nồi hơi - tuabin

Trong các nồi hơi hiện đại có đến 50% nhiệt lượng tỏa ra trong buồng đốt được truyền cho các bề mặt đốt bằng bức Đối với nhiên liệu khí, người ta dùng không khí để cung cấp nhiên liệu kh

KHOA KỸ THUẬT TÀU THỦY

BỘ MÔN ĐỘNG LỰC

ThS Nguyễn Đình Long

NỒI HƠI - TUABIN

NHA TRANG - 2011

Phần I NỒI HƠI Chương I – GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NỒI HƠI

1.1- KHÁI NIỆM

Nồi hơi là thiết bị dùng để sản xuất ra hơi nước có các thông số nhất định dùng cho động cơ hơi nước, sản xuất và nhu cầu sinh hoạt của con người Nguyên lý chung

là nhiên liệu trong buồng lửa (buồng đốt) được đốt cháy, tạo ra khí lò có nhiệt độ cao

và truyền cho các mặt hấp nhiệt của nồi hơi Nước trong nồi hơi nhận nhiệt từ đây, nâng cao nhiệt độ, sôi và biến thành hơi nước bão hòa rồi thành hơi quá nhiệt (theo yêu cầu), sau đó, được cấp cho các hộ tiêu dùng

Theo đó, nồi hơi gồm có các bộ phận cơ bản: bộ phận chứa nước, bộ phận cấp nhiệt và bộ phận tách hơi nước

- Trong công nghiệp thực phẩm, các ngành công nghiệp sản xuất đồ hộp như sữa, thịt, rượu, bia, nước giải khát, nước trái cây lên men đều phải sử dụng hơi nước bão hòa khi chế biến

Hơi nước được dùng trong các quá trình chần hấp, đun nóng, nấu, cô đặc và rán khi chế biến rau quả, đồ hộp (việc chần hấp bằng nhiệt của hơi nước làm cho rau quả không bị thâm đen, vẫn giữ nguyên độ dinh dưỡng, hạn chế hiện tượng ôxy hóa gây phồng rộp, ăn mòn vỏ hộp sắt, ôxy hóa vitamin …; rán để tăng giá trị dinh dưỡng của sản phẩm, tăng phẩm chất cảm quan, tiêu diệt bớt hệ thống men và vi sinh vật có hại)

Hơi nước và nước nóng còn được dùng để thanh trùng trong ngành sản xuất đồ hộp, súc rửa chai lọ, sấy khô trong các ngành bia rượu

- Trong công nghiệp dệt, người ta thường sử dụng hơi nước có nhiệt độ (115185) 0C, áp suất hơi (0,72,5) kG/cm2 ở các công đoạn hồ sợi, nhuộm vải, sấy vải

- Trong công nghiệp giấy, việc sử dụng nguồn nhiệt của hơi nước để hồ, nấu bột giấy, xeo giấy và hấp sấy là quan trọng nhất, đạt năng suất và hiệu quả cao

- Trong ngành chế biến cao su, hơi nước được dùng trong các lò lưu hóa để hấp, sấy, và nấu chín thành phẩm trong khuôn đúc ở các xưởng sản xuất

- Trong các xưởng, nhà máy chế biến gỗ, làm ván ép đều sử dụng hơi nước để bảo dưỡng, xông, sấy gỗ; hấp, tẩm dầu cho cột gỗ

- Trong xây dựng cơ bản, người ta dùng hơi nước để làm khô nhanh các cấu kiện bêtông, quay nhanh chu kỳ sản xuất và tăng năng suất

Trong các ngành dịch vụ, hơi nước được dùng để sưởi ấm bệnh viện, nhà ở hoặc dùng để tắm hơi, xông hơi chữa bệnh, giặt ũi, … Nước nóng dùng để tắm rửa, vệ sinh, rửa chén bát, nấu ăn

a) Nồi hơi kiểu ống lò (hình 1.3)

b) Nồi hơi ống lửa

c) Nồi hơi ống lò - ống lửa (hình 1.4)

d) Nồi hơi ống nước (ống nước nằm, ống nước đứng, 3 bầu đối xứng, 3 bầu không

đối xứng, ống nước kiểu chữ D và chữ D nghiêng, …) (hình 1.7, 1.8, 1.9)

1.3.2- Phân loại theo nguyên tắc lưu động của hỗn hợp nước và hơi nước

a) Nồi hơi tuần hoàn tự nhiên (hình 1.2)

b) Nồi hơi tuần hoàn cưỡng bức (có trang bị bơm chuyển)

c) Nồi hơi trực lưu (không có bầu tách hơi, nước được đun nóng, sôi – bay hơi và biến thành hơi quá nhiệt trong khi lưu động liên tục qua các dàn ống nước nóng, ống nước sôi và ống hơi quá nhiệt)

1.3.2- Phân loại theo lĩnh vực sử dụng

a- Nồi hơi dân dụng, dịch vụ có áp suất làm việc dưới 1 kG/cm2

- Nồi hơi kiểu bình trụ nằm ngang (hình 1.3)

Loại nồi hơi này xuất hiện từ năm 1780 Đó là loại nồi hơi có cấu tạo đơn giản nhất, có dạng hình trụ nằm ngang Loại nồi hơi này có sản lượng từ (200250) kg/h, áp suất làm việc p = 0,7 kG/cm2, được dùng để nấu nước nóng, lấy hơi xoa bóp, tắm rửa, nấu ăn cho người và gia súc

- Nồi hơi kiểu bình trụ đứng (gồm có 2 loại: Nồi hơi ống lò kiểu bình trụ đứng

và nồi hơi ống lò - ống lửa kiểu bình trụ đứng)

Cấu tạo nồi hơi ống lò kiểu bình trụ đứng được thể hiện trên hình 1.3 Nó có áp suất làm việc p = 0,5 kG/cm2, sản lượng hơi D = 350 kg/h Loại nồi hơi này được sử dụng trong các nhà tắm công cộng, nấu ăn

Cấu tạo nồi hơi ống lò - ống lửa kiểu bình trụ đứng được thể hiện trên hình 1.5 Đây là loại nồi hơi kết hợp ống lò - ống lửa nhằm tăng cường khả năng trao đổi nhiệt b- Nồi hơi công nghiệp công suất nhỏ, áp suất làm việc đến 13 kG/cm2

- Nồi hơi ống lò - ống lửa một lần ngoặt dòng (2 pass)

Đây là loại nồi hơi phối hợp ống lò - ống lửa kiểu nằm ngang (hình 1.6) có ống

lửa và đường khói bẻ ngoặt, được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp nhẹ: công nghiệp chế biến đường, cao su, gỗ, dệt, xây dựng (bêtông đúc sẵn) Loại nồi hơi này thường được chế tạo với áp suất làm việc từ (1320) kG/cm2, nhiệt độ hơi đạt đến

Ống nước cong Ống nước thẳng

Nhiều ống lò

Nhiều bình Một bình Trực lưu

Có bội số lớn Xoáy đứng Xoáy ngang Bột than Đốt nh.liệu lỏng+khí

Cơ khí Nửa cơ khí

Một bầu tách hơi

Nhiều bầu tách hơi Đặt đứng

Hình 1.2- Các kiểu nồi hơi tuần hoàn tự nhiên

a) Hình trụ; b) Tổ hợp; c) Kiểu ống chịu nóng; d) Liên hợp (lôcô); e), g) Kiểu ống nước ngang; h) Kiểu ống nước ngang có ngăn; i) Có các ống nước sôi thẳng; k), l) Có các ống nước sôi cong; m) Có một

bầu tách hơi cho thông số hơi cao; n) Nồi hơi hiện đại

- Nồi hơi ống lò - ống lửa 2 lần ngoặt dòng (3 pass)

Đây là loại nồi hơi phối hợp ống lò - ống lửa kiểu nằm ngang (hình 1.7) có cụm

ống lửa bẻ ngoặt Loại nồi hơi này cho sản lượng hơi lớn, vận hành an toàn và tin cậy

Hình 1.3- Nồi hơi kiểu bình trụ nằm ngang

1 Buồng đốt; 2 Ghi lò; 3 Ống khói; 4 Cửa xem lửa;

5 Bầu nồi; 6 Bầu khô hơi;

7 Van hơi; 8 Van an toàn

Hình 1.4- Nồi hơi ống lò kiểu bình trụ

đứng

1 Bầu nồi đứng; 2, Ống lò; 3 Đường

khói; 4 Ghi lò; 5 Ngọn lửa

Hình 1.5- Nồi hơi ống lò - ống lửa kiểu bình trụ đứng

1 Bầu nồi đứng; 2 Bề mặt đốt dạng ống lò; 3 Ống lửa;

4 Ghi lò; 5 Than; 6 Ngọn lửa; 7 Nước

Hình 1.6- Cấu tạo nồi hơi phối hợp ống lò - ống lửa một lần ngoặt dòng kiểu nằm ngang

1 Ống lò; 2 Ống lửa; 3 Mặt sàn ống lò - ống lửa;

10 Đế; 11 Ống

khói

Hình 1.7- Cấu tạo nồi hơi ống lò - ống lửa hai lần ngoặt dòng (3 pass) kiểu nằm ngang

1 Vòi phun dầu; 2 Buồng đốt hình vòm tạo thành ống lò; 3 Ống lửa thuộc pass 2; 4 Ống lửa thuộc

pass 3; 5 Hộp khói; 6 Mặt bích lắp ống lấy hơi; 7 Đồng hồ đo lưu lượng

c- Nồi hơi ống nước nằm dùng trong công nghiệp và nhà máy điện công suất nhỏ

Hình 1.8- Cấu tạo nồi hơi ống nước nằm nghiêng, áp suất thấp

1 Hộp nước dưới; 2 Hộp nước đứng; 3 Ống nước sôi; 4 Bầu tách hơi; 5 Ống góp hơi quá nhiệt;

Một trong những nồi hơi loại này là nồi hơi Babcok Wilcox (hình 1.8) Đặc

điểm của nồi hơi này là có sản lượng 20 T/h, áp suất 15 kG/cm2 Hơi bão hòa có nhiệt

độ 300 0C, được gia nhiệt ở bộ quá nhiệt đến 350 0C

Loại nồi hơi này có kết cấu nặng nề, tốn kém nên hiện nay ít được sử dụng d- Nồi hơi ống nước đứng dùng trong công nghiệp công suất nhỏ

Những nồi hơi ống nước đứng được sử dụng trong các ngành công nghiệp khác

có áp suất làm việc từ (813) kG/cm2, sản lượng hơi đạt đến (210) T/h, nhiệt độ hơi quá nhiệt đến 350 0C Cấu tạo một số nồi hơi kiểu này được thể hiện trên hình 1.9 và 1.10

Hình 1.9- Cấu tạo nồi hơi ống nước đứng ДКВР 4-13

1 Bầu tách hơi; 2 Bầu nước nóng; 3 Ống phân phối nước nóng; 4a Ống xuống; 4b Giàn ống nước sôi bố trí hai bên tường lò; 5 Tường nồi hơi; 6 Van hơi chính; 7 Đường ống hơi chính; 8 Chùm van hơi chính; 9 Giàn ống thổi bụi bẩn; 10 Vòi phun dầu; 11 Cửa ghi lò; 12 Vách hướng dòng khói;

