Bài-giảng-LH---LCN-tuần-6

PowerPoint Presentation Lưu huỳnh (S) Tồn tại dưới 3 dạng Dạng vô cơ Dạng khoáng chất Dạng sulfat (không cháy), CaSO 4 , MgSO 4 S chiếm không cao trong nhiên liệu Toả ra ít nhiệt khoảng 1/3 cacbon Tác[.]

Lưu huỳnh (S):

Tồn tại dưới 3 dạng: Dạng vô cơ.

Dạng khoáng chất.

Dạng sulfat (không cháy), CaSO4, MgSO4 …

S chiếm không cao trong nhiên liệu.

Toả ra ít nhiệt khoảng 1/3 cacbon.

Tác hại: Kích thích hiện tượng ăn mòn các bề mặt

truyền nhiệt có nhiệt độ thấp như bộ sấy không khí, bộ hâm nước.

5.5 XỬ LÝ NƯỚC CẤP LÒ HƠI (tt)

Nitơ (N2):

Chiếm 0,5-2,5 %.

Ơ áp suất khí quyển, nhiệt độ thấp N2 không cháy mà lẩn vào nhiên liệu.

Khi áp suất cao, nhiệt độ t >1500ºC N2 cháy tạo ra nhiều NO, NO2 gây ảnh hưởng đến môi trường.

Oxy (O2):

Thành phần không cháy được:

Gồm: Tro và ẩm.

Ẩm: là thành phần có hại đối với nhiên liệu.

Không cháy và toả nhiệt mà còn tốn nhiệt để làm bốc hơi.

Giảm nhiệt độ khi đốt, ảnh hưởng đến quá trình cháy, Tăng chi phí vận chuyển và xử lý.

Tro: là tổng hợp các thành phần không cháy được ở thể

rắn.

Thường quy định: Phần còn lại khi đốt nhiên liệu rắn ở

800°C và lỏng ở 500ºC.

Tác dụng xấu:

Giảm nhiệt phát ra của nhiên liệu.

Gây hiện tượng bám bẩn, mài mòn bề mặt truyền nhiệt.

B Thành phần công nghệ:

Đứng về góc độ sử dụng nhiên liệu thường dùng thêm thành phần công nghệ, trong đó thành phần cháy được gồm:

Chất bốc:

Là khối lượng mất đi khi nung nóng nhiên liệu trong điều kiện không có không khí ở nhiệt độ 800°C trong

7 phút, phần còn lại là cốc và tro Như vậy, chất bốc là những chất khí thoát ra khi nhiên liệu bị phân huỷ nhiệt trong môi trường không có Oxy Thành phần chủ yếu của nó là hiđro (H2), cacbuahiđro (CmHn), CO,…

Cốc:

Là thành phần cháy được còn lại sau khi thoát hết chất bốc.

Nhiệt trị:

Là nhiệt lượng sinh ra khi đốt cháy hoàn toàn 1kg nhiên liệu rắn hoặc 1m3tc nhiên liệu khí ở đktc (p =760mmHg, t =00C).

Đơn vị: kJ/kg, kcal/kg.

Đây là thông số đánh giá khả năng sinh nhiệt của các chất đốt.

Thường người ta chia nhiệt trị của nhiên liệu thành 2 giới hạn:

Nhiệt trị cao Qc Nhiệt trị thấp Qt.

Nhiệt trị thấp là nhiệt trị toả ra khi cháy hoàn toàn 1kg hoặc 1m3tc nhiên liệu ở điều kiện làm việc bình thường mà nước trong sản phẩm cháy ở dạng hơi Nếu như hơi nước đó ngưng

tụ lại thành nước thì nó toả ra thêm một nhiệt lượng nữa Nhiệt trị cao của nhiên liệu chính

là nhiệt trị có kể đến phần nhiệt lượng thêm đó.

( H W ) kJ kg Q

Qt = c − 25 9 + /

Phân loại nhiên liệu:

Nhiên liệu lỏng.

Nhiên liệu khí.

Nhiên liệu rắn:

Than: là loại nhiên liệu có thành phần đồng nhất, được xếp loại theo độ tuổi hình thành (tuổi càng cao hàm lượng cacbon càng lớn).

Nhiệt trị 21-30000kJ/kg.

Củi gổ và phụ phẩm nông sản: dễ cháy, nhiệt trị không cao.

Bã mía: Nhiên liệu cho các nhà máy đường.

Dễ cháy.

Tro dễ bay theo khói, bám bẩn lên các bề mặt truyền nhiệt, gây ô nhiễm môi trường.

Nhiên liệu lỏng:

Thường sử dụng dầu DO, FO.

