Giáo trình lò hơi – TS. Đặng Thành Trung | Trường Đại học sư phạm kỹ thuật TP Hồ Chí Minh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM TS. ĐẶNG THÀNH TRUNG GIÁO TRÌNH LÒ HƠI
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2012 -1- M ỤC LỤC Trang Mục lục 2 Lời nói đầu 7 Danh mục các hình vẽ 8 Danh mục các bảng 10
Các ký hiệu sử dụng chính 11 Chương 1 Tổng quan 12 1.1 Lò hơi 12 1.2 Phân loại 13
1.2.1 Phân loại đầu tiên hay phân loại theo lịch sử phát triển 13 1.2.2 Theo công d ụng 13 1.2.3 Theo áp suất 13
1.2.4 Theo sản lượng hơi 13
1.2.5 Theo chế độ tuần hoàn nước 14
1.3 Các thông số cơ bản của lò hơi 15 1.3.1 Sản lượng hơi 15 1.3.2 Áp su à ất v nhiệt độ hơi 15 1.3.3 Năng suất bốc hơi 16 1.3.4 Phụ tải nhiệt 16
1.3.6 Hiệu suất nhiệt của lò hơi 16
1.4 Quá trình phát triển lò hơi 17
1.4.1 Lò hơi ống lò – ống lửa 17 1.4.1.1 Lò hơi ống lò 17 1.4.1.2 Lò hơi ống lửa 20
1.4.1.3 Lò hơi kết hợp ống l ố ò – ng lửa 22
1.4.2 Lò hơi ống nước tuần hoàn t i ự nh ên 25
1.4.2.1 Lò hơi ống nước nằm ngang 26
1.4.2.2 Lò hơi ống nước thẳng đứng 29 1.4.3 Lò hơi trực lưu 32 1.4.4 Lò hơi tầng sôi 35
1.5 Một số ứng dụng của lò hơi 38 1.5.1 Lò hơi công nghiệp 38
1.5.2 Lò hơi nhà máy nhiệt điện 42
1.5.3 Lò hơi cấp hơi ấm cho các tòa nhà 43 Câu hỏi chương 1 45 -2-
Chương 2 Nhiên liệu và cơ sở lý thuyết cháy 46 2.1 Nhiên liệu 46 2.1.1 Khái niệm 46 2.1.2 Thành ph ê
ần hóa học của nhi n liệu 47
2.1.2.1 Nhiên liệu rắn và lỏng 47 2.1.2.2 Nhiên liệu khí 49
2.1.3 Nhiệt trị của nhiên liệu 49 2.1.3.1 Định nghĩa 49 2.1.3.2 Phân loại 49
2.1.4 Nhiên liệu qui ước và các đặc tính qui dẫn của nhiên liệu 53
2.2 Cơ sở lý thuyết cháy 56 2.2.1 Khái niệm 56
2.2.2 Sự lan truyền ngọn lửa 56
2.2.3 Đặc điểm của các quá trình cháy nhiên liệu 58
2.2.3.1 Quá trình cháy nhiên li ệu rắn 59
2.2.3.2 Quá trình cháy nhiên liệu lỏng 61
2.2.3.3 Quá trình cháy nhiên liệu khí 61
2.2.4 Cơ sở khí động để phân loại buồng lửa 62 2.2.4.1 Cháy theo lớp 62
2.2.4.2 Cháy theo ngọn lửa 63 2.2.4.3 Cháy xoáy 64
2.2.5 Các chỉ tiêu đánh giá buồng lửa 65
2.2.5.1 Nhiệt thế diện tích 65
2.2.5.2 Nhiệt thế thể tích 66
2.2.5.3 Hệ số không khí thừa 66 Câu hỏi chương 2 69
Chương 3 Các sản phẩm cháy của nhiên liệu 70
3.1 Thể tích không khí lý thuyết 70
3.2 Thể tích sản phẩm cháy lý thuyết 72
3.3 Thể tích sản phẩm cháy thực tế 75 3.4 Độ lọt không khí 77
3.5 Sự cháy hoàn toàn và không hoàn toàn 78
3.6 Enthalpy của sản phẩm cháy 82
3.7 Xác định hệ số không khí thừa 83 Câu hỏi chương 3 87
Chương 4 Hiệu suất nhiệt của lò hơi 88
4.1 Phương trình cân bằng nhiệt 88
4.1.1 Nhiệt lượng đưa vào 89
4.1.2 Nhiệt lượng hữu ích 91 -3-
4.2 Các loại tổn thất nhiệt 93
4.2.1 Tổn thất nhiệt do khói thải 93
4.2.2 Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về hoá học 94
4.2.3 Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về cơ học 96
