QUÁ TRÌNH THỦY ĐỘNG TRONG LÒ HƠI

CHƯƠNG 11 QUÁ TRÌNH THỦY ĐỘNG TRONG LÒ HƠII.Ý nghĩa của quá trình thủy động trong lò hơi -Để lò hơi làm việc an toàn thì cần tổ chức tốt các quá trình thủy động bên trong lò hơi, trong đ

CHƯƠNG 11 QUÁ TRÌNH THỦY ĐỘNG TRONG LÒ HƠI

I.Ý nghĩa của quá trình thủy động trong lò hơi

-Để lò hơi làm việc an toàn thì cần tổ chức tốt các quá trình thủy động bên trong lò hơi, trong đó có quá trình thủy động của dòng 1 pha và dòng 2 pha của các bề mặt đốt lò hơi

-Dòng 1 pha có chủ yếu trong bộ quá nhiệt và bộ hâm nước luôn luôn là chuyển động cưỡng bức tạo lên bởi bơm ( bộ hâm nước ) hay bởi dáng áp giữa bao hơi và nơi sử dụng hơi quá nhiệt ( với bộ quá nhiệt )

-Dòng 2 pha có trong các bề mặt đốt sinh hơi hay trong phần sôi của bộ hâm nước Khi chuyển động dòng 2 pha được tạo nên bởi áp lực ( do chênh lệch trọng lượng cột nước hoặc do áp lực của bơm ) thì sẽ có chuyển động đồng thời của cả 2 pha Khi trong dòng 2 pha chỉ có chuyển động của pha khí mà pha lỏng không chuyển động gọi là chuyển động khuếch tán

-Quá trình thủy động trong lò hơi có ảnh hưởng lớn đến nhiệt độ kim loại bề mặt đốt Khi tốc độ chuyển động của môi chất giảm thì nhiệt độ vách ống tăng lên Khi thủy động bị phá hủy, môi chất không chuyển động hoặc

chuyển động với tốc độ bé, bề mặt đốt dễ dàng phải làm việc ở chế độ chỉ tiếp xúc với hơi, làm hệ số tản nhiệt giảm, nhiệt độ vách ống tăng vượt quá trị số nguy hiểm

II.Quy luật chuyển động của dòng 2 pha

1.Cấu trúc của dòng 2 pha chuyển động trong ống

-Dòng 2 pha có 4 dạng chuyển động sau: bọt, đầu đạn, dạng thanh, nhũ tương

-Khi lượng hơi tăng lên, các bọt hơi bắt đầu dồn thành những bọt lớn có dạng đầu đạn

-Khi áp suất cao, dạng đầu đạn chuyển tiếp sang dạng thanh, bọt hơi có lẫn giọt nước chuyển động ở tâm ống

-Dạng nhũ tương có khi lượng hơi chiếm 90% thể tích, tốc độ hơi và nước bằng nhau

2.Các đặc tính của dòng 2 pha

-Đặc tính khối lượng

D0=Dh + Dn= Dhh

+Do: lưu lượng nước khi đi vào trong ống

+Dh: lưu lượng khối của hơi

+Dn: lưu lượng khối của nước

+Dhh: lưu lượng khối của hỗn hợp

-Đặc tính thể tích

+Đặc trưng bởi tỷ lệ tiết diện có hơi so với tổng diện tích ống

3.Sự phân bố pha trong dòng 2 pha

-Vòng tuần hoàn tự nhiên bao gồm phần ống không đốt nóng có môi chất chuyển động đi xuống, nối với nhau bằng bao hơi và ống góp

-Trong ống đốt nóng, do nước được đốt nóng tới sôi rồi sinh thành hơi thành hỗn hợp hơi nước đã tạo nên sự chênh lệch trọng lượng cột nước với ống xuống Sự chênh lệch này gây ra chuyển động vòng

-Hiện tượng sinh hơi trong ống xuống gây ra bởi do đốt nóng ống xuống, áp suất trong lò bị giảm đột ngột, do áp suất đi vào ống xuống giảm, do hơi trong bao hơi cuốn theo dòng đi vào ống xuống

-Các biện pháp nâng cao ổn định tuần hoàn

+Về vận hành: nguyên nhân gây ra đốt nóng không đồng đều có thể do điều chỉnh chưa tốt vòi phun và do đóng xỉ

+Về mặt cấu tạo: chủ yếu do đặt các ống nước ở trong vùng có nhiệt độ khác nhau Khắc phục bằng cách phân dàn ống thành nhiều phần nhỏ có vòng tuần hoàn riêng biệt, mỗi vòng chiếm 1 vòng hẹp trên tường buồng lửa

+Để giảm trở lực ống xuống người ta tăng diện tích ống xuống

III.Sự chênh lệch về nhiệt giữa các ống làm việc song song có môi chất chuyển động cưỡng bức

-Các bề mặt truyền nhiệt có môi chất chuyển động cưỡng bức là bộ hâm nước và bộ quá nhiệt Nếu giữa các ống đặt song song có hấp thụ nhiệt không đồng đều hay có lưu lượng đi trong ống không đồng đều thì nhiệt độ môi chất ra khỏi ống là khác nhau, khi vượt qua giới hạn cho phép sẽ gây nguy hiểm cho ống

-Về vận hành: do điều chỉnh vòi phun và đóng xỉ

-Về cấu tạo: ống nằm trong vùng khói có nhiệt độ khác nhau, sai số lắp ghép khác nhau làm khoảng cách giữa các ống không đồng đều

-Không có sự đồng đều và thủy lực giữa các ống thì lưu lượng đi qua ống sẽ khác nhau

+Ảnh hưởng của sự khác nhau về trở lực đến độ không đồng đều về thủy lực +Ảnh hưởng của sự thay đổi áp suất trong ống góp

CHƯƠNG 12 CHẾ ĐỘ NƯỚC CỦA LÒ HƠI

I.Đặc tính của nước

-Độ pH

-Độ cứng của nước: tổng nồng độ các ion Ca và Mg có trong nước

-Độ kiềm của nước

-Độ khô kết: là tổng hàm lượng vật chất còn lại sau khi chưng cất còn lại sau khi chưng cất nước

II.Nhiệm vụ của chế độ nước lò hơi

-Do cáu có hệ số dẫn nhiệt bé nên sự hấp thụ nhiệt của lò giảm, làm tăng nhanh quá trình ăn mòn bề mặt đốt

-3 nhiệm vụ của chế độ nước

+Ngăn ngừa tạo cáu trên bề mặt đốt

+Duy trì độ sạch của hơi ở mức độ cần thiết

+Ngăn ngừa quá trình ăn mòn trong đường nước và hơi

III.Quá trình sinh cặn trong lò hơi và đường nước cấp

-Quá trình sinh cặn xảy ra trực tiếp trên bề mặt đốt Hiện tượng như thế là quá trình sinh cáu sơ cấp, pha cứng tách ra khỏi nước gọi là cáu bám

-Quá trình sinh cáu thứ cấp đặc trưng bởi việc sinh cặn trong lớp nước gọi là bùn, sau đó những hạt lơ lửng này không được thải ra khỏi lò sẽ bám lại trên

bề mặt đốt

*Nguyên nhân sinh cáu

-Giảm độ tan của muối khi tăng nhiệt độ

-Bốc hơi nước liên tục làm nồng độ muối tăng nhanh

-Trong quá trình đốt nóng và bốc hơi nước gây nên hiện tượng phân ly ion

để tạo thành những ion cho muối khó hòa tan

-Việc tạo nên những cáu tinh thể đầu tiên trên bề mặt kim loại có độ nhám trở thành trung tâm tinh thể hóa, tách pha cứng ra khỏi dung dịch

-Các muối cacbonat phân hủy nhiệt tạo nên bùn

-Biện pháp thải cáu bẩn trên bề mặt đốt

+Biện pháp bằng cơ khí: dùng búa đập, dao cạo cáu

+Biện pháp dùng hóa chất: dùng kiềm hoặc axit hòa tan cáu

IV.Ăn mòn kim loại bề mặt đốt

1.Ăn mòn điện hóa học

-Ăn mòn kiềm là dạng ăn mòn khi nước có nồng độ xút cao Nhiệt độ kiềm

và nồng độ kiềm càng lớn thì ăn mòn càng mạnh

-Ăn mòn mỏi là dạng hư hỏng đặc biệt của kim loại Nó sinh ra do tác dụng đồng thời của ăn mòn điện hóa học và ứng suất nhiệt khi thay đổi nhiệt độ, gây kẽ nứt có tính xuyên ngang tinh thể

-Biện pháp

+Dùng chế độ kiềm photphat: những muối photphat khi phân hủy tạo ra xút không thể tới trạng thái nguy hiểm, vì nồng độ xút tăng phản ứng nghịch sẽ xảy ra

-Dùng chế độ kiềm sunfat: khi bốc hơi nước lò, Na2SO4 sẽ có khả năng tác dụng với kim loại sẽ tạo nên bề mặt kim loại 1 lớp cáu chắc ngăn cản tác dụng của kiềm

-Kiềm nitrat khi đưa vào lò sẽ có khả năng tác dụng với kim loại để tạo nên lớp màng bảo vệ chống tác dụng ăn mòn của xut

2.Ăn mòn hóa học

-Chủ yếu là ăn mòn bởi hơi nước, phá hủy kim loại dưới tác dụng của hơi quá nhiệt và quá trình ăn mòn chủ yếu trong bộ quá nhiệt Thực chất của quá trình ăn mòn là

-Ăn mòn nghỉ là ăn mòn xảy ra trong thời gian ngưng lò, áp suất trong lò thấp không khí và hơi ẩm lọt vào bên trong gây ăn mòn

-Biện pháp

+Phòng mòn khô: giữ cho không gian trong lò có độ khô bằng cách sấy khô sau khi tháo hết nước ra khỏi lò và đặt trong lò những chất hút ẩm

+Phòng mòn ướt: đổ đầy nước có độ kiềm vào trong lò tạo nên màng oxit trên bề mặt kim loại để ngăn ngừa oxy hóa tiếp

+Phòng mòn khí: đưa vào lò khí NH3 với áp suất dư 100N/m2 hoặc nito đưa vào hút oxy trong màng ẩm

V.Biện pháp chống đóng cáu

-Phương pháp xử lý nước trước khi đưa vào lò

-Phương pháp xử lý nước bên trong lò: biến vật chất có khả năng sinh cáu có trong nước thành vật chất tách ra ở pha cứng thành bùn, rồi dùng phương pháp xả lò để thải chúng ra khỏi lò Dựa trên 3 nguyên tắc

+Dùng hóa chất

+Dùng chất có khả năng lơ lửng trong nước lò để trở thành trung tâm tinh thể hóa và do đó hạn chế quá trình tinh thể hóa của pha cứng trên bề mặt kim loại

+Vật chất đưa vào lò trở thành màng che phủ bề mặt kim loại

-Sự phân hủy nhiệt đối với 1 số chất hòa tan tạo nên vật chất khó tan tách ra

ở pha cứng dưới dạng bùn Dùng thiết bị làm mềm nước

VI.Xử lý nước trước khi đưa vào lò

-Biện pháp xử lý nước bằng lắng và lọc có nhiệm vụ thải ra khỏi nước

những vật chất lơ lửng được coi là sơ bộ và phải thực hiện nhiều phương pháp khác

1.Phương pháp lắng cặn

-Dùng kiềm hoặc kiềm thổ tác dụng với các muối trong nước tạo thành các chất không tan sau đó để lắng cặn

2.Phương pháp trao đổi cation

-Sử dụng 3 loại cationit là Na, NH3, H, với ký hiệu NaR, HR, NH4R

-R là gốc cationit không hòa tan trong nước

3.Xử lý bằng trao đổi anion

-Anion của muối và axit trao đổi với anion của anionit, ký hiệu Ra cung cấp

OH-4.Các phương pháp khác

-Điện trường, từ trường, siêu âm

CHƯƠNG 13 THU NHẬN HƠI SẠCH

I.Yêu cầu với chất lượng hơi

-Độ sạch của hơi được đặc trưng bởi mức độ chứa tạp chất trong dòng hơi -Nguyên nhân chủ yếu làm bẩn hơi bão hòa là do trong hơi có lẫn những giọt nước lò có chứa nồng độ khá cao các muối dễ hòa tan và những hạt cứng lơ lửng Khi hơi bão hòa được quá nhiệt trong bộ quá nhiệt thì vật chất này trở thành cáu đóng lại đóng lại trong bộ quá nhiệt, 1 phần muối tan vào trong hơi quá nhiệt

II.Sự hút ẩm theo hơi bão hòa

-Sự có mặt của những giọt hơi ẩm trong hơi là nguồn bẩn chủ yếu của hơi bão hòa ở áp suất trung bình và áp suất thấp

-Để thu nhận được hơi có độ khô cao, độ sạch lớn cần giảm tốc độ hơi bốc bốc ra khỏi bề mặt hơi bằng cách tăng kích thước bao hơi

III.Quá trình sinh cáu trong đường hơi

-Khi hơi bão hòa được quá nhiệt trong bộ quá nhiệt, các giọt nước ẩm bốc hơi hết, 1 phần vật chất trong các giọt nước trở thành cáu đóng lại trên vách ống bộ quá nhiệt, 1 phần khác hòa trong hơi tới tua bin Trong quá trinh hơi giảm áp trong tuabin, độ hòa tan vật chất giảm đi rất nhanh, hầu hết muối hòa tan đọng lại

IV.Các thiết bị phân ly hơi ẩm

*Yêu cầu

-Giảm được động năng của dòng hỗn hợp hơi-nước với lực va đập nhỏ nhất nhưng tách 1 phần khối lượng tối đa các giọt nước ra khỏi hơi

-Phân bố hơi đồng đều trong khoang hơi của bao hơi để giảm tốc độ dòng hơi

-Phân ly cơ khí tạo nên lực ly tâm làm dòng hơi chuyển động cung

-Quá trình phân ly hơi chia làm 2 giai đoạn

+Giảm động năng của dòng hỗn hợp từ các ống đi lên bao hơi

+Phân ly nước ẩm ra khỏi hơi

-Bộ phân ly

+Phân ly hơi bằng của chớp

+Phân ly hơi dùng xiclon dùng nước có hàm lượng muối cao

V.Rửa hơi

-Thực chất của việc rửa hơi là cho hơi tiếp xúc với nước sạch hơn nước mà hơi đã bốc ra Thường dùng nước cấp hay dùng nước của ngăn sạch Bằng cách phun nước vào trong khoang hơi hay cho hơi khuếch tán qua nước -Khi tiếp xúc với nước rửa, các giọt nước lò có nồng độ muối cao bay theo hơi sẽ hỗn hợp với nước sạch, tuy nhiên độ ẩm hơi quá nhiệt tăng nhưng hàm lượng vật chất giảm đi nhiều

-Để giảm độ ẩm của hơi sau khi rửa, người ta đặt thêm thiết bị phân ly trước đường lấy hơi