BÀI tập lớn TÍNH TOÁN THIẾT kế lò hơi đốt dầu FO CÔNG SUẤT 1 TẤNH

TỔNG QUAN

Giới thiệu về đề tài

1.1.1 Lý do chọn đề tài

Nước ta đang trong giai đoạn phát triển mạnh mẽ, đặc biệt là trong lĩnh vực công nghiệp và năng lượng Hai ngành này đang tăng trưởng với tốc độ nhanh chóng, vì vậy công nghệ chế tạo và lắp ráp lò hơi cho các nhà máy nhiệt điện cần được chú trọng đúng mức để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao.

Lò hơi hiện đang được ứng dụng rộng rãi trong các nhà hàng, khách sạn, bệnh viện để phục vụ cho các hoạt động như giặt là, sấy và tắm hơi Trong ngành công nghiệp thực phẩm và các lĩnh vực công nghiệp nhẹ như giấy, cao su, và dệt, hơi nước đóng vai trò quan trọng trong các quy trình như đun sôi, chưng cất và cô đặc Ngoài ra, trong các nhà máy nhiệt điện, hơi nước được sản xuất để cung cấp năng lượng cho tuốc bin hơi, từ đó tạo ra điện năng cho hệ thống điện.

Công việc lắp đặt và vận hành lò hơi yêu cầu sự khắt khe và tính khoa học cao để đảm bảo an toàn, vì đây là thiết bị áp lực có thể gây nguy hiểm Đối với sinh viên ngành Nhiệt, kiến thức về lò hơi là rất quan trọng bên cạnh các lĩnh vực như kỹ thuật lạnh, kỹ thuật sấy và điều hòa không khí Do đó, nhóm quyết định chọn đề tài “Tính toán thiết kế lò hơi đốt dầu FO công suất 1 tấn/h áp suất 14,7 bar” để nghiên cứu.

1.1.2 Yêu cầu của đề tài

Tính toán thiết kế lò hơi 3 pass

- Áp suất làm việc: 15 at = 14,7 bar

- Nhiệt độ: Hơi bão hoà

Bảng 1.1 Các thành phần nhiên liệu của dầu FO

C lv H lv S lv O lv A W N lv 85,3% 10,2% 0,5% 0,7% 0,3% 3% 0,7%

• Nhiệt dung riêng của dầu FO là

𝐶 𝐹𝑂 = 0,415 + 0,0006 𝜃(kcal/kg ∘ C) Với: 𝜃 là nhiệt độ của dầu FO Chọn 𝜃 = 90 ∘ C

• Nhiệt độ nước cấp là 30 ∘ C, nhiệt độ không khí lạnh là 30 ∘ C

• Nhiệt dung riêng của không khí là

Hình 1.1 Sơ đồ bố trí các thiết bị của lò hơi

1- Tủ điện điều khiển 2- Bộ đốt 3- Cụm ống thuỷ 4- Bộ điều khiển mức nước tự động

5- Hệ thống mức nước cấp 6- Chân lò hơi 7- Bơm nước cấp 8- Thân lò hơi 9- Ống khói

10- Van an toàn 11- Rơle áp suất 12- Đồng hồ đo nhiệt độ

Tổng quan về lò hơi

1.2.1 Vai trò của lò hơi và phân loại

Lò hơi là thiết bị quan trọng trong việc chuyển đổi năng lượng, nơi diễn ra quá trình đốt cháy nhiên liệu Nhiệt lượng sinh ra từ quá trình này sẽ được truyền cho nước trong lò, giúp biến nước thành hơi.

Lò hơi là thiết bị thiết yếu trong các nhà máy công nghiệp như hóa chất, đường, rượu, bia, nước giải khát và thuốc lá, cung cấp hơi nước cho các quá trình công nghệ như đun nấu, chưng cất, cô đặc và sấy sản phẩm Hơi nước thường ở dạng bão hòa với áp suất tương ứng với nhiệt độ cần thiết cho quy trình, được gọi là lò hơi công nghiệp với áp suất thấp và sản lượng nhỏ Trong các nhà máy nhiệt điện, lò hơi sản xuất hơi quá nhiệt với áp suất và nhiệt độ cao, phục vụ cho việc quay tuốc bin và sản xuất điện năng, được gọi là lò hơi năng lượng.

Nhiên liệu sử dụng trong lò hơi có thể bao gồm nhiên liệu rắn như than gỗ và bã mía, hoặc nhiên liệu lỏng như dầu FO và DO, cũng như nhiên liệu khí.

Theo nhiệm vú của lò hori

Lò hơi năng lượng là thiết bị có công suất lớn, thường được sử dụng trong các nhà máy năng lượng để vận hành tua bin hơi phát điện trong nhà máy nhiệt điện Ngoài ra, lò hơi này còn được sử dụng làm sức kéo cho tàu hỏa và tàu thủy, với công suất thường trên mức cao.

50 t/h, áp suất thường lớn hơn 20 Mpa và nhiệt độ hơi trên 305 ∘ C

Lò hơi công nghiệp là thiết bị có công suất vừa và nhỏ, chủ yếu được sử dụng để cung cấp hơi cho các quy trình công nghệ trong các nhà máy dệt, giấy và chế biến thực phẩm Hơi được sản xuất thường là hơi bão hòa, với áp suất không vượt quá 2,0 Mpa và nhiệt độ khoảng 250 °C.

Lò hơi dân dụng là thiết bị có công suất nhỏ, thường được sử dụng trong các nhà hàng, khách sạn và bệnh viện để sản xuất hơi phục vụ cho các nhu cầu như giặt là, sấy và tắm hơi Áp suất hơi của loại lò này không vượt quá 0,5 Mpa, trong khi nhiệt độ hơi tối đa đạt 150 ∘ C, phù hợp với các yêu cầu sử dụng trong các cơ sở dịch vụ.

• Lò hơi trung bình: 12 tấn/h < D ≤ 110 tấn/h

• Lò hơi cực lớn: D > 600 tấn/h

• Lò hơi hạ áp: P \leq 10 bar

• Lò hơi trung áp 10 bar: < P ≤ 40bar

• Lò hơi cao áp: 40 bar < P ≤ 100 bar

• Lò hơi siêu cao áp: P > 100 bar

• Lò hơi không có bộ quá nhiệt (hơi bão hoà)

• Lò hơi có bộ quá nhiệt (hơi quá nhiệt)

• Lò hơi có bộ quá nhiệt trung gian

Theo sơ đồ chuyển động của nước và hoi

• Lò hơi tuần hoàn tự nhiên (có bao hơi)

• Lò hơi tuần hoàn cưỡng bức (có bao hơi và bơm tuần hoàn hồn hợp nước và hơi)

• Lò hơi trực lưu (không có bao hơi)

Lò hơi có thể được phân loại dựa trên phụ tại nhiệt 𝑄 1 (kcal/h), một đại lượng quan trọng để đánh giá công suất của lò 𝑄 1 phản ánh công suất hơi và các thông số liên quan, giúp cung cấp cái nhìn chính xác và toàn diện về hiệu suất của lò hơi.

1.2.3 Quá trình phát triển lò hơi

Quá trình phát triển của lò hơi, như được thể hiện trong Hình 1.2, tập trung vào việc nâng cao công suất và thông số hơi, đồng thời giảm thiểu chi phí tiêu hao.

Việc chuyển đổi từ lò hơi hình trụ và lò hơi ống lửa sang lò hơi ống nước đã diễn ra hàng trăm năm, giúp tăng diện tích bề mặt đốt thông qua việc giảm đường kính ống, từ đó giảm lượng kim loại nhưng vẫn tăng công suất lò hơi Các lò hơi ống nước nằm ngang với thiết kế ống nước đã góp phần quan trọng trong tiến bộ này.

