Bài giảng Lò hơi và thiết bị đốt Chương 4: TS. Võ Kiến Quốc

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

 NỘI DUNG 4.1 Những yêu cầu đối với BL. Đặc tính công nghệ BL 4.2 Buồng lửa ghi 4.3 Buồng lửa phun và Hệ thống chuẩn bị bột than 4.4 Buồng lửa tầng sôi 4.5 Hệ thống đốt nhiên liệu lỏng 4.6 Hệ thống đốt nhiên liệu khí 4.7 Tính trao đổi nhiệt bức xạ trong buồng lửa

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

4.1 Những yêu cầu đối với BL. Đặc tính công nghệ BL 4.1.1 Những yêu cầu cơ bản đối với buồng đốt.  Bảo đảm QT cháy hoàn toàn với hiệu suất cao nhất  QT cháy phải ổn định, kể cả khi vận hành non tải.  Hạn chế việc tạo ra các chất gây ô nhiễm môi trường.  Hạn chế sự ăn mòn nhiệt độ cao.  Hạn chế việc bám tro xỉ trên vách BĐ.  Không cho nhiệt độ vách ống trên BĐ vượt quá giá trị cho

phép lớn nhất.

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

 Khả năng dễ dàng điều chỉnh công suất.  Nhiệt độ khói ra khỏi buồng đốt < nhiệt độ mềm tro.  Kín, không bị xì khói hay để không khí lọt vào.  Cách nhiệt tốt.  Dễ dàng lắp ráp, sửa chữa.

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

 Đặc tính công nghệ của buồng lửa  Hệ số không khí  Nhiệt thế thể tích của buồng lửa, qV [W/m3]

 Nhiệt thế diện tích buồng lửa, qF [W/m2] (cid:1869)(cid:3049)

(cid:1843)(cid:3047) (cid:1828) . (cid:1848)(cid:3003)(cid:3013) =

tích trên ghi qR

(cid:1869)(cid:3007)

(cid:1843)(cid:3047) (cid:1828)  Đối với BL ghi thì qF được thay thế bằng nhiệt thế diện (cid:1832)(cid:3003)(cid:3013) .

(cid:1828)

(cid:1869)(cid:3019)

(cid:1843)(cid:3047) (cid:1844)

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

 Đặc tính công nghệ của một số loại buồng lửa

Ghi chú

TT Loại buồng lửa Nhiệt thế thể

α

Ghi cố định Ghi nghiêng Ghi xích

1 2 3

1,4 ÷ 1,5 1,3 1,3 1,5

4 5

tích, kW/m3 300 ÷ 350 350 220 ÷ 280 220 ÷ 280 100 ÷ 200 2300 ÷ 5800

Than đá Củi Than đá Than cám 1,2 ÷ 1,25 Bột than 1,05 ÷ 1,1 Than

6 7

1000 ÷ 1500 1000 ÷ 1500

1,15 ÷ 1,25 1,05 ÷ 1,10

BL phun (*) Cyclon đặt ngang Đốt dầu Đốt khí

Nhiệt thế diện tích, kW/m2 900 ÷ 1000 1300 1000 ÷ 1160 800 ÷ 900 2400 ÷ 5500 11500 ÷ 15000 3000 ÷ 9000 3000 ÷ 11500 1000 ÷ 1800

1,5 ÷ 1,6

300 ÷ 350

Đốt củi, trấu

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

 Đặc điểm của nhiên liệu rắn:  Chủ yếu là than đá, phụ phẩm nông-lâm nghiệp  Tính chất khác nhau, thành phần khác nhau,…  Khó cháy so với nhiên liệu lỏng và khí  Tác động xấu đến môi trường: khói bụi, tro, xỉ

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

4.2 Buồng lửa ghi  Ghi cố định và ghi xích  Đốt nhiên liệu rắn, kích thước thô 4.2.1 Buồng lửa ghi cố định  Nhiên liệu phù hơp: than cục, gỗ / củi, củi ép (từ trấu,...)  Vận hành thủ công  Công suất nhiệt nhỏ

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

 Các giai đoạn QT cháy xảy ra từ trên xuống 1. Ngọn lửa cháy chất bốc 2. Lớp than tươi 3. Cháy cốc 4. Lớp tro xỉ