13 Cụm ống liên thông

e- Nồi hơi ống nước đứng có áp suất trung bình và cao dùng trong ngành năng lượng

Các nồi hơi kiểu này có thể là loại đốt bằng dầu hoặc than đá

g- Nồi hơi tàu thủy (nồi hơi chính, nồi hơi phụ, nồi hơi tiết kiệm)

Nồi hơi tàu thủy được dùng để cung cấp hơi nước cho các máy động lực (máy hơi nước và tuabin hơi), cấp cho nhu cầu sưởi ấm, sấy nóng Nó được sử dụng rộng rãi trên các tàu thủy cỡ lớn với chức năng là nồi hơi chính hay phụ để phục vụ cho các thiết bị động lực, sản xuất hay sinh hoạt trên tàu

Nồi hơi chính dùng để cung cấp hơi nước cho máy chính và một số máy phụ của tàu hơi nước (máy hơi nước và tuabin hơi)

Hình 1.10- Cấu tạo nồi hơi ống nước đứng ВВД 140-4-13

1 Bầu tách hơi; 2 Bầu nước nóng; 3 Ống góp nước tường trước; 4 Ống xuống; 5 Giàn ống nước sôi;

6 Vách hướng dòng khói; 7 Tường; 8 Vòi phun

Nồi hơi phụ chỉ dùng để cung cấp hơi nước cho các máy phụ, các hệ thống và nhu cầu sinh hoạt trên tàu Điêden hoặc tàu hơi nước khi đậu bến Tùy theo nguồn nhiệt cung cấp, nồi hơi phụ có các loại: nồi hơi độc lập (có lò đốt), nồi hơi tiết kiệm (tận dụng nhiệt khí xả của động cơ điêden), nồi hơi kết hợp (vừa có lò đốt, vừa có thể sử

dụng nhiệt khí xả) (hình 1.11)

Hình 1.11- Cấu tạo nồi hơi kết hợp

1 Vòi phun; 2 Buồng đốt; 3 Thân nồi hơi; 4 Bầu nồi; 5 Lối dẫn khí xả vào; 6 Ống lửa; 7 Bầu tách hơi; 8 Lối dẫn khí

xả ra; 9 Lối dẫn khí lò vào

1.3.4- Phân loại theo áp suất hơi

b) Nồi hơi trung áp, p = (2840) kG/cm2 {(2,84) MN/m2}, t = (340450) 0C; c) Nồi hơi cao áp, p = (100180) kG/cm2 {(1018) MN/m2}, t = (540570) 0C; d) Nồi hơi siêu cao áp, p  240 kG/cm2 {24 MN/m2}

Đặc tính thông số hơi và nước của nồi hơi được giới thiệu ở bảng 1.1

Bảng 1.1- Đặc tính thông số hơi và nước của nồi hơi

Loại nồi hơi Áp suất hơi quá nhiệt Nhiệt độ hơi

quá nhiệt, 0 C

Nhiệt độ hơi quá nhiệt trung gian, 0 C

Nhiệt độ nước cấp, 0 C

- 545570

215

230

1.4- THIẾT BỊ NỒI HƠI

Thiết bị nồi hơi gồm có: nồi hơi, bộ sấy hơi, bộ hâm nước cấp, bộ sấy không khí, thiết bị đốt lò, đường khói, khung sườn, van và phụ tùng cùng các thiết bị phụ dùng để chuyển tải và chuẩn bị nhiên liệu, thải xỉ và tro, làm sạch và cấp nước vào nồi (thiết bị điều chế nước cấp và thiết bị cấp nước), thải khói lò (thiết bị hút), đưa không khí vào buồng đốt (thiết bị thổi), kiểm tra và tự động hóa cho thiết bị nồi hơi

1.4.1- Nồi hơi là phần tử chủ yếu của thiết bị nồi hơi và là thiết bị trao đổi nhiệt Qua

bề mặt kim loại của thiết bị này, nhiệt từ khí lò được truyền cho nước để biến thành hơi bão hòa

1.4.2- Bộ sấy hơi (bộ quá nhiệt hơi) được dùng để gia nhiệt cho hơi bão hòa và biến

thành hơi quá nhiệt nhằm tăng độ khô của hơi nước hoặc nâng cao hiệu suất nhiệt của thiết bị động lực hơi nước {cứ tăng nhiệt độ hơi sấy lên (2025) 0C thì hiệu suất tăng khoảng 1%; vì vậy, đối với tuabin hơi nên sử dụng hơi nước có nhiệt độ (450610)

0C}

Bộ sấy hơi phải thật gọn nhẹ và đảm bảo bền chắc, sức cản thủy lực nhỏ, dễ coi sóc và sửa chữa Nó thường được bố trí gần buồng đốt

Bộ sấy hơi có các kiểu đối lưu, bức xạ, bức xạ - đối lưu

Để điều chỉnh nhiệt độ sấy hơi, người ta có thể dùng các phương pháp điều chỉnh: bằng khí lò, nước và hơi nước (dùng bộ giảm sấy)

1.4.3- Bộ hâm nước cấp dùng để gia nhiệt cho nước cấp đảm bảo nó có nhiệt độ gần

với nhiệt độ sôi nhằm duy trì sự cung cấp hơi được liên tục

Bộ hâm nước tiết kiệm được dùng để gia nhiệt cho nước cấp nồi bằng cách tận dụng nhiệt thải của khí lò nhằm nâng cao hiệu suất của nồi hơi {khi nhiệt độ khí lò giảm (2,53) 0C thì nhiệt độ nước cấp tăng khoảng 1 0C}

1.4.4- Bộ sấy không khí dùng để sấy nóng không khí đưa vào buồng đốt bằng nhiệt

của khí lò nhằm gia tăng hiệu suất cháy, giảm tổn thất do cháy không hoàn toàn, cho

phép giảm hệ số dư lượng không khí, giảm công suất quạt gió và sức cản khí lò, làm tăng nhiệt độ khí lò, tăng hiệu quả trao đổi nhiệt Kết quả là gia tăng hiệu suất của nồi hơi {có thể tăng đến (56)%}

1.4.5- Khung sườn là bộ phận dùng để gắn và đỡ lấy toàn bộ thiết bị nồi hơi Ngoài ra,

còn có bộ phận cách nhiệt

1.4.6- Van và phụ tùng là các thiết bị dùng để điều khiển sự lưu động của nước và hơi

khi nồi hơi hoạt động Ở nồi hơi, người ta sử dụng van đóng kín, van một chiều và van

an toàn

1.4.7- Thiết bị buồng đốt dùng để đốt cháy nhiên liệu bằng phương pháp hiệu quả

nhất và biến hóa năng của nhiên liệu thành nhiệt năng Trong các nồi hơi hiện đại có đến 50% nhiệt lượng tỏa ra trong buồng đốt được truyền cho các bề mặt đốt bằng bức

Đối với nhiên liệu khí, người ta dùng không khí để cung cấp nhiên liệu khí vào buồng đốt qua vòi phun (có thể sử dụng các phương pháp đốt: phương pháp khuếch tán, phương pháp động và phương pháp hỗn hợp)

1.4.8- Thiết bị chuẩn bị nhiên liệu có nhiệm vụ chuẩn bị nhiên liệu để cấp vào buồng

đốt Tùy theo dạng nhiên liệu và phương pháp đốt cháy mà thiết bị chuẩn bị nhiên liệu

có máy đập, máy sấy, máy nghiền, máy cung cấp, quạt gió, hệ thống băng chuyền và đường ống dẫn than bụi

1.4.9- Thiết bị thải xỉ và tro được dùng cho trường hợp nhiên liệu rắn

1.4.10- Thiết bị cấp nước gồm có các bơm áp lực cao và đường ống

1.4.11- Thiết bị cấp không khí và hút khói gồm các quạt gió dùng để cấp không khí

vào buồng đốt để nâng cao hiệu quả cháy và để hút khí (khói) thải trên ống khói

1.4.12- Thiết bị điều chế nước cấp dùng để làm sạch nước cấp theo tiêu chuẩn nước

dùng cho nồi hơi

1.4.13- Thiết bị kiểm tra tự động gồm các dụng cụ đo lường - kiểm tra và các bộ tự

động đảm bảo cho các phần tử riêng biệt của nồi hơi làm việc liên tục và ăn khớp để sản ra hơi nước đảm bảo thông số và số lượng đã định

Người ta sử dụng thiết bị kiểm tra các thông số: mực nước trong bầu nồi, llou nước và hơi, áp suất nước và hơi, nhiệt độ, chất lượng nước và hơi

Việc điều khiển và điều chỉnh hơi thường được tự động hóa bằng cách áp dụng hình thức điều khiển từ xa, tự động điều chỉnh, tự động báo sự cố và bảo vệ (theo mực

1.5- CÁC THÔNG SỐ CHÍNH CỦA NỒI HƠI

1.5.1- Áp suất

- Áp suất nồi hơi pN là áp suất của nước và hơi bão hòa chứa trong bầu nồi hơi (căn cứ vào pN, tra bảng hơi nước bão hòa có thể tìm được nhiệt độ hơi bão hòa ts)

- Áp suất hơi sấy phs là áp suất của hơi sấy sau khi ra khỏi bộ sấy hơi

- Áp suất hơi giảm sấy pgs là áp suất của hơi nước sau khi ra khỏi bộ giảm sấy

- Áp suất nước cấp nồi là áp suất để cấp nước vào nồi hơi, thường cao hơn pN từ (36) kG/cm2 để thắng sức cản trên đường ống và nén vào nồi hơi

1.5.2- Nhiệt độ

- Nhiệt độ hơi bão hòa ts là nhiệt độ của hơi bão hòa trong bầu nồi

- Nhiệt độ hơi sấy ths là nhiệt độ của hơi sấy sau khi ra khỏi bộ sấy hơi

- Nhiệt độ hơi giảm sấy tgs là nhiệt độ của hơi nước sau khi ra khỏi bộ giảm sấy

- Nhiệt độ nước cấp nồi là nhiệt độ của nước sau bộ hâm nước cấp, trước bộ hâm nước tiết kiệm

- Nhiệt độ không khí cấp lò

- Nhiệt độ khói

1.5.3- Sản lượng hơi D (kg/h T/h) là lượng hơi nước lớn nhất sinh ra trong một giờ

dưới điều kiện nồi hơi cung cấp hơi nước được lâu dài

Sản lượng hơi chung DN là tổng sản lượng của hơi sấy Dhs và hơi bão hòa Dx:

DN = Dhs + Dx (Dx là sản lượng hơi bão hòa cung cấp cho các máy phụ và hệ thống chứ không phải lượng hơi bão hòa sinh ra tại bầu nồi)

1.5.4- Nhiệt lượng có ích Q 1 (kCal/h, kJ/h) là nhiệt lượng đã dùng vào việc đun sôi, bốc hơi, sấy hơi trong một giờ, tức là nhiệt lượng đã dùng để biến nước cấp thành hơi nước mà nồi hơi cung cấp trong một giờ

nc nc hs hs

i i D i i D i i D Q B

Q

.

) ( ) ( ) (

.

