Báo cáo thực tập lò hơi

Những yêu cầu chung đối với buồng lửa 1. Có thể cháy hoàn toàn nhiên liệu ứng với hệ số không khí thừa tối thiểu. 2. Ít đóng xỉ buồng lửa và các bề mặt đốt và xỉ dễ dàng khử được. 3. Đảm bảo được những điều kiện thuận lợi nhất cho việc hấp thu nhiệt của các bề mặt đốt. 4. Có độ tin cậy cao, thuận tiện và đơn giản trong vận hành, 5. Có khả năng điều chỉnh nhanh phụ tải trong phạm vi rộng. Yêu cầu đầu tiên là quan trọng nhất và khó thực hiện nhất. Yêu cầu này dễ thực hiện nhất ở buồng lửa đốt nhiên liệu khí.

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG

BÁO CÁO THỰC TẬP ĐỀ TÀI:

TÌM HIỂU VỀ LÒ HƠI

TRONG HỆ THỐNG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN

Giảng viên hướng dẫnSinh viên thực hiện

Mục lục

CHƯƠNG 1: NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA LÒ HƠI 2

1 Vai trò của lò hơi và phân loại 2

1.1 Vai trò của lò hơi trong nền kinh tế 2

1.2 Phân loại lò hơi 2

2 Lý làm việc của lò hơi trong nhà máy nhiệt điện 2

3 Các đặc tính kỹ thuật của lò hơi 3

4 Những yêu cầu chung đối với buồng lửa 5

CHƯƠNG 2: BUỒNG LỬA LÒ HƠI VÀ CÁC PHẦN TỬ CỦA LÒ HƠI 7

1 Quá trình hình thành và phát triển lò hơi 7

Lò hơi kiểu bình 7

Lò hơi ống lò 8

Lò hơi ống lửa 8

Lò hơi phối hợp ống lò, ống lửa 9

Lò hơi có nhiều bao hơi 10

CHƯƠNG 1: NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA LÒ HƠI1 Vai trò của lò hơi và phân loại

1.1 Vai trò của lò hơi trong nền kinh tế

Lò hơi là thiết bị trong đó xẩy ra quá trình đốt cháy nhiên liệu, nhiệt lượng tỏa ra từ quá trình cháy sẽ truyền cho nước trong lò để biến nước thành hơi Nghĩa là thực hiện quá trình biến đổi hoá năng của nhiên liệu thành nhiệt năng của dòng hơi.

Lò hơi là thiết bị có mặt gần như trong tất cả các xí nghiệp, nhà máy Trong các nhà máy công nghiệp như nhà máy hóa chất, đường, rượu, bia, nước giải khát, thuốc lá, dệt, chế biến thực phẩm , hơi nước phục vụ cho các quá trình công nghệ như đun nấu, chưng cất các dung dịch, cô đặc và sấy sản phẩm Hơi ở đây thường là hơi bão hòa, có áp suất hơi tương ứng với nhiệt độ bão hòa cần thiết cho quá trình công nghệ Loại lò hơi này được gọi là lò hơi công nghiệp, có áp suất hơi thấp, sản lượng nhỏ T rong nhà máy điện, lò hơi sản xuất ra hơi để làm quay tuốc bin, phục vụ cho việc sản xuất điện năng, đòi hỏi phải có công suất lớn, hơi là hơi quá nhiệt có áp suất và nhiệt độ cao Loại này được gọi là lò hơi để sản xuất điện năng.

Nhiên liệu đốt trong lò hơi có thể là nhiên liệu rắn như than, gỗ, bã mía, có thể là nhiên liệu lỏng như dầu nặng (FO), dầu diezen (DO) hoặc nhiên liệu khí.

1.2 Phân loại lò hơi

Ta có thể phân loại lò hơi theo nhiều cách: * Theo nhiệm vụ của lò hơi:

Theo nhiệm vụ của lò hơi trong sản xuất ta có: lò hơi công nghiệp và lò hơi sản xuất điện năng.

