giáo trình lò hơi_đại học công nghiệp hà nội

Sự có mặt của bộ hâm nước sẽ làm giảm tổng diện tích bề mặt đốt của lò hơi và sử dụng triệt để hơn nhiệt lượng tỏa ra khi cháy nhiên liệu, làm cho nhiệt độ khói thoát khỏi lò giảm xuống,

MỤC LỤC

Chương 1: NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA LÒ HƠI 7

1.1 Vai trò của lò hơi và phân loại.   7

1.1.1 Vai trò của lò hơi trong nền kinh tế  7

1.1.2 Phân loại lò hơi.   7

1.2 Nguyên lý làm việc của lò hơi (trong nhà máy nhiệt điện).   7

1.3 Các đặc tính kỹ thuật của lò hơi.   10

Chương 2: NHIÊN LIỆU VÀ QUÁ TRÌNH CHÁY 12

2.1 Nhiên liệu   12

2.1.1 Khái niệm về nhiên liệu   12

2.1.2 Thành phần nhiên liệu.   12

2.1.3 Đặc tính công nghệ của nhiên liệu.   15

2.1.4. Các loại nhiên liệu thường dùng trong lò hơi.   19

2.2 Cơ sở lý thuyết cháy.   21

2.2.1 Khái niệm cơ bản.   21

2.2.2 Tính cháy nhiên liệu khí   22

2.2.3 Tính cháy nhiên liệu rắn và lỏng   28

2.2.4 Công thức thống kê.   31

Chương 3: CÂN BẰNG NHIỆT VÀ HIỆU SUẤT LÒ HƠI 32

3.1 Cân bằng nhiệt và tính hiệu suất của lò.   32

3.1.1 Phương trình cân bằng nhiệt tổng quát của lò.   32

3.1.2. Xác định hiệu suất của lò hơi.   34

3.2. Tổn thất nhiệt trong lò hơi.   35

3.2.1. Tổn thất nhiệt do khói thải mang ra ngoài lò hơi Q2 (q2).   35

3.2.2 Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về hóa học Q3, (q3).   37

3.2.3. Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về mặt cơ học Q4, (q4).   38

3.2.4. Tổn thất nhiệt do toả nhiệt ra môi trường xung quanh Q5, (q5).   39

3.2.5. Tổn thất nhiệt do xỉ mang ra ngoài lò hơi Q6 , q6.   40

CHƯƠNG 4: CÁC LOẠI LÒ HƠI CƠ BẢN VÀ BUỒNG LỬA LÒ HƠI 42

4.1 Quá trình phát triển lò hơi   42

4.1.1 Lò hơi kiểu bình   42

4.1.2 Lò hơi ống lò   42

4.1.3 Lò hơi ống lửa.   43

4.1.4 Lò hơi phối hợp ống lò và ống lửa.   44

4.1.5 Lò hơi ống nước có hộp góp và lò hơi nhiều bao hơi.   49

4.1.6 Lò hơi ống nước có hộp góp.   50

4.1.7 Lò hơi ống nước có ống góp phân đoạn.   50

4.1.8 Lò hơi có nhiều bao hơi.   51

4.1.9 Lò hơi có tuần hoàn tự nhiên.   51

4.1.10 Lò hơi có tuần hoàn cưỡng bức.   52

4.1.11 Lò hơi trực lưu  52

4.1.12 Lò hơi thải xỉ khô và thải xỉ lỏng.   53

4.2 Những yêu cầu đối với buồng lửa lò hơi và các đặc tính công nghệ.   53

4.2.1 Những yêu cầu đối với buồng lửa lò hơi.   54

4.2.2 Các đặc tính công nghệ của buồng lửa.   54

4.3 Buồng lửa ghi (nhiên liệu cháy theo lớp).   55

4.3.1 Nguyên lí cấu tạo buồng lửa ghi.   55

4.3.2 Phân loại buồng lửa ghi.   55

4.3.3 Những đặc tính chung của quá trình cháy nhiên liệu trên ghi (trong lớp).   57

4.3.4 Buồng lửa có ghi nghiêng và có lớp nhiên liệu chuyển động.   58

4.3.5 Buồng lửa ghi xích.   58

4.4 Buồng lửa phun.   60

4.4.1 Khái niệm chung.   60

4.4.2 Buồng lửa đốt nhiên liệu khí.   61

4.4.3 Buồng lửa đốt nhiên liệu lỏng.   62

4.4.4 Buồng lửa phun đốt bột than xỉ khô.   64

4.4.5 Buồng lửa đốt bột than phun thải xỉ lỏng.   66

Chương 5: TRAO ĐỔI NHIỆT TRONG LÒ HƠI 68

5.1 Khả năng bức xạ của ngọn lửa   68

5.2 Tính trao đổi nhiệt bức xạ nhiệt trong buồng lửa   70

5.3 Tính toán trao đổi nhiệt trong đường khói   73

5.3.1 Trao đổi nhiệt bức xạ trong đường khói của lò hơi   73

5.3.2 Trao đổi nhiệt đối lưu   74

5.4 Tính nhiệt thiết bị lò hơi   79

5.4.1 Khái niệm   79

5.4.2 Những phương trình cơ bản   80

5.4.3 Thứ tự tính toán   81

Chương 6: CHẾ ĐỘ NƯỚC CỦA LÒ HƠI VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP THU NHẬN HƠI SẠCH 83

6.1 Các tạp chất trong thiên nhiên và những chỉ tiêu chất lượng của nước   83

6.1.1 Các tạp chất trong nước thiên nhiên   83

6.1.2 Những chỉ tiêu chất lượng nước   83

6.1.3 Chất lượng nước thiên nhiên   85

6.2 Nhiệm vụ chế độ nước của lò hơi   85

6.3 Sự tạo thành cáu cặn trong lò hơi và đường nước cấp   86

6.4 Quá trình ăn mòn kim loại bề mặt truyền nhiệt   87

6.5 Chế độ nước của lò hơi   88

6.5.1 Chế độ nước của lò hơi có bao hơi (lò hơi tuần hoàn tự nhiên)   89

6.5.2 Chế độ nước của lò hơi trực lưu   90

6.6 Các phương pháp xử lý nước cấp cho lò hơi   90

6.6.1 Xử lý nước bằng phương pháp lắng cặn   90

6.6.2 Xử lý nước bằng phương pháp trao đổi ion (cation và anion)  91

6.6.3 Các phương pháp xử lý nước khác:  94

6.7 Độ sạch của hơi   94

6.7.1 Yêu cầu về độ sạch của hơi  94

6.7.2 Nguyên nhân làm bẩn hơi bão hòa   95

6.8 Các phương pháp thu được hơi sạch   95

6.8.1 Phân ly ẩm ra khỏi hơi   95

6.8.2 Rửa hơi   96

6.8.3 Bốc hơi theo cấp   96

6.8.4 Xả liên tục và xả định kì của lò hơi   97

Chương 7: BỘ QUÁ NHIỆT, BỘ HÂM NƯỚC VÀ BỘ SẤY KHÔNG KHÍ 98

7.1 Vai trò của bộ quá nhiệt   98

7.2 Sơ đồ cấu tạo bộ quá nhiệt   99

7.2.1 Bộ quá nhiệt đối lưu   99

7.2.2 Bộ quá nhiệt nửa bức xạ và bức xạ   101

7.3 Cách bố trí bộ quá nhiệt   102

7.3.1 Bố trí bộ quá nhiệt hoàn toàn đối lưu   102

7.3.2 Bố trí theo kiểu thuận chiều   103

7.3.3 Bố trí theo kiểu ngược chiều   103

7.3.4 Bố trí theo kiểu hỗn hợp   103

7.3.5 Bố trí bộ quá nhiệt tổ hợp   104

7.4  Điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt   105

7.4.1 Các nguyên nhân làm thay đổi nhiệt độ hơi quá nhiệt   105

7.4.2 Tầm quan trọng của việc bảo đảm ổn định nhiệt độ hơi quá nhiệt   106

7.4.3 Các phương pháp điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt   106

7.5 Bộ hâm nước   109

7.5.1 Công dụng và phân loại   109

7.5.2 Bộ hâm nước ống thép trơn.   110

7.5.3 Bộ hâm nước bằng gang   111

7.6 Bộ sấy không khí   113

7.6.1 Công dụng và phân loại   113

7.6.1 Bộ sấy không khí kiểu thu nhiệt.   113

7.6.3 Bộ sấy không khí kiểu hồi nhiệt  115

7.7 Bố trí bộ hâm nước và bộ sấy không khí   116

7.8 Điều kiện làm việc của các bề  mặt đốt phần đuôi và biện pháp bảo vệ.   117

7.8.1 Bám bẩn bề mặt đốt   118

7.8.2 Mài mòn bề mặt nhiệt đối lưu   118

7.8.3 Ăn mòn ở nhiệt độ thấp   119

Chương 8: KẾT CẤU XÂY DỰNG VÀ TRANG BỊ PHỤ 121

8.1 Khung lò và tường lò   121

8.1.1 Khung lò   121

8.1.2 Tường lò   123

8.1.3 Dàn ống buồng lửa và bao hơi   126

8.2. Các loại van và bơm nước cấp   128

8.2.1 Các loại van   128

8.3 Áp kế và ống thủy  133

8.3.1 Áp kế   133

8.3.2 Bơm nước cấp   133

8.3.3 Ống thủy   133

8.4. Hệ thống thông gió của lò hơi   135

8.4.1 Nhiệm vụ của hệ thống thông gió   135

8.4.2. Trở lực của hệ thống thông gió   135

8.4.3 Tính toán trở lực của hệ thống thông gió   140

8.4.4 Tính toán hệ thống thông gió   142

Tài liệu tham khảo.  145  

LỜI NÓI ĐẦU Giáo trình Lò hơi là giáo trình nội bộ, phục vụ giảng dạy cho hệ Cao đẳng và Đại học chuyên nghành kỹ thuật Nhiệt lạnh của trường Đại học Công nghiệp – Hà Nội. Nồi hơi được sử dụng rộng rãi trong hầu hết các ngành công nghiệp, mỗi ngành công  nghiệp  đều  có  nhu  cầu  sử  dụng  nhiệt  với  mức độ  và công  suất  khác nhau.  Các nhà máy như: Nhà máy sản xuất thức ăn gia súc, nhà máy bánh kẹo, sử dụng nồi hơi 

để đun, sấy sản phẩm. Một số nhà máy sử dụng nồi hơi để đun nấu, thanh trùng như nhà máy nước giải khát, nhà máy nước mắm, tương hay dầu thực vật  

Tóm lại, trong các  nhà  máy công nghiệp có sử dụng nhiệt thì người ta sử dụng thiết bị lò hơi để làm nguồn cung cấp nhiệt và dẫn nguồn nhiệt (hơi) đến các máy móc 

sử dụng nhiệt. Lò hơi  (hay còn gọi là nồi  hơi) công nghiệp là thiết bị sử dụng nhiên liệu  để  đun  sôi  nước  tạo  thành  hơi  nước  mang  nhiệt  để  phục  vụ  cho  các  yêu  cầu  về nhiệt trong các lĩnh vực công nghiệp như sấy, đun nấu, nhuộm, hơi để chạy tuabin máy phát điện, vv   

Tùy theo nhu cầu sử dụng mà người ta tạo ra nguồn hơi có nhiệt độ và áp suất phù hợp để đáp ứng cho các loại công nghệ khác nhau. 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). 

Môn  học  lò  hơi  là  môn  học  không  thể  thiếu  được  trong  chương  trình  đào  tạo chuyên  nghành  kỹ  thuật  Nhiệt  Lạnh,  trong  khuôn  khổ  giáo  trình  tác  giả  sẽ  cung  cấp các kiến thức cơ bản về khái niệm, cấu trúc và nguyên lý hoạt động các bộ phận của lò hơi, các quá trình xảy  ra trong lò hơi, quy trình vận hành và xu thế phát triển của lò hơi  

Trong  quá  trình  biên  soạn  giáo  trình  chắc  chắn  không  tránh  khỏi  sai  sót,  kính mong  nhận  được  sự  đóng  góp  ý  kiến  của  các  đồng  nghiệp  và  và  người  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 ĐHCN – Hà Nội. Xin chân thành cám ơn! 

TÁC GIẢ

Chương 1: NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA LÒ HƠI 

1.1 Vai trò của lò hơi và phân loại

1.1.1 Vai trò của lò hơi trong nền kinh tế. 

Lò hơi là thiết bị trong đó xẩy ra quá trình đốt cháy nhiên liệu, nhiệt lượng tỏa ra 

từ  quá trình  cháy sẽ  truyền  cho nước  trong lò  để  biến nước  thành hơi. Nghĩa  là  thực hiện quá trình biến đổi hóa năng của nhiên liệu thành nhiệt năng của dòng hơi. 

Lò hơi là thiết bị có mặt gần như trong tất cả các xí nghiệp, nhà máy. Trong các nhà máy công nghiệp như: Nhà máy hóa chất, đường, rượu, bia, nước giải khát, thuốc 

lá, dệt, chế biến thực phẩm…, hơi nước phục vụ cho các quá trình đun nấu, chưng cất các dung dịch, cô đặc và sấy sản phẩm… Hơi ở đây thường là hơi bão hòa, có áp suất hơi tương ứng với nhiệt độ bão hòa cần thiết cho quá trình công nghệ. Loại lò hơi này được  gọi  là  lò  hơi  công  nghiệp,  có  áp  suất  hơi  thấp,  sản  lượng  nhỏ.  Trong  nhà  máy nhiệt điện, lò hơi sản xuất ra hơi để quay tuabin, phục vụ cho việc sản xuất điện năng, đòi hỏi phải có công suất lớn, hơi là hơi quá nhiệt có áp suất và nhiệt độ cao. Loại này được gọi là lò hơi để sản xuất điện năng. 

Nhiên liệu đốt trong lò hơi có thể là nhiên liệu rắn như than, gỗ, bã mía, có thể là nhiên liệu lỏng như dầu nặng (FO), dầu diezen (DO) hoặc nhiên liệu khí. 

1.1.2 Phân loại lò hơi. 

Ta có thể phân loại lò hơi theo nhiều cách:

* Theo nhiệm vụ của lò hơi: 

Theo nhiệm vụ của lò hơi trong sản xuất ta có: Lò hơi công nghiệp và lò hơi sản xuất điện năng. 

Lò hơi công nghiệp phục vụ cho các quá trình công nghệ ở các nhà máy sản xuất công nghiệp (thường sản xuất hơi bão hòa, áp suất hơi không vượt quá 2,0 Mpa, nhiệt 

độ t = 2500C). Lò hơi phục vụ cho sản xuất điện, sản xuất hơi quá nhiệt, có công suất lớn, áp suất và nhiệt độ hơi cao, thường lớn hơn 20 Mpa và trên 3500C. 

* Theo chế độ đốt nhiên liệu trong buồng lửa ta có: Lò ghi thủ công; lò ghi nửa 

cơ  khí;  lò  ghi  cơ  khí  (ghi  xích);  lò  phun  nhiên  liệu  lỏng;  lò  phun  nhiên  liệu  khí;  lò phun bột than thải xỉ khô hay thải xỉ lỏng; lò buồng đốt xoáy; lò buồng lửa tầng sôi. 

* Theo chế độ tuần hoàn của nước trong lò ta có: Lò tuần hoàn tự nhiên; lò tuần hoàn cưỡng bức; lò trực lưu. 

Tuy nhiên cách phân loại này chỉ thể hiện một vài đặc tính nào đó của lò hơi nên thực tế khi gọi tên lò hơi thường người ta kết hợp nhiều kiểu phân loại. 

1.2 Nguyên lý làm việc của lò hơi (trong nhà máy nhiệt điện)

Trong các lò  hơi  nhà  máy  điện,  hơi được  sản  xuất  ra  là  hơi  quá  nhiệt.  Hơi  quá nhiệt nhận được nhờ các quá trình: Đun nóng nước đến sôi, sôi để biến nước thành hơi bão hòa và hơi quá nhiệt. Để biến hơi bão hòa thành hơi quá nhiệt cần có nhiệt độ cao trong các bộ phận của lò. Công suất nhiệt của lò hơi phụ thuộc vào lưu lượng, nhiệt độ 

và áp suất hơi. Các giá trị này càng cao thì công suất lò càng lớn. 

Hiệu quả của quá trình trao đổi nhiệt giữa ngọn lửa và khói với môi chất trong lò hơi phụ thuộc vào tính chất vật lý của sản phẩm cháy và môi chất tham gia quá trình (nước hoặc hơi trong lò) và phụ thuộc vào hình dáng, đặc tính cấu tạo của các phần tử 

lò hơi. 

Trên hình 1.1 trình bày nguyên lý cấu tạo của lò hơi buồng lửa phun, tuần hoàn 

tự nhiên hiện đại trong nhà máy điện. 

Hình 1.1 Nguyên lý cấu tạo của lò hơi

1- Buồng đốt; 2- Dàn ống sinh hơi; 3- Vòi phun nhiên liệu + không khí;

4- Ống nước xuống; 5- Bao hơi; 6- Ống dẫn hơi trên trần;

7- Bộ quá nhiệt hơi; 8- Bộ quá nhiệt trung gian hơi; 9- Bộ hâm nước;

10- Khoảng trống để vệ sinh và sửa chữa;11- Bộ sấy không khí

Nhiên  liệu  và  không  khí  được  phun  qua  vòi  phun  số  3  vào  buồng  lửa  số  1  tạo thành hỗn hợp cháy và được đốt cháy trong buồng lửa, nhiệt độ ngọn lửa có thể đạt tới 

19000C. Nhiệt lượng tỏa ra khi nhiên liệu cháy trong buồng lửa truyền cho nước trong các ống của dàn ống sinh hơi 2 làm cho nước tăng dần nhiệt độ đến sôi, trong ống sẽ là hỗn hợp hơi nước. Hỗn hợp hơi nước trong ống sinh hơi 2 sẽ chuyển động đi lên, tập trung vào bao hơi số 5. Trong bao hơi số 5, hơi bão hòa sẽ tách ra khỏi nước, nước tiếp 

tục  đi  xuống  theo  ống  xuống  4  đặt  ngoài  tường  lò.  ống  xuống  được  nối  với  ống  lên bằng ống  góp dưới, nên nước lại tiếp tục sang ống sinh hơi  2 để tiếp tục nhận nhiệt. hơi bão hòa từ bao hơi số 5 sẽ đi theo các ống dẫn hơi 6 vào các ống xoắn của bộ quá nhiệt số 7. ở bộ quá nhiệt hơi bão hòa chuyển động trong các ống xoắn sẽ nhận nhiệt 

từ khói nóng chuyển động phía ngoài ống để biến thành hơi quá nhiệt có nhiệt độ cao hơn và đi vào ống góp để sang tuabin hơi. ở sơ đồ có quá nhiệt trung gian, hơi từ tuốc bin về bộ quá nhiệt trung gian 8 để quá nhiệt rồi quay trở lại tuốc bin. 

Ở  đây,  ống  sinh  hơi  số  2  đặt  phía  trong  tường  lò  nên  môi  chất  trong  ống  nhận nhiệt và sinh hơi liên tục do đó trong ống sinh hơi 2 là hỗn hợp hơi và nước, còn ống xuống  4  được  đặt  ngoài  tường  lò  nên  môi  chất  trong  ống  4  không  nhận  nhiệt  do  đó trong ống 4 là nước. Khối lượng riêng của hỗn hợp hơi và nước trong ống 2 nhỏ hơn khối  lượng  riêng  của  nước  trong  ống  xuống  4  nên  hỗn  hợp  trong  ống  2  đi  lên,  còn nước trong ống 4 đi xuống liên tục tạo nên quá trình tuần hoàn tự nhiên, bởi vậy lò hơi loại này được gọi là lò hơi tuần hoàn tự nhiên. 