1      





Trong đó: B – lượng tiêu hao nhiên liệu trong một giờ;

Q t – nhiệt trị thấp của nhiên liệu

1.5.6- Suất tiêu hao nhiên liệu g e (kg/MLh, kg/kWh) là lượng nhiên liệu cần dùng để

hệ động lực phát ra 1 mã lực (kilowat) trong một giờ

1.5.7- Mặt hấp nhiệt H (m2) là bề mặt của kim loại (của vách ống, ống nước sôi, ống

hâm nước tiết kiệm, ống sấy hơi, ống sưởi không khí hoặc của ống lửa, hộp lửa, buồng đốt) hấp thu nhiệt của chất trao nhiệt và truyền cho chất được trao nhiệt

1.5.8- Suất hấp nhiệt bề mặt q H (kCal/h, kJ/h) là nhiệt lượng trung bình do 1 m2 mặt hấp nhiệt hấp thụ được trong 1 giờ

lò trong duồng đốt cần đủ cao để cho sự truyền nhiệt bức xạ được mạnh hơn

1.5.11- Suất tải nhiệt dung tích buồng đốt q v (kcal/m3h) là tỷ số giữa nhiệt lượng cung cấp vào buồng đốt trong một giờ trên dung tích buồng đốt

bđ

t v

V

Q B

''

.



Trong đó: v ’’ - thể tích riêng của hơi bão hòa trong bầu trên

1.5.15- Lượng nước dự trữ dưới mặt tách hơi G n (kg) là lượng nước trong bầu nồi giữa mực nước bình thường và mực nước thấp nhất

1.5.16- Chu kỳ cấp nước là khoảng thời gian không cần cấp nước vào nồi hơi nhờ

lượng nước dự trữ dưới mặt tách hơi

1.5.17- Năng lực tiềm tàng của nồi hơi là khả năng sinh thêm hơi nhờ nhiệt lượng

chứa trong nước, trong kim loại và vách buồng đốt khi cần đột ngột tăng lượng sinh hơi

1.5.18- Suất khối lượng nồi hơi trên lượng sinh hơi mỗi giờ hoặc diện tích mặt hấp nhiệt

Các yêu cầu đối với nồi hơi là có cấu tạo đơn giản, làm việc an toàn, có hiệu suất và tính kinh tế cao

1.6.2- Yêu cầu đối với nước cấp nồi

Do nước trong thiên nhiên có chứa nhiều tạp chất khác nhau Một số tạp chất hòa tan trong nước như muối ăn, muối canxi, muối magiê, những chất khí như ôxy, cacbonic …, một số tạp chất khác không hòa tan mà ở dạng những hạt lơ lửng như bùn, cát, các chất hữu cơ, … Những đặc tính quan trọng của nước là độ pH, độ cứng và độ khô kết Vì vậy, yêu cầu đối với nước dùng cho nồi hơi phải được xử lý sạch nhằm đảm bảo không kết tụ cáu cặn làm giảm tiết diện lưu thông và giảm hệ số dẫn nhiệt, không gây ăn mòn

1.6.3- Tiêu chuẩn nước nồi hơi

Chất lượng của nước được đánh giá theo các tiêu chuẩn sau đây:

1) Độ vẩn đục (nước cấp vào nồi hơi phải trong)

2) Lượng cặn khô, mg/l, là tổng khối lượng của các chất hữu cơ và vô cơ hòa tan

trong nước Nó được xác định bằng cách sấy khô một đơn vị thể tích nước đến 110 0C

3) Lượng muối chung, mg đương lượng/l, là tổng khối lượng các muối khoáng hòa

tan trong nước

4) Độ cứng, mg đương lượng/l, là tổng số iôn canxi và iôn magiê của các muối Ca

và Mg hòa tan trong nước Các muối này sẽ lắng thành cáu cặn trên mặt hấp nhiệt

Độ cứng được chia thành 2 loại: độ cứng tạm thời và độ cứng vĩnh cửu

- Độ cứng tạm thời (độ cứng cacbonat), biểu thị các muối cacbonat canxi Ca(HCO3)2 và cacbonat magiê Mg(HCO3)2 chứa trong nước Các muối này sẽ lắng thành cặn bùn khi nước được đun sôi dưới điều kiện áp suất khí trời và được loại bỏ dễ dàng khi xả cặn

- Độ cứng vĩnh cửu (độ cứng không cacbonat), biểu thị các muối khoáng Ca và

Mg khác chứa trong nước như CaSO4, MgSO4, CaCl2, CaSiO3 Các muối này, khi sôi,

sẽ đóng thành cáu cứng trên mặt hấp nhiệt

5) Độ clorua, mg/l, biểu thị lượng muối clorua trong nước Độ clorua là đặc tính cơ

bản của nước biển

6) Lượng axit silic, mg/l, biểu thị lượng SiO2 trong nước Trong nước nồi hơi, dù có rất ít axit silic cũng rất nguy hại, đặc biệt là các nồi hơi có thông số cao

vi qui định

9) Lượng dầu, mg/l, có trong nước nồi hơi sẽ sinh ra cáu cặn có màu đen và làm

giảm hệ số dẫn nhiệt

10) Lượng khí, mg/l, thông thường chỉ xét đến lượng khí O2 và CO2

1.6.4- Xử lý nước nồi hơi

Để nước cấp cho nồi hơi có chất lượng đảm bảo theo yêu cầu, cần phải xử lý (lọc sạch) Người ta có thể tiến hành xử lý nước ngay trong nồi hơi hoặc trước khi cấp vào nồi

Đối với các nồi hơi cỡ vừa và nhỏ, người ta thường cho trực tiếp thuốc chống đóng cáu cặn vào trong nồi hơi Hiện có đến 3 loại thuốc chống đóng cáu cặn được sử dụng để xử lý nước nồi hơi theo kiểu này

Công việc xử lý nước trước khi cấp vào nồi bao gồm: lọc cặn, lọc dầu, khử khí, khử muối cứng

Chương II – NHIÊN LIỆU VÀ CÁCH THỨC TỔ CHỨC QUÁ TRÌNH ĐỐT

+ Antraxit: Vc = (29)%, nhiệt trị (62006500) kcal/kg

Khó bảo quản, vận chuyển phức tạp

2.2- YÊU CẦU ĐỐI VỚI NHIÊN LIỆU

Nhiên liệu phải có lượng sinh nhiệt cao, an toàn cháy, ít tro bụi độc hại, rẻ tiền

Vì loại nhiên liệu có ảnh hưởng lớn đến cấu tạo và thiết bị của nồi hơi, cách đốt

lò, điều kiện làm việc của nhân viên đốt lò nên cần đặc biệt chú ý chọn loại nhiên liệu thích hợp, có khi giá rẻ cũng chưa phải là yêu cầu quan trọng nhất

2.3- QUÁ TRÌNH ĐỐT CHÁY CÁC LOẠI NHIÊN LIỆU

2.3.1- Quá trình vật lý xảy ra khi đốt cháy nhiên liệu

2.3.2- Quá trình cháy của nhiên liệu rắn

2.3.3- Quá trình cháy của nhiên liệu lỏng

2.3.4- Quá trình cháy của nhiên liệu khí

2.3.5- Quá trình cháy của hỗn hợp nhiên liệu rắn, lỏng và khí

2.4- ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ ĐẾN QUÁ TRÌNH ĐỐT CHÁY NHIÊN LIỆU TRONG BUỒNG ĐỐT NỒI HƠI

Sự đốt cháy là quá trình hóa hợp mãnh liệt và nhanh chóng giữa ôxy và các thành phần cháy được của nhiên liệu Kết quả là tỏa ra nhiệt lượng rất lớn

Quá trình đốt cháy trong buồng đốt của nồi hơi rất phức tạp Ở đó có sự diễn ra đồng thời và ảnh hưởng lẫn nhau giữa các quá trình phản ứng cháy hóa học, quá trình khuếch tán ôxy đến chất được đốt cháy, quá trình trao nhiệt, quá trình cung cấp không khí vào buồng đốt và đưa khí lò ra

2.4.1- Các yếu tố ảnh hưởng đến sự cháy hoàn toàn

- Lượng không khí

- Sự hòa trộn đều không khí với nhiên liệu (khuếch tán nhanh và đều)

- Nhiệt độ buồng đốt

- Dung tích buồng đốt đủ để cháy hết chất bốc

2.4.2- Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ cháy

Quá trình cháy gồm có 2 giai đoạn: Giai đoạn chuẩn bị cháy (giai đoạn tiếp xúc

lý hóa giữa nhiên liệu với ôxy) và giai đoạn cháy theo phản ứng hóa học giữa chúng Tốc độ cháy càng nhanh, buồng đốt càng nhỏ gọn

- Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ cháy trong giai đoạn chuẩn bị:

+ Loại nhiên liệu: Loại nhiên liệu có ít chất bốc, ẩm, nồng độ có thành phần cháy không được cao, cần có thời gian dài để chuẩn bị cháy

+ Tốc độ tương đối giữa nhiên liệu và không khí: Khi tốc độ tương đối nhanh

và lưu động kiểu xoáy lốc sẽ giúp cho không khí trộn đều với nhiên liệu và rút ngắn được thời gian chuẩn bị cháy, giảm bớt tổn thất trong quá trình cháy

- Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ cháy trong giai đoạn cháy theo phản ứng hóa học

+ Loại nhiên liệu

+ Tốc độ phản ứng hóa học (tỷ lệ thuận với tích của nồng độ các chất tham gia phản ứng cháy)

+ Độ tăng nhiệt độ (tốc độ phản ứng tăng theo đà tăng của nhiệt độ)

+ Sự lưu động của không khí cấp vào buồng đốt

+ Độ tăng của áp suất (tốc độ phản ứng tăng theo đà tăng của áp suất)

- Các yếu tố ảnh hưởng đến sự cháy ổn định

+ Nhiên liệu tự bén cháy được

+ Không khí được cung cấp đầy đủ, liên tục

+ Thải khí lò liên tục

2.5- THIẾT BỊ BUỒNG ĐỐT

2.5.1- Buồng đốt dùng để đốt cháy nhiên liệu rắn (xem hình 2.1)

a) Đốt theo lớp: nhiên liệu rắn ở dạng hòn (có ghi lò)

b) Đốt ngọn lửa: các hạt nhiên liệu ở dạng hạt bụi nhỏ, lưu động cùng với dòng

không khí

c) Đốt xoáy: các hạt nhiên liệu ở dạng hạt nhỏ (đến 6 mm), chuyển động xoáy cùng

với dòng không khí

Hình 2.1- Sơ đồ các phương pháp đốt nhiên liệu

a) Đốt theo lớp; b) Đốt ngọn lửa; c) Đốt xoáy

2.5.2- Buồng đốt đốt cháy nhiên liệu lỏng

Nhiên liệu lỏng được phun vào buồng đốt nhờ vòi phun (súng phun) kiểu hơi nước, súng phun kiểu không khí nén (được dùng cho một số nồi hơi phụ nhỏ của tàu Điêden vì ở đây có sẵn không khí nén), súng phun kiểu áp lực (nhờ áp lực của nhiên liệu và cách bố trí miệng phun mà tạo được chuyển động xoáy của các chùm tia nhiên liệu được phun), súng phun kiểu áp lực – hơi nước, súng phun kiểu quay (có sử dụng

cơ cấu quay) (xem hình 2.2)

Hình 2.2- Cấu tạo vòi phun nhiên liệu

Súng phun kiểu hơi nước có ưu điểm là chất lượng phun sương rất tốt, dễ điều chỉnh lượng nhiên liệu phun Tuy nhiên, nó có nhược điểm là chi phí hơi nước cho việc phun rất lớn {chiếm đến (25)% sản lượng hơi} Do đó, phạm vi sử dụng của nó bị hạn chế

