Chơng 5
Thiết bị đốt nhiên liệu
5.1. Thiết bị đốt nhiên liệu rắn
Để đốt cháy nhiên liệu, trong các lò luyện kim cũng nh trong các lò công nghiệp
nói chung, ngời ta sử dụng thiết bị gọi là thiết bị đốt. Thiết bị đốt cần đảm bảo đốt
cháy nhiên liệu một cách hiệu quả, mặt khác phải đơn giản về kết cấu, dễ sử dụng và
sửa chữa.
Để đốt nhiên liện rắn mà chủ yếu là than dạng cục ngời ta sử dụng thiết bị đốt
gọi là buồng đốt. Buồng đốt nhiên liệu rắn đợc chia thành:
+ Buồng đốt thủ công : thao tác cấp than bằng thủ công.
+ Buồng đốt cơ khí: thao tác cấp than cơ khí hóa.
5.1.1. Buồng đốt thủ công
Buồng đốt thủ công đợc chia thành hai loại: buồng đốt ghi phẳng và buồng đốt
ghi nghiêng.
Buồng đốt ghi phẳng: Cấu trúc của buồng đốt ghi phẳng trình bày trên hình 5.1a.

1
2
3
5
4
6
a)
b)
c)


7
6
5
4
3
1
2 Hình 5.2 Sơ đồ buồng đốt ghi nghiêng
1) Bongke chứa than 2) Cơ cấu điều chỉnh 3) Ghi nghiêng
4) Ghi phẳng 5) Cửa gió trên 6) Cửa gió dới 7) Cửa tháo xỉ Ghi lò gồm 2 phần: phần chủ yếu là ghi nghiêng (3) và một phần là ghi phẳng (4).
Ghi nghiêng đợc tạo bởi các thanh ghi bản rộng từ 200 - 250 mm ghép thành bậc 70 -
100 mm, tạo thành một mặt phẳng nghiêng so với mặt phẳng ngang một góc từ 35 -
40
o
.

-80-
Than đợc cấp từ bongke chứa (1) rơi xuống ghi nghiêng (3) và đợc đốt cháy
Than từ bongke chứa (1) đợc cơ cấu cấp đa vào xoắn tải (3) và đợc đẩy lên
cao hơn mặt ghi hình phểu (4), còn gió đợc cấp vào buồng gió (6) và qua các lỗ mắt
ghi đi lên đốt cháy than. Xỉ tạo thành trong quá trình cháy lăn xuống ghi chứa xỉ và rơi
xuống buồng chứa (7).
-81-
Trong buồng đốt cơ khí cấp than từ phía trên bằng cánh gạt, ngời ta dùng cơ cấu
quay kiểu cánh gạt, than từ bongke rơi vào buồng cấp đợc các cánh gạt tung lên mặt
ghi. Lợng than cấp đợc điều chỉnh bởi tốc độ quay cánh gạt.
Trong buồng đốt cơ khí cấp than từ phía trên bằng khí nén, ngời ta dùng khí nén
đẩy than tung lên mặt ghi, lợng than cấp đợc điều chỉnh bằng cách thay đổi áp suất
khí nén.
Buồng đốt cơ khí cải thiện điều kiện lao động cho ngời thao tác, nhng kết cấu
phức tạp, giá thành cao, chỉ thích hợp với lò có công suất nhiệt lớn.
5.1.3. Tính toán buồng đốt
a) Chọn kiểu buồng đốt
Khi thiết kế buồng đốt, cần căn cứ vào đặc điểm của nhiên liệu, công suất nhiệt
của lò để chọn kiểu buồng đốt thích hợp. Nguyên tắc chung để chọn kiểu buồng đốt:
+ Nếu buồng đốt có công suất nhiệt nhỏ thì nên dùng buồng đốt thủ công, đối với
lò công suất nhiệt lớn nên dùng buồng đốt cơ khí.
+ Nếu than có cở cục nhỏ hoặc dễ vở vụn dùng buồng đốt ghi tấm phẳng hoặc
dùng ghi nghiêng khi công suất nhiệt tơng đối lớn. Than có cỡ cục trung bình và lớn
sử dụng buồng đốt ghi thanh.

r - cờng độ nhiệt của ghi lò [W/m
2
].
-82-
Giá trị của R, r chọn theo bảng (bảng
5.1
).
Bảng
5.1
Cờng độ cháy và cờng độ nhiệt của ghi lò
r .10
-3
Dạng
nhiên liệu
Kiểu
buồng đốt
R
kg/m
2
.h
Kcal/m
2
.h W/m
2
Than củi Ghi thủ công 200 - 300 400 - 1 500 465 - 1 744
Than bùn Ghi thủ công 200 - 400 600 - 1 200 697 - 1 395
Than đá Ghi thủ công 70 - 120 300 - 1 500 349 - 1 744
Than antraxit Ghi thủ công 100 - 120 400 - 1 500 465 - 1 744

- Chọn tỉ lệ mắt ghi và các kích thớc cơ bản của ghi: Căn cứ vào loại than, cỡ hạt

Chiều cao buồng đốt xác định theo công thức:

F
V
H =
[m] (5.4)
Trong đó: V- thể tích buồng đốt [m
3
].
F - diện tích mặt ghi [m
2
].
-83-
Bảng
5.3
Mật độ nhiệt thể tích của buồng đốt
Buồng đốt lò nung Buồng đốt lò sấy
Loại nhiên liệu
kcal/m
3
.h W/m
3
kcal/m
3
.h W/m
3
Than củi, than bùn 300 - 400 348 - 465 200 - 250 232 - 290
Than đá 230 - 450 290 - 523 250 - 300 290 - 348
Mazut 250 - 500 290 - 581 200 - 300 232 - 348
Nhiên liệu khí 200 - 350 230 - 407 200 - 250 232 - 290

CO%
12
.
F.400
B
3h














=
[mmH
2
O] (5.5)
Buồng đốt ghi phẳng đốt than bùn:

2
2
2
tt

mh






=
[mmH
2
O] (5.7)
Trong đó:
B - lợng nhiên liệu cần đốt trong một giờ [kg/h].
F - diện tích mặt ghi [m
2
].
%CO
2
- hàm lợng CO
2
trong khói lò [%].
m - hệ số phụ thuộc hàm lợng tro của than m = 25 - 50.
Trong thực tế tổn thất áp suất qua ghi vào khoảng 90 - 120 mmH
2
O, nếu tính cả
tổn thất do lớp than thì áp suất gió dới ghi cần khoảng 100 - 120 mmH
2
O. Đối với các
buồng đốt nhiệt độ cao, đốt than ít chất bốc, muốn cho than cháy hoàn toàn thì áp suất
gió dới ghi cần tăng lên, vào khoảng 120 - 140 mmH

2 3
1
Hình 5.4 Buồng đốt than bụi kiểu xiclôn
1) Cửa cấp không khí đợt 1 2)Cửa cấp than bụi 3) Cửa cấp không khí đợt 2 Khi đốt, than bụi đợc không khí nén phun vào buồng đốt theo hớng tiếp tuyến
với thành buồng đốt tạo thành dòng xoáy và bị đốt cháy. Lợng không khí đợt 1 dùng
để phun bụi than tạo thành hỗn hợp chiếm khoảng 20% lợng không khí cần thiết để
đốt nhiên liệu, tốc độ phun khoảng 20 - 25 m/s, không khí còn lại đợc nung nóng
trớc đến khoảng 400
o
C và phun vào lò với tốc độ khoảng 80 - 100 m/s.
b) Đốt than bụi trực tiếp trong buồng lò
Sơ đồ đốt thiết bị đốt nhiên liệu trực tiếp trong buồng lò trình bày trên hình
5.5
.
Than bụi từ bong ke chứa (1) qua xoắn tải cấp (2) cùng với không khí đợt 1 đợc
cấp vào mỏ phun (3) phun vào buồng lò và đợc đốt cháy tạo thành ngọn lửa rõ rệt
ngay trong buồng lò. Tỉ lệ không khí đợt 1, tuỳ thuộc vào loại than, chiếm từ 20 - 50
%, tốc độ dòng hỗn hợp khi ra khỏi miệng phun khoảng 20 - 40 m/s. Tốc độ phun của
không khí đợt 2 chọn lớn hơn tốc độ dòng hỗn hợp không khí đợt một + bụi than.
Trong trờng hợp nung nóng trớc không khí, nhiệt độ nung không khí đợt 1 không
quá 150

Chất bốc 15%, tro 5% 25 3 - 4
Chất bốc 15%, tro 15% 20 2 - 3

Đốt nhiên liệu bụi có u điểm: than cháy tốt, ổn định, hệ số d không khí nhỏ, sử
dụng đợc than vụn nhng có nhợc điểm sản vật cháy chứa nhiều bụi.
5.3. Thiết bị đốt nhiên liệu lỏng
Để đốt nhiên liệu lỏng ngời ta dùng thiết bị đốt gọi là mỏ phun. Theo áp suất
làm việc, các mỏ phun đợc chia ra:
+ Mỏ phun áp suất thấp: áp suất chất biến bụi nhỏ hơn áp suất tới hạn.
+ Mỏ phun áp suất cao: áp suất chất biến bụi lớn hơn áp suất tới hạn.
5.3.1. Mỏ phun áp suất thấp
Trong mỏ phun áp suất thấp, chất biến bụi là không khí có áp suất từ 300 - 800
mmH
2
O, tốc độ chất biến bụi khi ra khỏi miệng phun từ 50 - 80 m/s.
Trên hình 5.6 trình bày sơ đồ cấu tạo của một số loại mỏ phun áp suất thấp.
Trong mỏ phun hình 5.6a, dầu phun ra từ ống (1) gặp dòng không khí trong ống (2) bị
biến thành bụi dầu cùng với không khí phun ra khỏi miệng phun (4) và đợc đốt cháy.
-87-
Không khí vào mỏ phun có áp suất khoảng 500mmH
2
O, tốc độ từ 70 - 80 m/s. Kiểu mỏ
phun này có kết cấu đơn giản nhng luôn luôn phải giữ cho mỏ phun làm việc đủ công
suất. 1
2
3
4

330 m/s hoặc lớn hơn. 3
1
2 Hình 5.7 Mỏ phun áp suất cao
1) Đờng dẫn dầu 2) Đờng dẫn chất biến bụi 3) Đờng dẫn không khí

-88-
Trong mỏ đốt hình
5.7
, dầu đợc dẫn vào ống (1), chất biến bụi đợc dẫn và ống
(2), còn không khí đốt nhiên liệu đợc dẫn vào qua ống (3). Khi ở nhiệt độ thờng, tốc
độ của không khí biến bụi ra khỏi miệng ống phun đạt từ 300 - 320 m/s, nếu nung
nóng trớc đến 200 - 300
o
C, tốc độ có thể đạt tới 500 - 530 m/s. Lợng chất biến bụi
nếu là không khí nén cần 0,6 - 0,8 m
3
/kg, nếu là hơi nớc cần 0,4 - 0,6 kg hơi/kg.
Với loại mỏ đốt này, nếu kích thớc nhỏ thì chiều dài ngọn lửa khoản 2,5 - 4 m,
nếu kích thớc lớn có thể tới 6 - 7 m.

3

đốt có sẵn.
a) Tính toán mỏ phun áp suất thấp
Thông số ban đầu:
+ Loại nhiên liệu.
-89-