Buồng lửa trình bày trên hình 1.1 là buồng lửa phun, nhiên liệu được phun vào và cháy lơ lửng trong buồng lửa. Quá trình cháy nhiên liệu xẩy ra trong buồng lửa và đạt được nhiệt độ rất cao, từ 13000C đến 19000C, chính vì vậy hiệu quả trao đổi nhiệt bức 

xạ giữa ngọn lửa và dàn ống sinh hơi rất cao và lượng nhiệt dàn ống sinh hơi thu được 

từ ngọn lửa chủ yếu là do trao đổi nhiệt bức  xạ. Để hấp thu có hiệu quả nhiệt lượng bức xạ của ngọn lửa đồng thời bảo vệ tường lò khỏi tác dụng của nhiệt lượng cao và những ảnh hưởng xấu của tro nóng chảy, người ta bố trí các dàn ống sinh hơi 2 xung quanh tường buồng lửa. 

Khói  ra  khỏi  buồng  lửa, trước khi  vào bộ  quá  nhiệt  đã đi  qua cụm  feston,  thực chất cụm feston chính là dãy ống tường sau (đoạn đi qua cửa ra của buồng lửa) được chia thành nhiều dãy (từ 3 đến 5 dãy) để khói đi qua dễ dàng và giảm bớt hiện tượng mài mòn mặt ngoài ống. Ở đây khói chuyển động ngoài ống truyền nhiệt cho hỗn hợp hơi nước chuyển động trong ống. Khói ra khỏi bộ quá nhiệt có nhiệt độ còn cao, để tận dụng  phần  nhiệt  thừa  của  khói  khi  ra  khỏi  bộ  quá  nhiệt,  ở  phần  sau  nó  người  ta  đặt thêm bộ hâm nước 9 và bộ sấy không khí 11. 

Bộ hâm nước có nhiệm vụ gia nhiệt cho nước, để nâng nhiệt độ của nước từ nhiệt 

độ ra khỏi bình gia nhiệt lên đến nhiệt độ sôi và cấp vào bao hơi 5. Đây là giai đoạn đầu tiên của quá trình cấp nhiệt cho nước để thực hiện quá trình hóa hơi đẳng áp nước trong lò. Sự có mặt của bộ hâm nước sẽ làm giảm tổng diện tích bề mặt đốt của lò hơi 

và sử dụng triệt để hơn nhiệt lượng tỏa ra khi cháy nhiên liệu, làm cho nhiệt độ khói thoát khỏi lò giảm xuống, làm tăng hiệu suất của lò. 

Không khí lạnh từ ngoài trời được quạt gió hút vào và thổi qua bộ sấy không khí 

11.  Ở  bộ  sấy,  không  khí  nhận  nhiệt  của  khói,  nhiệt  độ  được  nâng  từ  nhiệt  độ  môi trường đến nhiệt độ yêu cầu và được đưa vào vòi phun số 1 để cung cấp cho quá trình đốt cháy nhiên liệu. Khói sẽ được quạt khói hút ra khỏi lò trước khi đi qua khử bụi để thải ra ngoài qua ống khói. 

Như vậy bộ hâm nước và bộ sấy không khí đã hoàn trả lại buồng lửa một lượng nhiệt đáng lẽ bị thải ra ngoài. Chính vì vậy người ta còn gọi bộ hâm nước và bộ sấy không  khí là bộ tiết kiệm nhiệt. 

Như vậy, từ khi vào bộ hâm nước đến  khi ra khỏi bộ quá nhiệt của lò hơi, môi chất (nước  và  hơi)  trải  qua  các  giai  đoạn  hấp  thụ  nhiệt  trong  các  bộ phận  sau:  Nhận nhiệt trong bộ  hâm nước  đến sôi, sôi  trong dàn  ống  sinh  hơi, quá  nhiệt  trong  bộ  quá nhiệt. 

1.3 Các đặc tính kỹ thuật của lò hơi.

Để xác định một lò hơi, người ta thường dùng các đặc tính kỹ thuật chính của lò như sau: 

1 - Thông số hơi của lò:

Đối với lò hơi của nhà máy điện, hơi sản xuất ra là hơi quá nhiệt nên thông số hơi của lò được hiển thị bằng áp suất và nhiệt độ hơi quá nhiệt: Pqn (Mpa), tqn (0C). 

Áp suất và nhiệt độ hơi quá nhiệt được chọn trên cơ sở so sánh kinh tế kỹ thuật của chu trình nhiệt. 

Đối  với  lò  hơi  công  nghiệp  trong  các  nhà  máy  công  nghiệp,  hơi  nước  ở  đây thường là hơi bão hòa, áp suất hơi tương ứng với nhiệt độ bão hòa cần thiết cho quá trình công nghệ, do đó thông số của loại lò hơi ở đây là áp suất p (Mpa). 

2 - Sản lượng hơi của lò:

Sản lượng của lò là lượng hơi mà lò sản xuất ra được trong một đơn vị thời gian (kg/h hoặc kg/s ). Thường dùng 3 khái niệm sản lượng. 

- Sản lượng định mức ( đ ): Là sản lượng hơi lớn nhất của lò có thể đạt được, đảm bảo vận hành trong một thời gian lâu dài, ổn định với các thông số hơi đã cho mà không phá hủy hoặc gây ảnh hưởng xấu đến chế độ làm việc của lò. 

- Sản lượng cực đại ( ): Là sản lượng lớn nhất mà lò có thể đạt được, nhưng chỉ trong thời gian ngắn, nghĩa là lò không thể làm việc lâu dài với sản lượng hơi cực đại được. Sản lượng hơi cực đại bằng: 

D = (1,1 − 1,2)Dđ               (1.1) 

- Sản lượng hơi kinh tế là sản lượng hơi mà ở đó lò làm việc với hiệu quả kinh tế cao nhất. Sản lượng hơi kinh tế bằng: 

3 - Hiệu suất của lò: 

Hiệu suất của lò là tỉ số giữa lượng nhiệt mà môi chất hấp thụ được (hay còn gọi 

là lượng nhiệt có ích) với lượng nhiệt cung cấp vào cho lò (sinh ra trong buồng lửa). Hiệu suất của lò được kí hiệu bằng  , được xác định: 

6 - Năng suất bốc hơi của bề mặt sinh hơi:

Năng suất bốc hơi của bề mặt sinh hơi là khả năng bốc hơi của một đơn vị diện tích bề mặt đốt (bề mặt sinh hơi) trong đó một đơn vị thời gian, kí hiệu là S, thường dùng cho các lò hơi công nghiệp công suất nhỏ. 

cơ. 

1 Nhiên liệu hữu cơ

 Nhiên liệu hữu cơ là nhiên liệu có sẵn trong thiên nhiên do quá trình phân hủy hữu cơ thường dùng trong lò hơi công nghiệp và năng lượng có 3 loại; 

Nhiên liệu thường được phân tích theo thành phần các chất tạo nên chúng. 

Thành phần của một chất nào đó trong nhiên liệu là tỷ số giữa khối lượng hoặc thể tích của chất đó với tổng khối lượng hoặc thể tích nhiên liệu ta đang khảo sát. Thành  phần  chung  của  tất  cả  các  loại  nhiên  liệu  bao  gồm:  Cacbon  (C),  Hydro (H2),  Lưu  huỳnh  (S),  Hydro  cacbua  (CmHn),  Nitơ  (N2),  Oxy  (O2),  Độ  tro  A,  Độ  ẩm (W). 

Tùy  thuộc  vào  loại  nhiên  liệu  và  tuổi  hình  thành  mà  tỷ  lệ  các  thành  phần  của nhiên liệu sẽ khác nhau. 

1 Thành phần của nhiên liệu khí

Nhiên liệu khí là hỗn hợp các khí cháy và không cháy. Thành phần chủ yếu của nhiên  liệu  kí  bao  gồm:  Hydro  H2,  Metan  CH4,  Hydrocacbua  CmHn,  Sunphua  hydro 

H2S, Oxitcacbon CO, … Nhiên liệu khí có nhiều ưu điểm như: Dễ vận chuyển, dễ đốt, 

dễ điều chỉnh quá trình cháy, gần như không có tro nên sạch, không mài mòn, không bám bẩn v.v… 

  Khí hay hỗn hợp khí có thể sử dụng để đốt với mức độ lớn trong công nghiệp được  gọi  là  khí  đốt  (không  kể  các  khí  sinh  nhiệt  cho  mục  đích  đặc  biệt  như  để  hàn axetylen, hydro, ). Tùy theo hàm lượng tương đối của các thành phần khí mà các khí 

có nhiệt trị và những tính chất khác nhau. 

  Hydrocacbua là thành phần chủ yếu của khí dầu mỏ có công thức tổng quát là 

CnH2n+2,  với  n  là  số  nguyên  tử  có  trong  mạch.  Các  hydrocacbua  này  là  loại hydrocacbon no và tên gọi tận cùng bằng - an: Metan CH4, Etan C2H6, Propan C3H8, Butan C4H10, Hexan C6H14, Heptan C7H16,… Các hydrocacbua paraffin ở thể khí. 

  * Cách biểu thị thành phần nhiên liệu khí: 

  Thành phần nhiên liệu khí được xác định theo phần trăm thể tích của từng chất khí thành phần (nếu khí được xem là khí lý tưởng thì thành phần thể tích cũng chính bằng thành phần mol), thành phần của nhiên liệu khí được ký hiệu như sau: 

  [CO] + [H2] + [CmHn] + [CO2] + [O2] + [N2] = 100%      (2.1) 

  Cần  chú  ý  rằng,  hàm  lượng  hơi  nước  trong  khí  đốt  không  được  đưa  ra  dưới dạng thành phần thể tích mà được biểu thị qua độ ẩm tương đối với không khí ẩm.  

  φ = p p .  

2 Thành phần của nhiên liệu lỏng:

Thành  phần  chủ  yếu  của  dầu  là:  Các  bon  (C  =  82  ÷  87%),  Hydro  (H2  =  11  ÷ 14%). 

Ngoài ra còn có các nguyên tố khác như: S = 1 ÷ 4%; N2 = 0,001 ÷ 1,8%; O2 = 0,05 ÷ 1,0%; Và một lượng rất nhỏ tính bằng ppm các nguyên tố halogen (Clo, Iod), các kim loại (Vanadi, Niken, Volfram,…). 

2 Thành phần của nhiên liệu rắn:

Trong nhiên  liệu  rắn  có:  Các  bon  (c), Hydro  (h),  Oxy  (o), Nitơ (n),  Lưu  huỳnh (s), độ tro (a) và độ ẩm (w). Các nguyên tố hóa học trong nhiên liệu đều ở dạng liên kết các phân tử hữu cơ rất phức tạp nên khó cháy. 

  *  Các  bon:  Các  bon  là  thành  phần  cháy  chủ  yếu  trong  nhiên  liệu  rắn,  có  thể chiếm  tới  95%  khối  lượng  nhiên  liệu.  Khi  cháy  1kg  Các  bon  tỏa  ra  một  nhiệt  lượng khá lớn, chiếm khoảng 34150 kJ/kg, do vậy nhiên liệu càng nhiều thì Các bon thì nhiệt trị càng cao, tuổi hình than than càng cao thì lượng Các bon chứa ở than càng nhiều. 

*  Hydro:  Hydro  là  thành  phần  cháy  quan  trọng  của  nhiên  liệu  rắn.  Tuy  lượng Hydro trong nhiên liệu rất ít, tối đa chỉ đến 10% khối lượng nhiên liệu, nhưng nhiệt trị của  Hydro  là  rất  lớn.  Khi  cháy  1kg  Hydro  tỏa  ra  một  lượng  nhiệt  khoảng  144500 kJ/kg. 

* Lưu huỳnh: Tuy là một thành  phần cháy, nhưng Lưu huỳnh là một chất có hại trong nhiên liệu vì khi cháy tạo ra SO2 thải ra môi trường rất độc và SO3 gây ăn mòn kim loại rất mạnh, đặc biệt SO2 tác dụng với nước tạo thành axit H2SO4. Đồng thời sự 

có mặt của chất này sẽ làm tăng đáng kể nhiệt độ đọng sương của khói. Ví dụ khi đốt 

dầu với hệ số  không khí thừa 1,25 nếu không có Lưu huỳnh thì nhiệt độ đọng sương khoảng  500C,  nếu  có  1%  Lưu  huỳnh  thì  nhiệt  độ  đọng  sương  tăng  lên  đến  1300C  sẽ làm  tăng nguy  cơ  ăn mòn  ở  nhiệt  độ  thấp  bộ sấy không  khí. Muốn tránh  nó  thì  buộc phải  tăng  nhiệt  độ  khói  thoát,  làm  tăng  tổn  thất  nhiệt  do  khói  thải  và  làm  giảm  hiệu suất  lò.  Tỷ  lệ  lưu  huỳnh  trong  nhiên  liệu  rắn  khoảng  7÷8%,  trong  nhiên  liệu  lỏng khoảng 1÷3%, trong nhiên liệu khí gần như không có Lưu huỳnh. 

Lưu huỳnh  tồn  tại  dưới  3  dạng:  Liên  kết hữu  cơ  Shc, khoáng  chất Sk và  liên  kết Sunfat Ssp. 

S = Shc + Sk + Ssp 

Lưu  huỳnh  hữu  cơ  và  khoáng  chất  có  thể  tham  gia  quá  trình  cháy  gọi  là  lưu huỳnh  cháy,  còn  lưu  huỳnh  Sunfat  thường  nằm  dưới  dạng  CaSO4,  MgSO4…  không tham gia quá trình cháy mà tạo thành tro của nhiên liệu. 

* Nitơ: Nitơ là thành phần vô ích trong nhiên liệu vì sự có mặt của nó trong nhiên liệu  sẽ  làm  giảm  các  thành  phần  cháy  được  của  nhiên  liệu,  do  đó  làm  giảm  nhiệt  trị chung của nhiên liệu, nhiệt độ thấp hơn 10000C thì Nitơ không tham gia phản ứng mà giải phóng ra ở dạng tự do, khi nhiệt độ trên 10000C thì Nitơ cháy được tạo thành Oxit Nitơ  NOx  gây  nguy  hại  cho  môi  trường.  Trong  nhiên  liệu  Nitơ  chiếm  khoảng 0,5÷2,5%. 

*  Oxy:  Tuy  là  thành phần  cháy,  nhưng  có  rất  nhiều  trong  không  khí, nên sự  có mặt của nó trong nhiên liệu sẽ làm giảm các thành phần cháy được của nhiên liệu, làm giảm  nhiệt  trị  chung  của  nhiên  liệu,  vì  vậy  sự  có  mặt  của  Oxy  trong  nhiên  liệu  là không có lợi. Nhiên liệu càng non thì lượng Oxy trong nhiên liệu càng nhiều. 

3 Cách biểu thị thành phần nhiên liệu rắn và lỏng:

Trong thực tế, người ta thường phân tích nhiên liệu theo thành phần khối lượng ở các  dạng  mẫu khác  nhau  như:  mẫu  làm  việc,  mẫu  khô, mẫu  cháy, dựa  vào  đó  có  thể đánh giá ảnh hưởng của quá trình khai thác, vận chuyển và bảo quản đến thành phần nhiên liệu. 

Đối với nhiên liệu rắn hoặc lỏng, thành phần nhiên liệu được xác định theo phần trăm khối lượng, có thể biểu thị theo các mẫu nhiên liệu sau: 

Mẫu làm việc: Là mẫu ở trạng thái thực tế, lấy tại bãi chứa nhiên liệu trước khi cấp vào lò, ở mẫu này có tất cả thành phần của nhiên liệu: 

clv + hlv + slv + nlv + olv + alv+ wlv = 100%        (2.2) 

Mẫu khô: sấy mẫu làm việc ở 1050C, thành phần ẩm sẽ tách khỏi nhiên liệu (w = 0), khi đó ta có mẫu nhiên liệu khô: 

ck + hk + sk + nk + ok + ak = 100%       (2.3) 

Mẫu cháy: Là mẫu trong đó chỉ có thành phần cháy được của nhiên liệu: 

cch + hch + scch + nch + och = 100%        (2.4) 

Có thể tính đổi từ mẫu nhiên liệu này sang mẫu khác theo các công thức từ (2.2) đến (2.4), được biểu thị trên bảng 2.1. 

Bảng 2.1 Tính đổi giữa các thành phần của mẫu nhiên liệu

2.1.3 Đặc tính công nghệ của nhiên liệu. 

Việc  lựa  chọn phương  pháp  đốt và sử  dụng nhiệt  lượng giải  phóng  từ quá  trình cháy  nhiên  liệu  phụ  thuộc  nhiều  vào  các  đặc  tính  công  nghệ  của  nhiên  liệu:  Độ  ẩm, chất bốc, cốc, tro và nhiệt trị. 

1 Độ ẩm

Độ ẩm kí hiệu là w, là lượng nước chứa trong nhiên liệu, vì lượng nước này nên nhiệt  trị  của  nhiên  liệu giảm  xuống.  Mặt  khác  khi  nhiên  liệu  cháy  cần  cung  cấp  một nhiệt lượng để bốc ẩm thành hơi nước. 

Độ ẩm của nhiên liệu được chia ra 2 loại: Độ ẩm trong và độ ẩm ngoài. 

Độ ẩm trong có sẵn trong quá trình hình thành nhiên liệu, thường ở dạng tinh thể ngậm nước và chỉ tách ra khỏi nhiên liệu khi nung nhiên liệu ở nhiệt độ khoảng 8000C. 

Độ ẩm ngoài xuất hiện trong quá trình khai thác, vận chuyển và bảo quản nhiên liệu. Độ ẩm ngoài tách ra khỏi nhiên liệu khi sấy ở nhiệt độ khoảng 1050C. 

2 Chất bốc và cốc

Khi đốt nóng nhiên liệu trong điều kiện không có Ôxy ở nhiệt độ từ 3000C trở lên thì có chất khí thoát ra do sự phân hủy nhiệt các liên kết hữu cơ của nhiên liệu. Nó là thành phần ở thể khí gồm: Hydro, Cacbuahydro, Cacbon, Oxitcacbon, Ôxy và Ni tơ…. Được  gọi  là  chất  bốc,  ký  hiệu  là  vc.  Nhiên  liệu  càng  già  thì  lượng  chất  bốc  càng  ít, nhưng  nhiệt  trị  của  chất  bốc  càng  cao,  lượng  chất  bốc  của  nhiên  liệu  thay  đổi  trong phạm vi: Than antraxit 2 ÷ 8%, than đá 10 ÷ 45%, than bùn 70%, gỗ 80%. Nhiên liệu càng nhiều chất bốc càng dễ cháy. 

Sau  khi  chất  bốc  ra,  phần  rắn  còn  lại  của  nhiên  liệu  có  thể  tham  gia  quá  trình cháy gọi là cốc. Nhiên liệu càng  nhiều chất bốc thì cốc càng xốp, nhiên liệu càng có khả năng phản ứng cao. Khi đốt nhiên liệu ít chất bốc như antraxit, cần thiết phải duy trì nhiệt độ ở vùng bốc cháy cao. Đồng thời phải tăng chiều dài buồng lửa để đảm bảo cho cốc cháy hết trước khi ra khỏi buồng lửa. 

3 Độ tro

Độ tro ký hiệu là a, tro của nhiên liệu là phần rắn ở dạng chất khoáng còn lại sau khi nhiên liệu cháy. Thành phần của nó gồm một số hỗn hợp khoáng như đất sét, cát, 

pyrit sắt, oxit sắt… Sự có mặt của nó làm giảm thành phần cháy được của nhiên liệu, 

do đó giảm nhiệt trị của nhiên liệu. Trong quá trình cháy, dưới tác dụng của nhiệt độ cao một phần bị biến đổi cấu trúc, một phần bị phân hủy nhiệt, bị Ôxy hóa nhưng chủ yếu biến thành tro. 