Ưu điểm của súng phun kiểu quay là chất lượng phun sương tốt ở mọi tải trọng của nồi hơi, phạm vi điều chỉnh rất rộng, dễ điều chỉnh lượng nhiên liệu phun, nhiên liệu không cần hâm đến nhiệt độ cao và áp suất phun cao, hoạt động tin cậy Nhược điểm chính của loại súng phun này là có cấu tạo phức tạp, đắt tiền

2.5.3- Buồng đốt dùng để đốt khí có cấu tạo giống như buồng đốt đốt cháy nhiên liệu

lỏng

2.6- TỔN THẤT NHIỆT Ở NỒI HƠI

Tổn thất nhiệt ở nồi hơi bao gồm các tổn thất sau:

2.6.1- Tổn thất theo khí lò q 2 (để giảm tổn thất theo khí lò cần tăng diện tích mặt hấp nhiệt tiết kiệm, đảm bảo độ sạch của các mặt hấp nhiệt, chọn hệ số dự lượng không khí thích hợp)

2.6.2- Tổn thất do cháy không hoàn toàn (tổn thất hóa học) q 3

2.6.3- Tổn thất cơ học (cháy không hoàn toàn về mặt cơ học) q 4

2.6.4- Tổn thất do tỏa nhiệt ra ngoài q 5 (để giảm thành phần tổn thất này cần bọc cách nhiệt đầy đủ các bộ phân cần thiết)

2.6.5- Tổn thất theo xỉ và tro q 6

Với q1 là phần nhiệt lượng có ích, ta có biểu thức cân bằng nhiệt:

100% = (q1 + q2 + q3 + q4 + q5 + q6)%

Chương III - NỒI HƠI TÀU THỦY

Nồi hơi tàu thủy được dùng để cung cấp hơi nước cho các máy động lực (máy hơi nước và tuabin hơi), cấp cho nhu cầu sưởi ấm, sấy nóng trên tàu thủy Nó được sử dụng rộng rãi trên các tàu thủy cỡ lớn với chức năng là nồi hơi chính hay phụ để phục

vụ cho các thiết bị động lực, sản xuất hay sinh hoạt trên tàu

Chiếc nồi hơi đầu tiên được lắp trên tàu thủy cũng đã trên 150 năm (năm 1600 chiếc nồi hơi đầu tiên trên thế giới ra đời cung cấp hơi nước làm nguồn động lực) Song chỉ mấy chục năm gần đây nồi hơi mới được phát triển nhanh chóng Hồi đầu thế

kỷ 19 nồi hơi là một hình hộp được đặt trong lò gạch có áp suất (0,20,3) kG/cm2; năm

1850 người ta sử dụng nồi hơi ống lửa ngược chiều có áp suất (1215) kG/cm2 và nồi hơi ống nước nằm; năm 1920 người ta bắt đầu sản xuất nồi hơi lưu động thẳng Đến nay, trên tàu thủy đã có những nồi hơi có lượng sinh hơi đến (25002900) T/h với thông số hơi cao

3.1- PHÂN LOẠI NỒI HƠI TÀU THỦY

Nồi hơi tàu thủy có thể được phân loại theo các cách sau:

3.1.1- Phân loại theo công dụng

sử dụng nhiệt khí xả)

3.1.2- Phân loại theo hình thức khí lò quét qua mặt hấp nhiệt

- Nồi hơi ống lửa (NHOL)

Nồi hơi ống lửa là nồi hơi có khí lò lưu động bên trong các ống lửa, trao nhiệt cho nước bên ngoài ống Nó gồm có các kiểu nồi hơi ống lửa ngược chiều và nồi hơi ống lửa đi thẳng

- Nồi hơi ống nước (NHON)

Nồi hơi ống nước là nồi hơi có nước tuần hoàn bên trong các ống nước, khí lò quét bên ngoài ống Nó gồm có các kiểu NHON nằm, NHON đứng 3 bầu đối xứng, NHON đứng 3 bầu không đối xứng, NHON kiểu chữ D và chữ D nghiêng

3.1.3- Phân loại theo nguyên tắc lưu động của hỗn hợp nước và hơi nước

- Nồi hơi tuần hoàn tự nhiên (không có bơm luân chuyển)

- Nồi hơi tuần hoàn cưỡng bức (có bơm luân chuyển, tuần hoàn 1 vòng hay 2 vòng)

- Nồi hơi trực lưu: nước được cấp đến các giàn ống hâm nước cấp, rồi vào ống nước sôi để biến thành hơi và ống hơi quá nhiệt để cấp đến hộ tiêu thụ (không có bầu tách hơi)

3.1.4- Phân loại theo cách bố trí ống tạo thành bề mặt đốt nóng: Nồi hơi đặt nằm,

nồi hơi đặt đứng

3.1.5- Phân loại theo cách liên kết của ống hơi với bầu nồi: Nồi hơi 2 bầu, nồi hơi 3

bầu (đối xứng hoặc không đối xứng) …

3.1.6- Phân loại theo dòng khí lò: Nồi hơi 1 và 3 hành trình, nồi hơi 1 và 3 dòng chảy 3.1.7- Phân loại theo phương pháp cung cấp không khí: Nồi hơi với sự thông gió tự

nhiên, nồi hơi cấp không khí nhờ quạt gió (tăng áp)

3.1.8- Phân loại theo sự điều khiển: Nồi hơi điều khiển bằng tay, nồi hơi điều khiển

bán tự động, nồi hơi tự động hoàn toàn

3.1.8- Phân loại theo áp suất

- Nồi hơi thấp áp: p  20 kG/cm2

- Nồi hơi trung áp: p = (2045) kG/cm2

- Nồi hơi cao áp: p  45 kG/cm2

3.2- YÊU CẦU ĐỐI VỚI NỒI HƠI TÀU THỦY

1/ Sử dụng an toàn là yêu cầu quan trọng nhất vì rằng khi nồi hơi hỏng có thể gây ra tai nạn Do đó, nồi hơi tàu thủy phải là các loại nồi hơi có cấu tạo bền, chắc, đã qua thử thách lâu dài

2/ Gọn nhẹ, dễ bố trí lên tàu nhằm tăng tải trọng, mở rộng tầm hoạt động của tàu Do

đó, cần dùng loại nồi hơi có nhiệt tải dung tích lò lớn, suất bốc hơi lớn, lưu tốc khí lò nhanh, số bầu nồi ít, đường kính bầu nồi và ống nhỏ để giảm độ dày và khối lượng 3/ Cấu tạo đơn giản, cách bố trí tiện cho việc coi sóc, sửa chữa, sử dụng đơn giản, đảm bảo điều kiện làm việc của người vận hành được tốt

Yêu cầu đối với tàu thủy khác xa so với nồi hơi trên bờ: Kích thước, khối lượng, cấu tạo phải gọn nhẹ, đơn giản hơn, chất đốt tốt hơn Song nồi hơi tàu thủy thường dừng lò luôn nên có điều kiện thường xuyên súc rửa nồi và sửa chữa

Yêu cầu đối với chất đốt dùng cho nồi hơi tàu thủy:

- Lượng sinh nhiệt cao (để tăng thêm trọng tải có ích và tăng thêm bán kính hoạt

- Không tự bén cháy trên hầm chứa của tàu

- Bề, khó vỡ thành cám vụn trong khi chuyên chở hoặc không bị biến chất

- Ít tro bụi, ít lưu huỳnh và chất độc (để bảo vệ sức khỏe con người, đảm bảo độ bền cho các giàn ống)

- Giá rẻ {chi phi nhiên liệu chiếm đến (3040)% chi phí sử dụng tàu thủy}

3.3- NỒI HƠI ỐNG LỬA

3.3.1- Cấu tạo

Cấu tạo nồi hơi ống lửa được thể hiện trên hình 3.1

Hình 3.1- Cấu tạo nồi hơi ống lửa

1 Cửa quan sát; 2 Các ống lửa; 3 Khối xây chịu lửa; 4 Lỗ chui; 5 Ống khói;

6 Vòi phun; 7 Buồng đốt

3.3.2- Ưu nhược điểm

- Chiều cao của không gian hơi khá lớn, lưu tốc hơi nước thoát ra từ mặt tách hơi bé nên độ khô của hơi nước khá cao {x = (0,950,98)}

b) Nhược điểm

- To, nặng và chứa nhiều nước, thân nồi và nắp nồi rất to, rất dày mà không phải

là mặt hấp nhiệt, cường độ bốc hơi yếu

- Nước nhiều và hình dạng không có lợi cho sự tuần hoàn nên thời gian nhóm lò lấy hơi rất lâu [(46) giờ]

- Khi nổ sẽ xé vỡ thân nồi nên rất nguy hiểm

Do vậy, nồi hơi ống lửa có phạm vi sử dụng rất hạn chế

3.4- NỒI HƠI ỐNG NƯỚC TUẦN HOÀN TỰ NHIÊN

Ở loại nồi hơi này nước tuần hoàn bên trong ống, khí lò quét qua bên ngoài ống Nồi hơi ống nước có nhiều ưu điểm hơn hẳn nồi hơi ống lửa Sau đây là các ưu nhược điểm của loại nồi hơi này

A- Ưu điểm

1/- Gọn nhẹ hơn nhiều so với nồi hơi ống lửa, {GND = (0,658) kg/kgh, còn ở nồi hơi ống lửa thì GND = (1518) kg/kgh} vì lượng nước trong nồi hơi ống nước không nhiều, ống nhỏ nên có thể bố trí được bề mặt hấp nhiệt lớn, cường độ hấp nhiệt cao 2/- Có thể chế tạo từ loại nhỏ đến loại lớn (từ mấy trăm kg hơi mỗi giờ đến 2900 T/h); loại thông số hơi thấp đến loại thông số hơi cao (từ hơi bão hòa vài kG/cm2 đến

(2) Do ít nước nên năng lực tiềm tàng bé, vì vậy khi nhu cầu về hơi nước đột ngột tăng sẽ khó đảm bảo giữ cho hơi nước ổn định

(3) Chiều cao không gian hơi trong bầu bé, nếu không có thiết bị khô hơi thì độ ẩm của hơi nước khá cao

3.4.1- Nồi hơi ống nước tuần hoàn tự nhiên (khí lò đi hình chữ Z)

3.4.1.1- Cấu tạo

Cấu tạo nồi hơi ống nước nằm (tuần hoàn tự nhiên) khí lò đi hình chữ Z được thể hiện trên hình 3.2

Hình 3.2- Cấu tạo nồi hơi ống nước nằm khí lò đi hình chữ Z

1 Bộ sấy hơi; 2 Thiết bị thổi muội; 3 Ống dẫn hỗn hợp nước và hơi nước về bầu tách hơi; 4 Tấm dẫn khí; 5 Giàn ống nước sôi; 6 Bầu tách hơi; 7 Ống xuống; 8 Hộp ống trước; 9 Buồng đốt; 10 Hộp ống

3.4.1.2- Ưu nhược điểm

Ngoài các ưu nhược điểm chung của nồi hơi ống nước ra, nồi hơi ống nước nằm

có những ưu nhược điểm sau đây

a) Ưu điểm

(1) Ống thẳng, to, dễ thông ống nên có thể dùng nước xấu, có lẫn dầu Việc coi sóc, bảo dưỡng đơn giản; năng lực tiềm tàng lớn

(2) Tiện cho việc chế tạo và sửa chữa vì chỉ cần thêm hoặc bớt một số giàn ống

là có thể có được các nồi hơi có lượng sinh hơi khác nhau

(3) Khí lò đi hình chữ Z, lưu tốc khí lò tăng lên gấp hai ba lần làm tăng cường

độ trao đổi nhiệt đối lưu, cho phép dùng ống có đường kính lớn và có thể không cần bề mặt hấp nhiệt tiết kiệm mà vẫn bảo đảm được hiệu suất khá cao

b) Nhược điểm

(1) Hộp ống hình gợn sóng nên khó chế tạo, đắt tiền, nhất là khi áp suất cao Các tấm dẫn khí dễ bị cháy hỏng hoặc cong vênh làm giảm lượng sinh hơi và hiệu suất của nồi hơi Tấm dẫn khí lại rất khó lắp, gây khó khăn cho việc thổi muội, làm tăng sức cản khí lò

(2) Ống to và thẳng tuy có ưu điểm nói trên, song có diện tích mặt hấp nhiệt nhỏ, làm tăng kích thước và khối lượng nồi hơi, do đó thời gian nhóm lò lấy hơi tương đối dài {từ (46) giờ}

(3) Số nắp cửa quá nhiều, gây phức tạp cho việc thay ống

Vì vậy, nồi hơi ống nước nằm khí lò đi hình chữ Z thường được dùng cho các tàu hơi nước với sau hơi dưới 40 kG/cm2

3.4.2- Nồi hơi ống nước hai vòng tuần hoàn

Sơ đồ nguyên lý nồi hơi ống nước hai vòng tuần hoàn được thể hiện trên hình 3.3

Hình 3.3- Sơ đồ nguyên lý nồi hơi ống nước hai vòng tuần hoàn

1 Bầu trên I; 2 Bầu dưới I; 3 Bộ sấy hơi; 4 Bơm cấp; 5 Bầu hâm nước tiết kiệm; 6 Bầu hơi của vòng II; 7 Ống

ruột gà

Nồi hơi ống nước hai vòng tuần hoàn gồm có: Vòng tuần hoàn I là vòng tuần hoàn kín của nước chưng cất áp suất cao hấp nhiệt từ khí lò Vòng tuần hoàn II là vòng tuần hoàn không kín (cung cấp nước nóng cho tàu), áp suất không cao, hấp nhiệt của hơi nước tuần hoàn I ngưng tụ tỏa ra

Trong vòng tuần hoàn I, nước chưng cất từ bầu trên 1 của vòng tuần hoàn này theo các ống xuống đi xuống bầu dưới 2 của vòng tuần hoàn I, rồi đi theo các ống đi lên hấp nhiệt của khí lò tạo thành hỗn hợp nước – hơi vào bầu trên 1 Hơi nước sinh ra trong vòng tuần hoàn I ở bầu trên 1 đi vào ống ruột gà 7, đặt trong không gian nước của bầu 6 và ngưng tụ nhả nhiệt cho nước của bầu 6; nước ngưng tụ lại trở về bầu 2 tiếp tục vòng tuần hoàn kín

Trong vòng tuần hoàn II, nước cấp (thông thường không phải là nước chưng cất) được bơm 4 bơm qua bộ hâm nước tiết kiệm 5 rồi đưa đến không gian nước trong bầu

6 của vòng tuần hoàn II, hấp thụ nhiệt lượng do hơi nước của vòng tuần hoàn I ngưng

tụ để biến thành hơi Lượng hơi nước này đi qua bộ sấy hơi 3 biến thành hơi sấy để cung cấp cho máy chính hoặc máy phụ

Để đảm bảo sự trao đổi nhiệt từ hơi nước ngưng tụ từ vòng tuần hoàn I cho nước trong vòng tuần hoàn II bốc hơi, cần có điều kiện là: Nhiệt độ bão hòa trong vòng tuần hoàn I phải lớn hơn nhiệt độ bão hòa trong vòng tuần hoàn II, nghĩa là áp suất trong vòng tuần hoàn I phải cao hơn áp suất trong vòng tuần hoàn II, khoảng (3060) kG/cm2

Nồi hơi ống nước hai vòng tuần hoàn có các ưu nhược điểm sau

- Cho phép dùng nước cấp xấu, có lẫn dầu vì nước ấy bốc hơi ở nhiệt độ thấp (không tiếp xúc với khí lò có nhiệt độ cao), còn nước trong vòng tuần hoàn I vẫn không đóng cáu cặn vì là nước chưng cất có chất lượng cao

- Cấu tạo phức tạp, đắt tiền

- Khó cạo rửa cáu cặn bám bên ngoài ống ruột gà

Do đó, nồi hơi ống nước 2 vòng tuần hoàn trước đây được dùng làm nồi hơi chính cho một số tàu hơi nước loại nhỏ với lượng sinh hơi (1,54,5) T/h, áp suất từ (1820) kG/cm2, nhiệt độ từ (350470) 0C Hiện nay lọai nồi hơi này chỉ được dùng làm nồi hơi phụ cho một số tàu dầu với lượng sinh hơi từ (1225) T/h, áp suất từ (1016) kG/cm2 và khối lượng riêng (78,5) kg/kgh

3.5- NỒI HƠI ỐNG NƯỚC TUẦN HOÀN CƯỠNG BỨC VÀ NỒI HƠI TĂNG

ÁP

Do nồi hơi ống nước tuần hoàn tự nhiên có các nhược điểm là: Nồi hơi cao áp tuần hoàn tự nhiên không đảm bảo được sự tuần hoàn ổn định, dễ bị cháy hỏng vì khi

ấy độ chênh về tỷ trọng giữa nước và hơi nước bão hòa không lớn, cột áp lưu động bé,

có khi không đủ khắc phục sức cản tuần hoàn; cột áp động lực tuần hoàn tự nhiên không lớn nên không cho phép bố trí ống với đường kính nhỏ, không dùng ống uốn khúc nhiều lần, lưu tốc tuần hoàn bé, do đó nồi hơi to và nặng

Vì vậy, đối với nồi hơi cao áp (nồi hơi có áp suất cao hơn áp suất tới hạn), bắt buộc phải dùng nồi hơi tuần hoàn cưỡng bức vì khi ấy độ chênh về tỷ trọng bằng không, và những nồi hơi có thông số thấp cần thật gọn nhẹ nên người ta sử dụng nồi hơi tuần hoàn cưỡng bức kiểu tuần hoàn nhiều lần hoặc kiểu lưu động thẳng

3.5.1- Nồi hơi tuần hoàn cưỡng bức nhiều lần (Nồi hơi Lamông)

Sơ đồ nguyên lý của nồi hơi tuần hoàn cưỡng bức nhiều lần (Nồi hơi Lamông) được thể hiện trên hình 3.4

Nguyên lý làm việc của loại nồi hơi này như sau: Nước từ bầu tách hơi 1 được bơm tuần hoàn 6 đưa đến bộ góp 5, cấp cho các ống nước sôi 3 (gồm các đoạn ống hấp nhiệt bức xạ và đoạn ống hấp nhiệt đối lưu) để bốc hơi tạo thành hỗn hợp nước – hơi rồi đi vào bầu tách hơi 1; hơi bão hòa từ bầu 1 được cấp cho các hộ tiêu dùng Các vòng ngăn được dùng để đảm bảo phân phối đều nước cho các ống nước sôi Bơm 10 được dùng để cấp nước vào bầu 1 Rơle 7 có tác dụng đưa tín hiệu ngắt nhiên liệu khi trong ống nước sôi 3 thiếu nước

Hình 3.4- Sơ đồ nguyên lý của nồi hơi tuần hoàn cưỡng bức nhiều lần (Nồi hơi Lamông)

1 Bầu tách hơi; 2 Vòi phun; 3 Ống ruột gà (ống nước sôi); 4 Bơm nhiên liệu và quạt gió; 5 Ống góp vào; 6 Bơm tuần hoàn; 7 Rơle bảo vệ; 8 Đường nước tuần hoàn; 9 Bộ góp nước ra; 10 Bơm cấp; 11 Két

nước bổ sung

Nồi hơi tuần hoàn cưỡng bức nhiều lần có các ưu nhược điểm sau:

- Nhờ bơm có cột áp cao nên khắc phục được sức cản tuần hoàn, do đó có thể tùy ý bố trí ống hấp nhiệt và tăng được nhiệt tải của mặt hấp nhiệt nên nồi hơi rất gọn nhẹ, dễ bố trí lên tàu

- Việc nhóm lò lấy hơi nhanh {chỉ cần (1520) phút}

- Làm việc ổn định khi tải thay đổi

- Phải có bơm chịu được nhiệt độ cao khoảng (180320) 0C, khi khởi động cần động cơ có cấu tạo phức tạp, đắt tiền

Do đó, nồi hơi tuần hoàn cưỡng bức nhiều lần chỉ được dùng làm nồi hơi phụ, nồi hơi khí thải với lượng sinh hơi từ (0,212) T/h; chúng cũng được dùng làm nồi hơi chính với lượng sinh hơi từ (1880) T/h, áp suất từ (3661) kG/cm2, nhiệt độ (420510) 0C, khối lượng riêng (2,034,5) kg/kgh (kể cả nước), hiệu suất (0,860,925)

3.5.2- Nồi hơi lưu động thẳng (xem hình 3.5)

Nồi hơi lưu động thẳng có các ưu nhược điểm sau:

- Không có bầu nồi nên gọn nhẹ và có thể chế tạo những nồi hơi có thông số cao

- Yêu cầu về nước cấp nồi cao

- Phải có hệ thống tự động điều chỉnh phức tạp vì lượng nước chứa rất ít

- Làm việc kém ổn định khi tải thay đổi

- Cần người khai thác có trình độ cao

Do đó, ngày nay nồi hơi lưu động thẳng chỉ được dùng ở trên bộ

Hình 3.5- Sơ đồ nguyên lý của nồi hơi

lưu động thẳng

1 Phần bức xạ; 2 Bộ quá nhiệt; 3 Bộ hâm nước; 4 Bộ sấy; 5 Vùng quá độ; 6 Lấy

hơi; 7 Khói thải

3.5.3- Nồi hơi tăng áp

Nồi hơi không tăng áp (áp suất khí lò trong buồng đốt khoảng 1 kG/cm2) không thể đạt được nhiệt tải dung tích buồng đốt cao nên người ta tìm cách gia tăng áp suất khí lò trong buồng đốt nhằm tăng nhanh tốc độ phản ứng cháy, tăng nhiệt tải dung tích buồng đốt mà vẫn không tăng mức tổn thất do cháy không hoàn toàn về mặt hóa học Nhờ đó, tăng được hệ số truyền nhiệt, tăng suất bốc hơi

Nồi hơi tăng áp là nồi hơi có thiết bị tăng cung cấp không khí đảm bảo áp suất khói lò trong buồng đốt từ (3060) kG/cm2 Thiết bị tăng áp gồm có tuabin khí, làm việc nhờ năng lượng của khí lò, lai máy nén khí và cung cấp không khí nóng có áp suất cao cho buồng đốt; động cơ điện được dùng để khởi động tuabin khí và bổ sung công suất (khi nhóm lò và khi nồi hơi làm việc ở chế độ nhẹ tải)

