Chương 1: Khái quát chung về lò hơi Trang 20 CHƯƠNG 2 NHIÊN LIỆU VÀ QUÁ TRÌNH CHÁY TRONG LÒ HƠI ❖ GIỚI THIỆU VỀ CHƯƠNG 2: Chương 2 là bài giới thiệu tổng thể về hệ thống cấp nhiên liệu trong nhà máy nhiệt điện để người học có được kiến thức nền tảng, dễ dàng tiếp cận nội dung môn học ở các bài tiếp theo. ❖ MỤC TIÊU CỦA CHƯƠNG 2 LÀ: Sau khi học xong bài học này, học sinh có khả năng - Trình bày được các loại nhiên liệu trong nhà máy nhiệt điện; - Trình bày được các thành phần của nhiên liệu. - Trình bày được các phương pháp cấp nhiên liệu, quá trình cháy, khái niệm về hệ số dư lượng không khí - Phát huy tính tự giác, sáng tạo và nghiêm túc trong học tập, làm việc ❖ PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY VÀ HỌC TẬP CHƯƠNG 2: - Đối với người dạy: sử dụng phương pháp giảng giảng dạy tích cực (diễn giảng, vấn đáp, dạy học theo vấn đề); yêu cầu người học thực hiện câu hỏi thảo luận và bài tập (cá nhân hoặc nhóm). - Đối với người học: chủ động đọc trước giáo trình trước buổi học; hoàn thành đầy đủ câu hỏi thảo luận và bài tập tình huống bài theo cá nhân hoặc nhóm và nộp lại cho người dạy đúng thời gian quy định.
❖ ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN CHƯƠNG 2: - Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: Phòng học lý thuyết theo tiêu chuẩn - Trang thiết bị máy móc: Máy chiếu và các thiết bị dạy học khác - Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Chương trình môn học, giáo trình, tài liệu tham khảo, giáo án, phim ảnh, và các tài liệu liên quan. - Các điều kiện khác: Không có ❖ KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ CHƯƠNG 2: - Nội dung: ✓ Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức ✓ Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kĩ năng. ✓ Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần: + Nghiên cứu bài trước khi đến lớp + Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập. Chương 2: Nhiên liệu và quá trình cháy trong lò hơi Trang 21 + Tham gia đầy đủ thời lượng môn học.
+ Nghiêm túc trong quá trình học tập. - Phương pháp: ✓ Điểm kiểm tra thường xuyên: Không ✓ Kiểm tra định kỳ lý thuyết 01 bài. ❖ NỘI DUNG CHƯƠNG 2: 2.1 Các loại nhiên liệu dùng trong lò hơi nhà máy nhiệt điện. Nhiên liệu và phân loại nhiên liệu Nhiên liệu là những vật chất khi cháy phát ra ánh sáng và nhiệt năng.
Trong công nghiệp thì nhiên liệu phải đạt các yêu cầu sau: - Có nhiều trong tự nhiên, trữ lượng lớn, dễ khai thác, giá thành rẻ. - Khi cháy không sinh ra các chất gây nguy hiểm. Nhiên liệu có thể phân thành hai loại chính: nhiên liệu vô cơ và nhiên liệu hữu cơ. Nhiên liệu hữu cơ: Nhiên liệu hữu cơ là nhiên liệu có sẵn trong thiên nhiên do quá trình phân hủy hữu cơ tạo thành.
Nhiên liệu hữu cơ dùng trong ngành năng lượng có 3 loại: - Khí thiên nhiên. - Nhiên liệu lỏng: dầu Diezen, dầu nặng (FO). - Nhiên liệu rắn: theo tuổi hình thành nhiên liệu ta có gỗ, than bùn, than nâu, than đá, than cám. Nhiên liệu vô cơ: Nhiên liệu vô cơ là nhiên liệu được tạo ra do phản ứng phân hủy hạt nhân Urađium.2 Thành phần và đặc tính công nghệ của nhiên liệu 2.1 Thành phần của nhiên liệu Nhiên liệu bao gồm những chất có khả năng bị oxy hóa gọi là chất cháy và những chất không thể bị oxy hóa gọi là chất trơ.
Nhiên liệu rắn và lỏng Trong nhiên liệu rắn hoặc lỏng có các nguyên tố: Cacbon(C), Hyđro (H), Ôxi (O), Nitơ (N), Lưu huỳnh (S), độ tro (A) và độ ẩm (W). Các nguyên tố hóa học trong nhiên liệu đều ở dạng liên kết các phân tử hữu cơ rất phức tạp nên khó cháy và không thể thể hiện đầy đủ các tính chất của nhiên liệu. Trong thực tế, người ta thường phân tích nhiên liệu Chương 2: Nhiên liệu và quá trình cháy trong lò hơi Trang 22 theo thành phần khối lượng ở các dạng mẫu khác nhau như: mẫu làm việc, mẫu khô, mẫu cháy, dựa vào đó có thể đánh giá ảnh hưởng của các quá trình khai thác, vận chuyển và bảo quản đến thành phần nhiên liệu. Đối với mẫu làm việc, thành phần nhiên liệu được xác định theo phần trăm khối lượng ở trạng thái thực tế, ở đây có mặt tất cả các thành phần của nhiên liệu: Clv + Hlv+ Sclv=Nlv+ Alv + Wlv = 100% (2-1) Sấy mẫu làm việc ở nhiệt độ 105 0C, thành phần ẩm sẽ tách khỏi nhiên liệu (W= 0), khi đó ta có mẫu nhiên liệu khô: Ck + Hk+ Sck + Nk + Ok + Ak = 100% Đối với mẫu cháy, thành phần nhiên liệu được xác định theo phần trăm khối lượng các chất cháy được: Cc + Hch+ Sc+ Nch + Och = 100% (2-3) Cacbon: Các bon là thành phần cháy chủ yếu trong nhiên liệu, có thể chiếm tới 95% khối lượng nhiên liệu.
Khi cháy, 1kg các bon tỏa ra một nhiệt lượng khá lớn, khoảng 34150 KJ/Kg, gọi là nhiệt trị của các bon, do vậy nhiên liệu càng nhiều các bon thì nhiệt trị càng cao. Tuổi hình thành than càng cao thì lượng các bon chứa ở than càng nhiều nghĩa là nhiệt trị càng cao. Hyđro: Hyđro là thành phần cháy quan trọng của nhiên liệu. Tuy lượng hyđro trong nhiên liệu rất it, tối đa chỉ đến 10% khối lượng nhiên liệu, nhưng nhiệt trị của Hyđrô rất lớn.
Khi cháy, 1kg Hyđro tỏa ra một nhiệt lượng khoảng 144. Lưu huỳnh: Tuy là một thành phần cháy, nhưng lưu huỳnh là một chất có hại trong nhiên liệu vì khi cháy tạo thành SO2 thải ra môi trường rất độc và SO3 gây ăn mòn kim loại rất mạnh, đặc biệt SO2 tác dụng với nước tạo thành axít H2SO4. Lưu huỳnh tồn tại dưới 3 dạng: liên kết hữu cơ Shc, khoáng chất Sk và liên kết Sunfat SSP. S = Shc + Sk + Ssp (2-4) Lưu huỳnh hữu cơ và khoáng chất có thể tham gia quá trình cháy gọi là lưu huỳnh cháy, còn lưu huỳnh Sunfat thường nằm dưới dạng CaSO4, MgSO4.không tham gia quá trình cháy mà tạo thành tro của nhiên liệu.
Ôxi và Nitơ: Ôxi và Nitơ là những thành phần vô ích trong nhiên liệu vì sự có mặt của nó trong nhiên liệu sẽ làm giảm các thành phần cháy được của nhiên liệu, do đó làm giảm nhiệt trị chung của nhiên liệu. Nhiên liệu càng non thì lượng oxy càng nhiều. Nhiên liệu khí: Nhiên liệu khí được đặc trưng bằng hàm lượng các chất Cacbuahyđrô như: CH 4, CH4, CH4, H2,. tính theo phần trăm thể tích.
Chương 2: Nhiên liệu và quá trình cháy trong lò hơi Trang 23 2.2 Đặc tính công nghệ của nhiên liệu Việc lựa chọn phương pháp đốt và sử dụng nhiệt lượng giải phóng từ quá trình cháy nhiên liệu phụ thuộc nhiều vào các đặc tính công nghệ của nhiên liệu. Trong công nghiệp, người ta coi các đặc tính sau đây là đặc tính công nghệ của nhiên liệu: độ ẩm, chất bốc, cốc, tro và nhiệt trị. Độ ẩm: Độ ẩm ký hiệu là W, là lượng nước chứa trong nhiên liệu, lượng nước này nên nhiệt trị của nhiên liệu giảm xuống. Mặt khác khi nhiên liệu cháy cần cung cấp một nhiệt lượng để bốc ẩm thành hơi nước.
Độ ẩm của nhiên liệu được chia ra 2 loại: Độ ẩm trong và độ ẩm ngoài. Độ ẩm trong có sẵn trong quá trình hình thành nhiên liệu, thường ở dạng tinh thể ngậm nước và chỉ tách ra khỏi nhiên liệu khi nung nhiên liệu ở nhiệt độ khoảng 8000C Độ ẩm ngoài xuất hiện trong quá trình khai thác, vận chuyển và bảo quản nhiên liệu. Độ ẩm ngoài tách ra khỏi nhiên liệu khi sấy ở nhiệt độ khoảng 1050C. Chất bốc và cốc: Chất bốc ký hiệu là V, Khi đốt nóng nhiên liệu trong điều kiện không có ôxi ở nhiệt độ 800-8500C thì có chất khí thoát ra gọi là chất bốc, đó là kết quả của sự phân hủy nhiệt các liên kết hữu cơ của nhiên liệu.
Nó là thành phần cháy ở thể khí gồm: hyđrô, cacbuahyđrô, cacbon, oxitcacbon, cacbonic, oxi và nitơ. Nhiên liệu càng già thì lượng chất bốc càng ít, nhưng nhiệt trị của chất bốc càng cao, lượng chất bốc của nhiên liệu thay đổi trong phạm vi: than Anfratxit 2-8%, than đá 10-45%, than bùn 70%, gỗ 80%. Nhiên liệu càng nhiều chất bốc càng dễ cháy. Sau khi chất bốc bốc ra, phần rắn còn lại của nhiên liệu có thể tham gia quá trình cháy gọi là cốc.
Nhiên liệu càng nhiều chất bốc thì cốc càng xốp, nhiên liệu càng có khả năng phản ứng cao. Khi đốt nhiên liệu ít chất bốc như than antraxit, cần thiết phải duy trì nhiệt độ ở vùng bốc cháy cao, đồng thời phải tăng chiều dài buồng lửa để đảm bảo cho cốc cháy hết trước khi ra khỏi buồng lửa. Độ tro: Độ tro ký hiệu là A, tro của nhiên liệu là phần rắn ở dạng chất khoáng còn lại sau khi nhiên liệu cháy. Thành phần của nó gồm một số hỗn hợp khoáng như đất sét, cát, pyrit sắt, oxit sắt,.
Sự có mặt của nó làm giảm thành phần cháy được của nhiên liệu, do đó giảm nhiệt trị của nhiên liệu. Trong qúa trình cháy, dưới tác dụng của nhiệt độ cao một phần bị biến đổi cấu trúc, một phần bị phân hủy nhiệt, bị oxy hóa nhưng chủ yếu biến thành tro. Độ tro của một số loại nhiên liệu trong khoảng: Than 15-30%, gỗ 0,5 đến 1,0%, mazut 0,2 đến 0,3%, khí 0%, được xác định bằng cách đốt nhiên liệu ở nhiệt độ 850 0C với Chương 2: Nhiên liệu và quá trình cháy trong lò hơi Trang 24 nhiên liệu rắn, đến 5000C với nhiên liệu lỏng cho đến khi khối lượng còn lại hoàn toàn không thay đổi. Tác hại của tro: sự có mặt của tro trong nhiên liệu làm giảm nhiệt trị của nhiên liệu, cản trở quá trình cháy.
Khi bay theo khói tro sẽ mài mòn các bề mặt đốt của lò hơi. Một trong những đặc tính quan trọng của tro ảnh hưởng đến điều kiện làm việc của lò là nhiệt độ nóng chảy của tro. Nhiệt độ nóng chảy của tro trong khoảng từ 12000C đến 14250C. Tro có nhiệt độ chảy thấp thì có nhiều khả năng tạo xỉ bám lên các bề mặt ống, ngăn cản sự trao đổi nhiệt giữa khói với môi chất trong ống và làm tăng nhiệt độ vách ống gây nguy hiểm cho ống.
Nhiệt trị của nhiên liệu: Nhiệt trị của nhiên liệu là lượng nhiệt sinh ra khi cháy hoàn toàn 1kg nhiên liệu rắn hoặc lỏng hay 1m3tiêu chuẩn nhiên liệu khí (Kj/kg, Kj/m3tc).