Độ  tro  của  một  số  nhiên  liệu  trong  khoảng:  Than  15  ÷  30%,  gỗ  0,5  ÷  1,0%, mazut 0,2 ÷ 0,3%,  khí 0%, được xác định bằng cách đốt nhiên liệu ở  nhiệt độ 8500C với  nhiên  liệu  rắn,  ở  5000C  với  nhiên  liệu  lỏng  cho  đến  khi  khối  lượng  còn  lại  hoàn toàn không đổi. 

Tác hại của tro: Sự có mặt của tro trong nhiên liệu làm giảm nhiệt trị của nhiên liệu, cản trở quá trình cháy. Khi bay theo khói qua các bề mặt đốt tro mài mòn các bề mặt đốt của lò hơi. Một trong những đặc tính quan trọng của tro ảnh hưởng đến điều kiện làm việc của lò là nhiệt độ nóng chảy của tro. Ở nhiệt độ này tro chảy lỏng nên rất 

dễ bám lên vách ống, ngăn cản sự trao đổi nhiệt giữa khói với môi chất trong ống và làm tăng nhiệt độ vách ống gây nguy hiểm cho ống. Nhiệt độ nóng chảy của tro trong khoảng  từ  12000C  đến  14250C.  Tro  có  nhiệt độ  chảy  càng  thấp  thì càng  có  nhiều  có khả năng tạo xỉ bám lên các bề mặt ống của lò. 

Hình 2.1 Đặc tính chảy của tro

1 Bắt đầu biến dạng; 2 Bắt đầu mềm; 3 Bắt đầu chảy.

Nhiệt  độ  nóng  chảy  của  tro  được  xác  định  trong  phòng  thí  nghiệm  bằng  cách nung  mẫu  tro  được  ép  thành  hình  tháp  cao  20mm,  có  đáy  vuông  mỗi  cạnh  đáy  bằng 7mm.  Nhiệt  độ  mà  tháp  bắt  đầu  biến  dạng  gọi  là  nhiệt  độ  bắt  đầu  biến  dạng  t1.  Khi tháp  tro  bắt  đầu  mềm  gọi  là  nhiệt  độ  bắt  đầu  mềm t2. Khi  tháp  tro bắt  đầu chảy  biến thành lỏng gọi là nhiệt độ bắt đầu chảy t3. 

Khi nhiệt độ bắt đầu chảy  

t3 < 12000C là tro dễ chảy, 

12000C < t3 < 14250C là tro có độ chảy trung bình, 

t3 > 14250C là tro khó chảy. 

4 Nhiệt trị của nhiên liệu

Nhiệt  trị  của  nhiên  liệu  là  lượng  nhiệt tỏa ra  khi  cháy  hoàn  toàn  1kg  nhiên liệu rắn hoặc lỏng hay 1m3 tiêu chuẩn nhiên liệu khí (kJ/kg, kJ/m3). 

Tùy thuộc vào cách đốt và làm nguội sản phẩm cháy, người ta phân biệt nhiệt trị của nhiên liệu thành nhiệt trị cao và nhiệt trị thấp. 

Để so sánh các loại nhiên liệu với nhau, người ta thường dùng khái niệm nhiên 

liệu tiêu chuẩn, là nhiên liệu có nhiệt trị Q t = 7000 kcal/kg (29330 kJ/kg). 

* Nhiệt trị cao Q c [ kJ/kg hay kJ/m 3 ]

Nhiệt trị cao là nhiệt trị của nhiên liệu khi có kể đến nhiệt lượng tỏa ra do ngưng 

tụ hơi nước trong sản phẩm cháy khi sản phẩm cháy được làm nguội tới nhiệt độ gốc (hay còn là nhiệt độ cân bằng, là nhiệt độ môi trường thường lấy bằng 250C). 

Thông thường trong sản phẩm cháy có hơi nước, nếu hơi nước đó ngưng tụ thành nước sẽ tỏa ra một lượng nhiệt. Khi xác định nhiệt trị cao, người ta đã tính đến nhiệt lượng  ngưng tụ  của  toàn  bộ  lượng  hơi  nước có nguồn  gốc từ  nhiên liệu có  trong sản phẩm cháy, vì ở nhiệt độ gốc, phần lớn trọng lượng nước này đã ngưng tụ. 

Nhiệt trị thấp khác nhiệt trị cao ở chỗ là khi xác định nó, người ta không tính đến nhiệt ngưng tụ của hơi nước trong sản phẩm cháy, mặc dù có thể được làm nguội tới nhiệt độ gốc nhưng vẫn giả thiết là trong sản phẩm cháy không xảy ra quá trình ngưng 

tụ hơi nước. 

Nhiệt trị cao được dùng khi tính toán trong điều kiện phòng thí nghiệm

Nếu gọi lượng nước được hình thành khi cháy một đơn vị nhiên liệu là m  và nhiệt  ẩn  hóa  hơi  của  nước  ở  250C  là  r  = 2442,5  kJ/kg,  thì  quan  hệ  giữa  Qt và  Qc  có dạng: 

Trong các buồng lửa thực tế thông thường nhiệt độ của khói ra khỏi lò cao hơn nhiệt độ ngưng tụ hơi nước, vì không cho phép làm nguội sản phẩm cháy xuống nhiệt 

độ thấp hơn nhiệt độ đọng sương. Để tránh hiện tượng ăn mòn thiết bị ở nhiệt độ thấp, tức là trong các thiết bị công nghiệp không có quá trình ngưng tụ hơi nước trong khói. Nghĩa là nhiệt trị của nhiên liệu  khi cháy trong thiết bị thực tế là nhiệt trị thấp. 

* Xác định nhiệt trị của nhiên liệu:

Có thể xác định nhiệt trị theo 2 cách: Thực nghiệm và tính toán. 

Khi xác định bằng thực nghiệm, người ta đo trực tiếp lượng nhiệt tỏa ra khi cháy nhiên liệu trong bom nhiệt lượng kế (Calorimet).  

Hình 2.2 Trình bày cấu tạo bom nhiệt lượng kế Một lượng nhiên liệu xác định hay một

dòng nhiên liệu có lưu lượng ổn định

Được đốt cháy hoàn toàn bằng O2 ở áp suất  từ 2,5 đến 3,0Mpa trong bình bằng thép gọi là “bom nhiệt lượng kế”. Bom được đăt trong thùng nhiệt  lượng kế chứa đầy nước (ngập bom). Để  giảm khả năng tỏa nhiệt ra bên  môi trường xung quanh, thùng nhiệt  lượng  kế  được  đặt  trong  một  bình  cách  nhiệt  2  vỏ.  Sản  phẩm  cháy  được  làm nguội tới nhiệt độ gốc nên lượng hơi nước trong sản phẩm cháy cũng ngưng tụ và tỏa nhiệt. Nhiệt  lượng  tỏa ra  khi  nhiên  liệu  cháy  bằng  nhiệt  lượng  nung  nóng  thiết  bị  và nước trong đó. Nếu xác định lượng nước làm mát và độ chênh lệch nhiệt độ của nước khi vào và ra khỏi  áo nước, ta dễ dàng xác định được trị cao Qc. Nhiệt trị thấp Qt được tính  theo  (2.5a)  khi  đo  lượng  nước  ngưng  tụ  từ  sản  phẩm  cháy  hoặc  (2.5b)  khi  tính theo thành phần nhiên liệu. 

Do  nhiệt  trị  cao  không  có  ý  nghĩa  trong  các  thiết  bị  kỹ  thuật  nên  để  đơn  giản, trong giáo trình này ta nói nhiệt trị nghĩa là nhiệt trị thấp. 

Chúng ta biết quá trình cháy nhiên liệu là cháy các thành phần có thể cháy được nhiên  liệu,  nghĩa  là  nhiệt lượng  tỏa  ra sẽ  phụ  thuộc  vào  nhiệt trị nhiên  liệu.  Hay  nói cách khác, nhiệt trị nhiên liệu phụ thuộc vào nhiệt trị và tỉ lệ thành phần các chất cấu thành  nhiên  liệu.  Bởi  vậy  trong  trường  hợp  không  có  điều  kiện  xác  định  bằng  thực nghiệm các loại nhiệt trị của nhiên liệu, có thể sử dụng các công thức kinh nghiệm sau đây để tính toán: 

+ Nhiên liệu rắn và lỏng, [kJ/kg]

Qc = 418,6.[81,3c + 293h + 15n + 45,6s – 23,5o]  (2.6a) 

Qt = 418,6.[81,3c + 293h + 15n + 45,6s – 23,5o – 6w]  (2.6b) 

+ Nhiên liệu khí, [kJ/m 3 ]

Qc  =  418,6.{30,2[CO]  +  30,5[H2]  +  95[CH4]  +  166[C2H6]  +  237[C3H8]  + 307[C4H10]  +  377[C5H12]  +  150[C2H4]  +  220[C3H6]  +  290[C4H8]  +  360[C5H10]  + 

Qt  =  418,6.{30,2[CO]  +  25,8[H2]  +  85,5[CH4]  +  155[C2H6]  +  218[C3H8]  + 283[C4H10]  +  349[C5H12]  +  141[C2H4]  +  205[C3H6]  +  271[C4H8]  +  337[C5H10]  + 

a) Khí  thiên  nhiên:  Khí  thiên  nhiên  tạo  thành  từng  mỏ  ở  trong  lòng  đất,  thành phần chủ yếu của khí thiên nhiên là khí metan CH4 (93 ÷ 99%), còn lại là các khí khác như etan (C2H6) propan (C3H8), butan (C4H10 ); Qt  = 35 ÷ 45 MJ/m3. 

b) Khí dầu mỏ: Gồm khí đồng hành và khí ngưng tụ: 

 Khí đồng hành còn gọi là khí lọc dầu: Là khí lẫn trong dầu  mỏ, được hình 

thành  cùng  với  dầu,  thành  phần  chủ  yếu  là  các  khí  nặng  như  propan  (C3H8),  butan (C4H10), pentan (C5H12),  Còn được gọi là khí dầu mỏ. 

 Khí ngưng tụ (condensate): Thực chất là dạng trung gian giữa dầu mỏ và khí 

(phần cuối của khí và phần đầu của dầu), bao gồm các hydrocacbon như propan, butan 

và một số hydrocacbon lỏng như oentan, hexam, thậm chí hydrocacbon naphtenic và aromic đơn giản, theo điều kiện sử dụng thông thường khí ngưng tụ ở dạng lỏng. Khí ngưng tụ là nguyên liệu để sản xuất LPG và sử dụng trong tổng hợp hóa dầu. Khi hóa lỏng thể tích các hydrocacbon giảm ví dụ 2 lít propan lỏng cho 270 lít hơi ở 1at. 

2 Nhiên liệu lỏng

Dầu có thể khai thác từ 3 nguồn sau đây: Dầu khoáng chất  (chế từ  nguyên liệu dầu mỏ); Dầu tổng hợp (chế biến từ than đá hoặc than nâu); Dầu đá (khai thác từ các vỉa đá dầu). 

Dầu  thường  dùng  để  đốt  lò  trong  lò  hơi  thuộc  nhóm  dầu  khoáng.  Dầu  khoáng được chia làm 5 loại: Dầu đặc biệt nhẹ (EL), còn gọi là dầu DO, dầu nhẹ (L), dầu nhẹ trung bình (M), dầu nặng (S) còn gọi là dầu FO và dầu đặc biệt nặng (ES). 

Thường dùng để đốt trong lò hơi là 2 loại: Dầu đặc biệt nhẹ (EL) còn gọi là dầu 

DO, và dầu nặng (S) hay còn gọi là dầu FO. 

Bảng 2.2 trình bày tính chất của 2 loại dầu khoáng quan trọng nhất. Các giá trị ở đây là yêu cầu tối thiểu, trong thực tế chúng thường có  tính chất tốt hơn. 

Bảng 2.2 Tính chất của hai loại dầu quan trọng nhất

Khối lượng riêng ở 150C [kg/m3]  860  ~ 940 

- 

- 0,8 0,1 0,05 

≥ 41,868 0,01 

65  

- 

450 

40 2,8 0,5 0,5 

≥ 39,775 0,15  

3 Các loại nhiên liệu rắn

Theo tuổi hình thành từ thấp lên cao ta có các loại nhiên liệu rắn theo thứ tự sau: 

Gỗ, than bùn, than nâu, than đá, than nửa antraxit và antraxit. 

Nhiệt liệu càng non thì càng nhiều chất bốc, có khả năng phản ứng cao, càng dễ cháy, cốc càng xốp, nhưng lượng các bon ít nên nhiệt trị thấp. 

Nhiên  liệu  càng  già  (tuổi  hình  thành  than  càng  cao)  thì  lượng  chất  bốc  càng  ít, càng khó cháy, nhưng lượng cacbon chứa than càng nhiều nghĩa là nhiệt trị càng cao. Khi đốt nhiên liệu ít chất bốc như than antraxit, cần thiết phải duy trì nhiệt độ ở vùng bốc cháy cao, đồng thời phải tăng chiều dài buồng lửa để đảm bảo cho các cốc cháy hết trước khi ra khỏi buồng lửa. 

 Gỗ và các phụ phẩm của nông lâm sản: Đây là loại nhiên liệu có tuổi ít nhất. Lượng chất bốc cao, khoảng 80 đến 85% nên dễ cháy. Thành phần khá ổn định gồm 50% cch , 43% och , 6% hch, khoảng 0,5 đến 1% nch trong gỗ gần như không có S, độ tro rất nhỏ, thường a chiếm khoảng 0,5 - 2%, còn độ ẩm đối với gỗ khô khoảng 20 - 30%, đối với gỗ tươi thì khoảng 50 - 60%. Nhiệt trị thấp đối với gỗ khô khoảng 19000kJ/kg, đối với gỗ tươi không quá 12000 kJ/kg. Bã mía được đốt trong nhà máy đường cũng 

có thành phần tương tự. 

 Than bùn: Than bùn có độ ẩm rất cao, wlv có thể tới 90%, độ tro alv khoảng 7 - 15%, là loại dễ cháy. 

  Vì chất bốc Vc tới 70%, nhưng nhiệt trị không cao, thường Qt khoảng từ 8500 đến 12000kJ/kg nên ít được dùng trong công nghiệp. 

 Than nâu: Than nâu có độ ẩm wlv từ khoảng 18 đến 60%, độ tro alv khoảng 10 

- 50%, chất bốc Vc khoảng 30 - 50%, cũng là loại nhiên liệu dễ cháy nhưng nhiệt trị không cao vì lượng cacbon thấp thường Qt khoảng 8500 đến 12000 kJ/kg nên ít được xếp vào loại nhiên liệu địa phương. 

 Than đá: Có tuổi hình thành tương đối cao, lượng cacbon tương đối lớn, độ ẩm thấp,  còn  lượng  chất  bốc  thì  thay  đổi  trong  phạm  vi  rộng  từ  9  đến  50%,  nhiệt  trị  Qt thay đổi trong phạm vi 33000 đến 38000 kJ/kg. Có thể chia thành 4 loại như sau: 

- Than có lượng chất bốc Vc trên 42% với ngọn lửa dài và xanh. 

- Than khí (ga) có lượng chất bốc Vc từ 35 đến 42% dễ cháy và cháy nhanh. 

- Than mỡ (luyện cốc ) có lượng chất bốc Vc từ 18 đến 28 % có ngọn lửa ngắn và sáng, thường dùng để luyện cốc. 

- Than gầy có lượng chất bốc Vc dưới 17% có ngọn lửa ngắn và vàng. 

 Than antraxit: Là than có tuổi hình thành cao nhất, nhiều cacbon nhất clv có thể tới 95% và chất bốc ít nhất Vc khoảng 7 đến 8%. Tuy chứa lượng cacbon cao nhưng lượng hydro trong  nó thấp hơn than đá  nên nhiệt trị thấp hơn  than  đá. Vì lượng chất bốc ít nên nhiệt độ bắt lửa cao và khó cháy. Khi cháy có ngọn lửa màu xanh và  không khói nên nên gọi là than không khói. Than của Việt Nam chủ yếu là loại này. 

2.2 Cơ sở lý thuyết cháy

2.2.1 Khái niệm cơ bản. 

Quá trình cháy là quá trình phản ứng hóa học xảy ra mãnh liệt, phát ra ánh sáng 

và tỏa ra nhiệt lượng rất lớn, đồng thời kèm theo một loạt các biến hóa vật chất khác, 

đó là tổng hợp của quá trình giải phóng năng lượng, truyền nhiệt và chuyển hóa năng lượng. 

Nghiên cứu quá trình cháy tức là nghiên cứu bản chất các hiện tượng trên, tìm ra được các mối liên hệ và các yếu tố ảnh hưởng đến nó, mà trung tâm là nghiên cứu quá trình động học của phản ứng cháy. 

Quá trình cháy nhiên liệu là quá trình phản ứng hóa học giữa các nguyên tố hóa học của nhiên liệu với oxy và sinh ra nhiệt, quá trình cháy còn là quá trình oxy hóa. Chất oxy hóa chính là oxy của không khí cấp vào cho quá trình cháy, chất bị oxy hóa là các nguyên tố cháy được của nhiên liệu. Sản phẩm tạo thành sau quá trình cháy gọi là sản phẩm cháy (khói). 

Quá trình cháy có thể xảy ra hoàn toàn  hoặc không hoàn toàn. 

Quá  trình  cháy hoàn  toàn:  Quá  trình  cháy  hoàn  toàn  là  quá  trình  cháy  trong  đó các thành phần cháy được của nhiên liệu đều được oxy hoàn toàn và sản phẩm cháy của nó gồm các khí CO2 , SO2 , H2O , N2 , và O2 . 

Quá  trình  cháy không  hoàn  toàn:  Quá   trình  cháy không  hoàn  toàn  là  quá  trình cháy  trong  đó còn  những  chất  có  thế  cháy  được  oxy  hóa  không  hoàn  toàn.  Khi  cháy không hoàn toàn, ngoài những sản phẩm của quá trình cháy hoàn toàn trong khói còn 

Trong các thiết bị gia nhiệt thì khi cháy không hoàn toàn sẽ làm giảm năng suất tỏa nhiệt và do đó làm giảm hiệu suất thiết bị. 

2.2.2 Tính cháy nhiên liệu khí 

1 Nội dung và giả thiết tính toán

a Mục đích và nội dung tính toán:

Tính toán cháy nhằm  mục đích cung cấp các số liệu cần thiết cho việc thiết kế, vận hành, nghiên cứu và kiểm tra buồng lửa. Các đại lượng cần xác định bao gồm: 

kể trên. Tính toán cháy vì thế còn được gọi là cân bằng nhiệt và cân bằng chất của quá trình cháy. 

b Điều kiện tính toán:

 Chất ô xy hóa là không khí có thành phần thể tích: 21%O2 và 79%N2. Phân tử lượng tương của không khí là 29 kg/kmol. 

 Các chất khí và hơi tham gia và xuất hiện trong quá trình cháy đều được xem 

là khí lý tưởng. Ở điều kiện tiêu chuẩn thể tích của 1 kmol của chúng bằng 22,4 m3. 

c Tiêu hao không khí lý thuyết và thực tế, hệ số không khí:

Tiêu hao không khí lí thuyết V0kk là lượng không khí tối thiểu cần thiết cho việc đốt cháy hoàn toàn 1 đơn vị nhiên liệu. 

Trong thực tế, trừ những trường hợp yêu cầu của quá trình công nghệ cần tạo một môi trường khử, còn không lượng không khí cung cấp cho quá trình cháy bao giờ cũng lớn hơn tiêu tốn lý thuyết nhằm: 

 Tăng nhanh quá trình cháy. 