Các ống sinh hơi được kết nối thành từng chùm qua các buồng nước hình hộp, giới hạn áp suất hơi ở mức 12 ÷ 15 bar và không thể tiêu chuẩn hóa sản xuất các bộ phận của lò hơi Để khắc phục nhược điểm này, có thể nối các chùm ống thẳng với đầu góp hình trụ và kết nối hai chùm ống nằm ngang với một bao hơi, từ đó tăng áp suất và công suất lò hơi nhờ tăng số lượng và chiều dài ống Các bao hơi ban đầu được đặt dọc, nhưng sau đó chuyển sang ngang để mở rộng bề mặt đốt Để ngăn ngừa sự đóng xỉ, các hàng ống nên được thiết kế dưới dạng feston Việc áp dụng bộ hâm nước và bộ sấy không khí giúp tăng hiệu suất và công suất lò hơi, nhưng sự tiêu hao kim loại lớn và bố trí dày đặc các chùm ống đã hạn chế sự phát triển của các loại lò này.

Ngày nay, lò hơi ống nước đứng đã hoàn toàn thay thế các loại lò hơi cũ, với các ống sinh hơi được kết nối trực tiếp vào bao hơi Ban đầu, số lượng bao hơi lên tới 3 đến 5, và các ống thì thẳng Tuy nhiên, theo thời gian, chỉ còn lại một bao hơi, trong khi các chùm ống được uốn cong ở hai đầu, điều này cải thiện khả năng liên kết giữa các ống và tăng cường bề mặt đốt bức xạ trong buồng lửa Gần đây, lò hơi một bao hơi và lò trực lưu (không có bao hơi) đã được hoàn thiện, mang lại hiệu suất tốt hơn cho hệ thống.

Hình 1.2 Sự phát triển về mặt cấu tạo của các loại lò hơi chủ yếu tuần hoàn tự nhiên

Lò hơi có nhiều loại hình dạng khác nhau, bao gồm lò hơi hình trụ (𝑎), lò hơi nhiều hình trụ (b), và lò hơi ống lửa lô-cô (c) Ngoài ra, còn có lò ống nước nằm ngang với các buồng nước (e,g) và lò ống nước nằm ngang không có buồng nước (ℎ) Lò hơi cũng có thể được thiết kế với các ống thẳng (i) hoặc các ống uốn cong (𝑘, 𝑙).

- Lò có một bao hơi có thông số hơi cao hình chũ 𝑛: 𝑛 − Lò hơ lơn và hiện đại hình chữ T

Lò hơi hiện đại bao gồm nhiều thành phần quan trọng như hệ thống dập than thành bột, thiết bị vận chuyển và cung cấp nhiên liệu cùng nước, quạt cung cấp gió và hút khói, cùng với các dụng cụ đo và kiểm soát Ngoài ra, các thiết bị tự động điều chỉnh cũng đóng vai trò thiết yếu trong việc vận hành hiệu quả của lò hơi.

Lò hơi lớn và hiện đại bao gồm nhiều bộ phận thiết yếu như buồng lửa, dàn ống sinh hơi, bộ quá nhiệt, bộ hâm nước và bộ sấy không khí Ngoài ra, lò còn cần có các loại van, dụng cụ đo và kiểm soát, cùng với các thiết bị tự động điều chỉnh Buồng lửa và đường khói được xây dựng bằng gạch chịu lửa hoặc cám tấm keramit, tạo lớp bảo ôn cho lò.

Hình 1.3 Sơ đồ thiết bị lò hơi hiện đại đốt than

1 - Băng tải than; 2 - Phễu than thô; 3 - Máy cấp than thô; 4 - Máy nghiền than; 5

- Máy phân ly; 6 - Xiclôn; 7 - Guồng xoắn tải bột than; 8 - Phễu bột than; 9 - Máy cấp bột than; 10 - Quat tải bột than; 11 - Vòi phun; 12 - Bao hơ; 13 - Buồng lủa;

Phễu lạnh, hộc xỉ, dàn ống trong buồng lửa, và ông góp dàn ống là những thành phần quan trọng trong hệ thống Các ống nước đi xuống, festôn, bộ quá nhiệt, bộ hâm nước (hai cấp), bộ sấy không khí (hai cấp) cũng đóng vai trò thiết yếu Cuối cùng, quạt gió và hộp khói là những bộ phận không thể thiếu để đảm bảo hoạt động hiệu quả của toàn bộ hệ thống.

Thiết bị khủ bụi; 26 - Quat khói; 27 - Ống khói; 28 - Kênh thải tro xỉ

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Nhiên liệu

Nhiên liệu đóng vai trò quan trọng trong hoạt động của lò hơi, và việc hiểu rõ về các đặc tính của nhiên liệu như quá trình cháy, tính vận chuyển, sự tạo tro và chất thải là cần thiết cho thiết kế, lựa chọn, vận hành và bảo trì lò hơi Hiện tại, có hai loại nhiên liệu chính được sử dụng trong lò hơi: nhiên liệu hữu cơ và nhiên liệu hạt nhân Trong đó, nhiên liệu dầu FO là một dạng nhiên liệu hữu cơ với thành phần hóa học đặc trưng.

Cacbon (C): Đây là thành phần cháy chủ yếu do có tỉ lệ lớn nhất trong nhiên liêu

Cacbon có nhiệt trị (giá trị nhiệt lượng riêng của nguyên tố) là 34MJ/kg

Hydro (H) : Có nhiệt trị cao nhất trong nhiên liệu là 144MJ/kg, tỉ lệ của nó trong nhiên liệu không lớn lắm

Lưu huỳnh (S) có nhiệt trị khoảng 9MJ/kg và tỉ lệ thấp trong nhiên liệu Thành phần lưu huỳnh trong nhiên liệu lỏng cao hơn so với nhiên liệu rắn Sản phẩm cháy của lưu huỳnh, bao gồm SO2, làm tăng khả năng ăn mòn bề mặt truyền nhiệt, cho thấy lưu huỳnh là một nguyên tố có hại.

Nhiên liệu được dùng cho lò hơi này là dầu FO (Madút) còn được gọi là dầu đen

Hiện nay trên thị trương có các loại dầu FO như sau:

• Có độ lưu huỳnh thấp: %S < 0,5%

• Có độ lưu huỳnh trung bình: %S = 0,5 \div 2%

• Có độ lưu huỳnh cao: %S > 2%

Trong ngành công nghiệp, lò hơi chủ yếu sử dụng dầu hoặc dầu FO làm nhiên liệu Lưu huỳnh trong nhiên liệu có ba dạng chính: hữu cơ, khoáng chất và sunfat.

• Dạng hữu cơ có khả năng cháy, gọi S hc

• Dạng khoáng chất có khả năng cháy, gọi S kc

• Dạng sunfat không có khả năng cháy như CaSO 4 , MgSO 4 , … gọi S sf Ta có:

S = S hc + S kc + S sf Khi đốt lưu huỳnh ở dạng sunfat, nó không cháy mà chuyển sang dạng tự do khói

2.1.2 Các thành phần không cháy: 𝟎, 𝐍

Sự hiện diện của oxy (O) và nitơ (N) trong nhiên liệu được coi là những thành phần vô ích, làm giảm nhiệt trị của nhiên liệu; đặc biệt, nhiên liệu căng non chứa nhiều oxy hơn Trong khi đó, nitơ không tham gia vào quá trình cháy và tồn tại dưới dạng các hợp chất có hại như NO, NO2 và N2 trong khói thải.

Là thành phần nước chứa trong nhiên liệu

• Độ ẩm trong: Là các phân tử H 2 O nằm sâu bên trong Để khử độ ẩm này phải sấy trên 80 ∘ C

Độ ẩm ngoài là nước tự do kết hợp với nhiên liệu trên bề mặt của nó Để loại bỏ độ ẩm này trong điều kiện áp suất khí quyển, chỉ cần tiến hành sấy ở nhiệt độ 80 °C.

• Độ ẩm toàn phần: Bao gồm độ ẩm trong và độ ẩm ngoài Để khử độ ẩm toàn phần, người ta thường sấy ở nhiệt độ 10 ∘ C

Nhiên liệu chứa các tạp chất như oxít nhôm và các hợp chất Fe, Ca, Mg không tham gia phản ứng cháy, được gọi là thành phần khoáng Nếu nhiên liệu có quá nhiều độ tro, điều này sẽ gây khó khăn cho việc sử dụng lò hơi, vì tro khi cháy sẽ tạo thành thanh xỉ, làm tắc nghẽn buồng cháy.

