Đốt dầu FO với phương pháp tán sương bằng ly tâm(nguyên lý hoạt động, thiết bị đốt, sơ đồ dầu, ưu nhược điểm,…)

Trống trên là nơi tách hơi ra khỏi hỗn hợp hơi-nước, phần hơi ra khỏi bao hơi trống hơi được đưa đến bộ quá nhiệt là các dàn ống xoắn ruột gà hoặc cấu tạo khác đặt ngang hoặc dọc trên đỉ

KHOA CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT NHIỆT

Đề tài 7: Đốt dầu FO với phương pháp tán sương bằng ly tâm(nguyên lý hoạt động, thiết bị đốt, sơ đồ dầu, ưu nhược điểm,…)

TIỂU LUẬN

Tiến sỹ Nguyễn Thanh Hào

TRÌNH BA ØY BÉC ĐO ÁT D ẦU NẶNG MỘT CA ÁP

1 Đầu đốt phun sương bằng không khí trang 10

(kiểu gió tán sương - air atomizing)

2

2 Đầu đốt phun sương bằng hơi bão hoà trang 10

(hơi nóng tán sương - steam atomizing)

8 Quy cách lắp đặt trang 26

9

9 Đặt tính kỹ thuật trang 27

NHẬN XÉT GIẢNG VIÊN

I LỜI NÓI ĐẦU

Nhu cầu về năng lượng trong sản xuất cũng như đời sống là rất lớn và ngày càng tăng, trong đó nhiệt năng chiếm tỉ lệ chủ yếu Sử dụn g năng lượng dưới dạng nhiệt năng thì việc sinh hơi và đưa đến hộ tiêu dùng chiếm một vai trò quan trọng trong những thành phố phát triển, bên cạnh đó là những ứng dụng trong các ngành thủy điện,trong các nhà máy thép nhiệt năng cũng có vai trò quan trọng trong quá trình cung cấp thay thế điện để hoạt động máy lạnh hấp thụ

Nhìn chung, việc sản xuất và tận dụng nhiệt của hơi đã góp phần quan trọng trong công cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật Vì thế, ngay khi ngồi trong ghế học đường thì ít nhiều chúng ta cũng biết và nhìn nhận tính phổ biến của nhiệt năng Môn học Lò Hơi không còn xa lạ nhiều với sinh viên ngành nhiệt và cách ngành khác liên quan, nhằm trang bị cho sinh viên kiến thức chuyên môn cần thiết về tính toán thiết kế, chế tạo, vận hành, bảo dưỡng

Bài tiểu luận chúng em đưa ra hôm nay sẽ nhằm giới thiệu về một khía cạnh nhỏ trong thiết bị Lò Hơi, nhưng điều hay mà em có được là được đọc và hiểu quá trình vận hành và các thành phần bên trong

Tài liệu tham khảo

 Thiết kế Lò Hơi – TS Nguyễn Thanh Hào

 Catalogue sản phẩm béc đốt dầu nặng một cấp của các hãng như:

I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ LÒ HƠI

- Lò hơi công nghiệp là sử dụng nhiên liệu để đun sôi nước, tùy theo cấu tạo của loại lò hơi mà nhiên liệu có thể là : rắn (như củi, than, gỗ ), lỏng (như dầu ), hoặc khí (như gas) Cấu tạo đơn giản nhất của lò hơi gồm có hai trống nước bao nước), một ở phía trên, một ở phía dưới, có hai dàn ống, một dàn nằm trong buồng đốt để được đốt nóng tạo hỗn hợp hơi và nước sôi chuyển động lên trống trên (còn gọi là trống hơi), một dàn nằm phia ngoài vách lò đưa nước đã tách hơi đi xuống trống dưới (còn gọi là trống nước).Việc tuần hoàn hỗn hợp nước sôi và hơi nước đi lên trống trên để tách hơi, và nước từ trống trên chuyển xuống trống dưới có thể là tuần hoàn tự nhiên, cũng có thể là tuần hoàn cưỡng bức: phải dùng bơm chuyên dụng Trống trên là nơi tách hơi ra khỏi hỗn hợp hơi-nước, phần hơi ra khỏi bao hơi (trống hơi) được đưa đến bộ quá nhiệt là các dàn ống xoắn ruột gà (hoặc cấu tạo khác) đặt ngang hoặc dọc trên đỉnh lò để tận dụng nhiệt của khói lò, tại đây hơi nhận thêm một lượng nhiệt thành hơi quá nhiệt ( hơi khô ), hơi này có áp suất và nhiệt độ cao được đưa đi sử dụng cho các thiết bị như động cơ hơi nước, turbine hơi nước Tùy theo nhu cầu sử dụng

