Bài giảng Hệ thống hơi

HỆ THỐNG HƠI 1 Mục tiêu •Xác định được các dạng tổn thất nhiệt và giải pháp TKNL trong lò hơi •Xác định các vấn đề và giải pháp trong hệ thống phân phối hơi •Xác định các vấn đề và giải pháp TKNL trong sử dụng hơi •Nhận diện các cơ hội tận dụng nhiệt thải 2 Nội dung •Tổng quan về lò hơi công nghiệp •TKNL ở lò hơi •Hệ thống phân phối hơi •Tận dụng nhiệt thải 3 SƠ ĐỒ HỆ THỐNG HƠI TRONG CÔNG NGHIỆP TỔNG QUAN VỀ LÒ HƠI 5 Phân loại lò hơi • Theo nhiên liệu sử dụng • Theo bố trí lắp đặt • Theo kết cấu (mục đích sử dụng hiệu quả) • Các phân loại khác (công suất, thông số hơi,…) 6 Các loại lò hơi theo kết cấu •Lò hơi ống lò-ống lửa •Lò hơi ống nước đứng •Lò hơi ống nước cong, có bao hơi 7 Lò hơi ống lò-ống lửa 8 Lò hơi ống nước đứng 9 Lò hơi ống nước có bao hơi 10 ĐỐT DẦU / KHÍ ĐỐT THAN Lựa chọn lò hơi Lò hơi ống lửa Đốt dầu, khí Đốt than, củi Công suất nhỏ và vừa Chế độ vận hành 3 ca HT sử dụng hơi: thiết bị lớn Lò hơi ống nước đứng Đốt dầu DO, khí Công suất nhỏ Không vận hành 3 ca HT sử dụng hơi: nhiều thiết bị nhỏ, cần hơi nhanh 11 11 Lò hơi ống nước cong, có bao hơi Đốt mọi loại nhiên liên liệu Rất phù hợp cho nh/ liệu rắn Công suất trung bình và lớn Chế độ vận hành 3 ca HT sử dụng hơi: thiết bị lớn cần áp suất cao, hơi quá nhiệt Thông số kỹ thuật của lò hơi p : ……………………….. t : ……………– nếu sản xuất hơi quá nhiệt D : ……………………..[kg/h; t/h;] Dđm : SLH lớn nhất mà LH có thể làm việc lâu dài ởthông số (p, t) thiết kế Dquy ước : SLH sinh ra tại 100 oC nếu nhiệt độ nước cấp cũnglà 100 oC Dkt :SLH ứng với khi LH đạt hiệu suất cao nhất. ThườngDkt = (0,8 ÷ 0,9).Dđm 12 Nhieät ñoä nöôùc soâi vaø boác hôi goïi laø nhieät ñoä baõo hoøa, ts. ÔÛ moätaùp suaát nhaát ñònh thì nước soâi ở moät nhieät ñoä ts töông öùng.  Khi hôi nöôùc caáp nhieät cho coâng ngheä ôû p = const., thì nhieätñoä ngöng tuï cuõng khoâng ñoåi ≡ ts => cheá ñoä nhieät oån ñònh.  NHIEÄT AÅN (r, kJ/kg) : löôïng nhieät caàn caáp cho 1kg nöôùc soâi chuyeån thaønh hôi baõo hoøa khoâ; vaø cuõng chính laø nhieät do 1kg hôi ñoù nhaû ra khi ngöng tuï hoaøn toaøn Đặc điểm của hơi nước bão hoà AÙp suaát (dö), bar 0 1 2 3 4 6 8 10 Nhieät ñoä, oC Entanpi, kJ/kg Nhieät aån, kJ/kg 100 2675 2257 120,4 2707 2201 133,7 2725 2163 143,6 2738 2133 152 2749 2108 165 2764 2066 175,4 2774 2030 184,1 2781 2000 TKNL Ở LÒ HƠI 14 Quá trình chuyển hóa năng lượng trong lò hơi Quá trình cháy Quá trình trao đổi nhiệt • Trong không gian buồng đốt • Qua vách ống 15 Hiệu suất lò hơi ►Cân bằng nhiệt ở lò hơi Qđv = Qcó ích + Các tổn thất Qđv = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6 ►Hiệu suất nhiệt ηt = Q1 / Qđv = q1 = 100 – (q2 + q3 + q4 + q5 + q6), % Trong đó Q1 = D(ih – inc) Qđv = BQth 16 Các lọai tổn thất trong lò hơi q2 - Tổn thất nhiệt do ……………………… q3 - Tổn thất nhiệt do ……………………… q4 - Tổn thất nhiệt do ………………………. q5 - Tổn thất do ……………………………. q6 - Tổn thất nhiệt do ……………………… 17 Tổn thất nhiệt do khói thải – q2 Lượng khói thải tăng • ……………….. Nhiệt độ khói thải (tth) cao • Lượng nhiên liệu đốt …… • ………………… • …………………… bề mặt truyền nhiệt 18 Tổn thất do cháy không hoàn toàn về hóa học, q3 •……………………………. •Nhiệt độ buồng lửa …………….. •Hòa