Chơng Buồng lửa lò thiết bị đốt nhiên liệu 4.1 Quá trình phát triển lò 4.1.1 Lò kiểu bình lò ống lò, ống lửa 4.1.1.1 Lò kiểu bình Năm 1790 ngời ta đà chế tạo đợc lò kiểu bình dùng đinh tán Hình 4.1 lò kiểu bình 1- Bao hơi; 2- đáy bao hơi; 3- Đôm hơi; 4-ống dẫn ra; 6- đỡ; 7- nắp lỗ vệ sinh; 8- ¸p kÕ; 9- èng thủ; 10- van an toàn; 11- van chính; 12-van cáp nớc; 13- van chiều; 14- van xả; 15- ghi lò; 16- buồng lửa; 17- ngăn chứa tro; 18- cửa cấp than; 19- cửa cấp gió; 20- đờng khói; 21- gạch chịu lửa; 22- lớp cách nhiệt; 23- móng lò; 24- khói vào èng khãi; 25- èng khãi; 26- tÊm ®iỊu chØnh khãi Đây loại lò đơn giản Khói đốt nóng bên bình đốt nửa dới bình Lò có khối lợng nớc lớn Tỷ số bề mặt đốt lò lợng nớc F/G tơng đối nhỏ, khoảng m2/t, khói có nhiệt độ cao, đến 300 0C lớn Nhợc điểm bề mặt truyền nhiệt nhỏ, tối đa 25 ữ 30 m2, thân bình bị đốt nóng trùc tiÕp ®ã sinh øng st nhiƯt phơ kim loại thành bình Do đốt nóng giÃn nở không phần dới mà thành bình có ứng suất cao Tuần hoàn nớc không rõ rệt Để tăng bề mặt truyền nhiệt F(m2) ngời ta dùng nhiều bình Hơi sản xuất lò bÃo hòa Sản lợng nhỏ khoảng 200 ữ 500 kg/h Tiêu hao nhiều kim loại 250 ữ 300 kg/m2 19 4.1.1.2 Lò ống lò Với mục đích tăng F (m2) ngời ta dùng lò có cấu tạo (năm 1802) lò ống lò: đến ống có = 400 ữ 900 mm Buồng lửa đặt bên nên truyền nhiệt xạ mạnh ống lò Hình 4.2 lò bình có ống lò a) ống lò; b) hai ống lò; 1- ống lò; 2- ghi lò; 3-vành thân lò; 4- vành thân lò; 5- giá đỡ; 6- Đôm a) b) Sản lợng khoảng 0,8 ữ 1,5 t/h lò có ống lò 1, ữ 3,5 t/h lò có hai ống lò, tỷ lệ F/G tốt ÷ m2/t, dßng nhiƯt q = 11, 63 W/m2, suất sinh lò ống lò d = D / F ≈ 20 kg / m h 4.1.1.3 Lò ống lửa Lò ống lửa xuất vào khoảng năm 1829 ống lửa có đờng kính 50 ữ 80 mm Bề mặt truyền nhiệt tăng lên ữ 3,5 lần, áp suất làm việc đến 1,5 ữ 2, MPa 20 Ưu điểm lò ống lửa bề mặt truyền nhiệt lớn hơn, suất tiêu hao kim loại giảm Hình 4.3 Lò kiểu bình có ống lửa 1- thân lò; 2- ghi lß; 3- t−êng lß; 4- èng lưa; 5- khoang nớc; 6-khoang 4.1.1.4 Lò phối hợp ống lò - ống lửa Hình 4.4 Lò nằm ống lò ống lửa Lò ống lò, ống lửa có st sinh h¬i lín h¬n ( D / F = 25 kg/m2h) Truyền nhiệt xạ tốt ống lò truyền nhiệt đối lu mạnh ống lửa, khói ống nhỏ có tốc độ lớn Lò kiểu dòng khói quặt trở lại đà giúp giảm chiều dài lò gọn hơn, khói khỏi ống lò quặt vào ống lửa (xem hình vẽ 4.5) 21 Hình 4.5 Lò nằm ống lò ống lửa (400) có dòng khói quặt trở lại: 1- mặt sàng trớc; 2- mặt sàng sau; 3- thân ngoài; 4- thân (ống lß); 5- èng lưa; 6- èng n−íc; 7- hép khãi; 8- nhiệt hơi; 9- ống góp hơi; 10- ống khói; 11- xiphon để hút khói; 12- đôm hơi; 13- cửa vệ sinh Hình 4.6 Lò nằm ống lò ống lửa có dòng khói quặt trở lại 1- ống lò; 2- hộp khói; 3- ống lửa; 4- giằng; 5- đôm hơi; 6- thân Hình 4.7 trình bày lò đứng kiểu ống lò ống lửa -25 đốt than, áp suất làm việc p = 1,1Mpa; diƯn tÝch bỊ mỈt nhËn nhiƯt H = 37,7m2; gồm 156 ống lửa 51x2,5 mm Lò kiểu đứng phối hợp ống lò ống lửa Sản lợng đạt ữ t/h, áp suất đạt 0, ữ 0,8 