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

 Vận hành buồng lửa ghi cố định  Cấp than / thải xỉ thủ công  Cần hạn chế không khí lọt vào theo cửa cấp than  Các chế độ cấp gió & thải khói. Áp suất BL  Cỡ nhiên liệu & khe hở trên mặt ghi  Sự cố ghi cong vênh

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

 Ưu nhược điểm buồng lửa ghi cố định

 Ưu điểm

 Cấu tạo đơn giản, không có chi tiết chuyển động, rẻ tiền

 Vận hành đơn giản, dễ dàng

 Ít bị hư hỏng do trên mặt ghi luôn có lớp tro xỉ ngăn cách

với lớp nhiên liệu đang cháy

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

 Nhược điểm  Vận hành nặng nhọc do cấp nhiên liệu & thải tro xỉ thủ

công

 Công suất thấp  Hệ số không khí lớn  Hiệu suất nhiệt thấp do tổn thất q2 & q4 lớn  Cấp nhiên liệu theo chu kỳ nên QT cháy không ổn định.

Gió lạnh lọt vào BL khi mở cửa cấp nhiên liệu

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

 Biện pháp cải tiến, cơ giới hóa ghi cố định:  Cấp nhiên liệu: ghi nghiêng, ghi bậc thang, cấp than bằng vít tải, hất than bằng cơ khí, thổi than vào bằng khí nén

 Thải xỉ: ghi lật, ghi lắc, ghi quay  Phương pháp đốt: đóng bánh nhiên liệu, đốt hai cấp (khí

hóa), …

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

a) Tay quay: 550-

800 v/ph

b) Hất xẻng: 10 lần/ph c) Khí nén: 30- 80 m/s ; 0,2- 0,25 m3/kg d) Phối hợp cơ khí / khí nén

 Máy hất than  Cơ khí hóa cấp liệu và thải xỉ Ghi quay & ghi lắc

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

Ghi nghiêng

• Nhiên liệu tự rớt

từ phễu xuống ghi nghiêng • Ghi bằng giúp cháy kiệt • Phù hợp cho đốt củi,

trấu, sinh khối

• Cấu tạo đơn giản, dễ

vận hành

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

Cấp liệu bằng vít tải

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

4.2.2 Buồng lửa ghi xích  Nhiên liệu: than cục, vỏ điều, viên ép (trấu, mùn cưa,...)  Cơ giới hóa vận hành  Công suất nhiệt trung bình

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

 Tốc độ ghi: 2 – 30 m/h  Ghi xích thuận chiều >< Ghi xích ngược chiều (khi hất than

cơ khí)

 QT nhận nhiệt & cháy chủ yếu từ trên xuống dưới  Các giai đoạn cháy xảy ra theo chiều dài ghi  Tác dụng của cuốn lò trước, cuốn lò sau: phản xạ nhiệt  Gió từ gầm ghi, phân phối & điều chỉnh theo khu vực  Bố trí gió cấp 2 vào phía trên lớp than (8 – 15%), (50 – 80 m/s), nhằm: cháy kiệt các khí & bụi than, tăng cường hòa trộn với khí cháy, đè ngọn lửa xuống -> hạn chế tro bụi bay theo khói

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

 Các giai đoạn cháy trên ghi xích

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

 Buồng lửa ghi xích đốt antraxit và than nâu

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

 Lò hơi ghi xích đốt than antraxit

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

 Buồng lửa ghi xích đốt than đá

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

 Bề dày lớp nhiên liệu trên ghi

Nhiên liệu

Bề dày lớp nhiên liệu Buồng lửa ghi thủ công 60-80 200 200 600-1500 Buồng lửa ghi xích 200 200 200 80-120 Antraxit có cỡ hạt 2-5mm Antraxit có cỡ hạt lớn Than đá Gỗ, củi

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

 Đặc tính tính toán của buồng lửa ghi xích

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

 Ưu nhược điểm của buồng lửa ghi xích  Ưu điểm  Cơ khí hóa cấp nhiên liệu & thải tro xỉ  Công suất nâng

cao & ổn định

 Khả năng phân các vùng cấp không khí phù hợp yêu cầu 

cháy hiệu quả với hệ số không khí hợp lý  Quán tính nhiệt BL lớn  ổn định, ít bị tắt lò  Lá ghi được làm mát vào một nửa chu kỳ