trộn …………………….. liệu không đều 19 • Do cỡ than không đều. Hạt nhỏ: bị lọt; cục lớn: cháy không tới lõi than • Khe hở ghi lò lớn hơn cỡ than đang dùng • Ghi bị cong vênh • Thải xỉ có lẫn than ra khỏi BĐ • Kiểu ghi xích không tương thích với than đá VN Tổn thất do cháy không hoàn toàn về cơ học, q4 20 Đánh giá chế độ đốt nhiên liệu 21 Hệ số không khí thừa ►Hệ số không khí thừa  = Vkk / Vokk ►Công thức xác định vận hành  vận hành = 21/(21 – O2)  vận hành ≈ CO2max /CO2 22 Lượng không khí cháy tối ưu Nhiên liệu tối ưu Dầu, khí 1,05 ÷ 1,15 Than 1,3 ÷ 1,5 Củi, trấu 1,5 ÷ 1,6 23 Máy phân tích khói  % O2  ppm CO (tính theo phần triệu)  % CO2  % hiệu suất cháy  Nhiệt độ khói thải  Hệ số không khí thừa 24 Đốt dầu •Chất lượng dầu vào buồng đốt •Sấy dầu FO đến nhiệt độ cần thiết để tán sương; •Tán sương dầu thật mịn để dầu dễ hoá hơi; •Hoà trộn dầu với không khí thật đồng đều. 25 Đốt than •Sấy nhiên liệu •Thoát chất bốc và tạo cốc •Cháy chất bốc và cháy cốc •Tạo tro xỉ (cháy kiệt). 26 Sơ đồ hệ thống nước lò hơi Nguồn nước Hơi sửdụng Nước ngưng 27 Hệ thống xử lý nước Bồn chứa Bơm Nồi hơi Xả đáy Nước cấpNước bổ sung Các chỉ tiêu chất lượng nước •Độ pH •Độ cứng, H •Nồng độ tổng chất rắn hòa tan (TDS) Chỉ tiêu khuyến cáo 28 Nước cấp Nước lò pH 7,5  8,5 9  12 H  2,5 (mg CaCO3/l) - TDS -  3000 (mg/l) Sự nguy hại của cáu cặn •…………..hệ số truyền nhiệt •…………. nhiệt độ khói thải •……….. nhiên liệu …………… •……… công suất lò hơi •……. nhiệt độ vách ống Bề dày lớp cáu cặn - cáu(mm) Lượng giảm công suất - D (%) 0.2 ÷ 1 1.5 ÷ 2 1 ÷ 1.5 4 ÷ 8 1,5 ÷ 4 10 ÷ 16 29 Thiết bị xử lý nước lò hơi thông dụng Làm mềm nước bằng trao đổi Cation Bơm định lượng hóa chất 30 Xả lò ► Không cho cáu cặn bám cứng. ► Kịp thời xả cáu thứ cấp và bùn lắng dưới đáy lò. ► Giảm nồng độ TDS 31 Lượng nước xả lò hợp lý Gxả : Lượng nước xả, kg/h D : Sản lượng hơi, kg/h TDSc : Hàm lượng TDS trong nước cấp TDSL : Hàm lượng TDS trong nước lò Gxả = D*(TDSc) / (TDSL – TDSc) 32 Tần suất xả lò hợp lý •Tần suất hợp lý:  Theo loại lò hơi  Phụ tải lò hơi  Chất lượng nước cấp •Số lần xả lò tối thiểu: theo Quy phạm lò hơi •Phương pháp xả lò:  Tự động  Bán tự động (dùng bộ định thời gian  Xả toàn bộ vào cuối tuần 33 HỆ THỐNG PHÂN PHỐI HƠI 34 Các vấn đề trong hệ thống phân phối hơi •Việc chọn áp suất vận hành và sụt áp trên đường ống •Xả nước ngưng đọng •Xả khí trên đường ống •Giảm tổn thất nhiệt và mất mát môi chất 35 Áp suất vận hành • Áp suất hơi đầu nguồn = áp suất làm việc + sụt áp trên đường ống (Khi cấp hơi trực tiếp, không có van giảm áp) • Nếu áp suất hơi qúa lớn hơn mức cần thiết:  Tốn nhiệt để tăng áp trong nồi hơi  Tăng tổn thất nhiệt trên đường ống  Tăng sự rò rỉ hơi • Nếu áp suất quá nhỏ:  Nhiều ẩm cuốn theo hơi  Vận tốc tăng => độ sụt áp lớn 36 36 Tác hại của nước ngưng đọng •Làm ………………………………………… (sốc thủy lực) •………………………..màng nước ngưng và giảm sự truyền nhiệt.  ……………….. •………………… lượng hơi 37 Nguyên tắc xả nước ngưng đọng •Bố trí đúng các vị trí xả •Có bầu gom nước ngưng thích hợp •Sử dụng loại bẫy hơi phù hợp •Chọn lựa đúng cỡ bẫy hơi 38 Bố trí điểm xả nước ngưng •Khoảng cách của những điểm xả: 45 ÷ 60 m •Chỗ thấp/ chuyển tiếp độ cao •Trước các van giảm áp / van điều khiển 39 Các loại bẫy hơi (cốc ngưng) •Bẫy cơ học (kiểu phao, ly úp) •Bẫy nhiệt động •Bẫy nhiệt tĩnh 40 Các loại bẫy hơi (steam trap, cốc ngưng) thông dụng ►Bẫy cơ học (kiểu phao, ly úp): sau thiết bị dùng hơi ►Bẫy nhiệt động (đồng tiền): trên đường ống hơi, bình góp hơi 41 Xả khí trong đường ống Tác hại của khí •Giảm áp suất của hơi nước so với mức chỉ thị trên đồng hồ •Giảm khả năng truyền nhiệt •Ăn mòn kim loại Phương pháp xả khí •Lắp van xả khí tự động ở cuối ống hơi chính •Xả trong bình góp / phân phối hơi •Xả ngay trước ống nhánh, hoặc trước thiết bị dùng hơi 42 Cách nhiệt đường ống Lọai ống Tổn thất (W/m) (t : 150oC) Ống trần Có bảo ôn (50mm) 100 mm 770 115 150 mm 1250 170 200 mm 1440 195 43 Lưu ý về các vị trí cách nhiệt và chất lượng bảo ôn • Vị trí cần lưu ý: các van & phụ kiện đường ống, những vị trí cong khó bọc • Giữ cho vật liệu cách nhiệt khô, không bị ẩm ướt 44 Rò rỉ trên đường ống Vị trí thường gặp: •Lỗ thủng trên ống •Mặt bích lỏng •Bẫy hơi không họat động bình thường Lỗ thủng Ø6 mm Áp suất hơi: 10 bar Số giờ vận hành: 2500h/năm Lượng rò rỉ: 120kg/h (900 tấn/ năm) 45 TKNL ở các hộ tiêu thụ hơi 46 NHÖÕNG CHUÙ YÙ ÔÛ THIEÁT BÒ SÖÛ DUÏNG HÔI • Baûo ñaûm beà maët oáng truyeàn nhieät khoâng bò baùm baån ñeå truyeàn nhieät toát • Xaû khoâng khí coù laãn trong hôi nöôùc • Taùch aåm coù trong hôi ñeå hôi vaøo thieát bò laø hôi khoâ • Khoâng ñeå oáng trao ñoåi nhieät bò ngaäp loûng: duøng coác ngöng phuø hôïp • Caùch nhieät kyõ löôõng, khoâng ñeå lôùp caùch nhieät bò aåm hay hö hoûng • Kieåm soaùt töï ñoäng cheá ñoä nhieät seõ giaûm tieâu hao hôi • Thu hoài toaøn boä nöôùc ngöng saïch • Neáu nöôùc ngöng bò nhieãm baån thì tìm caùch thu hoài nhieät nöôùc xaû • Ñieàu phoái cheá ñoä vaän haønh cuûa caùc thieát bò trong heä thoáng ñeå phuï taûi hôi ñoàng ñeàu • Neáu thieát bò quaù cuõ, tieâu hao nhieät lôùn thì phaûi tính ñeán giaûi phaùp thay thieát bò môùi, thaäm chí thay ñoåi sang coâng ngheä hieän ñaïi 47 TẬN DỤNG NHIỆT THẢI 48 Đánh giá khả năng thu hồi nhiệt thải Thế (Nhiệt độ đủ cao) Chất (đều/ thường xuyên) Nhu cầu 49 Thu hồi? Lượng (đủ lượng nhiệt) kinh tế Ảnh hưởng của phần thu hồi nhiệt - Tăng trở lực của hệ thống - Bám bẩn ở thiết bị thu hồi - Có thể làm gián đoạn hoạt động của dây chuyền công nghệ 50 - Tiết kiệm nhiệt lượng - Tận dụng phần chất (nước ngưng) Tận dụng nhiệt thải để sản xuất điện 51  Nhieät thaûi töø coâng ngheä coù nhieät theá cao (beùc ñoát, loø nung, …).  Aùp duïng: N/m xi maêng, luyeän theùp, thuûy tinh, hoaù chaát. Tận dụng nhiệt khói thải • to khói thải = 200 300oC • Khả năng tận dụng nhiệt khói thải và giảm to khói đến nhiệt độ đọng sương của khói (tođs ) Hâm nước cấp (bộ Economizer – ECO) 52 Sấy không khí Sấy dầu FO Ứng dụng Hâm nước trực tiếp. Đặt ECO sau lò 53 Hâm nước gián tiếp 54 Thu hồi nước ngưng Giảm lượng ………………… Tận dụng ……. Giảm nhiênliệu đốtNước ngưng:  ……… 55 Giảm lượng ………………… Giảm chi phí vận hành ………. Thu hồi hơi giãn nở SỬ DỤNG: - Cấp nhiệt cho TB TĐN - Hâm nước cấp nồi hơi 56 Kết luận TKNL - HT hơi 57 Các loại lò hơi theo kết cấu •Lò hơi ống lò-ống lửa •Lò hơi ống nước đứng •Lò hơi ống nước cong, có bao hơi 58