Là nhiệt lượng sinh ra khi đốt cháy 1 kg nhiên liệu rắn hoặc lỏng hay 1 m 3 tiêu chuẩn nhiên liệu khí

Có hai loại gồm: nhiệt trị thấp và nhiệt trị cao

Nhiệt lượng được sinh ra khi nhiên liệu được đốt cháy hoàn toàn trong điều kiện mà hơi nước của sản phẩm cháy được ngưng tụ và các sản phẩm cháy khác được làm sạch đến nhiệt độ 0 ∘ C.

Là nhiệt lượng sinh ra khi đốt cháy nhiên liệu trong điều kiện làm việc thực tế

Tính toán hiệu suất của lò hơi

Nhiệt lượng cung cấp cho lò hơi, được tính từ nhiệt lượng sinh ra trong buồng lửa, bao gồm tổng nhiệt lượng của hơi nước, các thông số đã cho (nhiệt hữu ích) và các nhiệt lượng tổn thất.

Nếu xét 1 kg chất rắn, chất lỏng hay 1 m 3 chất khí, chúng ta có phương trinh cân bằng nhiệt tổng quát như sau:

• Q 1 0 : Nhiệt lượng dẫn vào lò hay tổng nhiệt (kJ/kg)

• 𝑄 1 : Nhiệt lượng sử dụng hữu ích để sinh ra hơi (kJ/kg)

• Q 2 : Lượng tổn thất nhiệt do khói thải mang ra ngoài lò hơi (kJ/kg)

• Q 3 : Lượng tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về mặt hoá học (kJ/kg)

• Q 4 : Lượng tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về mặt cơ học (kJ/kg)

• Q 5 : Lượng tổn thất nhiệt do toả nhiệt tù̀ mặt ngoài tường lò ra không khí xum quanh (kJ/kg)

• Q 6 : Lượng tổn thất nhiệt do xỉ nóng mang ra ngoài (kJ/kg)

Nếu thể hiện dưới dạng %, ta có:

Tính toán nhiệt độ ra của từng Pass

Hình 2.1 Mặt cắt lò hơi 3 pass

Nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa được xác định theo công thức:

• 𝐵 𝑡 : Tiêu hao nhiên liệu tính toán

•  : Hệ số bảo toàn nhiệt năng

• 𝜃 a : Nhiệt độ cháy lý thuyết - H b : Bề mặt hấp thụ bức xạ

• 𝑉𝐶 𝑚 : Tổng nhiệt dung trung bình sản phẩm cháy của 1 kg nhiên liệu

Tính toán nhiệt độ trung bình của pass 2 và pass 3 được tính bằng cách lấy trung bình nhiệt độ vào và ra của khói trong mỗi pass

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ

Nhiên liệu và cân bằng nhiệt trong lò hơi

3.1.1 Thể tích của không khí và sản phẩm cháy

Tất cả các thể tích và entanpi của không khí và sản phẩm cháy (khói) đều tiến hành với 1 kg nhiên ở điều kiện tiêu chuẩn

Thể tích không khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy hoàn toàn 1 kg nhiên liệu được xác định theo công thức:

Thể tích không khí lý thực tế đã đốt dầu FO:

Hệ số không khí thừa lấy giới hạn từ 1,08 - 1,15 Chọn 𝛼 = 1.1

Thể tích khí 3 nguyên tử:

100 = 1,595Nm 3 /kg Thể tích khí Nitơ:

Thể tích lý thuyết của hơi nước:

Thể tích của hơi nước:

Tổng thể tích sản phẩm cháy là:

Tỷ lệ thể tích của khí ba nguyên tử bằng áp suất riêng phân của khí ở áp suất chung là 1 bar

Tỷ lệ khí 3 nguyên tử với khói thải r RO

Tỷ lệ hơi nước với khói thải

Bảng 3.1 Kết quả tính toán thể tích không khí và sản phẩm cháy

3.1.2 Entanpi của không khí và sản phẩm cháy

Entanpi của khói đối với 1 kg nhiên liệu được xác định bởi công thức:

• I k 0 : Entanpi của khỏi lý thuyết khi đốt cháy hoàn toàn 1 kg nhiên liệu với

• c: Nhiệt dung của các loại khí (kcal/kg)

• 𝜃 : Nhiệt độ của các loại khí ∘ C

• c𝜃 : Entanpi theo thể tích của từng loại khí ở nhiệt độ 𝜃

Sử dụng các thông số ở bảng Entanpi của sản phẩm cháy và không khí của nhiên liệu để tính I k ta có bảng kết quả theo nhiệt độ:

Bảng 3.2 Kết quả tính toán Entanpi theo nhiệt độ

3.1.3 Cân bằng nhiệt lò hơi

Hình 3.1 Đồ thị nhiệt đọng sương của khói phụ thuộc vào nồng độ lưu huỳnh

Với thành phần lưu huỳnh trong nhiên liệu là 0,5% ta có thể chọn sơ bộ nhiệt khói thải 𝜃 k = 200 ∘ C với nhiệt độ đọng sương là 130 ∘ C

Cân bằng nhiệt được thiết lập đối với chế độ nhiệt ổn định của lò hơi cho 1 kg nhiên liệu

Phương trình cân bằng nhiệt:

• 𝑄 0 1 : Nhiệt lượng dẫn vào lò hay tổng nhiệt (kJ/kg)

• 𝑄 1 : Nhiệt lượng sử dụng hữu ích để sinh ra hơi (kJ/kg)

• Q 2 : Lượng tổn thất nhiệt do khói thải mang ra ngoài lò hơi (kJ/kg)

• Q 3 : Lượng tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về mặt hoá học (kJ/kg)

Q 4 : Lượng tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về mặt cơ học (kJ/kg)

• Q 5 : Lượng tổn thất nhiệt do toả nhiệt tù̀ mặt ngoài tường lò ra không khí xum quanh (kJ/kg)

• Q 6 : Lượng tổn thất nhiệt do xỉ nóng mang ra ngoài (kJ/kg)

3.1.4 Nhiệt lượng dẫn vào lò

Nhiệt lượng dẫn vào lò được xác định theo công thức

𝑄 0 1 = 𝑄 th 1 + 𝑄 k + 𝑖 n + 𝑄 f (kJ/kg) Trong đó:

• 𝑄 th 1 : Nhiệt trị thấp làm việc của nhiên liệu

V ới nhiên liệu là dầu FO ta có:

𝑄 th 1 = 339 ⋅ 𝐶 lv + 1030 ⋅ 𝐻 lv − 109 ⋅ (0 lv − S lv ) − 25 W lv

• Q k : Nhiệt lượng do không khí sấy nóng từ bên ngoài mang vào lò hơi

Lò hơi không sử dụng bộ sấy không khí nên 𝑄 𝑘 = 0

• 𝑖 𝑛 : Nhiệt lượng vật lý của nhiên liệu i n = c n 𝜃 n = 0,469.90 = 42,21kcal/kg = 176,60 kJ/kg

• Q f : Nhiệt lượng do hơi phun sương dầu FO mang vào lò hơi

Lựa chọn phương pháp tán sương kiểu áp lực 𝑄 𝑓 = 0

Nhiệt lượng dẫn vào lò 𝑄 0 1 = 39325,9 + 0 + 176,606 + 0 = 39502,51 kJ/kg

3.1.5 Các tổn thất nhiệt trong lò hơi

Các tổn thất nhiệt trong lò hơi được biểu thị bằng giá trị tương đối

Lượng tổ thất nhiệt do khói thải mang ra ngoài lò hơi q2 q 2 = Q 2

• 𝐼 𝑘 : Entanpi của khói với không khí thừa 𝛼 𝑘 và nhiệt độ 𝜃 𝑘 ( kJ/kg)

Với 𝜃 k = 200 ∘ C tra bảng 3.2 Kết quả tính toán Entanpi theo nhiệt độ ta có:

• 𝛼 k : Hệ số không khí thừa 𝛼 k = 1,1

• I 1 0 :Entanpi của không khí lạnh lý thuyết

I 1 0 = V 0 (C t kkl ) = 10,365 (0,316.30) = 98,26kcal/kg = 411,121 kJ/kg

• q 4 : Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về mặt cơ học

Nhiên liệu sử dụng là dầu FO nên q 4 = 0

Lương tổn thát nhiệt do cháy không hoàn toàn về mặt hoá học q3

Nhiên liệu đốt là dầu FO: 𝑞 3 = (1 ÷ 1,5)% Chọn 𝑞 3 = 1%

Lương tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về mặt cơ học qu q 4 = Q 4

Nhiên liệu đốt là dầu FO

𝑞 4 = 0 Lương tổn thát nhiệt do toả nhiệt tì mạt ngoài tưòng lò ra không khí xung quanh q5

Theo kinh nghiệm thực tiến chọn sơ bộ:

• Nhiệt độ bề mặt lò hơi: 𝜃 = 70 ∘ C = 343 ∘ K

• Chọn lượng nhiên liệu tiêu hao B = 75 kg/h

Chọn sơ bộ kích thước lò hơi theo kinh nghiệm thực tế là

4 = 16,132 m 2 Lượng tổn thất nhiệt do toả nhiệt từ mặt ngoài tường lò ra không khí xung quanh

• Hệ số bảo toàn nhiệt năng:

100 = 0,98 Lương tổn thát nhiệt do xỉ nóng mang ra ngoài q 6

Nhiên liệu sử dụng là dầu FO nên 𝑞 6 = 0

Tổng các tổn thát nhiệt trong lò hơi:

3.1.6 Hiệu suất và nhiên liệu tiêu hao của lò hơi

• Tiêu hao nhiên liệu cho lò hơi

𝑄 𝑡 𝑙𝑣 ⋅ 𝜂 Với p = 14.7 (bar) Tra bảng nước và hơi bão hoà, nội suy ta có :

Ta có: i ′ = 840.22 kJ/kg i'''91.4 kJ/kg

Với p = 14,7 (bar) và t nc = 30 ∘ C Tra bảng nước chưa sôi và hơi quá nhiệt [TL3-

T520] và nội suy Ta có: i nc = 126,98 kJ/kg

• Tiêu hao nhiên liệu tính toán

100) = 75,26 kg/h Bảng 3.3 Kết quả tính toán tổn thất nhiệt

Các tổn thất nhiệt (%) η (%) Bt (Kg/h) q2 q3 q4 q5 q6

Xác định sơ bộ kích thước của lò hơi

3.2.1 Diện tích bề mặt truyền nhiệt của lò hơi

• Lò hơi sử dụng là lò hơi phối hợp ống lò ống lửa có suất sinh hơi

• Diện tích sơ bộ của lò hơi

• Nhiệt thể tích tiết diện ngang q F = B ⋅ Q lv t

F bl Với q F = 3500 ÷ 6000 kW/m 2 Chọn q F = 3500 kW/m 2

• Diện tích tiết diện ngang buồng lửa

• Đường kính buồng lửa là

3.2.2 Xác định kích thước ống lò

Ông lò được chế tạo từ thép cacbon chuyên dụng với mã hiệu 20 K, có khả năng chịu nhiệt độ cao khi tiếp xúc trực tiếp với lửa Thép này được cuốn thành hình trụ và hàn dọc thành đường liền suốt, đảm bảo độ bền và hiệu quả trong quá trình sử dụng.

Để xác định kích thước ống lò, dựa vào đồ thị, chiều dài ngọn lửa sơ bộ được chọn là khoảng 2 m, chiếm từ 75 - 80% chiều dài tổng thể của ống lò Do đó, chiều dài ống lò trong trường hợp này sẽ được lựa chọn là 2,5 m.

Hình 3.2 Đồ thị xác định chiều dài ngọn lửa

• Đường kính ống lò d ol = √4 V

• Diện tích bức xạ trong lò

3.2.3 Xác định kích thước ống lửa

Vật liệu chế tạo: Ông lửa là bộ phần tiếp xúc với khói nóng nên dùng thép cacbon chất lượng cao, sử dụng thép mã hiệu C20 dày 2,5mm

• Đường kính ngoài d ng = 51 mm

• Chiều dày vật liệu 2,5mm

• Đường kính trong d tr = 46 mm

• Chiều dài ống lửa ở pass 2: 2,5 m

• Chiều dài ống lửa ở pass 3: 2,8 m

• Tổng số mét chiều dài ống l dl = F dl

• Tổng số ống lửa tối thiểu là n = l dl 2,8= 143,24

2,8 = 51.16 Chọn tổng số ống lửa là 52 ống

2.d = 1,4 ⇒ t = 1,4.2.0,051 = 0,15 m Trong đó : d ng = 0,051( m) đường kính ngoài của ống lò

• Để tiện cho việc lắp ráp và chế tạo ta chọn số ống pass 3 nhiều hơn pass 2

Số ống lửa trên pass 2 là: 22 ống Số ống lửa trên pass 3 là 30 ống

Hình 3.3 Bước ống ngang và bước ống dọc của ống lửa

Hình 3.4 Sơ đồ bố trí mặt sàn ống lửa

Hình 3.5 Mặt cắt lò hơi

Tính toán trao nhiệt trong buồng lửa

3.3.1 Nhiệt hữu ích toả ra trong buồng lửa

• 𝑄 0 1 : Nhiệt trị làm việc thấp của nhiên liệu 𝑄 0 1 = 39502,51( kJ/kg)

• q 3 :Lượng tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về mặt hoá học q 3 = 1%

• 𝑞 6 : Lượng tổn thất nhiệt do xỉ nóng mang ra ngoài 𝑞 6 = 0

• 𝑄 k : Nhiệt lượng do không khí mang vào lò khi có sấy sơ bộ từ bên ngoài

Vì không sử dụng bộ sấy không khí nên 𝑄 𝑘 = 0

• 𝑄 k ′ : Nhiệt lượng do không khí mang vào buồng lửa

𝑄 k ′ = (𝛼 0 − Δ𝛼 0 − Δ𝛼 n ) ⋅ 𝐼 0 ′′ + (Δ𝛼 0 − Δ𝛼 n ) ⋅ 𝐼 kkl Vói: 𝛼 0 : Hệ số không khí thừa trong buồng lửa Chọn 𝛼 0 = 1,1 Δ𝛼 0 : Lượng không khí lọt vào buồng lửa Δ𝛼 0 = 0,05 Δ𝛼 n : Lượng không khí lọt vào hệ thống Δ𝛼 n = 0

I" : Entanpi của không khí lý thuyết ở nhiệt độ ra khỏi bộ sấy không khí 𝐼 0 ′′ = 0

I kkl : Entanpi của không khí lạnh

𝑄 𝑘 ′ = (Δ𝛼 0 − Δ𝛼 𝑛 ) ⋅ 𝐼 𝑘𝑘𝑙 = 0,05.423,71 = 20,69 kJ/kg Vậy: Nhiệt hữu ích trong buồng lửa

3.3.2 Nhiệt lượng truyền lại cho buồng lửa với 1 kg nhiên liệu

Q b = (Q 0 − I bl 0 )kJ/kg Chọn nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa sơ bộ là 𝜃 bl = 1050 ∘ C

Ta có I bl 0 = 4693,15kcal/kg = 19636,14 kJ/kg

3.3.3 Tổng nhiệt dung trung bình của sản phẩm cháy của 𝟏 𝐤𝐠 nhiên liệu

Ta có: Q 0 = I a = 38953,33 kJ/kg = 9310,07kcal/kg nên nhiệt độ cháy lý thuyết

3.3.4 Nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa

• 𝜑 : Hệ số bảo toàn nhiệt năng 𝜑 = 0,98

• B t : Tiêu hao nhiên liệu tính toán B t = 75,26 kg/h

• H b : Bề mặt hấp thụ bức xạ H b = F v = 4,3 m 2

Nhiên liệu sử dụng là dầu FO nên 𝜉 = 0,9

𝑎 ′ + (1 − 𝑎 ′ ) ⋅ 𝜓 ′ ⋅ 𝜌 Trong đó: a' : Độ đen hiệu dụng của ngọn lửa

𝛽 : Hệ số phụ thuộc vào sắc thái ngọn lựa 𝛽 = 0,75 a: Độ đen của môi trường trong buồng lửa

