Mẫu lò hơi dàn ống dùng ghi gió ngang

Đặt vấn đề

Cùng với sự tăng giá của dầu, thời gian qua hàng trăm lò hơi công nghiệp đốt dầu đã được chuyển sang đốt than để giảm giá thành sản xuất năng lượng phục vụ cho các dây chuyền sản xuất công nghiệp.

Vấn đề đặt ra cho chúng ta là nghiên cứu lựa chọn một số loại lò hơi công nghiệp đốt than có thể sản xuất trong nước để giảm giá thành chế tạo, vừa có hiệu suất cao đáp ứng được sản lượng và thông số hơi khác nhau, vận hành ổn định và an toàn, vừa thuận tiện trong chế tạo, lắp ráp, kiểm tra và sửa chữa để thoả mãn nhu cầu của sản xuất công nghệp.

Thông thường có 3 loại lò hơi, đốt than, đốt dầu và đốt khí. Mỗi loại lò hơi này đều mang những ưu, nhược điểm riêng. Ưu điểm lớn nhất của lò hơi đốt than là dùng nhiên liệu có sẵn ở trong nước, rẻ và ít biến động. Trong khi lò hơi đốt dầu và lò hơi đốt khí lại có kết cấu gọn nhẹ, vận hành ít bụi bẩn, không cần bãi chứa than, khả năng tự động hoá cao.

Trong bài báo này chúng tôi giới thiệu một loại lò hơi công nghiệp kiểu dàn ống sử dụng ghi gió ngang cố định. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của lò hơi này được thể hiện trên hình 2.

Ghi thổi gió ngang

Ý tưởng ghi thổi gió ngang đã có từ lâu, ở đây là kế thừa và cải tiến thích hợp để sử dụng có hiệu quả. Ghi thổi gió ngang đã được chúng tôi thử nghiệm để đốt trấu cà phê (năm 1989), đốt rác (năm 1990, 2000) , đốt củi (năm 2003, 2004, 2005).

Thân ghi, phần thẳng đứng có khoan các lỗ $ 2 – 5mm, giữa các thanh ghi có khe hở để thải tro xỉ, sát tường dung thanh ghi cao hơn để có lỗ gió cấp 2. Ghi gió ngang cũng đã được dùng tròng lò sấy dàn nhiệt lắp cho trường Cao đẳng Kỹ thuật Hà Tây năm 2000, đốt được cả trấu và than. Loại ghi này được Cục Sáng chế Nhà nước cấp bằng độc quyền giải pháp hữu ích HI.101, năm 1993

Phương thức đốt

Than được cấp vào trên ghi (chi tiết 10 trên hình vẽ 2) qua cửa cấp than. Lượng than mới cấp vào, nhận nhiệt của gió đi từ dưới ghi qua lớp than cũ trên ghi và nhiệt bức xạ từ các bộ phận xung quanh bên trong buồng đốt. Than sau khi nhận nhiệt được sấy nóng, bốc chất bốc, cháy và cháy kiệt, quá trình cháy kiệt thuận lợi ngoài việc được cấp gió qua lỗ thổi gió ngang, nó còn được hỗ trợ bởi gió cấp II thổi từ sát vách lò (chi tiết 11). Khói sau khi cháy và truyền nhiệt cho các giàn ống bức xạ tiếp tục đi lên phía trên qua các giàn ống sinh hơi 8 và bộ hâm nước 9, đồng thời ở đó xảy ra quá trình truyền nhiệt đối lưu giữa khói và các giàn ống. Cuối cùng khói có nhiệt độ khoảng 200 ^oC, được thoát qua ống khói.

Vòng tuần hoàn nước trong lò được biểu diễn theo chiều mũi tên hình vẽ 2. Nước đi qua bộ hâm nước cấp vào ba lông 1 một hỗn hợp với nước từ giàn ống nước lên, chảy qua ống xuống 2 vào ống góp 4 (theo chiều mũi tên), tù đây nước sẽ tách ra làm hai phần.

Ưu điểm

Sơ đồ cấu tạo lò hơi công nghệ dàn ống nước đứng

- Có khả năng hạn chế các tổn thất nhiệt, nâng cao hiệu suất, giảm suất tiêu hao nhiên liệu. Giảm được tổn thất khói thải q 2,(tổn thất này rất lớn tronglò hơi công nghiệp) do bố trí bề mặt truyền nhiệt đủ lớn, dễ dàng đặt bộ hâm nước hoặc bộ sấy không khí sau các giàn ống sinh hơi để giảm nhiệt độ khói thải xuống khoảng 180 - 200 ^oC. giảmtổn thất nhiệt toả ra môi trường q5 nhờ việc bố trí từng ống nước xuống quanh lò. Giảm tổn thất nhiệt cháy không hoàn toàn về cơ học và hoá học q3, q4 là nhờ thể tích q v; tạo cháy ổn định có nhiệt độ cao… Dùng ghi thổi gió ngang, giảm được lọt , cấp gió đầy đủ và thêm vào đó là có gió cấp 2 tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình cấp gió (trởlực giảm, nồng độ bụi bay theo khói giảm), bắt cháy và cháy kiệt.

- Giảm được tiêu hao kim loại trên 45%, do bề mặt dàn ống trực tiếp nhận nhiệt và giảm chiều dày ống, do đó giá thành chế tạo có thể giảm gần một nửa so với loại lò hơi có cùng công suất (1 tấn/ giờ) đốt than thông dụng có trên thị trường hiện nay ….

- Diện tích tiếp nhiệt không bị hạn chế trong các thân trụ ngoài như các lò hơi thông dụng; Do đường kính ống nước, bao hơi, ống góp nhỏ nên dễ tăng áp suất làm theo yêu cầu; có thể dễ dàng bố trí bộ quá nhiệt trong lò nếu hộ tiêu thụ yêu cầu.

- Do tạo được chế độ tuần hoàn nước tốt nên đã làm tăng hệ số truyền nhiệt của khói tới nước, nâng phụ tải nhanh, giảm được cáu bám trên bề mặt sinh hơi.

- Dùng ghi thổi gió ngang có thể đốt được nhiên liệu với nhiều kích thước khác nhau như: than cám các loại; củi; vỏ trấu, vỏ lạc…. rẻ tiền, không nhất thiết phải đốt than don.

Nhược điểm

- Tường trước và sau chưa được bố trí các ống nước sát nhau, điều này gây ra khói nóng dễ dàng tiếp xúc với tường gạch chịu lửa, đặc biệt tại vùng có nhiệt độ cao (trong buồng đốt).

- Sau khi lắp đặt phải xây tường chịu lửa, bảo ôn, và phải dùng gạch chịu lửa tại phần tường trong buồng bức xạ,

- Việc thải cáu bám bằng thủ công không thực hiện được.

- Nước cấp phải được xử lý khá tốt để tránh đóng cáu trên bề mặt truyền nhiệt, khi đóng cáu thường phải xử lý hoá học.

- Thay các dàn ống trong lò hơi khá phức tạp …

Kết luận

Loài lò hơi này, tuy vẫn còn tồn tại một số nhược điểm, nhưng có khá nhiều ưu điểm quan trọng, đáng chú ý là giảm đáng kể chi phí chế tạo, giảm được đáng kể lượng tiêu hao nhiên liệu do nâng cao được hiệu suất nhiệt và rất an toàn.

Tuy đã có một số lò hơi được đưa vào vận hành, bước đầu xác nhận phân tích trên nhưng cần được đo dạc, xác định một cách đầy đủ mới có thể đánh giá một cách chính xác.

____________

Tài liệu tham khảo

Phạm Lê Dần - Nguyễn Công Hân: Công nghệ Lò Hơi và Mạng Nhiệt. Nhà xuất bản KH& KT- 2001

1- ba lông trên; 2- ống nước xuống; 3- ba lông dưới; 4, 5- ống góp dưới; 6- ống góp trên; ống góp trên, dưới và ống nước nối tạo thành giàn ống như trong lò hơi nhà máy điện; 7-giàn ống nước lên sát vách lò; 8- giàn ống nước lên ở bên trong lò; 9-bộ hâm nước được chia làm hai phần, một phần là các giàn ống có nước đi lên phần kia là các giàn ống có nước đi xuống; 10- ghi thổi gió ngang; 11- lỗ gió cấp II; 12-tường bảo ôn.