Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp GVHD : T.S Trần Văn Vang
CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ LÒ DẦU TRUYỀN NHIỆT VÀ NHIÊN LIỆU
1.1. Giới thiệu sự cần thiết của lò dầu truyền nhiệt :
Lò hơi nước đã có hàng trăm năm nay, nó có những ưu điểm rõ rệt mà ta không
thể phủ nhận được như: có thể làm việc với nhiệt độ rất cao, chi phí lắp đặt ban đầu
rẻ, môi chất tải nhiệt rất dễ kiếm Tuy nhiên sự ra đời của lò dầu truyền nhiệt có
những ưu điểm hơn nhiều, lò dầu dầu truyền nhiệt vẫn làm việc với nhiệt độ cao,
nhưng áp suất làm việc rất thấp, tức là nếu cùng một nhiệt độ so với lò hơi nước thì lò
dầu truyền nhiệt làm việc với áp suất thấp hơn nhiều., ví dụ lò dầu truyền nhiệt khi
làm việc ở 600ºF thì áp suất làm việc vẫn rất thấp, nhưng nếu so với lò hơi nước nếu
làm việc ở 600ºF thì áp suất khi làm việc lên đến 1600psi, do vậy lò dầu truyền nhiệt
làm việc rất an toàn, nên có thể hoàn toàn tự động hóa rất cao, mặt khác lò dầu truyền
nhiệt làm việc không có nước nên không bị ăn mòn hóa học bởi nước, và rất sạch sẽ.
Ngoài ra lò dầu truyền nhiệt làm việc với hiệu suất rất cao, nó ít tổn thất nhiệt.
Hình 1.1. Lò dầu truyền nhiệt đốt dầu và đốt than
Nguyên lý làm việc chung :
Nhiên liệu được đốt trong buồng lửa sinh nhiệt, sản phẩm cháy ( khói ) và ngọn
lửa trao đổi nhiệt ( chủ yếu bằng bức xạ) cho cụm ống trao đổi nhiệt 1 gia nhiệt cho
dầu chuyển động cưỡng bức ( nhờ bơm dầu ) bên trong ống làm dầu nóng lên, khói
sau khi trao đổi nhiệt ở cụm ống trao đổi nhiệt 1 quay trở về pass 1 ( là khoảng cách
giữa cụm ống trao đổi nhiệt 1 và cụm ống trao đổi nhiệt 2) lần nữa khói trao đổi nhiệt
cho cả 2 cụm ống, sau đó khói về pass 2 là khe hẹp giữa mặt ngoài cụm ống trao đổi
nhiệt 2 và vách lò, dầu sau khi nhận nhiệt của khói nóng lên và đi ra ngoài đến thiết
SVTH: Ngô Mậu Năm – Lớp 04N1 – Khoa CN Nhiệt Điện Lạnh Trang : 1
Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp GVHD : T.S Trần Văn Vang
bị sử dụng nhiệt. Khói sau khi trao đổi nhiệt, thì nhiệt độ sẽ giảm xuống và thoát ra
ngoài nhờ cột áp của ống khói, ngoài ra một phần khói được sử dụng tái tuần hoàn
quay trở về buồng đốt.
1.2. Giới thiệu về dầu truyền nhiệt :
Dầu truyền nhiệt là một chất lỏng dùng để truyền nhiệt, nên cần đảm bảo tính
2
/s và 12.5 m m
2
/s.
3. Điểm bốc cháy:
Điểm bốc cháy của nhiên liệu là nhiệt độ tại đó nhiên liệu được gia nhiệt để
hơi có thể bắt cháy ngay khi ngọn lửa đi qua. Điểm bốc cháy của dầu Seriola 1510 là
260ºC và dầu Seriola 6100 là 290ºC.
4. Cặn carbon:
SVTH: Ngô Mậu Năm – Lớp 04N1 – Khoa CN Nhiệt Điện Lạnh Trang : 2
Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp GVHD : T.S Trần Văn Vang
Cặn carbon chỉ ra xu hướng dầu bám một lớp xỉ rắn carbon trên bề mặt nóng
ảnh hưởng đến quá trình truyền nhiệt cho dầu tải nhiệt.
1.3. Nhiên liệu đốt cho trong lò dầu truyền nhiệt
1.3.1. Nhiên liệu than
1.3.1.1. Phân loại
Than được phân loại thành những loại chính bao gồm anthraxit, bitum và than
non. Tuy nhiên, ranh giới giữa chúng không rõ ràng. Than còn được phân loại thành
than bán anthraxit, bán bitum, và bitum phụ. Nếu xét trên góc độ địa chất, anthraxit là
than lâu đời nhất. Nó là than cứng chứa chủ yếu là cacbon với một ít hàm lượng chất
bốc và thường không có độ ẩm. Than non là than trẻ nhất. Loại than này mềm và
chứa chủ yếu là chất bốc, hàm lượng ẩm và ít cacbon cố định. Cacbon cố định là
cacbon ở trạng thái tự do, không kết hợp với các chất khác. Chất bốc liên quan đến
các chất cháy được của than, bọ bốc hơi khi than được gia nhiệt.
Loại than thường được sử dụng nhất là than anthraxit và bán anthraxit.
Bảng 1. Phân loại than dựa theo nhiệt trị
Loại Dải nhiệt trị (kcal/kg)
A Trên 6200
B 5600 - 6200
C 4940 - 5600
không bay hơi với khí. Cacbon cố định đưa ra ước tính sơ bộ về nhiệt trị của than.
- Các chất bốc : là mêtan, hydrocacbon, hydro, CO và các khí không cháy như
CO
2
, nitơ có trong than. Khoảng điển hình của các chất bốc là từ 20 – 35 %. Các chất
bốc tăng tương ứng chiều dài của ngọn lửa, và giúp than bắt lửa dễ hơn, thiết lập giới
hạn tối thiểu độ cao của lò và thể tích lò.
- Hàm lượng tro xỉ: Tro xỉ là một tạp chất không bị cháy, hàm lượng thường
chiếm từ 5 – 40 %. Tro xỉ làm giảm công suất xử lý và đốt cháy, tăng chi phí xử lý,
ảnh hưởng đến hiệu suất cháy và hiệu suất của lò, tạo tro xỉ và clanke hóa.
- Hàm ẩm : Độ ẩm trong than phải được vận chuyển xử lý và lưu trữ. Vì nó
làm mất khả năng dễ cháy nên làm giảm lượng nhiệt trên mỗi kg than. Dải điển hình
là 0,5 – 10%.
SVTH: Ngô Mậu Năm – Lớp 04N1 – Khoa CN Nhiệt Điện Lạnh Trang : 4
Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp GVHD : T.S Trần Văn Vang
- Độ ẩm : làm tăng tổn thất nhiệt, do bốc hơi và hơi quá nhiệt. Về một khía
cạnh nào đó giúp giải quyết các hạt than mịnh dính với nhau. Giúp truyền nhiệt bức
xạ.
- Hàm lượng lưu huỳnh : Khoảng điển hình là từ 0,5 – 0,8%. Lưu huỳnh ảnh
hưởng đến xu hướng tạo tro xỉ và clinke, ăn mòn ống khói và các thiết bị khác như bộ
sấy khí và các thiết bị trao đổi nhiệt, hạn chế nhiệt độ khí thải.
Bảng 3. Bảng so sánh thành phần nhiên liệu của than
STT
Thành phần làm việc của nhiên liệu, % Q
t
lv
kcal/kg
V
c
%
tham khảo 15°C. Tỷ trọng được đo bằng tỷ trọng kế. Kiến thức về tỷ trọng hữu ích
trong các tính toán định lượng và đánh giá khả năng bắt lửa. Đơn bị của tỷ trọng là
kg/m
3
.
1.3.2.2. Trọng lượng riêng
SVTH: Ngô Mậu Năm – Lớp 04N1 – Khoa CN Nhiệt Điện Lạnh Trang : 5
Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp GVHD : T.S Trần Văn Vang
Được định nghĩa là tỷ số giữa khối lượng của một thể tích dầu đã cho với khối
lượng của thể tích tương tự của nước ở nhiệt độ cho trước. Tỷ trọng của nhiên liệu
trên nước được gọi là trọng lượng riêng. Trọng lượng riên của nước là 1. Vì trọng
lượng riêng là một tỷ số, nó không có đơn vị. Người ta sử dụng tỉ trọng kế để đo
trọng lượng riêng. Trọng lượng riêng được sử dụng trong các tính toán liên quan đến
khối lượng và thể tích. Bảng dưới đây cho biết trọng lượng riêng của một số dầu
nhiên liệu.
Bảng 4. Trọng lượng riên của các loại dầu nhiên liệu khác nhau
Dầu nhiên liệu DO FO
Trọng lượng riêng 0,85 – 0,87 0,88 – 0,98
1.3.2.3. Độ nhớt
Độ nhớt của chất lỏng là phép đo sự ma sát của dòng chảy. Độ nhớt phụ thuộc
vào nhiệt độ và giảm khi nhiệt độ tăng. Bất cứ giá trị số học nào của độ nhớt đều
không có nghĩa trừ khi nhiệt độ cũng cụ thể. Độ nhớt được đo bằng
Stokes/Centistokes. Trong một số trường hợp, độ nhớt sử dụng đơn vị Engler,
Saybolt hoặc Redwood. Mỗi loại dầu đều có nhiệt độ riêng – mối tương quan với độ
nhớt. Dụng cụ được sử dụng để đo độ nhớt gọi là nhớt kế.
Độ nhớt là một đặc tính quan trọng trong việc bảo quản và sử dụng dầu. Nó
ảnh hưởng đến nhiệt độ của quá trình gia nhiệt sơ bộ để vận chuyển, bảo quản và
phun dầu thích hợp. Nếu dầu quá nhớt, sẽ khó bơm, khó châm lửa đốt, và khó vận
chuyển. Hoạt động phun cũng sẽ không tốt do cặn bám carbon ở các đầu đốt hoặc
bám trên thành ống. Vì vậy phải gia nhiệt sơ bộ để đảm bảo hoạt động phun dầu.
1.3.2.8. Lưu huỳnh
Lượng lưu huỳnh trong dầu nhiên liệu phụ thuộc chủ yếu vào nguồn dầu thô
và một phần vào quá trình lọc dầu. Hàm lượng lưu huỳnh bình thường trong dầu đốt
lò là khoảng 2-4% quá trình lọc dầu
Bảng 6. Lưu huỳnh trong các dầu nhiên liệu khác nhau
Dầu nhiên liệu % Lưu huỳnh
Dầu hỏa 0.5 – 0.2
Dầu Diezen 0.05 – 0.25
Dầu DO 0.5 – 1.8
SVTH: Ngô Mậu Năm – Lớp 04N1 – Khoa CN Nhiệt Điện Lạnh Trang : 7
Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp GVHD : T.S Trần Văn Vang
Dầu FO 2.0 – 4.0
Nhược điểm chính của lưu huỳnh là nguy cơ ăn mòn do H
2
SO
4
tạo nên trong
và sau quá trình cháy, và nước ngưng ở những phần lạnh của ống khói, bộ sấy khí sơ
bộ và thiết bị trao đổi nhiệt.
1.3.2.9. Hàm lượng tro
Giá trị xỉ liên quan đến các chất vô cơ hoặc muối trong dầu nhiên liệu. Mức
độ tro trong các nhiên liệu chưng cất là không đáng kể. Nhiên liệu dư có mức độ tro
cao hơn. Những muối này có thể là hợp chất của natri, vanadi, canxi, magie, silic, sắt,
nhôm, niken v.v Thông thường, giá trị tro nằm trong khoảng 0,03 – 0,07%. Tro dư
trong nhiên liệu lỏng có thể gây ra cặn bám trên thiết bị đốt. Tro gây nên hiệu ứng ăn
mòn ở các đầu đốt, gây hư hỏng các vật liệu chịu lửa ở nhiệt độ cao và làm tăng ăn
mòn nhiệt độ cao và tắt nghẽn thiết bị.
1.3.2.10. Cặn carbon
Cặn carbon chỉ ra xu hướng dầu bám một lớp xỉ rắn cacbon trên bề mặt nóng,
như lò đốt hoặc vòi phun, khi các thành phần bay hơi sẽ bay hơi. Dầu dư chứa 1%
-Khí từ than
-Khí từ rác thải và sinh khối
-Từ các quy trình công nghiệp (khí lò đốt)
Khí làm từ xăng dầu
-Khí hóa lỏng LPG
-Khí từ quá trình lọc dầu
-Khí từ hóa dầu
Khí làm từ quá trình lên men
Nhiên liệu khí hay được sử dụng là khí hóa lỏng LPG, khí tự nhiên, khí lò đốt,
khí lò cốc, v.v Nhiệt trị của nhiên liệu khí được thể hiện bằng kcal/m
3
, tại
nhiệt độ bình thường (20ºC) và áp suất bình thường (760 mm Hg).
1.3.3.2. Đặc tính các loại nhiên liệu khí
Vì hầu hết các thiết bị sử dụng khí đốt không thể sử dụng hàm lượng nhiệt
trong hơi nước, nhiệt trị cao không quan trọng lắm. Nên nhiên liệu cần được so sánh
SVTH: Ngô Mậu Năm – Lớp 04N1 – Khoa CN Nhiệt Điện Lạnh Trang : 9
Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp GVHD : T.S Trần Văn Vang
dựa trên nhiệt trị thấp. Điều này đặc biệt đúng với khí thiên nhiên, vì hàm lượng
hydro tăng sẽ khiến lượng nước tạo thành trong quá trình cháy cao.
Bảng 8. Các đặc tính lý hóa điển hình của các loại nhiên liệu khí
Khí nhiên liệu
Độ nhớt
tuyệt đối
Nhiệt trị
cao hơn
kcal/m
3
Tỷ lệ
khí/khí
(C
4
H
10
) và Butylen (C
4
H
8
). LPG có thể được xác định là các hydrocacbon, ở dạng khí
dưới áp suất khí quyển bình dụng áp suất trung hòa. Dù thường được sử dụng dưới
dạng khí, chúng được bảo quản và vận chuyển như các dung dịch vì lý do thuận tiện
và dễ xử lý. LPG lỏng bay hơi để tạo ra thể tích khí lớn hơn khoảng 250 lần.
Hơi LPG đặc hơn so với không khí : butan nặng hơn không khí khoảng 2 lần
và proban nặng hơn khoảng 1,5 lần. Vì vậy, hơi có thể bay là là trên mặt đất, vào
dòng thải, chìm xuống rất thấp và có thể bắt lứa ở khoảng cách khá xa so với vị trí rò
rỉ ban đầu. Trong không khí tĩnh hơi sẽ phân tán từ từ. Một lượng nhỏ khí hóa lỏng
thoát ra có thẻ sẽ làm tăng thể tích hỗn hợp không khí/hơi lên rất lớn và gây ra các
nguy hại đáng kể. Để có thể nhận ra rò rỉ ra không khí, tất cả LPG phải được bổ sung
mùi. Cần có hệ thống thông gió dưới đất phù hợp ở nơi bảo quản LPG. Vì lý do này,
các bình chứa LPG không được trữ trong hầm hoặc tầng hầm là những nơi không có
hệ thống thông giá trên mặt đất.
1.3.3.4. Khí thiên nhiên
Metan là thành phần chỉnh của khí tự nhiên, chiếm khoảng 95% toàn bộ thể
tích. Các thành phần khác bao gồm: Etan, Proban, Butan, Pentan, Nitơ, CO
2
, và một ít
SVTH: Ngô Mậu Năm – Lớp 04N1 – Khoa CN Nhiệt Điện Lạnh Trang : 10
Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp GVHD : T.S Trần Văn Vang
các khí khác. Trong đó cũng có một lượng rất ít hợp chất lưu huỳnh. Vì metan là
thành phần chính của khí tự nhiên với các nhiên liệu khác.
2. Thành phần hydro
SVTH: Ngô Mậu Năm – Lớp 04N1 – Khoa CN Nhiệt Điện Lạnh Trang : 11
Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp GVHD : T.S Trần Văn Vang
Trong nhiên liệu rắn thành phần hydro chiếm khoảng từ 6-10%. Trong khi đó
thành phần hydro trong nhiên liệu lỏng là 8-10% , trong nhiên liệu khí chiếm tỷ lệ
khá lớn, ví dụ như trong khí cốc hydro chiếm 50%.
