Đồ án Thiết Kế Lò Hơi Đốt Dầu FO Nằm Ngang 1T/h - Đại học Sư phạm Kỹ thuật Đà Nẵng

Đồ án lò hơi đốt dầu FO nằm ngang 1T chi tiết. Tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý hoạt động, tính toán thiết kế lò hơi đốt dầu FO công suất 1 tấn hơi/giờ.

• Tác giả: Nguyễn Hữu Phát
• Người hướng dẫn: ThS. Nguyễn Thành Sơn
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật, Đại học Đà Nẵng
• Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật Nhiệt
• Đề tài: Thiết kế lò hơi đốt dầu nằm ngang, đốt dầu FO, công suất 1T/h tại Công Ty may Trường Giang, Quảng Nam
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp đại học
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Đà Nẵng

Mục lục chi tiết

• LỜI NÓI ĐẦU
• CAM ĐOAN
• MỤC LỤC
• DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ
• DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LÒ HƠI
• 1.1. Tổng quan về lò hơi ống lò ống lửa
• 1.2. Giới thiệu lò hơi
• 1.3. Ưu điểm và hạn chế
• 1.4. Phân loại lò hơi
• 1.5. Lò hơi ống lò
• 1.6. Lò hơi ống lửa
• 1.7. Lò hơi phối hợp ống lò - ống lửa
• 1.8. Xác định cấu trúc sơ bộ lò hơi
• 1.9. Nhiệm vụ thiết kế
• 1.10. Phương án thiết kế
• 1.11. Tính nhiên liệu và sản phẩm cháy
• 1.12. Chọn các thông số ban đầu của nhiên liệu
• 1.13. Xác định hệ số không khí thừa
• 1.14. Tính thể tích và entanpi của sản phẩm cháy
• 1.15. Lượng không khí lý thuyết
• 1.16. Thể tích sản phẩm cháy
• 1.17. Entanpi của không khí và sản phẩm cháy ứng với 1kg nhiên liệu
• 2. CHƯƠNG 2: TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT LÒ HƠI
• 2.1. Mục đích
• 2.2. Xác định các tổn thất nhiệt
• 2.3. Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về cơ học q4
• 2.4. Tổn thất nhiệt do khói thải mang ra ngoài q2
• 2.5. Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về hoá học q3
• 2.6. Tổn thất nhiệt toả nhiệt ra môi trường q5
• 2.7. Tổn thất nhiệt do thải xỉ vật lí q6
• 2.8. Hiệu suất lò hơi
• 2.9. Các đại lượng của nhiên liệu
• 2.10. Lượng nhiên liệu tiêu hao (kg/h)
• 2.11. Nhiệt lượng lý thuyết khi đốt cháy nhiên liệu
• 2.12. Nhiệt lượng hữu ích
• 2.13. Nhiệt độ cháy lý thuyết
• 2.14. Nhiệt lượng truyền của buồng lửa
• 3. CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CÁC KÍCH THƯỚC
• 3.1. Xác định kích thước của các bộ phận chính
• 3.2. Diện tích bề mặt truyền nhiệt của lò hơi
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Tổng quan đồ án lò hơi đốt dầu FO nằm ngang 1T h chi tiết

Đồ án thiết kế lò hơi đốt dầu FO nằm ngang công suất 1T/h là một tài liệu kỹ thuật chuyên sâu, đóng vai trò nền tảng cho việc chế tạo và vận hành các hệ thống sinh hơi trong công nghiệp, đặc biệt tại các nhà máy dệt may như Công ty Trường Giang, Quảng Nam. Lò hơi là trái tim của nhiều quy trình sản xuất, cung cấp hơi nước làm chất tải nhiệt trung gian cho các công đoạn sấy, gia nhiệt, và định hình sản phẩm. Việc lựa chọn lò hơi đốt dầu FO mang lại nhiều ưu điểm như hiệu suất cao, dễ tự động hóa, và tối ưu hóa không gian lắp đặt so với lò hơi đốt than. Đồ án này tập trung vào việc tính toán, thiết kế một hệ thống lò hơi hoàn chỉnh, tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn thiết kế lò hơi TCVN và ASME, đảm bảo an toàn và hiệu quả. Nội dung cốt lõi của thuyết minh đồ án lò hơi bao gồm các chương mục chính: tổng quan về lò hơi ống lò - ống lửa, tính toán cân bằng nhiệt để xác định hiệu suất và lượng nhiên liệu tiêu thụ, thiết kế chi tiết các kích thước bộ phận chịu áp lực, phân tích khí động và thủy động để đảm bảo dòng chảy ổn định, lựa chọn các thiết bị phụ trợ và cuối cùng là xây dựng quy trình vận hành an toàn. Tài liệu này không chỉ là một bài toán kỹ thuật mà còn là một giải pháp thực tiễn, đáp ứng nhu cầu năng lượng ngày càng tăng của nền kinh tế, đồng thời đặt ra yêu cầu cao về an toàn cháy nổ và kiểm soát ô nhiễm môi trường.

1.1. Phân tích cấu tạo và nguyên lý làm việc lò hơi nằm ngang

Lò hơi được thiết kế là loại phối hợp ống lò - ống lửa, một dạng lò hơi công nghiệp phổ biến nhờ kết hợp ưu điểm của cả hai loại. Cấu tạo lò hơi ống lửa bao gồm một thân lò hình trụ nằm ngang, bên trong chứa một ống lò lớn và nhiều ống lửa nhỏ hơn. Buồng đốt dạng trụ được bố trí trong ống lò, nơi dầu FO được phun và đốt cháy. Khói nóng từ buồng đốt đi qua ống lò, sau đó quay lại qua các cụm ống lửa được bố trí xung quanh và phía trên ống lò, trước khi thoát ra hộp khói và ống khói. Nguyên lý làm việc lò hơi nằm ngang dựa trên sự truyền nhiệt từ khói nóng cho nước bao quanh. Nước cấp vào lò chiếm không gian giữa thân lò và các ống, nhận nhiệt lượng qua bề mặt của ống lò và ống lửa để hóa hơi. Hơi bão hòa được tích tụ ở không gian phía trên. Ưu điểm của cấu trúc này là thể tích chứa nước lớn, cho phép tích lũy nhiệt tốt và đáp ứng nhanh với sự thay đổi phụ tải. Tuy nhiên, nó cũng có hạn chế về việc tăng áp suất và sản lượng hơi, đồng thời yêu cầu nhiên liệu chất lượng cao và khó xử lý cáu cặn.

1.2. Nhiệm vụ và các thông số ban đầu của đồ án lò hơi

Nhiệm vụ trọng tâm của đồ án là thiết kế một nồi hơi đốt dầu FO hoàn chỉnh với các thông số kỹ thuật cụ thể. Công suất thiết kế của lò hơi là D = 1 Tấn/giờ (1T/h), tương đương 1000 kg hơi mỗi giờ. Áp suất làm việc thiết kế là p = 9 kG/cm², ứng với nhiệt độ hơi bão hòa là 179°C. Nhiên liệu sử dụng là dầu FO, một sản phẩm phụ của quá trình chưng cất dầu mỏ, với các thành phần hóa học đã được xác định. Các thông số môi trường ban đầu được lựa chọn gồm nhiệt độ không khí lạnh (tkkl) là 30°C và nhiệt độ nước cấp (tnc) là 60°C. Nhiệt độ khói thải (tth) được chọn ở mức 220°C để tránh tổn thất nhiệt quá lớn và hiện tượng đọng sương axit. Dựa trên các thông số này, đồ án tiến hành tính toán lò hơi 1 tấn/giờ một cách chi tiết, từ việc xác định hệ số không khí thừa, tính toán thể tích và entanpi của sản phẩm cháy, đến việc cân bằng năng lượng để đảm bảo thiết kế tối ưu và hiệu quả.

II. Hướng dẫn tính toán cân bằng nhiệt lò hơi đốt dầu FO

Tính toán cân bằng nhiệt là bước cốt lõi trong thiết kế lò hơi công nghiệp, nhằm xác định chính xác lượng tiêu hao nhiên liệu và hiệu suất lò hơi đốt dầu. Mục đích của quá trình này là đảm bảo rằng năng lượng đầu vào từ việc đốt cháy 1 kg dầu FO được chuyển hóa một cách hiệu quả nhất thành năng lượng hữu ích để sinh hơi. Phương trình cân bằng nhiệt tổng quát được biểu diễn là: Qđv = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6. Trong đó, Qđv là tổng nhiệt lượng đưa vào, Q1 là nhiệt lượng hữu ích dùng để sản xuất hơi, và các thành phần từ Q2 đến Q6 đại diện cho các tổn thất nhiệt không thể tránh khỏi. Các tổn thất này bao gồm: tổn thất do khói thải (Q2), tổn thất do cháy không hoàn toàn về hóa học (Q3) và cơ học (Q4), tổn thất do tỏa nhiệt ra môi trường (Q5), và tổn thất do xỉ mang ra ngoài (Q6). Đối với lò hơi đốt dầu FO, tổn thất do cháy không hoàn toàn về cơ học (q4) và do thải xỉ (q6) được xem là bằng không. Việc phân tích kỹ lưỡng từng loại tổn thất cho phép tối ưu hóa thiết kế, cải thiện hiệu suất và giảm chi phí vận hành, là một phần không thể thiếu trong thuyết minh đồ án lò hơi.

2.1. Phương pháp xác định tổn thất và hiệu suất lò hơi đốt dầu

Việc xác định các tổn thất nhiệt là tiền đề để tính toán hiệu suất lò. Tổn thất lớn nhất thường là do khói thải mang ra ngoài (q2), phụ thuộc vào nhiệt độ khói thải và hệ số không khí thừa. Trong đồ án này, q2 được tính toán dựa trên entanpi của khói thải và không khí lạnh. Tổn thất do cháy không hoàn toàn về hóa học (q3) được chọn là 1% do đặc tính của lò đốt dầu FO. Tổn thất nhiệt do tỏa ra môi trường xung quanh (q5) được xác định dựa trên công suất của lò, ước tính khoảng 3,5%. Tổng các tổn thất (∑qi) là tổng của q2, q3, và q5. Từ đó, hiệu suất lò hơi đốt dầu (η) được tính bằng công thức: η = 100% - ∑qi. Kết quả tính toán trong đồ án cho thấy hiệu suất của lò đạt 86,8%, một con số khả quan đối với loại lò hơi này. Đây là một chỉ số quan trọng, phản ánh hiệu quả của việc cân bằng năng lượng lò hơi.