mà người ta tạo ra nguồn hơi quá nhiệt có nhiệt độ và áp suất rất cao để đáp ứng cho các loại máy móc đặc chủng Để vận chuyển nguồn năng lượng có nhiệt độ

và áp suất rất cao này người ta dùng các ống chịu được nhiệt, chịu được áp suất cao

- Lò hơi được sử dụng rất nhiều trong công ngiệp như tạo ra hơi để vận hành đầu máy xe lửa hơi nước, vận hành turbine máy phát điện

- Và điều đặc biệt của lò hơi mà không thiết bị nào thay thế được là tạo ra nguồn năng lượng an toàn không gây cháy để vận hành các thiết bị hoặc động

cơ ở nơi cần cấm lửa và cấm nguồn điện (như các kho xăng, dầu)

II CẤU TẠO CƠ BẢN NỒI HƠI

- Nồi hơi ống nước, đốt bằng dầu DO/FO thường gồm các bộ phận cơ bản sau:

1 Thân,vỏ:

Thường có dạng hình trụ tròn làm bằng thép, bên ngoài có bọc lớp cách nhiệt Vỏ bọc thường bằng tôn có cách nhiệt phía trong Trên thân có gắn các thiết bị đo, điều khiển, Thường có các nắp hình tròn, bầu dục để có thể kiểm

tra nồi hơi

2 Buồng đốt:

Là bộ phận quan trọng nhất của nồi hơi, hình trụ Trong buồng đốt này, dầu được phun vào dưới dạng sương để tạo thành ngọn lửa Khi bắt đầu đốt ban đầu thì phải mồi lửa thông qua hệ thống đánh lửa: hai que điện cực (bugi) và biến áp đánh lửa, sau khi cháy hoạc một thới gian ngắn thì ngắt lửa

3 Chùm ống:

Chùm ống có thể là ống nước hoặc ống lửa Đây là nơi trao đổi nhiệt để biến nước thành hơi Thường làm nhiều lớp ống, tăng diện tích tiếp xúc để tăng hiệu quả kinh tế và năng suất sinh hơi

6 Bộ đốt phun nhiên liệu, đánh lửa:

Gồm bơm dầu, van tay hoặc van điện từ, vòi phun và bộ phận đánh lửa Dầu

có áp sấut cao từ bơm thong qua van vào vòi phun, tại đây dầu được xé nhỏ dưới dạng sương phun vào buồng đốt Biến áp đánh lửa và bugi tạo tia lửa điện làm dầu phun vào bốc cháy Áp lực dầu thường từ 15-25 kg/cm2

7 Bơm cấp nước:

Khi nước biến thành hơi thì mực nước trong nồi hơi sẽ giảm đi, hệ thống bơm sẽ cấp nước bổ sung để bù vào lượng nước đó

8 Các thiết bị khác:

Ngoài các thíêt bị nêu trên còn bao gồm các thiết bị khác như: Van tay gạn mặt, xả nước đáy nồi, van hơi chính, van an toàn, hệ thống đồng hồ, ống thuỷ theo dõi mực nước nồi,…