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

 Ưu nhược điểm của buồng lửa ghi xích  Nhược điểm  Công suất còn bị hạn chế bởi kích thước & tốc độ ghi, bề

dày lớp than

 Ở vùng ô xy hóa, lá ghi tiếp xúc trực tiếp với cốc đang

cháy rất nóng

 Khó điều chỉnh phụ tải lò do quán tính nhiệt lớn  Yêu cầu về nhiên liệu cao: W < 20%, A < 20%, tc <

1200oC, cỡ nhiên liệu đồng đều

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

4.3 Buồng lửa phun và Hệ thống chuẩn bị bột than

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

4.3 Buồng lửa phun và Hệ thống chuẩn bị bột than

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

 Sơ đồ quá trình cháy bột than

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

 Yêu cầu về nghiền than: bảo đảm độ mịn  Không khí cấp: gió cấp 1 (tải bột than), gió cấp 2, gió cấp 3  Ngọn lửa cháy lơ lửng trong BĐ  Gió cấp 1: (10 – 45)%, (100 – 400) oC, (12 – 26) m/s  Gió cấp 2: (18 – 32) m/s  Gió cấp 3: ~10%, (30 – 60) m/s  Lượng tro bay cao  Thải xỉ khô >< thải xỉ lỏng  Cấu tạo vòi phun: tròn, dẹt  Bố trí vòi phun trong BL: có nhiều cách

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

 Sơ đồ hệ thống chuẩn bị bột than

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

 Vòi phun than

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

 Bố trí vòi phun bột than

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

 Ưu nhược điểm của hệ thống đốt than phun  Ưu điểm • Hiệu suất nhiệt cao, nhiên liệu cháy hoàn toàn với hệ số

không khí nhỏ

• Đốt được nhiều loại than, kể cả than chất lượng thấp • • CS lớn, phù hợp cho qui mô nhiệt điện Tự động hóa hoàn toàn chế độ vận hành

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

 Nhược điểm  Hệ thống nghiền than cồng kềnh, tốn năng lượng, ồn, bụi,

nhiều chi tiết mau bị mòn

 Vấn đề tro bay: bám bẩn, mài mòn ống, lọc khói  Vấn đề xỉ: bám xỉ, ăn mòn (nhiệt độ cao), tắc nghẽn đáy lò  Quán tính nhiệt không lớn, dễ bị tắt lò -> phải bố trí vòi

phun dầu hỗ trợ

 Khó dùng cho CS nhỏ: do BL không đủ lớn để cháy kiệt,

chi phí cho nghiền than cao

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

4.4 Buồng lửa tầng sôi • Vật liệu nền • Tốc độ sôi cực tiểu • Bubbling bed & Circulating bed

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

4.4 Buồng lửa tầng sôi  • Rất phù hợp để đốt than cám, than lưu huỳnh và nhiều loại biomass

 Tro trấu không bị đóng

cứng trong lò

 Là công nghệ mới

1,2-3m/s 4,6-9,1m/s

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

 Thông số buồng đốt

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

Buồng đốt tầng sôi bọt  Vận tốc gió thấp, bề mặt lớp sôi có hình dạng xác định

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

Lò hơi tầng sôi bọt

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

Buồng đốt tầng sôi tuần hoàn Khi vận tốc gió lớn, các hạt vật liệu sẽ bay theo dòng khói ra khỏi buồng đốt  cần phải hồi lưu chúng.

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

Lò hơi tầng sôi tuần hoàn

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

4.5 Khử SOx trong tầng sôi

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

So sánh hiệu quả khử SOx

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

Ưu điểm của buồng đốt tầng sôi  Sử dụng được nhiều loại nhiên liệu xấu, có:  Lưu huỳnh cao, nhiệt trị thấp  Độ tro cao  Giá rẻ  Rác thải  Có kích thước tương đối thô (≤ 10 mm)  Hiệu suất cháy cao (trên 99%)

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

Ưu điểm của buồng đốt tầng sôi  Tro than không nóng chảy tạo xỉ  Chi phí bảo trì thấp  Khả năng kiểm soát vận hành tự động.  Khử S ngay trong buồng lửa. Phát thải khí SO2, NOx thấp

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

Nhược điểm của buồng đốt tầng sôi  Quy trình khởi động lò phức tạp  Khả năng vận hành non tải bị giới hạn  Yêu cầu gió có áp suất cao, tốn năng lượng  Mài mòn bề mặt truyền nhiệt  Vấn đề tro bay

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

 Buồng lửa xoáy

 Đốt than cám nghiền thô

 BL dạng hình trụ, đặt nằm hay đứng  Gió cấp 1 & 2 thổi vào theo chiều tiếp tuyến  Thải xỉ lỏng

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

 Ưu điểm của buồng lửa xoáy  Nhiệt thế BL cao  cháy ổn định, cháy kiệt, hệ số không

khí thấp (1,05 – 1,15)

 Đốt được nhiên liệu xấu, hạt thô, q3 & q4 thấp  Giảm lượng tro bay  giảm nhẹ bộ lọc khói, khả năng chọn

wk cao  tăng truyền nhiệt, giảm F

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

 Nhược điểm của buồng lửa xoáy  Cấu tạo BL phức tạp, giá thành cao  Vấn đề xỉ lỏng: ăn mòn (nhiệt độ cao), q6 cao  CS quạt cao  Lượng NOx tăng cao

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

4.5 Hệ thống đốt nhiên liệu lỏng  Đặc điểm & Yêu cầu khi đốt dầu  Các phương pháp tán sương dầu  Các chế độ đốt  Burner Sizing

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

4.5.1 Đặc điểm & Yêu cầu khi đốt dầu

 Đặc điểm: dầu cháy ở thể hơi

 Yêu cầu:

+ Sấy dầu đến nhiệt độ cần thiết để tán sương;

+ Phải tán sương dầu thật mịn để dầu dễ hoá hơi;

+ Hoà trộn dầu với không khí thật đồng đều.

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

 Quá trình cháy dầu có các giai đoạn:

- Tán sương dầu thành các hạt mịn;

- Hoà trộn “bụi dầu” với không khí và khói nóng;

- Bắt lửa và cháy hơi dầu;

- Tạo hạt cacbon;

- Cháy cacbon.  Nếu đốt dầu không đúng kỹ thuật: tạo mồ hóng (muội dầu)

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

a) Tán sương áp lực: nhờ áp lực tạo bởi bơm dầu.

* Tán sương áp lực thấp: p = 8 ÷ 12 bar, (đốt DO). • Tán sương áp lực cao: p = 20 ÷ 25 bar, (đốt FO, tự mồi

lửa).

4.5.2 Các phương pháp tán sương dầu

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

b) Tán sương bằng hơi nước hoặc không khí.

c) Tán sương bằng lực ly tâm

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

a. Tán sương áp lực:  Ưu điểm: Năng lượng cho tán sương nhỏ; Cấu tạo gọn nhẹ;  Nhược điểm: * Hệ thống dầu chịu áp lực: xì ; Chất lượng

tán sương phụ thuộc nhiều vào độ nhớt dầu.

 Phải sấy dầu đến nhiệt độ cao thích hợp (khoảng 120oC).

* Bơm dầu và đầu béc phun chóng bị mòn  phải lọc dầu kỹ + định kỳ thay đầu béc phun.

Áp dụng dụng: Lò hơi vừa và nhỏ. Số lượng đầu béc phun (nozzle): 1 ÷ 3 cái

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

 Sơ đồ 1 cấp

• Đường dầu hồi • Lưu lượng dầu cung cấp & dầu hồi ? • Vai trò của hồi lưu khi đốt dầu FO • Hồi lưu tự do vs có van điều chỉnh ?  Đốt theo cấp (lưu lượng = const.) vs Điều chỉnh liên tục

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

 Sơ đồ 2 cấp

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

 Béc đốt 1 cấp

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

b. Tán sương bằng hơi hoặc không khí  Thường gồm 2 ống bọc lấy nhau. Dầu chuyển động ở

rãnh ngoài, hơi phía trong;

 Hơi trích từ lò hơi.  Ưu: Cấu tạo rất đơn giản, làm việc bảo đảm. Dầu được hơi sấy nóng nên phun mịn. Thích hợp cho đốt dầu nặng.

 Nhược: Tiêu hao 0,3 ÷ 0,6 kg hơi / kg dầu  kém kinh

tế. Cần hơi liên tục và có áp suất ổn định.

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

 Tán sương bằng không khí:  Yêu cầu: phải sấy dầu (80 – 90oC).  Lỗ phun lớn hơn lỗ phun của béc tán sương áp lực =>

ít bị nghẹt, dễ vệ sinh.

 Nếu khí nén có p = 6 ÷ 12 at thì cần 0,5 ÷ 0,8 kg không

khí / kg dầu. Cần ngọn lửa mồi

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

 Tán sương bằng khí nén

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

c. Tán sương bằng lực ly tâm  Phù hợp cho loại buồng lửa nằm, ngắn, đường kính lớn. Đốt được dầu có độ nhớt cao và không bị ảnh hưởng bởi dầu dơ.

 Béc quay với tốc độ lớn 4500-10.000 vòng/phút  Do lực ly tâm, dầu văng vào vách chén tán sương, chuyển động trượt ra đến mép chén và được tán sương.

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

 Tán sương bằng lực ly tâm

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

 Sơ đồ hệ thống đốt Rotary

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

 Tán sương bằng lực ly tâm Ưu:  Không cần bơm áp lực dầu mà khoảng điều chỉnh lớn; đến

 Ít bị ảnh hưởng bởi tốc độ gió  Có thể điều chỉnh dạng ngọn lửa phù hợp với dạng BL dầu FO chỉ cần sấy nhẹ, tối đa 90 oC. Độ nhớt dầu 2 ÷ 4 oE Nhược:  Phải có ngọn lửa mồi, thường bằng gas  Mắc tiền -> thường dùng cho lò công suất lớn.

1:10

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

4.5.3 Các chế độ đốt

• Dầu DO • Đơn giản, rẻ tiền • Công suất nhỏ • Dùng 2 công tắc áp suất • Chế độ nhiệt kém đồng

đều (do On-Off)

• Hiệu suất thấp  Nên áp dụng khi phụ tải ổn định, số lần tắt mở ít.

a. Đốt 1 cấp (On/Off)

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

4.5.3 Các chế độ đốt

• Công suất trung bình • Chế độ nhiệt và Hiệu suất được cải thiện (không tắt lửa)

• Cần 2 công tắc áp suất • Hiệu suất thấp  Áp dụng: rất phổ biến

b. Đốt 2 cấp (low/high)

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

4.5.3 Các chế độ đốt

c. Đốt 3 cấp (low/mid/high)

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

4.5.3 Các chế độ đốt d. Cháy liên tục (proportional) • Công suất trung bình lớn • Chế độ nhiệt ổn định • Hiệu suất cao  Phù hợp khi sản xuất hơi quá nhiệt; có bộ ECO,

Yêu cầu về công tắc áp suất? (số lượng, chế độ cài đặt)

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

d. Cháy liên tục (proportional) • Công suất trung bình lớn • Chế độ nhiệt ổn định • Hiệu suất cao  Phù hợp khi sản xuất hơi quá nhiệt; có bộ ECO,

Yêu cầu vê công tắc áp suất? (số lượng, chế độ cài đặt)

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

 4.5.4 Chọn cỡ béc đốt (burner sizing)  Đặc tính béc đốt Olympia

 Sử dụng catalogue của Nhà cung cấp  Xác định đúng áp suất trong BL là rất quan trọng

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

 Đặc tính béc đốt Riello

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

 Béc đốt tán sương bằng khí nén

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

4.6 Hệ thống đốt nhiên liệu khí  Đặc điểm đốt nhiên liệu khí  Thiết bị đốt khí hỗn hợp trước (Premix Gas Burners)  Thiết bị đốt khí không hỗn hợp trước (Non-Premix Gas

Burners)

 Thiết bị đốt cấp gió hỗn hợp  Gas Burners

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

8383

4.6.1 Đặc điểm đốt nhiên liệu khí a) Giới hạn bắt lửa b) Nhiệt độ bắt lửa c) Chỉ số Woobe

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

a. Giới hạn bắt lửa

Giới hạn bắt lửa dưới và trên xác định thành phần thể tích nhỏ nhất và lớn nhất của khí cháy trong hỗn hợp mà phía ngoài hai giới hạn đó thì hỗn hợp không thể bắt lửa.

Khoảng cách giữa các giới hạn bắt lửa phụ thuộc vào loại nhiên liệu khí (tỷ lệ các khí thành phần), chất oxy hóa, nhiệt độ, áp suất, và cả nguồn kích thích + thiết bị đốt.

848484

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

 Giới hạn bắt lửa của một số khí

Nhieân lieäu

Giôùi haïn döôùi

Giôùi haïn treân

Khí thieân nhieân

Propan

Butan

8,5

Khí coác

Khí hoaù töø than

Khí loø cao

35 ÷ 40

65 ÷ 75

858585

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

LEL % by Volume

UEL % by Volume 9.5 34 75.6 100 5

2 2.7 4 1.5 0.7

The Flammable Limits of Some Materials are given in the table Material Propane. Ethylene. Hydrogen. Acetylene. Paraffin. Carbon- Disulphide. Methane

60 15

1 5

 Flammable (Explosive) Limits:

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

b. Nhiệt độ bắt lửa Nhiệt độ bắt lửa của một số khí trong không khí với hệ số không khí α=1 ở áp suất khí quyển:

Nhiệt độ bắt lửa 0C 560

605 610

425

470

285

• Quá trình bắt

210

8787

555

Khí H2 CO CH4 C2H6 C3H8 n-C5H12 n-C8H18 C6H6

lửa phụ thuộc không chỉ vào thành phần hỗn hợp mà còn vào năng lượng nguồn kích thích. Đối với mỗi hỗn hợp tồn tại Qmin, dưới đó không thể xảy ra sự bắt lửa.

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

c. Chỉ số Wobbe W  Đánh giá sự ổn định công suất của mỏ đốt khi nhiệt trị của khí đốt dao động mạnh hoặc sử dụng nhiều loại khí đốt có chất lượng khác nhau.

 Từ điều kiện Q = const tìm được: Wth = Qth / (ρ*)0,5 ρ* : khối lượng riêng tương đối của khí (so với kh/khí)  Đối với một mỏ đốt xác định và một hệ thống cung cấp khí vận hành ở chế độ đẳng áp thì một mình số Wobbe quyết định công suất nhiệt của hệ thống; hai loại khí có cùng chỉ số này (chứ không nhất thiết cùng nhiệt trị) sẽ cho cùng một công suất nhiệt.

8888

 Ngược lại khi chỉ số Wobbe khác nhau, bằng cách điều chỉnh áp suất thích hợp có thể đạt được cùng một công suất yêu cầu

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

 Typical physical and chemical properties of

various gaseous fuels

Loại khí

HHV, kcal/Nm3

Tỷ trọng

Tỷ số Air/Fuel, m3/m3

Nhiệt độ ngọn lửa, oC

Vận tốc ngọn lửa, m/s

0.60

9350

1954

0.29

Khí thiên nhiên (NG)

1.52

22200

1967

0.46

1.96

28500

1973

Propane, C3H8 Butane, C4H10

0.87 89

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

4.6.2 Thiết bị đốt khí hỗn hợp trước (Premix Gas Burners)  Nguyên lý tự hút, hỗn hợp trước

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

 Thiết bị đốt khí hỗn hợp trước (lò công nghiệp)

• Quạt gió hỗ trợ • Khả năng gia nhiệt trước không khí (bằng khói thải)

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

 Ưu điểm:  Hòa trộn tốt => gas cháy hoàn toàn với hệ số kh/khí nhỏ  Năng lượng giải phóng trong vùng phản ứng lớn, cho ngọn

lửa ngắn có nhiệt độ cao.

 kết cấu đơn giản; nếu được lắp cùng với injector sẽ tự hút

không khí mà không cần quạt gió

9292

 Ứng dụng: mỏ hàn; các thiết bị đun nấu, sưởi ấm trong dân dụng, trong công nghiệp, thủ công nghiệp; các mỏ đốt bé để nung cục bộ (tôi thép, gia công thủy tinh, v.v…)

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

 Nhược điểm:  Phạm vi điều chỉnh công suất hẹp  Gas phải có áp suất lớn  Kích thước lớn

9393

 CHÚ Ý: Nếu công suất > 105kJ/h thì không dùng mỏ đốt hỗn hợp trước vì lúc đó thường phải nung trước không khí  nguy cơ cháy giật lùi.

BUỒNG LỬA VÀ THIẾT BỊ ĐỐT

 Chế độ cháy không bình thường 1.Flame lift: ngọn lửa di chuyển xa khỏi béc đốt  bị tắt. Nguyên do là hỗn hợp gas và không khí cấp vào có tốc độ cao hơn tốc độ cháy của ngọn lửa. 2.Light back hay flash back: ngọn lửa bị kéo lùi về phía béc đốt. Do vận tốc cháy lớn hơn vận tốc dòng hỗn hợp nhiên liệu cấp vào 3.Yellow tipping và cháy không hoàn toàn ở vùng gió sơ cấp thấp . Nghĩa là cháy với thành phần hỗn hợp nhiên liệu thiếu gió.