Lò hơi công nghiệp phục vụ cho các quá trình công nghệ ở các nhà máy sản xuất công nghiệp (thường sản xuất hơi bão hoà, áp suất hơi không vượt quá 2,0Mpa, nhiệt độ t = 250°C) Lò hơi phục vụ cho sản xuất điện sản xuất hơi quá nhiệt, có công suất lớn, áp suất và nhiệt độ hơi cao, thường lớn hơn 2,0Mpa và trên 350°C.

+ Theo chế độ đót nhiên liệu trong buồng lửa ta có: Lò ghi thủ công; lò ghi nửa cơ khí: lò ghi cơ khí (ghi xích); lò phun nhiên liệu lỏng, lò phun nhiên liệu khí; lò phun bột than thải xỉ khô hay thải xỉ lỏng; lò buồng đốt xoáy; lò buồng lửa tầng sôi.

+ Theo chế độ tuần hoàn của nước trong lò ta có: Lò tuần hoàn tự nhiên; lò tuần hoàn cưỡng bức; lò trực lưu.

Tuy nhiên cách phân loại này chỉ thể hiện một vài đặc tính nào đó của lò hơi nên thực tế khi gọi tên lò hơi thường người ta kết hợp nhiều kiểu phân loại.

2 Lý làm việc của lò hơi trong nhà máy nhiệt điện

Trong các lò hơi nhà máy điện, hơi được sản xuất ra là hơi quá nhiệt Hơi quá nhiệt nhận được nhờ các quá trình: đun nóng nước đến sôi, sôi để biến nước thành hơi bão hòa và quá nhiệt hơi để biến hơi bão hòa thành hơi quá nhiệt có nhiệt độ cao trong các bộ phận của lò Công suất nhiệt của lò hơi phụ thuộc vào lưu lượng, nhiệt độ và áp suất hơi Các giá trị này càng cao thì công suất lò hơi càng lớn.

Hiệu quả của quá trình trao đổi nhiệt giữa ngọn lửa và khói với môi chất trong lò hơi phụ thuộc vào tính chất vật lý của sản phẩm cháy và của mỗi chất tham gia quá trình (nước hoặc hơi trong lò) và phụ thuộc vào hình dáng, đặc tính cấu tạo của các phần tử lò hơi.

Trên hình 1.1 trình bày nguyên lý cấu tạo của lò hơi buồng lửa phun tuần hoàn tự nhiên hiện đại trong nhà máy điện.

Hình 1.1 Nguyên lý cấu tạo của lò hơi

1-buồng đốt; 2-dàn ống sinh hơi; 3-vòi phun nhiên liệu + không khí; 4-ống nước xuống; 5-bao hơi; 6-ống dẫn hơi trên trần; 7-bộ quá nhiệt hơi; 8-bộ quá nhiệt trung gian hơi; 9-bộ hâm nước; 10-khoảng trống để vệ sinh và sửa chữa; 11-bộ sấy không

khí;

3 Các đặc tính kỹ thuật của lò hơi

Để xác định một lò hơi, người ta thường dùng các đặc tính kỹ thuật chính của lò như sau:

1- Thông số hơi của lò:

Đối với lò hơi của nhà máy điện, hơi sản xuất ra là quá nhiệt nên thông hơi của lò được biểu thị bằng áp suất và nhiệt độ hơi quá nhiệt: P… (Mpa), tại (°C) áp suất và nhiệt `độ hơi quá nhiệt được chọn trên cơ sở so sánh kinh tế kỹ thuật của chu trình nhiệt.

Đối với lò hơi công nghiệp trong các nhà máy công nghiệp, hơi nước ở đây thường là hơi bão hòa, áp suất hơi tương ứng với nhiệt độ bão hòa cần thiết cho quá trình công nghệ, do đó thông số của loại lò hơi này là áp suất P (Mpa).