- Theo thống kê sơ bộ, Việt Nam hiện đang sử dụng hơn 2.000 lò hơi các loại, trong đó chủ yếu thuộc lĩnh vực công nghiệp Các lò hơi này có công suất

từ 1 tấn/giờ đến 300 tấn/giờ Phần lớn các lò hơi đang sử dụng đều có hiệu suất năng lượng thấp nên lượng khí độc hại do đốt nhiên liệu phát thải vào môi trường rất cao Theo nghiên cứu gần đây của Bộ Công nghiệp, do công nghệ lò hơi lạc hậu nên mức tiêu hao năng lượng để sản xuất ra một đơn vị sản phẩm cao Vì vậy, việc nâng cao hiệu suất, tiết kiệm năng lượng đối với lò hơi đang là vấn đề được các doanh nghiệp quan tâm, nhất là trong thời điểm hiện nay khi giá nhiên liệu có xu hướng ngày càng tăng

- Có nhiều biện pháp nâng cao hiệu suất sử dụng năng lượng trong hệ thống lò hơi liên quan đến quá trình đốt, truyền nhiệt, hao hụt năng lượng, giảm mức tiêu thụ điện của thiết bị phụ trợ Bằng việc kiểm tra một số yếu tố sau có thể giúp doanh nghiệp đánh giá được thiết bị lò hơi của đơn vị mình có được vận hành với hiệu suất tối đa hay không

- Vận hành hệ số không khí thừa ở nhiệt độ thích hợp

- Theo phương pháp chuẩn đối sánh, đối với lò dầu thì tỉ lệ bay hơi tốt nhất

là 14% đối với khí CO2 và 1,5% đối với O2 Để điều chỉnh nồng độ O2 hoặc

CO2, doanh nghiệp có thể dùng các biện pháp như: Dùng vòi đốt có tỷ lệ NOx/O2 thấp, cải tiến là chắn tiết lưu và cách điều chỉnh, chống không khí rò lọt vào lò qua các cửa, nút ở thành lò hơi; sửa chữa, cải tiến hoặc thay thế vòi đốt, hoặc cải tiến bộ lá chắn và phương pháp điều khiển

- Gia nhiệt nước cấp sử dụng bộ tiết kiệm nhiệt

- Thông thường, khí nóng thoát ra khỏi là hơi ba lớp hiện đại có nhiệt độ từ

200 đến 3000C Do vậy có thể thu hồi được từ các dòng khí nóng này Nhiệt độ của khí nóng thoát ra từ lò hơi thường được duy trì ở mức tối thiểu là 2000C, do

đó ôxít lưu huỳnh trong khí nóng không ngưng tụ được và gây ăn mòn bề mặt truyền nhiệt Khi sử dụng các nhiên liệu sạch như khí gas tự nhiên, khí hóa lỏng hoặc dầu khí, cần phải tính đến hiệu quả kinh tế của việc thu hồi nhiệt vì nhiệt

độ của khí xả nóng có thể dưới 2000C Khả năng tiết kiệm năng lượng phục thuộc vào loại lò hơi và loại nhiên liệu được sử dụng Với loại lò hơi điển hình kiểu cũ, nhiệt độ khí xả nóng đạt 2600C, ta có thể sử dụng bộ tiết kiệm để giả m nhiệt độ xuống còn 2000C, giúp tăng nhiệt độ nước cấp thêm 150C Lò hơi 3 lớp hiện đại đốt khí gas tự nhiên có nhiệt độ khí xả nóng ở mức 1400C, sử dụng bộ tiết kiệm ngưng tụ giúp giảm nhiệt độ khi xả xuống 650C và tăng hiệu suất nhiệt lên 5%

- Gia nhiệt không khí đốt

- Gia nhiệt khí khí đốt là biện pháp thay thế việc làm nóng nước cấp Để tăng hiệu suất nhiệt lên 1%, nhiệt độ không khí đốt phải tăng thêm 200C Hầu hết bộ đốt dầu và khí gas trong các trạm lò hơi không được thiết kế để sử dụng

ở mức nhiệt độ gia nhiệt không khí cao

- Các bộ đốt hiện đại có thể chịu được sự gia nhiệt không khí đốt cao hơn nhiều, do vậy có thể coi những thiết bị này giống như bộ trao đổi nhiệt cho dòng khí xả nóng và là biện pháp thay thế bộ tiết kiện năng lượng hoặc là nhiệt