Khí thải sau tuabin có thể được dùng để hâm nước cấp nồi

Nồi hơi tăng áp có thể được chế tạo theo kiểu tuần hoàn cưỡng bức (kiểu Vêlốc) như hình 3.6 hoặc theo kiểu tuần hoàn tự nhiên

Nồi hơi tăng áp có các ưu nhược điểm sau:

- Gọn nhẹ {nhẹ hơn nồi hơi không tăng áp từ (58) lần}, có hiệu suất cao ở mọi tải trọng

- Thời gian nhóm lò lấy hơi nhanh {(58) phút}

- Đảm bảo khả năng làm việc trong điều kiện trên tàu, song cần có nồi hơi phụ trợ giúp khi khởi động và khi làm việc ở chế độ nhẹ tải, cần có hệ thống tự động điều chỉnh, cần người vận hành có trình độ cao

Vì vậy, nồi hơi tăng áp đang được chú ý nghiên cứu sử dụng

Hình 3.6- Nồi hơi tăng áp (Vêlốc)

1 Bơm cấp; 2 Bầu hâm nước tiết kiệm; 3 Bơm tuần hoàn; 4 Ống nước sôi; 5 Bầu tách hơi; 6 Bộ sấy hơi; 7 Tuabin khí; 8 Máy nén;

9 Máy phát điện; 10 Vòi phun;

11 Buồng đốt; 12 Bơm cao áp

3.6- NỒI HƠI PHỤ

Nồi hơi phụ được dùng để phục vụ cho các nhu cầu:

a) Khởi động một số kiểu nồi hơi chính của tàu hơi nước, cung cấp hơi nước khi tàu đậu nghỉ

b) Cung cấp hơi nước cho máy cẩu hàng của sà lan

c) Cung cấp hơi nước cho nhu cầu sinh hoạt trên tàu Điêden, cho việc sấy nóng dầu cũng như làm hoạt động các thiết bị động lực lai bơm trên tàu dầu

1 Thân ngoài; 2 Thân trong; 3 Cụm ống nước sôi;

4 Cửa buồng; 5 Buồng khói

Nói chung, nồi hơi phụ cung cấp hơi bão hòa {cũng có trường hợp nồi hơi phụ,

kể cả nồi hơi khí thải cung cấp hơi sấy với độ gia tăng nhiệt độ (1520) 0C}, áp suất thấp từ (315) kG/cm2, lượng sinh hơi bé (508000) kg/h

Nồi hơi phụ có thể là nồi hơi ống lửa (xem hình 3.7), nồi hơi ống nước (xem

hình 3.8), nồi hơi khí thải, nồi hơi liên hợp ống lửa - ống nước, hệ thống liên hợp nồi

hơi ống lửa – nồi hơi khí thải

3.6.1- Nồi hơi tiết kiệm (Nồi hơi khí thải)

Nồi hơi khí thải là loại nồi hơi phụ tận dụng nhiệt lượng do khí thải của động cơ điêden mang đi để cung cấp hơi hoặc nước nóng cho các nhu cầu trên tàu Điêden

3.6.1.1- Đặc điểm của nồi hơi khí thải

a) Nồi hơi khí thải tận dụng nhiệt lượng của khí thải từ động cơ điêden nên không có buồng đốt, không tiêu tốn nhiên liệu; tuy có làm tăng sức cản của dòng khí xả

và làm giảm công suất của động cơ, song hiệu suất chung của hệ động lực tăng (610)%

b) Hơi nước có áp suất thấp vì nhiệt độ khí thải không cao {(240260) 0C đối với động cơ 2 kỳ và {(340380) 0C đối với động cơ 4 kỳ} Nếu áp suất cao, nhiệt độ bão hòa lớn, khó lòng đảm bảo được yêu cầu có được độ chênh lệch nhiệt độ trên (4050) 0C giữa nhiệt độ khói lò ra khỏi nồi hơi với nhiệt độ bão hòa, do đó cường độ trao đổi nhiệt rất yếu Áp suất hơi nước càng thấp, càng cung cấp được nhiều hơi nước

c) Lượng sinh hơi tùy thuộc vào trạng thái làm việc của động cơ chính, khi động

cơ chính không làm việc hoặc ở trạng thái nhẹ tải thì nồi hơi khí thải không làm việc được Nồi hơi khí thải chỉ làm việc được tốt khi động cơ chính làm việc ở chế độ toàn tải Năng lực cung cấp hơi nước (số kg hơi nước cung cấp được bởi nhiệt lượng khí thải tương ứng với một mã lực trong một giờ) là (0,450,55) kg/MLh đối với động cơ 4

kỳ và (0,200,30) kg/MLh đối với động cơ 2 kỳ, tùy theo áp suất hơi nước Đối với động cơ điêden công suất nhỏ không nên dùng nồi hơi khí thải vì lượng sinh hơi nhỏ

mà cấu tạo lại phức tạp

d) Ngoài loại nồi hơi khí thải cung cấp hơi nước (hơi bão hòa và hơi quá nhiệt)

ra, còn có loại nồi hơi khí thải chỉ cung cấp nước nóng cho tàu Người ta có thể chế tạo loại nồi hơi khí thải tuần hoàn tự nhiên, nồi hơi khí thải có bộ phận dập tàn tắt lửa để phòng cháy

3.6.1.3- Các kiểu nồi hơi khí thải

a) Nồi hơi khí thải ống lửa đứng tuần hoàn tự nhiên

b) Nồi hơi khí thải ống lửa có bộ phận dập tàn tắt lửa (bộ phận dập tàn tắt lửa

được thể hiện trên hình 3.9)

c) Nồi hơi khí thải ống nước thẳng (xem hình 3.10)

d) Nồi hơi khí thải tuần hoàn cưỡng bức (xem hình 3.11)

Hình 3.9- Bộ phận dập tắt tàn

lửa ở nồi hơi khí thải ống lửa

Hình 3 10- Nồi hơi khí thải ống nước thẳng

1 Thân nồi; 2 Vành gợn sóng; 3 Mặt sàn; 4 Ống nước; 5 Tấm dẫn hướng

7 Giàn ống nước sôi; 8 Bộ hâm nước

tiết kiệm

3.6.2- Nồi hơi kết hợp (độc lập và tiết kiệm)

Nồi hơi kết hợp gồm có các kiểu:

1 Nồi hơi kết hợp ống nước hình ngón tay (hình 3.12)

2 Nồi hơi kết hợp ống nước ba bầu (hình 3.13)

3 Hệ thống liên hợp nồi hơi khí thải – nồi hơi phụ (hình 3.14)

Hình 3.12- Cấu tạo nồi hơi kết hợp ống nước

hình ngón tay

1 Hộp lửa; 2 Lối khí thải thân nồi; 3 Lối khí lò ra;

4 Thân nồi; 5, 6 Ống nước hình ngón tay;

7 Buồng đốt

Hình 3.13- Cấu tạo nồi hơi kết hợp ống nước 3 bầu

1 Bầu góp nước của phần đốt bằng nhiên liệu; 2 Ống nước sôi phân nhiên liệu; 3 Khung sườn; 4 Bầu tách hơi; 5 Vách ống (làm nguội); 6 Ống xuống của phần đốt bằng nhiên liệu; 7 Khối gạch xây;

8 Vách ngăn; 9 Bầu góp nước của phần tận dụng nhiệt; 10 Ống nước sôi của phần tận dụng nhiệt

Hình 3.14- Hệ thống liên hợp nồi hơi khí thải tuần hoàn cưỡng bức – nồi hơi

phụ

1 Đường ống hỗn hợp nước;

2 Hộp góp ra; 3 Hộp góp vào; 4 Ống ruột gà của nồi hơi khí thải; 5 Đường ống nước; 6 Bơm tuần hoàn;

7 Ống dầu cung cấp cho buồng đốt; 8 Quạt gió; 9 Vòi phun; 10 Két nước nóng;

11 Bơm nước cấp nồi;

12 Nồi hơi ống lửa;

13 Đường ống hơi sử dụng;

14 Van

Chương IV - VẤN ĐỀ THIẾT KẾ VÀ KHAI THÁC NỒI HƠI

4.1- THIẾT KẾ NỒI HƠI

4.1.1- Lựa chọn phương án thiết kế

- Áp suất

- Sản lượng

- Nhiên liệu

- Kết cấu

4.1.2- Tính toán quá trình cháy

- Xác định thành phần và nhiệt trị của nhiên liệu

- Thiết lập phương trình cháy

- Tính thể tích không khí và sản phẩm cháy

- Xác định entanpi của không khí và sản phẩm cháy

- Xác định hệ số dư lượng không khí và sự lọt không khí vào nồi hơi

4.1.3- Cân bằng nhiệt

Thiết lập phương trình cân bằng nhiệt trên cơ sở nhiệt lượng cấp lý tưởng (tổng nhiệt), nhiệt lượng có ích và tất cả các phần nhiệt tổn thất Trên cơ sở đó, tiến hành tính hiệu suất và suất tiêu hao nhiên liệu cho nồi hơi

4.1.4- Tính toán trao đổi nhiệt

a) Tính toán trao đổi nhiệt trong buồng đốt

- Diện tích mặt hấp nhiệt bức xạ hoặc nhiệt độ khí lò ra khỏi buồng đốt

- Tổng nhiệt dung trung bình sản phẩm cháy của 1 kg nhiên liệu

- Nhiệt lượng hữu ích tỏa ra trong buồng đốt

- Nhiệt lượng truyền lại cho buồng đốt đối với 1 kg nhiên liệu

- Hệ số làm bẩn bề mặt bức xạ qui ước, tính đến sự giảm hấp thụ nhiệt do bề mặt bị bẩn

- Độ đen của buồng đốt khi giàn ống được phân bố đều khắp các vách

- Độ đen của ngọn lửa (phụ thuộc vào độ đen của môi trường trong buồng đốt, sắc thái và đặc điểm của môi trường trong buồng đốt)

- Hệ số làm yếu bức xạ bởi môi trường buồng đốt, được tính ở nhiệt độ khí lò ra khỏi buồng đốt

- Bề dày hiệu dụng lớp bức xạ của ngọn lửa

- Thể tích buồng đốt

- Toàn bộ diện tích của vách buồng đốt

- Bề mặt hấp thụ bức xạ

b) Tính toán các bề mặt đối lưu

Để tính toán bề mặt đối lưu, cần sử dụng phương trình truyền nhiệt và phương trình cân bằng nhiệt

- Nhiệt lượng do môi chất hấp thụ

- Nhiệt trở của lớp cáu đóng bên trong ống

- Hệ số truyền nhiệt trong các chùm ống trơn

- Hệ số tỏa nhiệt đối lưu

- Tốc độ tính toán của chất lỏng hoặc chất khí

- Lưu lượng khí, nước và hơi nước

- Diện tích tiết diện cho qua của khí lò và không khí

- Nhiệt độ tính toán của dòng khí

- Kích thước tính toán

- Hệ số tỏa nhiệt đối lưu khi dòng chảy ngang qua một chùm ống song song hoặc so le

- Bước ống trung bình theo bề mặt đốt

- Hệ số tỏa nhiệt riêng cho từng phần

- Hệ số tỏa nhiệt khi dòng chảy khi dòng chảy dọc theo bề mặt đốt

- Hệ số tỏa nhiệt bức xạ của sản phẩm cháy

- Tổng lực hấp thụ của dòng khí lò có tro bụi

- Bề dày hiệu dụng của lớp bức xạ khi có một thể tích khí bị giới hạn ở tất cả mọi phía, bức xạ đến các bề mặt xung quanh

- Nhiệt độ vách ống hấp thụ bức xạ

- Hệ số làm bẩn của chùm ống trơn đặt ngang đối với nhiên liệu rắn

- Hệ số làm bẩn của các bề mặt đốt không có thổi lò khi đốt bằng nhiên liệu lỏng

và khí

- Hệ số sử dụng của bộ sấy không khí

- Độ chênh nhiệt độ ở các bộ phận trao đổi nhiệt

4.1.5- Tính toán khí động nồi hơi

Mục đích của việc tính toán khí động là để chọn quạt gió và quạt khí thải cho nồi hơi trên cơ sở xác định lượng gió, lượng khí lò và toàn bộ trở lực trên đường khí thải và không khí

- Lưu lượng gió và khí lò đi qua các quạt gió và quạt khí thải

- Tổn thất cột áp trên đường ống dẫn không khí và đường dẫn khí lò (bao gồm tổn thất ma sát và tổn thất cục bộ)

- Trở lực khi dòng chảy cắt ngang qua chùm ống

- Trở lực của chùm ống trơn bố trí song song hoặc so le

- Lực tự hút của đường khí thải

- Lực tự hút của đường không khí

- Chọn quạt gió và quạt khí lò

4.1.6- Tính toán sức bền

- Chọn vật liệu (kim loại) để chế tạo nồi hơi

- Áp suất tính toán

- Nhiệt độ tính toán

- Ứng suất cho phép của kim loại

- Chiều dày phần chịu áp lực

- Hệ số bền vững

4.1.7- Một số vấn đề cần lưu ý khi thiết kế nồi hơi

1) Tính nhiệt lượng phấp thụ của từng bộ phận, sau đó tính độ chênh nhiệt độ và hệ

số truyền nhiệt

2) Tình kiểm tra lại nồi hơi hoặc các bộ phận của nó (kiểm tra lượng nhiệt hấp thụ)

do một số thông số phải chọn trước

3) Các tính toán phải đảm bảo độ chính xác cần thiết

4) Khi tính kiểm tra bề mặt đối lưu, cần sơ bộ chọn nhiệt độ cuối chưa biết và entanpi của một mmoi chất, sau đó giải phương trình cân bằng nhiệt để xác định nhiệt lượng hấp thụ của bề mặt đốt và entanpi cuối của môi chất thứ hai cho phù hợp với nhiệt độ đã chọn Tính hệ số truyền nhiệt và độ chênh nhiệt độ của các bộ phận trao đổi nhiệt

5) Khi tính nồi hơi có cấu tạo một cấp và 2 cấp, phần đuôi lò nên tiến hành theo thứ tự: chọn sơ bộ nhiệt độ khói và nhiệt độ sấy không khí, xác định tổn thất nhiệt theo khí thải và các tổn thất nhiệt khác, xác định hiệu suất nồi hơi và lượng tiêu hao nhiên liệu, nhiệt độ khí lò ra khỏi buồng đốt và các bề mặt đốt tiếp theo

6) Cần chọn phương pháp đơn giản để xác định các thông số cần thiết của các bề mặt đốt thứ yếu có diện tích không lớn

4.2- VẬN HÀNH NỒI HƠI

Công việc chính của hoạt động vận hành nồi hơi gồm có:

- Chuẩn bị đốt lò

- Khởi động đốt lò và nâng sản lượng

- Vận hành, theo dõi khi nồi hơi làm việc bình thường

- Xử lý các xự cố xảy ra khi vận hành

- Ngừng lò sự cố

- Ngừng lò bình thường để sửa chữa

Yêu cầu trong vận hành nồi hơi là phải an toàn, tin cậy và đảm bảo chỉ tiêu kinh

tế cao nhất Trong mọi trường hợp, nhất thiết phải tuân thủ hướng dẫn vận hành của nhà chế tạo

4.2.1- Chuẩn bị vận hành

a) Chuẩn bị vận hành đối với nồi hơi mới xây lắp

- Sấy khô các kiến trúc xây của nồi hơi (bằng nước nóng cho bầu nồi, sấy bằng ngọn lửa nhỏ)

- Rửa sạch bụi bẩn bên ngoài ống và bên trong nồi bằng nước

- Kiểm tra các thiết bị đo nhiệt và các thiết bị phụ của nồi hơi (có thể cho các bơm tuần hoàn, bơm cấp nồi, bơm cấp nhiên liệu, quạt gió hoạt động để kiểm tra) và kịp thời khắc phục các thiếu sót

Đối với nồi hơi ống nước đứng còn phải: cho đầy nước vào bộ hâm nước cấp; cho luồng khí chạy vào ống dẫn khí của bộ hâm nước; kiểm tra hoạt động của các cơ

b) Chuẩn bị vận hành đối với nồi hơi mới sửa chữa, vận hành lại

- Kiểm tra phần buồng đốt nồi hơi (bên trong và bên ngoài)

- Kiểm tra chuẩn bị các hệ thống nhiên liệu, nước cấp nồi …

4.2.2- Khởi động, nhóm lò, tăng áp, nâng sản lượng

Khi đốt lò, tốc độ đốt lò cần thỏa mãn điều kiện t = (11,5) 0C/phút

Thời gian khởi động nhóm lò của nồi hơi hạ áp từ (810) h; trung áp từ (1214)

h

a) Khởi động, nhóm lò, nâng sản lượng các nồi hơi có ghi lò đốt nhiên liệu rắn

- Đốt lò của nồi hơi có buồng đốt ghi thủ công bằng củi, sau đó đổ dần than nóng và điều chỉnh lượng gió thích hợp

- Đốt lò của nồi hơi với buồng đốt ghi cơ khí có thanh cời lửa bằng củi, sử dụng thanh cời lửa và điều chỉnh lượng gió thích hợp

b) Khởi động, nhóm lò, tăng áp, nâng sản lượng cho nồi hơi dùng buồng đốt kiểu phun

- Nhóm lò, tăng áp cho nồi hơi dùng buồng đốt phun than

+ Mồi lửa các vòi phun dầu mồi (DO)

+ Tăng áp lực nồi hơi bằng cách cho quạt gió làm việc

+ Phun than bột vào buồng đốt, tắt dần các vòi phun dầu mồi

- Nhóm lò, tăng áp cho nồi hơi dùng buồng đốt phun dầu

+ Mồi lửa các vòi phun dầu mồi (DO)

+ Phun dầu FO vào buồng đốt, tắt dần các vòi phun dầu mồi

c) Hòa hơi, nâng sản lượng cho nồi hơi

Việc hòa hơi được áp dụng trong trường hợp có nhiều nồi hơi làm việc song song Điều kiện để hòa hơi:

+ Áp suất của nồi hơi cần hòa phải nhỏ hơn áp suất hơi của đường ống hơi chung từ (11,5) kG/cm2

+ Nhiệt độ hơi phải đạt đến (400450) 0C

+ Chất lượng hơi sấy phải tốt

+ Mực nước trong bầu nồi đúng qui định

Việc hòa hơi được tiến hành bằng cách mở từ từ van hòa hơi phụ, sau đó mở van hòa hơi rồi đóng van hòa hơi phụ Sau khi hòa hơi xong, cần tiến hành nâng sản lượng cho nồi hơi một cách từ từ bằng cách tăng cường đốt lò (cứ 20 phút tăng sản lượng nồi hơi lên 5 T/h và cho tăng dần trong phạm vi không quá 2 giờ)

4.2.3- Vận hành nồi hơi trong quá trình làm việc bình thường

- Điều chỉnh quá trình đốt cháy nhiên liệu tối ưu trong buồng đốt

- Điều chỉnh mực nước cấp vào bầu nồi

- Điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt (hơi sấy)

- Thải tro xỉ ra khỏi buồng đốt

4.2.4- Ngừng nồi hơi

Có 2 cách ngừng nồi hơi: ngừng cấp tốc để xử lý sự cố và ngừng bình thường để đưa nồi hơi vào sửa chữa

1)- Ngừng nồi hơi bình thường

- Giảm từ từ đồng thời lưu lượng nhiên liệu, lưu lượng không khí nóng, lượng nước cấp cho phù hợp với tình trạng cháy và theo đó là giảm sản lượng hơi, cứ 5 phút giảm 5 tấn hơi/giờ một lần, tuyệt đối không được giảm nhanh làm cho nồi hơi bị lạnh đột ngột dễ gây ứng suất nhiệt cục bộ làm nổ vỡ tường lò và thiết bị Khi tải còn 70% định mức, tùy theo tình hình mà có thể tắt dần các vòi phun

- Giảm hết tải, đóng van hơi chính, mở van xả hơi với độ mở thích hợp tùy theo

áp suất hơi

- Điều chỉnh mực nước trong nồi hơi cho thích hợp

- Cho ngừng quạt gió và 5 phút sau cho ngừng quạt hút khói

Khi ngừng nồi hơi từ (2024) giờ, nếu nhiệt độ nước giảm xuống dưới 80 0C thì

có thể xả hết nước

2)- Ngừng nồi hơi cấp tốc

a/- Khi gặp các trường hợp sau phải ngừng nồi hơi cấp tốc

- Nồi hơi cạn nước nghiêm trọng

- Nồi hơi đầy nước nghiêm trọng

- Ống sinh hơi, ống hơi quá nhiệt, ống hâm nước cấp bị nổ vỡ, mực nước trong nồi hơi không được duy trì

- Tường lò có nguy cơ bị đổ vỡ

- Lửa bốc cháy ở phần đuôi lò làm cho nhiệt độ đường khói tăng lên

- Toàn bộ thủy kế, đồng hồ đo mực nước bị hỏng

b/- Thao tác khi ngừng nồi hơi cấp tốc

+ Báo động sự cố ngừng nồi hơi cấp tốc

+ Ngừng từ từ hệ thống cấp nhiên liệu vào nồi hơi Sau đó ngừng quạt gó, đóng kín tấm chắn đường gió, sau cùng ngừng quạt hút khí thải Trường hợp sự cố nồi hơi bị nổ ống lò thì phải cho chạy quạt hút khói với thời gian lâu hơn để hút hết hơi nước trong đường khói rồi mới ngừng quạt

+ Đóng van hơi chính của nồi hơi

4.2.5- Xử lý các sự cố trong khi vận hành nồi hơi

Trong khi vận hành nồi hơi có thể gặp các sự cố: tắt lửa, phụ tải tăng hoặc giảm đột ngột, mất nước cung cấp vào nồi hơi …, cần phải tập trung xử lý để đảm bảo duy trì khả năng làm việc bình thường

1/- Nồi hơi bị tắt lửa

- Hiện tượng: áp suất buồng đốt dao động lớn; áp suất gió dao động nhiều; màu lửa biến đổi từ đỏ sang hồng, vàng rơm sang đỏ sáng chói, lưu lượng và áp suất hơi quá nhiệt bỗng tụt xuống, còn nhiệt độ hơi đột ngột tăng trong chốc lát rồi sau đó giảm xuống