Nhiệt trị: 40-46 kJ/kg

Phụ thuộc vào hàm lượng lưu huỳnh, có thể chia thành: Dầu có hàm lượng lưu huỳnh thấp: S < 0,5%.

Dầu có hàm lượng lưu huỳnh trung bình: S = 0,5 -2% Dầu có hàm lượng lưu huỳnh cao: S > 2%.

Khi S>3% gây ăn mòn các bề mặt trao đổi nhiệt ở nhiệt

độ thấp.

Dầu là nhiên liệu quý, dễ bắt lửa, dễ cháy, nhiệt trị cao,

có ngọn lửa dài và khả năng bức xạ lớn, ít tro Tuy nhiên, phải chú ý phòng cháy nổ khi sử dụng.

Nhiên liệu khí đốt:

Khí thiên nhiên: Chủ yếu là CH4 (75-98%) Nhiệt trị 36000-50000kJ/m3tc.

Khí nhân tạo:

Khí lò cốc: 58%H2, 22%CH4 Nhiệt trị: 16000 kJ/m3tc.

Khí lò cao: chủ yếu là CO.

Nhiệt trị: 4000kJ/m3tc.

Ưu điểm: dễ cháy, dễ đốt, ít tro, không gây

mài mòn, ít bám bẩn.

Các phản ứng cháy, lượng không khí cần thiết và sản phẩm cháy:

Đối với nhiên liệu rắn và lỏng:

Các phản ứng cháy: C, H, S

Phản ứng cháy C:

Cháy hoàn toàn: C + O2 = CO2 + QC

Cháy không hoàn toàn: C +1/2 O2 =CO +QC1

CO +1/2 O2 = CO2+QC2

Phản ứng cháy Hidro: H2 + O2 =H2O +

QH

Phản ứng cháy lưu huỳnh: S + O2 = SO2 + QS

Lượng không khí cần thiết:

Đối với C: C + O2 = CO2 + QC

1kmolC 1kmolO2 1kmolCO2 12kg 22,4m3tcO2 22,4m3tcCO2 1kg

Lượng O2 cần:1,866m3tc

Tương tự: Lượng oxy cần đốt cháy 1kg H2: 5,6m3tc

Lượng oxy cần đốt cháy 1kg S: 0,7m3tc Như vậy, khi đốt cháy 1kg nhiên liệu có thành phần C là C/100, H là H/100 và

S là S/100 thì lượng oxy cần là: 1,866 x C/100 + 5,6 x H/100 + 0,7 x S/100

Do trong nhiên liệu có sẳn O2: O/100 kg hay 0,7xO/100m3tc

Lượng oxy cần đưa vào để đốt cháy 1kg nhiên liệu là:

Trong không khí oxy chiếm khoảng 21% theo thể tích, nên lượng không khí vừa đủ để cháy hoàn toàn 1 kg nhiên liệu là:

tc m

O x

S x

H x

C x

100 7

, 0 100 7

, 0 100 6

, 5 100 866

,

1

21

100

0 0

2x V

V KK = O V kk x C x H x S x O x ;m tc/kgnl

21

100 100

7 , 0 100 7 , 0 100 6 , 5 100 866 ,

0







=

Cũng có những công thức kinh nghiệm

để tính:

a: hệ số xác định theo kinh nghiệm:

Than và dầu: a =1,07-1,1

Đối với dầu có thể dùng công thức của Rôsin:

a

VKK0 = t + / 1000 ; 3 /

( Q ) m tc kgnl

VKK0 = 0 , 8 t / 1000 + 2 ; 3 /

KK: là lượng không khí lý thuyết, nghĩa là theo lý

thuyết tất cả không khí đều được tham gia phản ứng và vừa

đủ để cháy hoàn toàn.

Nhưng trong thực tế, vì nhiều lý do khác nhau, luôn có một bộ phận không khí không tiếp xúc được với các thành phần cháy nên lượng không khí thực tế VKK khác với lượng không khí lý thuyết, thường là nhiều hơn, nên tỷ số:

VKK/V0

KK gọi là hệ số không khí thừa

Ký hiệu:

Thường: Đốt nhiên liệu lỏng và khí: α = 1,05-1,1.

Ghi thủ công: α = 1,4-1,5.

0

KK

KK

V

V

=

α

Thành phần, thể tích và entanpy của sản phẩm cháy:

Thành phần của sản phẩm cháy:

CO2 do cháy C

SO2 do cháy S

H2O do cháy H

Am nhiên liệu bốc hơi Hơi nước trong không khí.

Hơi dùng để phun nhiên liệu

N2 do không khí mang vào.

Do có sẳn trong nhiên liệu

Ngoài các thành phần trên còn có oxy do KK thừa mang vào.

Khi cháy không hoàn toàn

Ngoài các thành phần trên còn có CO và 1 ít chất khí không cháy hết như: H2, CH4, CmHn v.v.

Thể tích của sản phẩm cháy:

Khi cháy hoàn toàn với α = 1:

V 0

CO2 : Từ phản ứng cháy:C + O2 = CO2

12kg 22,4m 3 tcO2 22,4m 3 tcCO2 1kg 1,866m 3 tc.

Suy ra: V 0

CO2 = 1,866x C/100 m 3 tc/kgnl.

V 0

CO2 : V 0

SO2 = 0,7x S/100 m 3 tc/kgnl.

V 0

N2 : Do không khí mang vào: 0,79x V 0

KK

Do có sẳn trong nhiên liệu: N/100 kg hay

N/100x22,4/28=0,008xN Suy ra: V 0

N2 = 0,79x V 0

KK +0,008xN; m 3 tc/kgnl

V 0

H2O : Do cháy H/100 kg H2: 0,112H

Am bốc hơi: W/100x22,4/18=0,0124 W Hơi nước dùng để phun nhiên liệu: Gx22,4/18

1 kg nhiên liệu cần G kg hơi nước thì: 1,24xG.

Do không khí ẩm (độ chứa hơi d=10g/kg): 0,0161 x V 0

KK

ρ Hơi H2O =0,804 kg/m 3 tc

ρ KK =1,293 kg/m 3 tc Suy ra: V 0

H2O = 0,112H+ 0,0124 W+1,24xG+ 0,0161 x V 0

KK1000 m 3 tc/kgnl

2

0 2

d x x

V

V

O H

KK KK

O

ρ

=

Khi cháy hoàn toàn với α >1

CO2, V0

Nên thể tích sản phẩm cháy:

Khi cháy không hoàn toàn:

Lúc này, trong khói còn có những chất khí cháy được, nhiều nhất là CO, có thể có

Thành phần thể tích sản phẩm cháy:

0

).

1 (

21 ,

0

V = α −

0

).

1 (

79 ,

0

V = −

0

2O 0 , 0161 ( 1 ). KK

ĐỐI VỚI NHIÊN LIỆU KHÍ:

Phương pháp tính toán tương tự như với nhiên liệu rắn, nhưng ở đây, thể tích những chất cháy được ở thể khí tính theo m3tc

P/ư cháy H2: H2 + 1/2 O2 = H2O + QH

1m3tc H2 + 0,5m3tc O2 = 1m3tc H2O

CO: CO + 1/2 O2 = CO2 + QCO

1m3tc CO + 0,5m3tc O2 = 1m3tc CO2

S: S + O2 = SO2 + QS

1m3tc S + 1m3tc O2 = 1m3tc SO2

H2S: H2S + 3/2 O2 = SO2 + H2O + QH2S

1m3tc H2S + 1,5m3tc O2 = 1m3tc SO2 1m3tc H2O

CH4: CH4 + 2 O2 = CO2 + 2H2O + QCH4

1m3tc CH4 + 2m3tc O2 = 1m3tc CO2 2m3tc H2O

Phản ứng cháy Cacbuahydro:

CmHn + (m+n/4) O2 = m CO2 + n/2H2O + QCmHn 1m3tc CmHn + (m+n/4)m3tc O2 = 1m3tc CO2 n/2m3tc H2O

Lượng oxy cần đưa vào để đốt cháy 1m3tc nhiên liệu khí:

V0

O2=0,5H2 +0,5CO +S +1,5H2S +2CH4 +(m+n/4)CmHn -O2 ;m3tc/m3tc

Lượng không khí lý thuyết (để đốt cháy hoàn toàn =1) 1m3tc nhiên liệu khí:

V0

KK= 0,0476[0,5H2 + 0,5CO + S +1,5H2S + 2CH4 + (m+n/4) CmHn -O2 ];

m3tc/m3tc

Thể tích sản phẩm cháy theo lý thuyết:

V0

CO2=0,01[CO2 + CO + CH4 +mCmHn ] ;m3tc/m3tc

V0

SO2=0,01[S + H2S) ;m3tc/m3tc

V0

N2= 0,79 V0

KK +0,01N2 ;m3tc/m3tc

V0

H2O=0,01[H2 + 2CH4 +H2S+n/2CmHn ]+0,012dK+0,0161 V0

KK;m3tc/m3tc d: độ chứa hơi trong nhiên liệu khí, g/m3tc

H2 , CO, S, H2S, CH4 , CmHn , N2 : là thành phần thể tích các chất khí có trong nhiên liệu khí (%)

Thực tế, α >1

Nên sản phẩm cháy thực tế so với khi =1 còn có thêm:

0

).

1 (

21 ,

0

0

).

1 ( 79 ,

0

0

2O 0 , 0161 ( 1 ). KK