độ khoảng không hay nhiệt độ của nước cấp giúp nó hoạt động

- Điều tiết xả hơi tự động

- Xả hơi liên tục mà không kiểm soát sẽ rất lãng phí Điều tiết xả hơi tự động được lắp đặt giúp phát hiện và phản ứng với suất dẫn và độ pH của nước

lò hơi Cứ 10% xả hơi cho 15kg/cm2

trong lò hơi dẫn đến mức hao hụt hiệu suất tới 3%

- Giảm đóng cặn và tạo bồ hóng của các lò hơi đốt than và dầu, bồ hóng tích tụ trong ống giống như chất cách nhiệt cho quá trình truyền nhiệt Những

cặn lắng như vậy cần phải loại bỏ thường xuyên Nhiệt độ ống khói tăng lên cho thấy lượng bồ hóng tích tụ quá nhiều Hiện tượng nhiệt độ ống khói tăng cũng xảy ra do sự đóng cặn ở bình chứa nước

- Nhiệt độ khí xả cao ở mức dư lượng không khí bình thường cho thấy khả năng truyền nhiệt kém Điều này sẽ dẫn tới việc tích tụ dần cặn lắng ở phía buồng khí hay khoang chứa nước Khi có cặn lắng ở khoang chứa nớc cần xem xét lại quy trình xử lý nước và vệ sinh ống để loại bỏ cặn lắng Ước tính khi nhiệt độ trong ống xả khói tăng lên 22% thì tương ứng hiệu suất sẽ giảm đi 1%

- Nên kiểm tra và lấy số liệu nhiệt độ ống xả khói thường xuyên để đánh giá các chỉ số của cặn lắng và bồ hóng Khi nhiệt độ khí nóng tăng thêm khoảng

200C so với nhiệt độ thông thường ở các lò hơi mới vệ sinh, cần phải nhanh chóng loại bỏ cặn lắng và bồ hóng Do vậy, nên lắp đặt một nhiệt kế kiểu mặt đồng hồ ở chân đế của ống xả khói để kiểm tra nhiệt độ khí xả nóng

- Mỗi lớp bồ hóng có độ dày 1mm sẽ làm tăng nhiệt độ của ống xả khói lên

550C Ước tính một lớp bồ hóng dày 3mm, mức tiêu thụ nhiên liệu sẽ tăng lên khoảng 2,5% Việc vệ sinh định kỳ bề mặt lò đốt, thùng chứa cửa lò hơi, bộ tiết kiệm năng lượng và bộ sưởi không khí sẽ giúp loại bỏ các cặn lắng bám lâu ngày

- Giảm áp suất hơi nước của lò hơi

- Đây là biện pháp hiệu quả giúp giảm lượng nhiên liệu tiêu thụ ở mức cho phép từ 1 đến 2% Giảm áp suất hơi nước đồng nghĩa với việc thu được nhiệt độ hơi nước bão hòa thấp và không cần thu hồi nhiệt thải từ ống xả khói, đồng thời còn giúp giảm nhiệt độ của khí nóng

- Hơi nước được sinh ra dưới áp suất (thường là áp suất cao nhất) theo yêu cầu nhiệt độ cho từng quá trình cụ thể Trong một số trường hợp, quá tình sinh hơi không phải lúc nào cũng luôn xảy ra, và có những thời điểm áp suất lò hơi

có thể giảm xuống được Người phụ tránh điều tiết năng lượng càn xem xét kỹ lưỡng việc giảm áp suất trước khi vận hành lò hơi Các ảnh hưởng bất lợi như tăng lượng nước chảy từ lò hơi do giảm áp suất có thể đi ngược lại với mục đích tiết kiệm năng lượng, áp suất nên giảm theo từng đợt và không nên vượt quá 20%

- Điều tiết thay đổi tốc độ của quạt, thiết bị quạt gió và bơm

- Việc điều tiết thay đổi tốc độ của quạt, thiết bị quạt gió và bơm có ý nghĩa quan trọng giúp tiết kiệm năng lượng Thông thường, việc kiểm soát không khí đốt được hỗ trợ bởi các van tiết lưu lắp tại các quạt gió cảm ứng và cưỡng bức Tuy van tiết lưu là thiết bị điều chỉnh đơn gian, nhưng lại thiếu

chính xác, khiến khả năng điều chỉnh tại vị trí đầu và cuối của hệ thống vận hành kém Nhìn chung, nếu đặc điểm nạp tải của lò hơi biến đổi, có thể thay thế van tiết lưu bằng một bộ điều tiết thay đổi tốc độ biến tần