- Nguyên nhân: hệ số dư lượng không khí quá lớn và không khí hòa trộn với nhiên liệu không đều, không tạo được dòng hỗn lưu chảy rối; vòi phun làm việc không tốt; không khí lạnh lọt vào buồng đốt

- Biện pháp xử lý và cách đề phòng

+ Nếu thấy áp lực trong buồng đốt dao động mạnh, màu lửa tối thì lập tức điều chỉnh lại áp lực âm và gia tăng lượng phun dầu Đối với nồi hơi phun than, nếu sau khi phun thêm than mà không cháy thì cần ngừng ngay việc cấp than và hút than bột ra để tránh sự nổ lò đột ngột

+ Làm kín để khắc phục hiện tượng khí lạnh lọt vào buồng lửa

Để ngăn ngừa sự tắt lò cần điều chỉnh đảm bảo tỷ lệ không khí – nhiên liệu thích hợp, đảm bảo chất lượng phun nhiên liệu, tránh không để không khí lạnh lọt vào buồng đốt

2/- Phụ tải nồi hơi đột ngột tăng

- Nguyên nhân: nhu cầu ở hộ tiêu thụ tăng, đường ống dẫn hơi bị thủng, bị rò rỉ hoặc van không kín; trong hệ vận hành song song có một nồi hơi bị sự cố

- Biện pháp xử lý: Kiểm tra sự làm việc của lưu lượng kế và nếu đúng là sự cố phụ tải tăng đột ngột thì phải cấp thêm nhiên liệu và không khí vào buồng đốt, đồng thời báo cho bộ phận vận hành các nồi hơi song song biết Trong trường hợp đã tăng nhiên liệu và không khí vào buồng đốt nồi hơi mà phụ tải vẫn tăng trong khi áp suất hơi không đảm bảo thì phải giảm tải, cho nồi hơi ngừng làm việc

3/- Phụ tải nồi hơi đột ngột giảm

- Nguyên nhân: nhu cầu ở hộ tiêu thụ giảm, nồi hơi bị tắt lửa, lưu lượng kế chỉ sai

- Biện pháp xử lý: mở van xả hơi quá nhiệt, có thể điều chỉnh giảm lượng nhiên liệu và không khí cấp vào nồi hơi, kiểm tra lại các van và lưu lượng kế

4/- Nước sủi bọt sôi bồng trong bầu tách hơi

- Hiện tượng: mực nước trong nồi hơi dao động, nhiệt độ hơi quá nhiệt xuống thấp

- Nguyên nhân: chất lượng nước cấp không đảm bảo đúng tiêu chuẩn; phụ tải bị dao động nhiều, sự điều chỉnh phụ tải không kịp thời; mực nước trong nồi hơi quá cao

và bộ tách hơi hoạt động không tốt

- Biện pháp xử lý: nhanh chóng chuyển tải cho nồi hơi cùng làm việc song song, giảm tải cho nó hoặc cho ngừng làm việc

5/- Mất nước cung cấp cho nồi hơi

- Hiện tượng: lưu lượng và áp suất nước cấp giảm nhanh; mực nước trong nồi hơi giảm, còn áp suất và nhiệt độ hơi tăng lên

- Nguyên nhân: bơm cấp nước bị sự cố; van điều chỉnh nước cấp bị kẹt hoặc sai trj số; đường ống bị xì rò

- Biện pháp xử lý: cho bơm dự phòng làm việc; chú ý điều chỉnh áp suất, nhiệt

độ và mực nước trong nồi hơi; yêu cầu giảm phụ tải cho nồi hơi

6/- Nồi hơi bị cạn nước

- Hiện tượng: không nhìn thấy mực nước ở thủy kế; hệ thống tín hiệu báo mực nước thấp hoạt động; lưu lượng nước cấp nhỏ hơn nhiều so với lưu lượng hơi; nhiệt độ hơi tăng nhanh và có mùi khét ở ống hơi quá nhiệt; áp suất hơi giảm xuống

- Nguyên nhân: Người vận hành không theo dõi mực nước cấp; thủy kế bị tắc; ống dẫn bị nổ vỡ; đường nước hoặc van điều chỉnh nước cấp bị sự cố; van xả bẩn, xả nước bị xì rò

- Biện pháp xử lý: Kiểm tra xác định mức độ cạn nước vừa hay cạn nước nghiêm trọng Nếu là cạn nước vừa thì việc điều chỉnh nước cấp từ tự động sang điều khiển bằng tay và tăng lượng nước cấp từ từ, có thể cho bơm dự phòng làm việc khi nhận thấy áp lực nước cấp thấp; điều chỉnh giảm bớt nhiệt độ hơi quá nhiệt và tùy theo tình hình có thể yêu cầu giảm phụ tải cho nồi hơi Nếu là cạn nước nghiêm trọng thì cần cho nồi hơi ngừng làm việc để xử lý và nhất thiết không để cho không khí lạnh lọt vào nồi hơi đột ngột

7/- Nồi hơi bị đầy nước

- Hiện tượng: mwch nươc sở thủy kế cao; hệ thống tín hiệu báo mực nước cao hoạt động, lưu lượng nước cấp lớn hơn nhiều so với lưu lượng hơi; nhiệt độ hơi quá nhiệt giảm thấp, có tín hiệu báo nhiệt độ thấp; trong đường ống hơi có nước xung kích;

sự rò hơi trông thấy ở những chỗ không kín trên đường ống

- Nguyên nhân: người vận hành theo dõi mực nước không đúng; thủy kế bị tắc; hoặc bo bộ phận tự động điều chỉnh nước cấp không nhạy

- Biện pháp xử lý: trước hết đóng các van liên thông nước và mở van xả của thủy kế, nếu mực nước không hạ xuống thì lập tức cho ngừng nồi hơi và đóng van hơi chính, ngừng bơm cấp; mở van xả nước sự cố, van xả định kỳ và mở to van xả liên tục

Mở van xả hơi quá nhiệt; khi mực nước trở lại bình thường thì đóng các van, mở nhỏ van cấp nước vào nồi hơi và cho nồi hơi vận hành trở lại

8/- Ống của bộ hâm nước cấp bị nổ

- Hiện tượng: mực nước trong nồi hơi hạ xuống, lưu lượng nước cấp nhiều hơn lưu lượng hơi; trong đường khói, tại bộ hâm nước có tiếng kêu khác thường Nhiệt độ khói thoát giảm; khi ống vỡ lớn, áp lực nước cấp giảm

- Nguyên nhân: lưu lượng nước cấp không đều gây nên hiện tượng xung kíh; nhiệt độ khí lò quá cao dễ gây nên ứng suất nhiệt cục bộ hoặc trong nhiên liệu có nhiều lưu huỳnh tạo thành axit H2SO4 gây ăn mòn làm nổ vỡ ống nước

- Biện pháp xử lý: tăng cường cấp nước vào nồi hơi, cho bơm dự phòng làm việc Nếu không duy trì được mực nước trong nồi hơi thì phải cho ngừng nồi hơi ngay

9/- Ống sinh hơi (ống nước sôi) bị nổ

- Hiện tượng: mực nước trong tất cả các ống thủy kế giảm; áp lực và nhiệt độ hơi cũng giảm; trong buồng đốt có tiếng kêu khác thường; áp lực buồng đốt dao động; quá trình cháy không ổn định, nồi hơi có thể bị tắt lửa Nhiệt độ khí thải giảm, lưu lượng nước lớn hơn lưu lượng hơi

hoặc bị tắc do lắp ráp không cẩn thận; ống không đúng qui cách hoặc chất lượng vật liệu chế tạo xấu

- Biện pháp xử lý: tăng cường cấp nước vào nồi hơi, cho bơm dự phòng làm việc Nếu không duy trì được mực nước trong nồi hơi thì cho ngừng nồi hơi ngay Lúc này cần cho quạt hút khí thải làm việc để hút hết hơi nước ra

10/- Ống hơi quá nhiệt (ống hơi sấy) bị nổ

- Hiện tượng: áp lực buồng đốt dao động lớn và áp suất hơi quá nhiệt giảm thấp; nhiệt độ khói sau bộ quá nhiệt và trong đường thoát giảm thấp, trong bộ quá nhiệt có tiếng kêu khác thường, lưu lượng nước cấp nhiều hơn lưu lượng hơi, khí thải có màu trắng

- Nguyên nhân: chất lượng nước cấp xấu gây nên sự đóng cặn và bị đốt nóng cục bộ, tạo ứng suất nhiệt lớn khiến cho ống bị nổ vỡ; ống bị ăn mòn quá mức; chất lượng ống không đảm bảo

- Biện pháp xử lý: nếu không thể duy trì được áp lực ở ống bị nổ vỡ thì phải ngừng nồi hơi để sửa chữa

11/- Nhiệt độ hơi quá nhiệt tăng cao

- Hiện tượng: nhiệt độ hơi quá nhiệt tăng cao nhận được qua hệ thống tín hiệu, đồng thời có mùi khét ở đường ống hơi

- Nguyên nhân: Không khí lạnh lọt vào buồng đốt quá nhiều, trung tâm cháy dịch lên trên, nhiên liệu phun không sương mịn làm cho ngọn lửa cháy bị kéo dài tới bộ quá nhiệt khiến cho ống hơi quá nhiệt bị đốt nóng quá mức; do nhiệt độ nước quá thấp

- Biện pháp xử lý: Tăng lượng nước vào bộ giảm sấy, tăng cường thổi muội cho

bộ quá nhiệt và chống không cho không khí lạnh lọt vào buồng đốt; nâng cao nhiệt độ nước cấp nồi lên đến 150 0C, giảm bớt lượng không khí thừa, giảm bớt lượng cấp liệu

và điều chỉnh trung tâm cháy ở buồng đốt xuống dưới; duy trì lượng nước cấp nồi đúng mức qui định

21/- Nhiệt độ hơi quá nhiệt bị xuống thấp

- Hiện tượng: có tín hiệu báo nhiệt độ hơi thấp (khi nhiệt độ hơi quá nhiệt xuống quá thấp, trong ống hơi sẽ có nước và xuất hiện sự xung kích nước)

- Nguyên nhân: bộ giảm sấy bị rò nước; nồi hơi đầy nước, sủi bọt sôi bồng do chất lượng nước xấu; khi phụ tải đột ngột tăng nhưng chưa điều chỉnh kịp thời lượng nhiên liệu và không khí cấp vào buồng đốt; nhiên liệu phun không được tơi sương, trung tâm cháy dịch xuống dưới hoặc gần miệng vòi phun làm cho nhiệt độ khí lò ở bộ quá nhiệt giảm

- Biện pháp xử lý: đóng van nước bộ giảm sấy, tăng thêm không khí nóng cho buồng đốt và điều chỉnh áp lực buồng đốt thích hợp để nâng cao trung tâm cháy; thổi muội bộ quá nhiệt, đảm bảo cấp nước đều và đúng mức qui định; mở van xả hơi quá nhiệt và giảm bớt phụ tải cho nồi hơi

13/- Quạt gió và quạt hút khí thải bị sự cố

- Hiện tượng: rôto chạm vào vỏ quạt gây chấn động và phát ra tiếng kêu, nhiệt

độ gối đỡ cao, công suất quạt giảm, tấm chắn điều chỉnh bị lệch hoặc rời ra