 Đề  phòng  trường  hợp  thiếu  không  khí  do  biến  động  dòng  và  tính  chất  của nhiên liệu (nhiệt trị, khối lượng riêng), của không khí (khối lượng riêng, độ ẩm). 

 Tránh thiếu không khí cục bộ và tức thời trong các buồng lửa ghi, và trở lực dòng và lẫn thành phần hóa học của lớp nhiên liệu thay đổi theo vị trí và thời gian. Tuy nhiên khi cháy với lượng không khí dư quá lớn thì nhiệt độ buồng lửa giảm, lưu lượng không khí và sản phảm cháy tăng dẫn đến giảm hiệu suất buồng lửa và tăng tiêu hao năng lượng của các loại quạt. 

Tỉ  lệ  giữa  tiêu  hao  không  khí  thực  tế  Vttkk  và  lí  thuyết  V0kk  được  gọi  là  hệ  số không khí α (hay còn gọi là hệ số không khí thừa): 

Lò hơi không thể kín tuyệt đối được vì có các chỗ ghép nối tường lò, trên tường 

lò  phải  có  cửa  vệ  sinh,  cửa  quan  sát,  của  phòng  nổ.  Khi  lò  làm  việc,  áp  suất  đường khói luôn thấp hơn áp suất khí quyển và áp suất khói giảm dần theo chiều khói đi, do 

đó không khí lạnh từ ngoài sẽ lọt vào đường khói làm tăng dần hệ số không khí thừa trong đường khói theo chiều đi của khói.  

Tuy  nhiên  khi  cháy  với  lượng  không khí  thừa  α  quá  lớn thì  nhiệt  độ buồng  lửa giảm xuống tức là quá trình truyền nhiệt giảm xuống, nhiệt thừa của khói tăng lên tức 

là lượng nhiệt do khói mang ra khỏi lò (q2) tăng lên, hiệu suất lò giảm xuống và tăng tiêu hao năng lượng của các loại quạt. Vì vậy, khi vận hành cần phải điều chỉnh hợp lý 

* Tiêu hao oxy lý thuyết

Tổng tất cả oxy của các phản ứng cháy trừ đi lượng oxy có sẵn trong nhiên liệu chính là lượng oxy cần cung cấp cho quá trình cháy lí thuyết: 

 = 0,5[CO] + 0,5[H2] + (m + n/4) [CmHn] - [O2], [m3/m3]       (2.9) Trong đó: [CO], [H2], [CmHn] và [O2] là nồng độ các khí có trong nhiên liệu khí, 

Cháy CO Nhiên liệu Cháy hydrocacbon 

∑(n/2)[CmHn] 1,611.d.α  

Cháy hydro Cháy hydrocacbon Không khí 

0,79.α  

Nhiên liệu Không khí 

C3H8 + 5O2 = 3CO2 + 4H2O      

C4H10 + 6,5O2 = 4CO2 + 5H2O 

C5H12 + 8O2 = 5CO2 + 6H2O 

Từ phương trình phản ứng cho thấy, để đốt cháy hoàn toàn 1 m3 LPG với thành phần như trên cần lượng O2 là: 

,  = 27,07.(1 + 1,611.0,023) = 28,07 (m3/m3) 

4,22.100

HC.%

HC.%

HC.%

HC

H C gas

0

12 5 10

4 8

3 6

, 22 100

06 , 1 72 92 , 43 58 68 , 54 44 34 , 0



Để đốt cháy hoàn toàn nhiên liệu, trong thực tế người ta thường lấy lượng không khí lớn hơn lượng tiêu hao lý thuyết. Lượng này gọi là lượng tiêu hao không khí thực 

tế ẩm, và được xác định theo công thức:      

 = α ,  (m3/m3).   

Trong đó α là hệ số tiêu hao không khí được chọn theo nhiên liệu sử dụng, theo thiết  bị  đốt  nhiên  liệu  và  theo  cách  đốt  nhiên  liệu  đó,  với  nhiên  liệu  khí  thì  giá  trị  α được chọn phụ thuộc chủ yếu vào loại mỏ đốt dùng cho lò. Ở đây sử dụng mỏ đốt tự hút nên giá trị hệ số tiêu hao không khí α = 1,05.      

Sản phẩm cháy tính cho 100 m3 LPG Các chất tham gia quá trình cháy [m3] 

Sản phẩm cháy được tạo thành [m3] LPG [m3

- Tính khối lượng riêng của sản phẩm cháy

Khối  lượng  riêng  của  sản  phẩm  cháy0spc(kg/m3

tc),  được  xác  định  dựa  vào  kết quả tính sản phẩm cháy ở trên và theo công thức sau: 

3 0

1 kmol C + 1 kmol O2 = 1 kmol CO2 , hay  

1 kg C + 2,667 kg O2  (hay 1,867 m3) = 3,667 kg CO2 (hay 1,867 m3) 

30.34,0

4,22

44.7,345

4,22

44.68,54

4,22

18.7,445

422

589243,

.,

 4 22

32 28,43

4,22

72.06,1

4,22

28.55,2252

4,22

32.596,98

4,22

28.2252,55

2 Tiêu hao không khí lý thuyết

Tiêu hao không khí lý thuyết cho nhiên liệu rắn và lỏng được tính tương tự như cho nhiên liệu khí. 

3 Thành phần và thể tích sản phẩm cháy

Sản phẩm cháy bao gồm CO2 , H2O , N2 và O2. Nếu cháy với α ≥ 1 thì dựa trên nguồn gốc hình thành cuả các thành phần này, ta dễ dàng thiết lập được công thức xác định  thể  tích  của  chúng  khi  đốt  cháy  hoàn  toàn  1  kg  nhiên  liệu.  Các  công  thức  này trình bày tóm tắt trong bảng 2.4. 

- 

11,2. h 1,244.w 1,611.d  

Cháy hydro Nhiên liệu Không khí 

- 

0,8. n 0,79.α  

Nhiên liệu Không khí 

 Lượng sản phẩm cháy ẩm hình thành: 

, ó  = ∑Vi  , m3/kg       (2.14) Thành phần thể tích sản phẩm cháy : 

ri = Vi/ , ó       (2.15) 

Bảng 2.4 và các công thức trên đây ứng dụng được cho mọi trường hợp với lưu ý: 

 Khi tính cháy lý thuyết α = 1. 

 Khi tính thành phần và thể tích sản phẩm cháy khô cho   = 0 

(Các đại lượng không khí có ký hiệu chân a ứng với trạng thái ẩm)

Ví dụ 2-3:

Nhiên  liệu  rắn  có  thành  phần  khối  lượng:  c  =  0,74 ;  h  =  0,046 ;  o  =  0,09 ;  n  = 0,01 ; s = 0,01 ; a = 0,066 ; w = 0,038, được đốt cháy hoàn toàn với hệ số không khí α 

=  1,5.  Hãy  xác  định:  Lượng  không  khí  thực  tế  cần  cung  cấp  cho  quá  trình  cháy  (độ

chứa hơi của không khí ẩm là d = 23g/kg), thành  phần,  thể tích  và  khối lượng  riêng 

Đối với  nhiên  liệu  khí  mà nhiệt trị Qt  nằm  trong  khoảng  13  ÷  17 MJ/m3  không thể sử dụng các công thức gần đúng trên đây vì kết quả tính theo các công thức lệch nhau khá lớn. Trong thực tế có ít loại khí đốt nằm trong khoảng này. Cũng có thể ước lượng đơn giản hơn theo tỉ lệ: cứ 1 MJ cần 1 m3 không khí. 

Bảng 2.5 Công thức đúng của Rosin và Fehling

Chương 3: CÂN BẰNG NHIỆT VÀ HIỆU SUẤT LÒ HƠI 

3.1 Cân bằng nhiệt và tính hiệu suất của lò

3.1.1 Phương trình cân bằng nhiệt tổng quát của lò. 

Lập  cân  bằng  nhiệt  cho  lò  hơi  là xây  dựng  phương  trình  biểu diễn  sự  cân bằng giữa lượng nhiệt đưa vào lò với lượng nhiệt sử dụng hữu ích và các tổn thất nhiệt của 

lò. 

Nhiệt lượng sinh ra khi đốt  cháy nhiên liệu trong lò hơi chính là nhiệt lượng do  nhiên  liệu và không  khí mang vào: 

      Qđv = Qnl + Qkk       (3.1) Nhiệt  lượng  sinh  ra  khi  đốt  cháy  nhiên  liệu  trong  lò  hơi  được  phân  thành  hai phần:  Một  phần  nhiệt  được  sử  dụng  để  sinh  hơi  (gọi  là  nhiệt  lượng  hữu  ích)  và  một phần nhiệt bị mất đi trong quá trình làm việc (gọi là tổn thất nhiệt của lò). Như vậy có thể viết: 

Qđv = Qnl + Qkk = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6       (3.2) Hoặc viết theo %, bằng cách chia 2 vế cho Qđv và nhân 100%: 

Q6 là lượng tổn thất nhiệt do xỉ nóng mang ra ngoài, kJ/kg; 

Phương trình (3.2) biểu diễn sự cân bằng này gọi là phương trình cân bằng nhiệt tổng quát của lò. 

Ở đây Qđv là lượng nhiệt do 1 kg nhiên liệu rắn hoặc lỏng hay 1 m3

tc nhiên liệu khí đưa vào lò hơi, được xác định theo công thức: 

Qđ = Q + Q′ + Q + Q − Q        (3.3) 

        Q - Nhiệt trị thấp làm việc của nhiên liệu, kJ/kg hoặc kJ/m3

tc.       Q’nl - Nhiệt vật lý của nhiên liệu. 

  Q’nl = Cnl.tnl, kJ/kg; kJ/m3

tc.       (3.4)  Với Cnl là nhiệt dung riêng của nhiên liệu, xác định như sau: 

- Nhiên liệu rắn và lỏng:

C = C + 4,184   , kJ/kg        (3.5)    

sử dụng vào lò hơi. 