3. Thành phần hàm lượng tro.
Do trong quá trình vận chuyển than nên hàm lượng tro trong nhiên liệu rắn
tăng, mặt khác bản thân trong than cũng có tro, thông thường thành phần tro trong
nhiên liệu than dao động trong một khoảng lớn khoảng từ 10-50%. Chính vì trong
nhiên liệu rán có thành phần tro khá nhiều nên khi đốt tạo rất nhiều bụi, đây là nhược
điểm khá lớn của nhiên liệu rắn. Trong nhiên liệu lỏng thì hàm lượng tro chiếm ít
hơn, tro có trong nhiên liệu lỏng chủ yếu từ quá trình bảo quản vận chuyển, trong
nhiên liệu khí thì hoàn toàn không có tro.
Bảng 10. So sánh sơ lược thành phần nhiên liệu
Dầu nhiên liệu Than Khí tự nhiên
Cacbon 84 35,5 74
Hydro 12 2,9 25
Oxi 3 10,9 -
Lưu huỳnh 1 0,3 Rất ít
Nitơ Rất ít 0,8 0,75
Tro xỉ Rất ít 21,6 -
Nước Rất ít 28,0 -
1.4.3. Khả năng ảnh hưởng đến môi trường
1. Đối với nhiên liệu than
Khi than cháy do hàm lượng tri trong than là rất lớn, nên sinh ra một lượng
lớn bụi thải ra môi trường, nên gây ô nhiễm môi trường xung quanh nhà máy, để hạn
chế phần nào lượng bụi bay theo khói, nên khói trước khi thải vào môi trường phải
qua một hệ thống lọc bụi, thường người ta sử dụng các xyclone để lọc bụi, hoặc
nhiều cụm xyclone kết hợp lại với nhau, ngoài ra để tăng tính hiệu quả lọc bụi có thể
cao, việc vận chuyển cũng rất dễ dàng và ổn định so với dầu và khí lại đắt hơn rất
nhiều, lại phải tốn kém thêm thiết bị chứa và chi phí nhân công bảo quản, làm tăng
chi phí đầu tư ban đầu. Do đó than được chọn làm nhiên liệu đốt.
SVTH: Ngô Mậu Năm – Lớp 04N1 – Khoa CN Nhiệt Điện Lạnh Trang : 13
Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp GVHD : T.S Trần Văn Vang
CHƯƠNG II
NHIỆT THẢI VÀ CÁC THIẾT BỊ THU HỒI NHIỆT THẢI
2.1. Một số đánh giá về tiềm năng sử dụng nhiệt thải
2.1.1. Chất lượng nhiệt thải
Khi thu hồi nhiệt thải, cần xem xét trước hết là chất lượng nhiệt thải.
Dựa vào loại quy trình, có thể loại bỏ nhiệt thải tại bất kỳ nhiệt độ nào từ nhiệt
độ thấp của nước làm mát đến nhiệt độ cao của khí thải trong lò luyện hay lò nung
công nghiệp. Thông thường, nhiệt độ cao hơn tương ứng với thu hồi nhiệt chất lượng
cao hơn và lợi nhuận so với chi phí cao hơn. Trong bất kỳ nghiên cứu về thu hồi nhiệt
thải nào cũng vô cùng cần thiết phải có ứng dụng của nhiệt được thu hồi. Những ví
dụ điển hình về sử dụng nhiệt thu hồi bao gồm gia nhiệt sơ bộ không khí đốt, sưởi
hoặc gia nhiệt sơ bộ nước cấp nồi hơi hay nước trong quy trình sản xuất. Nếu thu hồi
nhiệt nhiệt độ cao có thể sử dụng hệ thống tầng bậc thu hồi nhiệt thải để đảm bảo thu
hồi được lượng nhiệt tối đa với tiềm năng sử dụng cao nhất. Một ví dụ về kỹ thuật
thu hồi nhiệt thải là sử dụng giai đoạn nhiệt độ cao để gia nhiệt sơ bộ không khí và
giai đoạn nhiệt độ thấp để gia nhiệt nước cấp cho quy trình sản xuất hay để sản sinh
hơi.
2.1.2. Nguồn nhiệt thải và tiềm năng sử dụng:
Khi xem xét tiềm năng thu hồi nhiệt, nên ghi lại tất cả các nguồn thải khả
thi, tiềm năng sử dụng của chúng (xem Bảng 11)
Bảng 11. Nguồn nhiệt thải và chất lượng
ST
T
Nguồn nhiệt thải Tiềm năng lượng sử dụng
1
khí và dạng lỏng ra khỏi quy
trình
Kém, nếu bị ô nhiễm nặng và do vậy cần có
thiết bị trao đổi nhiệt hợp kim
2.1.3. Thu hồi nhiệt thải trong công nghiệp
Có thể thu hồi nhiệt thải từ các quy trình công nghiệp khác nhau. Có sự phân
biệt rõ giữa nhiệt độ thấp, nhiệt độ trung bình và nhiệt độ cao của nhiệt thải.
Bảng 12 cho biết nhiệt độ của khí thải từ các thiết bị xử lý công nghiệp trong
vùng nhiệt độ cao. Tất cả các kết quả này đều từ quy trình đốt nhiên liệu trực tiếp.
Bảng 12. Nhiệt độ nhiệt thải điển hình trong vùng nhiệt độ cao từ các nguồn khác
nhau
Loại thiết bị Nhiệt độ (
0
C)
Lò tinh luyện niken 1370 – 1650
Lò tinh luyện nhôm 650 –760
Lò tinh luyện kẽm 760 – 1100
Lò tinh luyện đồng 760 – 815
Lò nung thép 925 – 1050
Lò phản xạ đồng 900 – 1100
Lò đáy bằng ngoài trời 650 – 700
Lò nung xi măng (quy trình sấy) 620 – 730
Lò nung chảy thủy tinh 1000 – 1550
Nhà máy hydro 650 – 1000
Lò thiêu kết chất thải rắn 650 – 1000
Lò thiêu kết hút khói 650 – 1450
SVTH: Ngô Mậu Năm – Lớp 04N1 – Khoa CN Nhiệt Điện Lạnh Trang : 15
Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp GVHD : T.S Trần Văn Vang
Bảng 13. Nhiệt độ của khí thải từ các thiết bị xử lý công nghiệp trong vùng nhiệt độ
thấp) cung cấp cho mỏ đốt của lò nung được đi bên ngoài ống. Lượng không khí này
sẽ lấy bớt nhiệt của khí thải làm nhiệt độ của khí thải giảm xuống và đồng thời nhiệt
độ của không khí cháy tăng lên trước khi đi vào buồng đốt. Đây chính là năng lượng
thu được mà không cần phải đốt cháy nhiên liệu. Do đó, chúng ta sẽ tiết kiệm được
nhiên liệu sử dụng cho lò nung .
Nhiên liệu giảm sẽ giúp giảm không khí đốt cháy và như vậy, thất thoát khói lò giảm
không chỉ vì do giảm nhiệt độ khí thải mà còn do giảm thải lượng khí thải. Tên gọi
thiết bị thu hồi nhiệt bức xạ có được xuất phát từ thực tế rằng một phần truyền nhiệt
đáng kể từ khí nóng tới bề mặt của ống kim loại bên trong là truyền nhiệt bức xạ. Tuy
nhiên, vì khí lạnh trong ống gần như là trong suốt đối với bức xạ hồng ngoại nên chỉ
xảy ra truyền nhiệt đối lưu đối với khí đi vào. Như minh hoạt trong hình vẽ hai dòng
khí thường song song mặc dù cấu hình của máy sẽ đơn giản hơn và truyền nhiệt sẽ
hiệu quả hơn nếu hai dòng khí ngược chiều nhau (đối lưu). Sử dụng dòng song song
vì thiết bị thu hồi nhiệt thường phải đáp ứng một chức năng nữa là làm mát đường
ống dẫn khí thải và nhờ vậy có thể làm tăng tuổi thọ thiết bị.
2.2.3. Thiết bị thu hồi nhiệt đối lưu :
Một dạng cấu hình quen thuộc thứ hai của thiết bị thu hồi nhiệt là thiết bị thu
hồi kiểu ống hay còn gọi là thiết bị thu hồi nhiệt đối lưu Như có thể thấy trong hình
vẽ dưới đây,khí nóng được đưa qua một số các ống song song đường kính nhỏ, trong
SVTH: Ngô Mậu Năm – Lớp 04N1 – Khoa CN Nhiệt Điện Lạnh Trang : 17
Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp GVHD : T.S Trần Văn Vang
khi đó khí sẽ được gia nhiệt đi vào một vỏ bao quanh các ống và đi qua các ống nóng
một hoặc vài lần theo hướng vuông góc với trục .
Hình 2.3. Thiết bị thu hồi nhiệt đối lưu
Nếu các ống được lái dòng để khí đi qua hai lần, thiết bị trao đổi nhiệt này
được gọi là thiết bị thu hồi nhiệt hai dòng; nếu sử dụng hai van bướm, thì thiết bị có
tên gọi là thiết bị thu hồi nhiệt ba dòng, vv.
2.2.4. Thiết bị thu hồi nhiệt kiểu kết hợp:
Để hiệu suất truyền nhiệt đạt mức tối đa, người ta sử dụng thiết bị thu hồi
nhiệt kết hợp. Thiết bị này là sự kết hợp giữa thiết bị bức xạ và đối lưu, theo đó khu
0
C nhiệt độ khói lò bằng cách đi qua bộ hâm nóng nhiệt hay thiết
bị gia nhiệt sơ bộ thì tiết kiệm được 1% nhiên liệu trong nồi hơi.
Hình 2.6. Bộ sấy không khí
Nói cách khác, cứ tăng nhiệt độ nước cấp thêm 60
0
C nhờ bộ hâm nóng nhiệt,
hay tăng nhiệt độ không khí cháy lên 200
0
C nhờ thiết bị sấy không khí sơ bộ thì tiết
kiệm được 1% nhiên liệu trong nồi hơi.
2.2.7. Bộ trao đổi nhiệt kiểu vỏ bọc trùm ống
Khi vật chứa nhiệt thải là chất lỏng hay hơi dùng để đốt nóng chất lỏng khác
thì cần sử dụng bộ trao đổi nhiệt kiểu vỏ bọc trùm ống vì cả hai đường dẫn đều phải
đóng kín để giữ áp suất của chất lỏng tương ứng. Vỏ bọc có chứa bó ống và thường
là các van bướm bên trong để dẫn hướng dòng chất lỏng trong vỏ bọc trên các ống
theo nhiều đường. Vỏ bọc vốn đã yếu hơn ống nên chất lỏng áp suất cao được lưu
thông trong ống còn chất lỏng áp suất thấp hơn lưu thông trong vỏ. Khi hơi chứa
nhiệt thải. Hơi thường ngưng tụ chuyển nhiệt ẩn tới chất lỏng được gia nhiệt. Trong
ứng dụng này, hơi hầu như luôn luôn được chứa trong vỏ bọc. Nếu thực hiện quy
trình đảo ngược, ngưng tụ hơi trong các ống song song đường kính nhỏ sẽ gây nên
hiện tượng bất ổn định dòng. Bộ trao đổi nhiệt kiểu vỏ bọc trùm ống hiện có nhiều
kích cỡ chuẩn khác nhau với các kết hợp chất liệu cho ống và vỏ bọc khác nhau. Hình
2.7 sau đây minh họa một bộ trao đổi nhiệt kiểu vỏ bọc trùm ống.
SVTH: Ngô Mậu Năm – Lớp 04N1 – Khoa CN Nhiệt Điện Lạnh Trang : 20
Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp GVHD : T.S Trần Văn Vang
Hình 2.7. Thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống bọc
Những ứng dụng chính của thiết bị trao đổi nhiệt kiểu vỏ bọc trùm ống gồm có
chất lỏng nhiệt với nhiệt có trong hơi ngưng từ hệ thống làm lạnh và điều hoà không
khí; nước ngưng từ hơi trong quy trình; chất làm mát từ cửa lò luyện,ghi lò và giá đỡ
C. Bộ trao đổi nhiệt bằng gốm sử dụng lần đầu tiên trong các lò nung xi-
măng, trong chu trình nhiệt để hàn nhanh các vết nứt trên các ống.
Hình 2.9. Bộ tận dụng nhiệt sử dụng gốm
2.2.10. Lò hoàn nhiệt tận dụng nhiệt thải:
Lò hoàn nhiệt có khả năng ứng dụng rộng rãi trong các lò nung thép và lò thủy
tinh. Quan hệ quan trọng tồn tại giữa kích cỡ lò hoàn nhiệt, thời gian giữa 2 lần hoán
đổi, độ dày của gạch cách nhiệt, hệ số dẫn nhiệt và nhiệt dung của gạch cách nhiệt.
SVTH: Ngô Mậu Năm – Lớp 04N1 – Khoa CN Nhiệt Điện Lạnh Trang : 22
Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp GVHD : T.S Trần Văn Vang
Hình 2.10. Lò hoàn nhiệt tận dụng nhiệt thải
Trong lò hoàn nhiệt, khoảng thời gian giữa 2 lần hoán đổi là một khía cạnh
quan trọng. Khoảng thời gian này càng dài thì độ tích trữ nhiệt càng cao do đó tổn
thất càng lớn. Ngoài ra, khoảng thời gian hoán đổi càng dài làm cho nhiệt độ gia
nhiệt trung bình giảm và do đó tiết kiệm được nhiên liệu.
Sự tích tụ bụi và xỉ trên bề mặt làm giảm hiệu suất trao đổi nhiệt. Lượng nhiệt
tổn thất qua tường và không khí lọt cũng làm giảm hiệu quả trao đổi nhiệt giữa khói
và không khí.
2.2.11. Thiết bị trao đổi nhiệt kiểu quay:
Cấu tạo như hình vẽ dưới đây:
Hình 2.11. Bộ tận dụng nhiệt thải kiểu quay.
Thiết bị tận dụng nhiệt kiểu quay được dùng trong tận dụng nguồn nhiệt thấp
và trung bình.
SVTH: Ngô Mậu Năm – Lớp 04N1 – Khoa CN Nhiệt Điện Lạnh Trang : 23
Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp GVHD : T.S Trần Văn Vang
Đĩa rỗng có kích thước lớn, được chế tạo bằng kim loại có nhiệt dung lớn, quay
giữa 2 ống chồng lên nhau. Trục quay song song với trục của 2 ống. Đĩa quay và
nhận nhiệt của khói nóng, nhã nhiệt cho không khí lạnh. Hiệu suất toàn phần trao đổi
nhiệt có thể lên tới 85%. Đường kính của đĩa quay có thể lên tới 21m, lưu lượng
không khí lên tới 1130 m
3
Nhiệt từ một nguồn nóng có thể truyền tải đến nhiều hộ dùng nhiệt ở nhiều
khoảng cách khác nhau.
SVTH: Ngô Mậu Năm – Lớp 04N1 – Khoa CN Nhiệt Điện Lạnh Trang : 24
Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp GVHD : T.S Trần Văn Vang
CHƯƠNG III
TÍNH KIỂM TRA LÒ DẦU TRUYỀN NHIỆT ĐỐT THAN ĐÁ
3.1. Các thông số ban đầu
1. Công suất lò dầu truyền nhiệt : 1.250.000 kcal/h
2. Nhiên liệu đốt : Than đá
3. Nhiệt độ dầu gia nhiệt ra khỏi lò : 300
o
C
4. Hiệu suất của lò : 82,35 %
5. Lượng nhiên liệu tiêu hao : 329,44 kg/h
Bảng 14. Thành phần nhiên liệu than
W
lv
A
lv
S
lv
C
lv
H
lv
N
lv
O
lv
11,0 24,9 2,5 47,4 3,2 1,3 9,7
V
kk
= α.V
o
kk
= 1,4.4,8251 = 6,755 , m
3
tc/kg
Lượng không khí cần cung cấp trong 1 giờ là:
V
cc
kk
= B. V
o
kk
= 329,44.6,755 = 2225,4 m
3
/h
3.2.3. Thể tích sản phẩm cháy
1. Thể tích khí 3 nguyên tử
SVTH: Ngô Mậu Năm – Lớp 04N1 – Khoa CN Nhiệt Điện Lạnh Trang : 25
Copyright: Tài liệu đại học ©