𝑎 = 1 − 𝑒 −𝑘𝑝𝑠 e: Cơ số logarit tự nhiên k: Hệ số làm yếu tia bức xạ bởi môi trường trong buồng lửa k = 1,6 ⋅ 𝜃 0

1000− 0,5 = 1,62 p : Áp suất trong buồng lửa Lò hơi dòng khí tự nhiên p = p a = 1 bar s: Bề dày hữu dụng của lớp bức xạ ngọn lửa

4,3 = 0,5 m a = 1 − e −kps = 1 − e−1,62⋅1⋅0,49 = 0,55 Độ đen hiệu dụng của ngọn lửa

𝜓 ′ : Độ dày đặc của dàn ống

F v = 1 Độ đen của buồng lửa

𝑎 0 = 0,82 ⋅ 0,41 0,41 + (1 − 0,41) ⋅ 1 ⋅ 0,9= 0,36 Vậy: Nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa là

Ta có 𝜃 0 ′′ − 𝜃 bl = 8 < 50 Vậy Nhiệt độ khói ra buồng lửa là 1058 ∘ C

Tính toán nhiệt pass 2

Các kính thước sơ bộ

• Nhiệt độ khói vào pass 2: 𝜃 2𝑣 = 1058 ∘ C

• Chọn sơ bộ nhiệt độ khói ra pass 2: 𝜃 2r = 690 ∘ C

• Chiều dài ống lửa ở pass 2: 2,5 m

• Đường kính trong của ống lửa: d tr = 0,046 m

• Đường kính ngoài của ống lửa: d ng = 0,051 m

3.4.1 Phương trình cân bằng nhiệt giữa nhiệt lượng do khói truyền lại và nhiệt lượng do nước hấp thụ

• 𝜑 : Hệ số bảo toàn nhiệt năng

• 𝐼 2𝑣 : Entanpi khói vào bề mặt đốt

• 𝐼 2𝑟 : Entanpi của khói ra khỏi bề mặt đốt

• Δ𝛼 : Lượng không khí lọt vào Δ𝛼 = 𝛼 0 + Δ𝛼 0 Với: 𝛼 0 = 1 : Hệ số không khí thừa trong buồng lửa Δ𝛼 0 = 0,05 : Lượng không khí lọt vào buồng lửa Δ𝛼 = 𝛼 0 + Δ𝛼 0 = 1,1 + 0,05 = 1,15

• 𝐼 kkl : Entanpi của không khí lạnh

• 𝜃 kkl = 30 ∘ C ⇒ 𝐼 kkl = 98,88kcal kg = 413,71 kJ kg

• 𝛼 1 , 𝛼 2 : Hệ số toả nhiệt từ khói cho vách ống và từ vách ống cho nước

Do 𝛼 1 ≫ 𝛼 2 :Cho nên nhiệt trở mặt trong ống có thể bỏ qua

• 𝛿 b , 𝜆 b :Bề dày và hệ số dẫn nhiệt của lớp tro xỉ và muội trên bề mặt ống

• 𝛿 𝑣 , 𝜆 𝑣 : Bề dày và hệ số dẫn nhiệt của vách ống

Do chiều dày của lớp kim loại bé, hệ số dẫn nhiệt của kim loại lớn cho nên có thể bỏ qua giá trị nhiệt trở của kim loại

• 𝛿 𝑐 , 𝜆 𝑐 : Bề dày và hệ số dẫn nhiệt của lớp cáu trên bề mặt trong của ống

Vì lò hơi yêu cầu nước phải thật sạch nên chiều dày của lớp cáu gần như không có

𝜆 𝑐 = 0 Vậy có thể tính hệ số truyền nhiệt theo công thức: k = 1 1

Xác định hệ số toả nhiệt tù môi chát nóng cho vách 𝛼 1

• 𝜔: Hệ số bao phủ tính đến giảm hấp thụ nhiệt của bề mặt đốt do không được khói bao phủ toàn bộ Với chùm ống ngang w = 1

• 𝛼 k : Hệ số toả nhiệt bằng đối lưu (kJ/m 2 h ∘ C)

• 𝛼 b : Hệ số toản nhiệt bằng bức xạ (kJ/m 2 h ∘ C)

Hệ số toả nhiệt đối lưu pass 2 𝛼 𝑘

Chọn tốc độ khói trong pass 2: w = 8 m/s Đường kính trong của ống lửa: 𝑑 tr = 0,046 m

Tra đồ thị 6.7 ta có 𝛼 h = 23kcal/m 2 h ∘ C = 96,23 kJ/m 2 h ∘ C

Nhiệt độ trung bình của khói ở pass 2

Ty lệ hơi nước với khói thải r H

Tra đồ thị 6.7 ta có 𝐶 𝑣𝑙 = 0,7

Tỷ số chiều dài và đường kính ống lửa ở pass 2 là l d tr = 2,5 0,046= 54,35 Tra đồ thị 6.7 ta có 𝐶 1 = 1

Hệ số toả nhiệt đối lưu pass 2

Hệ số toả nhiệt bức xạ pass 2𝛼 𝑏

Chọn nhiệt độ vách thấp nhất là 𝜃 𝑣 = 250 ∘ C

Nhiệt độ trung bình của khói ở pass 2: 𝜃 tb2 = 874 ∘ C

Tra đồ thị 6.12 ta có 𝛼 h = 118kcal/m 2 h ∘ C = 413,71 kJ/m 2 h ∘ C và C k = 0,98

Xác định a a = 1 − 𝑒 −𝑘𝑝.𝑠 p: Áp suất trong buồng lửa Lò hơi dòng khí tự nhiên 𝑝 = 𝑝 𝑎 = 1 at s: Bề dày hữu dụng của lớp bức xạ s = 3,6 ⋅ V 2

F v2 Thể tích lớp bức xạ V 2

4 ⋅ 2,5 ⋅ 22 = 0,1 m 3 Diện tích các bề mặt bao bọc F v2

7,95= 0,045 m k: Hệ số làm yếu tia bức xạ k = (0,78 + 1,6 ⋅ r H

Hệ số toả nhiệt bức xạ pass 2𝛼 𝑏

Hệ số toả nhiệt từ môi chất nóng cho vách 𝛼 1

Vậy: Hệ số truyền nhiệt k = 1

Nhiệt lương do bề bặt đốt hấp thụ bằng đối lưu và bức đối với 1 kg nhiên liệu

• F v2 : Diện tích bề mặt bao bọc của pass 2 F v2 = 7,95 m 2

• 𝐵 𝑡 : Tiêu hao nhiên liệu tính toán kg/h

• k: Hệ sô truyền nhiệt của bề mặt đốt tính toán kcal/m 2 h ∘ C

• Δ𝜃 : Độ chênh lệnh nhiệt độ ∘ C Δ𝜃 max = 𝜃 2v + 𝜃 bh = 1058 − 170 = 888 ∘ C Δ𝜃 min = 𝜃 2r + 𝜃 bh = 690 − 170 = 520 ∘ C Δ𝜃 = Δ𝜃 max − Δ𝜃 min ln (Δ𝜃 max Δ𝜃 min )

75,26 = 1826,2kcal/kg = 7645,93 kJ/kg Xác định ΔQ% giữa Q tr2 và Q cb2 ΔQ = Q cb2 − Q tr2

= 7753,33 − 7645,93 (7753,33 + 7645,93) ⋅ 0,5 ⋅ 100 = 1,39% ΔQ < 2% : Nhiệt độ khói ra tại pass 2 là 𝜃 2r = 690 ∘ C