%100

1 Xác định hiệu suất theo phương pháp cân bằng thuận:

Phương  pháp  xác  định  hiệu  suất  nhiệt  theo  phương  trình  (3-9)  gọi  là    phương pháp  cân  bằng  thuận.  Để  tính  hiệu  suất  theo  phương  pháp  cân  bằng  thuận  cấn  tính lượng nhiệt sử dụng hữu ích Q1 và lượng nhiệt cung cấp vào lò Qđv. 

- Nhiệt lượng sử dụng hữu ích hơi nhận được: 

" " ' ' 1

Q1 =

B

i i

Từ  (3.12)  ta  thấy:  Muốn  xác  định  hiệu  suất  của  lò  theo  phương  pháp  cân  bằng thuận thì cần xác định chính xác lượng tiêu hao nhiên liệu B, entapi của hơi quá  nhiệt 

iqn, entapi nước cấp inc tương ứng với lượng hơi sản xuất ra ở từng thời điểm. Đấy là một  điều  rất  khó  khăn  đối với  các  lò  hơi  vì  lượng  tiêu  hao  nhiên  liệu  rất  lớn  nên  rất khó xác định chính xác. Vì vậy phương pháp này chỉ dùng để xác định hiệu suất cho 

các lò hơi có sản lượng nhỏ, lượng tiêu hao  nhiên liệu ít có thể xác định được chính xác  trong  khi  vận  hành.  Đối  với  các  lò  lớn  thì  hiệu  suất  được  xác  định  theo  phương pháp cân bằng nghịch. 

2 Xác định hiệu suất theo phương pháp cân bằng nghịch

Từ phương trình cân bằng nhiệt tổng quát của lò (3.2) ta có: 

Q1 = Qđv – Q2 – Q3 – Q4 – Q5 – Q 6        (3.13) Chia cả 2 vế  cho Qđv ta: 

2

i i

Phương pháp xác định hiệu suất theo phương trình (3.14) gọi là phương pháp cân bằng  nghịch.  Để  tìm  hiệu  suất  của  lò  theo  phương  pháp  cân  bằng  nghịch  ta  cần  xác định các tổn thất nhiệt q2 , q3 , q4 , q5 , q6. 

Btt = B )

100 1

( q4

 , kg/h       (3.16) 

3.2 Tổn thất nhiệt trong lò hơi

3.2.1 Tổn thất nhiệt do khói thải mang ra ngoài lò hơi Q2 (q2). 

Khói thải được tạo thành trong quá trình cháy tức là từ không khí và nhiên liệu. Không  khí  và  nhiên  liệu  vào  lò  có  nhiệt  độ  bằng  nhiệt  độ  môi  trường,  khoảng  20  - 

300C, trong đó nhiệt độ khí thải ra khỏi lò có nhiệt độ 1100C, đặc biệt là đối với các lò nhỏ không có bề mặt đốt phần đuôi thì nhiệt độ khói thoát có thể lên tới 4000C. Như vậy  phải  mất  một  lượng  nhiệt  để  đốt  nóng  không  khí  và  nhiên  liệu  từ  nhiệt  độ  môi trường đến nhiệt độ khói thải, mất mát này gọi là tổn thất nhiệt do khói thải. Ký hiệu là 

Q2, kJ/kg hay kJ/m3tc hay q2, (%). 

Tổn thất do khói thải được xác định theo công thức: 

100

) 100 ).(

2

q I

I

Hoặc:

độ khói thải thấp hơn nhiệt độ đọng sương sẽ gây ngưng đọng sương hơi nước trong khói Nước ngưng đọng sẽ dễ hòa tan SO 2 tạo thành H 2 SO 4 gây hiện tượng ăn mòn kim loại). Vì  vậy chúng ta phải  tìm  những  biện  pháp  để  giảm  nhiệt độ  khói  thải  đến 

mức hợp lý nhất. 

Khi hệ số không khí thừa càng lớn thì nhiệt độ lý thuyết của quá trình giảm, làm giảm lượng nhiệt hấp  thụ bằng bức xạ của buồng lửa, dẫn đến nhiệt độ của khói sau buồng  lửa  tăng  lên  tức  là  nhiệt  độ  khói  thoát  tăng.  Đồng  thời  hệ  số  không  khí  thừa càng lớn thì thể tích khói thải càng lớn và như vậy thì q2 càng lớn. Vì vậy cần khống chế α ở mức nhỏ nhất, đồng thời hạn chế không khí lạnh lọt vào lò hơi. Tổn thất nhiệt 

q2 thường trong khoảng từ 4 ÷ 8%. 

Nhiệt độ khói thải được chọn dựa trên phương án so sánh kinh tế kỹ thuật, loại nhiên liệu. Bảng 3.1 trình bày nhiệt độ khói thải của lò hơi có sản lượng từ 75t/h trở lên, được chọn theo độ ẩm nhiên liệu và nhiệt độ nước cấp vào lò. 

Bảng 3.1 Nhiệt độ khói thoát lò hơi có D từ 75t/h

Nhiên liệu  tnc = 1500C  tnc = 215 ÷ 2350C  tnc= 2650C 

Aqd ≤ 3  110 - 120  120 - 130  130 - 140 

Aqd = 4 ÷ 20  120 - 130  140 - 150  150 - 160 

Aqd > 20  130 - 140  160 - 170  170 - 180 

Ví  dụ:  Thí  nghiệm  đối  với  một  lò  hơi  được  được  thành  phần  nhiên  liệu:  clv  = 55,5%, hlv = 3,72%, olv = 10,38%, nlv = 0,98%, slv = 0,99%, alv = 18,43%, wlv = 10%. Tổn  thất  do  cháy  không  hoàn  toàn  về  mặt  cơ  học  q4  =  5,78%.  Phân  tích  khói  được thành phần thể tích RO2 = 11,4%, [O2] = 8,3%. 

Hãy xác định tổn thất do cháy không hoàn toàn về mặt hóa học Q3, q3. 

3.2.3 Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về mặt cơ học Q4, (q4). 

Nhiên  liệu  đưa  vào  lò  có  một  phần  chưa  kịp  cháy  đã  bị  thải  ra  ngoài  theo  các đường: Bay theo khói, lọt qua ghi lò hoặc dính với xỉ rơi xuống đáy buồng lửa cùng với xỉ gây nên tổn thất nhiệt gọi là tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về mặt cơ học, ký kiệu là Q4, kJ/kg hay kJ/m3

B - Là lượng tiêu hao nhiên liệu dùng trong 1 giờ; kg/h. 

Kb ; Kx ; Kl - Lần lượt là tỷ lệ phần cháy được trong chất rắn bay theo khói, thải tro xỉ, lọt qua ghi, %; Thường được xác định bằng thực nghiệm: Đốt kiệt mẫu nhiên liệu, đo lượng chất rắn còn lại rồi tính theo công thức: 

3.2.4 Tổn thất nhiệt do toả nhiệt ra môi trường xung quanh Q5, (q5)

Bề mặt tường xung quanh của lò luôn có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ môi trường xung quanh,  do  đó  luôn có  sự  toả nhiệt từ  mặt  ngoài  lò  đến  môi  trường  gay  nên  tổn thất, gọi là tổn thất do toả nhiệt ra môi trường xung quanh, ký hiệu là q5 (%) tổn thất nhiệt q5 phụ thuộc vào nhiệt độ, diện tích bề mặt xunh quanh của tường lò, chất lượng 

lớp cách nhiệt tường lò. Tổn thất q5 tỷ lệ thuận với diện tích, với nhiệt độ bề mặt ngoài của tường lò. Tuy nhiên, công suất lò càng lớn thì diện tích bề mặt càng tăng nhưng đọ tăng diện tích bề mặt xung quanh nhỏ hơn độ tăng sản lượng lò, do đó trị số q5 ứng với 1kg nhiên liệu sẽ giảm xuống. 

Đối  với  lò  hơi  lớn  thì  q5  lấy  bằng  khoảng  0,5%.  Muốn  giảm  q5  phải  thiết  kế tường lò sao cho hợp lý. 

Tổn thất do toả nhiệt ra môi trường xung quanh Q5 hoặc q5 được xác định theo toán  đồ  thực  nghiệm  (hình  3.1).  Đối  với  các  lò  có  sản  lượng  D  ≥  900T/h  thì  q5  lấy bằng 0,2%. 

Trong trường hợp sản lượng lò khác với sản lượng định mức thì q5 được tính theo công thức sau : 

2 Lò hơi không có bề mặt đốt phần đuôi

3.2.5 Tổn thất nhiệt do xỉ mang ra ngoài lò hơi Q6 , q6

Xỉ sinh ra từ nhiên liệu trong quá trình cháy, được thải ra khỏi lò ở nhiệt độ cao. Đối với lò hơi thải xỉ khô nhiệt độ xỉ ra khỏi lò khoảng 6000C – 8000C, đối với lò hơi thải xỉ lỏng nhiệt độ xỉ khoảng 1300 - 14000C, trong khi đó nhiên liệu vào lò có nhiệt khoảng  20 –  350C.  Như vậy  lò  hơi  đã  mất đi  một  lượng nhiệt  để  tăng  nhiệt  độ xỉ  từ nhiệt độ bằng nhiệt độ môi trường lúc vào đến nhiệt độ lúc ra khỏi lò, gọi là tổn thất nhiệt do xỉ mang ra ngoài q6 (%). 

Tổn thất q6 phụ thuộc vào độ tro của nhiên liệu, vào phương pháp thải xỉ ra khỏi buồng lửa. Đối với nhiên liệu càng nhiều tro thì q6 càng lớn. Các lò thải xỉ khô có q6  nhỏ hơn khi thải xỉ lỏng. Tổn thất q6 có thể đạt đến 5%. 

Tổn  thất  nhiệt  do  xỉ  mang  ra  ngoài  được  tính  đến  khi  đốt  than  trên  ghi  hoặc buồng lửa phun thải xỉ lỏng. Khi đốt than trong buồng lửa phun thải xỉ khô, lượng xỉ thải ra nên chỉ tính đến q6 khi than có độ tro từ trung bình trở lên nếu: