GIAO TRINH LÒ CÔNG NGHIỆP nguyễn ngọc quý

Chương 1: CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ BẢN CỦA LÒ CÔNG Trong lò công nghiệp, lượng nhiệt cấp cho lò là nhiệt năng toả ra khi đốt cháy nhiên liệu hoặc nhiệt toả ra từ vật liệu được gia công nhiệt hoặ

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 4

Chương 1: CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ BẢN CỦA LÒ CÔNG NGHIỆP 5

1.1 Khái niệm, phân loại lò công nghiệp 5

1.1.1 Khái niệm 5

1.1.2 Phân loại lò công nghiệp 5

1.2 Các đặc trưng cơ bản của lò công nghiệp 6

1.2.1 Nhiệt độ, chế độ nhiệt độ của lò 6

1.2.2 Chế độ nhiệt của lò 7

1.2.3 Công suất nhiệt của lò 7

1.2.4 Năng suất của lò 7

1.2.5 Các hiệu suất 7

1.2.6 Suất tiêu hao nhiên liệu tiêu chuẩn 8

Chương 2: CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA LÒ CÔNG NGHIỆP 10

2.1 Chế độ bức xạ 10

2.1.1 Chế độ bức xạ phân bố đều 10

2.1.2 Chế độ bức xạ trực tiếp 11

2.1.3 Chế độ bức xạ gián tiếp 12

2.2 Chế độ làm việc đối lưu 13

2.2.1 Trao đổi nhiệt đối lưu trong chất lỏng 13

2.2.3 Lĩnh vực sử dụng chế độ trao đổi nhiệt đối lưu 17

2.3 Chế độ làm việc theo lớp 18

2.3.1 Chế độ lớp chặt 18

2.3.2 Chế độ lớp sôi 20

2.3.3 Chế độ lớp lơ lửng 24

Chương 3: NHIÊN LIỆU VÀ THIẾT BỊ ĐỐT NHIÊN LIỆU 25

3.1 Thiết bị đốt nhiên liệu rắn 25

3.1.1 Sự cháy của nhiên liệu rắn 25

3.1.2 Các loại buồng đốt 25

3.1.3 Tính toán buồng đốt 28

3.2 Thiết bị đốt nhiên liệu khí 30

3.2.1 Đặc điểm chung và phân loại thiết bị 30

3.2.2 Mỏ đốt lồng ống 32

3.2.3 Mỏ đốt tự hút 30

3.3 Thiết bị đốt nhiên liệu lỏng 34

3.3.1 Đặc điểm chung và phân loại thiết bị 34

3.3.2 Mỏ phun thấp áp 35

3.3.3 Mỏ phun cao áp 37

Chương 4 : VẬT LIỆU XÂY, THỂ XÂY VÀ KHUNG LÒ 38

4.1 Vật liệu xây lò 38

4.1.1 Các tính chất chung 38

4.1.2 Lựa chọn vật liệu xây lò 39

4.2 Các thể xây của lò 40

4.2.1 Các cấp xây lò 40

4.2.2 Kết cấu của thể xây 42

4.3 Khung lò 45

4.3.1 Khung lò và vỏ lò 45

4.3.2 Tính khung lò 46

Chương 5: HỆ THỐNG THOÁT KHÓI VÀ CẤP GIÓ CHO LÒ 48

5.1 Cấu trúc của hệ thống thoát khói và cấp gió cho lò 48

5.1.1 Kỹ thuật bố trí kênh khói, cống khói và các đường ống dẫn 48

5.1.2 Tính kích thước hệ thống thoát khói 49

5.1.3 Tính kích thước đường ống cấp gió 50

5.2 Tính tổn thất áp suất ở hệ thống thoát khói và cấp gió 50

5.2.1 Hệ thống thoát khói 50

5.2.2 Đường ống dẫn không khí và khí đốt 52

5.3 Ống khói và quạt gió 52

5.3.1 Ống khói 52

5.3.2 Quạt gió 53

CHƯƠNG 6: TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT VÀ TIÊU HAO NHIÊN LIỆU 55

6.1 Tính các khoản cân bằng nhiệt 55

6.1.1 Các khoản nhiệt thu 55

6.1.2 Các khoản nhiệt chi 56

6.2 Lượng tiêu hao nhiên liệu và các chỉ tiêu kỹ thuật nhiệt 58

6.2.1 Lượng tiêu hao nhiên liệu 58

6.2.2 Suất tiêu hao nhiên liệu tiêu chuẩn 58

6.2.3 Hệ số sử dụng nhiên liệu có ích 58

6.3 Bảng cân bằng nhiệt của lò 59

Chương 7: MỘT SỐ LÒ CÔNG NGHIỆP THÔNG DỤNG 61

7.1 Lò cao 61

7.1.1 Cấu tạo và nguyên lý làm việc 61

7.1.2 Chế độ nhiệt 62

7.2 Lò luyện thép 63

7.2.1 Cấu tạo, nguyên lý làm việc 63

7.2.2 Chế độ nhiệt 65

7.3 Lò ống quay 66

7.3.1 Cấu tạo và nguyên lý làm việc 66

7.3.2 Chế độ nhiệt 67

Chương 8: LÒ ĐIỆN 68

8.1 Giới thiệu chung về lò điện 68

8.1.1 Đ ị nh n ghĩ a .68

8.1.2 Ưu điểm của lò điện so với các lò sử dụng nhiên liệu 68

8.2 Giới thiệu chung về lò điện trở 68

8.2.1 Nguyên lý làm việc của lò điện trở 68

8.2.2 Những vật liệu làm dây nung 69

8.2.3 Tính toán dây nung 70

8.2.4 Phân loại lò điện trở 75

8.3 Cấu tạo lò điện trở 76

8.3.1 Những yêu cầu cơ bản đối với cấu tạo lò điện trở 76

8.3.2 Một số kết cấu lò điện trở trong công nghiệp 77

8.3.3 Cấu tạo lò điện trở 81

Tài liệu tham khảo .83

LỜI NÓI ĐẦU Giáo trình lò công nghiệp – lò điện là giáo trình nội bộ, phục vụ giảng dạy cho hệ cao đẳng và đại học chuyên ngành Kỹ thuật nhiệt lạnh của trường Đại học Công nghiệp – Hà Nội

Môn học trang bị các kiến thức cơ bản về cấu trúc, nguyên lý hoạt động và bản chất các quá trình xảy ra trong lò công nghiệp, lò điện để vận dụng vào thực tế sản xuất các nhà máy luyện kim, gốm sứ, xử lý chất thải rắn

Trong quá trình biên soạn giáo trình chắc chắn không tránh khỏi thiếu sót, kính mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các đồng nghiệp và bạn đọc để giáo trình ngày càng hoàn thiện hơn nữa

Thư từ góp ý xin gửi về địa chỉ: Bộ môn Kỹ thuật nhiệt – Khoa Điện – Trường Đại học công nghiệp – Hà Nội Xin chân thành cám ơn!

Tác giả

Chương 1: CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ BẢN CỦA LÒ CÔNG

Trong lò công nghiệp, lượng nhiệt cấp cho lò là nhiệt năng toả ra khi đốt cháy nhiên liệu hoặc nhiệt toả ra từ vật liệu được gia công nhiệt hoặc điện năng biến đổi thành nhiệt năng Sự trao đổi nhiệt, cấu trúc lò, việc sử dụng nhiên liệu với thiết bị đốt cũng như chế độ nhiệt và nhiệt độ phù hợp yêu cầu công nghệ là những nhân tố có ảnh hưởng nhiều tới:

- Chất lượng sản phẩm;

- Năng suất của lò cùng với các thiết bị liên quan tới lò;

- Giảm tỷ lệ phế phẩm, chi phí vật liệu, suất tiêu hao nhiên liệu;

- Không làm ô nhiễm môi trường

1.1.2 Phân loại lò công nghiệp

Người ta chia lò công nghiệp thành 4 nhóm lò theo các đặc điểm sau:

1 Lò công nghiệp theo đặc điểm nguồn nhiệt

Dựa vào các dạng năng lượng có thể biến đổi thành nhiệt năng lò công nghiệp được phân làm 3 loại:

a Các lò nhiên liệu Đây là các lò có sử dụng nhiên liệu Nhiệt lượng sinh ra trong các lò này là do quá trình đốt cháy nhiên liệu vì thế chúng còn được gọi là lò có ngọn lửa

b Các lò điện Đây là các lò sử dụng điện năng Theo nguyên lý biến đổi điện năng thành nhiệt năng, các lò điện được phân thành lò điện trở, lò điện hồ quang, lò điện cảm ứng, lò nung điện môi và lò Plazma (phần này sẽ được trình bày kỹ trong chương 8)

c Các lò tự phát nhiệt Đây là các lò không cần cung cần năng lượng từ bên ngoài Trong các lò này nhiệt được tỏa ra từ bản thân vật liệu được gia công nhiệt Ví

dụ như lò luyện thép LD, trong quá trình công nghệ, người ta rót vào lò gang lỏng có chứa từ 2 đến 4% cacbon Khi thổi gió vào gang lỏng sẽ xảy ra các phản ứng hóa học

có tỏa nhiệt giữa oxy với cacbon

[ C ] + O2 = CO2 + Q

2 Lò công nghiệp theo các đặc điểm công nghệ

Phụ thuộc vào tính chất quá trình gia công nhiệt vật liệu người ta phân thành 2 loại:

a Các lò nấu chảy Trong các lò này vật liệu gia công được nấu chảy Ví dụ như lò nấu thủy tinh, lò nấu chảy men, lo nấu chảy kim loại đen để đúc hoặc hợp kim hoá

b Các lò nung Trong các lò này vật liệu gia công được nung nóng nhưng không hóa lỏng Ví dụ như lò nung thép để rèn, để cán; các lò nhiệt luyện kim loại (lò tôi, ủ, ram)

3 Lò công nghiệp theo chế độ nhiệt

Theo đặc điểm quá trình trao đổi nhiệt từ nguồn nhiệt tới bề mặt vật gia công,

có sự tham gia trao đổi nhiệt của tường lò, người ta phân lò công nghiệp thành 3 nhóm:

a Các lò làm việc ở chế độ bức xạ nhiệt Trong các lò này sự trao đổi nhiệt chủ yếu bằng bức xạ nhiệt, nhiệt độ lò thường ≥ 600oC Các lò này lại được chia thành

3 nhóm: Bức xạ phân bố đều, bức xạ trực tiếp và bức xạ gián tiếp Thí dụ như các lò nung nhiệt luyện, lò nung trong xưởng cán và rèn

b Các lò làm việc ở chế độ đối lưu Trong các lò này sẽ trao đổi nhiệt chủ yếu bằng trao đổi nhiệt đối lưu, nhiệt độ lò nhỏ hơn 600oC Thí dụ như các lò sấy, lò muối,

lò nung gió

c Các lò làm việc ở chế độ theo lớp Trong các lò này vật liệu được gia công nhiệt ở dạng cục, dạng hạt hoặc bụi và được chất trong không gian làm việc của lò Khí nóng chuyển động giữa các hạt liệu và tồn tại đồng thời cả ba dạng trao đổi nhiệt: dẫn nhiệt, đối lưu, bức xạ Ở chế độ theo lớp có 3 dạng:

- Lớp chặt: ở đây vật liệu nằm thành lớp, chất đầy trong không gian lò và chuyển động từ trên xuống Khí nóng được thổi từ dưới lên, chuyển động qua khe hở giữa các hạt liệu Ví dụ: lò cao luyện gang, lò đứng nấu gang

- Lớp sôi: ở đây các hạt liệu được xáo trộn mạnh mẽ trong trạng thái giống như

sự sôi dưới tác động của dòng khí có tốc độ cao Ví dụ: các lò nung manhêdit, oxyt kẽm;

- Lớp lơ lửng: Ở đây vật liệu được nghiền nhỏ và lơ lửng trong không gian lò dưới tác dụng thổi của dòng khí Ví dụ: các lò nung quặng sunfua, lò nung dung dịch cô của sunfua kẽm

4 Lò công nghiệp theo đặc điểm cấu trúc

Dựa vào hình dạng, cấu trúc có các loại lò như: lò buồng, lò bể, lò ống quay, lò hầm, lò nung liên tục

1.2 Các đặc trưng cơ bản của lò công nghiệp

Để đánh giá, so sánh về cấu tạo, chế độ nhiệt, chất lượng thiết bị cần xét đến các thông số kỹ thuật và kinh tế đặc trưng nhất Đối với LCN có các thông số sau: 1.2.1 Nhiệt độ, chế độ nhiệt độ của lò

1 Nhiệt độ lò

Đây là nhiệt độ trung bình trong không gian làm việc của lò Nhiệt độ này mang tính quy ước, thường nhỏ hơn nhiệt độ của nguồn nhiệt và lớn hơn nhiệt độ của tường, nóc lò; ký hiệu: tk hoặc Tk ; tlò hoặc Tlò

Nhiệt độ lò phụ thuộc vào nhiệt độ cháy lý thuyết của nhiên liệu, phụ tải nhiệt Cấu trúc và cách nhiệt của lò; được xác định gần đúng theo công thức:

Ở đây:

tlt - nhiệt độ cháy lý thuyết của nhiên liệu, oC

η - hệ số nhiệt độ, phụ thuộc vào cấu trúc và chất lượng cách nhiệt của lò; Thường có giá trị từ 0,65 đến 0,85 tùy thuộc vào kiểu lò [1]

2 Chế độ nhiệt độ của lò

Phụ thuộc vào công nghệ gia công vật liệu Nhiệt độ của lò có thể thay đổi theo thời gian, theo không gian làm việc của lò sự thay đổi nhiệt độ lò theo thời gian gọi là chế độ nhiệt độ của lò: khi nhiệt độ không thay đổi tlò = const, ta có chế độ nhiệt độ lò

ổn định Khi nhiệt độ lò thay đổi theo thời gian tlò = f(τ) là chế độ nhiệt độ không ổn định

1.2.2 Chế độ nhiệt của lò

Trong quá trình gia công vật liệu, phụ thuộc vào công nghệ mà lượng nhiệt cung cấp cho lò có thể thay đổi ở các thời điểm khác nhau (còn gọi là phụ tải nhiệt)

Sự thay đổi phụ tải nhiệt theo thời gian được gọi là chế độ nhiệt của lò, Q = f(τ)

Khi phụ tải nhiệt không thay đổi Q = const ta có chế độ nhiệt ổn định; còn khi phụ tải nhiệt thay đổi là chế độ nhiệt không ổn định Chế độ nhiệt có quan hệ mật thiết với chế độ nhiệt độ của lò Để đảm bảo đúng chế độ nhiệt độ theo yêu cầu công nghệ, cần tiến hành tính toán cấp nhiệt dựa trên cơ sở tính cân bằng nhiệt

1.2.3 Công suất nhiệt của lò

Công suất nhiệt của lò là phụ tải nhiệt lớn nhất mà lò có thể tiếp nhận được trong một đơn vị thời gian; được ký hiệu bằng Q hoặc P, đơn vị đo kW

1.2.4 Năng suất của lò

Đây là lượng vật liệu được gia công nhiệt của lò tính trong một đơn vị thời gian,

ký hiệu là G ; đơn vị đo: t/h hoặc kg/h hay t/ngày hoặc kg/ngày

Năng suất lò phụ thuộc vào nhiệt độ buồng lò, nhiệt độ khói ra khỏi lò, cường

độ, đặc điểm quá trình truyền nhiệt từ khí lò tới vật liệu và cấu trúc của lò

Khi so sánh các lò khác nhau còn có khái niệm năng suất riêng của lò (cường độ đáy lò) Đây là lượng sản phẩm gia công được tính trên 1m2 diện tích đáy lò trong một đơn vị thời gian; ký hiệu là “g” ; đơn vị kg/m2.h

1.2.5 Các hiệu suất

1 Hiệu suất sử dụng nhiệt có ích

Đây là tỷ số giữa lượng nhiệt có ích để gia công vật liệu và toàn bộ lượng nhiệt cung cấp cho lò

η ó í = ó í

Ở đây: Qcó ích bao gồm nhiệt để gia công vật liệu QVL, kJ/h ; Nhiệt để gia công cho xỉ khi công nghệ có tạo xỉ QX, kJ/h ; Nhiệt của các phản ứng hóa học QPƯHH, kJ/h

QΣcấp bao gồm lượng nhiệt tỏa ra khi đốt cháy nhiên liệu QC, kJ/h; Lượng nhiệt vật lý của không khí được nung nóng QKK, kJ/h; Lượng nhiệt vật lý của nhiên liệu được nung nóng QNL, kJ/h

Cụ thể các lượng nhiệt này được trình bày trong chương 6

2 Hiệu suất sử dụng nhiệt

Đây là tỷ số giữa tổng lượng nhiệt có ích và lượng nhiệt tổn thất trong khu vực

lò với toàn bộ lượng nhiệt cung cấp cho lò

3 Hiệu suất sử dụng nhiên liệu

Đây là tỷ số giữa lượng nhiệt có ích để gia công vật liệu Qcó ích và lượng nhiệt tỏa ra khi đốt cháy nhiên liệu QC

So sánh công thức (1.2) và (1.4) ta thấy: Khi không nung nóng trước không khí,

QKK = 0 và không nung nóng trước nhiên liệu, QNL = 0 thì ηcó ích = ηnl

1.2.6 Suất tiêu hao nhiên liệu tiêu chuẩn

Do việc sử dụng các loại nhiên liệu khác nhau hoặc tuy cùng một dạng nhưng nhiên liệu lại có nhiệt trị khác nhau nên để đánh giá và so sánh các lò công nghiệp về phương diện sử dụng nhiên liệu người ta dùng một đặc trưng cơ bản: Suất tiêu hao nhiên liệu tiêu chuẩn, ký hiệu: b Đây chính là lượng nhiên liệu tiêu chuẩn để gia công một đơn vị khối lượng vật liệu

b = B.QT

29300.G, kg nhiên liệu tiêu chuẩn / kg vật liệu (1.5)

Ở đây:

B - là lượng tiêu hao nhiên liệu, kg/h hoặc m3/h;

QT - là nhiệt trị thấp của nhiên liệu, kJ/kg hoặc kJ/m3

29300 - là nhiệt trị của 1 kg nhiên liệu tiêu chuẩn (quy ước), kJ/kg

G - là năng suất của lò, kg/h

Theo [1], giá trị các hiệu suất sử dụng nhiên liệu và giá trị suất tiêu hao nhiên liệu tiêu chuẩn của lò công nghiệp hiện nay như sau:

Loại lò ηnl , % b , kg/kg

Lò nung liên tục 30 ÷ 50 0,05 ÷ 0,15

Lò buồng để cán và rèn 15 ÷ 30 0,1 ÷ 0,25

Lò buồng để nhiệt luyện 5 ÷ 20 0,1 ÷ 0,50

Chương 2: CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA LÒ CÔNG NGHIỆP

Quá trình trao đổi nhiệt trong không gian làm việc của lò được chia làm 2 thành

phần:

- Quá trình trao đổi nhiệt bên ngoài: Giữa ngọn lửa, khí lò và bề mặt trong của

tường, nóc lò với bề mặt vật liệu được gia công nhiệt;

- Quá trình trao đổi nhiệt bên trong: Từ bề mặt ngoài vào trong tâm của vật liệu

Phụ thuộc vào công nghệ, đối với lò công nghiệp có 3 chế độ làm việc: chế độ

làm việc bức xạ, chế độ làm việc đối lưu, và chế độ làm việc ở trạng thái lớp

2.1 Chế độ bức xạ

Đối với những lò làm việc ở nhiệt độ cao (hơn 600oC) thì Quá trình trao đổi

nhiệt bên ngoài bằng bức xạ nhiệt đóng vai trò quyết định Cường độ trao đổi nhiệt

phụ thuộc nhiều vào các yếu tố: tính chất của ngọn lửa, số lượng và cách bố trí các mỏ

đốt cũng như miệng kênh khói Bề mặt trong của tường lò nhận nhiệt bức xạ từ ngọn

lửa sau đó bức xạ tới vật liệu được gia công

Ở chế độ nhiệt ổn định, cho các hệ số góc bức xạ tương hỗ  = 1, giải hệ các

phương trình trao đổi nhiệt giữa: ngọn lửa – vật liệu – tường lò, ta có phương trình cân

N - là các dòng nhiệt từ ngọn lửa tới vật liệu, tường lò;

QV , QT - là các dòng nhiệt hiệu quả ứng với vật liệu và tường lò;

εN - Là độ đen ngọn lửa

Phụ thuộc tương quan giữa QV và QT

N người ta chia chế độ làm việc bức xạ làm 3 chế độ:

a - chế độ bức xạ phân bố đều khi: QV = QTN

2 Chọn nhiên liệu và phương pháp đốt

Để tạo chế độ bức xạ phân bố đều cần chọn phương pháp đốt nhiên liệu tạo

nhiệt độ, độ sáng của ngọn lửa (εN) có giá trị cao và đồng đều

Cacbua hydro (CH4, CnHm) có trong nhiên liệu càng nhiều thì εN càng cao vì trong quá trình cháy tạo ra các hạt cacbon có độ sáng cao Cũng như nhiên liệu bụi, nhiên liệu lỏng thích hợp với chế độ bức xạ phân bố đều (trừ dầu mazut có độ chứa ẩm lớn)

Cần tạo ra sự cacbon hóa tự nhiên của ngọn lửa trong quá trình cháy nhiên liệu Điều này được thực hiện bằng việc nung nóng trước khí đốt và không khí Chú ý không tiến hành hỗn hợp trước khí đốt và không khí, vì điều này lại ngăn chặn quá trình cac bon hoá Vì vậy không sử dụng các loại mỏ đốt có hỗn hợp trước Trong thực

tế thường dùng mỏ đốt lồng ống và ống phun thấp áp Các mỏ đốt có công suất nhỏ với số lượng nhiều được bố trí thành nhiều hàng; ở hàng dưới có số lượng mỏ đốt hoặc công suất lớn hơn hàng trên

Cần đảm bảo trường nhiệt độ không đều trong không gian làm việc của lò, tránh tạo ra các vùng không có khí lò luân chuyển Các miệng kênh khói không nên đặt đối diện với mỏ đốt (có thể được khi khoảng cách giữa miệng kênh khói và mỏ đốt lớn hơn chiều dài ngọn lửa) Miệng kênh khói có thể đặt phía trên hoặc phía dưới buồng lò

và thường đặt ở gần đáy lò trong trường hợp khi cửa thao tác đặt ở trên (để không khí lạnh lọt vào lò thoát ra dễ dàng)

2 Chọn nhiên liệu và phương pháp đốt

Việc chọn nhiên liệu cũng giống như ở chế độ bức xạ trực tiếp Cần phải tạo cho nhiên liệu cháy hoàn toàn hoặc cháy phần lớn ở vùng ngọn lửa phía vật nung Ngọn lửa thường là ngọn lửa phun Muốn duy trì ngọn lửa sát bề mặt cần sử dụng thiết

bị đốt nhiên liệu tạo nên dòng nhiên liệu và không khí có tốc độ cao, hướng tới vật nung một góc α Đối với nhiên liệu lỏng thường dùng mỏ phun cao áp vì chúng tạo ra ngọn lửa gọn và dài

Số lượng mỏ đốt ở lò làm việc theo chế độ bức xạ trực tiếp không nhiều nhưng

có công suất lớn và được bố trí về một phía để tránh phá hỏng ngọn lửa phun Do tính chất chuyển động thẳng của khí có lợi ở chế độ bức xạ trực tiếp nên các miệng kênh khói bố trí đối diện với mỏ đốt

3 Lĩnh vực sử dụng

Thường được ứng dụng trong các lò điện hồ quang, lò nấu chảy, lò nung luyện

thép Chế độ này được sử dụng để nung các vật mỏng cũng như vật dày

Đối với các vật mỏng, cần có một khoảng cách nhất định giữa ngọn lửa với bề

mặt vật liệu để vật không bị quá nhiệt Đối với các vật dày, nên có một góc thích hợp

giữa ngọn lửa với bề mặt vật và chỉ nên áp dụng đối với vật không dễ dàng bị quá

nhiệt, không có yêu cầu nung đều

2.1.3 Chế độ bức xạ gián tiếp

1 Sự truyền nhiệt

Ở chế độ bức xạ gián tiếp QV < QT

N , vùng nhiệt độ cực đại nằm sát nóc và tường lò, vì vậy nóc, tường lò cần có độ đen lớn, độ bền nhiệt cao Để cường hóa quá

trình truyền nhiệt từ tường lò có thể phủi lên tường một lớp vật liệu đặc biệt tạo khả

năng bức xạ cao Có 3 dạng bức xạ gián tiếp:

- Khi ngọn lửa nằm ở gần tường, nóc lò Nhiệt độ và độ sáng của ngọn lửa ở

phía tường lò cao hơn ở phía vật nung

- Cấp nhiên liệu khí qua mỏ đốt đặt tại nóc lò, nhiên liệu cháy tạo thành lớp

mỏng sát nóc lò, làm cho thể xây nóc có nhiệt độ cao nhất; hoặc sử dụng các mỏ đốt

có bề mặt gốm đặt ở nóc, vòm lò, khi cường hoá thì bề mặt gốm được nung nóng tới

nhiệt độ gần bằng nhiệt độ chảy của nhiên liệu

- Tường, nóc lò được thay bằng các bề mặt phản xạ có hệ số phản xạ lớn (0,95

÷ 0,97)

Ở chế độ bức xạ gián tiếp thì tường lò có nhiệt độ cao hơn và đóng vai trò tích

cực trong quá trình trao đổi nhiệt Ngoài ra, khi độ đen của khói lò càng nhỏ thì hiệu

quả trao đổi nhiệt càng cao

2 Chọn nhiên liệu và phương pháp đốt

Ở chế độ này cần đáp ứng yêu cầu cơ bản là tạo ra ngọn lửa có nhiệt độ cao

nhất ở gần nóc và tường lò Nhiên liệu phải có nhiệt trị lớn, người ta thường dùng

nhiên liệu khí và nhiên liệu lỏng nhóm nhẹ; không dùng nhiên liệu lỏng loại nặng và

nhiên liệu khí giàu cacbua hydro Để các dòng sản phẩm cháy không quá mạnh làm

ảnh hưởng sự phân bố nhiệt yêu cầu trong buồng lò người ta thường dùng loại mỏ đốt

có tốc độ thổi hỗn hợp cháy nhỏ: mỏ phun thấp áp hoặc mỏ phun có sự biến bụi cơ

học

Các thiết bị đốt được bố trí ở dưới vòm nóc lò Các miệng kênh khói cần phân

bổ đều ở phần dưới của không gian lò

3 Lĩnh vực sử dụng

Chế độ bức xạ gián tiếp được sử dụng rộng rãi đối với các vật liệu không đòi

hỏi nhiệt độ cao; vật xếp trong không gian lò bảo đảm nhiệt bức xạ đều đến bề mặt vật

Hình 2.1 cho thấy lò nung kim loại màu làm việc ở chế độ này

Hình 2.1 Lò nung liên tục phôi kim loại màu làm việc ở chế độ bức xạ gián tiếp:

1 Mỏ đốt; 2 Miệng các kênh khói; 3 Phôi nung

2.2 Chế độ làm việc đối lưu

Đối với các lò làm việc ở nhiệt độ không cao (nhỏ hơn 600oC), lượng nhiệt trao đổi bằng bức xạ không lớn, có thể bỏ qua thì có thể coi lò làm việc ở chế độ làm việc đối lưu Khi đó sự trao đổi nhiệt đối lưu đóng vai trò chủ yếu

Phương trình cơ bản để tính lượng nhiệt trao đổi bằng đối lưu là công thức Newton:

Ở đây:

Q - lượng nhiệt trao đổi bằng đối lưu; W

αdl - hệ số trao đổi nhiệt đối lưu, W/m2.oC ;

∆t = tK - tV - Hiệu nhiệt độ giữa khí lò và vật liệu nung, oC;

FV - Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt của vật liệu, m2

Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu (αdl) phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố: tính chất chuyển động của dòng khí (tự nhiên hay cưỡng bức); tốc độ với các đại lượng vật lý của dòng chảy; hình dạng, kích thước, tính chất bề mặt của vật liệu và được xác định bằng phương trình tiêu chuẩn có dạng:

Và các vùng công nghệ, vùng sinh nhiệt được ngăn cách, nhiên liệu cháy ngoài buồng

lò Chất mang nhiệt thể lỏng thường là nước, dầu hoặc các muối nóng chảy

2.2.1 Trao đổi nhiệt đối lưu trong chất lỏng

1 Khái niệm

Trong các nhà máy cơ khí, luyện kim việc nung nóng hoặc làm nguội các chi tiết kim loại thường được tiến hành trong chất lỏng, với các ưu điểm: tốc độ nung lớn, đều và tránh được oxy hóa Quy luật trao đổi nhiệt đối lưu trong chất lỏng cũng giống như trong chất khí Các chất mang nhiệt thể lỏng được chia thành 2 nhóm:

- Các kim loại hoặc hợp kim nóng chảy Nhóm này có đặc tính dẫn điện, dẫn nhiệt lớn nhưng khi thay đổi chế độ chuyển động chảy tầng qua chảy rối thì cường độ trao đổi nhiệt đối lưu thay đổi không nhiều

- Nước, dầu và các muối hoặc oxyt nóng chảy Các chất này có tính dẫn nhiệt kém và có giá trị như tính dẫn nhiệt của không khí

2 Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu

Khi nung nóng hoặc làm nguội các vật có kích thước đủ lớn trong chất lỏng, đại lượng này được xác định theo công thức dưới đây của V.Nusselt:

η - hệ số nhớt động lực học của chất lỏng, kg/m.s hoặc Pa.s;

∆t - độ chênh nhiệt độ giữa bề mặt vật và chất lỏng, oC

Tất cả các thông số vật lý trong phương trình trên được tính theo nhiệt độ trung bình ttb giữa nhiệt độ bề mặt vật tW và nhiệt độ của chất lỏng tf

t = , oC

Hình 2.2 biểu thị quan hệ giữa dl và độ quá nhiệt của chất lỏng (so với nhiệt độ nóng chảy) khi nung nóng cũng như làm nguội các chi tiết bằng thép trong muối nóng chảy

Hình 2.2 Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu α dl khi nung nóng và làm nguội các chi tiết bằng

thép trong các muối nóng chảy

3 Nhận xét

Từ đồ thị trên ta nhận thấy rằng:

- Hệ số trao đổi nhiệt khi làm nguội vật trong muối lỏng lớn hơn nhiều so với

khi nung nóng cũng trong muối đó Bởi vì khi nung nóng, ở giai đoạn đầu hình thành

lớp muối kết tinh trên bề mặt vật, làm giảm khả năng trao đổi nhiệt giữa muối lỏng và

vật Còn khi làm nguội, không những không có hiện tượng hình thành lớp muối kết

tinh mà còn có những điều kiện thuận lợi thúc đẩy đối lưu tự nhiên Khi nhiệt độ của

muối lỏng tăng, độ nhớt của nó giảm, quá trình đối lưu sẽ tốt hơn

- Hệ số trao đổi nhiệt khi làm nguội đạt giá trị cực đại ở phạm vi độ quá nhiệt

bằng 150 ÷ 200oC, bởi vì ở độ quá nhiệt đó, tích số (Gr.Pr) có giá trị lớn nhất

- Hệ số trao đổi nhiệt khi nung nóng tăng tuyến tính với độ quá nhiệt

Do có cấu trúc tinh thể giống nhau, nên khi nhiệt độ gần với nhiệt độ nóng chảy

(độ quá nhiệt = 0), các muối đều có cùng hệ số trao đổi nhiệt như nhau:

αdl ≈ (200 ÷ 220) W/m2.độ

2.2.2 Quá trình làm nguội vật trong không khí

Trong sản xuất, vật phẩm kim loại thường được nung nóng đến nhiệt độ cao, sau đó được làm nguội trong không khí Lượng nhiệt trao đổi giữa vật và không khí được tính theo công thức Newton:

qlng = αlng (tV - tKK) = (αbx + αdl)(tV - tKK) (2.6)

Ở đây:

αlng - hệ số làm nguội (cả bức xạ và đối lưu), W/m2.độ;

αbx - hệ số trao đổi nhiệt bức xạ, W/m2.độ;

αdl - hệ số trao đổi nhiệt đối lưu, W/m2.độ;

tV - nhiệt độ bề mặt của vật làm nguội, oC;

tKK - nhiệt độ của không khí bao quanh vật, oC

Giá trị của hệ số làm nguội αlng có thể tính gần đúng theo đồ thị hình 2.3

Hình 2.3 Hệ số α lng phụ thuộc vào nhiệt độ bề mặt vật t V

Muốn chính xác ta tính αbx và αdl theo các công thức sau:

D = 3,25 khi tấm đặt nằm ngang, mặt làm nguội hướng lên trên;

D = 1,33 khi tấm đặt nằm ngang, mặt làm nguội hướng xuống dưới;

D = 5,65 khối trụ đặt nằm ngang có đường kính 5 mm;

D = 4,10 khối trụ đặt nằm ngang có đường kính 10 mm;

D = 2,25 khối trụ đặt nằm ngang có đường kính 50 mm;

D = 2,09 khối trụ đặt nằm ngang có đường kính 100 mm;

D = 2,01 khối trụ đặt nằm ngang có đường kính 200 mm;

Đối với chế độ đối lưu cưỡng bức khi ở chế độ chảy tầng, vật có dạng tấm thì

l - là chiều dài của vật làm nguội

A1 và A2 - là các hệ số, được chọn theo bảng sau:

0 50 100 200 300 500 1000 Chảy tầng A1 3,42 3,68 3,93 4,33 4,71 5,36 6,47

Chảy rối A2 4,37 4,52 4,66 4,88 5,09 5,41 6,04

2.2.3 Lĩnh vực sử dụng chế độ trao đổi nhiệt đối lưu

Sự trao đổi nhiệt đối lưu được ứng dụng ở những lò có nhiệt độ không lớn hơn

400oC, thí dụ như trong các lò sấy, lò điện trở nhiệt độ thấp, phần trên của lò cao… Ở những vùng có nhiệt độ cao hơn thì vai trò trao đổi nhiệt bức xạ là chủ yếu nhưng vẫn còn ảnh hưởng của trao đổi nhiệt đối lưu, đặc biệt là khi khói lò chuyển động với vận tốc lớn

Đối với các lò sử dụng chế độ trao đổi nhiệt đối lưu việc đốt nhiên liệu trong buồng lò là không cho phép vì ở nhiệt độ thấp thì không bảo đảm ổn định quá trình cháy và sự đồng đều trao đổi nhiệt trong không gian lò Người ta thường đốt nhiên liệu

ở một buồng riêng, độc lập với không gian buồng lò, nên có thể đốt được mọi dạng nhiên liệu Sử dụng điện năng là thích hợp nhất vì dễ dàng điều chỉnh và khống chế nhiệt độ nhưng năng suất không lớn mà giá thành sản phẩm lại cao Để giảm kích thước buồng đốt người ta thường sử dụng các mỏ đốt có ngọn lửa ngắn, mỏ phun thấp

áp (khi đốt nhiên liệu lỏng) và tránh sự bức xạ từ buồng đốt sang buồng lò Để sự trao đổi nhiệt tốt, yêu cầu chất mang nhiệt phải có tốc độ lớn và chuyển động bao quanh vật

Sự tái tuần hoàn khí thải được sử dụng nhiều trong các lò làm việc ở chế độ này

do nhiệt độ yêu cầu của công nghệ thấp hơn so với nhiệt độ của sản phẩm cháy Khi đó

ta có quá trình hỗn hợp giữa sản phẩm cháy với khí thải tái tuần hoàn là :

1 Lớp chặt: Vật liệu có dạng cục, xếp thành lớp được coi như không chuyển động tương đối với nhau Khí lò chuyển động qua lớp vật liệu từ dưới lên hoặc từ trên xuống Lò có cấu tạo dạng thẳng đứng

2 Lớp sôi: Vật liệu có dạng hạt nhỏ, đồng đều ở trạng thái bị xáo trộn giống như “sôi” bởi dòng khí có tốc độ lớn thổi từ dưới lên Thí dụ: các lò thiêu quặng, lò sấy tầng sôi

3 Lớp lơ lửng: Vật liệu rất nhỏ, ở dạng bụi bay lơ lửng trong không gian lò dưới tác động của dòng khí có tốc độ lớn Thí dụ: các lò dạng đài phun, xyclon

Chế độ làm việc theo lớp có hai đặc điểm nổi bật:

- Bề mặt trao đổi nhiệt rất lớn nhưng không ổn định

- Trong lò tồn tại đồng thời cả ba dạng dẫn nhiệt, đối lưu và bức xạ nhiệt 2.3.1 Chế độ lớp chặt

Khi nghiên cứu về trao đổi nhiệt trong lớp chặt người ta có khái niệm hệ số trao đổi nhiệt thể tích αV - Lượng nhiệt trao đổi ứng với một đơn vị thể tích lò có chứa vật liệu, W/m3.độ:

Ở đây:

α - hệ số trao đổi nhiệt bề mặt, W/m2.độ;

V - là thể tích không gian lò có chứa vật liệu, m3;

F - là diện tích bề mặt của vật liệu, m2;

F0 - là diện tích bề mặt của vật liệu ứng với 1m3 vật liệu, m2;

1 - có nghĩa là xét khi V = 1m3;

Hệ số trao đổi nhiệt thể tích αV phụ thuộc vào tính chất của vật liệu mà có thể

được tính với các công thức khác nhau Người ta chia vật liệu làm hai loại: Vật liệu

mỏng và vật liệu dày

- Vật liệu mỏng là loại có nhiệt trở của nó gần bằng không: → 0

- Vật liệu dày là loại có nhiệt trở của nó khác không: ≠ 0 Ở đây: R - bán kính của vật liệu, m;

Λ - hệ số dẫn nhiệt của vật liệu, W/m.độ; Đối với vật liệu mỏng ta có: α = . , . , 10 , , , W/m3.độ (2.14) Đối với vật liệu dày ta có: α = . ,,. , 10 , , , W/m3.độ (2.15)

Trong các công thức trên: T - nhiệt độ tuyệt đối của vật liệu, K;

ω0 - tốc độ khí ở điều kiện tiêu chuẩn khi lò hoàn toàn rỗng, m/s;

d - đường kính của vật liệu, m;

f - độ rỗng của vật liệu, f = 0 ÷ 1;

m = 1,3 khi làm nguội các cục than cốc;

m = 0,9 các trường hợp khác; A - hệ số thực nghiệm, phụ thuộc vào vật liệu và công nghệ theo bảng sau: Vật liệu Nung nóng Làm nguội Quặng sắt 115 135 Đá vôi 65 75 Sa mốt 85 135 Kim loại dạng cầu 70 70

B - hệ số thực nghiệm, phụ thuộc vào vật liệu khi nung nóng, có các giá trị sau:

Với quặng sắt B = 16

Đá vôi B = 166

Sa mốt B = 135

Than cốc B = 170

Các lò làm việc theo chế độ lớp chặt được phân thành ba nhóm đặc trưng:

- Nhóm thứ nhất bao gồm những lò đứng có buồng đốt riêng, trong lò không có

các phản ứng toả nhiệt hoặc thu nhiệt Thí dụ như các lò đứng nấu chảy quặng đồng, gang và hợp kim, lò nung vật liệu sa mốt dạng hạt Đặc trưng của nhóm này là lò đứng nấu gang;

- Nhóm thứ hai bao gồm những lò có buồng đốt riêng hoặc không gian đốt riêng

nhưng ở các vùng còn lại của lò vẫn xảy ra các phản ứng thu nhiệt hoặc tỏa nhiệt mang

ý nghĩa công nghệ Thí dụ như các lò nung đá vôi, nung manhedit, lò cao luyện gang

Đặc trưng của nhóm này là lò cao;

- Nhóm thứ ba bao gồm những lò mà quá trình đốt cháy nhiên liệu xảy ra trong

toàn bộ không gian chứa liệu và đồng thời có các phản ứng thu nhiệt hoặc toả nhiệt

mang ý nghĩa công nghệ Thí dụ như các lò nấu chảy tinh quặng của đồng

2.3.2 Chế độ lớp sôi

1 Một số đặc tính của lớp sôi

Ở chế độ lớp sôi, các vật liệu có kích thước nhỏ và tương đối đồng đều được

đẩy lên bởi dòng khí với tốc độ lớn, có giá trị thích hợp Mật độ hạt trong lớp sôi có

giá trị nhỏ, lực ma sát giữa các hạt yếu hơn nhiều so với lớp chặt Bề mặt trao đổi nhiệt

của vật liệu trong lớp sôi lớn hơn nhiều so với lớp chặt và gọi là bề mặt hoạt tính Sht,

được xác định theo công thức:

, = . , m2/m2.s (2.16) Với: H - chiều cao lớp vật liệu, m;

S - tiết diện ngang của lò, m2;

f - độ rỗng của lớp vật liệu;

d - đường kính của hạt vật liệu, m;

τ - thời gian vật liệu ở trong lớp sôi, s;

Tốc độ cần thiết để hình thành lớp sôi phụ thuộc chủ yếu vào kích thước, khối

lượng của hạt vật liệu Đây là tốc độ dòng khí qua mặt cắt ngang của lò (coi như lò

hoàn toàn rỗng, không chứa vật liệu), ký hiệu là ωS Lớp sôi tồn tại khi:

ωmin < ωS < ωmax

ωmin - giá trị tốc độ tối thiểu để bắt đầu hình thành lớp sôi;

ωmax - giá trị tốc độ làm cho lớp sôi bị phá hủy và chuyển sang trạng thái lớp lơ

Remax=

18 0, 6

Ar Ar

 (2.18)

Trong đó Ar là tiêu chuẩn Archimed, đặc trưng tỷ số ma sát và lực đẩy archimed:

 (2.19)

Sau khi tính được Remin ; Remax ta tính được ωmin ; ωmax theo công thức (2.20)

Với g - gia tốc trọng trường; d - đường kính hạt vật liệu; ν - độ nhớt động học;

ρV, ρK - khối lượng riêng của vật liệu và dòng khí

Để đặc trưng cho trạng thái lớp sôi còn có thông số mS gọi là số sôi:

độ gió thay đổi

Hình 2.4 Các trạng thái của lớp sôi khi tốc độ gió thay đổi

a Thời kì bắt đầu hình thành lớp sôi, m S = 1 ÷ 2; b Thể tích lớp vật liệu tăng 15%;

c Sự tạo thành các bong bóng rỗng trong lớp vật liệu; d Hình thành các lớp vật liệu

ở trạng thái lơ lửng

Khi tốc độ gió thay đổi không những làm thay đổi trạng thái của lớp sôi mà còn dẫn đến sự thay đổi trở lực của lớp hạt, tốc độ thực của dòng khí, hình 2.5 cho ta thấy những sự thay đổi đó Nếu lò có tiết diện tròn thì trở lực của lớp sôi được tính theo công thức:

Hình 2.5 A Quan hệ trở lực và tốc độ gió; B Quan hệ tốc độ thực và tốc độ thổi

W thực = f(  ); C Quan hệ chiều cao lớp vật liệu H và tốc độ thổi ω s s

Trong đó: P - trọng lực của vật liệu trong lớp sôi, N;

Std - diện tích tự do của ghi lò (diện tích các lỗ thông gió), m2

Thời gian vật liệu ở trạng thái sôi τ được tính:

Trong đó: G0 - năng suất thiết bị, kg/h;

k - hệ số hiệu chỉnh sự thay đổi thể tích của vật liệu trong quá trình sôi

2 Sự trao đổi nhiệt trong lớp sôi

Sự trao đổi nhiệt trong lớp sôi được I.M.Federov tính toán theo phương trình tiêu chuẩn với các công thức thực nghiệm sau:

t

g d v





Trong đó: dtđ - đường kính tương đương của hạt vật liệu, m

n

 

G - khối lượng hạt vật liệu trong một thể tích mẫu thực nghiệm, kg;

n - số hạt vật liệu của thể tích mẫu thực nghiệm G

Khi Fe = 100 ÷ 200 thì Nu = 0,0283.Fe0,604.Re0,65.(

dt

H

d )-0,34 (2.27) Sau khi tính được giá trị Nu ta sẽ xác định được hệ số trao đổi nhiệt α như đã biết α = .

Sht – bề mặt hoạt tính của vật liệu, m2;

G0 - năng suất thiết bị kg/h;

CV - nhiệt dung riêng trung bình của vật liệu, J/kg.độ;

Ck - nhiệt dung riêng trung bình của khí, J/kg.độ;

Pok - khối lượng riêng của khí ở điều kiện tiêu chuẩn, kg/m3

Std - diện tích thông gió của lò ghi, m2 ;

ωtd - tốc độ của khí qua diện tích thông gió, m/s;

tv1,tv2 - nhiệt độ ban đầu và cuối của vật liệu, 0C;

tK1,tK2 - nhiệt độ ban đầu và nhiệt độ cuối của khí ra khỏi lớp sôi, 0C;

Δttb - hiệu nhiệt độ trung bình logarit giữa khí và vật liệu, 0C;

3 Lĩnh vực sử dụng của lớp sôi

Trong kỹ thuật người ta thường sử dụng lớp sôi để sấy và gia công vật liệu Ở các thiết bị sấy thì năng lượng là do dòng khí mang vào, còn trong công nghệ gia công quặng sunfua sắt, kẽm, đồng… Năng lượng cấp là năng lượng hóa học của chính bản thân vật liệu Lò lớp sôi làm việc với sự đốt cháy nhiên liệu ngay trong lớp, được sử dụng để nung đá vôi, đôlomit… Người ta còn sử dụng lớp sôi để nung nóng các vật phẩm bằng thép hoặc kim loại màu Vật nung được treo trong lớp sôi, sự trao đổi nhiệt với  = 500 ÷ 600 W/m2.độ, lớn hơn vài lần so với nung ở các buồng hoặc lò nung liên tục

Với  - hệ số trao đổi nhiệt đối lưu, W/m2.độ;

C1 - hệ số trao đổi nhiệt giữa khí và vật liệu, W/m2.K4;

C2 - hệ số trao đổi nhiệt giữa vật liệu và tường lò, W/m2.K4;

TT - nhiệt độ của tường lò, K;

VV - thể tích của vật liệu, m3;

FV - diện tích bề mặt của vật liệu, m2

Do tốc độ dòng khí lớn nên ta tính α theo chế độ đối lưu cưỡng bức khí Re = 20

Phụ thuộc vào sự chuyển động tương đối giữa vật liệu và dòng khí ta có các chế

độ làm việc theo lớp lơ lửng với sự chuyển động cùng chiều thẳng đứng từ dưới lên, từ trên xuống, chuyển động ngược chiều, chuyển động nằm ngang cùng chiều

Chế độ làm việc theo lớp lơ lửng được sử dụng trong các lò nung hoặc sấy các quặng sunfua, dung dịch cô của sunfua kẽm, đồng, trong các hệ thống sấy sữa bột, sấy cát, sấy bột thuốc… So sánh với các lò nung khác có cùng công nghệ thì lò làm việc theo lớp lơ lửng có năng suất tương đối cao, thuận lợi hơn nhiều so với lò ống quay, lò thiêu nhiều tầng

Chương 3: NHIÊN LIỆU VÀ THIẾT BỊ ĐỐT NHIÊN LIỆU

3.1 Thiết bị đốt nhiên liệu rắn

3.1.1 Sự cháy của nhiên liệu rắn

Khi đốt nhiên liệu rắn ta có quá trình cháy dị thể giữa thể rắn là viên than và thể khí là oxy của không khí cùng chất bốc Khi than được nung trên 200oC thì chất bốc thoát ra Đó là các chất khí cháy được tách ra khỏi than như: H2, CO, CH4, CnHm Lượng chất bốc phụ thuộc vào thành phần hóa học của than Than càng già hàm lượng cacbon càng lớn thì nhiệt độ bắt đầu thoát ra chất bốc càng cao

Sự cháy nhiên liệu được tính từ khi chất bốc tham gia phản ứng cháy với ôxy, sinh nhiệt năng và kết thúc quá trình cháy phát triển Khi kết thúc quá trình thoát chất bốc thì sự cháy của cacbon bắt đầu và đây là quá trình cháy chủ yếu với các phản ứng đặc trưng sau:

1 Cháy cacbon (cháy sơ cấp)

3 Cháy tiếp khí CO (cháy thứ cấp)

2CO + O2 → 2CO2 + 571,683 kJ/mol

Tốc độ cháy của nhiên liệu rắn phụ thuộc vào tốc độ phản ứng hóa học giữa oxy

và cacbon, vào tốc độ khuếch tán của oxy Vì thế cần tạo cho gió có khối lượng và áp suất nhất định trong buồng đốt Than có ít chất bốc cần gió có áp suất lớn hơn so với than có nhiều chất bốc

Đốt cháy nhiên liệu rắn có thể theo hai quá trình: Đốt cháy hoàn toàn và không hoàn toàn (còn gọi là đốt bán khí) Ở quá trình đốt cháy hoàn toàn thì lượng không khí cung cấp cho quá trình cháy được đưa cả 100% qua dưới ghi và có áp suất đủ lớn để thắng trở lực của ghi, của lớp than và tham gia phản ứng cháy với cacbon Vì vậy, chiều dày của lớp than trên mặt ghi lò thường là (200 ÷ 250)mm và quá trình cháy xảy

ra chủ yếu trong buồng đốt Khi đốt cháy không hoàn toàn (chỉ thích hợp với than có nhiều chất bốc) thì lớp than trên mặt ghi lò có chiều dày lớn hơn (300 ÷ 500)mm và chỉ cần 60% lượng gió cấp (gió cấp 1) đưa qua dưới ghi, 40% còn lại (gió cấp 2) được đưa vào không gian phía trên buồng đốt để cháy tiếp khí CO bốc lên từ dưới than 3.1.2 Các loại buồng đốt

Loại tấm ghi dùng để đốt than vụn, than cám với các buồng đốt có công suất nhiệt nhỏ Nhược điểm của loại than này là khó khăn là việc làm sạch khi có xỉ mắc kẹt trong các lỗ gió, dẫn đến việc than cháy không đều Khi có hư hỏng thường phải thay cả tấm

Các khe hở để không khí đi qua trên mặt ghi lò gọi là mắt ghi (mắt gió) Tỷ số giữa diện tích mắt ghi - f ,với diện tích toàn bộ mặt ghi - F (kể cả mắt ghi) gọi là tỷ lệ mắt ghi Giá trị này phụ thuộc vào loại than theo bảng sau:

Bảng 3.1: Quan hệ giữa loại than và tỷ lệ mắt ghi

1 Than bùn, than củi 15 ÷ 20

2 Than đá, than nâu 25 ÷ 30

3 Than atraxit, than gầy 10 ÷ 15

Hình 3.1 Sơ đồ buồng đốt ghi phẳng

I Không gian làm việc của buồng đốt; II Buồng chứa gió, tập trung xỉ

1 Lớp than; 2 Ghi; 3 Dầm đỡ ghi; 4 Ống gió; 5 Cửa vào than; 6 Cửa ra xỉ; 7 Thể xây của

buồng đốt; 8 Gió đợt 2 (đốt bán khí); 9 Cột khung lò

Hình 3.2 Sơ đồ các kiểu ghi đơn giản

a Ghi thanh; b Ghi tấm; c Mắt gió

2 Buồng đốt ghi nghiêng

Loại buồng đốt này có công suất lớn hơn ghi phẳng và được trình bày trên hình 3.3

Cùng với ghi nghiêng, trong buồng đốt có một phần ghi phẳng thường là ghi tấm chủ yếu là để hứng xỉ ở phần ghi nghiêng rơi xuống phần chứa xỉ Cần chú ý chọn góc nghiêng β (thường 35 ÷ 40o) cho phù hợp để đảm bảo quá trình cháy tốt Ở buồng đốt ghi nghiêng thì quá trình cháy diễn ra liên tục, đều đặn hơn và nhiệt độ buồng đốt

ít thay đổi hơn so với ghi phẳng

Loại buồng đốt này thường dùng cho các loại than có nhiều chất bốc và các loại than có kích thước nhỏ

7 Cơ cấu vào than

8 Tường của buồng đốt

9 Không gian của buồng đốt

Có 2 cách cấp than: đưa than vào từ phía trên hay phía dưới ghi Việc thải xỉ thường kết hợp cơ khí và thủ công Trên hình 3.4 trình bày buồng đốt than cơ khí cấp than từ dưới lên

Hình 3.4 Sơ đồ buồng đốt than cơ khí

1 Phễu chứa than; 2 Cơ cấu điều chỉnh lượng than; 3 Trục tải than; 4 Ghi phễu;

5 Ngăn góp gió; 6 Ghi chứa xỉ; 7 Lớp than; 8 Lỗ gió; 9 Ngăn góp xỉ

3.1.3 Tính toán buồng đốt

1 Chọn kiểu buồng đốt

Việc chọn kiểu buồng đốt dựa vào công suất nhiệt, công nghệ lò và đặc điểm nhiên liệu cung cấp cho quá trình cháy Chú ý xác định số lượng và cách bố trí buồng đốt phụ thuộc vào công suất nhiệt, kiểu lò và quy trình công nghệ, thao tác vận hành của công nhân và sự hợp lí bố trí mặt bằng phân xưởng

2 Tính các kích thước cơ bản của buồng đốt

a Ghi lò Có thể xác định diện tích bề mặt ghi lò theo hai công thức:

Trong các công thức trên thì:

B - lượng than cần cung cấp, kg/h;

R - cường độ cháy của ghi, kg/m2.h;

Qt

d - nhiệt trị thấp của than, kJ/kg;

r - cường độ nhiệt của ghi, W/m2;

Các đại lượng R và r được chọn theo bảng 3.2:

Bảng 3.2 Cường độ cháy (R) và cường độ nhiệt (r) của ghi

Dạng nhiên

liệu

Kiểu buồng đốt

Cường độ cháy của ghi R

Cường độ nhiệt của ghi r

10 3 kcal/m 2 h 10 3 W/m 2

kg/m h

Bảng 3.3 Mật độ nhiệt thể tích của ghi q

Bảng 3.3 Quan hệ giữa chiều cao buồng đốt và bề mặt ghi

d Chiều dài và chiều ngang buồng đốt

TT Diện tích mặt

ghi, m2

Chiều cao buồng đốt, m

Các kích thước này được xác định căn cứ vào hướng cấp nhiệt và điều kiện thao tác lò Tỷ lệ giữa các chiều chọn như sau:

Việc xác định chiều của buồng đốt phải kết hợp với chiều dài của buồng lò sao cho sản phẩm cháy có nhiệt độ cao nhanh chóng chuyển động qua buồng lò Cần chú ý đến sự thuận tiện và kinh tế khi bố trí xây dựng thi công buồng đốt và buồng lò

3 Tính tổn thất ấp suất qua ghi lò và lớp than

Để xác định được đại lượng này cần phải biết các công thức tính – phụ thuộc vào các loại nhiên liệu, buồng đốt, diện tích mặt ghi, lượng than cần đốt…

Trong thực tế khi bỏ qua hết các trở lực qua ghi lò và than thì áp suất của gió khi vào dưới ghi được chọn khoảng 1000 ÷ 1200 N/m2

Đối với các lò làm việc ở trên 1000oC, dùng than ít chất bốc, đốt hoàn toàn (gió đưa cả 100% qua ghi), có thể chọn áp suất dưới ghi là 1200 ÷ 1400 N/m2 Khi dùng than có chất bốc lớn thì áp suất gió có thể giảm đi nhiều

3.2 Thiết bị đốt nhiên liệu khí

3.2.1 Đặc điểm chung và phân loại thiết bị

Quá trình cháy trong thiết bị là cháy đồng thể do cả nhiên liệu và chất tham gia

sự cháy đều ở thể khí Việc hòa trộn nhiên liệu với không khí rất quan trọng đối với quá trình cháy và được thực hiện trong các thiết bị đốt (mỏ đốt) Theo đặc điểm hòa trộn giữa không khí và khí đốt, người ta phân thiết bị đốt làm hai loại:

- Mỏ đốt tự hút: Ở loại này, nhiên liệu và không khí được hòa trộn ngay trong thiết bị, vì thế hỗn hợp sinh ra vào buồng lò là cháy ngay Loại này có hệ số tiêu hao không khí nhỏ (n = 1,05) thường dùng ở các lò không yêu cầu ngọn lửa dài hoặc dùng nhiên liệu nhiệt trị thấp;

- Mỏ đốt lồng ống: Ở loại này thì không khí và nhiên liệu không hòa trộn trước trong thiết bị mà sự hòa trộn xảy ra trong buồng lò Nhiệt độ cháy của nhiên liệu thấp hơn nhiều so với loại trên, vì thế thường dùng với nhiên liệu có nhiệt trị cao Để đảm bảo quá trình cháy hoàn toàn cần có n = 1,1 ÷ 1,2 và có các biện pháp thích hợp để hòa trộn khí đốt với không khí

3.2.2 Mỏ đốt tự hút

Mỏ đốt tự hút được sử dụng ở các lò có kích thước nhỏ hoặc không cần ngọn lửa dài Để có thể hút không khí tham gia vào quá trình cháy thì yêu cầu nhiên liệu (khí đốt) khi vào mỏ đốt phải có áp suất lớn Không khí có thể lấy tự nhiên hoặc do quạt gió cung cấp (đối với lò cần công suất nhiệt lớn) Sau đây là các ưu, nhược điểm của mỏ đốt tự hút:

Ưu điểm:

+ Khí đốt được cháy hoàn toàn với hệ số tiêu hao không khí nhỏ;

+ Quá trình cháy nhanh, ổn định và ngọn lửa ngắn;

+ Không cần quạt gió đối với lò công suất thấp;

+ Nhiệt độ cháy cao

Do quá trình hòa trộn khí đốt đối với không khí xảy ra trong thiết bị nên trong

mỏ đốt có thiết bị riêng biệt gọi là ống hòa trộn Theo cấu trúc, mỏ đốt tự hút chia làm hai loại:

* Loại thứ nhất là mỏ đốt tự hút một ống dẫn (ống dẫn khí đốt) Loại này làm việc với không khí lạnh lấy ngay tại nơi đặt thiết bị, được trình bày trên hình 3.8

Hình 3.8 Sơ đồ mỏ đốt tự hút một ống dẫn

1 Đầu ống phun khí đốt; 2 Ống thu hẹp từ từ; 3 Ống hỗn hợp;

4 Ống mở rộng từ từ; 5 Cơ cấu điều chỉnh lưu lượng gió Khí đốt có áp suất cao đi vào đầu ống phun khí (1) Khí ra khỏi ống phun có tốc

độ lớn, tạo chân không vùng xung quanh và hút không khí từ ngoài vào qua cơ cấu điều chỉnh (5) Quá trình hòa trộn khí đốt với không khí ở trong ống (3) Để đảm bảo hòa trộn tốt, tỷ số chiều dài với đường kính của ống phải lớn hơn 7 Sau đó hỗn hợp qua ống (4), qua đầu mỏ đốt chuyển động vào lò Mỏ đốt này có cấu tạo đơn giản, lắp đặt thuận tiện

Để tránh sự cháy lan vào mỏ đốt, yêu cầu áp suất tối thiểu của khí như sau:

Hình 3.9 Sơ đồ mỏ đốt tự hút hai ống dẫn

Khí đốt được đưa vào ống dẫn (1), qua ống nhỏ dần (3), gặp không khí nóng đưa vào ống (2) Hỗn hợp được hòa trộn trong ống (4) qua ống lớn dần (5) và đầu mỏ đốt (6) để cháy trong buồng lò Để bảo vệ đầu mỏ đốt người ta làm mát nó bằng nước qua ống (7)

Đề phòng hiện tượng tự bốc lửa của hỗn hợp trong mỏ đốt, yêu cầu nhiệt độ của khí đốt và không khí vào thiết bị như sau:

3.2.3 Mỏ đốt lồng ống

Mỏ đốt lồng ống thường được sử dụng trong các lò cần tập trung nhiệt để thực hiện một quá trình công nghệ, dùng nhiên liệu có nhiệt trị cao So với mở đốt tự hút thì loại này có các ưu điểm sau :

- Kích thước nhỏ hơn nhiều khi có cùng một công suất;

- Ít có khả năng lửa cháy lan vào trong mỏ đốt nên phạm vi điều chỉnh công suất rộng;

- Có thể làm việc với khí đốt và không khí nhiệt độ cao do được nung trước (khi điều kiện cho phép);

- Mỏ đốt và các thể xây của lò gần mỏ đốt làm việc bền hơn do vùng cháy nằm cách xa mỏ đốt

Tuy nhiên, mỏ đốt lồng ống cũng có nhược điểm:

- Cần chú ý hệ số tiêu hao không khí lớn (n = 1,1 ÷ 1,15) phải nung nóng trước khí đốt và không khí nếu không thì nhiệt độ cháy thực tế có thể giảm 100 ÷ 200oC

- Phải dùng quạt gió để cung cấp không khí cho mỏ đốt, phải có cơ cấu điều chỉnh sự hòa trộn khí đốt và không khí

Mỏ đốt lồng ống thông thường có cấu tạo như trên hình 3.5

Hình 3.5 Sơ đồ mỏ đốt lồng ống

1 Đường dẫn khí đốt; 2 Đường dẫn không khí; 3 Lỗ quan sát

Ở đây ống trong dẫn khí đốt, còn ống ngoài dẫn không khí Để đảm bảo cho nhiên liệu cháy hoàn toàn thì n = 1,1 ÷ 1,15 Khi cần ngọn lửa dài theo chiều dài lò thì nên có n = 1,0 ÷ 1,05 Tốc độ khí đốt ra khỏi miệng mỏ đốt là 1,2 hoặc 1,3 Loại mỏ đốt này dùng có hiệu quả ở các lò nung lớn dùng khí thiên nhiên Một số thông số được trình bày trong bảng 3.4

Bảng 3.4 Một số thông số kĩ thuật của mỏ đốt lồng ống

2

- Tốc độ, m/s

+ Tại miệng vào mỏ đốt

+ Bên trong mỏ đốt

+ Tại tiết diện ra khỏi mỏ đốt

* Khi lưu lượng cực đại

* Khi lưu lượng cực tiểu

Để có quá trình cháy tốt hơn người ta dùng mỏ đốt lồng ống có dòng xoáy Hình 3.6 mô tả mỏ đốt lồng ống có cánh tạo xoáy gắn trên đầu ống phun khí đốt Tốc

độ chuyển động của khí đốt khoảng 15 m/s và nếu khí đốt lò cốc thì có thể làm việc với công suất từ 6 ÷ 85 m3/h

Hình 3.6 Sơ đồ mỏ đốt lồng ống có cánh tạo xoáy

1 Đường dẫn khí đốt; 2 Đường dẫn không khí; 3 Cánh tạo xoáy

Người ta thường dùng mỏ đốt có cấu trúc đặc biệt để tạo chuyển động quay cho không khí như hình 3.7 Nhiên liệu có tốc độ lớn, khi vào mỏ đốt gặp dòng không khí xoáy nên bị phân nhỏ vì vậy làm làm cho hỗn hợp được hòa trộn tốt hơn Loại mỏ đốt này làm việc với n = 1,1 Chiều dài ngọn lửa gấp 7 ÷ 10 lần đường kính miệng ra của hỗn hợp Tốc độ của hỗn hợp tại miệng ra khỏi mỏ đốt thường là 15 ÷ 40 m/s Để có tốc độ 40 m/s thì áp suất của khí đốt và không khí cần là 4,9 ÷ 6,9 kN/m2

Hình 3.7 Sơ đồ mỏ đốt lồng ống có dòng xoáy

1 Ống dẫn không khí; 2 Phần đầu mỏ đốt; 3 Ống dẫn khí đốt; 4 Cửa quan sát

3.3 Thiết bị đốt nhiên liệu lỏng

3.3.1 Đặc điểm chung và phân loại thiết bị

Nhiên liệu lỏng khi đốt phải biến thành các hạt bụi để tăng nhanh quá trình nung nóng đến nhiệt độ bắt lửa, tăng bề mặt tiếp xúc và xáo trộn giữa nhiên liệu và không khí Thiết bị đốt nhiên liệu lỏng trong lò công nghiệp gọi là mỏ phun Thiết bị này có nhiệm vụ làm biến bụi nhiên liệu, đưa hỗn hợp chất biến bụi và nhiên liệu vào đốt cháy trong lò

Mỏ phun cần thỏa mãn các yêu cầu sau:

- Biến dòng nhiên liệu thành bụi nhỏ và hòa trộn tốt với không khí

- Đảm bảo quá trình cháy ổn định, duy trì chiều dài ngọn lửa cần thiết

- Cấu tạo đơn giản, có độ tin cậy trong bảo quản vận hành, không tắc bẩn, tắc

mỏ phun, dễ dàng vệ sinh

Phụ thuộc vào chất biến bụi và áp suất, các mỏ phun được chia thành hai loại:

- Mỏ phun thấp áp Ở loại này môi chất biến bụi là không khí có áp suất không cao, nung nóng đến 3000C và toàn bộ lượng không khí cần cháy nhiên liệu được cấp qua mỏ phun vì thế nhiên liệu được cháy hoàn toàn

- Mỏ phun cao áp: ở loại này môi chất biến bụi là không khí nén hoặc hơi nước cao áp Nếu là không khí nén thì chỉ có (7 ÷ 12)% lượng không khí cần đốt nhiên liệu

đi qua mỏ phun, phần còn lại là không khí thứ cấp qua kênh riêng Nếu là hơi nước thì toàn bộ lượng không khí cần thiết cho quá trình cháy được coi như là không khí thứ cấp và có thể nung đến nhiệt độ cao (1000 ÷ 1200)oC Loại mỏ phun này được sử dụng trong lò có nhiệt độ cao, dung tích lớn

Đặc tính của hai loại mỏ phun trên được trình bày trong bảng 3.5 Ngoài ra còn các mỏ phun cơ học mà quá trình biến bụi nhờ tốc độ nhiên liệu lỏng từ miệng phun rất lớn và tự phân thành bụi nhỏ

Bảng 3.5 Đặc tính của mỏ phun thấp áp và mỏ phun cao áp

2 Hơi nước

2 Hơi nước 590 ÷ 1780 Lượng chất biến bụi(không khí), % của tổng

lượng không khí cần đốt cháy nhiên liệu

Lượng không khí đợt hai, % của tổng lượng

không khí cần đốt cháy nhiên liệu

2 100

Mỏ phun thấp áp có nhược điểm là phạm vi điều chỉnh mazut bị hạn chế, nên khi giảm lượng mazut kéo theo giảm lượng không khí qua mỏ, Làm giảm tốc độ không khí nên

chất lượng biến bụi giảm Ở loại mỏ phun này có thể điều chỉnh công suất (40 ÷ 50)% công suất cực đại mà chưa làm giảm chất lượng quá trình biến bụi Chiều dài ngọn lửa tới (2 ÷ 2,5)m Để cháy hoàn toàn nhiên liệu cần hệ số tiêu hao không khí là n = 1,2

Hình 3.10 Mỏ phun thấp áp của Viện Thiết kế SNG

1 Ống dẫn mazut; 2 Ống chỉnh tâm ống mazut; 3 Trục điều chỉnh mazut; 4 Nút tháo Một số mỏ phun thường sử dụng là mỏ phun kiểu Karabin, được trình bày trên hình 3.11, có đặc điểm:

- Không khí để biến bụi và đốt mazut được cấp vào theo hướng tiếp tuyến với cửa thoát 2 ở đầu mỏ phun 1 gặp dòng mazut với góc từ (75 ÷ 90o);

- Khi quay vô lăng trục làm thay đổi tiết diện thoát mazut, do vậy việc điều chỉnh lưu lượng mazut không làm thay đổi tốc độ của nó

Với các đặc điểm trên thì loại mỏ phun này có chất lượng biến bụi dầu và xảy ra

sự cháy tốt hơn, ngọn lửa ngắn so với các loại mỏ phun khác

Hình 3.11 Mỏ phun Karabin

3.3.3 Mỏ phun cao áp

Tuy các chất biến bụi khác nhau (không khí nén hoặc hơi nước) nhưng các mỏ phun cao áp có cấu tạo khác nhau Chúng đều có các bộ phận chủ yếu để cho dòng chất biến bụi sau khi ra khỏi miệng ống dẫn với tốc độ lớn, đập vào dòng dầu và biến chúng thành những hạt bụi Ở các lò công suất nhỏ và trung bình thường sử dụng mỏ phun cao áp kiểu Sukhôp, có cấu tạo như hình 3.12

Hình 3.12 Sơ đồ mỏ phun cao áp kiểu Su khôp

Mỏ phun Sukhôp dùng thích hợp cho buồng đốt dài, không thích hợp với buồng đốt nhỏ vì luồng phun va đập vào tường đối diện sẽ bướu cốc do mazut chưa cháy hết

và gây phá hoại tường lò Kiểu mỏ phun này cho ngọn lửa hẹp và dài Chiều dài ngọn lửa khoảng (2,5 ÷ 4)m đối với mỏ phun kích thước nhỏ và có thể tới (6 ÷ 7)m đối với

mỏ phun kích thước lớn Để biến bụi 1kg dầu cần (0,4 ÷ 0,6)kg hơi nước hoặc (0,6 ÷ 0,8)kg không khí nén

Đối với các lò có công suất lớn (lò Mactanh) người ta dùng mỏ phun cao áp có cấu tạo đặc biệt để tạo được ngọn lửa cứng và độ sáng cao, như mỏ phun AMI trên hình 3.13

Hình 3.13 Sơ đồ mỏ phun cao áp kiểu AMI

Trong cấu tạo trên, nhờ có ống Lavan mà tốc độ chất biến bụi dầu tốt hơn và chiều dài ngọn lửa có thể đạt đến (8 ÷ 10) m Mỏ phun này có công suất (250 ÷ 2500) kg/h, với lượng tiêu hao nước (hơi quá nhiệt) từ (25 ÷ 1250) kg/h hoặc không khí nén

từ (180 ÷ 1900) kg/h

Chương 4 : VẬT LIỆU XÂY, THỂ XÂY VÀ KHUNG LÒ

4.1 Vật liệu xây lò

4.1.1 Các tính chất chung

1 Độ rỗng (f) Người ta thường xây lò bằng gạch chịu lửa và gạch cách nhiệt Gạch chịu lửa ít rỗng hơn gạch cách nhiệt Gạch có độ rỗng càng lớn thì độ bền càng nhỏ Gạch chịu lửa có độ rỗng từ 15 đến 28% (gạch được chế tạo từ vật liệu nung chảy có độ rỗng nhỏ, khi độ rỗng dưới 10% được coi là vật đặc) Gạch cách nhiệt samôt nhẹ có độ rỗng (60 ÷ 70)% Độ rỗng của gạch được tính như sau:

( ). , l/m.h.mmH2O;

VK - lượng khí thấm qua tường, lít;

F - diện tích mặt tường, m2;

p1, p2 - áp suất khí trên hai mặt tường, mmH2O;

τ - thời gian khí thấm qua tường, h;

δ - độ dày của tường, m

3 Độ hút nước (Nm) Vật có độ rỗng càng lớn thì khả năng hút nước càng cao Người ta thường tính đại lượng này theo phần trăm khối lượng như sau:

= 100%

m1 - khối lượng của gạch khô, kg;

m2 – khối lượng của gạch đã hút nước, kg

4 Độ chịu lửa và bền nhiệt Đây là tính chất quan trọng là cơ sở để lựa chọn vật liệu xây lò Tính chất này cho thấy khả năng không bị biến mềm và bị chảy dưới tác động của nhiệt độ cao Độ chịu lửa là nhiệt độ mà ở đó vật liệu bị biến mềm đến một mức độ nhất định, phụ thuộc vào thành phần hóa học và quá trình chế tạo vật liệu Độ bền nhiệt là khả năng của vật liệu chịu được những dao động nhiệt rất lớn mà không bị phá hủy Nó được đo bằng số lần trao đổi nhiệt (nung nóng đến

850oC rồi nhúng ngay vào nước nguội), cho tới khi khối lượng giảm đi 20%

5 Độ dẫn nhiệt và độ dẫn điện Gạch chịu lửa thường có độ dẫn nhiệt (λ) nhỏ, phụ thuộc vào nhiệt độ theo công thức sau:

7 Độ bền hóa học Là khả năng vật liệu chống lại tác động hóa học của môi trường xung quanh Trong lò công nghiệp thường có tác động hóa học của khí

lò, kim loại lỏng, xỉ lỏng… Dưới móng lò còn có tác động của muối hòa tan trong nước ngầm

8 Nhiệt dung riêng (C) Khi xác định nhiệt lượng cùng cấp cho thể xây lò cần phải tính đến nhiệt dung riêng của vật liệu Đại lượng này phụ thuộc vào tính chất và nhiệt độ của vật liệu; Thường được tính theo công thức:

C = a + b.t, kJ/kg.độ;

a, b - các hệ số thực nghiệm;

t - nhiệt độ của vật liệu, oC

4.1.2 Lựa chọn vật liệu xây lò

Trong quá trình làm việc, các thể xây bằng gạch chịu lửa bị phá hủy dần do nhiệt độ cao, dao động nhiệt lớn và do tác động hóa học của môi trường lò, xỉ và kim loại lỏng Vì thế, vật phẩm thể xây có thể bị biến dạng dưới tải trọng, dãn hay

co do biến đổi thù hình, do hòa tan trong xỉ, các vết nứt sinh ra… Khi thấy các dấu hiệu phá hủy vật liệu xây lò, bằng kinh nghiệm và qua việc phân tích người ta có thể xác định được nguyên nhân gây ra Thí dụ: Bề mặt phẳng lỳ của vật liệu chứng tỏ

nó đã bị hòa tan trong xỉ; Khi bề mặt gồ ghề là nó bị môi trường khí ăn mòn; Sự phồng to một phần nào đó chứng tỏ có sự giãn nở nhiệt…

Để lựa chọn đúng các vật liệu xây lò, cần phải nghiên cứu các điều kiện làm việc và các tính chất sử dụng chúng Ở những lò tiếp xúc với môi trường kiềm hay axit thì cần chọn loại gạch cùng có các tính chất tương ứng: Môi trường kiềm thì dung gạch manhedit, đôlômit; môi trường axit - gạch đinat; môi trường trung tính - gạch samôt Ở những khu vực lò chịu tác động của tải trọng hay mài mòn thì cần dùng gạch chịu lửa có nhiệt độ bắt đầu biến dạng dưới tải trọng là lớn Khi thể xây chịu tác động của nhiều yếu tố như: Nhiệt độ cao, môi trường, tải trọng thì cần phân tích mức độ gây tác hại của từng yếu tố để quyết định chọn loại gạch thích hợp, bảo đảm cho thể xây làm việc bền và chắc chắn

Cần nhớ rằng, tác nhân quan trọng nhất đối với vật liệu xây lò vẫn là nhiệt độ

Độ chịu lửa của vật liệu xây lò phải lớn hơn nhiệt độ lò Đối với các lò có những vùng làm việc ở nhiệt độ khác nhau, phải lựa chọn vật liệu xây có độ chịu nhiệt thích

hợp theo các vùng đó

Bảng 4.1 Đặc trưng sử dụng của một số loại vật liệu xây lò

Các loại lò Vật liệu xây lò Nguyên nhân phá

hủy áo lò

Phần bị ăn mòn mạnh nhất

Lò cao Mulit-silic, mulit Ăn mòn, mài mòn Vùng mặt gió, cửa

tháo gang, máng tháo gang

Lò Mac tanh Vật liệu cácbon,

Lò thổi oxy Đolômit, cromit-perica Ăn mòn, biến mềm Hố xỉ, cửa tháo thép

Lò luyện cốc Đinat Mài mòn, nứt nẻ Buồng cốc hóa, các

cửa

Lò điện nấu luyện Đinat, cromit-perica Ăn mòn, nứt nẻ Vòm lò, hố xỉ

Lò giếng nung kim

Phụ thuộc vào chất lượng của thể xây, người ta phân biệt năm cấp xây sau đây:

- Cấp xây 1, với chiều dày mạch xây ≤ 1 mm, vữa xây là bột mịn khô hoặc

vữa lỏng Cấp này dùng cho các lò nấu luyện, khi thể xây tiếp xúc với môi trường nóng chảy Yêu cầu xây đặc biệt cẩn thận;

- Cấp xây 2, với chiều dày mạch xây ≤ 2 mm, vữa xây là vữa nhão Cấp này

dùng cho các lò có thể xây chịu tác động bào mòn hoặc khi cần làm việc ở nhiệt

độ không quá 1400oC;

Yêu cầu xây cẩn thận

- Cấp xây 3, với chiều dày mạch xây ≤ 3 mm, vữa xây là vữa nhão Cấp này

dùng cho các lò mà áo lò không tiếp xúc với kim loại và xỉ lỏng hoặc các lò nung kim loại làm việc ở nhiệt độ không quá 1200oC Yêu cầu xây tương đối cẩn thận;

- Cấp xây 4, với mạch xây dày không quá 4 mm, vữa xây là vữa nhão Đây

còn gọi là cấp xây đơn giản, dùng để xây các lớp phía dưới của đáy lò;

- Cấp xây 5, với chiều dày mạch xây 5 ÷ 10 mm, vữa xây là vữa đặc, thường

được dùng để xây các đường dẫn khói, cống khói hoặc các lớp ngoài cùng của tường

lò (xây bằng gạch đỏ thông thường)

Đối với những cấp xây gạch chịu nhiệt, đề phòng sự dãn nở của gạch ở nhiệt