2- Sản lượng hơi của lò:

Sản lượng hơi của lò là lượng hơi mà lò sản xuất ra được trong một đơn vị thời gian (kg/h hoặc t/h hoặc kg/s) Thường dùng 3 khái niệm sản lượng.

- Sản lượng hơi định mức (Dam): là sản lượng hơi lớn nhất lò có thể đạt được, đảm bảo vận hành trong thời gian lâu dài, ổn định với các thông số hơi đã cho mà không phá hủy hoặc gây ảnh hưởng xấu đến chế độ làm việc của lò.

- Sản lượng hơi cực đại (Dmax): là sản lượng hơi lớn nhất mà lò có thể đạt được, nhưng chỉ trong một thời gian ngắn, nghĩa là lò không thể làm việc lâu dài với sản lượng hơi cực đại được Sản lượng hơi cực đại bằng:

Dmax= (1,1 - 1,2) Dđm (1-2)

- Sản lượng hơi kinh tế là sản lượng hơi mà ở đó lò làm việc với hiệu quả kinh tế cao nhất Sản lượng hơi kinh tế bằng:

Dkt = (0,8-0,9) Dđ m

(1-3) 3- Hiệu suất của lò:

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

iqn là entanpi của hơi quá nhiệt, (Kj/kg);

ihn là entanpi của nước đi vào bộ hâm nước, (Kj/kg);

B là lượng nhiên liệu tiêu hao trong một giờ, (kg/h);

Qtlv Nhiệt trị thấp làm việc của nhiên liệu, (Kj/kg) 4- Nhiệt thế thể tích của buồng lửa:

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

qv=B Qtlv

Vbl (W/m3) (1-5) Trong đó:

Vbl: Thể tích buồng lửa (m3); B, (kg/s)

Đối với các lò hơi nhỏ, người ta còn chú ý đến các đặc tính sau đây` 5- Nhiệt thế diện tích trên ghi

Nhiệt thế diện tích trên ghi là nhiệt lượng sinh ra trong một đơn vị thời gian trên một đơn vị diện tích bề mặt của ghi

qr=BQt

R ,(W/m2) (1-6) R: diện tích mặt ghi, (m2)

6- Năng suất bốc hơi của bề mặt sinh hơi:

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

S=DH(kg/m²h) (1-7) D: Sản lượng hơi của lò, (kg/h);

H: diện tích bề mặt sinh hơi (bề mặt đốt), (m2)

4 Những yêu cầu chung đối với buồng lửa

1 Có thể cháy hoàn toàn nhiên liệu ứng với hệ số không khí thừa tối thiểu 2 Ít đóng xỉ buồng lửa và các bề mặt đốt và xỉ dễ dàng khử được.

3 Đảm bảo được những điều kiện thuận lợi nhất cho việc hấp thu nhiệt của các bề mặt đốt.

4 Có độ tin cậy cao, thuận tiện và đơn giản trong vận hành, 5 Có khả năng điều chỉnh nhanh phụ tải trong phạm vi rộng.

Yêu cầu đầu tiên là quan trọng nhất và khó thực hiện nhất Yêu cầu này dễ thực hiện nhất ở buồng lửa đốt nhiên liệu khí.

Những tính chất quan trọng của nhiên liệu có ảnh hưởng đến việc chọn thiết bị buồng lửa và cấu tạo của nó là: chất bốc V° (%), thành phần nhiên liệu, độ tro, đặc tính nhiệt độ của tro và tính thiêu kết của cốc, độ ẩm của nhiên liệu.

Những yếu tố có tính chất quyết định đến việc chọn thiết bị buồng lửa là sản lượng lò hơi và chất lượng của nhiên liệu đốt.

CHƯƠNG 2: BUỒNG LỬA LÒ HƠI VÀ CÁC PHẦN TỬ CỦA LÒ HƠI1 Quá trình hình thành và phát triển lò hơi

Lò hơi kiểu bình

Năm 1970, người ta đã chế tạo được lò hơi đầu tiên kiểu bình dùng đinh tán

Hình 4.1 Lò hơi kiểu bình.

1- Bao hơi; 2- đáy bao hơi; 3- Đồm hơi; 4-ống dẫn hơi ra; 6- tấm đỡ; 7- nắp lỗ vệ sinh; 8- áp kế; 9- ống thuỷ; 10- van an toàn; 11- van hơi chính; 12-van cấp nước; 13- van một chiều; 14- van xả; 15- ghi lò; 16- buồng lửa; 17- ngăn chứa tro; 18- cửa cấp than;

19- cửa cấp gió; 20- đường khói; 21- gạch chịu lửa; 22- lớp cách nhiệt; 23- móng lò; 24- khói vào ống khói; 25- ống khói; 26- tấm điều chỉnh khói.

Đây là loại lò hơi đơn giản nhất Khói đốt nóng bên ngoài bình và chỉ đốt ở nửa dưới của bình Lò có khối lượng nước lớn Tỷ số giữa bề mặt đốt của lò và lượng nước F/G là tương đối nhỏ, khoảng 1 m2/t, khói ra có nhiệt độ rất cao, đến 300 °C và lớn hơn.

Nhược điểm là bề mặt truyền nhiệt nhỏ, tối đa bằng 25-30 m, thân bình bị đốt nóng trực tiếp do đó sinh ra ứng suất nhiệt phụ trong kim loại thành bình.

Do đốt nóng và giãn nở không đều của phần trên và dưới mà trong thành bình có ứng suất cao hơn Tuần hoàn của nước không rõ rệt Để tăng bề mặt truyền nhiệt F(m2) người ta dùng nhiều bình Hơi sản xuất ở lò hơi này là hơi bão hòa Sản lượng nhỏ khoảng 200-500 kg/h Tiêu hao nhiều kim loại 250-300 kg/m

Lò hơi ống lò

Hình 4.2 Lò bình có ống lò

a)một ống lò; b)hai ống lò; 1-ống lò; 2-ghi lò; 3-vành trong thân lò; 4-vành ngoài thân lò; 5-giá đỡ; 6-đôm hơi

Với mục đích tăng F (m2) người ta dùng lò hơi có cấu tạo mới (năm 1802) là lò hơi ống lò: 1 đến 2 ống có ϕ=400-900 mm Buồng lửa đặt bên trong nên truyền nhiệt bức xạ mạnh ở ống lò

Sản lượng hơi khoảng 0,8-1,5 t/h đối với lò có một ống lò và 1,0 - 3,5 t/h đối với lò có hai ống lò, tỷ lệ F/G tốt hơn bằng 4 - 5 m2/t, dòng nhiệt q=11,63 W/m, suất sinh hơi của lò hơi ống lò bằng d=D/F ≈ 20kg/m2h.

Lò hơi ống lửa

Lò hơi ống lửa xuất hiện vào khoảng năm 1829 Ống lửa có đường kính bằng 50-80 mm Bề mặt truyền nhiệt tăng lên 3-3,5 lần, áp suất làm việc đến 1,5 - 2,0 MPa.

Ưu điểm của lò hơi ống lửa là bề mặt truyền nhiệt lớn hơn, suất tiêu hao kim loại giảm.

Hình 4.3 Lò hơi kiểu bình có ống lửa

1- thân lò; 2-ghi lò; 3-tường lò; 4-ống lửa; 5-khoang nước; 6-khoang hơi

Lò hơi phối hợp ống lò, ống lửa

Hình 4.4 Lò hơi nằm ống lò ống lửa

Lò hơi ống lò, ống lửa có suất sinh hơi lớn hơn (D/F =25 kg/m2h) Truyền nhiệt bức xạ tốt ở ống lò và truyền nhiệt đối lưu mạnh trong các ống lửa, do khói đi trong các ống nhỏ có tốc độ lớn.

Lò hơi kiểu dòng khói đi quặt trở lại đã giúp giảm chiều dài của lò và gọn hơn, ở đây khói ra khỏi ống lò đi quặt vào các ống lửa (xem hình vẽ 4.5).

Hình 4.6 Lò hơi nằm ống lò ống lửa có dòng khói đi quặt trở lại 1-ống lò; 2-hộp khói; 3-ống lửa; 4-thanh giằng; 5 đôm hơi; 6-thân ngoài.

Lò hơi có nhiều bao hơi

Hình 4.19 Lò hơi có 4 bao hơi ống nước đứng với 2 bao hơi bộ hâm nước 1-hơi khô; 2-bộ quá nhiệt; 3-bộ hâm nước

Lò hơi ống nước đứng có tuần hoàn của nước rõ rệt và mạnh Lò hơi loại này có ba, bốn và năm bao hơi (như lò Sterling) và được dùng phổ biến trong những năm 1925-1930.

Lò hơi ống nước có các dàn ống

Dựa vào đặc điểm tuần hoàn của nước và hỗn hợp hơi nước trong lò hơi có thể phân chia lò hơi thành lò hơi có tuần hoàn tự nhiên, tuần hoàn cưỡng bức và trực lưu

2 Các phần tử của lò hơi2.1 Khung lò và tường lò2.1.1 Khung lò

Khung lò là một kết cấu kim loại dùng để treo hoặc đỡ tất cả các phần tử của lò Khung lò gồm có các cột chính, phụ đặt trên hệ thống móng và được nối với nhau bằng các dầm Ngoài ra còn các hệ thống treo đỡ dàn ống quá nhiệt, bộ hâm nước, bộ sấy không khí, toàn bộ sàn thao tác để phục vụ cho công nhân làm việc ở vị trí cao và ở các chỗ cần kiểm tra, theo dõi, quan sát tro bụi.

Khung lò thường làm bằng các thanh thép chữ I, V, U đơn hoặc các thanh này ghép lại với nhau Các kết cấu treo và đỡ phải đảm bảo sao cho các phần tử của lò có thể dịch chuyển được khi bị dãn nở nhiệt Kết cấu khung lò được chỉ trên hình 4.1.

Hình 4.1 Kết cấu khung lò

2.1.2 Tường lò

Tường lò có nhiệm vụ ngăn cách các phần tử được đốt nóng của lò với môi trường xung quanh nhằm giảm bớt tổn thất nhiệt do tỏa ra môi trường xung quanh, đồng thời hạn chế việc đốt nóng quá mức không khí ở chung quanh nhằm đảm bảo điều kiện làm việc cho công nhân vận hành, mặt khác nó còn có nhiệm vụ ngăn cản việc lọt gió lạnh ở ngoài vào trong buồng lửa và đường khói.

Theo tiêu chuẩn vận hành, để đảm bảo an toàn cho công nhân vận hành, nhiệt độ không khí ở khu làm việc phải nhỏ hơn 50°C Vì vậy tường lò phải cách nhiệt tốt đảm bảo điều kiện nhiệt độ mặt ngoài của tường lò không được vượt quá 50°C Thông thường, tường lò tiếp xúc trực tiếp với ngọn lửa và dòng khói, chịu tác dụng phá hủy do mài mòn của tro bay, ăn mòn của xỉ nên tường lò được cấu trúc gồm 3 lớp được biểu diễn trên hình 4.2 Lớp trong cùng là vật liệu chịu lửa, xây bằng gạch chịu lửa, chịu được tác dụng của nhiệt độ cao, ăn mòn và mài mòn của xỉ Lớp thứ hai là vật liệu cách nhiệt, có tác dụng cách nhiệt và ngoài cùng là lớp tôn mỏng vừa có tác dụng bảo vệ lớp cách nhiệt, vừa có tác dụng trang trí.

+ Vật liệu chịu lửa: Ở lò hơi thường dùng các loại vật liệu chịu lửa như: Samot, Cromit Yêu cầu đối với vật liệu chịu lửa là độ chịu lửa, độ bền nhiệt, độ chịu xỉ cao - Độ chịu lửa: là khả năng chịu được nhiệt độ cao (trên 1500°C), tức là vẫn giữ được các tính chất cơ học và vật lý ở nhiệt độ cao

- Độ bền nhiệt: là khả năng chịu được sự thay đổi nhiệt độ nhiều lần mà không bị thay đổi về cấu tạo và tính chất.

- Độ chịu xỉ: là khả năng chịu được sự mài mòn và ăn mòn hóa học của xỉ.

Samốt là loại vật liệu được sử dụng nhiều vì có sẵn trong tự nhiên, rẻ tiền, có thể chịu được nhiệt độ đến 1730°C, thường được sản xuất ra dưới dạng bột hoặc gạch có kích thước tiêu chuẩn.

Cromit có thể chịu nhiệt độ đến 2000°C, đắt tiền, thường dùng trong lò hơi ở dạng bột để làm vữa trát lên một phần dàn ống của buồng lửa (ngang vòi phun) để tạo thành đại cháy của lò.

Ở những vùng có nhiệt độ cao hơn (trên 2000°C) cần phải dùng zirconi, loại này có độ chịu lửa cao nhưng đắt tiền.

+ Vật liệu cách nhiệt: Yêu cầu đối với vật liệu cách nhiệt là có hệ số dẫn nhiệt thấp và hệ số này giữ không đổi trong quá trình làm việc, ngoài ra còn đòi hỏi về độ bền về cơ, độ bền nhiệt và độ xốp Thường vật liệu cách nhiệt có hệ số dẫn nhiệt bằng khoảng 0,03 đến 0,25W/m°C Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt phụ thuộc vào bản chất, cấu trúc của chúng và có thể thay đổi theo nhiệt độ Khi bị ẩm, hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt tăng lên, nghĩa là tác dụng cách nhiệt giảm xuống.

Các loại vật liệu cách nhiệt hiện nay thường dùng là: Amiăng, Điatonit, Bông thủy tinh.

+ Amiăng: là vật liệu có cấu tạo dạng sợi vải, bìa, dây, bột, thường được dùng ở những nơi có nhiệt độ từ 100 đến 500°C Hệ số dẫn nhiệt của Amiăng trong khoảng từ 0,12 đến 0,14 W/m°C.

+ Bông thủy tinh (bông khoáng): gồm những sợi thủy tinh do nấu chảy đá khoáng, xỉ hay thủy tinh, có thể sử dụng ở những vùng có nhiệt độ đến 600°C Hệ số dẫn nhiệt của bông thủy tinh phụ thuộc vào bề dày của sợi, độ nén của sợi, dao động trong khoảng từ 0,0490 đến 0,0672 W/m°C.

+ Điatonit: là loại vật liệu cách nhiệt có thể chịu được nhiệt độ đến 1000C, tuy nhiên ở nhiệt độ cao thì hệ số dẫn nhiệt bị giảm nhiều, do đó thường dùng ở nhiệt độ thấp hơn dưới dạng gạch hoặc bột như samốt.

2.2 Dàn ống buồng lửa và cụm pheston2.2.1 Dàn ống buồng lửa

Dàn ống buồng lửa gồm các ống lên và ống xuống Các ống lên là những ống thép chịu nhiệt có đường kính từ 40 đến 63 mm được đặt phía trong tường buồng lửa Môi chất trong ống sẽ nhận nhiệt trực tiếp từ ngọn lửa, biến thành hơi chuyển động lên phía trên (còn được gọi là dàn ống sinh hơi).

Khoảng cách giữa các ống (gọi là bước ống s) và khoảng cách từ ống đến tường (được gọi là độ đặt ống) có ảnh hưởng đến khả năng bảo vệ tường buồng lửa khỏi bị