Bài tập lớn nồi hơi tua bin tầu thủy đề TÀI KẾT cấu nồi hơi ỐNG lửa

Hiện nay loại nồi hơi này thường được sử dụng trên bộ do kích thước cồng kềnh, không thuận lợi bố trí dưới tàu thủy và tính cơ động không cao thời gian từ khi đốt lò đến khi sinh hơi đủ

Bài Tập Lớn Nồi Hơi - Tua Bin Tầu Thủy

Họ và Tên : Nguyễn Văn Nhật

MSV:50292

ĐỀ TÀI:KẾT CẤU NỒI HƠI ỐNG LỬA

Nguồn: http://tailieuso.vimaru.edu.vn/doc/ebook-huong-dan-on-tap-mon-hoc-noi-hoi-tua-bin-hoi-tau-thuy-dh-hang-hai-viet-nam-229479.html Ngày Đăng:18/8/2014

Sơ đồ của nồi hơi ống lửa ;

1:Đặc điểm kết cấu, nguyên lý hoạt động, ứng dụng và ưu nhược điểm của nồi hơi hình trụ ống lửa nằm (nồi hơi Scotch).

Trong nhiều năm trước đây, nồi hơi Scotch được sử dụng rộng rãi dưới tàu thủy do cấu tạo đơn giản,dễ sử dụng Hiện nay loại nồi hơi này thường được sử dụng trên bộ

do kích thước cồng kềnh, không thuận lợi bố trí dưới tàu thủy và tính cơ động không cao (thời gian từ khi đốt lò đến khi sinh hơi đủ áp suất định mức dài)

Các bộ phận chính của nồi hơi bao gồm:

1:vỏ hình trụ nằm ngang,2: bên trong có buồng đốt,3: hộp lửa vàcụm ống lửa nằm 4:Buồng đốt dạng hình trụ có vách gợn sóng để bù giãn nở nhiệt khi đốt Số

lượngbuồng đốt phụ thuộc vào kích thước nồi hơi Nồi hơi có đường kính tới 4m có thể được trang bị hai buồng đốt, những nồi hơi lớn hơn có thể lắp ba buồng đốt.Hộp lửa vừa là nơi diễn ra quá trình cháy của nhiên liệu, vừa là nơi phân phối khí lò vào các ống lửa.Hộp lửa có dạng hình hộp bán nguyệt, hoặc hai nửa hình hộp bán nguyệt, phía dưới nối với cuối buồng đốt, phía trên là mặt sàng nối với các ống lửa Trên đỉnh hộp lửa có mã đỉnh hộp lửa vừa làm kín hộp lửa vừa có tác dụng bảo vệ nồi hơi khi bị cạn nước nhờ nút bằng kim loại dễ nóng chảy Hộp lửa được gia cố với vỏ nồi nhờ các đinh chằng ngắn.Các ống lửa nằm là nơi dẫn khói lò đi qua để trao nhiệt cho nước Một đầu ống lửa nối với mặt sàngcủa hộp lửa, đầu kia nối với mặt sàng trước Có hai loại ông lửa: ống lửa thường và ống lửa chằng Cácống lửa

thường có đường kính vào khoảng 65mm và độ dày 5mm Chúng được nong chặt hai đầu vào hai mặt sàng, đầu phía hộp lửa sau khi nong được làm loe miệng, hoặc

có thể được hàn từng điểm vớivách hộp lửa Đầu phía mặt sàng trước thường được nong để có đường kính lớn hơn, điều này cho phép dễ dàng rút ống về phía này khi sửa chữa, ngay cả khi có lớp cáu cặn bám ở bề mặt ngoài ống.Một số trường hợp đầu phía mặt sàng trước được làm dài ra một đoạn khoảng 12mm Điều này

chophép nong lại ống khi đầu phía hộp lửa bị cháy làm mỏng mối ghép với hộp lửa Khi đó người ta rút ống ra, vệ sinh sạch sẽ, cắt bỏ phần mối ghép bị cháy hỏng, đẩy ống sâu về phía hộp lửa và nong lại.Các ống lửa chằng có nhiệm vụ chằng giữ các mặt sàng với nhau Hai đầu các ống lửa chằng có đường kính ngoài lớn hơn và có ren để bắt vào các lỗ ren trên các mặt sàng Sau khi bắt ren đồng thời vào hai mặt sàng, hai đầu ống lửa chằng được nong chặt, đầu phía mặt sàng trước thường được lắp êcu

Mối lắp ráp ống lửa thường và ống lửa chằng.Thiết bị buồng đốt được lắp ở mặt trước buồng đốt Nhiên liệu được phun sương vào trong buồngđốt, hoà trộn với không khí, cháy, sinh nhiệt Một phần nhiệt được truyền cho nước bao bên ngoài buồng đốt Hỗn hợp khí cháy sau đó đi vào hộp lửa, ở đây nhiên liệu tiếp tục cháy, một phần nhiệt được truyền cho nước bao xung quanh hộp lửa Khí cháy sau đó được chia vào trong các hộp lửa, ở đây quá trình truyền nhiệt cho nước tiếp tục diễn

ra, khí lò lưu động một lượt dọc theo các ống lửa rồithoát ra ống khói Nước trong nồi hơi bao xung quanh buồng đốt, hộp lửa và các ống lửa nhận nhiệtcủa khí cháy, sôi và sinh hơi, lượng hơi sinh ra nổi lên, tách ra ở không gian hơi phía trên và được đưađi sử dụng Nước được bổ xung định kỳ cho nồi hơi nhờ bơm cấp nước Trên thân nồi hơi và mặt trước được bố trí các nắp cửa thăm để kiểm tra không gian nước Nồi hơi Scotch có các ưu và nhược điểm sau

Ống lửa thẳng nên thuận lợi cho việc vệ sinh muội bên trong ống.

v Không cần chất lượng nước nồi hơi cao do tuần hoàn đơn giản.v

Năng suất, thông số hơi thấp do tỷ lệ bề mặt trao đổi nhiệt thấp và hình dáng nồi hơi không thuận lợi cho tuần hoàn.

\vThời gian nhóm lò lấy hơi lâu do lượng nước trong bầu nồi lớn Tuy nhiên do lượng nước trong nồi hơi lớn nên năng lực tiềm tàng lớn.

vLượng nước trong nồi hơi lớn nên nếu xảy ra sự cố, mức độ nghiêm trọng sẽ rất cao.

vDo chiều cao không gian hơi khá lớn nên chất lượng hơi bão hoà sinh ra khá tốt.

vDo kích thước chiều ngang lớn nên cồng kềnh, không thuận lợi cho bố trí dưới tàu thủy.

Nồi hơi Scotch thường được ứng dụng làm nồi hơi phụ phục vụ hâm sấy nhiên liệu

và sinh hoạt chomột số tàu Diesel Do có kích thước dạng hình trụ đặt nằm nên loại nồi hơi này không thuận tiện choviệc bố trí ở khu vực thượng tầng ống khói Khi sử dụng trên tàu thủy, loại nồi hơi này thường đượcdùng làm làm nồi hơi phụ trong hệ thống liên hợp nồi hơi phụ - bộ tận dụng nhiệt khí xả Trong trường hợp này nồi hơi phụ có thể bố trí ở nơi thuận tiện, không phụ thuộc vào vị trí của bộ tận dụng nhiệt khí xả (đặt trên đường khí xả của động cơ Diesel chính)

Hình ảnh:

2:Đặc điểm kết cấu, nguyên lý hoạt động, ứng dụng và ưu

nhược điểm của nồihơi thẳng đứng ống lửa nằm (nồi hơi

Cochran)

Nồi hơi Cochran có dạng hình trụ đặt đứng Đây là loại nồi hơi phổ biến, rất phù hợp cho nhu cầu sinhhơi bão hoà thông số thấp, phục vụ các nhu cầu hâm sấy nhiên liệu và sinh hoạt trên tàu

tiếp xúc với phần không gian nước hẹp, lưu động kém và là nơi lắng đọng cáu cặn nên cường độ traođổi nhiệt kém Vách phần trên buồng đốt có dạng hình bán cầu tiếp xúc trực tiếp với nước nồi, tạo nênbề mặt trao đổi nhiệt, nên không cần bố trí lớp gạch cách nhiệt Phía trên buồng đốt có cửa nối vớihộp lửa Các ống lửa được lắp ghép thành cụm nhờ hai mặt sàng và được đặt nằm ngang phía trênbuồng đốt

Để gia cường cụm ống lửa và hai mặt sàng, người ta sử dụng các ống lửa chằng được lắpren với hai mặt sàng Thân nồi hình trụ, phần đỉnh có hình bán cầu, cùng với buồng đốt hình bán cầutạo nên cấu trúc cứng vững, ổn định, không cần bố trí các thanh chằng Các ống lửa thẳng và tươngđối ngắn, tạo điều kiện thuận lợi cho việc vệ sinh ống Phần đỉnh bán cầu là không gian hơi, có trangbị lắp cửa thăm để

có thể kiểm tra bề mặt trao đổi nhiệt phía không gian nước, phần phía dưới cóthăm

để kiểm tra bề mặt trao đổi nhiệt phía dưới Phần mặt trước hộp lửa có bố trí cửa

thăm để vệsinh các ống lửa Cửa này có thể mở ra dễ dàng nhờ khớp bản lề Nắp hộp khói cũng có thể tháo ra đểvệ sinh và kiểm tra phần mặt sàng sau.Nhiên liệu là không khí được đưa vào buồng đốt nhờ bộ đốt dầu Ban đầu hỗn hợp nhiên liệu cháynhờ tia lửa điện do bộ đánh lửa tạo ra Sau khi đã cháy, nhiên liệu và không khí tiếp tục được phun vàobuồng đốt và cháy nhờ ngọn lửa duy trì trong buồng đốt Khí

lò tạo ra trao một phần nhiệt cho nướcbao phía ngoài buồng đốt Khí lò sau đó đi vào hộp lửa, chia vào các ống lửa nằm ngang, lưu độngmột lượt dọc theo các ống lửa rồi thoát ra ngoài hộp khói và theo ống khói xả ra ngoài Nước bao phủtoàn bộ các bề mặt buồng đốt, hộp lửa, ống lửa và hộp khói Phần nước tiếp xúc với các bề mặt traonhiệt nhận nhiệt từ khí lò, sinh ra hơi, phần hơi sinh ra thoát lên không gian hơi và được đưa đi sửdụng Lượng nước đã hoá thành hơi được bổ xung vào phần không gian nước nhờ bơm cấp nước nồi

Loại nồi hơi này có các ưu nhược điểm sau:

Cấu tạo các bề mặt trao đổi nhiệt đơn giản nên không yêu cầu chất lượng nước nồi hơi cao

.vCác cụm ống lửa ngắn, bố trí thuận tiện cho việc vệ sinh, bảo dưỡng.

vLượng nước trong nồi hơi không lớn nên thời gian đốt lò sinh hơi tương đối ngắn, an toàn khi gặp sự cố

.vCó cấu tạo thẳng đứng, thuận lợi cho việc bố trí trên tàu thủy.

vChiều cao không gian hơi cao nên chất lượng hơi bão hoà sinh ra tốt

loại nồi hơi này không có bộ sấy hơi và các bộ hấp nhiệt tiết kiệm, nên chỉ phù hợp cho việc sử dụnglàm nồi hơi phụ trên các tàu có động cơ Diesel chính lai chân vịt Nồi hơi Cochran còn có thể đượcthiết kế thêm phần ống lửa sử dụng khí xả để trở thành nồi hơi liên hợp

3: Đặc điểm kết cấu, nguyên lý hoạt động, ứng dụng và ưu

nhược điểm của nồihơi thẳng đứng ống lửa đứng

Nồi hơi thẳng đứng ống lửa đứng có cấu tạo tiêu biểu như hình vẽ Thân nồi hơi có dạng hình trụthẳng đứng Phần chính của nồi hơi được tạo bởi buồng đốt, cụm ống lửa thẳng đứng và hộp khói.Buồng đốt có dạng hình trụ đặt ở phía dưới Toàn bộ buồng đốt được tiếp xúc trực tiếp với nước, trừmặt dưới, do không có nước tuần hoàn nên được cách nhiệt bởi lớp gạch chịu lửa Cụm ống lửa thẳngđứng nối mặt trên của buồng đốt với mặt dưới

của hộp khói Các ống lửa thẳng đứng có thể có dạngxoắn ốc để tăng cường mức độ xoáy lốc của khí lò chuyển động trong ống, tăng cường độ trao đổi nhiệt

Toàn bộ thân nồi, buồng đốt, cụm ống lửa và hộp khói tạo thành một kết cấu cứng vững, khôngcần các kết cấu gia cường Hai mặt sàng của buồng đốt và hộp khói có dạng mặt phẳng nên thườngđược gia cường nhờ các ống lửa chằng Các ống lửa chằng được loe miệng và hàn vào mặt sàng.Trên thân nồi, ở một vài vị trí được bố trí các nắp cửa thăm, cửa kiểm tra để thuận lợi cho việc kiểm tra,vệ sinh các bề mặt trao đổi nhiệt khi nồi hơi dừng.Bộ đốt dầu được bố trí ở mặt trước buồng đốt Hỗn hợp nhiên liệu và không khí được phun vàobuồng đốt và đốt cháy Khí lò tạo ra trao nhiệt cho nước bao bên ngoài buồng đốt Khí lò được chiavào các ống lửa thẳng đứng, tiếp tục trao nhiệt cho nước bao bên ngoài các ống lửa rồi thoát ra ốngkhói Nước bao bên ngoài buồng đốt, các ống lửa, nhận nhiệt của khí lò, sinh hơi Phần hơi tạo ra nổilên không gian hơi và được đưa đi sử dụng Phần nước đã sinh hơi được bổ xung vào phần không giannước nhờ bơm cấp nước nồi hơi

Loại nồi hơi này có các ưu nhược điểm sau:

Có cấu tạo đơn giản nên không yêu cầu chất lượng nước nồi hơi cao

vCác cụm ống lửa thẳng, bố trí thuận tiện cho việc vệ sinh, bảo dưỡng, sức cản khí lò nhỏ vCó cấu tạo thẳng đứng, thuận lợi cho việc bố trí trên tàu thủy

vChiều cao không gian hơi cao nên chất lượng hơi bão hoà sinh ra tốt

Ngoài phiên bản nồi hơi phụ đốt dầu như trên, loại nồi hơi này còn có thể được thiết kế làm nồi hơikhí xả hoặc nồi hơi liên hợp đốt dầu-khí xả để lắp đặt trên các tàu có động lực chính là Diesel (xemphần nồi hơi liên hợp) Khi dùng làm nồi hơi khí xả, khoang buồng đốt không được lắp bộ đốt dầu màbố trí cửa nối với đường khí xả của động cơ Diesel một phần làm buồng đốt; một phần nối với đường khí xảcủa động cơ Diesel Như vậy sẽ có hai cụm ống lửa đứng: một cụm cho nồi hơi phụ; một cụm cho nồihơi khí xả, mỗi cụm có đường ống khói riêng Cấu tạo như vậy cho phép nồi hơi phụ và nồi hơi khí xảcó thể hoạt động đồng thời

Video minh họa:

https://www.youtube.com/watch?v=ReO8L2wHu0A&nohtml5=False

Ngoài sử dụng nồi hơi ống lửa trên tầu thủy người ta còn sử dụng các loại nồi hơi khác như:

1:Nồi hơi ống nước tuần hoàn tự nhiên

2:Nồi hơi ống nước tuần hoàn cưỡng bức

3:Nồi hơi liên hợp phụ khí xả

1; Đặc điểm kết cấu, nguyên lý hoạt động, ứng dụng và ưu nhược điểm của nồihơi thẳng đứng ống nước đứng của hãng Aalborg

Nồi hơi thẳng đứng ống nước đứng của hãng Aalborg thường có cấu tạo dạng hình trụ thẳng đứng.Thân nồi hình trụ thẳng đứng, phía trong, từ dưới lên bố trí các khoang buồng đốt, trống nước, cụmống nước đứng và trống hơi Buồng đốt và bộ đốt dầu được bố trí ở phần thân dưới Mặt đáy buồngđốt được cách nhiệt nhờ lớp gạch chịu lửa Xung quang buồng đốt được bố trí một dàn ống nước, tạothành màn vách ống Màn vách ống vừa có tác dụng tạo ra bề mặt nhận nhiệt bức xạ, vừa bảo vệ váchbuồng đốt khỏi bị quá nhiệt Các ống nước này phía dưới được nối với ống góp, còn phía trên thì nốivới mặt dưới của khoang nước Mặt trên của buồng đốt cũng chính là mặt dưới của khoang nước.Khoang nước cấu tạo hình vành khăn có thiết diện chữ nhật, phần không gian hình trụ ở giữa là lốithoát của khí lò Các cụm ống nước thẳng đứng được nối một đầu với mặt trên của khoang nước, đầukia nối với mặt dưới của khoang hơi Các mặt trên và dưới của khoang nước và khoang hơi là các mặtphẳng, nên được gia cường bằng các thanh chằng Để bổ xung nước vào ống góp của màn vách ốngngười ta bố trí một vài ống xuống lớn, đặt ở bên ngoài nồi hơi.Nhiên liệu và không khí được phun vào và cháy trong buồng đốt Khí lò sinh

ra trao một phần nhiệtcho nước ở trong màn vách ống bao xung quanh buồng đốt Khí lò sau đó qua ống thoát đi lên phíatrên, quét ngang qua cụm ống nước đứng, tiếp tục trao nhiệt cho nước trong ống, rồi thoát ra ốngkhói Các cụm ống nước thường được bố trí thành hàng hình xoắn ốc, để tạo ra quỹ đạo xoắn ốc chodòng khí lò, tăng quãng đường và thời gian trao đổi nhiệt của khí lò cho các ống nước Nước ở trongcác ống của màn vách ống nhận nhiệt bức xạ từ khí lò trong buồng đốt, sinh hơi, lượng hơi sinh rathoát lên khoang nước Nước trong khoang nước cũng như trong các ống nước thẳng đứng tiếp tục nhận nhiệt của khí lò, sinh hơi Lượng hơi sinh ra thoát lên khoang hơi và được đưa đi sử dụng Nước ởphần dưới của khoang hơi theo các ống xuống, được bố trí ở bên ngoài nồi hơi, đi xuống ống góp đểbổ xung cho lượng nước đã sinh hơi

Loại nồi hơi này có các đặc điểm sau

:vCấu tạo đơn giản, dễ sử dụng

.vTuần hoàn đơn giản, các ống nước thẳng đứng nên không đòi hỏi chất lượng nước cao

.vCác ống nước thẳng đứng, nồi hơi cồn được bố trí các ống xuống bên ngoài nên thuận lợi chotuần hoàn tự nhiên

Các ống nước tạo nên diện tích bề mặt trao đổi nhiệt lớn, nên kích thước nồi hơi tương đốigọn nhẹ.

vCó cấu tạo thẳng đứng, thuận lợi cho việc bố trí trên tàu thủy

Loại nồi hơi này được dùng làm nồi hơi phụ, sinh hơi phục vụ cho các nhu cầu trên các tàu động lựcDiesel Trong nhiều trường hợp nồi hơi này được sử dụng kết hợp với một bộ tận dụng nhiệt khí xảtrong hệ thống liên hợp nồi hơi phụ-bộ tận dụng nhiệt khí xả (xem phần sau) Khi đó nồi hơi phụ (khoang hơi) sẽ đóng vai trò là khoang tách hơi cho bộ tận dụng nhiệt khí xả khi tàu chạy hành trình (bộ tận dụng nhiệt khí xả làm việc)

5: Đặc điểm kết cấu, nguyên lý hoạt động, ứng dụng và ưu nhược điểm của nồi hơi tuần hoàn cưỡng bức.

Việc sử dụng tuần hoàn cưỡng bức trong nồi hơi cho phép tăng tốc độ chuyển động của dòng nước,dẫn đến tăng cường độ trao đổi nhiệt Điều này cho phép giảm trọng lượng, kích thước của nồi hơi.Mặc dù có rất nhiều loại nồi hơi tuần hoàn cưỡng bức, nhưng chúng đều có chung đặc điểm kết cấunhư hình vẽ Hệ thống nồi hơi này bao gồm thân nồi hơi, buồng đốt, các cụm ống nước, bầu tách hơi,bơm tuần hoàn và bơm cấp nước

Thân nồi hơi thường có dạng hình trụ, là nơi đặt buồng đốt và các cụm ống nước Các cụm ống nướcthường được uốn thành từng cuộn, đặt bên trong thân nồi Một số trường hợp sử dụng các cuộn ốngđặt chồng lên nhau, nối chung vào các ống góp thẳng đứng.Nhiên liệu

và không khí được cấp vào và đốt cháy trong buồng đốt Khí lò tạo ra quét dọc qua

cácchồng ống nước, trao nhiệt cho nước ở trong ống, rồi thoát ra ống khói Nước trong các ống lưu độngcưỡng bức nhờ bơm tuần hoàn hút nước từ phía dưới của bầu tách hơi Nước được cấp cho các cụmống từ phía trên để đảm bảo nhiệt độ nước tăng dần Dọc theo đường lưu động của nước trong ống,nhiệt độ nước tăng dần, sôi và sinh hơi Hỗn hợp nước và hơi được đưa tới bầu tách hơi, ở đây phầnhơi được tách ra, nổi lên phía trên và được đưa đi sử dụng Lượng nước ở phía dưới tiếp tục được bơmtuần hoàn hút và đưa đến cụm ống nước Bơm cấp nước có nhiệm vụ cấp nước vào bầu tách hơi (phầnkhông gian nước) để bổ xung cho lượng nước đã sinh hơi.Loại nồi hơi này không cần trống nước, nên lượng nước trong nồi hơi tương đối nhỏ Vì vậy chúng antoàn hơn nhiều so với các loại nồi hơi khác Nhờ lượng nước nhỏ cộng với cường độ trao đổi nhiệt caodo tuần hoàn cưỡng bức, nên loại nồi hơi này thường có trọng lượng, kích thước nhỏ hơn nhiều so vớicác nồi hơi tuần hoàn tự nhiên có cùng công suất Lượng nước nhỏ cũng giúp cho thời gian sinh hơinhanh, điều này

là đặc biệt hữu ích trong các trường hợp cần cung cấp hơi nhanh Nhờ tuần hoàncưỡng bức, loại nồi hơi này cho phép sử dụng các ống nước cong và có đường kính nhỏ hơn, nên tăngdiện tích bề mặt trao nhiệt trên một đơn vị thể tích, tăng cường độ trao đổi nhiệt nhờ đối lưu cưỡngbức Nhờ sử dụng tuần hoàn cưỡng bức, con cho phép sử dụng buồng đốt tăng áp, tăng nhiệt tảidung tích buồng đốt, giảm trọng lượng, kích thước của nồi hơi Tuy nhiên, do các cụm ống nước cong,nhỏ, cường độ bay hơi trên một đơn vị diện tích bề mặt