CÂU HỎI GIỮA KÌ MÔN LÒ CÔNG NGHIỆP
1. Lò công nghiệp là gì? Các chỉ tiêu chính?
LCN là thiết bị nhiệt, tạo ra môi trường có nhiệt độ cao để thực hiện các quá trình
công nghệ: nung nóng, nấu chảy.
Vd. Lò luyện thép; lò nấu thủy tinh; lò nung thép để cán, rèn dập’ lò ống quay để
sản xuất xi măng; lò nung vôi; lò sấy.
Lượng nhiệt cấp cho lò là nhiệt năng tỏa ra khi đốt cháy nhiên liệu hoặc biến đổi
điện năng thành nhiệt năng. Trong các lò công nghiệp, sự trao đổi nhiệt có tầm quan
trọng hàng đầu. Cấu trúc hợp lý của lò, chế độ nhiệt và nhiệt độ phù hợp yêu cầu công
nghệ là những nhân tố có ảnh hưởng trực tiếp và quyết định tới:
- Chất lượng sp.
- Năng suất lò và năng suất các thiết bị liên quan tới lò.
- Giảm tỉ lệ phế phẩm, giảm chi phí vật liệu, giảm suất tiêu hao nhiên liệu.
- Không làm ô nhiễm môi trường.
2. Các đặc trưng cơ bản của LCN?
- Chế độ nhiệt độ của lò
- Chế độ nhiệt của lò
- Công suất nhiệt của lò
- Năng suất lò
- Các hiệu suất sử dụng nhiệt và hiệu suất sử dụng nhiên liệu của lò
3. Phân loại LCN?
3.1. Phân loại theo nguồn nhiệt:
Nhiệt sinh ra trong lò do quá trình biến đổi một dạng năng lượng nào đó thành nhiệt
năng. Các dạng năng lượng có thể là:
- Năng lượng hóa học của nhiên liệu
- Năng lượng hóa học của kl lỏng
- Điện năng
a) Lò nhiên liệu: sử dụng nhiên liệu. Nguồn nhiệt của lò là nhiệt tỏa ra khi đốt cháy
nhiên liệu, thus các lò nhiên liệu còn được gọi là các lò có ngọn lửa.
b) Lò điện: lò sử dụng điện năng. Điện năng được chuyển hóa thành nhiệt năng.
Theo nguyên lý biến đổi điện năng thành nhiệt năng, người ta lại phân loại lò
thành lò điện trở, lò hồ quang, lò điện tần số, lò plasma.
+ Lò điện trở: điện năng chuyển hóa thành nhiệt năng theo định luật Joule – Lence
+ Lò hồ quang: điện năng chuyển hóa thành nhiệt năng do phóng điện qua môi
trường khí.
+ Lò điện tần số: điện năng chuyển hóa thành nhiệt năng do sự cảm ứng điện từ:
dòng điện tần số cao chạy qua cuộn cảm và tạo ra từ trường biến thiên có tần số cao.
Vật dẫn đặt trong từ trường biến thiên sẽ cảm ứng và tạo ra dòng điện xoáy. Dòng
điện xoáy này làm vật nóng lên hoặc chảy lỏng.
+ Lò điện plasma: nhiệt sinh ra do sự ion hóa khí với cường độ cao.
c) Lò tự phát nhiệt: nhiệt được tỏa ra ngay trong bản thân vật liệu được gia công
nhiệt. Các lò này không cần cung cấp năng lượng từ bên ngoài. Vd: lò luyện
thép LD, lò chuyển luyện thép. Các lò tự sinh nhiệt thường gặp là các lò lớp sôi
để nung quặng sunfua kẽm, sunfua niken, sunfua đồng, nung các phế thải cả
pirit.
3.2. Phân loại theo đặc điểm công nghệ
a) Lò nấu chảy: các lò nhóm này có đặc điểm là vật liệu gia công được nấu chảy. Vd:
lò nấu chảy kl đen để đúc hoặc hợp kim hóa, các lò nấu thủy tinh, các lò nhiệt
luyện kim loại (lò tôi, ủ, ram).
b) Lò nung: vật liệu gia công được nung nóng nhưng không hóa lỏng. Vd: lò nung
thép để rèn, để cán; các lò nhiệt luyện kim loại (lò tôi, ủ, ram)
3.3. Phân loại theo chế độ nhiệt của lò
Các lò có cùng đặc tính trao đổi nhiệt vào cùng một nhóm.
Trong lò có hai quá trình trao đổi nhiệt: trao đổi nhiệt từ nguồn nhiệt (ngọn lửa, ngọn
lửa hồ quang điện, dây đốt) tới bề mặt vật nung, có sự tham gia trao đổi nhiệt của
tường lò, được gọi là quá trình trao đổi nhiệt bên ngoài.
Qúa trình truyền nhiệt từ lớp bề mặt vật nung tới những lớp phía trong của vật nung
được gọi là trao đổi nhiệt bên trong.
Trao đổi nhiệt bên ngoài chủ yếu là trao đổi nhiệt bức xạ hoặc trao đổi nhiệt đối lưu
hoặc cả bức xạ và đối lưu.
Trao đổi nhiệt bên trong chủ yếu là dẫn nhiệt (vật nung là chất rắn) hoặc vừa dẫn
nhiệt vừa đối lưu (vật nung là dịch thể).
Theo đặc điểm trao đổi nhiệt bên ngoài phân ra thành 2 nhóm:
a) Lò làm việc ở chế độ bức xạ nhiệt: sự trao đổi nhiệt bên ngoài chủ yếu là bức xạ,
nhiệt độ lò cao (>600). Trong nhóm này lại được chia thành 3 nhóm:
- Bức xạ phân bố đều: chế độ mà dòng nhiệt bức xạ từ nguồn nhiệt tới bề mặt vật
nung bằng dòng nhiệt bức xạ từ nguồn nhiệt tới tường lò, nóc lò.
- Bức xạ trực tiếp: dòng nhiệt từ nguồn nhiệt tới bề mặt vật nung lớn hơn dòng
nhiệt bức xạ từ nguồn nhiệt tới bề mặt tưởng lò, nóc lò. Dùng trong các lò nấu
chảy như lò luyện thép Mactanh, lò điện hồ quang. Ở các lò này, ngọn lửa được
hướng sát bề mặt vật nung.
- Bức xạ gián tiếp: dòng nhiệt bức xạ từ nguồn nhiệt tới bề mặt vật nung nhỏ hơn
dòng nhiệt bức xạ từ nguồn nhiệt tới bề mặt tường lò, nóc lò. Ngọn lửa hướng
gần tường lò, nóc lò; tường lò, nóc lò được đốt nóng và bức xạ nhiệt, phản xạ
nhiệt cho vật nung. Chế độ này thường được dùng khi không được phép nung
nóng cục bộ vật nung, vật nung cần nung đều.
b) Lò làm việc ở chế độ đối lưu
Khi nhiệt độ nhỏ hơn 600C thì vai trò trao đổi nhiệt đối lưu là chủ yếu. Nhiệt độ lò
thấp, khí lò được đối lưu tốt thì sự trao đổi nhiệt đối lưu càng chiếm ưu thế. Thuộc
nhóm là này là các lò sấy, lò nung gió hoặc các thiết bị trao đổi nhiệt, lò muối, các lò
nhiệt luyện có nhiệt độ thấp.
c) Lò làm việc ở chế độ lớp: sử dụng khi gia công nhiệt các vật liệu ở dạng cục, dạng
hạt hoặc bụi. Vật liệu được chất trong không gian làm việc của lò. Khí nóng
chuyển động giữa các hạt liệu. Ở chế độ lớp, tồn tại đồng thời cả ba dạng truyền
nhiệt (bức xạ, đối lưu và dẫn nhiệt).
Thường gặp ba dạng khác nhau chế độ lớp:
-Lớp chặt: hạt liệu nằm thành lớp, kề sát nhau và chất đầy trong thể tích làm việc
của lò. Vật liệu hạt chuyển động từ trên xuống dưới. Khí nóng thổi từ dưới lên
trên, chuyển động qua khe hở giữa các hạt liệu. Vd: lò cao luyện gang, lò đứng
nấu gang…
-Lớp sôi: hạt liệu dưới tác động thổi mạnh hơn của dòng khí sẽ tách xa nhau ra và
ở trạng thái giống như sự sôi, chính vì vậy được gọi là lớp sôi. Trong lớp sôi, các
hạt liệu được xáo trộn mạnh mẽ. Vd: lò đứng nung vl manhedit, các lò nung oxit
kẽm là các lò làm việc ở chế độ lớp sôi.
-Lớp lơ lửng: vật liệu được nghiền nhỏ thành bụi. Dưới tác động thổi của dòng
khí, các hạt bụi được nâng lên và “treo lơ lửng” trong dòng khí, thus gọi là lớp
lơ lửng. Vd: lò nung quặng sunfua, quặng pirit, lò nung dung dịch cô của sunfua
kẽm, đồng.
3.4. Phân loại theo đặc điểm
Về cấu trúc lò, người ta phân lò thành:
- Các lò ống quay
- Lò hầm, lò giếng
- Lò buồng
- Lò bể
- Lò nung liên tục
3.5. Các đặc trưng cơ bản.
1. Chế độ nhiệt độ của lò: nhiệt độ lò là đặc trưng mang tính quy ước. Không phải
nhiệt độ của nguồn nhiệt hay nhiệt độ mặt trong tường lò, nóc lò mà là nhiệt độ
trung bình trong không gian làm việc của lò, thường nhỏ hơn nhiệt độ nguồn và
lớn hơn tường. Nhiệt độ lò có thể thay đổi theo kgian làm việc của lò, theo thời
gian. Sự thay đổi này được gọi là chế độ nhiệt độ của lò.
2. Chế độ nhiệt của lò: lượng nhiệt cung cấp cho lò ở mỗi thời điểm được gọi là phụ
tải nhiệt ở thời điểm đó. Chế độ nhiệt của lò là sự thay đổi phụ tải nhiệt theo thời
gian. Thường thay đổi phụ thuộc vào công nghệ.
3. Công suất nhiệt của lò: là phụ tải nhiệt lớn nhất mà lò có thể tiếp nhận được trong
một đơn vị thời gian. Đơn vị kW.
4. Năng suất lò: trọng lượng hoặc khối lượng của vl được gia công nhiệt hoặc sản
phẩm nấu luyện của lò tính trong một đơn vị tgian. Phụ thuộc vào cường độ trao
đổi nhiệt, đặc tính công nghệ, và cấu trúc lò.
5. Hiệu suất sử dụng nhiệt và hiệu suất sử dụng nhiên liệu: tổn thất nhiệt của lò ra mt
ngoài phụ thuộc chủ yếu vào chất lượng cách nhiệt của lò, phụ thuộc vào cấu trúc
lò, pp chất liệu vào và lấy liệu ra. Để đặc trưng cho khả năng sử dụng nhiệt của lò
và cấu trúc của lò ngta sử dụng đại lượng “hiệu suất sử dụng nhiệt”, là tỷ lệ giữa
tổng lượng nhiệt có ích và lượng nhiệt tổn thất trong khu vực lò so với toàn bộ lg
nhiệt cấp cho lò. Hiệu suất sử dụng nl là tỷ số giữa lượng nhiệt có ích cần để gia
công vl và lượng nhiệt cấp vào lò chỉ do đốt cháy nl
6. Suất tiêu hao nhiên liệu tiêu chuẩn: là lượng nhiên liệu tiêu chuẩn cần thiết để gia
công một đơn vị khối lượng vl. Được dùng để so sánh các lò về phương diện sử
dụng nhiệt.
CHƯƠNG 2:
1. Nhiên liệu là gì, yêu cầu cơ bản?
Là vật chất được sử dụng để giải phóng năng lượng khi cấu trúc vật lý hoặc hóa
học bị thay đổi. Nhiên liệu giải phóng năng lượng thông qua quá trình hóa
học như cháy hoặc quá trình vật lý, ví dụ phản ứng nhiệt hạch, phản ứng phân hạch.
Tính năng quan trọng của nhiên liệu đó là năng lượng có thể được giải phóng khi cần
thiết và sự giải phóng năng lượng được kiểm soát để phục vụ mục đích của con người.
Yêu cầu cơ bản:
Sản phẩm cháy phải ở thể khí
Hàm lượng chất cháy (H, C) cao
Sản phẩm cháy không có hoặc có ít độc hại
Khống chế được
Nhiều, dễ khai thác và giá thành rẻ
2. Các loại NL? Vai trò các nguyên tố trong NL?
Phân loại theo nguồn gốc:
Nhiên liệu tái tạo: