Giáo trình Kỹ thuật lò hơi

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI GS.TS. PHẠM XUÂN VƯỢNG (CHỦ BIÊN) PSG.TS. NGUYỄN VĂN MUỐN GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT LÒ HƠI HÀ NỘI – 2007 1  Chương I. Khái niệm về lò hơi  MỤC LỤC  Trang 1 1. Nhiệm vụ, yêu cầu kỹ thuật, phân loại 1.1. Nhiệm vụ 1.2. Yêu cầu kỹ thuật 1.3. Phân loại 2. Cấu tạo và nguyên tắc làm việc 2.1. Cấu tạo liên hợp lò hơi 2.2. Các bộ phận của liên hợp nồi hơi 2.3. Bộ phận quá nhiệt 2.4. Bộ phận hâm nóng nước 2.5. Bộ phận hâm nóng không khí 2.6. Nguyên tắc làm việc của lò hơi 3. Nhiên liệu và sản phẩm của nhiên liệu 3.1. Thành phần của nhiên liệu 3.2. Sự cháy của nhiên liệu 3.3. Thể tích không khí lý thuyết cần cho quá trình cháy 4. Phương trình cân bằng nhiệt và hiệu suất thiết bị 4.1. Phương trình cân bằng nhiệt 4.2. Thiết bị nhiệt Chương II. Quá trình cháy và chế tạo lò đốt 1. Quá trình cháy 1.1. Các giai đoạn của quá trình đốt cháy nhiên liệu trong lò đốt 1.2. Giai đoạn sấy khô và làm nóng nhiên liệu 1.3. Giai đoạn cháy 1.4. Phản ứng cháy 1.5. Giai đoạn tạo xỉ 2. Phân loại và cấu tạo lò đốt 2.1. Yêu cầu kỹ thuật đối với buồng lửa 2.2. Phân loại buồng lửa (lò đốt) Chương III. Quá trình sinh hơi, các bề mặt truyền nhiệt 1 1 1 1 5 5 6 8 8 9 10 10 10 11 14 17 17 20 21 21 21 21 21 23 24 26 26 26 43 2  1. Bề mặt sinh hơi và cách bố trí 2. Tính nhiệt thiết bị sinh hơi 2.1. Phương trình truyền nhiệt 2.2. Tính nhiệt các bề mặt truyền nhiệt đối lưu 2.3. Hệ số truyền nhiệt 3. Chế độ nước và chất lượng hơi 3.1. Khái niệm chung 3.2. Chỉ tiêu chất lượng nước 3.3. Các biện pháp xử lý nước Chương IV. Hệ thống thông gió 1. Nhiệm vụ của hệ thống thông gió 2. Giải pháp thông gió Chương V. Vận hành và bảo dưỡng 1. Một số chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật 1.1. Chỉ tiêu kinh tế 1.2. Chỉ tiêu về chế độ vận hành 2. Chọn số lượng nồi hơi và phân bố phụ tải giữa các lò Tài liệu tham khảo  43 51 51 53 54 58 58 59 60 66 66 66 82 82 82 83 83 101 3  Chương I : KHÁI NIỆM VỀ LÒ HƠI 1 - NHIỆM VỤ, YÊU CẦU KĨ THỤÂT, PHÂN LOẠI 1.1. Nhiệm vụ: Nhiệm vụ của lò hơi là chuyển hoá năng lượng từ các dạng khác nhau khi bị đốt cháy thành dạng năng lượng khác: nước nóng, nước bão hoà hoặc hơi quá nhiệt. Hơi quá nhiệt là hơi ở nhiệt độ và áp suất cao. 1.2. Yêu cầu kĩ thuật. - Thiết bị sinh hơi phải có năng suất hơi cao (Tấn/giờ), hiệu suất sinh hơi lớn. - Chất lượng sản phẩm phải đáp ứng yêu cầu sản xuất: chất lượng nước nóng, hơi bão hoà hoặc hơi quá nhiệt. - Cấu tạo của thiết bị không quá phức tạp, sử dụng, bảo dưỡng và sửa chữa dễ dàng. - Chi phí nhiên liệu riêng thấp, hiệu suất lò đốt cao. 1.3. Phân loại lò hơi. + Lò hơi hiện nay chia thành hai loại chính: loại sinh hơi và loại sản xuất nước nóng. Tuy nhiên cũng có một số lò hơi kiêm cả hai chức năng này. Lò hơi loại sinh hơi, thể hiện bằng tấn hơi trong một giờ. Một số lò hơi dùng để chuyển hoá năng lượng nhiệt thành thế năng của hơi, nên có thể đặc trưng bằng công suất (KW, MW). + Năng suất của lò hơi phân thành ba loại: loại nhỏ ( 15 ÷ 20 T/h); loại trung (160 ÷ 220T/h) và loại lớn (220 ÷ 250T/h). Tuy nhiên việc phân loại này cũng chỉ là qui uớc, vì giới hạn giữa các loại cũng chưa thật chính xác. Áp suất đo bằng átmốtphe (atm).Trong hệ SI, đơn vị đo là Niutơn trên mét vuông (N/m2). Hệ số chuyển đổi 1bar = 1.105N/m2 = 1,0196atm. + Nếu phân loại theo áp lực chia ra lò hơi áp thấp (< 9 atm); lò hơi áp trung bình (14 ÷ 40 atm); lò hơi áp cao (100 ÷ 140 atm) và áp suất tiêu chuẩn (255atm). Giới hạn giữa lò hơi áp thấp và lò hơi trung bình chỉ là qui ước. Về nhiệt độ hơi, biểu diễn bằng0C (hệ SI) hoặc0K. Hơi bão hoà bị đốt nóng tới nhiệt độ 5700C và cao hơn nữa. Lò hơi dùng trong công nghiệp, trong ngành năng lượng,... + Theo kiểu lò hơi người ta có thể phân ra: kiểu trụ đứng, kiểu ống nước đứng có bề mặt bốc hơi được đốt nóng và loại màn chắn. Sau đây giới thiệu tóm tắt một vài kiểu lò hơi: 4  a/ - Lò hơi kiểu trụ đứng: có vỏ trụ ngoài 2, thân trụ bên trong 3, phía đáy có thể liên kết qua tấm đệm hoặc gấp mép trụ bên trong. Phía trên có cổ 4, 5 dạng hình cầu; liên 5  với buồng khói 6 hoặc hệ ống đứng; qua đó khí và khói từ buồng lửa 1 vào ống khói 7. Nước đưa vào khoảng không gian giữa 2 và 3. Tại đây nước bốc hơi dưới tác dụng của nhiệt, tập trung giữa 4 và 5; thoát qua ống dẫn hơi. Trong quá trình làm việc nước được cấp liên tục vào bình. Loại thiết bị này có năng suất hơi từ 0,2 ÷ 1 T/h; sản xuất hơi bão hoà có áp suất tới 9 atm. a) b) c) 6  Hình 1.2. Sơ đồ các kiểu liên hợp lò hơi. a – Lò hơi trụ - đứng b – Loại ống nước thẳng đứng c – Kiểu màn chắn - Lò hơi kiểu ống nước đứng (Hình 1.2b). Gồm hai trống ngang 1, 4 đặt phía trên nhau; liên kết với ống nước sôi 2, 3 đường kính 51 ÷ 60 mm. Bao phủ bên ngoài hệ theo chiều dọc, ngang dòng khí khói, truyền nhiệt vào nước bằng đối lưu. Nước cung cấp vào phần trên trống 1 lò hơi. Từ đây nước được đun nóng ở ống đi xuống 3 của hệ thống lò hơi, và hướng về trống dưới 4. Ra khỏi trống nước được hâm nóng mạnh, nhờ ống 2 quay trở về trống trên. Dưới tác dụng của nhiệt, truyền qua thành ống, làm nước bốc hơi. Lực kích thích gây ra chuyển động của nước theo chu kỳ tuần hoàn là do sự sai khác về mật độ của nước ở trên và dưới. Hỗn hợp nước nạp đầy ống lên. Tại trống trên của lò hơi, hơi tách khỏi nước đi ra khỏi trống, nước quay trở lại ống xuống. Lò hơi kiểu ống nước đứng có năng suất hơi 2,5 ÷ 50 T/h, áp suất hơi 14 ÷ 40 atm. Hơi bão hoà hoặc hơi quá nhiệt tới 250, 370, 425 và 4400C. b/ Lò hơi kiểu màn chắn (Hình 1.2c). Khác nhau chủ yếu là bề mặt hâm nóng kiểu màn chắn 1, liên hợp với buồng lò đốt, vì nhiên liệu rắn cháy ở dạng bột. Loại hình này, khi làm việc nước được bốc hơi đồng thời làm giảm bề mặt trao đổi nhiệt. Loại này dùng cho các trạm điện. Năng suất hơi từ 35 ÷ 2500 T/h để sản xuất hơi quá nhiệt có áp suất từ 40 ÷ 255 atm, nhiệt độ 440 ÷ 5850C. Trong lò hơi có chu trình tự nhiên, nước được cung cấp bởi bơm 1, qua bộ hâm nóng nước 2 vào trống trên 3, nước được bốc hơi trong chu trình 4, 5 (Hình 1.3a). Hơi tạo ra ở trống 3 đi vào bộ qúa nhiệt 6, và tới nơi tiêu thụ. Tiêu thụ Nước cung cấp a) b) c) 7  Hình 1.3. Sơ đồ chuyển động của nước, hỗn hợp hơi và hơi của liên hợp lò hơi. a - Chu trình tự nhiên b - Chu trình cưỡng bức nhiều lần c - Kiểu thẳng Lò có chu trình cưỡng bức nhiều lần (Hình 1.3b), tương tự loại chu trình tự nhiên, nước cấp vào trống 3, chuyển động của nước theo chu trình khép kín 4, 5, nhờ bơm 7. Tiếp theo hơi từ trống vào bộ quá nhiệt, sau đi tới nơi tiêu thụ. Trong chu trình thẳng (Hình 1.3c), nước cung cấp qua bộ hâm nóng nước, giống sơ đồ trước, nhưng chu trình bốc hơi khép kín không có. Bề mặt đốt nóng bốc hơi 4, 5 là bề mặt kéo dài bộ hâm nóng nước 2 và cũng trực tiếp vào bề mặt đốt nóng bộ quá nhiệt 6. Như vậy, quá trình bốc hơi của nước chỉ một lần trong bề mặt bốc hơi nóng. Bảng 1.1. Kiểu lò hơi E - Chu trình tự nhiên với bộ quá nhiệt, nhưng hơi không quá nhiệt EP - Chu trình tự nhiên với bộ quá nhiệt và hơi được quá nhiệt trung gian PP - Chu trình thẳng với bộ quá nhiệt và hơi được quá nhiệt trung gian  Năng suất hơi (T/h) 0,2; 0,4; 0,7; 1,0 2,5 4,0; 6,5; 10 15; 20 4,0; 6,5; 10; 15; 20 6,5; 10; 15; 20; 25; 35; 50; 75 60; 90; 120; 160; 220 160; 210; 320; 420; 480 320; 500; 640 250; 320; 500; 610 150; 1600; 2500 áp suất tuyệt đối của hơi (atm) 9 14 24 40 100 140 140 140 255  Nhiệt độ hơi (0C) Hơi bão hoà Hơi bão hoà Hơi bão hoà hoặc quá nhiệt 250 Hơi bão hoà hoặc quá nhiệt 370; 425 440 540 570 570 570 585 Nhiệt độ hơi sau khi qua bộ quá nhiệt (0C) ⎯ ⎯ ⎯ ⎯ ⎯ ⎯ 570 570 570 Nhiệt độ nước cung cấp (0C) 50 80 100 100 145 215 230 230 230 260 8  2 - CẤU TẠO VÀ NGUYÊN TẮC LÀM VIỆC. 2.1. Cấu tạo liên hợp lò hơi. Hiện nay, liên hợp lò hơi là loại thiết bị tương đối phức tạp, ngoài phần tạo hơi, còn có khá nhiều bộ phận phụ trợ. a/ - Lò hơi đốt thủ công. Đây là loại lò hơi đơn giản gồm các bộ phận chính: Trống (bao hơi) 1 chứa nước hơi và cũng là bề mặt truyền nhiệt; van hơi chính 2 để điều chỉnh lượng hơi cung cấp. Van cấp nước 3 để cấp nước vào nồi hơi; ghi lò 4 cố định, đỡ nhiên liệu cháy, đồng thời có khe hở để không khí cấp vào đốt cháy nhiên liệu và thải tro, xỉ ; cửa gió 7 và cửa cấp nhiên liệu 8; ống khói 9. - Lò hơi đốt phun. Đây là loại nồi hơi có thể dùng nhiên liệu lỏng (mazút), nhiên liệu khí (khí thiên nhiên, khí lò cốc,...) nhiên liệu rắn đã nghiền thành bột. Lò hơi đốt phun gồm các bộ phận: trống 1, van hơi chính 2, đường nước cấp 3, vòi phun 4, buồng lửa 5, phễu tro lạnh 6 dùng làm nguội các hạt tro xỉ khi thải ra ngoài trường hợp thải xỉ khô, giếng xỉ 7, bơm nước cấp 8, ống khói 9, bộ sấy không khí 10, quạt gió 11, bộ hâm nước 13, dàn ống nước xuống 14, dàn ống nước lên 15, dãy phestôn 17, bộ quá nhiệt 18 (Hình 1.5.a) Hình 1.4. Sơ đồ lò đốt thủ công. b/ - Lò hơi ghi xích (Hình 1.5b). Thuộc loại lò hơi công suất nhỏ hoặc trung bình. Cấu tạo gồm: trống 1, van hơi chính 2, đường cấp nước 3, ghi lò dạng xích 4, buồng lửa 5, hộp tro xỉ 6, hộp gió 7 cấp gió cấp 1 qua ghi cho lớp nhiên liệu trên ghi, phễu than 8, ống khói 9, bộ sấy không khí 10, quạt 11, quạt khói 12, bộ hâm nước 13, dàn ống nước xuống 14, ống góp dưới 15, dàn ống nước lên 16, dãy phestôn 17 và bộ quá nhiệt 18. 2.2. Các bộ phận của liên hợp nồi hơi - Bề mặt bốc hơi được đốt nóng. 9  Hệ thống bề mặt bốc hơi được đốt nóng xác định theo kiểu liên hợp lò hơi. Hệ thống bốc hơi của lò hơi có chu trình tự nhiên. (Hình 1.6 và 1.7) + Bề mặt bốc hơi được hâm nóng của lò hơi ống nước thẳng đứng bao gồm: chùm ống nước sôi 2, trống trên 1 và trống dưới 3, màn chắn lửa 6. Nước từ trống qua ống đi xuống 7, vào ống góp 5, và hệ thống ống nối 4. Trống chế tạo bằng thép đường kính 1000 ÷ 1500 mm. Lò hơi loại này làm việc ở áp suất 14 ÷ 40 atm. Ống góp có đường kính tới 219 mm. a) b) Hình 1.5. Sơ đồ lò hơi. a/ Loại đốt than phun. b/ Lò hơi ghi xích. + Bề mặt bốc hơi hâm nóng của lò hơi kiểu màn chắn gồm: trống 2, hệ ống có màn chắn 6, 7 với ống góp màn chắn 9, 10 ở dưới và 4, 5 ở trên; Hệ thống ống xuống 8 và hệ thống ống liên kết 3. 10  Trống chế tạo bằng phương pháp hàn, đáy dập. Đường kính trống 1200 ÷ 1800 mm, chiều dài gần 18 m. Chiều dày thành trống khi áp suất hơi 100 atm là 90 ÷ 100 mm; khi áp suất hơi 140 atm thì chiều dày trống lớn hơn. Chu trình tuần hoàn tự nhiên trong ống nước sôi và màn chắn là do tác dụng của lực trọng trường; do sai khác mật độ nước và hỗn hợp hơi nước trong môi trường hấp dẫn. Nếu trong vùng khép kín, xảy ra hiện tượng, một hệ thống ống này nóng hơn hệ thống ống kia, hoặc một hệ thống ống nóng, một hệ thống ống không nóng, sẽ làm cho nước chuyển động.Nước trong ống nóng dâng lên, trong ống nguội hạ xuống. Nguyên nhân do mật độ nước trong ống nóng giảm và nhiệt độ tăng. Kết quả là áp suất của nước ở phần dưới vòng tuần hoàn không như nhau, phát sinh chuyển động. + Hệ thống bốc hơi của lò hơi kiểu chu trình cưỡng bức nhiều lần. Đường kính ống không lớn, khoảng 42 ÷32 mm. Chu trình cưỡng bức do tác dụng của ngoại lực là bơm. Số lần trong lò hơi kiểu này khoảng 5 ÷ 10 lần. Đặc điểm làm việc của lò hơi loại này là phân phối nước không đều cho các ống song song. + Lò hơi có chu trình thẳng, chuyển động của nước và hỗn hợp hơi tương tự loại lò hơi cưỡng bức nhiều lần. Tuy nhiên, ở đây nước và hỗn hợp hơi chỉ đi qua bộ phận bốc hơi một lần. 2.3. Bộ phận quá nhiệt Bộ phận quá nhiệt thường không có trên lò hơi công nghiệp, vì chỉ dùng với hơi không quá nóng. Bộ phận này dùng trong lò hơi năng lượng, cần hơi có nhiệt độ cao và áp suất lớn. Tăng nhiệt độ hơi làm tăng entalpi; nâng cao áp suất hơi lại làm giảm entalpi. Hiện nay có hai loại bộ qúa nhiệt: loại đối lưu và loại phối hợp. Loại đối lưu thường có một số hàng ống đặt tách riêng khỏi lò. Loại phối hợp cũng tương tự trên, nhưng lại có phần chịu tác động của bức xạ nhiệt hoặc nửa bức xạ đặt trong lò. Bộ quá nhiệt làm bằng các ống thép có đường kính ngoài 28 ÷ 42 mm. Tốc độ hơi trong ống chọn từ điều kiện chế độ nhiệt ổn định của nó. Thường tốc độ khối đối với bộ quá nhiệt thứ nhất 500 ÷ 1200 Kg/m2.h. Khi chọn tốc độ chuyển động của hơi, cần lưu ý sức cản thuỷ lực của bộ quá nhiệt không được vượt quá 10% áp suất làm việc của hơi. 2.4. Bộ phận hâm nóng nước Bộ phận hâm nóng nước nhận 12 ÷ 18% lượng nhiệt chung. Bộ phận hâm nóng nước có hai kiểu: kiểu ống gang có gờ và kiểu ống thép nhẵn. Kiểu ống gang có gờ thường bố trí ở lò hơi năng suất hơi không lớn và có áp suất tới 24 atm. Loại ống thép có thể bố trí trên lò hơi với bất kỳ năng suất hơi và áp suất nào (40 atm hoặc cao hơn). 11  Kiểu ống gang gồm hệ thống ống gang có gờ và một số hàng ngang. Số lượng ống trong hàng ngang xuất phát từ yêu cầu đòi hỏi tốc độ chuyển động của sản phẩm cháy (6 ÷ 9 m/s trong tải trọng tiêu chuẩn). Số hàng ngang xuất phát từ yêu cầu diện tích bề mặt hâm nóng của thiết bị. Nhiệt độ của nước vào bộ phận hâm nóng cần vượt quá nhiệt độ đọng sương của khói, nhưng không nhỏ hơn 100C, để loại trừ khả năng ngưng tụ hơi nước trong thành phần của khói và kết tủa ẩm trên ống. Nhiệt độ cuối cùng của nước được hâm nóng trong ống gang có gờ, với lò cung cấp nước liên tục, lò có thể tích nước trong trống nhỏ, khi có bộ phận điều chỉnh tự động, cần thấp hơn nhiệt độ bão hoà ở áp suất đã cho và không được nhỏ hơn 200C. 2.5. Bộ phận hâm nóng không khí Bộ phận hâm nóng không khí nhận được gần 7 ÷ 15% nhiệt hữu ích từ lò hơi. Bộ phận hâm nóng không khí chia làm hai loại: loại thu hồi nhiệt và loại hoàn nhiệt. Loại thu nhiệt từ khói vào không khí không đổi qua thành phân chia khói và không khí. Loại hoàn nhiệt, nhiệt truyền từ gạch lò hoàn nhiệt bằng kim loại, được đốt nóng theo chu kỳ bởi khí nóng, tích tụ và truyền cho không khí lạnh. Bộ phận hâm nóng không khí loại thu hồi nhiệt là một hệ ống thép mỏng đặt song song hàn vào tấm bản. Ống đường kính 25 ÷ 51 mm, thành dày 1,25 ÷ 1,5 mm. Ống sắp đặt theo hình bàn cờ. Khoảng cách giữa các cạnh ngoài ống kề nhau 9 ÷ 15 mm. Khói đi trong ống. Đốt nóng không khí bên ngoài ống theo chiều ngang ống. Tốc độ khói 10 ÷ 14 m/s. Tốc độ không khí nhỏ hơn hai lần tốc độ khói. Hình 1.6. Sơ đồ nguyên lý làm việc và cấu tạo của lò bao hơi. 12  1-bao hơi; 2-phần chứa nước của bao hơi; 3-phần chứa hơi của bao hơi; 4-buồng lửa; 5- vòi phun; 6-đường nhiên liệu tới; 7-các ống dàn đặt xung quanh buồng lửa để sinh hơi; 8-ống phestôn; 9-ống xuống; 10-ống góp dưới của dàn ống; 11-cấp một của bộ hâm nước; 12-cấp hai của bộ hâm nước; 13-ống dẫn để đưa nước từ bộ hâm nước vào bao hơi; 14-ống dẫn hơi bão hoà từ bao hơi tới bộ quá nhiệt; 15-cấp một của bộ quá nhiệt; 16-bộ giảm ôn để điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt; 17-cấp hai của bộ quá nhiệt; 18-cấp một của bộ sấy không khí; 19-cấp hai của bộ sấy không khí; 20-đường dẫn không khí vào buồng lửa; 21-đường dẫn không khí nóng tới máy nghiền; 22-tường bảo ôn của lò; 23-buồng quặt để đổi chiều dòng khói; 24-phần đường khói đặt các bề mặt đốt đối lưu; 25-giếng thải xỉ; 27-hút không khí nóng từ đỉnh lò; 28-quạt gió; 29-khử bụi; 30-quạt khói; 31-ống khói. 2.6. Nguyên tắc làm việc của lò hơi Không khí nóng cùng bột than phun vào buồng lửa qua vòi phun 5 và cháy, truyền nhiệt lượng cho các dàn ống bố trí xung quanh buồng lửa. Nước trong ống được đốt nóng, sôi và sinh hơi. Hỗn hợp hơi nước sinh ra được đưa lên bao hơi. Bao hơi dùng để tách hơi ra khỏi nước. Phần nước chưa bốc hơi có trong bao hơi được đưa trở lại dàn ống, qua các ống xuống bố trí ngoài tường lò, có trọng lượng riêng lớn hơn hỗn hợp hơi nước ở trong các dàn (vì không được hấp thu nhiệt) tạo nên độ chênh trọng lượng cột nước. Do đó môi chất chuyển động tuần hoàn tự nhiên trong một chu trình kín. Hơi ra khỏi bao hơi được chuyển tới bộ phận quá nhiệt để tạo thành hơi quá nhiệt, có nhiệt độ cao. Khói thoát khỏi bộ phận quá nhiệt, nhiệt độ còn cao, do đó bố trí bộ phận hâm nước và bộ phận sấy không khí để tận dụng nhiệt thừa của khói. Nhiệt độ khói thải ra khỏi lò chỉ còn 120 ÷ 1800C. Quạt khói để hút khói xả ra ngoài ống khói. Để tránh bụi cho môi trường xung quanh, khói trước khi thải ra được qua bộ phận tách bụi. 3 - NHIÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM CHÁY CỦA NHIÊN LIỆU Nhiên liệu sử dụng phổ biến hiện nay gồm: Nhiên liệu rắn: than đá, than nâu, than bùn, gỗ, ... Nhiên liệu lỏng: dầu thô, mazút, xăng, ... Nhiên liệu khí: khí lò cao, khí lò cốc, khí ga, khí tự nhiên, ... Than đá (than mỡ, than gầy, than ăngtraxít) chất bốc thay đổi từ 2 ÷ 55%. Than bùn là dạng ban đầu của thực vật chuyển hoá thành than đá, độ ẩm 30 ÷90%, độ tro 7 ÷ 15%, chất bốc 70%. Năng suất toả nhiệt 8500 ÷ 12000 KJ/Kg. Than nâu là dạng tiếp theo của than bùn, độ ẩm 18 ÷ 60%, độ tro 10 ÷ 50%, chất bốc 30 ÷ 55%, năng suất toả nhiệt 12000 ÷ 16000 KJ/Kg. 13  Gỗ là nhiên liệu hữu cơ trẻ nhất, thành phần gồm cácbon chiếm 50%, Hyđrô khoảng 6%, ôxy khoảng 43%, Nitơ khoảng 0,5 ÷ 1%, độ tro 0,5 ÷ 2%, chất bốc 85%, độ ẩm thay đổi trong phạm vi rộng. Dầu mazút có thành phần cácbon 80 ÷ 85%, hyđrô từ 8 ÷ 10%, nhiệt trị khoảng 39000 ÷ 40000 KJ/Kg. Dầu là nhiên liệu dễ bắt lửa, dễ cháy, nhiệt trị cao, ít tro (0,1%). Khí đốt gồm khí thiên nhiên và khí ga (nhân tạo). Khí thiên nhiên chủ yếu là khí mêtan (CH4), nhiệt trị khoảng 35000 KJ/m3 tiêu chuẩn. Khí ga gồm khí lò cốc, khí lò cao, khí lò ga. 3.1. Thành phần của nhiên liệu Trong nhiên liệu nói chung bao gồm các chất: cácbon, Hyđrô, lưu huỳnh, ôxy, tro và ẩm. Cácbon là thành phần cháy chủ yếu trong nhiên liệu. Nhiệt trị của cácbon khoảng 34150 KJ/Kg. Lượng cácbon trong nhiên liệu càng cao thì nhiệt trị của nó cũng càng cao. Hyđrô là thành phần cháy quan trọng của nhiên liệu. Nhiệt trị khoảng 144500 KJ/Kg. Lượng hyđrô trong nhiên liệu rất ít. Lưu huỳnh là thành phần cháy trong nhiên liệu. Trong than lưu huỳnh tồn tại dưới ba dạng: Dạng liên kết hữu cơ, khoáng chất và dạng liên kết sunfat. Hai dạng đầu có thể tham gia quá trình cháy. Dạng thứ ba (lưu huỳnh sunfat) không tham gia quá trình cháy mà chuyển thành tro của nhiên liệu. Nhiệt trị của lưu huỳnh khoảng 1/3 nhiệt trị của cácbon. Khi cháy, lưu huỳnh tạo thành khí SO2 hoặc SO3. Khí SO3 gặp hơi nước tạo thành axít H2SO4. Khí SO2 thải ra ngoài là khí độc, do đó lưu huỳnh là thành phần có hại của nhiên liệu. Bảng 1.2 là bảng thành phần của một số loại nhiên liệu. 3.2. Sự cháy của nhiên liệu Cháy là phản ứng hoá học giữa các thành phần cháy được có trong nhiênliệu với ôxy chứa trong không khí. Trước khi bắt đầu cháy, nhiên liệu phải đạt tới nhiệt độ bắt lửa: than đá là 400 ÷ 5000C, than nâu là 250 ÷ 4500C, gỗ 3000C, than bùn 2250C, than cốc 7000C, khí ga 700 ÷ 8000C, khí lò cao 700 ÷ 8000C, dầu mỏ 5800C, hyđrô khoảng 6000C. Khi nhiên liệu cháy hoàn toàn, hyđrô tự do kết hợp trực tiếp với cácbon cho ta hyđrôcácbua nhẹ (CH2) hoặc nặng (C2H4). Hai khí này dễ dàng bắt lửa và cháy với ôxy của khí cháy cho ta khí CO2 và hơi nước. Khi nhiên liệu cháy không hoàn toàn, khí chưa cháy và khí xả từ lò hơi là ôxítcácbon (CO) và hyđrôcácbua. Nghiên cứu khí xả cho phép đánh giá chất lượng của sự cháy. Muốn cháy hoàn toàn, cần phải cung cấp một lượng không khí lớn, có nghĩa là ôxy. Hỗn hợp giữa không khí và nhiên liệu rất khó hoàn hảo, vì thế cần phải cấp thừa 14  một lượng không khí cao hơn lý thuyết. Người ta gọi là độ thừa không khí. Một độ thừa không khí quá lớn, lại là điều bất lợi, vì nó làm giảm nhiệt độ của lò. Khi tính nhiệt cần phải xác định thể tích lượng không khí lý thuyết cần cho qúa trình cháy, thành phần và số lượng sản phẩm cháy. Những số liệu này có thể xác định nhờ các phương trình phản ứng hoá học ( ứng với 1 kg nhiên liệu rắn , lỏng hoặc 1Nm3 nhiên liệu ở điều kiện tiêu chuẩn). Phương trình cháy hoàn toàn C: C + O2 = CO2 1mol C + 1 mol O2 = 1 mol CO2 12kg C + 32kg