4.2.4 Tổn thất nhiệt do tỏa nhiệt ra môi trường 97
4.2.5 Tổn thất nhiệt do xỉ mang ra ngoài 99
4.3 Những khả năng tận dụng nhiệt thải của l ơ ò h i công nghiệp 100
4.3.1 Tận dụng nhiệt khói thải 100 4.3.2 Nước xả lò 102
4.3.3 Hệ thống thu hồi nước ngưng 102 Câu hỏi chương 4 105
Chương 5 Tính nhiệt lò hơi 106
5.1 Bề mặt truyền nhiệt của lò hơi 106 5.1.1 Bề mặt sinh hơi 106
5.1.1.1 Dàn ống sinh hơi trao đổi nhiệt bằng bức xạ 106
5.1.1.2 Dàn ống sinh hơi trao đổi nhiệt bằng đối lưu 112 5.1.1.3 Bộ quá nhiệt 112
5.1.2 Bề mặt truyền nhiệt phụ 118 5.1.2.1 Bộ hâm nước 118
5.1.2.2 Bộ sấy không khí 120
5.1.3 Điều kiện làm việc của các bề mặt phụ 121
5.1.3.1 Sự bám bẩn bề mặt 121 5.1.3.2 Sự mài mòn 121 5.1.3.3 Sự ăn mòn 122 5.2 Tính nhiệt lò hơi 123
5.2.1 Tính nhiệt buồng lửa 123
5.2.2 Tính bề mặt truyền nhiệt đối lưu 135 5.2.2.1 Xác định Q 135
5.2.2.2 Độ chênh nhiệt độ trung bình Logarit 138
5.2.2.3 Hệ số truyền nhiệt K 139
5.2.3 Một số vấn đề khi tính nhiệt lò hơi 143 Câu hỏi chương 5 150 Chương 6 Tính sức bền L ơi ò h 151 6.1 Mở đầu 151 -4-
6.1.1 Kim loại dùng để chế tạo lò hơi 152 6.1.2 Áp suất tính toán 152
6.1.3 Nhiệt độ vách tính toán 152
6.1.4 Ứng suất cho phép của kim loại 153
6.2 Tính sức bền một số bộ phận chính của lò hơi 154
6.2.1 Các bao hơi và thân hình trụ chịu áp suất bên trong 154
6.2.2 Các ống của bề mặt tiếp nhiệt và ống dẫn chịu áp suất bên trong 155 6.2.3 Hệ số bền vững 155
6.2.4 Xác định đường kính lớn nhất cho phép
của Lỗ không có gia cường 159 6.3 Tính đáy cong 163
6.4 Tính các bộ phận hình trụ chịu áp lực bên ngoài 165 Câu hỏi chương 6 166
Chương 7 Vận hành lò hơi 167 7.1 Khởi động lò hơi 168 7.1.1 Chuẩn bị 168 7.1.2 Khởi động 168
7.1.2.1 Khởi động lò hơi đốt dầu 168
7.1.2.2 Khởi động lò hơi đốt than 168 7.2 Vận hành lò hơi 170 7.3 Dừng lò hơi 172 7.3.1 Dừng bình thường 172
7.3.1.1 Lò hơi đốt nhiên liệu rắn 172 7.3.1.2 Lò hơi đốt dầu 172 7.3.2 Dừng sự cố 172
7.3.2.1 Lò hơi đốt nhiên liệu rắn 172 7.3.2.2 Lò hơi đốt dầu 172 Câu hỏi chương 7 174
Chương 8 Xử lý nước cho lò hơi 175
8.1 Mục đích và ý nghĩa của việc xử lý nước 175 8.1.1 Mục đích 175 8.1.2 Ý nghĩa 175
8.2 Tiêu chuẩn về chất lượng nước cấp 176
8.3 Các biện pháp chống đóng cáu 177
8.3.1 Phương pháp lắng lọc 178
8.3.2 Phương pháp xử lý bằng hóa chất kết hợp lắng lọc 178
8.3.3 Phương pháp trao đổi Cation 179 -5-
8.3.4 Phương pháp trao đổi Anion 183
8.3.5 Phương pháp xử lý nhiệt 183
8.3.6 Phương pháp dùng điện trường 184
8.3.7 Phương pháp dùng từ trường 185
8.3.8 Phương pháp dùng siêu âm 187 Câu hỏi chương 8 189 Tài liệu tham khảo 190 Phụ lục 192 -6-
LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, cùng với sự tiến bộ của khoa học công nghệ, lò hơi càng
giữ vị trí quan trọng trong công nghiệp và đời sống. Lò hơi được ứng
dụng để cung cấp hơi cho các quá trình sản xuất bia, rượu; quy trình sản
xuất sữa; các qui trình chế biến thuỷ hải sản và thực phẩm; các công đoạn
sấy hấp trong các nhà máy chế biết gỗ, bột ngọt, sản xuất nệm mút; cung
cấp hơi cho các nhà máy nhiệt điện; cung cấp hơi để sưởi ấm,… Trong
những năm gần đây, cùng với sự phát triển kinh tế của cả nước ngành
công nghệ lò hơi Việt Nam đã có những bước phát triển vượt bậc và ngày
càng trở nên quan trọng trong đời sống và sản xuất của con người.
Nắm bắt được điều này, cũng như nhu cầu cấp thiết cung cấp một
giáo trình chuẩn cho sinh viên chuyên ngành Nhiệt – Điện lạnh của
Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. HCM, tác giả đã chắt lọc và tổng
hợp những kiến thức cơ bản nhất, mới nhất về lò ơi h để viết nên một
cuốn giáo trình với tựa đề “GIÁO TRÌNH LÒ H ” ƠI . Giáo trình này
được sử dụng chủ yếu cho sinh viên chuyên ngành Nhiệt – lạnh à v các
cán bộ kỹ thuật có quan tâm.
Mặc dù tác giả hết sức cố gắng nhưng chắc chắn khó tránh khỏi các
sai sót. Chúng tôi rất hoan nghênh và trân trọng mọi ý kiến đóng góp từ
phía đọc giả, thư xin gửi về địa chỉ: Khoa Cơ khí Động lực T – rường Đại
học Sư phạm Kỹ thuật Tp. HCM, số 01 Võ Văn Ngân – Quận Thủ Đức – Tp. Hồ Chí Minh. Tác giả TS. Đặng Thành Trung -7-
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Hình lò hơi FULTON
Hình 1.2 Sơ đồ một lò bình đơ n giản
Hình 1.3 Sơ đồ một lò bình chi tiết
Hình 1.4 Sơ đồ cấu tạo lò nhiều bình
Hình 1.5 Sơ đồ cấu tạo lò hơi ống lò
Hình 1.6 Sơ đồ một lò hơi ống lửa
Hình 1.7 Một số hình ảnh của lò hơi ống lò
Hình 1.8 Cấu tạo lò hơi ống lò - ống lửa đặt đứng của Fulton
Hình 1.9 Cấu tạo lò hơi ống lò - ống lửa đặt nằm ngang của Fulton
Hình 1.10 Cấu tạo một lò hơi ống nước nằm ngang
Hình 1.11 Sơ đồ nguyên lý lò hơi ống nước nằm ngang
Hình 1.12 Lò hơi ống nước thẳng đứng có bốn baolông nhiệt
Hình 1.13 Lò hơi ống nước thẳng đứng có năm baolông nhiệt
Hình 1.14 Lò hơi ống nước thẳng đứng có sáu baolông nhiệt
Hình 1.15 Lò hơi trực lưu
Hình 1.16 Lò hơi tầng sôi
Hình 1.17 Một thiết kế của lò hơi tầng sôi
Hình 1.18 Phạm vi ứng dụng của các loại lò hơi
Hình 1.19 Hệ thống gia nhiệt trong quy trình sản xuất bia
Hình 1.20 Hệ thống đường ống trong công đoạn thanh trùng
của quy trình sản xuất sữa
Hình 1.21 Băng chuyền hấp sử dụng hơi từ lò hơi
Hình 1.22 Máy xeo giấy và đường hơi
Hình 1.23 Chu trình nhà máy nhiệt điện tuabin hơi
Hình 1.24 Chu trình nhà máy nhiệt điện dùng lò hơi đốt than
Hình 1.25 Một số hình ảnh của các bộ trao đổi nhiệt dùng để sưởi ấm phòng ở
Hình 2.1 Bơm nhiệt lượng kế
Hình 2.2 Lý thuyết ngọn lửa
Hình 2.3 Nhiệt lượng với nhiệt độ
Hình 2.4 Nhiệt lượng với hệ số không khí thừa Hình 2.5 Cháy theo lớp
Hình 2.6 Cháy theo ngọn lửa Hình 2.7 Cháy xoáy
Hình 4.1 Mối quan hệ giữa tổn thất nhiệt và sản lượng hơi -8-
Hình 4.2 Đồ thị nhiệt đọng sương của khói phụ thuộc nồng độ lưu huỳnh
Hình 4.3 Đồ thị nhiệt đọng sương của khói phụ thuộc nồng độ H2S
Hình 5.1 Bố trí dàn ống sinh hơi trong lò
Hình 5.2 Cụm ống bố trí sole Hình 5.3 Ống có cánh
Hình 5.4 Một số loại ống hãng HAMON sử dụng
Hình 5.5 Bố trí dàn ống sinh hơi
Hình 5.6 Sơ đồ bố trí chùm ống
Hình 5.7 Các phương pháp điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt
Hình 5.8 Bộ ECO với loại ống thép có cánh của hãng HAMON
Hình 5.9 Bộ SKK với loại ống gang có cánh của hãng HAMON
Hình 5.10 Sơ đồ đường khói tuần hoàn
Hình 5.11 Đồ thi xác định nhiệt lượng sinh ra trong buồng lửa
Hình 5.12 Diện tích truyền nhiệt trong trường hợp một vách
Hình 5.13 Diện tích truyền nhiệt trong trường hợp hai vách
Hình 5.14 Các sơ đồ truyền nhiệt
Hình 5.15 Phần mềm tính toán bộ hâm nước
Hình 5.16 Phần mềm tính toán bộ sấy không khí
Hình 5.17 Phần mềm thiết kế lò hơi ống lửa của FireCAD
Hình 5.18 Phần mềm thiết kế lò hơi ống nước của FireCAD
Hình 5.19 Phần mềm tính toán lò hơi của Exothermic Engineering
Hình 6.1 Truyền nhiệt qua vách bao hơi Hình 6.2 Bố trí song song Hình 6.3 Bố trí sole
Hình 6.4 Bố trí không đối xứng
Hình 6.5 Lỗ có đường kính không đều
Hình 6.6 Lỗ có đường kính ovan
Hình 6.7 Đường ống khoét lỗ
Hình 6.8 Hàn nối vào thân trụ Hình 6.9 Miếng ốp -9-
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1 Các dạng năng lượng hữu cơ
Bảng 2.2 Các chỉ tiêu đánh giá buồng lửa
Bảng A1 Các tính chất vật lý của hơi nước bão hòa theo nhiệt độ
Bảng A2 Các tính chất vật lý của hơi nước bão hòa theo áp suất
Bảng A3 Các tính chất vật lý của hơi nước quá nhiệt
Bảng A4 Các tính chất vật lý của không khí
Bảng A5 Các tính chất vật lý của khói -10-
CÁC KÝ HIỆU SỬ DỤNG CHÍNH Ký hiệu Đơn vị Ý nghĩa b kg/kWh
suất tiêu hao nhiên liệu B kg/h tiêu hao nhiên liệu c kJ/kg.K nhiệt dung riêng d mm đường kính ống D kg/h sản lượng hơi F m2 diện tích G kg/s lưu lượng i kJ/kg entalpi k W/m.K hệ số truyền nhiệt p bar áp suất S mm
chiều dày vách ống, bao hơi Q kJ nhiệt lượng kW năng suất nhiệt kJ/kg nhiệt trị t oC nhiệt độ T K nhiệt độ tuyệt đối v m3/kg thể tích riêng V m3 thể tích m3/s lưu lượng thể tích  m/s vận tốc  W/m.K hệ số dẫn nhiệt  W/m2.K
hệ số toả nhiệt đối lưu µ Pas
độ nhớt động lực học  m2/s độ nhớt động học  --- hệ số không khí thừa t, t oC chênh nhiệt độ  --- hiệu suất  kg/m3 khối lượng riêng
CÁC CHỮ VIẾT TẮT THƯỜNG DÙNG ECO bộ hâm nước FBC lò hơi tầng sôi SKK bộ sấy không khí HRSG lò hơi tận dụng nhiệt -11-
Chương 1 TỔNG QUAN 1.1 LÒ HƠI (BOILER)
Lò hơi đã xuất hiện hơn 150 năm nay, những lò hơi ra đời sớm nhất
có hình dạng đơn giản như những cái ấm nước. Theo thời gian, hình dạng
và công năng của chúng thay đổi ới
v xu hướng tăng công suất và hiệu
suất nhiệt, lắp đặt và ận v hành đơn giản, phù ợp h
với điều kiện thực tế.
Lò hơi có nhiều định nghĩa đã được sử dụng để mô tả nó. Lò hơi có thể
được mô tả như là một thiết bị dùng để sinh ra hơi nước nhờ nhiệt lượng
của nhiên liệu đốt cháy. Lò hơi dùng để chuyển đổi năng lượng hóa học
của nhiên liệu thành năng lượng nhiệt của hơi hoặc năng lượng nhiệt của
khí nóng chuyển thành năng lượng của hơi mà không có quá trình cháy
xảy ra. Lò hơi cũng được xem là một bình giữ áp sản sinh ra hơi với áp
suất làm việc trên 2 bar [1]. Do vậy một lò ơi
h không nhất thiết phải có
một bộ đốt. Một thiết bị gia nhiệt nước trong một bình chứa hở hoặc có dung tích nhỏ t ì
h không gọi là một lò hơi. Một thiết bị gia nhiệt cho nước
chỉ gọi là lò hơi khi nó có dung tích trên 120 gallons [2]. Hình 1.1 mô tả
cấu tạo của một lò hơi.
Hình 1.1 Hình lò hơi FULTON [3] -12- 1.2 PHÂN LOẠI
Có nhiều cách phân loại lò hơi, sau đây là một số cách phân loại
phổ biến hiện nay [1, 2, 4-10].
1.2.1 Phân loại đầu tiên hay phân loại theo lịch sử phát triển - Lò hơi ống lò
- Lò hơi ống lửa
- Lò hơi kết hợp ống lò - ống l ửa
- Lò hơi ống nước.
1.2.2 Theo công dụng
- Lò hơi năng lượng còn ọ
g i là lò hơi công nghiệp sử dụng trong
công nghệ: sấy, hấp,…
- Lò hơi cơ nhiệt (hơi, nước nóng) để sưởi ấm hay phát điện trong nhà máy nhiệt điện.
- Lò hơi tận dụng nhiệt: tận dụng phế liệu có thể đốt được, cho hiệu suất thấp.
1.2.3 Theo áp suất
- Nồi hơi hạ áp: nồi hơi có áp suất sinh ra nhỏ hơn 15 bar, nhiệt độ nhỏ hơn 350 ºC.
- Nồi hơi trung áp: nồi hơi có áp suất sinh ra từ 15 đến 60 bar, nhiệt
độ nhỏ từ 350 đến 450 ºC
- Nồi hơi cao áp: nồi hơi có áp suất sinh ra trên 60 bar, nhiệt độ nhỏ từ 450 đến 540 ºC
- Nồi hơi siêu cao áp: có áp suất trên 140 bar
Ngoài ra, trong một số ứng dụng đặc biệt, lò hơi hoạt động trên áp
suất tới hạn (Áp suất tới hạn của nước Pth nuớc = 225,3 bar) nên còn được
gọi là lò hơi trên tới hạn (Supercritical boilers). 1.2.4 Theo s ản lượng hơi
- Lò hơi công suất nhỏ: D < 20 T/h
- Lò hơi công suất trung bình: 20 D  < 75 T/h -13-
- Lò hơi công suất lớn: D 75  T/h.
