Nghiªn cøu sù ¶nh h−ëng cña nhiÖt ®é dÇu FO
®Õn hiÖu qu¶ qu¸ tr×nh ch¸y – sÊy nãng cèt liÖu
trong tang sÊy tr¹m BTNN dïng ®Çu ®èt hë
kiÓu phun ngang dßng dÇu
TS. NguyÔn BÝnh
Bé m«n M¸y x©y dùng – XÕp dì
Khoa C¬ khÝ - Tr−êng §¹i häc GTVT
ThS. nguyÔn v¨n ®«ng
Tr−êng Cao ®¼ng GTVT 2 §μ N½ng
Tãm t¾t: DÇu FO lμ lo¹i nhiªn liÖu phæ biÕn dïng trong c¸c tr¹m bª t«ng nhùa nãng
(BTNN). Sù ch¸y cña dÇu FO phô thuéc rÊt nhiÒu vμo chÕ ®é gia nhiÖt cho nã, tõ ®ã ¶nh h−ëng
rÊt lín ®Õn hiÖu qu¶ qu¸ tr×nh sÊy nãng cèt liÖu, ®Õn chÊt l−îng s¶n phÈm vμ sù « nhiÔm m«i
tr−êng.
Bμi b¸o tr×nh bμy c¬ së khoa häc cña vÊn ®Ò nμy vμ minh chøng b»ng mét sè kÕt qu¶ cña
qu¸ tr×nh nghiªn cøu thùc nghiÖm t¹i tr¹m BTNN dïng ®Çu ®èt hë kiÓu phun ngang dßng dÇu.
KÕt qu¶ nghiªn cøu gióp cho viÖc tÝnh to¸n, thiÕt kÕ ®Çu ®èt vμ vËn hμnh ®Ó ®¹t hiÖu qu¶ cao,
gãp phÇn h¹ gi¸ thμnh s¶n phÈm vμ b¶o vÖ tèt m«i tr−êng.
Summary: Heavy oil (FO) – Fuel of mixing asfal plant.
Burn (blate) oil FO depend raise temperature its. Burn of frire influence for effect dry
material and the quality of products, polluted water an air. Result of scientific research and
experimental for design, word, and depend environment (medium).
i. qu¸ tr×nh ®èt ch¸y nhiªn liÖu dÇu FO sÊy nãng cèt liÖu ë tr¹m BTNN
a) Qu¸ tr×nh ®èt ch¸y nhiªn liÖu dÇu FO sÊy nãng cèt liÖu trong tang sÊy tr¹m BTNN lµ mét
qu¸ tr×nh ho¸ lý rÊt phøc t¹p, x¶y ra liªn tôc, ®an xen lÉn nhau. Cã nhiÒu c¸ch lý gi¶i, cã nhiÒu
c¸ch ph©n ®o¹n qu¸ tr×nh ch¸y, nh−ng cã thÓ chia thµnh c¸c giai ®o¹n sau:
Giai ®o¹n phun dÇu t¸n s−¬ng: §Ó ®èt ch¸y dÇu phun vµo trong buång ®èt ph¶i phun thµnh
nh÷ng h¹t nhá ®Ó lµm t¨ng diÖn tÝch bÒ mÆt tiÕp xóc víi kh«ng khÝ, thóc ®Èy qu¸ tr×nh ®èt nãng
ho¸ h¬i.
Giai ®o¹n ho¸ h¬i: Nh÷ng h¹t dÇu phun vµo trong buång löa ®ang vËn hµnh cã nhiÖt ®é rÊt
cao, sÏ nhËn nhiÖt bøc x¹ tõ t−êng lß, ngän löa vµ nhiÖt ®èi l−u tõ kh«ng khÝ vµ khãi, nhiÖt ®é
t¨ng dÇn råi ho¸ h¬i tõ ngoµi vµo trong. DÇu ®−îc gia nhiÖt cµng cao, h¹t dÇu cµng nhá, tiÕp
xóc tèt víi kh«ng khÝ vµ khãi nãng th× ho¸ h¬i cµng nhanh.
Giai ®o¹n khuÕch t¸n t¹o thμnh hçn hîp víi kh«ng khÝ: Sau khi dÇu ®−îc ho¸ h¬i th× ph¶i
hçn hîp ngay víi kh«ng khÝ nÕu kh«ng sÏ ¶nh h−ëng ®Õn qu¸ tr×nh ch¸y vµ t¹o nªn tæn thÊt. §ã
lµ v× sau khi ho¸ h¬i, nÕu thiÕu kh«ng khÝ do cung cÊp kh«ng ®ñ hoÆc hçn hîp kh«ng tèt, th× khi
nhiÖt ®é t¨ng ®Õn kho¶ng (550 ÷ 650)0C sÏ x¶y ra hiÖn t−îng ph©n huû nhiÖt, t¹o thµnh nh÷ng
h¹t cacbon r¾n cã kÝch th−íc rÊt nhá kho¶ng (0,006 ÷ 0,16) m
μ
, th−êng kÕt hîp l¹i víi nhau
thµnh h¹t cã ®−êng kÝnh (0,1 ÷ 0,3) gäi lµ muéi må hãng rÊt khã ch¸y, chóng t¹o thµnh khãi
®en vµ tæn thÊt nhiÖt do ch¸y kh«ng hoµn toµn vÒ c¬ häc.
mμ
Ngoµi ra, h¹t dÇu qu¸ lín, còng cã thÓ t¹o thµnh muéi må hãng. §ã lµ tr−êng hîp nh÷ng
h¹t dÇu th« ®−îc phun vµo ngän löa ®ang ch¸y cã nhiÖt ®é cao, líp ngoµi cïng bÞ nhiÖt ph©n
t¹o thµnh vá må hãng h×nh cÇu ng¨n kh«ng cho h¬i dÇu bªn trong khuÕch t¸n ra ngoµi. Khi
nhiÖt ®é t¨ng, ¸p suÊt h¬i dÇu t¨ng ®Õn mét møc ®é nµo ®ã th× næ líp vá må hãng ë ngoµi vì
thµnh nh÷ng h¹t må hãng bay theo khãi t¹o thµnh khãi ®en.
Giai ®o¹n b¾t löa ch¸y: Khi h¬i dÇu vµ kh«ng khÝ hçn hîp víi nhau, nhiÖt ®é t¨ng lªn ®Õn
nhiÖt ®é b¾t löa th× sÏ ch¸y vµ t¹o thµnh mÆt ngän löa nh− h×nh 1. NÕu kh«ng khÝ cung cÊp ®ñ
vµ t¹o hçn hîp tèt, nhiÖt ®é ®ñ cao th× sÏ ch¸y hoµn toµn, kÓ c¶ nh÷ng h¹t muéi må hãng.
Nh−ng nÕu kh«ng khÝ cung cÊp kh«ng ®ñ, hoÆc hçn hîp kh«ng tèt t¹o thµnh thiÕu côc bé ë
nh÷ng vïng nhiÖt ®é kh«ng ®ñ cao th× th−êng vÉn sãt l¹i nh÷ng chÊt khÝ còng nh− nh÷ng vËt r¾n
ch−a ch¸y hÕt, t¹o nªn tæn thÊt do ch¸y kh«ng hoµn toµn vÒ ho¸ häc vµ vÒ c¬ häc.
Trong qu¸ tr×nh ch¸y, nhiÖt sinh ra ®èt nãng s¶n phÈm ch¸y vµ truyÒn nhiÖt cho m«i tr−êng
chÊt qua c¸c bÒ mÆt truyÒn nhiÖt.
H¹t dÇu
H¬i dÇu
BÒ m Æt ngän löa
H¹t dÇu bÐH¹t dÇu lín
Thµnh phÇn %
C + O = CO
CO + 2
1O2 = CO2
H2 + 2
1O2 = H2O
H×nh 1. Qu¸ tr×nh ch¸y h¹t dÇu
b) §èi víi qu¸ tr×nh ®èt ch¸y dÇu FO, nhiÖt ®é cã t¸c dông rÊt lín. Khi nhiÖt ®é t¨ng, th× tû
träng vµ ®é nhít gi¶m, ®é mÞn cña h¹t dÇu t¨ng lªn qu¸ tr×nh ch¸y dÔ dµng h¬n, mµ nhiÖt l−îng
to¶ ra còng cao h¬n.
Tuú theo tû träng cña dÇu tõ 0.9402 ÷ 1.000 th× nhiÖt ®é cÇn sÊy nãng cho dÇu FO nªn
trong kho¶ng (74 ÷ 150)0C [6].
NhiÖt l−îng to¶ ra trong buång ®èt sÏ t¨ng lªn khi gia nhiÖt dÇu. NhiÖt l−îng thu ®−îc khi
®èt ch¸y 1kg nhiªn liÖu trong buång ®èt cã thÓ tÝnh theo [1]:
pkknl
lv
td QIIQQ +++= kcal/kgnl (1)
Qd - NhiÖt l−îng thu ®−îc khi ®èt ch¸y 1kg nhiªn liÖu, kcal/kg.
- NhiÖt trÞ thÊp lµm viÖc cña nhiªn liÖu, kcal/kg.
lv
t
Q
nlnlnl tCI
×
=
Inl - NhiÖt vËt lý cña nhiªn liÖu, cã thÓ tÝnh theo [5]: kcal/kg (2)
trong ®ã:
Cnl - NhiÖt dung riªng cña nhiªn liÖu, kcal/kg.®é
0
tnl - NhiÖt ®é cña nhiªn liÖu, ( C)
Ikk - NhiÖt vËt lý cña kh«ng khÝ nãng ®−a vµo, cã thÓ tÝnh theo [1]:
kkp
0
kkkk txCxVxI α= (3)
α - lµ hÖ sè kh«ng khÝ thõa, khi ®èt dÇu cã thÓ lÊy b»ng α = (1,1 ÷ 1,2)
0
kk
V- L−îng kh«ng khÝ lý thuyÕt
3
Cp - NhiÖt dung riªng thÓ tÝch cña kh«ng khÝ, Kcal/m .®é
Qp - L−îng nhiÖt do h¬i dïng ®Ó phun nhiªn liÖu, ë ®©y phun b»ng kh«ng khÝ, kh«ng xÐt ®Õn.
ii. Nghiªn cøu thùc nghiÖm [3,4]
TiÕn hµnh kh¶o s¸t vµ thùc nghiÖm ë tr¹m 40 T/h, khi cè ®Þnh gãc më b−ím giã 750 vµ
l−îng dÇu cung cÊp lµ 320 kg/h.
7
6
2
3
1
4
5
v
Þ
trÝ ®o
A
1
h
1. Qu¹t giã
2. §−êng dÉn dÇu
3. §Çu ®èt
4. Lß ®èt h×nh c«n
5. Lß trô dÉn löa
6. Gi¸ ®ì
7. B¬m dÇu FO
H×nh 2. S¬ ®å kÕt cÊu côm ®Çu ®èt hë kiÓu phun ngang dßng dÇu
a. ThiÕt bÞ ®o:
- NhiÖt kÕ hiÖn sè Type K, d¶i nhiÖt ®é ®o ®−îc tõ (0 ÷ 1350)0C, ngoµi nhiÖm vô ®o nhiÖt ®é
ngän löa, th× nhiÖt kÕ nµy cßn ®o ®−îc nhiÖt ®é s¶n phÈm ®¸ - c¸t sau khi sÊy nãng.
b. Qu¸ tr×nh ®o thùc nghiÖm:
ChÕ ®é ®o: Khi ngän löa ®· ch¸y æn ®Þnh, thay ®æi c¸c gi¸ trÞ nhiÖt ®é gia nhiÖt dÇu kh¸c
nhau (90 ÷ 130)0C tiÕn hµnh ®o nhiÖt ®é ngän löa, ®o kiÓm tra nhiÖt ®é ®¸ - c¸t sÊy nãng. Mçi
®ît ®o trªn mét ®iÓm ®−îc thùc hiÖn 4 lÇn ë cïng mét chÕ ®é v.v...
c. KÕt qu¶ nghiªn cøu thùc nghiÖm
C¸c kÕt qu¶ ®o ë c¸c ®ît thùc nghiÖm ®Òu cã chung quy luËt vµ cã gi¸ trÞ gÇn víi kÕt qu¶ ë
b¶ng 1, b¶ng 2 d−íi ®©y.
B¶ng 1. Gi¸ trÞ nhiÖt ®é ngän löa sau c¸c lÇn thùc nghiÖm
C
0
NhiÖt ®é ngän löa,
C NhiÖt ®é gia nhiÖt dÇu, 0
Sè lÇn ®o
90 100 110 120 130
lÇn 1 850 990 1120 1170 1225
lÇn 2 880 998 1102 1120 1260
lÇn 3 900 997 1109 1145 1250
lÇn 4 902 998 1090 1205 1250
Trung b×nh 883 995.75 1105.25 1160 1246.25
850
990
1225
1120
1170
880
998
1102
1260
1120
900
997
1109
1145
1250
902
998
1090
1205 1250
883
995.75
1105.25
1160
1246.25
800
850
900
950
1000
1050
1100
1150
1200
1250
1300
85 90 95 100 105 110 115 120 125 130
NhiÖt ®é gia nhiÖt dÇu, ®é C
nhiÖt ®é ngän löa, ®é C
NhiÖt ®é ngän löa ë lÇn ®o thø nhÊt NhiÖt ®é ngän löa ë lÇn ®o thø hai
NhiÖt ®é ngän löa ë lÇn ®o thø ba NhiÖt ®é ngän löa ë lÇn ®o thø t−
NhiÖt ®é trung b×nh ngän löa
H×nh 3. §å thÞ quan hÖ gi÷a nhiÖt ®é ngän löa víi nhiÖt ®é gia nhiÖt dÇu
B¶ng 2. Gi¸ trÞ nhiÖt ®é ®¸ - c¸t sÊy nãng sau c¸c lÇn ®o
0C NhiÖt ®é s¶n phÈm,
C NhiÖt ®é gia nhiÖt dÇu, 0
Sè lÇn ®o
90 100 110 120 130
LÇn 1 138 149 172 181 190
LÇn 2 139 151 168 177 193
LÇn 3 141 151 169 179 191
LÇn 4 141 152 167 186 191
Trung b×nh 139.75 150.75 169 180.75 191