Tính toán nhiệt pass 3

Các kính thước sơ bộ

• Nhiệt độ khói vào pass 3: 𝜃 3r = 690 ∘ C

• Chọn nhiệt độ khói ra pass 3: 𝜃 3r = 410 ∘ C

• Chiều dài ống lửa ở pass 3: 2,8 m

• Đường kính trong của ống lửa: d tr = 0,046 m

• Đường kính ngoài của ống lửa: d ng = 0,051 m

3.5.1 Phương trình cân bằng nhiệt giữa nhiệt lượng do khói truyền lại và nhiệt lượng do nước hấp thụ

• 𝜑 : Hệ số bảo toàn nhiệt năng

• 𝐼 3𝑣 : Entanpi khói vào bề mặt đốt

• 𝐼 3𝑟 : Entanpi của khói ra khỏi bề mặt đốt

• Δ𝛼 : Lượng không khí lọt vào Δ𝛼 = 𝛼 0 + Δ𝛼 0 Với: 𝛼 0 = 1 : Hệ số không khí thừa trong buồng lửa Δ𝛼 0 = 0,05 : Lượng không khí lọt vào buồng lửa Δ𝛼 = 𝛼 0 + Δ𝛼 0 = 1,1 + 0,05 = 1,15

• 𝐼 kkl : Entanpi của không khí lạnh

𝜃 kkl = 30 ∘ C ⇒ I kkl = 98,88kcal/kg = 413,71 kJ/kg

• 𝛼 1 , 𝛼 2 : Hệ số toả nhiệt từ khói cho vách ống và từ vách ống cho nước

Do 𝛼 1 ≫ 𝛼 2 :Cho nên nhiệt trở mặt trong ống có thể bỏ qua

• 𝛿 b , 𝜆 b :Bề dày và hệ số dẫn nhiệt của lớp tro xỉ và muội trên bề mặt ống

• 𝛿 𝑣 , 𝜆 𝑣 : Bề dày và hệ số dẫn nhiệt của vách ống

Do chiều dày của lớp kim loại bé, hệ số dẫn nhiệt của kim loại lớn cho nên có thể bỏ qua giá trị nhiệt trở của kim loại

• 𝛿 𝑐 , 𝜆 𝑐 : Bề dày và hệ số dẫn nhiệt của lớp cáu trên bề mặt trong của ống

Vì lò hơi yêu cầu nước phải thật sạch nên chiều dày của lớp cáu gần như không có

𝜆 𝑐 = 0 Vậy có thể tính hệ số truyền nhiệt theo công thức: k = 1 1

Xác định hệ số toả nhiệt tù môi chất nóng cho vách 𝛼 1

• W : Hệ số bao phủ tính đến giảm hấp thụ nhiệt của bề mặt đốt do không được khói bao

• phủ toàn bộ Với chùm ống ngang w = 1

• 𝛼 k : Hệ số toả nhiệt bằng đối lưu (kJ/m 2 h ∘ C)

• 𝛼 b : Hệ số toản nhiệt bằng bức xạ (kJ/m 2 h ∘ C)

Hệ số toả nhiệt đối lưu pass 3𝛼 𝑘

Chọn tốc độ khói trong pass 3: w = 7 m/s Đường kính trong của ống lửa: d tr = 0,046 m

Tra đồ thị 6.7 ta có 𝛼 h = 20,8kcal/m 2 h ∘ C = 87,03 kJ/m 2 h ∘ C

Nhiệt độ trung bình của khói ở pass 3

Tỷ lệ hơi nước với khói thải r H

Tra đồ thị 6.7 ta có 𝐶 𝑣l = 0,8

• Xác định 𝐶 1 Tỷ số chiều dài và đường kính ống lửa ở pass 3 là l d tr = 2,8 0,046= 60,87 Tra đồ thị 6.7 ta có 𝐶 1 = 1

Hệ số toả nhiệt đối lưu pass 3

Hệ số toả nhiệt bức xạ pass 3𝛼 𝑏

𝜃 v = 𝜃 bh + 4 S + 60 = 170 + 4.2,5 + 60 = 240 ∘ C Chọn nhiệt độ vách thấp nhất là 𝜃 𝑣 = 250 ∘ C

Nhiệt độ trung bình của khói ở pass 3: 𝜃 tb3 = 550 ∘ C

Tra đồ thị 6.12 ta có 𝛼 ℎ = 54kcal/m 2 h ∘ C = 225,94 kJ/m 2 h ∘ C và C k = 0,95

𝑎 = 1 − 𝑒 −𝑘 𝑝.𝑠 p: Áp suất trong buồng lửa Lò hơi dòng khí tự nhiên 𝑝 = 𝑝 𝑎 = 1 bar s: Bề dày hữu dụng của lớp bức xạ s = 3,6 ⋅ V 3

F v3 Thể tích lớp bức xạ V 3

4 ⋅ 2,8 ⋅ 30 = 0,14 m 3 Diện tích các bề mặt bao bọc F v3

12,14= 0,042 m k: Hệ số làm yếu tia bức xạ k = (0,78 + 1,6 ⋅ r H

Hệ số toả nhiệt bức xạ pass 3𝛼 𝑏

Hệ số toả nhiệt từ môi chất nóng cho vách 𝛼 1

Vậy: Hệ số truyền nhiệt

Nhiệt lương do bề bặt đốt hấp thụ bằng đối lưu và bức đối với 1 kg nhiên liệu

• F v3 : Bề mặt bao bọc tại pass 3 F v3 = 12,14 m 2 - 𝐵 𝑡 :Tiêu hao nhiên liệu tính toán kg/h

• k: Hệ sô truyền nhiệt của bề mặt đốt tính toán kcal/m 2 h ∘ C

• Độ chênh lệnh nhiệt độ Δ𝜃 ∘ C Δ𝜃 max = 𝜃 3v + 𝜃 bh = 690 − 170 = 520 ∘ C Δ𝜃 min = 𝜃 3r + 𝜃 bh = 410 − 170 = 240 ∘ C Δ𝜃 = Δ𝜃 max − Δ𝜃 min ln (Δ𝜃 max Δ𝜃 min )

75,26 = 1244,95kcal/kg = 5212,36 kJ/kg Xác định ΔQ% giữa Qtr3 và Qcb3 ΔQ = Q cb3 − Q tr3

(5648,86 + 5212,36).0,5 ⋅ 100 = 8,04% ΔQ > 2% ΔQ > 2% : Nhiệt độ khói ra tại pass 3 là 𝜃 3r = 410 ∘ C

Tính toán khí động lò hơi

Mục đích của tính toán khí động là lựa chọn quạt gió và quạt khói cho lò hơi, dựa trên việc xác định lượng gió và khói, cũng như toàn bộ trở lực của hệ thống đường gió và đường khói.

Trong quá trình tính toán, việc tối ưu hóa các bộ phận và đoạn đường khói, không khí là rất quan trọng để giảm thiểu chi phí Điều này cung cấp những dữ liệu cần thiết cho thiết kế hiệu quả của hệ thống đường khói và đường không khí.

3.6.2 Tính toán lực hút tự nhiên của ống khói

• H: chiều cao ống khói Đối với lò có sản lượng hơi dưới 5 Tấn/h chọn H = 30 m - g: gia tốc trọng trường

• 𝜃 k : Nhiệt độ trung bình của đường khói

• 𝜃 kv : nhiệt độ vào ống khói 410 ∘ C

Mức giảm nhiệt độ của khói qua 1 m chiều cao ống được xác định Δ𝜃 = C

• D: Sản lượng hơi 1 Tấn/h = 0.278 (kg/s) Δ𝜃 = 1,05

• 𝜌 a : Khối lượng riêng của khống khí xung quanh

• 𝜌 0 : Khối lượng riêng của khói ở 0 ∘ C và 760mmHg

Trở lực ma sát: Δh m = 𝜆 ⋅ l d ol ⋅w 2

𝜆 : Hệ số ma sát 𝜆 = 0,02 l: Chiều dài ống lò l = 2,5 m d ol : Đường kính ống lò d ol = 0,548 m

W: Tốc độ khói trong pass 1 w = 14 m/s

𝜌: Khối lượng riêng của khói 𝜌 = 0,116kgs 2 /m 4 Δh m1 = 0,02 ⋅ 2,5

1: Chiều dài ống lửa pass 2.1 = 2,5 m d tr : Đường kính ống lò d tr = 0,046 m

W: Tốc độ khói trong pass 2 w = 8 m/s

𝜌 : Khối lượng riêng của khói 𝜌 = 0,116kgs 2 /m 4 Δh m2 = 002 ⋅ 2,5

𝜆 : Hệ số ma sát 𝜆 = 0,02 l: Chiều dài ống lửa pass 3.1 = 2,8 m d tr : Đường kính ống lò d tr = 0,046 m

W: Tốc độ khói trong pass 3 w = 7 m/s

𝜌 : Khối lượng riêng của khói 𝜌 = 0,116kgs 2 /m 4 Δh m3 = 002 ⋅ 2,8

Trở lực cục bộ Δh cb = 𝜉 ⋅w 2

• Tại đầu ra của Pass 1:

𝜉 : Hệ số trợ lực cục bộ 𝜉 = 1,1

W: Tốc độ khói trong pass 1 w = 14 m/s

𝜌 : Khối lượng riêng của khói 𝜌 = 0,116kgs 2 /m 4 Δh cb1 = 1,1 ⋅14 2

𝜉 : Hệ số trợ lực cục bộ 𝜉 = 2 w: Tốc độ khói vào pass 2 w = 6 m/s

𝜌: Khối lượng riêng của khói 𝜌 = 0,116kgs 2 /m 4 Δh cb2 = 2 ⋅ 6 2

𝜉 : Hệ số trợ lực cục bộ 𝜉 = 0,5 w: Tốc độ khói ra pass 2 Chọn w = 8 m/s

𝜌: Khối lượng riêng của khói 𝜌 = 0,116kgs 2 /m 4 Δh cb3 = 0,5 ⋅8 2

𝜉 : Hệ số trợ lực cục bộ 𝜉 = 2

W: Tốc độ khói vào pass 3 Chọn w = 5 m/s

𝜌: Khối lượng riêng của khói 𝜌 = 0,116kgs 2 /m 4 Δh cb4 = 2 ⋅ 5 2

𝜉 : Hệ số trợ lực cục bộ 𝜉 = 0,5 w: Tốc độ khói ra pass 3 w = 7 m/s

𝜌 : Khối lượng riêng của khói 𝜌 = 0,116kgs 2 /m 4 Δh cb5 = 0,5 ⋅7 2

∑ Δh cb = Δh cb1 + Δh cb2 + Δh cb3 + Δh cb4 + Δh cb5

3.6.4 Kiểm tra điều kiện hút tự nhiên của ống khói: Để đảm bảo điều kiện hút tự nhiên thì: ℎ 𝑐 ≥ 1,2Δ𝐻 ΔH = ∑ Δh ⋅ 𝜌 0

• ∑Δh : Tổng các trở lực trên đường khói

• 𝜌 0 :Khối lượng riêng của khói ở 0 ∘ C và 760mmHg 𝜌 0 = 0,12kgs 2 /m 4

• h b : Áp suất khí quyển h b = 760mmHg ΔH = ∑ Δh ⋅ 0,12

• h c : Lực hút tự nhiên của ống khói h c = 24,08mmH 2 O

24,08 ≥ 1,2.2,285 = 2,742 (Thỏa điều kiện hút tự nhiên)

Vậy lò hơi này không cần dùng quạt.

Tính toán sức bền lò hơi

3.7.1 Tính sức bền cho thân lò

• Vật liệu chế tạo: Thép CT3

• Đường kính trong thân lò d t1 = 1700 mm

• Áp suất tính toán: 15 bar

Nhiệt độ tính toán của vách thân lò

Thân lò hơi được thiết kế để không tiếp xúc trực tiếp với nhiệt và nằm ngoài đường khói Nhiệt độ tính toán của vách thân lò hơi dựa trên nhiệt độ hơi nước bão hòa ở áp suất thiết kế.

Trong tất cả các trường hợp đối với lò hơi nhiệt độ vách không nên chọn nhỏ hơn

250 ∘ C Vậy lấy 𝑡 𝑣 = 250 ∘ C Úng suất cho phép của kim loại chế tạo thân lò Úng suất cho phép của kim loại được tính toán như sau

• 𝜂 : Hệ số đặc trưng về cấu tạo và những đặc biệt trong vận hành của các bộ phận lò hơi

Do thân lò nằm ngoài đường ống và được bọc cách nhiệt 𝜂 = 1 - 𝜎 𝑐𝑝 ∗ : Ú'ng suất cho phép của thép CT3 (kg/mm 2 )

Với t v = 250 ∘ C Tra bảng 9.2 [TL1-T78] ta có 𝜎 cp ∗ = 12 kg/mm 2

Tính chiều dày thân lò

Thân lò có dạng hình trụ, chịu tác động từ bên trong

• p : Áp suất tính toán p = 15 bar

• d tr : Đường kính trong thân lò d tr = 1700 mm

Sử dụng phương pháp hàn điện và hàn hơi bằng tay 𝜑 = 0,7

𝜎 cp :Úng suất cho phép của kim loại 𝜎 cp = 12 kg/mm 2

Hay s = 15,32 + 1 = 16,32 mm Chọn chiều dày thực tế là 18 mm để đảm bảo bền

3.7.2 Tính sức bền cho ống lò

• Vật liệu chế tạo: Thép 20 K

• Đường kính trong ống lò d tr = 0,548 m = 548 mm

• Áp suất tính toán 15 bar

Nhiệt độ tính toán của vách ống lò Nhiệt độ tính toán của vách ống lò

Trong tất cả các trường hợp đối với lò hơi nhiệt độ vách không nên chọn nhỏ hơn

250 ∘ C Vậy lấy 𝑡 𝑣 = 250 ∘ C Úng suất cho phép của kim loại chế tạo ống lò Úng suất cho phép của kim loại được tính toán như sau

• 𝜂 : Hệ số đặc trưng về cấu tạo và những đặc biệt trong vận hành của các bộ phận lò hơi Ông lò bị đốt nóng 𝜂 = 0,5

• 𝜎 𝑐𝑝 ∗ : Ú'ng suất cho phép của thép 20 K( kg/mm 2 )

Với 𝑡 𝑣 = 250 ∘ C Trabảng 9.2 ta có 𝜎 𝑐𝑝 ∗ = 13,2 kg/mm 2

Tính chiều dày ống lò

Thân lò có dạng hình trụ, chịu tác động từ bên trong

• p : Áp suất tính toán p = 15 bar

• d tr : Đường kính trong ống lò lò d tr = 548 mm

𝜎 cp : Úng suất cho phép của kim loại 𝜎 cp = 6,6 kg/mm 2

• 1: Chiều dài của ống lò 𝑙 = 2,5

Chọn chiều dày ống lò là 18 mm để đảm bảo bền

3.7.3 Tính sức bền cho ống lửa

• Vật liệu chế tạo: Thép C20

• Đường kính ngoài ống lửa d ng = 51 mm

• Áp suất tính toán 15 bar

Nhiệt độ tính toán của vách ống lủa

Nhiệt độ tính toán của vách ống lửa

𝑡 𝑣 = 𝑡 𝑏ℎ + 4 𝑆 + 60 = 170 + 4.0,025 + 30 = 200 ∘ C Trong tất cả các trường hợp đối với lò hơi nhiệt độ vách không nên chọn nhỏ hơn

250 ∘ C Vậy lấy 𝑡 𝑣 = 250 ∘ C Ứng suát cho phép của kim loại chế tạo ống lủa Ứng suất cho phép của kim loại được tính toán như sau

• 𝜂 : Hệ số đặc trưng về cấu tạo và những đặc biệt trong vận hành của các bộ phận lò hơi Ông lửa 𝜂 = 0,7