- Thay thế lò hơi

- Việc thay thế lò hơi được tiến hành nếu lò hơi đang sử dụng là cũ và kém hiệu quả, hoặc lò hơi không có khả năng đốt những nhiên liệu thay thế có chi phí thấp hơn; hoặc lò to quá cỡ hay nhỏ hơn so với yêu cầu

- Bên cạnh việc xem xét các yếu tố về tính sẵn có của nhiên liệu và kế hoạch phát triển của mình, doanh nghiệp cũng nên cân nhắc đến yếu tố tài chính

và nhân lực trước khi quyết định thay thế vì các lò hơi thường có tuổi thọ trên

25 năm

- Trên đây là một số biện phát cơ bản để kiểm tra hiệu quả hoạt động của lò hơi tại các doanh nghiệp, xưởng sản xuất, giúp tiết kiệm năng lượng, giảm thiểu

ô nhiễm môi trường, nâng cao hiệu quả sản xuất

V L L CHỌN ĐẦ Đ T DẦ , G CHO LÕ HƠI - NỒI HƠI CÔNG NGHIỆP

- Nguyên lý và ưu nhược điểm của các phương pháp xử lý dầu trước khi đưa vào đầu đốt

- Mục tiêu chính liên quan tới kỹ thuật đốt là phải đốt cháy dầu với các tiêu chí là phải đạt hiệu xuất tốt nhất, đảm bảo an toàn vận hành và giảm thiểu sự ô nhiễm đối với không khí Mục tiêu này chỉ có thể đạt được bằng cách sử dụng các cụm đầu đốt thích hợp và vận hành chúng một cách đúng đắn Chúng ta có thể xếp các nhóm đầu đốt tuỳ theo nguyên lý xử lý dầu trước khi đưa vào đốt bằng phương pháp phân biệt các đầu đốt hoạt động theo cách làm hoá hơi hay phun sương

a Nguyên lý của các đầu đốt hoạt động bằng cách làm hoá hơi là: dầu được làm hoá hơi dưới điểm cháy, sau đó hơi dầu đã tạo thành được hoà trộn với không khí cần thiết cho sự cháy và được đốt cháy Các loại đầu đốt kiểu này chỉ sử dụng được với các loại dầu hoá hơi trên nhiệt độ thấp như dầu nhẹ, diesel Các đầu đốt kiểu hoá hơi chỉ dùng trong các lò sưởi dầu của gia đình và các nồi hơi công suất nhỏ

b Nhiệm vụ của các đầu đốt dầu hoạt động theo kiểu phun sương là dẫn nhiên liệu vào vùng đốt và cùng lúc phân tán chúng ra thành các hạt sương nhỏ Dầu được phun sương, được hoá hơi bởi nhiệt bức xạ của

ngọn lửa, bởi sự truyền nhiệt và bởi nhiệt lượng tuần hoàn trong ngọn lửa Độ lớn của các giọt dầu được phun sương vào khoảng 10 - 200 m, nhưng trong một số trường hợp, các yếu tố phụ thuộc vào chất lượng dầu, vào kiểu phun sương và sự hoạt động của chúng, các giọt dầu lớn hơn cũng có thể xuất hiện trong nhiên liệu được phun sương Tuỳ theo kiểu phun sương mà sự phân bố các kích thước, các hạt sương cũng thay đổi

c Yêu cầu cơ bản được đặt ra đối với các đầu đốt là phải đảm bảo một sự phân bố các hạt sương một cách hợp lý, để việc hoá hơi nhanh nhất Ngoài ra, nhiên liệu phải được phân bổ đều đặn trong không khí, chúng

ta có thể xếp nhóm các đầu đốt như sau:

1 Đầu đốt phun sương bằng không khí (kiểu gió tán sương - air atomizing), có các ưu diểm sau:

- Phun sương mịn, vận tốc tương đối lớn, nên hoà trộn tốt với không khí dùng để đốt cháy

- Kết cấu đơn giản, không cầu kì mà vẫn cháy tốt, hiệu suất cao

- Không kén dầu, có thể đốt được dầu xấu

- Cần phải trang bị thêm máy nén khí

2 Đầu đốt phun sương bằng hơi bão hoà (hơi nóng tán sương - steam atomizing), có các ưu điểm:

- Dầu tiếp tục được hâm nóng từ hơi dùng để phun sương

- Kết cấu đơn giản, không cầu kỳ mà vẫn cháy tốt, hiệu suất cao

- Không kén dầu, có thể đốt được dầu xấu

Nhược điểm:

- Tiêu hoá hơi để phun sương, mất khoảng 2 - 3% sản lượng hơi

3 Đầu đốt dùng áp lực phun sương (cao áp), có các ưu điểm sau:

- Dầu có áp suất cao (đến 30 at) được dưa vào đầu đốt sẽ cải thiện độ mịn của việc phun sương

- Kết cấu đơn giản

Nhược điểm:

- Béc phun dầu là chi tiết đòi hỏi gia công cầu kỳ, chính xác và đòi hỏi vật liệu chịu mài mòn

- Chất lượng dầu ảnh hưởng nhiều đến việc đốt cháy

4 Đầu đốt phun sương bằng phương pháp ly tâm (kiểu chén xoay), có các

ưu điểm sau:

- Xét về quan điểm hoà trộn với không khí, đây là kiểu có lợi nhất Sự phân

bố các hạt sương thừa hơn so với sự phân bố của kiểu phun sương dùng áp lực

- Không kén dầu, có thể đốt được dầu xấu

a Hiệu suất của nồi hơi được cải thiện bởi sự giảm được lượng khí thải, đồng thời giảm được tổn thất theo đường khí thải và tiếp theo đó là do việc tạo ra ít muội than nên các bề mặt trao đổi nhiệt sạch hơn, tạo sự trao đổi nhiệt tốt hơn

b Giảm được lượng các chất thải phóng thích vào môi trường Do giảm được việc sinh ra axit sulfuric và hạ thấp được điểm sương, nên giảm được sự ăn mòn hoá học

c Để quá trình đốt cháy được hoàn hảo, cần phải đảm bảo được việc hoà trộn tốt giữa dầu và không khí dùng để đốt cháy, ngoại trừ trư ờng hợp dùng khí để phun sương ở tất cả các loại đầu đốt chỉ bắt đầu sau quá trình phun sương

Trên thị trường Việt Nam hiện nay, chủ yếu sử dụng các loại đầu đốt chế tạo theo nguyên lý cao áp của nhiều nước khác nhau Các loại đầu đốt này sau thời gian sử dụng bộc lộ rõ các điểm sau:

a Do không chú trọng đến hệ thống lọc dầu trước khi vào bơm cao áp, nên thường bị giảm áp làm dầu đốt khó cháy và tiêu hao nhiên liệu tăng lên Việc sửa chữa phục hồi hay thay mới thường có chi phí cao (từ 300 - 1.000USD/bơm)

b Việc cân chỉnh đầu đốt cao áp trong điều kiện chất lượng dầu không ổn định thường khó, đòi hỏi nhiều kinh nghiệm Đặc biệt, trong điều kiện chất lượng dầu xấu, đầu đốt cao áp khó đốt cháy

Một số nhà đầu tư có đủ năng lực tài chính thường chọn loại đầu đốt gió tán sương hay chén xoay - đây là hai kiểu đầu đốt ít kén dầu Tuy vậy, như đã trình bày ở trên, kiểu đầu đốt chén xoay thường có giá thành cao

Trong trường hợp dầu nặng phổ biến trên thị trường Việt Nam hiện nay, giải pháp dùng gió tán sương là một giải pháp hợp lý với chất lượng phun sương tốt và giá thành có thể chấp nhận được