8-đ−ờng tái tuần hoàn n−ớc muối; 9-đ−ờng n−ớc muối hoàn nguyên; 10-đ−ờng n−ớc ch−a xử li; 11-đ−ờng n−ớc mềm; 12-đ−ờng n−ớc rửa ng−ợc; 13-đ−ờng xả. Sau một thời gian làm việc, các kationit sẽ mất dần các kation, nghĩa là các kationit mất dần khả năng trao đổi. Vì vậy để phục hồi khả năng làm việc của các kationit, cần phải cho chúng trao đổi với những chất có khả năng cung cấp lại các kation ban đầu. Quá trình đó đ−ợc gọi là quá trình hoàn nguyên kationit. Quá trình hoàn nguyên: Để hoàn nguyên kationit Natri, ng−ời ta dùng dung dịch muối ăn (NaCl) có nồng độ 6-8%; đối với kationit hyđrô, ng−ời ta dùng dung dịch H2SO4 có nồng độ 1- 1,5% hay HCl; đối với kationit amôn, ng−ời ta dùng dung dịch muối amôn NH4Cl. Trong quá trình hoàn nguyên, phản ứng sẽ xảy ra nh− sau: Ca R2 + 2NaCl = 2NaR + CaCl2; MgR2 + 2NaCl = 2NaR + MgCl2; Hoặc Ca R2 + H2SO4 = 2HR + CaSO4; Ca R2 + 2NH4Cl = 2NH4R + CaCl2; 102
20. a) b) Hình 8.3. Sơ đồ trao đổi kation Natri và kation Hyđrô a) sơ đồ song song; b) sơ đồ nối tiếp; 1-bình kationit Natri; 2-bình kationit Hyđrô; 3-dung dich muối hoàn nguyên; 5-dung dich axit hoàn nguyên; 6-bơm; 7-thùng chứa n−ớc rửa ng−ợ; 8-thùng chứa trung gian của bình khử khí; 9-cột khử khí; Qúa trình hoàn nguyên cũng thực hiện gần giống quá trình xử lý, nghĩa là dung dịch hoàn nguyên đ−ợc đ−a vào theo đ−ờng ống dẫn từ trên xuống, chảy qua lớp hạt lọc, thực hiện các phản ứng phục hồi lại các kation ban đầu. Các chất tách ra sau khi hoàn nguyên là các liên kết tan trong n−ớc, đ−ợc xả ra khỏi lớp kationit bằng biện pháp rửa, cháy theo ống 4 xả ra ngoài. - Ph−ơng pháp xử lý bằng trao đổi Anion: Nguyên tắc cũng giống ph−ơng pháp trao đổi kation, ở đây các anion của các Anionit sẽ trao đổi với anion của muối và axít có trong n−ớc. Khi xử lý bằng trao đổi Anion, ph−ơng trình phản ứng rẩy ra: 2RaOH + H2SO4 = Ra2SO4 + H2O ; RaOH + HCl = RaCl + H2O ; Bằng ph−ơng pháp trao đổi anion ta khử đ−ợc triệt để các axít có trong n−ớc, do vậy trong hệ thống xử lí n−ớc ng−ời ta th−ờng kết hợp cho n−ớc qua bình trao đổi kation hyđrô tr−ớc, trong n−ớc sẽ tạo thành axit rồi cho qua bình trao đổi anion, n−ớc sẽ đ−ợc xử lí hoàn toàn (hình 8.4) 103
21. Hình 8.4. Sơ đồ nối các bình trao đổi kation và anion a và b-cho n−ớc đã khử silic và magiê; c và d cho n−ớc đã lắng lọc, vôi hóa H; Na; A - bình trao đổi kation Hyđro, Natri, Amon; K-bình khử khí; B-bơm; T-thùng chứa n−ớc; 8.2.2. Xử lí n−ớc bên trong lò Ph−ơng pháp xử lí n−ớc bên trong lò dựa trên hai nguyên tắc sau: * Dùng ph−ơng pháp nhiệt để phân hủy nhiệt đối với một số vật chất hòa tan, tạo ra những vật chất khó tan, tách ra pha cứng d−ới dạng bùn và cũng đ−ợc xả ra khỏi lò nhờ biện pháp xả lò. * Dùng những chất chống đóng cáu đ−a vào lò để làm cho các tạp chất khi tách ra pha cứng thì pha cứng đó sẽ ở dạng bùn và dùng biện pháp xả lò để xả ra khỏi lò, do đó n−ớc không còn khả năng đóng cáu trong lò nữa. 8.2.2.1. Làm mềm n−ớc bằng nhiệt N−ớc cấp vào bao hơi, tr−ớc khi pha trộn với n−ớc trong lò đ−ợc đ−a vào trong một thiết bị gia nhiệt đ−ợc đặt ở trong bao hơi, thiết bị đó đ−ợc gọi là thiết bị làm mềm n−ớc bằng nhiệt trong lò (hình 8.5). ở đây n−ớc đ−ợc hơi bão hòa trong bao hơi gia nhiệt đến nhiệt độ bằng nhiệt độ bão hòa. ở nhiệt độ này thành phần độ cứng Bicacbonat nh−: Ca(HCO3)2, Mg(HCO3)2 sẽ bị phân hủy nhiệt thành CaCO3 và MgCO3 tách ra ở dạng bùn. Mặt khác khi nhiệt độ tăng lên, CaSO4 và một số hợp chất có hệ số hòa tan âm sẽ giảm độ hòa tan nên sẽ và tách ra khỏi n−ớc ở dạng bùn trong thiết bị làm mềm. Nh− vậy, n−ớc ra khỏi thiết bị làm mềm dã giảm độ cứng đi rất nhiều. Những vật chất tách ra khỏi n−ớc trong thiết bị làm mềm sẽ đ−ợc thải ra khỏi lò bằng ph−ơng pháp xả lò. 104
22. Hình 8.8. Thiết bị làm mềm n−ớc bằng nhiệt trong lò 1-máng gia nhiệt giữa; 2-máng bên; 3-máng xuống; 4-ống dẫn n−ớc cấp; 5-vòng đẩy; 6-ống xả bùn; 7-máng tập trung bùn Ưu, nh−ợc điểm của ph−ơng pháp này: + Ưu điểm: Vì nằm trong bao hơi nên nó không chịu lực, do đó kết cấu của thiết bị làm mềm đơn giản và không có đòi hỏi gì về điều kiện bền. Mặt khác không tiêu tốn gì trong quá trình vận hành nh− ở các ph−ơng pháp khác, đồng thời nhiệt l−ợng cung cấp cho n−ớc không bị mất đi, do đó đạt đ−ợc hiệu quả cao. + Nh−ợc điểm: Đòi hỏi chế độ xả lò nghiêm ngặt, yêu cầu n−ớc cấp cho lò có độ cứng không carbonat nhỏ. 8.2.2.2. Chống đóng cáu cho lò Các chất th−ờng dùng chống đóng cáu cho lò có thể là: a) Dùng hóa chất nh−: NaOH, Na2CO3, Na3PO4.12H2O gọi là ph−ơng pháp phốt phát hóa n−ớc lò. b) Dùng những chất có thể lơ lửng trong n−ớc để tạo thành các trung tâm tinh thể hóa, do đó hạn chế đ−ợc qúa trình tinh thể hóa của pha cứng trên bề mặt kim loại. c) dùng những chất khi đ−a vào lò sẽ tạo thành một lớp màng mỏng bao phủ bề mặt kim loại, hạn chế quá trình tinh thể hóa trên bề mặt kim loại. *. Phốt phát hóa n−ớc lò: Chế độ phốt phát hóa n−ớc lò có tác dụng chủ yếu đối với cáu canxi và trong những điều kiện nhất định có thể có tác dụng với cáu magiê. Dung dịch Phốt phát đ−ợc đ−a vào từ sau bình khử khí và trong n−ớc th−ờng tạo ra những chất ở dạng bùn. Nồng độ phốt phát qui định 5-8%. Chú ý phải pha dung dịch bằng n−óc đã xử lí. Trong quá trình xử lý n−ớc bổ sung cho lò, việc chọn ph−ơng pháp xử lý n−ớc cần dựa vào chỉ tiêu chất l−ợng n−ớc thiên nhiên (đặc tính n−ớc thiên nhiên), vào thông số hơi của lò (dựa vào yêu cầu chất l−ợng n−ớc của Lò) và có thể kết hợp nhiều ph−ơng pháp với nhau để quá trình xử lý đạt hiệu quả cao. 105
23. 8.3. PHƯƠNG PHáP THU NHậN HƠI SạCH 8.3.1. Yêu cầu chất l−ợng hơi Đối với các lò sản xuất hơi quá nhiệt cung cấp cho động cơ hơi và tuốc bin hơi yêu cầu về độ sạch của hơi rất khăt khe. Đặc biệt ở các chu trình từ trung áp trở lên độ sạch của hơi đ−ợc đặc tr−ng bởi mức độ chứa những tạp chất trong hơi, mà những tạp chất này có khả năng đóng cáu trên các ống xoắn của bộ quá nhiệt, trên các phụ tùng ống dẫn, trên các cánh của tuốc bin. Việc đóng muối hay cáu trên các ống của bộ quá nhiệt sẽ làm giảm khả năng truyền nhiệt từ khói tới hơi, l−ợng nhiệt hơi quá nhiệt nhận đ−ợc giảm xuống, làm tăng nhiệt độ vách ống, có thể đốt nóng quá mức dẫn tới nổ ống. Nếu muối đóng lại trên các cánh của tuốc bin, một mặt sẽ làm giảm đi tiết diện của hơi đi qua cánh dẫn tới làm giảm công suất của tuốc bin, mặt khác làm tăng độ nhám của cánh tức là sẽ tăng trở lực đ−ờng hơi đi qua các cánh dẫn đến hiệu suất tuốc bin sẽ giảm, nghĩa là giảm hiệu quả kinh tế của tuốc bin. Khi muối đóng lại trên các cánh của tuốc bin, làm tăng chênh lệch áp suất tr−ớc và sau tầng, nghĩa là tăng lực dọc trục tác dụng lên bánh động tuốc bin, do đó làm tăng độ di trục của tuốc bin. Ngoài ra khi xét chất l−ợng hơi ng−ời ta còn xét đến sự có mặt của khí CO2 ở trong hơi, vì sự có mặt của khí CO2 sẽ làm tăng nhanh quá trình ăn mòn các ống dẫn và các chi tiết kim loại. Vì vậy, đối với những lò hơi sản xuất hơi quá nhiệt cung cấp cho tuốc bin thì cần thiết phải có những yêu cầu chặt chẽ về chất l−ợng hơi. Thông số hơi càng cao thì yêu cầu về chất l−ợng hơi càng cao vì áp suất càng cao nồng thì độ muối có trong hơi càng lớn và càng dễ đóng cáu trên các cánh cua tuốc bin. Mặt khác áp suất càng cao thì thể tích riêng càng giảm, tiết diện cho hơi qua phần truyền hơi của tuốc bin càng bé, vì vậy cho phép đóng cáu trên các cánh tuốc bin càng ít hơn. 8.3.2. Nguyên nhân làm bẩn hơi bảo hòa Nguyên nhân chủ yếu làm bẩn hơi bão hòa là do trong hơi có lẫn những giọt ẩm, trong những giọt ẩm này có chứa nồng độ khá cao những muối dễ hòa tan và những hạt cứng lơ lửng. Khi hơi bão hòa vào bộ quá nhiệt nhận nhiệt để biến thành hơi quá nhiệt thì các giọt ẩm đó tiếp tục bốc hơi, để lại các tạp chất này bám trên các ống của bộ quá nhiệt trở thành cáu hoặc có một phần muối hòa tan vào hơi quá nhiệt và bay cùng hơi quá nhiệt sang tuốc bin và bám lại trên các cánh tuốc bin. Muốn thu đ−ợc hơi sạch, cần tìm mọi cách tách các giọt ẩm ra khỏi hơi, không cho bay theo hơi. Nghĩa là sản xuất hơi thật khô và giảm tới mức tối thiểu nồng độ những vật chất hòa tan ở trong hơi. Nguyên nhân của sự có mặt các giọt ẩm trong hơi là khi hơi bốc ra khỏi bề mặt thoáng (bề mặt thoát hơi) hút theo các giọt ẩm. Sự hút ẩm theo hơi bão hòa phụ thuộc vào 2 yếu tố: Tốc độ bốc hơi ra khỏi mặt bốc hơi và chiều cao của khoang hơi. - Tốc độ bốc hơi ra khỏi mặt bốc hơi đ−ợc tính: 106
24. Dv R = (m3/m2h) S F Trong đó: D là sản l−ợng hơi, Kg/h, v: Thể tích riêng của hơi, m3/kg. F: diện tích bề mặt bốc hơi, m2, Tốc độ bốc hơi ra khỏi mặt thoáng càng lớn thì l−ợng ẩm cuốn theo hơi càng nhiều. Để giảm các giọt ẩm trong hơi tức là hơi có độ sạch lớn thì phải giảm tốc độ bốc hơi ra khỏi mặt bốc hơi hay giảm phụ tải bề mặt bốc hơi, hoặc tăng chiều cao của khoang hơi nhằm tăng thời gian l−u lại của hơi trong khoang hơi, nghĩa là phải tăng kích th−ớc của bao hơi lên, khi đó giá thành của lò tăng lên. Trong thiết kế ng−ời ta tăng kích th−ớc của bao hơi đến giá trị nào đó, sau đó tìm những cách khác để tăng độ khô của hơi. Chiều cao hợp lí nhất của bao hơi là: 0,70 - 0,75m. Đối với các lò hơi nhỏ, để tăng chiều cao khoang hơi ng−ời ta tạo thêm đôm hơi. Khi nồng độ muối trong n−ớc lò quá lớn (lớn hơn giá trị giới hạn) thì xẩy ra hiện t−ợng sủi bọt và sôi bồng, tạo ra một lớp bọt trên bề mặt thoáng làm cho mức n−ớc trong bao hơi tăng cao, tức là làm giảm chiều cao khoang hơi và do đó làm tăng l−ợng ẩm hút theo hơi. Khi có hiện t−ợng sủi bọt sôi bồng, mực n−ớc trong bao hơi luôn luôn cao hơn mức n−ớc trong thủy, nghĩa là tạo ra mức n−ớc giả trong lò. 8.3.3. Các thiết bị làm sạch hơi 8.3.3.1. Thiết bị rửa hơi: Thiết bị rửa hơi là một tấm đục lỗ đ−ợc đặt trong bao hơi. Khi hơi từ n−ớc lò tách ra đi qua thiết bị rửa hơi tr−ớc khi đi vào khoang hơi, các giọt ẩm trong hơi sẽ pha trộn với n−ớc trong thiết bị rửa hơi (gọi là n−ớc rửa) do đó nồng độ muối trong các giọt ẩm bay theo hơi sẽ giảm xuống. Nh− vậy hơi sau khi qua thiết bị rửa hơi còn chứa các giọt ẩm, nh−ng nồng độ muối chứa trong các giọt ẩm khi đó sẽ giảm đi rất nhiều. Hình 8.6. Thiết bị rửa Hơi 107
25. 8.3.3.2. Các thiết bị phân li các giọt ẩm ra khỏi hơi Các thiết bị phân li các giọt ẩm ra khỏi hơi có nhiệm vụ tách các giọt ẩm ra khỏi hơi, không cho các giọt ẩm đi theo hơi sang bộ quá nhiệt, nhằm giảm số l−ợng các giọt ẩm trong hơi tức là làm tăng độ sạch của hơi. Để tách các giọt ẩm ra khỏi hơi, ng−ời ta th−ờng dùng các loại thiết bị phân li sau: phân ly kiểu tấm chắn, phân ly kiểu cửa chớp, phân ly kiểu tấm đục lỗ và phân ly kiểu xiclon. + Phân ly kiểu tấm chắn: Bao gồm các tấm chắn đặt nghiêng một góc 450 tr−ớc miệng ra của ống sinh hơi, chỗ nối vào bao hơi. Loại này th−ờng dùng khi các ống sinh hơi đ−ợc nối vào khoang hơi của bao hơi. Hơi bão hòa từ các ống sinh hơi đi vào bao hơi sẽ va đập vào các tấm chắn, làm động năng của dòng hơi giảm đi, các giọt n−ớc có khối l−ợng lớn hơn sẽ mất động năng nhiều hơn và bị tách ra khỏi dòng hơi, bám vào các tấm chắn rồi rơi trở lại khoang n−ớc. + Phân ly kiểu cửa chớp: Gồm các tấm cửa chớp th−ờng đ−ợc đặt tại cửa hơi ra khỏi bao hơi. Dòng hơi có chứa các giọt ẩm va đập vào cửa chớp và giảm động năng, các giọt n − ớc tách ra khỏi hơi và bám lại trên cánh cửa chớp rồi chảy xuống Hình 8.7. Thiết bị rửa hơi và phân li hơi. d−ới. + Phân ly kiểu tấm đục lỗ: Là các tấm kim loại có đục nhiều lỗ, th−ờng đ−ợc đặt chìm ở trong n−ớc, có tác dụng làm cho hơi phân bố đồng đều hơn trên toàn bộ bề mặt bốc hơi. Khi chui qua các lỗ, các giọt ẩm bị mất động năng sẽ bị giữ lại, còn hơi đi lên phía trên rồi sang bộ quá nhiệt. + Phân ly kiểu Xiclon: Khi nồng độ muối trong hơi cao, các loại thiết bị phân ly trên không bảo đảm chất l−ợng hơi, khi đó có thể dùng thiết bị phân ly kiếu xiclon. ở đây, hơi đi vào xiclon theo ph−ơng tiếp tuyến, chuyển động xoáy quanh trục thẳng đứng, d−ới tác dụng của lực li tâm, các giọt ẩm sẽ va đập vào vách ciclon, mất động năng sẽ bị rơi trở lại, còn hơi đi xoáy vào giữa và đi lên và ra khỏi xiclon. 108
26. Ch−ơng 9. TRANG Bị PHụ 9.1. Các loại van Van là một thiết bị dùng để đóng và cắt một thiết bị khỏi sự liên thông với thiết bị khác hoặc với hệ thống. Van phải đảm bảo có trở lực nhỏ khi mở cho dòng môi chất đi qua và kín hoàn toàn khi đóng. Phân loại: Theo nguyên tắc làm việc, ng−ời ta phân thành van khóa, van điều chỉnh, van bảo vệ. Các loại van khóa, van điều chỉnh có thể thao tác bằng tay hoặc truyền động bằng khí nén, thủy lực hoặc bằng điện. Các loại van bảo vệ (van 1 chiều, van an toàn) đóng mở hoàn toàn tự động theo tác động của môi chất đi qua nó. Trong thực tế chỉ có van van khóa và van bảo vệ là yêu cầu có độ kín cao, còn van điều chỉnh thì không cần thiết phải kín tuyệt đối. 9.1.1. Van khóa Nhiệm vụ của van khóa là đóng hoặc cắt dòng môi chất không cho dòng chảy qua. Các loại van khóa đ−ợc biểu diễn trên hình 9.21, gồm van đĩa, van cửa, van vòi n−ớc. Hình 9.21. các loại van khóa a-van đĩa; b-van cửa; c-van vòi n−ớc 9.1.2. Van điều chỉnh Van điều chỉnh dùng để điều chỉnh l−u l−ợng, áp suất của dong môi chất. Nguyên tắc làm việc của van điều chỉnh là thay đổi độ mở cửa van để điều chỉnh l−u l−ợng môi chất qua đó nên điều chỉnh đ−ợc áp suất, l−u l−ợng của môi chất. Trên hình 9.22 biểu diễn van điều chỉnh bằng tay, hình 9.23 biểu diễn van điều chỉnh 109 bằng động cơ điện. 9.1.3 Van bảo vệ Van bảo vệ gồm hai loại: van một chiều và van
27. Hình 9.22. Van điều chỉnh bằng tay Van một chiều: Van một chiều là van chỉ cho môi chất chuyển động theo một chiều nhất định, van sẽ tự động đóng lại khi dòng môi chất chuyển động ng−ợc lại. Van một chiều gồm van lò xo; van tự trọng, đ−ợc biểu diễn trên hình 9.29. Van một chiều th−ờng đ−ợc lắp trên đ−ờng n−ớc cấp vào lò, phía đầu đẩy của bơm, tr−ớc van chặn nhằm bảo vệ bơm khỏi bị dòng hơi nóng phá hoại khi đóng, cắt bơm, hoặc trên đ−ờng nối liên thông các lò để tách biệt các lò hơi khi cần thiết (hình 9.25. Van an toàn: Van an toàn có tác dụng khống chế áp suất làm việc của môi chất không v−ợt quá trị số cho phép, nhằm bảo vệ cho thiết bị làm việc an toàn và lâu dài. Tất cả những thiết bị có áp suất lớn hơn 0,7 kG/cm2 đều bắt buộc phải lắp đặt van an toàn. Van an toàn có 3 loại, van an toàn kiểu lò xo, kiểu đòn bẩy (quả tạ) và kiểu xung l−ợng. Các loại van an toàn đ−ợc biểu diễn trên hình 9.26; 9.27 và 9.28. ở loại van an toàn kiểu lò xo và kiểu đòn bẩy, áp suất tác động của van sẽ đ−ợc điều chỉnh cân bằng với lực nén của lò xo hoặc sức đè của hệ thống đòn bẩy. Do áp suất giới hạn cho phép của lò không lớn hơn áp suất làm việc định mức của lò nhiều nên lực đè của lò xo lên đĩa van t−ơng đối bé, do đó van khó kín. Ngoài ra do tiết diện lỗ thoát hơi bé nên khả năng thoát môi chất chậm, áp suất của lò giảm t−ơng đối chậm. Chính vì vậy chúng chỉ đ−ợc sử dụng ở các lò hơi có áp suất vừa và nhỏ (d−ới 4Mpa). 110
28. Hình 9.23. Van điều chỉnh bằng động cơ điện Hình 9.29. van một chiều a-van lò xo; b-van tự trọng 111
29. Hình 9.25. Cách nối van một chiều với van cấp n−ớc Van an toàn kiểu đòn bẩy có −u điểm là làm việc ổn định, điều chỉnh van đơn giản, nh−ng cồng kềnh, đ−ợc dùng chủ yếu ở các lò hơi áp suất trung bình (d−ới 4Mpa). Hinh 9.26. van an toàn kiểu lò xo Hinh 9.27.van an toàn kiểu xung l−ợng Loại van lò xo có cấu tạo đơn giản, gọn nhẹ, nh−ng khó điều chỉnh, đ−ợc dùng chủ yếu ở các lò hơi áp suất thấp (d−ới 2Mpa), sản l−ợng nhỏ. Van xung l−ợng: Đối với những lò có áp suất từ 4Mpa trở lên th−ờng sử dụng van an toàn kiểu xung l−ợng. Van an toàn kiểu xung l−ợng đ−ợc biểu diễn trên hình 9.27. Van xung l−ợng là một tổ hợp hai van, van chính và van xung l−ợng tín hiệu. Nguyên lý làm việc nh− sau: Bình th−ờng đĩa van đ−ợc đậy bằng áp lực hơi phía tr−ớc van chính lớn hơn lực nén của lò xo nhiều nên rất kín, khi áp suất hơi v−ợt quá trị số 112
30. cho phép thì van xung l−ợng tín hiệu sẽ mở ra đ−a một phần hơi tới phía sau van chính để cân bằng với áp lực đẩy phía tr−ớc van chính, do đó áp lực tr−ớc và sau van chính cân bằng nhau, khi đó đĩa van chịu tác dụng của lực đẩy lò xo nên sẽ mở ra cho hơi thoát ra ngoài. Vì van có tiết diện lỗ thoát hơi lớn nên hơi thoát ra rất nhanh. Hình 9.28.Van an toàn kiểu đòn bẩy Vị trí đặt van an toàn: Trong lò hơi, van an toàn đ−ợc đặt ở vị trí cao nhất khoang hơi của bao hơi, ở các ống góp của bộ quá nhiệt, của bộ hâm n−ớc, ống góp hơi chung. Trong các thiết bị khác, van an toàn đ−ợc đặt ở vị trí cao nhất của thiết bị. Trong bộ hâm n−ớc bằng gang, ng−ời ta đặt van an toàn ở ống góp tr−ớc (phía vào của n−ớc). Số l−ợng và kích th−ớc van an toàn: Mỗi lò hơi phải đặt ít nhất là hai van an toàn ở khoang hơi, trừ một số lò hơi nhỏ có thể lắp một van. ở những lò hơi đặt 2 van an toàn thì trong đó có một van làm việc còn một van kiểm tra, 2 van này sẽ đ−ợc điều chỉnh để tự mở ở các áp suất khác nhau. áp suất tác động của các van an toàn đ−ợc điều chỉnh bằng lực ép của lò xo hoặc sức đè của đòn bẩy theo bảng sau: Bảng 9.1. Các giá trị áp suất tại đó các van an toàn bắt đầu mở. áp suất làm việc p, MN/m2 áp suất mở van an toàn Van kiểm tra Van làm việc ở bao hơi, khi p 1,93 1,05. p 1,08. p ở bộ quá nhiệt, khi p 1,28 1,02. p 1,02. p 1,25. p 1,25. p ở ống góp vào của bộ hâm n−ớc 1,10. p 1,10. p ở ống góp ra của bộ hâm n−ớc Có thể xác định kích th−ớc của van an toàn từ công thức sau đây: 113
31. D n.d.h = (4-1) p n: số l−ợng van an toàn. d: đ−ờng kính trong của lỗ van (cm), đ−ờng kính này không đ−ợc nhỏ hơn 25mm và không lớn hơn 125mm. d d h: chiều cao nâng lên của van, có 2 loại: h = và h = 20 4 d d h = đối với loại van không nâng lên hoàn toàn, h = đối với loại van 20 4 nâng lên hoàn toàn. A: hệ số tùy thuộc vào van nâng lên hoàn toàn hay không hoàn toàn. với van nâng lên không hoàn toàn: A=0,0075, với van nâng lên hoàn toàn A=0,0150 D: Sản l−ợng hơi của lò (kg/h). p: áp suất tuyệt đối của hơi (N/m2). Đ−ờng kính d của van có thể là 25, 32, 40, 50, 60mm 9.2. áp kế áp kế là thiết bị để đo áp suất của hơi và n−ớc trong lò hơi. áp kế đ−ợc đặt ở vị trí cao nhất của thiết bị. Trên đ−ờng nối từ bao hơi ra áp kế phải đặt van 3 ngả có ống xi phông. Trong ống xi phông có chứa n−ớc hoặc không khí để bảo vệ đồng hồ khỏi bị môi chất phá hỏng. ở ngã thứ ba của van sẽ nối đồng hồ mẫu để kiểm tra độ chính xác của đồng hồ đang dùng, kiểm tra xem đồng hồ có làm việc không. Trên mặt áp kế có thang chia độ, thang chia độ của đồng hồ đ−ợc chọn theo áp suất làm việc của lò. Thông th−ờng chọn giá trị lớn nhất của thang chia độ bằng 1,5 lần áp suất làm việc của lò. Với các thiết bị áp lực, đ−ờng kính mặt đồng hồ nhỏ nhất là 110mm. Lắp đặt đồng hồ: Nếu áp kế ở ngang tầm măt thì đ−ợc đặt thẳng đứng. Nếu áp kế ở trên tầm mắt, xa khoảng 2m thì phải đặt nghiêng khoảng 300. 9.3. ống thủy 9.3.1. Nhiệm vụ ống thủy ống thủy là một thiết bị rất quan trọng của lò hơi, dùng để theo dõi mức n−ớc trong lò hơi. ống thủy đ−ợc nối với lò hơi theo nguyên tắc bình thông nhau, một đầu của ống thủy đ−ợc nối với khoang hơi, một đầu đ−ợc nối với khoang n−ớc. Với lò hơi ống lửa đứng, qui định mức n−ớc trong quá trình lò làm việc luôn ngập 2/3-3/4 ống lửa. Với lò hơi ống lửa nằm ngang, qui định mức n−ớc trong lò cao hơn ống lửa trên cùng là 10cm. ống thủy luôn đ−ợc nối để mức n−ớc của lò nằm giữa ống thủy. 114
32. 9.3.2. Các loại ống thủy Th−ờng có hai loại ống thủy: ống thủy sáng và ống thủy tối. ống thủy sáng cho phép nhìn thấy mức n−ớc qua ống thủy tinh nếu là ống thủy tròn, hoặc qua tấm thủy tinh nếu là ống thủy dẹt. ở đây ống hoặc tấm thủy tinh đều là thủy tinh chịu nhiệt. ống thủy tinh của ống thủy tròn chịu lực kém dễ bị vỡ, do đó th−ờng đ−ợc dùng cho các lò hơi có áp suất thấp, nhiệt độ n−ớc nhỏ hơn 2500C. ở các lò áp suất cao, ng−ời ta th−ờng dùng ống thủy dẹt. Cấu tạo các loại ống thủy đ−ợc biểu diễn trên hình 9.29 và 9.30. Hình 9.29. ống thủy dẹt. Hình 9.30. ống thủy tròn. 1-tấm thủy tinh; 2-hộp kim loại; 1. ống thủy tinh; 5-hộp kim loại; 2, 3, 4 van nối ống thủy với lò; Theo qui phạm an toàn lò hơi thì mỗi lò hơi phải có ít nhất là 2 ống thủy đặt độc lập với nhau. Đối với những lò hơi nhỏ, diện tích bề mặt đốt nhỏ hơn 100m2, có thể cho phép thay thế một ống thủy sáng bằng một ống thủy tối. ống thủy tối th−ờng gồm 3 van đ−ợc nối ở mức n−ớc cao nhất, trung bình và thấp nhất của lò. Để có thể từ phòng điều khiển trung tâm theo dõi đ−ợc mức n−ớc ở bao hơi trên cao, ng−ời ta dùng ống thủy d−ới (ống thủy kéo dài). Hình 9.30 vẽ ống thủy kéo dài của lò hơi 115
33. 9.4. Bơm n−ớc cấp- quạt gió- quạt khói 9.4.1. Bơm n−ớc cấp * Nhiệm vụ của bơm n−ớc cấp: bơm n−ớc cấp có nhiệm vụ cấp n−ớc cho lò trong quá trình lò làm việc. Mỗi lò hơi th−ờng yêu cầu phải có 2 bơm n−ớc cấp. Riêng đối với những lò công suất nhỏ hơn 500kg/h có thể cho phép dùng 1 bơm. * Cấu tạo bơm cấp: có 2 loại bơm cấp, bơm piston và bơm ly tâm . + Bơm pit tông: Bơm piston th−ờng có áp suất cao nh−ng sản l−ợng không lớn nên th−ờng dùng cho các lò hơi nhỏ. Trong các xí nghiệp công nghiệp, ở các lò hơi nhỏ th−ờng dùng bơm pit tông chạy bằng hơi làm bơm giữ trữ phòng khi mất điện. + Bơm ly tâm: Các lò hơi của nhà máy điện th−ờng làm việc ở áp suất cao nên phải dùng bơm ly tâm nhiều cấp (nhiều lát), mỗi một cấp gồm một dãy cánh động và một dãy cánh tĩnh, số l−ợng cấp tùy thuộc vào áp suất của lò. Khi chọn bơm phải l−u ý, áp suất bơm phải lớn hơn áp suất môi chất trong bao hơi ở mức có thể khắc phục đ−ợc trở lực đ−ờng ống dẫn từ bơm đến bao hơi. Cấu tạo của bơm ly tâm đ−ợc biểu diễn trên hình 9.31. Hình 9.31. Bơm ly tâm. a) bơm một cấp; 1-cổ vào, 2-Cánh động, 3-vỏ, 4-miệng ra, b) bơm nhiều cấp 1, 2, 3, 9. các tầng cánh động 116
34. Các cánh động đ−ợc đ−ợc gắn trên rotor của bơm, còn tất cả các cánh tĩnh gắn trên thân bơm gọi là stato. Khi làm việc, trục của bơm quay tức là các cánh động quay, nén n−ớc trong bơm làm cho áp suất tăng dần từ đầu vào tới đầu ra. Bơm đ−ợc có thể đ−ợc dẫn động bằng động cơ điện hoặc hơi. Đối với các bơm có công suất lớn th−ờng đ−ợc dẫn động bằng tuabin hơi. Thông số của bơm là: áp suất và l−u l−ợng 9.4.2. Quạt gió- quạt khói Với các lò hơi lớn có bề mặt đốt phần đuôi, quạt gió có nhiệm vụ cung cấp không khí cho quá trình cháy, còn quạt khói có nhiệm vụ hút khói ra khỏi lò. Quạt gió và quạt khói tạo nên hệ thống thông gió cho lò hơi, hệ thống đó gọi là hệ thống thăng bằng, luôn tạo cho áp suất của khói từ buồng lửa đến khi ra khỏi lò nhỏ hơn áp suất khí quyển. Để tạo áp lực t−ơng đối lớn thì quạt gió và quạt khói th−ờng dùng quạt ly tâm đ−ợc dẫn động bằng động cơ điện. Nguyên lý cấu tạo quạt ly tâm đ−ợc chỉ ra trên hình 9.32. Đối với các lò hơi nhỏ, quạt gió có nhiệm vụ cung cấp không khí cho quá trình cháy nhiên liệu, còn chiều cao của ống khói có nhiệm vụ hút khói ra khỏi lò. Các đặc tính kỹ thuật của quạt: Đặc tính kỹ thuật của quạt là l−u l−ợng quạt, cột áp đầu hút và đầu đẩy. * L−u l−ợng quạt gió: Khi không có tái tuần hoàn không khí nóng. 273 + t m3 Q = β B (α − ∆α − ∆α + ∆α )V kkl ,( ) (4-2) g 1 tt bl bl ng skk 0 273 h β1: hệ số an toàn, β1 = 1,1; Btt : l−ợng nhiên liệu tiêu hao tính toán, (kg/h), αbl: hệ số không khí thừa trong buồng lửa; ∆αbl: hệ số không khí lọt vào buồng lửa; ∆αng: hệ số không khí lạnh lọt vào hệ thống nghiền than; ∆αs: hệ số không khí lạnh lọt vào bộ sấy không khí; 3 V0 : l−ợng không khí lí thuyết, (m tc/kg), 0 tkkl: nhiệt độ không khí lạnh, ( C), * L−u l−ợng quạt khói 273 + t m3 Q = β B (V + ∆α V ) kkl ;( ) (4-3) g 1 tt th dọ 0 273 h 3 Vth: L−ợng khói thải ra khỏi lò, (m tc/kg), 0 tth: nhiệt độ khói thải ra khỏi lò, ( C), ∆αod: hệ số không khí lạnh lọt trong đ−ờng ống dẫn không khí; * Công suất của quạt gió: Q g H g Ng = 1,1. , Kw; 3600ηg 117
35. * Công suất của quạt khói: Q k H k Nk = 1,1. , Kw; 3600ηk Qg, Qk: l−u l−ợng không khí và khói của lò, Hg, Hk: áp suất của đầu đẩy của quạt gió, quạt khói, ηg, ηk: hiệu suất của quạt gió và quạt khói, 9.5. Hệ thống cung cấp nhiên liệu 9.5.1. Hệ thống dầu đốt: Dầu có thể dùng làm nhiên liệu chính trong các lò hơi đốt nhiên liệu lỏng, hoặc dùng làm nhiên liệu đốt phụ trợ khi công suất thấp hoặc khi công suất cực đại hoặc khi khởi động lò trong các lò hơi đốt nhiên liệu rắn (than, bã mía hoặc củi). Thông th−ờng dầu đốt trong các lò là dầu FO (dầu đen). Hệ thống dầu của nhà máy đ−ợc thể hiện trên hình 9.33. ở nhiệt độ môi tr−ờng, dầu có độ nhớt lớn, do đó cần phải có thiết bị sấy dầu để giảm độ nhớt nhằm vận chuyển dễ dàng hơn, đồng thời dầu có thể đẽ bốc cháy. Thông th−ờng có thể sấy dầu đến nhiệt độ khoảng 900C-1000C. Bên cạnh bộ sấy cần có thêm bộ lọc để loại những cặn bẩn tránh hiện t−ợng tắc vòi phun dầu. Hình 9.33. sơ đồ nguyên lý hệ thống dầu. 118
36. * Các loại vòi phun dầu: có 2 loại vòi phun dầu, vòi phun thổi và vòi phun cơ khí. Yêu cầu vòi phun phải phun dầu thành các hạt bụi nhỏ, các hạt càng nhỏ càng dễ bốc cháy. - Vòi phun cơ khí: dầu đ−ợc phun thành bụi nhờ bơm cao áp nén lên đến áp suất từ 10 đến 30 at và khi đi qua các lỗ nhỏ của vòi phun sẽ phun thành bụi. - Vòi phun thổi: dòng dầu đ−ợc phun thành bụi qua vòi phun nhờ động năng của dòng hơi hoặc khí nén có áp suất từ 3-5 at. 9.5.2. Hệ thống chuẩn bị bột than Hình 9.39. Hệ thống chuẩn bị bột than. a) Hệ thống với máy nghiền bi và phểu than trung gian; b) Hệ thống với giếng nghiền thổi thẳng; c) Hệ thống có quạt nghiền. 1-Phân li mịn; 2, 11 và 21-ống dẫn không khí; 3-Vít tải ruột gà; 4-Phễu bột than; 5-Quạt gió; 6-Buồng lửa; 7-Bộ sấy không khí; 8-Vòi phun; 9-Hộp không khí; 10-Buồng hỗn hợp; 12-Hộp phân phối; 13-Quạt nghiền; 14-Phân li bột than; 15-Máy nghiền; 16-Hộp đầu vào; 17-Máy cấp than; 18-Phễu than nguyên; 19-Cân; 20-Khothan nguyên; 22-Cửa lấy khói nóng. 119
37. Hệ thống chuẩn bị bột than có nhiệm vụ nghiền mịn than thành bột và vận chuyển bột than đến cung cấp cho lò hơi. Than đ−ợc nghiền mịn nhờ các máy đập búa và các máy nghiền. Sau đó đ−ợc vận chuyển đi trong ống nhờ không khí nóng. Không khí nóng vừa có nhiệm vụ vận chuyển bột than, vừa sấy nóng bột than. Sau đó bột than đ−ợc phân li (tách ra khỏi không khí) nhờ các máy phân ly tinh (hay phân ly kiểu xiclon). Bột than đ−ợc cấp đến các vòi phun của lò nhờ máy cấp than bột. Hệ thống cung cấp bột than đ−ợc biểu diễn trên hình 9.39. 9.6. Hệ thống thải tro xỉ Hệ thống thải tro xỉ có thể dùng vít tải ruột gà; giêng thải xỉ hoặc thuyền xỉ. - Hệ thống vít tải ruột gà: gồm 1 vít xoắn ruột gà đặt trong 1 ống. - Giêng thải xỉ. - Thuyền xỉ. 120
38. Ch−ơng 10. Kim loại chế tạo lò hơi và tính sức bền các chi tiết của lò hơi 10.1 Đặc điểm làm việc của kim loại trong lò hơi Điều kiện làm việc của kim loại các phần tử và chi tiết khác nhau của lò hơi rất khác nhau. Khung lò làm việc ở điều kiện nhiệt độ không khí xung quanh. Kim loại ống bộ sấy không khí chịu ứng suất không đáng kể. Các chi tiết không đ−ợc làm lạnh nh− giá treo, giá đỡ, móc giữ làm việc trong những điều kiện rất nặng, nhiệt độ kim loại các chi tiết này có thể đến 800 oC. Các ống góp ra và đặc biệt các ống bộ quá nhiệt của lò hơi cao áp và siêu cao áp làm việc trong điều kiện nặng nề nhất, vì môi tr−ờng l−u động bên trong ống có nhiệt độ cao. Nhiệt độ vách và áp suất bên trong là các thông số đ−ợc dùng để xác định việc chọn mác thép. Nhiệt độ kim loại tăng lên thì khả năng làm việc của kim loại sẽ giảm không những do giảm độ bền mà còn do các quá trình ăn mòn sẽ xảy ra mạnh hơn. Do có ăn mòn mà việc sử dụng thép bị hạn chế, ví dụ thép cacbon có thể dùng làm bề mặt đốt nếu nhiệt độ bề mặt kim loại không lớn hơn 500 oC vì ở nhiệt độ cao hơn thép sẽ gỉ rất mạnh. t Tiêu chuẩn để đánh giá hiện t−ợng rão là độ bền lâu dài σ D , đó là khả năng của kim loại tiếp nhận phụ tải trong một thời gian nhất định mà không bị phá hủy. 10.2 Các loại thép dùng trong chế tạo lò hơi 10.2.1 Những yêu cầu chung đối với thép để chế tạo lò hơi Thép dùng để chế tạo lò hơi cần phải đáp ứng đ−ợc những yêu cầu chung sau đây: - Có độ bền và độ dẻo cao; - Có độ ổn định cấu trúc cao. Trong quá trình làm việc của lò hơi thì cấu trúc thép không đ−ợc phép có thay đổi gì đáng kể; - Có độ bền nhiệt cao, tức là khả năng giữ nguyên đ−ợc những đặc tính bền cần thiết khi làm việc trong điều kiện ứng suất và nhiệt độ cao; - Có độ ổn định hóa học cao. Tính ổn định hóa học là cần thiết để ngăn ngừa ăn mòn bề mặt đốt của lò; - Có hàm l−ợng các tạp chất có hại ở mức độ tối thiểu (P, S, As, các khí hòa tan), vì chúng có ảnh h−ởng xấu đến tính chất của thép khi làm việc lâu dài; - Có tính hàn tốt, không yêu cầu dùng các ph−ơng pháp hàn và nhiệt luyện phức tạp và đắt tiền. Trong thực tế, thép cacbon, thép hợp kim thấp và thép hợp kim cao đ−ợc sử dụng rộng rãi để chế tạo các bộ phận của lò hơi. 10.2.2 Thép cacbon Đa số các chi tiết của lò hơi đ−ợc chế tạo bằng thép cacbon. Khi tăng hàm l−ợng cacbon (C) trong thép thì độ bền của nó tăng và tính dẻo giảm xuống. Trên Ver. 1.0 121
39. quan điểm độ bền thì dùng thép có hàm l−ợng C cao, tuy nhiên khi đó chất l−ợng mối hàn nối sẽ giảm vì có sự tôi thép trong không khí khi hàn. Vì thế hàm l−ợng C trong thép cacbon dùng để chế tạo lò hơi đ−ợc hạn chế rất nghiêm ngặt, cụ thể là C%≤ 0, 25 . Ngoài ra, trong thép còn có các thành phần khác là Mn, Si, S, P và O2. Mangan (Mn) đ−ợc đ−a vào thép để khử ôxy của thép trong quá trình nấu chảy và nó nằm trong thép d−ới trạng thái hòa tan (với số l−ợng 0,3ữ 0,8% ). Silic (Si) cũng giống nh− Mn, đ−ợc đ−a vào thép để làm chất khử ôxy. Một l−ợng nhỏ Si < 0,5% còn lại sau khi khử ôxy đ−ợc hòa tan trong ferit. Si làm tăng độ bền của thép nh−ng cũng làm tăng cả khuynh h−ớng kết tinh lại sau khi có biến dạng dẻo nhỏ. Photpho (P) là nguyên tố không muốn có trong thép vì nó làm giảm độ dai va đập ak và có khả năng sinh ra giòn nguội. Hàm l−ợng P trong thép lò hơi không đ−ợc lớn hơn 0,045% . L−u huỳnh (S) là tạp chất có hại vì nó tạo điều kiện sinh ra giòn nóng, nghĩa là phá hủy giòn thép ở nhiệt độ 800ữ 1200 oC. Trong các thép lò hơi hàm l−ợng S đ−ợc hạn chế ở trị số 0,03ữ 0,045%. Ôxy (O2) cũng nh− nitơ (N2) và hydrô (H2) nằm lại trong thép do khử khí không hoàn toàn. O2 trong thép với một l−ợng nhỏ cũng làm giảm tính chống ăn mòn của thép. Hàm l−ợng O2 và N2 trong thép có chất l−ợng ≤ 0,01% và hàm l−ợng H2 ≤ 0,001% . Để chế tạo bao hơi của lò hơi có áp suất thấp, áp suất trung bình và áp suất nâng cao, p < 6,0 MPa, ta dùng thép cacbon có chất l−ợng nhãn hiệu 15K, 20K, 25K (của Nga) hoặc t−ơng đ−ơng. Đối với lò hơi có áp suất p < 0,08 MPa có thể dùng o thép cacbon chất l−ợng th−ờng CT3 , nếu nhiệt độ kim loại không lớn hơn 120 C. Để chế tạo bao hơi của lò cao áp, p = 612,5ữ MPa thì phải dùng thép cacbon nhãn hiệu đặc biệt 22K hoặc t−ơng đ−ơng. Các ống dẫn n−ớc, dẫn hơi và ống bề mặt đốt th−ờng đ−ợc chế tạo từ thép 10 và 20 và t−ơng đ−ơng. Khi ấy nhiệt độ kim loại ống bề mặt đốt không đ−ợc lớn hơn 500 oC, kim loại ống góp và ống dẫn hơi không lớn hơn 450 oC. 10.2.3 Thép hợp kim thấp và hợp kim cao 10.2.3.1. Thép hợp kim thấp 10.2.3.2. Thép hợp kim cao 10.2.3.3. Các loại thép đặc biệt Các giá treo, giá đỡ, các chi tiết giữ, thiết bị thổi tro bụi làm việc trong điều kiện nặng nề không đ−ợc làm mát nên thép dùng để chế tạo các chi tiết ấy phải có tính Ver. 1.0 122
40. chịu nóng cao. Các mác thép dùng để chế tạo các chi tiết giữ gồm có 30CrMo, 35CrMo, 38Cr, và 40Cr. Những chi tiết nh− giá đỡ, giá treo, kẹp, thiết bị thổi th−ờng đ−ợc chế tạo bằng các mác thép nh− đ−ợc cho trong bảng 10.2. 10.3 Tính sức bền của những chi tiết chính của lò hơi 10.3.1 Ph−ơng pháp tính Yêu cầu nhất thiết đối với lò hơi là đạt độ an toàn tối đa khi tiêu hao kim loại là tối thiểu. ở đây tồn tại hai ph−ơng pháp tính sức bền các chi tiết của lò hơi là ph−ơng pháp ứng suất giới hạn và ph−ơng pháp phụ tải giới hạn. Các nhà khoa học đã đi đến kết luận là tính sức bền theo phụ tải giới hạn sẽ kinh tế hơn, vì đối với một chi tiết có thể cho phép mang phụ tải lớn hơn phụ tải ứng với ứng suất giới hạn. Trong các tiêu chuẩn tính toán ng−ời ta dùng ph−ơng pháp phụ tải giới hạn để tính sức bền các chi tiết lò hơi. 10.3.1.1. Chọn ứng suất cho phép Tr−ớc khi tính sức bền phải xác định ứng suất cho phép đối với vật liệu đã cho và nhiệt độ tính của từng chi tiết. ứng suất cho phép đ−ợc xác định dựa vào nhiệt độ tính toán của vách (nhiệt độ kim loại) và mác thép. Tính sức bền các chi tiết lò hơi theo ứng suất cho phép sau: * σ cp =ησ cp , (11-6) * trong đó: η là hệ số kể đến đặc điểm cấu tạo và vận hành của chi tiết; σ cp là ứng suất cho phép định mức, lấy theo bảng. Nếu nh− thép sử dụng mà không có những số liệu * về σ cp thì nó đ−ợc lấy bằng giá trị nhỏ nhất trong ba giá trị sau đây: σ t σ t σ t σ * ≤ b ; σ * ≤ ch ; σ * ≤ D , (11-7) cp 2,6 cp 1, 5 cp 1, 5 t t t ở đây: σ b , σ ch , σ D là những giá trị đ−ợc bảo đảm ở nhiệt độ làm việc t của vách. 10.3.1.2. Nhiệt độ tính toán của vách * Nhiệt độ tính toán của vách để xác định σ cp đ−ợc lấy phụ thuộc vào loại và nhiệt độ môi chất chứa trong phần tử tính toán và vào những điều kiện đốt nóng phần tử bởi khói và làm lạnh bởi môi chất. Trong mọi tr−ờng hợp nhiệt độ tính toán của vách không đ−ợc lấy thấp hơn 250 oC. a- Nhiệt độ tính toán của vách bao hơi và các panen chứa chất lỏng hay hơi bão hòa lấy nh− sau: - Đối với bao hơi đặt ngoài đ−ờng khói hay cách nhiệt tốt thì ttv= bhòa (11-8) Ver. 1.0 123
41. - Đối với bao hơi không cách nhiệt đ−ợc đặt trong đ−ờng khói đối l−u, khi nhiệt o độ khói tkhói ≤ 600 C: o ttvbhòa=+1, 2 S + 10, C (11-9) o ∆=tt()max − ttb và không đ−ợc lấy nhỏ hơn 10 C; à là hệ số khuếch tán nhiệt không đều theo chu vi ống; qmax là c−ờng độ dòng nhiệt lớn nhất hay suất phụ tải nhiệt lớn nhất của bề mặt hấp thu nhiệt, kW/mK; β là tỷ số giữa đ−ờng kính ngoài và đ−ờng kính trong của ống β ==DDnt//(2) D n D n − S; S là chiều dày vách (thành) ống, mm; λ là hệ số dẫn nhiệt của kim loại ống, kW/mK. - Đối với các ống của bộ quá nhiệt đối l−u ở các lò hơi có plv ≤ 2,5 MPa và nhiệt độ hơi quá nhiệt không cao hơn 425 oC thì: o ttvqn=+70 C (11-16) e- Nhiệt độ tính toán của vách các ống bộ hâm n−ớc đ−ợc tính theo các công thức sau: - Đối với bộ hâm n−ớc của lò có tuần hoàn tự nhiên và tuần hoàn c−ỡng bức nhiều lần kiểu không sôi: o ttv=+ bhòa 30 C (11-17) - Đối với bộ hâm n−ớc kiểu sôi tính theo công thức của các ống sôi. - Đối với bộ hâm n−ớc của lò hơi trực l−u: o ttvtb=+∆+ t40 C (11-18) f- Nhiệt độ tính toán của vách ống góp dàn ống sinh hơi, ống góp bộ hâm n−ớc và bộ quá nhiệt lấy nh− sau: - Đối với những ống góp không bị đốt nóng (đặt ngoài đ−ờng khói hay cách nhiệt chắc chắn) của bộ hâm n−ớc, của dàn ống sinh hơi và ống góp hơi bão hòa của lò hơi có tuần hoàn tự nhiên và tuần hoàn c−ỡng bức nhiều lần, ống góp vào của bộ hâm n−ớc ở lò trực l−u, ta lấy: ttvtb= (11-19) - Đối với các ống góp của bộ quá nhiệt (trừ ống góp hơi bão hòa) lấy: ttvtb=+∆ xt, (với x = 0,5) (11-20) 10.3.2. Tính sức bền một số chi tiết (phần tử) của lò hơi 10.3.2.1. Chiều dày vách của chi tiết hình trụ chịu áp suất bên trong (bao hơi, ống góp): Chiều dày vách của chi tiết hình trụ chịu áp suất bên trong (bao hơi, ống góp) đ−ợc xác định theo các công thức sau: - Khi tính theo đ−ờng kính trong ta có: pD SC=+t , m (11-21) 2ϕσcp − p - Khi tính theo đ−ờng kính ngoài ta có: Ver. 1.0 124
42. pD SC=+ng , m (11-22) 2ϕσcp − p trong đó: p là áp suất tính toán, MPa; Dt và Dng là đ−ờng kính trong và đ−ờng kính ngoài, m; ϕ là hệ số bền của chi tiết bị yếu đi do các mối hàn hay có các lỗ để nối ống; σ cp là ứng suất cho phép của vật liệu, MPa; C là bổ sung cho chiều dày tính toán của vách, khi chiều dày tấm thép nhỏ hơn 20 mm lấy C = 1 mm, khi chiều dày tấm thép lớn hơn 20 mm lấy C = 0. 11.3.2.2. Chiều dày vách đáy bao hơi có dạng elip hay dạng cầu: Chiều dày vách đáy bao hơi có dạng elip hay dạng cầu đ−ợc xác định theo công thức sau: pD D SC=+tt, m (11-23) 42zphσ cp− t nếu thoả mãn điều kiện: h SC− d t ≥≤≤0, 2; 0,1; 0,6. DDDttt Trong công thức trên ký hiệu: p là áp suất tính toán, MPa; Dt là đ−ờng kính trong, m; ht là chiều cao phần lồi của đáy tính đến bề mặt bên trong, m; σ cp là ứng suất cho phép của vật liệu, MPa; C là bổ sung cho chiều dày tính toán, C = 0,05 (S - C) nh−ng không nhỏ hơn 1 mm; z là hệ số tính đến sự làm yếu đáy do có các lỗ, lấy tuỳ thuộc thông số d a = : DSt ()− C 2 khi a ≤ 0, 4 lấy z = 1,0; khi 0, 4≤ a 2 lấy z = ()1, 25a + 1, 5 2(a + 2). Ver. 1.0 125
43. Hình 10.4. Đáy lồi dạng elip. a - không có lỗ ở tâm; b - có lỗ ở tâm. 10.3.2.3. Chiều dày vách đáy tròn phẳng và nắp phẳng : Chiều dày vách đáy tròn phẳng và nắp phẳng đ−ợc xác định theo công thức: KDt p S1 = , m (11-24) K0 σ cp trong đó: K là hệ số kể đến tỷ số giữa chiều dày vách ống góp và chiều dày đáy, ⎛⎞S K =−0, 41⎜⎟ 1 0, 23 phải không nhỏ hơn 0,31; ⎝⎠S1 K0 là hệ số đ−ợc lấy tuỳ thuộc vào tỷ số giữa đ−ờng kính lỗ ở đáy d và đ−ờng d kính trong của ống góp Dt, tức là tỷ số : Dt d d Khi < 0,35 có K0 = 1- 0,43 , Dt Dt d Khi 0,35≤≤ 0,75 lấy K0 = 0,85; Dt p là áp suất tính toán, MPa; σ cp là ứng suất cho phép của vật liệu, MPa. Hình 10.5. Các kiểu đáy và nắp phẳng. 10.4.2.4. Chiều dày vách các ống bề mặt truyền nhiệt và ống dẫn: Chiều dày vách các ống bề mặt truyền nhiệt (sinh hơi, quá nhiệt, hâm n−ớc) và ống dẫn đ−ợc xác định theo các công thức sau: Ver. 1.0 126
44. Khi tính theo đ−ờng kính trong của ống: pdt SC+ 1 , m (11-25) 2σ cp − p Khi tính theo đ−ờng kính ngoài của ống: pdng SC=+1 , m (11-26) 2σ cp + p trong đó: p là áp suất tính toán, MPa; ddng, t là đ−ờng kính ngoài và đ−ờng kính trong của ống, m; σ cp là ứng suất của vật liệu làm ống, MPa; C1 là bổ sung cho chiều dày tính toán, th−ờng lấy C1 = 0,5 mm. Ver. 1.0 127
45. Ch−ơng 11. Vận hành lò hơi 11.1. Các chế độ vận hành lò hơi Nhiệm vụ chủ yếu khi vận hành lò hơi là đảm bảo sự làm việc tin cậy, an toàn của lò hơi trong một thời gian dài với việc đạt đ−ợc độ kinh tế cao nhất khi sản xuất đủ l−ợng hơi yêu cầu và tuân thủ đồ thị phụ tải. Việc vận hành lò hơi phải thực hiện đúng quy trình vận hành. Trong quy trình vận hành cho biết các thông số của hơi, n−ớc, khói và không khí ở công suất định mức, công suất tối thiểu, tối đa, trung gian và độ chênh lệch cho phép của các thông số ấy. Phụ tải định mức là phụ tải tính toán dùng để xác định kích th−ớc của các bề mặt truyền nhiệt trong lò hơi ứng với các thông số của hơi và hiệu suất của lò đã cho tr−ớc. Phụ tải tối thiểu của lò hơi phụ thuộc kiểu lò hơi, dạng nhiên liệu và biện pháp đốt. ở lò hơi có bao hơi, tuần hoàn tự nhiên phụ tải tối thiểu bằng 30 ữ 40% phụ tải định mức do phải đảm bảo sự tuần hoàn tin cậy của môi chất (n−ớc và hỗn hợp hơi n−ớc) và sự cháy ổn định của nhiên liệu. ở lò hơi trực l−u phụ tải tối thiểu đ−ợc chọn theo điều kiện làm việc tin cậy của các dàn ống sinh hơi và th−ờng bằng 25 ữ 30% phụ tải định mức. Chế độ làm việc của lò hơi đ−ợc đặc tr−ng bởi giá trị của phụ tải và tổ hợp các thông số xác định mức độ kinh tế của quá trình sản xuất hơi. Chế độ làm việc ổn định là chế độ mà giá trị của mọi thông số xác định sự làm việc của lò hơi không thay đổi trong một thời gian dài. Tuy nhiên trong chế độ làm việc ổn định vẫn cho phép các thông số có sự chênh lệch ít nhiều so với giá trị trung bình vì có sự thay đổi nhiệt l−ợng sinh ra trong buồng lửa, l−ợng không khí cấp vào lò. Nếu sự chênh lệch của các thông số nói trên không nhiều so với chế độ ổn định thì ta có chế độ không đổi. Vì thế chế độ không đổi đ−ợc coi là gần với chế độ ổn định. Trong chế độ làm việc ổn định của lò hơi, quan hệ giữa các thông số ra và vào đ−ợc thể hiện qua các đặc tính tĩnh. Ví dụ một trong các đặc tính tĩnh là quan hệ giữa các tổn thất nhiệt và hệ số không khí thừa (hình vẽ 11.1). 129
46. Hiểu biết đầy đủ các quy luật xảy ra trong quá trình quá độ là cần thiết để đ−a ra đ−ợc các hệ thống điều chỉnh tự động và đánh giá mức độ làm việc tin cậy của các phần tử lò hơi. Các công việc khi vận hành lò hơi bao gồm: chuẩn bị và khởi động lò hơi vào làm việc; trông coi, điều khiển và điều chỉnh sự làm việc của lò hơi khi vận hành bình th−ờng; ngừng lò, bảo quản và bảo d−ỡng lò hơi trong thời gian lò ngừng làm việc. 11.2. Các quá trình không ổn định trong lò hơi có bao hơi Chế độ làm việc không ổn định của lò hơi xảy ra khi mất cân bằng vật chất và cân bằng năng l−ợng do thay đổi l−ợng nhiệt sinh ra trong buồng lửa, thay đổi nhiệt độ, l−u l−ợng n−ớc cấp, thay đổi chế độ không khí của lò hơi, khi mất cân bằng giữa l−ợng hơi do lò hơi sản ra và l−ợng hơi tiêu thụ tại hộ tiêu thụ. ở lò hơi có bao hơi đ−ờng hơi n−ớc đ−ợc phân thành ba phần: phần hâm n−ớc (xảy ra trong bộ hâm n−ớc), phần sinh hơi (xảy ra trong các dàn ống sinh hơi), phần quá nhiệt (xảy ra trong bộ quá nhiệt). Bao hơi là khâu liên hệ về thủy lực giữa ba phần nói trên. 11.2.1. Sự thay đổi phụ tải nhiệt hay l−ợng nhiệt sinh ra trong buồng lửa 11.2.2. Sự thay đổi l−u l−ợng n−ớc cấp Khi lò hơi làm việc bình th−ờng thì mức n−ớc trong bao hơi dao động trong phạm vi rất nhỏ xung quanh mức n−ớc trung bình. Mức n−ớc trong bao hơi đ−ợc điều chỉnh bằng cách thay đổi l−u l−ợng n−ớc cấp. Vì thể tích n−ớc đ−ợc điều chỉnh trong bao hơi của các lò hơi công suất trung bình và lớn là rất nhỏ nên không cho phép l−u l−ợng n−ớc cấp chênh lệch nhiều so với l−u l−ợng trung bình. Khi l−u l−ợng n−ớc cấp thay đổi ít thì l−ợng nhiệt hấp thu của bộ hâm n−ớc thay đổi trong phạm vi nhỏ và có thể coi nh− không đổi vì hệ số truyền nhiệt k thực tế chỉ phụ thuộc vào hệ số tỏa nhiệt α1 . Sự thay đổi l−u l−ợng n−ớc cấp cũng ít ảnh h−ởng đến độ chênh nhiệt độ trung bình ∆t , vì ∆t đ−ợc xác định chủ yếu bởi độ hn hn chênh nhiệt độ ở chỗ vào bộ hâm n−ớc ∆tv nh−ng ∆tv thực tế là 130
47. không thay đổi. Bởi vậy l−ợng nhiệt do n−ớc cấp mang vào bao hơi không phụ thuộc vào sự dao động của l−u l−ợng n−ớc cấp. L−ợng hơi do bề mặt sinh hơi sản ra phụ thuộc vào phụ tải nhiệt của bề mặt đó và vào mức độ đốt nóng n−ớc ch−a đến sôi ∆ics . Nh−ng ∆ics thay đổi rất nhỏ nên toàn bộ công suất hơi đ−ợc xác định bởi phụ tải nhiệt của các dàn ống sinh hơi chứ không phụ thuộc vào l−u l−ợng n−ớc cấp. Từ những phân tích trên đây ta thấy khi thay đổi l−u l−ợng n−ớc cấp ở lò hơi có bao hơi thì chỉ có mức n−ớc trong bao hơi bị thay đổi còn các thông số khác nh− công suất hơi, nhiệt độ của hơi thực tế không thay đổi. Nếu không khôi phục l−u l−ợng n−ớc cấp phù hợp với ph−ơng trình cân bằng vật chất thì mức n−ớc có thể không nằm trong giới hạn cho phép, đồng thời các thông số còn lại nh−: công suất hơi, nhiệt độ hơi quá nhiệt đ−ợc giữ không đổi cho đến khi bắt đầu xảy ra sự cố. 11.2.3. Sự thay đổi nhiệt độ n−ớc cấp Khi thay đổi nhiệt độ n−ớc cấp tức là thay đổi nhiệt l−ợng do n−ớc mang vào lò thì công suất hơi của lò giảm xuống, nhiệt độ hơi quá nhiệt tăng lên, mức n−ớc trong bao hơi giảm xuống ( ∆V < 0 ). Trong thực tế sự dao động nhỏ của nhiệt độ n−ớc cấp không ảnh h−ởng đến các thông số của lò hơi. 11.2.4. Sự thay đổi độ ẩm của nhiên liệu Độ ẩm của nhiên liệu thay đổi sẽ làm ảnh h−ởng nhiều đến đặc tính làm việc của lò hơi (hình vẽ 11.3). 11.3. Khởi động lò hơi có bao hơi Khởi động và ngừng lò hơi kèm theo sự thay đổi đáng kể của các ứng suất trong các phần tử của lò d−ới tác dụng của biến dạng 131
48. nhiệt và sự thay đổi của các lực cơ học. Những ứng suất phụ sinh ra có thể đạt đến giới hạn nguy hiểm. Vì vậy khởi động và ngừng lò hơi là những thời kỳ quan trọng nhất trong vận hành lò, nguời vận hành phải biết thao tác chính xác đảm bảo độ tin cậy và an toàn cao cho lò hơi, đồng thời phải đảm bảo độ kinh tế của lò hơi nhất là các lò hơi công suất lớn và việc khởi động và ngừng lò hơi đ−ợc lặp lại nhiều lần. Khi khởi động lò hơi từ trạng thái lạnh (lò đã ngừng hoạt động lâu ngày) phải tiến hành kiểm tra và xem xét kỹ mọi thiết bị chính và phụ của lò hơi, nếu khởi động sau khi sửa chữa thì còn phải tiến hành những công việc khác nữa nh− kiềm lò. Tiến hành kiểm tra buồng lửa và đ−ờng khói sau buồng lửa để biết tình trạng của lò hơi đã sẵn sàng làm việc hay ch−a. Công nhân vận hành lò hơi phải kiểm tra các bề mặt truyền nhiệt của lò hơi, t−ờng lò, các cửa ng−ời chui, cửa thăm lửa, van phòng nổ, các vòi phun nhiên liệu, máy cấp bột than, quạt gió, quạt khói, các trang bị khác của hệ thống nghiền than, van an toàn, ống thủy, áp kế và các bộ điều chỉnh tự động sự làm việc của lò hơi, các dụng cụ kiểm tra đo l−ờng. Tr−ớc khi đốt lò phải mở các van xả khí, phải đóng các van xả đáy, phải mở van xả bộ quá nhiệt và van trên đ−ờng tái tuần hoàn giữa bao hơi và bộ hâm n−ớc. 11.3.1. Cấp n−ớc vào lò Cấp n−ớc vào lò có chất l−ợng cần thiết và có nhiệt độ bằng 50 ữ 90 0C. Nếu cấp n−ớc có nhiệt độ cao hơn hoặc thấp hơn thì các chi tiết nh−: bao hơi, ống sinh hơi sẽ đ−ợc đốt nóng hay làm lạnh nhanh và không đều do đó có thể gây ra ứng suất nhiệt trong các phần tử đó. Các ống của bộ hâm n−ớc và các ống sinh hơi t−ơng đối mỏng nên việc đốt nóng nhanh, bao hơi có vách dày nên đ−ợc đốt nóng chậm hơn nhiều. Các lớp bên trong của kim loại vách bao hơi đ−ợc đốt nóng nhanh hơn những lớp bên ngoài. Hiệu số nhiệt độ trong vách bao hơi đ−ợc xác định theo công thức sau: ω ∆=tx2 , 0C (12-2) v 2a trong đó: 132
49. dt ω = là tốc độ nâng nhiệt độ của môi tr−ờng nóng hay nói dτ cách khác là tốc độ đốt lò, 0C/h; λ a = là hệ số dẫn nhiệt độ, m2/h; c ρ 11.3.2. Sự đốt nóng bao hơi và bề mặt đốt sinh hơi trong thời gian đốt lò ở các lò hơi lớn vách bao hơi sẽ bị đốt nóng không đều trong thời kỳ đầu của quá trình đốt lò. Vách phía trên bị đốt nóng nhiều hơn vách phía d−ới (tttr> d ). Do đó bao hơi có thể bị biến dạng uốn và trong vách có ứng suất nén và kéo bổ sung. Giá trị của các ứng suất nói trên đ−ợc xác định theo công thức: 2 σ nk, = αEt∆ , N/m (12-4) trong đó: α = 11.10-6 mm/mmK là hệ số giãn nở nhiệt của thép; E = (2,0 ữ 2,1).104 N/mm2 là modul dàn hồi của thép; tt− ∆=t tr d , 0C. 2 Những biến dạng của bao hơi chỉ sinh ra trong thời kỳ có trạng thái nhiệt ch−a ổn định. Khi trạng thái nhiệt đã ổn định thì những biến dạng ấy mất đi hoặc chỉ còn rất nhỏ. Trong lò hơi có tuần hoàn tự nhiên hiện t−ợng đốt nóng và biến dạng cũng xảy ra không đều trong các dàn ống sinh hơi và ống góp do nhiệt l−ợng hấp thu của chúng khác nhau và do đó tuần hoàn ở trong chúng khác nhau. Sự đốt nóng không đồng đều các vòng tuần hoàn là nguyên nhân hạn chế tốc độ đốt lò để gia tốc việc đốt nóng các ống đ−ợc đốt nóng yếu ta phải tiến hành xả các ống góp d−ới của chúng. 11.3.3. Bảo vệ bộ quá nhiệt trong thời gian đốt lò Trong lúc đốt lò l−ợng nhiệt để sinh hơi t−ơng đối nhỏ vì phải tiêu thụ một l−ợng Ng−ời ta dùng một số biện pháp để làm mát các ống bộ quá nhiệt trong khi đốt lò nh− sau: 133
50. − Cho hơi đi qua các ống của bộ quá nhiệt và xả ra ngoài trời; − Đối với bộ quá nhiệt nằm ngang ng−ời ta cho n−ớc lò hay n−ớc ng−ng đi qua các ống của bộ quá nhiệt do đó giảm đ−ợc tổn thất nhiệt do xả và gia tốc đ−ợc quá trình đốt lò; − Đối với bộ quá nhiệt đặt đứng, khi ngừng lò có n−ớc ng−ng đọng lại trong nửa d−ới của các ống đứng, khi đốt lò n−ớc đọng này bốc hơi và đ−ợc xả ra ngoài trời do đó các ống đ−ợc làm mát. − Khi đã mở van cấp hơi từ lò hơi vào ống góp hơi chung thì ngừng xả bộ quá nhiệt. 11.3.4. Làm mát bộ hâm n−ớc trong thời gian đốt lò Khi đốt lò nếu những đoạn ống ở cuối bộ hâm n−ớc không đ−ợc làm mát tin cậy thì có thể sinh ra hơi quá nhiệt trong các ống này và ống sẽ bị đốt nóng quá mức. Trong khi đốt lò th−ờng cấp n−ớc theo định kỳ, l−ợng n−ớc cấp lúc đó đ−ợc xác định bởi l−ợng xả từ bộ quá nhiệt và xả bởi các ống góp d−ới của dàn ống sinh hơi. Để làm mát các ống bộ hâm n−ớc ng−ời ta đặt đ−ờng tái tuần hoàn giữa bao hơi và ống góp vào của bộ hâm n−ớc. N−ớc từ bao hơi chảy theo đ−ờng tái tuần hoàn về bộ hâm n−ớc rồi đi theo các ống của bộ hâm n−ớc để trở về bao hơi (hình 11.5a,b). ở những lò hơi lớn ng−ời ta bơm n−ớc liên tục qua bộ hơi n−ớc trong lúc đốt lò và n−ớc đ−ợc xả về bình khử khí, nh− vậy không cần đ−ờng tái tuần hoàn nữa (hình 11.5c). Tốc độ đốt lò bị hạn chế do các ứng suất nhiệt sinh ra trong các chi tiết của lò hơi và phải bảo đảm để tốc độ tăng nhiệt độ bão hòa trong bao hơi không lớn hơn 1,5 ữ 20C/phút. Thời gian đốt lò hơi có bao hơi trung áp th−ờng là 2 ữ 4h, lò hơi cao áp và siêu cao áp t−ơng ứng là 3 ữ 4h và 8 ữ 12h, lò hơi trực l−u là 1 ữ 2h. Trên hình vẽ 11.6 biểu diễn một ví dụ đồ thị đốt lò hơi cao áp. 134
51. 11.4. Vận hành lò hơi khi làm việc bình th−ờng Khi lò hơi làm việc bình th−ờng ng−ời vận hành có nhiệm vụ điều chỉnh công suất hơi của lò hơi phù hợp với nhu cầu của hộ tiêu thụ và đảm bảo các thông số hơi theo quy định cũng nh− độ kinh tế của quá trình cháy nhiên liệu. Các đại l−ợng và thông số d−ới đây cần phải đ−ợc điều chỉnh và duy trì: công suất hơi của lò hơi, độ kinh tế của quá trình cháy, mức n−ớc trong bao hơi, nhiệt độ hơi quá nhiệt. 11.4.1. Điều chỉnh công suất hơi của lò hơi Khi nhu cầu tiêu thụ hơi của hộ tiêu thụ thay đổi thì áp suất của hơi ở lò hơi cũng thay đổi theo. áp suất của hơi ở lò hơi sẽ tăng lên khi giảm l−ợng hơi tiêu thụ và ng−ợc lại. Ng−ời vận hành phải điều chỉnh sự làm việc của lò hơi để đảm bảo sự cân bằng giữa l−ợng hơi do lò hơi sản ra và l−ợng hơi sử dụng ở hộ tiêu thụ nhằm giữ cho áp suất của hơi ở lò hơi không thay đổi. Muốn tăng công suất hơi của lò hơi cần phải tăng c−ờng quá trình cháy nhiên liệu để sinh ra đủ nhiệt l−ợng cung cấp cho n−ớc sinh hơi tức là tăng l−ợng nhiên liệu và không khí cấp vào lò với một tỉ lệ thích hợp. Ng−ợc lại khi giảm công suất hơi phải đồng thời giảm l−ợng nhiên liệu và không khí cấp vào lò. Xung l−ợng để điều chỉnh trong tr−ờng hợp này là công suất (l−u l−ợng) hơi và tốc độ ∂p thay đổi áp suất hơi . Các xung l−ợng này sẽ tác động lên các bộ ∂τ điều chỉnh l−u l−ợng nhiên liệu và l−u l−ợng không khí cấp vào buồng lửa lò hơi. 11.4.2. Điều chỉnh độ kinh tế của quá trình cháy Để điều chỉnh độ kinh tế của quá trình cháy phải duy trì hệ " số không khí thừa tối −u ở cuối buồng lửa (αbl ) và phân phối không khí tại các vòi phun phù hợp với l−u l−ợng nhiên liệu cấp đến vòi " phun. Giá trị tối −u của αbl đ−ợc xác định trên cơ sở đảm bảo giá trị tối thiểu của các tổn thất nhiệt q3 , q4 . Khi phân phối đều nhiên liệu và không khí cho các vòi phun sẽ góp phần làm giảm nhiệt độ vách 135
52. ống sinh hơi trong buồng lửa và giảm sự “vênh” (không đồng đều) của nhiệt độ khói ở cửa ra buồng lửa và tạo điều kiện thuận lợi để không có hiện t−ợng đóng xỉ trong buồng lửa. 11.4.3. Điều chỉnh và duy trì mức n−ớc trong bao hơi dao động nhỏ trong phạm vi cho phép. Khi mức n−ớc tăng lên sẽ làm tăng các giọt n−ớc lò bị cuốn theo hơi vào các ống của bộ quá nhiệt, điều này không những làm giảm chất l−ợng (độ sạch) của hơi mà còn xảy ra bám muối trên vách ống kim loại bộ quá nhiệt dẫn đến tăng nhiệt độ vách ống và ống sớm bị h− hỏng. Nếu mức n−ớc trong bao hơi quá thấp sẽ ảnh h−ởng xấu đến quá trình tuần hoàn của n−ớc và hỗn hợp hơi n−ớc trong vòng tuần hoàn tự nhiên của lò hơi (xem ch−ơng 6). 11.4.4. Điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt ở lò hơi có bao hơi nhiệt độ của hơi quá nhiệt bị thay đổi khi thay đổi phụ tải của lò hơi, hệ số không khí thừa trong buồng lửa, nhiệt độ n−ớc cấp, độ ẩm của nhiên liệu, có đóng xỉ trong buồng lửa, Nhiệm vụ điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt là duy trì để nhiệt độ này dao động trong phạm vi quy định, chỉ cho phép chênh lệch với giá trị định mức từ +100C ữ -150C đối với các lò hơi trung áp và từ +50C ữ -100C đối với lò hơi cao áp và siêu cao áp. Khi điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt về phía hơi ng−ời ta đặt bộ giảm ôn kiểu bề mặt hoặc kiểu phun n−ớc thành s−ơng trực tiếp vào hơi. Để điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt đối với bộ giảm ôn kiểu bề mặt ta thay đổi l−u l−ợng n−ớc chảy trong ống chữ U của bộ giảm ôn, đối với bộ giảm ôn kiểu phun n−ớc vào hơi ta thay đổi l−u l−ợng n−ớc phun. Ng−ời ta th−ờng lấy tốc độ thay đổi nhiệt độ hơi ∂t quá nhiệt và bản thân nhiệt độ của hơi sau bộ quá nhiệt t làm ∂τ qn xung l−ợng để điều chỉnh. Đồng thời trong ca vận hành ng−ời công nhân vận hành lò hơi phải tiến hành thông rửa ống thủy, thử van an toàn để chứng 136
53. minh van không bị kẹt, xả đáy (xả định kỳ), thổi tro bụi bám trên các dàn ống sinh hơi trong buồng lửa và các ống của bề mặt truyền nhiệt đối l−u phía sau buồng lửa, vận hành hệ thống thải xỉ, hệ thống thiết bị lọc bụi, lọc các chất khí độc hại có trong khói tr−ớc khi thải khói vào khí quyển, ghi nhật ký vận hành và xử lý các sự cố xảy ra trong ca vận hành theo đúng quy trình. 11.5. Ngừng lò hơi Quá trình ngừng lò hơi là quá trình không ổn định, ng−ời vận hành phải thực hiện việc ngừng lò hơi đúng quy trình, bảo đảm độ tin cậy, độ an toàn cao và độ kinh tế của lò hơi. Tùy theo công dụng kỹ thuật ng−ời ta phân chia việc ngừng lò hơi thành 3 kiểu sau đây: − Ngừng lò để dự phòng (nóng hay lạnh); − Ngừng lò để sửa chữa; − Ngừng lò sự cố. 11.5.1. Ngừng lò bình th−ờng để dự phòng hay sửa chữa Công việc này đ−ợc tiến hành theo kế hoạch với thứ tự thao tác nh− sau: Trong lúc ngừng lò hơi phải liên tục theo dõi mức n−ớc trong bao hơi và cung cấp n−ớc vào bao hơi. 11.5.2. Ngừng lò sự cố Ngừng lò sự cố trong các tr−ờng hợp sau: Phải nhanh chóng ngắt lò hơi ra khỏi ống góp chung,ngừng cấp nhiên liệu và không khí vào lò, giảm hút khói, thải nhanh chóng nhiên liệu đang cháy trên ghi ra ngoài hoặc dùng n−ớc dập tắt nhiên liệu đang cháy trên ghi. Khi ngừng lò hơi lâu ngày (trên 1 tuần lễ) phải có những biện pháp tốt để bảo quản lò hơi khỏi bị ẩm và ôxy ăn mòn nh−: bảo quản khô, bảo quản ẩm, dùng áp suất d− trong lò hơi. 11.6. Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật vận hành lò hơi 137
54. Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật chủ yếu đặc tr−ng chế độ làm việc của lò hơi gồm có các chỉ tiêu kinh tế và các chỉ tiêu chế độ làm việc. 11.6.1. Một số chỉ tiêu kinh tế 1. Hiệu suất của lò hơi − Hiệu suất thô (brutto): Qbr ηbr = lv , (12-6) BQt − Hiệu suất tinh (netto): Qnet ηnet = lv , (12-7) BQt trong đó: B là l−ợng nhiên liệu tiêu thụ của lò hơi, kg/s; Qbr là nhiệt l−ợng do lò sản ra, kJ; Qnet là nhiệt l−ợng hữu ích của lò hơi sau khi đã trừ tự dùng, kJ; lv Qt là nhiệt trị thấp của nhiên liệu làm việc, kJ/kg. 2. Suất tiêu hao nhiên liệu quy −ớc bqu BQlv b = t , t/t (12-8) qu D 29310 trong đó 29310 kJ/kg là nhiệt trị của nhiên liệu chuẩn. 3. Suất tiêu hao điện năng cho tự dùng của lò hơi E e = , kWh/t (12-9) D trong đó E là l−ợng điện năng tự dùng của lò hơi, kWh. 4. Giá thành sản xuất hơi: là tỉ số giữa giá thành và l−ợng hơi do lò sản ra G g = , đồng/t (12-10) D đây là chỉ tiêu quan trọng nhất phản ảnh tổ hợp mọi điều kiện vận hành lò hơi nh−: độ tin cậy, độ kinh tế, mức độ sử dụng công suất đặt, mức độ hoàn hảo của việc vận hành và sửa chữa thiết bị. 11.6.2. Một số chỉ tiêu chế độ vận hành lò hơi 138
55. 1. Hệ số thời gian làm việc là tỉ số giữa thời gian làm việc của lò hơi τ lv và thời gian tính theo lịch (th−ờng tính theo năm): τ lvτ lv Klv ==.100 .100 , % (12-11) τ l 8760 trong đó τ l = 8760 h là số giờ của một năm. Đối với các lò hơi công suất lớn Klv = 70ữ 90% . 2. Hệ số sẵn sàng là tỉ số giữa thời gian tổng mà lò hơi làm việc và ở trạng thái dự phòng với thời gian tính theo lịch: τ lv+τ dp Kss = , (12-12) τ l Đối với lò hơi công suất lớn Kss = 0,79ữ 0,93. 3. Hệ số sử dụng công suất đặt của lò hơi là tỉ số giữa l−ợng hơi do lò sản ra sau thời gian τ lv và l−ợng hơi mà lò có thể sản ra sau thời gian tính theo lịch τ l khi lò hơi làm việc với công suất định mức: ∑ D Ksd = . (12-13) Ddm.8760 Thay vì Ksd ng−ời ta dùng chỉ tiêu số giờ sử dụng công suất đặt: ∑ D τ cs = . (12-14) Ddm 4. Thời gian làm việc liên tục trung bình và tối đa hay theo lý thuyết độ tin cậy đó là thời gian máy hỏng. 11.7. Vấn đề bảo vệ môi tr−ờng Khi đốt cháy nhiên liệu hữu cơ trong buồng lửa lò hơi sẽ sinh ra các sản phẩm cháy thể khí bao gồm các khí 2 hoặc 3 nguyên tử nh−: cacbonoxyt CO, cacbondioxyt CO2 (khí cacbonic), khí sunfurơ SO2, khí sunfuric SO3, các nitơ ôxyt NOx,Sản phẩm cháy của nhiên liệu rắn còn có tro xỉ và tro bụi bay theo khói. Các chất khí SOx và NOx là những chất rất độc hại không những đối với ng−ời, động vật mà cả đối với thực vật và thiết bị bằng kim loại. 139
56. Nguời sử dụng lò hơi phải có trách nhiệm xử lý khí độc hại và bụi có lẫn trong khói xuống bằng hoặc thấp hơn mức cho phép tr−ớc khi thải khói vào khí quyển nhằm góp phần bảo vệ môi tr−ờng. 140