1.2.5 Theo chế độ tuần hoàn của nước
- Lò hơi tuần hoàn tự nhiên có bao hơi (Natural circulation or drum boilers)
- Lò hơi tuần hoàn cưỡng bức (Forced circulation boilers)
- Lò hơi trực lưu (Once-through or no-drum boilers). -14-
1.3 CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA LÒ HƠI
1.3.1 Sản lượng hơi (D)
Là lượng hơi sinh ra trong một đơn vị thời gian. Q D =
hay Q = D.q , kg/s hay kg/h hay Tấn/h q Trong đó:
Q: Phụ tải nhiệt của lò hơi, kJ/s
q: lượng nhiệt riêng, kJ/kg q = r = i’’ – i’ r: nhiệt ẩn, kJ/kg
i”: Entalpy ở trạng thái hơi bão hòa khô, kJ/kg
i’: Entalpy ở trạng thái lỏng chưa sôi (Entalpy nước cấp), kJ/kg
D - Sản lượng hơi theo thiết kế.
Dđm – Sản lượng hơi định mức: là lượng hơi mà nồi hơi có thể làm việc được lâu dài.
Dmax - Sản lượng hơi cực đại: là lượng hơi tối đa có thể sinh ra
trong thời gian vận hành ngắn mà không gây nguy hiểm. Dmax =
(1,1  1,2) Dđm tương ứng với khả năng lò ơi h có thể ận v hành trên tải định mức 10  20%.
Dkt – Sản lượng hơi kinh tế là sản lượng hơi đảm bảo hiệu suất
nhiệt cao nhất. Dkt = (0,8  0,9)Dđm.
1.3.2 Áp suất và nhiệt độ hơi
Một trong những thông số quan trọng của lò ơi h đó là áp suất và
nhiệt độ làm việc của hơi. Đối với lò hơi sản sinh ra hơi quá nhi ệt thì áp
suất (p) và nhiệt độ (t) độc lập nhau, khi xác định trạng thái hơi, chúng ta
cần phải biết cả nhiệt độ và áp suất hơi
Đối với lò hơi sản sinh ra hơi bão hòa thì áp suất ) (p và nhiệt độ (t)
phụ thuộc nhau nhau, khi xác định trạng thái hơi, chúng ta chỉ cần biết
hoặc nhiệt độ hoặc áp suất hơi. -15-
1.3.3 Năng suất bốc hơi
Là khả năng bốc hơi của một đơn vị diện tích bề mặt trong một
đơn vị thời gian (kg/m2h). Đặc tính này cũng là một trong những đặc tính
quan trọng thường sử dụng cho các nồi hơi công nghiệp.
1.3.4 Phụ tải nhiệt
Phụ tải nhiệt Q là nhiệt lượng mà lò hơi có thể cung cấp cho tiêu thụ: (kJ/h, kCal/h, kW).
1.3.5 Hiệu suất nhiệt của Lò hơi
Hiệu suất nhiệt của lò hơi là lượng nhiệt sử dụng có ích trên nhiệt
lượng cháy trong buồng lửa hay nó cũng là tỉ số giữa phần nhiệt lượng sử
dụng có ích trên nhiệt lượng cung cấp vào buồng lửa. Q  = 1 = q1 Qdv
Với Qdv là nhiệt lượng cung cấp cho lò hơi khi đốt cháy 1 kg nhiên liệu
rắn hay lỏng hoặc 1 m3tc nhiên liệu khí. Thông thường, lò hơi có hiệu suất  t 80 ừ đến 94%. -16-
1.4 QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN CỦA LÒ HƠI
Phương hướng phát triển của Lò ơi h
trong thời gian qua được thể hiện bởi các mặt sau:
- Nâng cao công suất và hiệu suất của lò hơi (  ).
- Giảm lượng tiêu hao kim loại
- Tuần hoàn nước trong lò hơi phải tốt
- Nâng cao tính an toàn trong vận hành
- Lắp ráp, sửa chữa dễ dàng.
1.4.1 Lò hơi ống lò - ống lửa
1.4.1.1 Lò hơi ống lò
Đây là loại lò hơi đơn giản nhất, cấu tạo của nó là một bình dạng
hình trụ, khói đốt nóng ngoài bình và chỉ đốt được ở phần dưới. Người ta
gọi đây là lò bình. Hình 1.2 thể hiện mô tả cấu tạo đơn giản của một lò
bình, cấu tạo chi tiết hơn của loại lò này được t ể
h hiện ở hình 1.3. Nhiên
liệu bị đốt cháy sinh ra nhiệt, nhiệt này sẽ truyền cho nước trong lò. Đến
một lúc nào đó nước sẽ chuyển thành hơi đựơc tích trữ ở bình cung cấp cho yêu cầu sử . dụng Dưới đáy ì
b nh có gắn van xả đáy vệ sinh đáy lò ,
do nước cấp vào thường có đi theo cặn bẩn. Để bảo vệ lò hơi, người ta
gắn thêm van an toàn, khi áp suất vượt quá mức cho phép, van an toàn sẽ
mở ra, hơi sẽ thoát ra ngoài qua van này. Khói ra Ngu ồn nhiệt
Hình 1.2 Sơ đồ một lò bình đơn giản -17-
Hình 1.3 Sơ đồ một lò bình chi tiết [8] 1- Bao hơi 14- Van xả 2- Đáy bao hơi 15- Ghi lò 3- Đôm hơi 16- Buồng lửa 4- Ống dẫn hơi ra 17- Ngăn chứa tro
5- Đầu nối ống nước cấp 18- Cửa cấp than 6- Tấm đỡ 19- Cửa cấp gió 7- Nắp lỗ vệ sinh 20- ng kh Đườ ói 8- Áp kế 21- Gạch chịu lửa 9- Ống thủy 22- Lớp cách nhiệt 10- Van an toàn 23- Móng lò 11- Van hơi chính 24- Khói vào ống khói 12- Van c c ấp nướ 25- Ống khói 13- Van một chiều
26- Tấm điều chỉnh khói
Lò bình có thể tích chứa nước lớn, không đòi hỏi khắc khe về
bảo ôn buồng lửa. Tuy nhiên, loại lò này có hiệu suất truyền nhiệt
kém, bề mặt truyền nhiệt nhỏ, tối đa từ 25 đến 30 m2, thân bình bị
đốt nóng trực tiếp sinh ra ứng suất nhiệt phụ trong kim loại thành
bình. Muốn tăng diện tích truyền nhiệt hay tăng hiệu suất của lò, -18-
người ta tăng số bình dẫn đến diện tích cồng kềnh (Hình 1.4), tốn
kém kim loại. Hình 1.4 giới thiệu sơ đồ của lò bình có một bình và lò có sáu bình. Khói ra Nguồn nhiệt
Hình 1.4 Sơ đồ cấu tạo lò nhiều bình
Để tăng diện tích truyền nhiệt, người ta thay đổi bình của lò
bằng cách đặt một hoặc hai ống nhỏ đường kính từ 500  1000
(mm) gọi là ống lò cho nên gọi là lò hơi ống lò, như hình 1.5. Khói ra Nguồn nhiệt
Hình 1.5 Sơ đồ cấu tạo lò hơi ống lò -19-
Ống lò được đặt lệch tâm bình để đảm bảo tuần hoàn nước.
* Ưu điểm: Loại lò hơi này có cấu tạo cũng khá đơn giản,
không đòi hỏi nhiều về bảo ôn của buồng lửa và có thể tích chứa nước khá lớn.
* Nhược điểm: Khó tăng bề mặt truyền nhiệt, khó tăng áp
suất theo yêu cầu, thường chỉ dùng để sản sinh ra hơi bão hòa.
1.4.1.2 Lò hơi ống lửa
Thay các ống lò thành rất nhiều ống nhỏ có đường kính từ
50  150 mm gọi là ống lửa. Hai đầu của các ống lửa được hàn ắ g n
chặt vào mặt sàng. Nguồn nhiệt từ bộ đốt đi trong các cụm ống để
gia nhiệt nước sinh hơi rồi đi ra ngoài, như thể hiện ở hình 1.6.
Loại lò hơi này có t ể sử dụn h
g nhiên liệu là dầu, gas hoặc các nhiên
liệu lỏng. Lò hơi ống lửa có sản lượng hơi lên tới 12 tấn/h, bề mặt
truyền nhiệt tăng lên từ 3 ÷ 3,5 lần so ới v
lò hơi ống lò và áp suất
làm việc lên đến 20 bar. Một số hình ảnh của lò hơi ống lửa được
thể hiện ở hình 1.7.
* Ưu điểm: bề mặt truyền nhiệt lớn, suất tiêu hao kim loại
giảm so với loại ống lò.
* Nhược điểm: vẫn hạn chế khả năng tăng công suất theo yêu cầu. Hình 1.6
Sơ đồ một lò hơi ống lửa [11] -20-