MPa (hình vẽ 4.7; 4.8; 4.9) 22 Hình 4.8 Lò đứng ống lò ống nớc : 1- thân lò; 2- ống lò (thân trong); 3- buồng lửa; 4- chắn khói; 5- chùm ống nớc; 6- chắn khói; 7- mặt sàng trên; 8- ống khói; 9- chóp đỉnh lò; 10- van an toàn; 11- hộp giữ van an toàn; 12- ®iỊu chØnh khãi; 13- èng thủ; 14- cưa vƯ sinh; 15- cửa cấp nhiên liệu; 16- ghi lò; 17- bệ lß; 18- cưa vƯ sinh èng n−íc; 19- cưa vƯ sinh mặt sàng trên; 20- ống thuỷ tối; 21- áp kế; 23- cần điều chỉnh khói; 24- van chặn; 25- van chiều; 26- van xả đáy Trên hình 4.9 trình bày cấu tạo lò đứng ống lò ống khói K Lò đốt nhiên liệu khí, có áp suất đến 0,9Mpa, sản lợng đến 1,5 t/h 23 Lò đứng ống lò ống lửa ống nớc đợc trình bày trình bày hình 4.10 Lò đốt than; sản lợng 1t/h; áp suất p = 0,9Mpa; diƯn tÝch bỊ mỈt nhËn nhiƯt H = 35m2 24 Hình 4.13 Lò nằm ống lò ống nớc nằm ngang kiểu KB 1- thân ngoài; 2- ống lò (thân trong); 3- chắn khói; 4- ghi lò; 5- chùm ống nớc; 6- bao hơi; 7- nắp trớc; 8-nắp sau; 9- ống khói; 10- đế lò; 11- - áp kế; 12- đờng lấy ra; 13- van an toàn; 14- van xả đáy Trên hình 4.13 trình bày lò nằm ống lò ống nớc nằm ngang kiểu KB, sản lợng 0,7t/h; áp suất làm việc 0,7Mpa Một số nhợc điểm chung loại lò kể là: - Bề mặt truyền nhiệt bị hạn chế, tăng sản lợng theo yêu cầu (không lớn 15 ữ 18 t/h); 25 - Tiêu hao nhiều kim loại cho đơn vị bề mặt đốt ( 200 ữ 300 kg/m2); áp suất lớn 1,3 ữ 2, MPa; - Tuần hoàn nớc không rõ rệt Phơng hớng phát triển kỹ thuật chế tạo lò khắc phục đợc nhợc điểm loại lò cũ để tăng đợc sản lợng thông số Hình 4.14 trình bày lò nằm ống lò ống nớc kiểu -90, sản lợng 700kg/h; áp suất p =0,5Mpa; bề mặt nhận nhiệt H = 18,7m2; - Hình 4.14 Lò nằm ống lò ống nớc đứng 1- thân ngoài; 2- thân trong; 4- cụm èng n−íc ®øng; 10- d·y èng n−íc n»m ngang; 14- thúng nhiên liệu lỏng; 15- bao hơi; 16- ống nớc xuống; 17- ống lên; 18- vách ngăn; 19- chân đế 4.1.2 Lò ống nớc có hộp góp lò nhiều bao a) b) Hình 4.15 Lò có hộp góp bao đặt dọc; a) ống nớc ngang; b) ống nớc nghiêng: 1- ghi lò; 2- hộp góp; 3- bao hơi; 4- nhiệt 26 Lò ống nớc đợc phát triển ngời ta đà chế tạo ống liền (không có mối hàn dọc) Lò có từ nửa sau kỷ 19 Lò ống nớc có u điểm sau đây: Hình 4.16 Lò có hộp góp bao đặt ngang - - Có thể tăng bề mặt đốt chế tạo từ ống có đờng kính nhỏ đặt dày đờng khói; Cho phép tăng đáng kể áp suất ống sinh có đờng kính 50 ữ 100 mm, bao lúc làm nhiệm vụ bề mặt đốt nên giảm đờng kính đến 800 ữ 1500 mm; Giảm nhiều lợng kim loại tiêu hao cho lò, suất tiêu hao kim loại giảm từ ữ 10 t/t hơi/h đến ữ 3,5 t/t hơi/h 4.1.2.1 Lò ống nớc có hộp góp Loại lò có hộp góp với ống nớc nghiêng ( 10o ữ 15o so với mặt phẳng ngang) Có hai loại loại có bao đặt dọc loại có bao đặt ngang Số ống hạn chế chiều ngang lẫn chiều đứng Do có hộp góp tán đinh nên tăng áp suất lên cao đợc, dễ xì hở chỗ nối núc ống vào hộp góp giÃn nở nhiệt chúng không 27 Lò có hộp góp đợc chế tạo đến sản lợng 16 t/h, áp suất làm việc 2,0 MPa, bề mặt hấp thu nhiệt đạt đến 450 m2, suất sinh 35 kg/m2h, chiều dài ống nớc đến m ống thẳng 4.1.2.2 Lò ống nớc có ống góp phân đoạn Để khắc phục nhợc điểm hộp góp ngời ta phân hộp góp thành nhiều ống góp có tiết diện vuông hay chữ nhật, kích thớc ống góp vuông đạt đến 140 ì 140 mm Những lò hÃng Babcock-Wilcox khởi thảo chế tạo a) b) Hình 4.17 Lò có ống góp phân đoạn a) nối ống với hộp góp ; b) chi tiết nắp đậy lỗ ống góp 1- hộp góp; 2- bu lông; 3- êcu; 4- mốc ; a- lỗ kiểm tra;b- lỗ núc ống; c- nắp đậy Vì thời kỳ ngời ta cha biết xử lý nớc cấp cho lò nên phải đặt lỗ hộp góp hay ống góp phân đoạn đối diện với ống để làm cáu cặn bám ống biện pháp khí Những lỗ có nắp đậy kiểu enlip xiết bulông thật chặt nớc Anh, Đức, Mỹ mÃi tới năm 1940 ngừng hẳn việc sản xuất lò loại 4.1.2.3 Lò có nhiều bao Lò ống nớc đứng có tuần hoàn nớc rõ rệt mạnh Lò loại có ba, bốn năm bao (nh lò Sterling) đợc dùng phổ biến năm 1925 - 1930 28 Hình 4.24a Cấu tạo lò hai bao 1- dàn ống xạ; 2- bao trên; 3- áp kế; 4- van an toàn; 6- phân ly hơi; 8- đờng khói đi; 9- chắn; 10- cụm ống xạ; 11- thiết bị thổi bụi; 12- bao dới; 13- van xả đáy Trên hình 4.24a biểu diễn cấu tạo lò hai bao kiểu Lò đợc chế tạo với nhiều công suất áp súat khác Lò có áp suất làm việc ®Õn 1,4Mpa; 34 c«ng suÊt D = 2,5; 4; 6,5; 10 25t/h Hình 4.24b mô tả cấu trúc không gian dàn ống lò hai bao kiểu Trên hình 4.25 trình bày lò ghi xích, c«ng suÊt 35t/h, p = 4Mpa, tqn = 450 C, tnc = 1050C; đốt nhiên liệu hỗn hợp gỗ trấu; có nhiệt trị Qt = = 22,5Mj/kg; độ ẩm W = 8,25%; độ tro A = 26,6%; lợng chất bèc Vc = 36,4% DiƯn tÝch bỊ mỈt nhËn nhiƯt sinh H = 358m2; diện tích bề mặt đố nhiệt 360m2; hâm nớc 800m2; sấy không khí 500m2 Nhiệt độ không khí nóng khỏi sấy t = 1200C; nhiệt độ khóí thải khỏi lò t = 1600C; hiệu suất đạt 79% công suất đinh mức 81% công suất kinh tế; trở lực đờng không khí 2020pa; trở lực đờng khóí 1600pa; quạt khói có lu lợng 14m3/s; quạt gió có lu lợng 12,4m3/s nhiệt độ 00C áp suất 0,1Mpa.; Hình 4.26 biểu diễn cấu trúc lò hai bao có sản lợng D =50t/h, áp suất p = 6,4Mpa, nhiệt độ nhiệt tqn = 4600C, nhiệt độ nớc cấp vào lò tnc = 1300C 35 Hình 4.25 Lò ghi xích, công suÊt 35t/h, p = 4Mpa, tqn = 4500C, tnc = 1050C Lò đốt nhiên liệu khí lỏng; có diện tích bề mặt nhận nhiệt sinh H = 554m2; bề mặt nhiệt 589,5m2; hâm nớc 354m2; sấy không khí 1030m2; nhiệt độ không khí nóng t = 2110C; nhiệt độ khóí thải t = 1800C; hiệu suất đạt 87% đốt dâu 88% đốt khí; trở lực đờng không khí 2020pa; trở lực đờng khóí 960pa; trởlực đờng nhiệt 0,665Mpa; 36 lò thông số cao vai trò nhiệt tăng lên rõ rệt trở thành phần tử thiếu đợc thiết bị lò Lò có tuần hoàn tự nhiên dùng đến áp suất p = 18 MPa 4.1.3.2 Lò có tuần hoàn cỡng Bên cạnh lò có tuần hoàn tự nhiên nớc hỗn hợp nớc dàn ống sinh hơi, đà xuất vào năm 1923 lò có tuần hoàn cỡng Đó lò La Mont (Mỹ) có suất sinh đến 46 ữ 170 kg/m2h Vào năm 1930 - 1945 chúng đợc dùng phổ biến Mỹ có lò La Mont lớn D=250 ữ 430 t/h với p = 21,5 MPa Anh có loại lò với D = 1700 t/h, pqn = 17 MPa, tqn = 568 oC, nhiệt trung gian đến 568 oC Hình 4.30 Lò La Mont (Mỹ): bao hơi, bơm tuần hoàn, dàn ống sinh hơi, 4, nhiệt, hâm nớc 4.1.3.3 Lò trực lu ý tởng tạo lò kiểu trực lu đà có từ kỷ 19 §Õn tr−íc chiÕn tranh thÕ giíi thø nhÊt mét kỹ s Tiệp tên Mỹller đà khởi thảo lò trực lu mặt kỹ thuật 37 Ông ta di c sang Anh đổi tên Benson Tác giả đà giao phát minh cho hÃng Đức Siemens-Schuckert họ đà áp dụng vào năm 1923 Liên Xô (cũ) vào năm 1930 - 1931 giáo s L K Ramzin ( K Pau) đà phát minh lò trực lu mang tên ông Sau chiến tranh giới thứ hai lò Pau đợc dùng phổ biến Liên Xô (cũ) Thụy Sỹ có lò Sulzer, Thụy Sỹ quặng than nên đòi hỏi giảm kim loại để chế tạo lò hơi, mà lò đà đáp ứng đợc đòi hỏi Hình 4.31 biểu diễn nguyên lý cấu tạo lò tuần hoàn cỡng tận dụng khói thải từ lò mactanh a) b) Hình 4.32 Sơ đồ lò trực lu: a- lò Ben-sơn, b- lò Sulzer, c- lò Ramzin 1phần hâm nớc; 2phần sinh hơi; 3phần nhiệt c) 38 Hình 4.33 Trình bày sơ đồ lò trực lu Tiệp Khắc chế tạo có sản lợng D = 350t/h; áp suất p = 13,9Mpa; nhiệt độ nhiệt tqn = 5700C, nhiệt độ nhiệt trung gian ttg = 5400C, đốt than nâu có nhiệt trị thấp Qt = 10-12Mj/kg, ®é Èm tõ 28-32%, ®é tro tõ 30-35%, nhiƯt ®é kh«ng khÝ nãng 2800C, bé sÊy kh«ng khÝ cã hai dòng không khí tách riêng Hình 4.34 Biểu diễn sơ đồ lò trực lu có sản lợng D = 630t/h Tiệp Khắc chế tạo; áp suất p = 17,8Mpa; nhiệt độ nhiệt tqn = 5700C, nhiệt độ nhiệt trung gian ttg = 5700C, nhiƯt ®é n−íc cÊp tnc = 2500C phơc vơ cho tổ máy 500MW, đốt than nâu có nhiệt trị thÊp Qt = 10-12Mj/kg, ®é Èm tõ 28-32%, ®é tro từ 30-50% Hình 4.35 Biểu diễn sơ đồ lò trực lu có sản lợng D = 1600t/h Tiệp Khắc chế tạo; áp suất p = 17,9/3,9Mpa; nhiệt độ nhiệt tqn = 5400C, nhiệt độ nhiệt trung gian ttg = 5400C, nhiệt độ nớc cÊp tnc = 2540C phơc vơ cho tỉ m¸y 500MW, đốt than nâu có nhiệt trị thấp Qt = 10-12Mj/kg, ®é Èm tõ 28-32%, ®é tro tõ 30-56%, nhiÖt ®é kh«ng khÝ nãng 2800C, bé sÊy kh«ng khÝ cã hai dòng không khí tách riêng Hình 4.36 Lò trực l−u cã D = 4438 t/h, pqn = 27,3 MPa, tqn = 543 / 538 oC Hiện nguyên nhân chủ yếu để dùng rộng rÃi lò trực lu cố gắng tăng đợc thông số đến vùng tới hạn ( p = 22,5 MPa, t = 374,15 oC) để trình biến nhiệt thành điện có hiệu suất cao Liên Xô (cũ) đà chế tạo lò trực lu có sản lợng D = 3950 t/h, đốt hỗn hợp nhiên liệu khí madút Mỹ đà chế tạo lò trực lu có sản lợng D = 4438 t/h, pqn = 27,3 MPa, tqn = 543 / 538 oC H¬i cđa lò cung cấp cho tuabin nớc có công suất 1300 MW 4.1.3.4 Lò thải xỉ khô thải xỉ lỏng Đốt nhiên liệu dạng bột thải xỉ khô gặp số trở ngại nh: - Đóng xỉ bề mặt đốt buồng lửa; - Mài mòn bề mặt đốt phần đuôi tro bay theo khói Khi đốt nhiên liệu nhiều tro tăng trở ngại Lò thải xỉ khô có 90 ÷ 95% tro bay theo khãi, ÷ 10% thu đợc dới dạng xỉ cục đáy buồng lửa Biện pháp hiệu để chống đóng xỉ bề mặt đốt chống tro mài mòn thu đợc nhiều tro đáy buồng lửa dới dạng xỉ lỏng (năm 1926) lò thải xỉ lỏng xỉ chảy liên tục khỏi đáy buồng lửa Cấu tạo đáy buồng lửa nằm ngang nghiêng (xem hình vẽ 4.37) 39 Hình 4.37 Đáy buồng lửa thải xỉ lỏng nằm ngang nghiêng Buồng lửa thải xỉ lỏng dùng để đốt than Nhiệt độ chảy tro loại than dao động phạm vi 1000 ữ 1600 oC Lợng tro thu đợc buồng lửa thải xỉ lỏng 30 ữ 60% lớn Với buồng lửa xoáy thải xỉ lỏng lợng tro thu đợc dạng xỉ lỏng đạt đến 80 ữ 95% Lò thải xỉ lỏng có lò cao v× α bl nhá ( α bl = 1, 00 ữ 1, 20 ), q4 bé Hiện lò thải xỉ lỏng đợc thiết kế cho than có nhiều tro, sản lợng thông số giống nh lò thải xỉ khô 4.1.4 Lò đặc biệt 4.1.4.1 Lò có áp suất buồng lửa cao Các lò thông thờngđợc trình bày phần trớc có áp suất khói buồng lửa nhở áp suất khí (có độ chân không khoảng -20 đến - 40 pa), loại lò đờng khói có áp suất lớn áp suất khí quyển, áp suất d 0,3 - 0,5 Mpa, lò cần bố trí quạt gió mà không cần quạt khói 40 4.1.4.2 Lò nhà máy điện nguyên tử Lò nhà máy điện nguyên tử khác so với lò đốt than, madút khí đốt lò nhà máy điện nguyên tử trình buồng lửa, lợng nhiệt cần thiết để sinh đợc tỏa với lợng khổng lồ lò phản ứng hạt nhân Trong việc phát triển kỹ thuật lò buồng lửa điều quan trọng, lò sản lợng lớn thông số cao độ tin cậy thiết bị Phơng hớng chung là: - Tăng sản lợng đơn vị thiết bị; - Tăng thông số nhiệt; - Bảo đảm độ tin cậy cao; - Bảo đảm độ kinh tế cao vận hành khối lò - tuabin có công suất lớn Hình 4.38 Sơ đồ lò nhà máy điện nguyên tử a) phần sinh hơi; b) hâm nớc hay nhiệt; 1- đầu nối với đồng hồ đo muối; 2- đầu nối với van an toàn; 3, 4- đầu nối với ống thuỷ; 5- đầu lấy mẫu; 6- đầu xả; 7- đầu nối với đờng nớc cấp 4.2 Những yêu cầu buồng lửa đặc tính công nghệ Buồng lửa lò không gian để đốt nhiên liệu hay nói khác nơi để biến hoá nhiên liệu thành nhiệt năng, nhiệt truyền cho nớc chuyển động bên ống đặt buồng lửa để sinh nớc Dới yêu cầu buồng lửa lò 4.2.1 Những yêu cầu buồng lửa lò 1- Phải bảo đảm cháy hết nhiên liệu cấp vào với hệ số không khí thừa nhỏ 2- Phải thoả mÃn đợc chơng trình nhiên liệu rộng mà không giảm hiệu suất chu kỳ vận hành thay đổi nhiên liệu đốt 3- Sản phẩm cháy không đợc phép rút ngắn chu kỳ vận hành đóng xỉ hay bám tro Sản phẩm cháy khỏi buồng lửa phải chứa tro chứa chất có hại 4- Tờng buồng lửa phải đợc sử dụng tốt để sản xuất phải bảo đảm làm lạnh khói đến mức cần thiết trớc khỏi buồng lửa 5- Không gian cần thiết cho buồng lửa phải nhỏ đến mức 6- Các phần buồng lửa trang bị phụ phải có khối lợng nhỏ có thể, không yêu cầu nhiều vật liệu hợp kim đắt tiền 7- Năng lợng tự dùng buồng lửa thiết bị phụ nh máy nghiền, quạt, phải mức tối thiểu 41 8- Có thể điều chỉnh tốt nhanh trình buồng lửa, đồng thời công st tèi thiĨu cđa bng lưa ph¶i thÊp nhÊt cã thể 9- Buồng lửa không hạn chế sản lợng lò không cản trở tăng sản lợng lò 10- Phải bảo đảm độ tin cậy cao vận hành 11- Chi phí đầu t vận hành buồng lửa phải thấp 12- Buồng lửa cho phép dùng phơng pháp quen biết để điều chỉnh nhiệt độ nhiệt phía khói Ngời ta phân buồng lửa theo dạng nhiên liệu dùng để đốt phơng pháp đốt thành buồng lửa ghi (nhiên liệu rắn cháy theo lớp), buồng lửa phun nhiên liệu rắn, lỏng, khí (nhiên liệu cháy dòng, cháy lơ lửng), buồng lửa xoáy buồng lửa cháy lớp sôi 4.3.2 Những đặc tính chung trình cháy nhiên liệu ghi (trong lớp) Ta khảo sát đặc tính trình cháy lớp nhiên liệu nằm cố định ghi cấp nhiên liệu vào từ phía Cấu tạo lớp nhiên liệu cháy cho hình vẽ 4.40 Hình 4.40 Quá trình cháy lớp cố định cấp nhiên liệu từ phía Trong thời kỳ đầu sau nhiên liệu tơi đợc cấp lên (lớp) vùng cốc cháy xảy trình chuẩn bị nhiệt nhiên liệu nh sau: nung nóng, bốc ẩm, thoát chất bốc; để tiến hành trình phải tiêu thụ phần nhiệt sinh lớp Nhiệt độ cao có vùng cháy cốc, lợng nhiƯt sinh lµ chđ u XØ sinh cháy nằm ghi bảo vệ cho ghi khỏi bị nóng đồng thời nung nóng không khí phân phối không khí cho toàn diện tích ghi Không khí qua ghi lên lớp nhiên liệu gọi không khí cấp Không khí thổi từ xuống để cháy nốt sản phẩm cháy không hoàn toàn bên lớp 42 gọi không khí cấp hai Trong trờng hợp khảo sát nhiên liệu đợc cấp lên ghi từ phía nhiên liệu bốc cháy từ phía dới, hai dòng nhiên liệu không khí ngợc chiều Những phản ứng hoá học sơ cấp nhiên liệu chất ôxy hoá xảy vùng cốc nóng đỏ Đặc tính tạo thành chất khí lớp nhiên liệu cháy cho hình vẽ 4.41 Hình 4.41 Sự tạo thành khí lớp than a) với than gỗ có cỡ hạt (2,6-3,7mm); b) với than antraxit (7,2 ữ 9mm) đầu lớp đồng thời sinh hai ôxít CO2 CO Vùng tiêu thụ ôxy gọi vùng ôxy hóa cuối vùng ôxy hóa nồng độ O2 giảm đến CO2 có nồng độ cực đại Nhiệt độ lớp vùng ôxy hoá tăng lên rõ rệt đạt cực đại chỗ CO2 có nồng độ lớn Sát vùng ôxy hoá vùng hoàn nguyên thực tế ôxy, CO2 tơng tác với cácbon nóng đỏ để tạo CO theo phản øng sau: CO + C → 2CO Theo chiều cao vùng hoàn nguyên hàm lợng CO2 khói giảm xuống CO tăng lên tơng ứng Phản ứng hoàn nguyên CO2 phản ứng tiêu thụ nhiệt nên nhiệt độ theo chiều cao vùng hoàn nguyên giảm xuống Nếu khói có nớc có phản ứng phân huỷ H2O (thu nhiệt) vùng hoàn nguyên Tỷ lệ CO CO2 thu đợc đoạn đầu vùng hoàn nguyên phụ thuộc vào nhiệt độ thay đổi theo biểu thức: ECO − ECO2 ⎞ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ CO RT = Ae , (4-4) CO2 đó: ECO ECO2 lợng hoạt hoá tạo CO CO2; A lµ hƯ sè b»ng sè; R lµ h»ng số chất khí (kJ/molđộ); T nhiệt độ tuyệt đối (K) 43 Nhiệt độ lớp nhiên liệu phụ thuộc vào nồng độ chất ôxy hoá, vào cờng độ mức độ sấy nóng không khí Trong vùng hoàn nguyên yếu tố nhiệt độ có ảnh hởng định đến tỷ lệ CO CO2 khói Khi tăng nhiệt độ phản ứng CO + C 2CO dịch sang phải hàm lợng CO khói tăng lên Kích thớc vùng hoàn nguyên tuỳ thuộc chủ yếu vào chất nhiên liệu đốt vào chế độ nhiệt độ ữ lần đờng kính hạt Chiều dày vùng ôxy hoá khoảng ữ lần đờng kính hạt nhiên liệu Sự tồn vùng hoàn nguyên vùng ôxy hoá đặc trng cho loại nhiên liệu Khi đốt nhiên liệu buồng lửa lò lớp nhiên liệu nằm ghi thờng mỏng đảm bảo cho phản ứng ôxy hoá xảy mÃnh liệt Chiều dày lớp nhiên liệu nằm ghi phụ thuộc vào kích thớc hạt độ ẩm nhiên liệu Chiều dày hợp lý lớp nhiên liệu ghi cho bảng 4.1 Bảng 4.1 Chiều dày hợp lý lớp nhiên liệu ghi Nhiên liệu Chiều dày lớp nhiên liƯu (mm) Bng lưa ghi thđ c«ng Bng lưa ghi xích 60-80 200 Antraxit có cỡ hạt ữ mm 100-120 200 Antraxit có cỡ hạt ữ mm Antraxit có cỡ hạt lớn 200 200 Than đá 200 80-120 Gỗ, củi 600-1500 4.3.3 Buồng lửa ghi thủ công Sơ đồ buồng lửa ghi thủ công đợc cho hình vẽ 4.42 Thiết bị buồng lửa ghi thủ công gồm phần sau: ghi, buồng lửa, phễu tro xỉ, cửa cấp nhiên liệu vào lò, cửa cấp Hình 4.42 Sơ đồ buồng lửa ghi thủ công 1- ghi; 2- buồng lửa; 3- không không khí cửa thải tro xỉ Ghi để giữ nhiên liệu cháy để phân phối không khí khí lên; 4- cửa cấp nhiên liệu; 5- cửa cấp không khí thải tro xỉ cho lớp nhiên liệu Ghi gồm có hai loại ghi ghi (xem hình vẽ 4.43) Đối với ghi cuối đợc làm dầy khe hở ghi ữ 15 mm Ghi có kích thớc 210 ì 520 mm, lỗ có dạng tròn hình chữ nhật, phía dới mặt ghi lỗ đợc mở rộng để tránh tắc tro lỗ Tỷ lệ diện tích tất khe hở (lỗ) Rkh mạng ghi cho không khí qua tiết diện toàn cđa ghi Rgh gäi lµ tiÕt diƯn sèng cđa ghi, thờng tính phần trăm Tiết diện sống ghi 44 phụ thuộc vào loại nhiên liệu đốt kích th−íc h¹t than Ghi dïng cho than bïn cơc gỗ có tiết diện sống 15 ữ 40% Ghi dùng cho than antraxit than nâu có tiết diện sống ữ 20% Mặt dới ghi có gờ để tăng độ bền tăng cờng toả nhiệt cho ghi a) Hình 4.43 a) CÊu t¹o ghi thanh; b) CÊu t¹o ghi tÊm: 1- ghi; 2- gân trợ lực làm mát ghi; 3- giá đỡ; 4- phần tạo khe hở b) Điểm đặc trng buồng lửa ghi thủ công cấp nhiên liệu theo chu kỳ trình cháy có tính chu kỳ Những tợng xảy lớp nhiên liệu khoảng thời gian hai lần cấp nhiên liệu đợc minh hoạ hình vẽ 4.44 Trong hình vẽ 4.44, đờng cong đặc trng cho lợng không khí yêu cầu cần đợc cấp vào buồng lửa để cháy hoàn toàn lợng nhiên liệu nằm ghi Cực đại đờng cong tơng ứng với thời gian thoát nhiều chất bốc Đờng cong đặc trng cho lợng không khí tiêu thụ để cháy cốc Khoảng cách theo tung độ đờng lợng không khí để cháy chất bốc Nếu việc cấp không khí hai lần cấp nhiên liệu mà không đợc điều chỉnh tổng lợng không khí qua lớp nhiên liệu đợc thể đờng 45 Sự tăng dần đờng cong liên quan đến mức độ cháy kiệt lớp giảm trở lực lớp cho không khí qua Cột thể lợng không khí lùa trực tiếp vào buồng lửa qua cửa mở cấp nhiên liệu vào ghi Không khí đợc sử dụng thực tế buồng lửa đợc thể đờng cong 5, toàn không khí qua lớp đợc dùng để cháy lớp nhiên liệu mà dùng để cháy chất bốc loại hạt mịn bay không gian buồng lửa, phần nhỏ không khí không đợc dùng trình pha trộn nhiên liệu với không khí không hoàn hảo theo khói Hình 4.44 Lợng không khí thay đổi theo chu kỳ cấp nhiên liệu Từ hình vẽ 4.44, ta thÊy thêi kú tho¸t nhiỊu chÊt bèc không đủ không khí để cháy, xuất q3 bl = 1,4 ữ 1,6 cuối chu kỳ cháy khói lại có lợng không khí d lớn, dẫn đến tăng tổn thất nhiệt q2 Nhợc điểm chủ u cđa bng lưa cÊp nhiªn liƯu theo chu kú giảm công suất nhiệt thiết bị cách chu kỳ, kể thời kỳ cấp nhiên liệu vào buồng lửa lúc cửa bị mở (kéo dài từ ữ 10 phút) Buồng lửa thủ công yêu cầu nhiều lao động chân tay nặng nhọc ngời công nhân đốt lò công nhân thải xỉ Đối với buồng lửa ghi thủ công phải cời than theo chu kỳ để san phẳng lớp nhiên liệu, làm ổ gà xuất lớp Khi cời lớp nhiên liệu theo chu kỳ trở lùc cđa líp gi¶m xng mét Ýt nh−ng xu h−íng chung tăng lên Việc tăng suất công suất ghi BQtlv Rgh bị hạn chế tăng trở lực không khí qua lớp nhiên liệu Những buồng lửa ghi thủ công thờng đợc thông gió tự nhiên Việc thông gió mức sinh ổ gà tăng tổn thất nhiệt bay hạt nhỏ buồng lửa ghi thủ công tổn thất nhiệt xỉ mang lớn Sản lợng lò có buồng ghi thủ công đạt đến ữ t/h 4.3.4 Buồng lửa ghi đợc khí hoá phần Loại buồng lửa thờng buồng lửa có ghi quay ghi lắc, nh đợc biểu diễn hình vẽ 4.45 loại ghi công việc nặng nhọc thải xỉ đà đợc khí hoá Ghi quay gồm ữ phần, mà phần gồm ghi gắn chung trục Khi quay ghi thải toàn xỉ xuống phễu xỉ Với ghi lắc, lắc (theo chu kỳ) làm xốp xỉ thải lớp xỉ nằm dới đà đợc cháy kiệt Quá trình cháy lớp nhiên liệu nằm bên không bị phá hoại Cứ sau ữ ngày tiến hành làm hoàn toàn xỉ buồng lửa ữ lần ca nh ghi cố định Có thể dùng truyền động thủ công hay khí ghi quay hay ghi lắc 46 Hình 4.45 a) Nguyên lý ghi lật ghi lắc: a) ghi lât; b) ghi lắc Hình 4.46 Sơ đồ buồng lửa có: a) ghi lắc cấp nhiên liẹu tay; b) ghi lắc cấp nhiên liệu máy Để giảm lao động nặng nhọc cho công nhân vận hành lò để hoàn thiện điều kiện làm việc lớp, ngời ta khí hoá việc cấp nhiên liệu lên ghi cách dùng máy hất nhiên liệu có cấu tạo khác Trong trờng hợp phía ngực lò đặt phễu (bunke) chứa nhiên liệu nhiên liệu đợc đa từ phễu xuống máy hất Các máy hất nhiên liệu thờng máy hất khí, máy hất dùng khí hay máy hất phối hợp khí - khí nén, nh đợc biểu diễn hình vẽ 4.16 Máy hất kiểu khí cấp nhiªn liƯu lªn ghi tay quay liªn tơc víi tốc độ 550 ữ 800 vòng/phút Máy hất khí có xẻng (b), cấp nhiên liệu theo chu kỳ cấu bắt chớc làm việc xẻng (khoảng 10 lần đập phút) Hình 4.47 Sơ đồ máy hất nhiên liệu (a) (b) - máy hất kiểu khí; (c) - máy hất dùng khí nén; (d) - máy hất phối hợp khí khí nén 1thiết bị định lợng; 2thiết bị hất; 3tấm để tăng tốc; 4tấm phân phối nhiên liệu lên ghi 47 Với máy hất dùng (khí nén), lu lợng không khí 0, ữ 0, 25 m3/kg nhiên liệu, tốc độ không khí 30 ữ 80 m/s Nếu dùng tốc độ khỏi ống phun khoảng 400 m/s máy hất phối hợp khí - khí nén, không khí tạo điều kiện phân phối hạt nhỏ theo chiều dµi cđa ghi 48 ... 1- thân ngoài; 2- ống lò (thân trong); 3- chắn khói; 4- ghi lò; 5- chùm ống nớc; 6- bao hơi; 7- nắp trớc; 8-nắp sau; 9- ống khói; 1 0- đế lò; 1 1- - áp kế; 1 2- đờng lấy ra; 1 3- van an toàn; 1 4-. .. đứng 1- thân ngoài; 2- thân trong; 4- cụm ống nớc đứng; 1 0- dÃy èng n−íc n»m ngang; 1 4- thóng nhiªn liƯu láng; 1 5- bao hơi; 1 6- ống nớc xuống; 1 7- ống lên; 1 8- vách ngăn; 1 9- chân đế 4 .1 .2 Lò ống... sàng trớc; 2- mặt sàng sau; 3- thân ngoài; 4- thân (ống lò) ; 5- ống lửa; 6- ống nớc; 7- hộp khói; 8- nhiệt hơi; 9- èng gãp h¬i; 1 0- èng khãi; 1 1- xiphon h¬i để hút khói; 1 2- đôm hơi; 1 3- cửa vệ