2.2. Bí quyết tính toán lượng nhiên liệu FO tiêu hao chính xác

Sau khi xác định được hiệu suất lò, việc tính toán lò hơi 1 tấn/giờ về mức tiêu thụ nhiên liệu trở nên khả thi. Lượng nhiên liệu tiêu hao (B, tính bằng kg/h) là một trong những chỉ số kinh tế quan trọng nhất. Công thức tính dựa trên các yếu tố: công suất sinh hơi của lò (D), entanpi của hơi bão hòa (ih), entanpi của nước cấp (inc), hiệu suất lò hơi (η), và nhiệt trị thấp của nhiên liệu (Qtlv). Cụ thể, B = [D * (ih - inc)] / (η * Qtlv). Dựa trên các thông số thiết kế (D=1000 kg/h, p=9 kG/cm²) và kết quả tính toán hiệu suất, đồ án đã xác định lượng tiêu hao dầu FO là 73,89 kg/h. Con số này là cơ sở để thiết kế hệ thống cấp dầu FO, bao gồm bể chứa, bơm, và đường ống, đảm bảo cung cấp đủ nhiên liệu cho lò hoạt động liên tục và ổn định.

III. Phương pháp thiết kế tính toán kích thước lò hơi 1 tấn

Việc tính toán các kích thước của những bộ phận chính trong lò hơi là một công đoạn quan trọng, quyết định đến công suất, hiệu suất và độ an toàn của toàn bộ hệ thống. Một thiết kế tối ưu phải đảm bảo bề mặt truyền nhiệt đủ lớn để đạt được sản lượng hơi yêu cầu, đồng thời các bộ phận chịu áp lực phải có độ dày phù hợp để vận hành an toàn dưới áp suất thiết kế. Quá trình này bắt đầu từ việc xác định tổng diện tích bề mặt truyền nhiệt của lò, sau đó phân bổ cho các bộ phận chính như ống lò và cụm ống lửa. Mỗi bộ phận, từ thân lò, ống lò, ống lửa đến mặt sàng, đều được tính toán sức bền một cách cẩn thận dựa trên các công thức tiêu chuẩn, có xét đến các yếu tố như nhiệt độ làm việc, ứng suất cho phép của vật liệu và các hệ số an toàn. Việc tuân thủ tiêu chuẩn thiết kế lò hơi TCVN trong suốt quá trình tính toán là bắt buộc. Một bản vẽ lò hơi đốt dầu chi tiết là sản phẩm cuối cùng của giai đoạn này, thể hiện rõ ràng cấu trúc và kích thước của từng chi tiết, làm cơ sở cho việc chế tạo và lắp đặt.

3.1. Tính toán bề mặt truyền nhiệt và kích thước các loại ống

Tổng diện tích bề mặt truyền nhiệt (F) của lò hơi được xác định dựa trên công suất thiết kế (D) và hệ số năng suất bốc hơi (d), với F = D/d. Đối với lò 1T/h, diện tích này là 25 m². Diện tích này được phân chia cho ống lò (F1) và cụm ống lửa (F2). Kích thước ống lò được chọn với đường kính ngoài 600 mm và chiều dài 1600 mm. Số lượng và kích thước ống lửa (đường kính ngoài 60 mm, dài 1120 mm) được tính toán để đạt đủ diện tích truyền nhiệt còn lại. Bố trí ống lửa theo nguyên tắc tam giác đều giúp tối ưu hóa quá trình truyền nhiệt và tuần hoàn nước. Việc xác định chính xác các kích thước này là nền tảng của cấu tạo lò hơi ống lửa hiệu quả.

3.2. Lựa chọn vật liệu chế tạo lò hơi theo tiêu chuẩn TCVN

Việc lựa chọn vật liệu chế tạo lò hơi phải dựa trên điều kiện làm việc khắc nghiệt của từng bộ phận, bao gồm nhiệt độ cao và áp suất lớn. Theo tiêu chuẩn thiết kế lò hơi TCVN, các bộ phận chịu áp lực chính được chế tạo từ các loại thép chuyên dụng. Thân lò và mặt sàng, chịu áp lực và nhiệt độ cao, sử dụng thép tấm mã hiệu 20K. Ống lò, bộ phận tiếp xúc trực tiếp với ngọn lửa, cũng dùng thép 20K để đảm bảo độ bền nhiệt. Ống lửa, tiếp xúc với khói nóng, được làm từ thép C20 không có đường hàn dọc thân. Việc lựa chọn đúng vật liệu không chỉ đảm bảo an toàn, tuổi thọ cho lò hơi mà còn ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả truyền nhiệt và chi phí chế tạo.

3.3. Kiểm tra sức bền các bộ phận chính trong thiết kế lò hơi

Sau khi xác định kích thước sơ bộ và vật liệu, bước tiếp theo là tính toán kiểm tra sức bền. Đây là yêu cầu bắt buộc để đảm bảo an toàn tuyệt đối khi lò hơi vận hành. Chiều dày của thân lò, ống lò, ống lửa và mặt sàng được tính toán lại dựa trên các công thức chịu áp lực từ bên trong (thân lò) và bên ngoài (ống lò, ống lửa). Các yếu tố như áp suất thiết kế (p = 9 KG/cm²), đường kính, ứng suất cho phép của vật liệu tại nhiệt độ làm việc và các hệ số bền vững mối hàn được đưa vào tính toán. Kết quả tính toán chiều dày tối thiểu sau đó được làm tròn lên để tăng hệ số an toàn. Ví dụ, chiều dày thân lò được tính là 10,22 mm và được chọn là 12 mm. Quy trình này đảm bảo mỗi bộ phận trong thiết kế lò hơi công nghiệp đều có đủ khả năng chịu lực.

IV. Phân tích khí động và thuỷ động trong lò hơi đốt dầu FO

Phân tích khí động và thủy động là hai yếu tố then chốt quyết định sự ổn định và an toàn trong quá trình vận hành lò hơi đốt dầu. Tính toán khí động nhằm đảm bảo sản phẩm cháy được thoát ra ngoài một cách hiệu quả, tạo ra áp suất âm cần thiết trong buồng đốt để duy trì quá trình cháy và ngăn khói độc rò rỉ ra môi trường làm việc. Đối với lò hơi công suất nhỏ như thiết kế này, phương pháp thông gió tự nhiên thông qua ống khói thường được ưu tiên. Tính toán thủy động, mặt khác, tập trung vào sự chuyển động của dòng hai pha (nước và hơi) bên trong lò. Một vòng tuần hoàn thủy động ổn định giúp làm mát hiệu quả các bề mặt chịu nhiệt, ngăn ngừa hiện tượng quá nhiệt cục bộ có thể dẫn đến phá hủy ống lò, ống lửa. Sự thay đổi đột ngột về phụ tải hoặc chế độ đốt có thể ảnh hưởng đến đặc tính thủy động, gây ra các sự cố như sôi bồng hoặc dao động mức nước, do đó việc phân tích quá trình này là cực kỳ quan trọng để dự đoán và kiểm soát hoạt động của lò.

4.1. Tính toán trở lực đường khói và điều kiện hút tự nhiên

Để đảm bảo lò hoạt động với phương pháp hút tự nhiên, lực hút do ống khói tạo ra (hth) phải lớn hơn tổng trở lực của toàn bộ đường khói (ΔH) với một hệ số dự phòng. Lực hút tự nhiên sinh ra do sự chênh lệch khối lượng riêng giữa cột khói nóng trong ống khói và cột không khí lạnh bên ngoài. Tổng trở lực đường khói là tổng của các tổn thất áp suất khi khói di chuyển qua ống lò, cụm ống lửa và các hộp khói. Đồ án đã tiến hành tính toán chi tiết các trở lực này, cho kết quả tổng trở lực là 2,63 mmH2O. Với ống khói cao 10m và đường kính 300mm, lực hút tự nhiên tính được là 5,3 mmH2O, thỏa mãn điều kiện hút tự nhiên (5,3 ≥ 1,2 * 2,63). Điều này đảm bảo việc xử lý khói thải lò hơi dầu FO diễn ra liên tục và an toàn.

4.2. Nguyên lý thủy động và tuần hoàn tự nhiên trong lò hơi

Nguyên lý làm việc lò hơi nằm ngang về mặt thủy động dựa trên cơ chế tuần hoàn tự nhiên. Nước trong lò nhận nhiệt từ ống lò và ống lửa, một phần hóa hơi tạo thành hỗn hợp nước-hơi có khối lượng riêng nhỏ hơn so với nước ở các vùng ít nhận nhiệt hơn. Sự chênh lệch khối lượng riêng này tạo ra một áp lực động, thúc đẩy dòng hỗn hợp nước-hơi đi lên không gian chứa hơi, trong khi nước lạnh hơn đi xuống để thay thế, tạo thành một vòng tuần hoàn khép kín. Việc duy trì vòng tuần hoàn này là tối quan trọng để tránh quá nhiệt bề mặt truyền nhiệt. Các yếu tố như thiết kế, bố trí các ống lửa, và chế độ vận hành đều ảnh hưởng đến sự ổn định của quá trình thủy động.

V. Lựa chọn các phụ kiện lò hơi và hệ thống an toàn cần thiết

Một hệ thống lò hơi hoàn chỉnh không chỉ bao gồm các bộ phận chịu áp lực chính mà còn cần một loạt các thiết bị phụ trợ và an toàn để đảm bảo hoạt động tin cậy, hiệu quả. Việc lựa chọn đúng các phụ kiện lò hơi đóng vai trò quyết định đến khả năng kiểm soát, giám sát và bảo vệ lò hơi trước các sự cố tiềm ẩn. Các thiết bị này được chia thành nhiều nhóm chức năng: nhóm thiết bị an toàn (van an toàn, nắp phòng nổ), nhóm thiết bị đo lường và điều khiển (áp kế, ống thủy, bộ điều khiển mức nước), nhóm thiết bị cung cấp (bơm nước cấp, hệ thống cấp dầu), và các van chức năng (van hơi chính, van xả). Mỗi thiết bị đều được tính toán và lựa chọn dựa trên công suất, áp suất làm việc của lò và các tiêu chuẩn kỹ thuật liên quan. Sự đồng bộ và chất lượng của các thiết bị phụ trợ này là yếu tố đảm bảo cho toàn bộ hệ thống lò hơi vận hành trơn tru và an toàn tuyệt đối.

5.1. Tính toán van an toàn và các thiết bị bảo vệ quan trọng

Van an toàn là thiết bị bảo vệ quan trọng nhất, có nhiệm vụ tự động xả hơi để hạ áp suất khi áp suất trong lò vượt quá giới hạn cho phép. Kích thước lỗ thoát của van an toàn được tính toán cẩn thận để đảm bảo khả năng xả đủ lưu lượng hơi cần thiết. Trong đồ án, hai van an toàn với đường kính lỗ thoát 45 mm đã được lựa chọn. Ngoài ra, lò còn được trang bị nắp phòng nổ trên hộp khói để giảm áp suất đột ngột trong đường khói, và hai áp kế để theo dõi áp suất liên tục. Ống thủy sáng giúp người vận hành quan sát trực tiếp mức nước trong lò, một thông số an toàn cực kỳ quan trọng.

5.2. Cấu tạo hệ thống cấp dầu và béc phun dầu FO tối ưu

Hệ thống cấp dầu FO có nhiệm vụ cung cấp nhiên liệu một cách ổn định và hiệu quả cho buồng đốt lò hơi. Hệ thống này bao gồm bể chứa, đường ống, bơm dầu, thiết bị lọc thô và lọc tinh, và thiết bị gia nhiệt. Do dầu FO có độ nhớt cao, việc gia nhiệt dầu lên khoảng 50-90°C là cần thiết để dễ dàng bơm và phun sương. Trái tim của hệ thống đốt là béc phun dầu FO, có vai trò tán nhỏ dầu thành các hạt sương mịn, giúp dầu hòa trộn tốt với không khí và cháy hoàn toàn, nâng cao hiệu suất đốt và giảm thiểu phát thải ô nhiễm.

5.3. Tầm quan trọng của bảo ôn và hệ thống đường ống hơi

Bảo ôn cho lò hơi là một biện pháp quan trọng nhằm giảm tổn thất nhiệt ra môi trường xung quanh (q5), cải thiện hiệu suất lò hơi đốt dầu và đảm bảo an toàn cho người vận hành. Thân lò và các hộp khói được bọc một lớp bông thủy tinh cách nhiệt, bên ngoài là lớp tôn tráng kẽm bảo vệ. Mặt trong các hộp khói tiếp xúc với nhiệt độ cao được lót bằng gạch chịu lửa samôt. Bên cạnh đó, hệ thống đường ống hơi cũng cần được thiết kế và lắp đặt đúng kỹ thuật để vận chuyển hơi nước đến nơi sử dụng một cách an toàn và ít tổn thất nhất. Hệ thống này bao gồm van hơi chính, các van nhánh, bẫy hơi và đường ống được cách nhiệt cẩn thận.

VI. Hướng dẫn vận hành và bảo trì lò hơi công nghiệp an toàn

Quy trình vận hành lò hơi đốt dầu và bảo trì lò hơi công nghiệp là hai yếu tố quyết định đến tuổi thọ, hiệu suất và sự an toàn của thiết bị. Vận hành đúng quy trình không chỉ giúp lò hoạt động ổn định mà còn ngăn ngừa các sự cố nguy hiểm như cạn nước, quá áp hay nổ lò. Công tác vận hành đòi hỏi người phụ trách phải có kiến thức chuyên môn, tuân thủ nghiêm ngặt các bước từ chuẩn bị, khởi động, cấp hơi cho đến khi ngừng lò. Song song với vận hành, công tác bảo trì, bảo dưỡng định kỳ đóng vai trò then chốt trong việc phát hiện sớm các hư hỏng, làm sạch cáu cặn và đảm bảo các thiết bị an toàn luôn trong trạng thái sẵn sàng hoạt động. Một kế hoạch bảo trì chi tiết, kết hợp với quy trình xử lý sự cố rõ ràng, sẽ tạo thành một hệ thống quản lý an toàn toàn diện cho lò hơi, giảm thiểu rủi ro và tối ưu hóa chi phí vận hành trong dài hạn.

6.1. Quy trình xử lý nước cấp và các sự cố vận hành thường gặp

Chất lượng nước cấp ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động của lò hơi. Nước cứng chứa nhiều ion Ca²⁺ và Mg²⁺ sẽ gây ra cáu cặn trên bề mặt truyền nhiệt, làm giảm hiệu suất và có thể gây cháy ống. Do đó, xử lý nước cấp bằng phương pháp trao đổi ion là bước bắt buộc để làm mềm nước trước khi đưa vào lò. Trong quá trình vận hành, một số sự cố thường gặp bao gồm: lò bị tắt lửa đột ngột, phụ tải tăng/giảm đột ngột, mất nước cấp, hoặc sự cố sôi bồng. Người vận hành cần được đào tạo để nhận biết hiện tượng, xác định nguyên nhân và thực hiện các bước xử lý kịp thời để đưa lò về trạng thái hoạt động an toàn.

6.2. Các bước khởi động cấp hơi và ngừng lò hơi đúng kỹ thuật

Quy trình vận hành lò hơi đốt dầu bắt đầu bằng việc kiểm tra toàn bộ hệ thống: các van, mức nước, hệ thống nhiên liệu. Quá trình khởi động lò (đốt lò) phải được thực hiện từ từ để tránh sốc nhiệt. Khi áp suất đạt mức yêu cầu, tiến hành cấp hơi bằng cách mở từ từ van hơi chính để làm nóng đường ống. Trong suốt quá trình vận hành, phải luôn giữ mực nước trong lò ở mức trung bình và theo dõi chế độ cháy. Khi cần ngừng lò, có hai phương pháp: ngừng bình thường (giảm dần chế độ đốt, đóng van hơi và để lò nguội từ từ) và ngừng sự cố (dừng đốt ngay lập tức, cách ly lò và xử lý theo tình huống khẩn cấp).

6.3. Kế hoạch và phương pháp bảo dưỡng lò hơi công nghiệp định kỳ

Công tác bảo trì lò hơi công nghiệp cần được thực hiện theo một lịch trình cụ thể. Hàng ca, cần thông rửa ống thủy, áp kế và kiểm tra van an toàn. Hàng tháng, cần kiểm tra toàn bộ lò, đặc biệt là hệ thống đốt và các phần chịu áp lực. Cứ sau 3 đến 6 tháng vận hành, cần ngừng lò để kiểm tra, sửa chữa toàn diện và vệ sinh cáu cặn bên trong. Có hai phương pháp bảo dưỡng chính khi ngừng lò lâu dài: bảo dưỡng khô (tháo hết nước, sấy khô bên trong) và bảo dưỡng ướt (đổ đầy nước đã qua xử lý vào lò). Việc tuân thủ nghiêm ngặt lịch trình bảo dưỡng giúp kéo dài tuổi thọ thiết bị và đảm bảo lò luôn hoạt động ở trạng thái an toàn và hiệu quả nhất.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LÒ HƠI 1.Tổng quan về lò hơi ống lò ống lửa 1.Giới thiệu lò hơi Lò hơi là một thiết bị không thể thiếu được trong nền kinh tế quốc dân, quốc phòng. Không những nó được dùng trong các khu công nghiệp lớn như nhà máy nhiệt điện, khu công nghiệp cơ khí, mà nó còn đi sâu từng cơ sở kinh tế nhỏ, như nấu cơm, sấy, sưởi ấm v. Trong các lĩnh vực công nghiệp, lò hơi dùng để sản xuất hơi nước. Hơi nước sẽ làm chất trung gian tải nhiệt.

Và sẽ truyền nhiệt lượng cho sản phẩm cần gia nhiệt trong thiết bị trao đổi nhiệt. Việc sử dụng khói nóng để gia nhiệt trực tiếp cũng được sử dung rộng rãi. Do tiếp xúc trực tiếp nên hiệu suất cao, thiết bị gọn nhẹ, nhưng có nhược điểm: chỉ dùng gia nhiệt những vật phẩm không yêu cầu lắm về độ sạch, trình độ thẩm mỹ và không ảnh hưởng về thành phần hoá học. Nên đối với những vật phẩm yêu cầu chất lượng cao đều dùng chất tải nhiệt trung gian, tức vẫn cần thiết bị lò hơi.

Việc sử dụng lò hơi trong sản xuất ngày càng được sử dụng phổ biến rộng rãi. Nhất là đối với lò hơi công suất nhỏ và vừa, nhu cầu sử dụng ngày càng lớn để đáp ứng nhu cầu ngày càng phát triển kinh tế của đất nước. Với những lò hơi lớn việc sử dụng nhiên liệu là rắn, lỏng, khí còn phụ thuộc vào vị trí địa lý nơi đặt nó làm việc. Phải xem xét bài toán kinh tế giữa việc vận chuyển hơi sinh ra và giá thành vận hành.

Ngoài ra phải kể đến ô nhiễm môi trường. Đối với những lò hơi nhỏ việc sử dụng nhiên liệu là dầu có ưu việc hơn. Do những lò hơi này thường đặt tại trung tâm sản xuất, các trung tâm này đặt xa vùng mỏ than. Với cùng sản lượng hơi, cùng thông số làm việc, khối lượng dầu nhỏ hơn khối lượng than cần dùng.

Do đó chi phí vận chuyển dầu sẽ ít hơn so với than, với lò hơi đốt than cần có một diện tích chứa than lớn. Điều này rất khó khăn đối với những cơ sở sản xuất đặt trong trung tâm thành phố. Việc dùng dầu còn dễ dàng trong tự động, hiệu suất lò lớn và không gian lò nhỏ.Ưu điểm và hạn chế a)Ưu điểm: - Có thể tích chứa nước lớn nên có khả năng tích lũy nhiệt lớn, đáp ứng yêu cầu về phụ tải thay đổi nhiều. - Kích thước rất gọn, chiếm chỗ đặt ít.

- Bảo ôn lò rất đơn giản. - Sử dụng rộng rãi chủ yếu ngành giao thông vận tải và công nghiệp nhẹ. b)Hạn chế: - Hạn chế việc tăng áp suất và sản lượng hơi. - Yêu cầu nhiên liệu sử dụng cao.

- Suất tiêu hao kim loại dùng để chế tạo lò lớn. - Khó xử lý cáu cặn nước bám vào vách kim loại hay tro bám mặt ngoài ống. - Hiệu suất lò thấp.Phân loại lò hơi Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hữu Phát Người hướng dẫn:ThS. Nguyễn Thành Sơn 2 Thiết kế lò hơi đốt dầu nằm ngang, đốt dầu FO, công suất 1T/h tại Công Ty may Trường Giang, Quảng Nam 1.Lò hơi ống lò Lò hơi đơn giản nhất có dạng một bình hình trụ, ưu điểm lò này là không đòi hỏi nhiều về bảo ôn buồng lửa, có thể tích chứa nước lớn.

Khuyết điểm khó tăng về mặt truyền nhiệt theo yêu cầu công suất, lò hơi có công suất bé 2-2,5 tấn/h.Lò hơi ống lửa Ống lò được thay bằng ống lửa với kích thước bé hơn (50-150mm). Ưu điểm lò này là bề mặt truyền nhiệt lớn hơn, suất tiêu hao kim loại giảm so với loại ống lò. Tuy nhiên vẫn còn hạn chế khả năng tăng công suất và chất lượng hơi theo yêu cầu.Lò hơi phối hợp ống lò - ống lửa Được sử dụng rộng rãi hiện nay do nó lợi dụng được ưu điểm của lò hơi ống lò và lò hơi ống lửa. Vì vậy ở lò hơi này năng suất bốc hơi cao hơn, cho phép tăng công suất của lò lên cao hơn.

Ngoài ra nó còn có ưu điểm gọn nhẹ nên được sử dụng trong các nhu cầu di động: lò hơi xe lửa, tàu thuỷ. Nhược điểm vận hành, sửa chửa vất vả, do kích thước buồng lửa quá nhỏ và đặt ở những độ cao khác nhau, khó cạo cáu hay tro bám. Xác định cấu trúc sơ bộ lò hơi a) Nhiệm vụ thiết kế: - Công suất thiết kế của lò hơi: D = 1T/h - Áp suất thiết kế: p = 9 kG/cm2 - Nhiệt độ bão hòa ứng với áp suất: tbh = 179oC - Nhiên liệu dùng để đốt: Dầu FO A W Clv Hlv Slv Olv Nlv 85,3% 10,2% 0,5% 0,7% 0,3% 3% 0,7% Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hữu Phát Người hướng dẫn:ThS. Nguyễn Thành Sơn 3 Thiết kế lò hơi đốt dầu nằm ngang, đốt dầu FO, công suất 1T/h tại Công Ty may Trường Giang, Quảng Nam Hình 1.

Sơ đồ bố trí các thiết bị của lò hơi 1- Tủ điện điều khiển. 3- Cụm ống thuỷ. 4- Bộ điều khiển mức nước tự động. 5- Hệ thống mức nước cấp.

10- Van an toàn. 12- Đồng hồ đo nhiệt độ Đây là lò phối hợp ống lò - ống lửa dùng để sản xuất hơi bão hòa. Thiết kế lò có buồng lửa phun dạng hình trụ nằm ngang kết hợp ống lò và ống lửa đặt trong thân trụ. Bố trí ống lò ở phía dưới, cụm ống lửa ở hai bên và phía trên ống lò.

Hai đầu ống lò và ống lửa được giới hạn bởi mặt sàng ngăn cách không gian của sản phẩm cháy với không gian chứa nước và hơi. Ở hộp khói sau có bố trí vách ngăn giữa cụm ống lửa phía trên và cụm ống lửa phía dưới. Nước cấp vào lò được chứa trong không gian giới hạn giữa ống lò với ống lửa và giữa các ống lửa, với mức nước cao hơn dãy ống lửa trên cùng. Phần không gian phía trên không bố trí các ống lửa là không gian chứa hơi.

b) Phương án thiết kế - Cấu trúc lò hơi dạng ống lò, ống lửa nằm ngang. - Không có thiết bị đốt phần đuôi (bộ hâm nước, bộ sấy không khí). - Thiết kế này dùng cho những hộ tiêu thụ mà nước ngưng ở phụ tải do tiếp xúc với sản phẩm nên không đảm bảo điều kiện cho nước cấp vào lò nên nước ngưng này sẽ đưa ra ngoài mà không dùng để tái tuần hoàn cho lò. Tính nhiên liệu và sản phẩm cháy 1.Chọn các thông số ban đầu của nhiên liệu Dầu FO là phần cặn của quá trình chưng cất dầu mỏ ở áp suất thường.

Dầu FO được sản xuất thành nhiều loại. Các loại chủ yếu khác nhau ở độ nhớt, nhiệt độ chớp cháy, hàm lượng lưu huỳnh và nhiệt độ đông đặt. Độ nhớt ảnh hưởng trực đến chế độ làm việc của lò. Trong lò hơi, dầu FO được đốt dưới dạng phun sương nhờ thiết bị phun đặt biệt.

Kích thước của hạt sương càng nhỏ khi độ nhớt của dầu FO càng nhỏ. Những thành phần: độ tro, lưu huỳnh và natri chứa trong dầu cũng ảnh hưởng rất lớn tới quá trình làm việc của lò. Trong các nhà máy công nghiệp, dầu cung cấp cho lò hơi được chứa trong các bể bê tông kín, ít nhất có hai bể chứa dầu. Phải luôn kiểm tra sửa chữa những trang bị phòng cháy.

Nhân viên phải được học cách sử dung các thiết bị phòng cháy thông thạo quy trình chữa cháy. Dầu được cung cấp cho lò qua hệ thống bơm dầu và bình lọc dầu. Thành phần hóa học của dầu FO. * Các thông số khác: tkkl = 30oC : Nhiệt độ không khí lạnh lấy theo nhiệt độ môi trường.

o tnc = 60 C : Nhiệt độ nước cấp vào lò. tth = 220oC : Nhiệt độ khói thải, chọn lớn hơn nhiệt độ bảo hòa và tránh nhiệt độ thải quá cao gây tổn thất nhiệt nhiều và ảnh hưởng đến môi trường xung quanh.Xác định hệ số không khí thừa Căn cứ vào phương pháp đốt nhiên liệu, dạng lò hơi, dặc tính của nhiên liệu để xác định hệ số khôngg khí thừa ở đầu ra của buồng lửa α. Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hữu Phát Người hướng dẫn:ThS. Nguyễn Thành Sơn 4 Thiết kế lò hơi đốt dầu nằm ngang, đốt dầu FO, công suất 1T/h tại Công Ty may Trường Giang, Quảng Nam Ở thiết kế này lò hơi có buồng lửa phun dầu FO nên ta chọn giá trị α = 1,15.Tính thể tích và entanpi của sản phẩm cháy a) Lượng không khí lý thuyết: Vokk = 0,0889.0,7 = 10,28 m3tc/kg Thể tích không khí thực tế: Vtkk = α .10,28 = 11,82 m3tc/kg Thể tích không khí thừa: Vth = (α - 1).10,28 = 1,54 m3tc/kg b) Thể tích sản phẩm cháy: Thể tích sản phẩm cháy lý thuyết: Vokk = VoN2 + VoH2O + VoRO2 Trong đó: - Thể tích khí Nitơ: VoN2 = 0,79.0,7 = 8,13 m3tc/kg - Thể tích hơi nước: VoH2O = 0,111.10,28 = 1,33 m3tc/kg - Thể tích khí 3 nguyên tử: VoRO2 = VoCO2 + VoSO2 = 0,01866.0,5) = 1,6 m3tc/kg - Thể tích khói khô lý thuyết: Vokkho = VoRO2 + VoN2 = 1,6 + 8,13 = 9,73 m3tc/kg Vậy thể tích sản phẩm cháy lý thuyết: Vok = Vokkho + VoH2O = 9,73 + 1,33 = = 11,06 m3tc/kg -Thể tích hơi nước: VH2O = VoH2O + 0,0161.35 m3tc/kg Thể tích sản phẩm cháy thực tế: Vk = VoN2 + VH2O + VoRO2 + (α - 1).10,28 = 12,62 m3tc/kg - Phân thể tích hơi nước: Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hữu Phát Người hướng dẫn:ThS.

Nguyễn Thành Sơn 5 Thiết kế lò hơi đốt dầu nằm ngang, đốt dầu FO, công suất 1T/h tại Công Ty may Trường Giang, Quảng Nam - Phân thể tích khí 3 nguyên tử: - Tổng phân thể tích: c) Entanpi của không khí và sản phẩm cháy ứng với 1kg nhiên liệu: Entanpi của không khí lý thuyết: Iokk = Vokk(Ct)kk (kJ/kg) Trong đó: Vokk: thể tích không khí lý thuyết (Ct)kk: nhiệt dung của không khí ứng với nhiệt độ tkk Entanpi của sản phẩm cháy lý thuyết: Iok = VoRO2.Iokk (kJ/kg) Với: α là hệ số không khí thừa ở cuối buồng lửa.