• 𝜎 cp ∗ : Úng suất cho phép của thép C20 (kg/mm 2 )

Với 𝑡 𝑣 = 250 ∘ C Tra bảng 9.2 ta có 𝜎 𝑐𝑝 ∗ = 13,2 kg/mm 2 Vậy: 𝜎 𝑐𝑝 = 𝜂 ⋅ 𝜎 𝑐𝑝 ∗ 0,7 ⋅ 13,2 = 9,24 kg/mm 2

Tính chiều dày ống lửa

Chiều dày tối thiểu của ống lửa chịu áp suất ngoài được xác định bằng công thức: s = p ⋅ d ng

• p: Áp suất tính toán p bar

• d ng : Đường kính trong thân lò d ng = 51 mm

Sử dụng phương pháp hàn điện và hàn hơi bằng tay 𝜑 = 0,7

𝜎 𝑐𝑝 : Úng suất cho phép của kim loại 𝜎 𝑐𝑝 = 9,24 kg/mm 2

Vì S 0,5 Đường kính lớn nhất của lỗ không gia cường được xác định theo công thức:

Mà kích thước lỗ người chui là 300 × 400 mm nên lỗ người chui này phải được gia cường

Kích thước các chi tiết gia cuòng

Kích thước của các chi tiết gia cường phải thoả mãn các điều kiện:

• 𝑓 𝑛 : diện tích gia cường bởi ống hàn nối vào thân mm 2 f n = 2 ⋅ ℎ n ⋅ s n

Bề dày của ống nối s n = s = 8 mm

Chiều cao của ống nối

• f op : Diện tích gia cường bởi miếng ốp

Bề dày của miếng ốp 6 mm

Chiều rộng của miếng ốp

• f ha : Diện tích gia cường bởi mối hàn, có thể bỏ qua f ha = 0

• d : Đường kính lỗ khoét thực tế d = 300 mm

• d m Đường kính lỗ khoét lớn nhát không cần gia cường d m = 171,28 mm

• S 0 : Chiều dày nhỏ nhất của thân

Các chi tiết gia cương thoả mãn yêu cầu bài toán đưa ra

3.7.5 Tính bền cho mặt sàn

• Vật liệu chế tạo: Thép 20 K

• Chiều dày mặt sàn sơ bộ 16 mm

Phần mặt sàn có các ống lửa Để đảm bảo tính chắc chắn của mối nong chiều dày tối thiểu được xác định theo công thức sau s = 5 +d ng

8 = 11,38 mm < 16 mm Vậy chiều dày mặt sàn là 16 mm

Phần măt sàn không có ống lủa s = 0,5 ⋅ d 0 ⋅ √ p

• d : Đường kính của vòng tròn lớn nhất có thể vẽ lên vách phẳng đi qua tâm của cac thanh già̀ng d = 300 mm

Với t v = 250 ∘ C Trabảng 9.2 ta có 𝜎 𝑐𝑝 ∗ = 12 kg/mm 2

Vậy chiều dày mặt sàn là 20 mm

3.7.6 Tính toán lóp bảo ôn cho Lò hơi Đối với vật liệu bảo ôn sửa dụng cho trong chế tạo lò hơi những tính chất sau đây có ý nghĩa đặc biệt quan trọng: độ kín, tính xốp, tính đàn hồi, tính chịu nhiệt, nhiệt dung riêng, độ dẫn nhiệt, tính bền chịu nhiệt độ, tính chịu lửa, đồ bền nhiệt, độ bền chịu xỉ đóng, tính thẩm khí Sử dụng vật liệu bảo ôn cho lò hơi là bông thuỷ tinh

(bông khoáng): gồm những sợ thuỷ tinh do nấu chảy đá khoáng, xỉ hay thuỷ tinh

Mật độ dòng nhiệt là:

• 𝜃 𝑣 : Nhiệt độ vách thân lò 𝜃 𝑣 = 250 ∘ C

• 𝜃 kkl : Nhiệt độ môi trường 𝜃 kkl = 30 ∘ C

• 𝛿 kl : Bề dày lớp kim loại thân lò 𝛿 kl = 10 mm

• 𝜆 kl : Hệ dố dẫn nhiệt của thép CT3 ở 250 ∘ C 𝜆 kl = 46,5 W/m.độ

0 : Bề dày của lớp bảo ôn

0 : Hệ số dẫn nhiệt của lớp bảo ôn

Lớp bảo ôn sử dụng là bông thuỷ tinh có 𝜆 = 0,049 W/m độ

• Q: Nhiệt lượng tổn thất qua vách Q = Q 5 = 821,587 W/m 2

• F: Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt

Lò hơi có đường kính d = 1700 mm, chiều dày thân lò 10 mm chiều dài lò hơi

3600 mm Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt tại vách là

0 = 0,032 m Vậy chiều dày của lớp bảo ôn là 32 mm

Bảng 3.5 Kết quả tính toán các kích thước của lò hơi

Thông số tính toán Giá trị Đơn vị Vật liệu chế tạo

Chiều dài thân lò hơi 3600 mm Thép CT3 Đường kính trong thân lò hơi 1700 mm

Chiều dày thân lò 18 mm

Chiều dài ống lò 2500 mm Thép 20K Đường kính ngoài ống lò 548 mm

Chiều dày ống lò 18 mm Đường kính ngoài ống lửa 51 mm

Chiều dày ống lửa 2,5 mm Thép C20

Số ống lửa pass 2 22 ống

Chiều dài ống lửa pass 2 2500 mm Thép C20

Số ống lửa pass 3 30 ống

Chiều dài ống lửa pass 3 2800 mm Thép C20

Chiều dày lớp bảo ôn 32 mm Bông thuỷ tinh

Chiều dày mặt sàn 20 mm Thép 20K

Lỗ khoét thân nồi 300*400 mm

TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ PHỤ VÀ XỬ LÝ NƯỚC TRONG LÒ HƠI

Tính chọn các thiết bị phụ trong lò hơi

Lò hơi hoạt động ở nhiệt độ cao, dễ dẫn đến hư hỏng thiết bị và ảnh hưởng đến an toàn người vận hành Van an toàn đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát áp suất của môi chất, đảm bảo không vượt quá mức cho phép, từ đó bảo vệ thiết bị hoạt động an toàn và bền lâu.

Khi lò hơi hoạt động bình thường, van an toàn sẽ đóng kín Tuy nhiên, khi áp suất vượt quá giới hạn cho phép, van an toàn sẽ tự động mở ra để xả bớt hơi, giúp giảm áp suất về mức an toàn Sau khi áp suất trở về mức cho phép, van an toàn sẽ tự động đóng lại.

Vị trí đặt van an toàn: Trong lò hơi van an toàn được đặt ở vị trí cao nhất khoang hơi của bao hơi

Lò hơi có áp suất 15 at nên chọn 2 van lò xo, 1 van làm việc còn 1 van kiểm tra

Xác định kích thước van n d h = A D p Trong đó:

• n: Số lượng van an toàn 𝑛 = 2

• d : Đường kính trong của lỗ van (cm)

• h: Chiều cao nâng lên của van

V an nâng lên không hoàn toàn nên d = 20 h

Van nâng lên không hoàn toàn 𝐴 = 0,0075

• p: Áp suất tuyệt đối của hơi p = 15 at = 15,5 kg/cm 2 Vậy đường kính của van là d = √20 D ⋅ A n ⋅ p = √20.1000.0,0075

2.15,5 = 2,2 cm = 22 mm Chọn van an toàn có đường kính 22 mm

Ông thuỷ là thiết bị quan trọng trong lò hơi, dùng để theo dõi mức nước Nó hoạt động theo nguyên tắc bình thông nhau, với một đầu nối vào khoang hơi và đầu còn lại vào khoang nước, đảm bảo mức nước trong lò nằm giữa ống thuỷ Ông thuỷ sáng cho phép quan sát mức nước qua ống thuỷ tinh hoặc tấm thuỷ tinh, và phải chịu nhiệt Theo quy định an toàn, mỗi lò hơi cần ít nhất hai ống thuỷ độc lập Đối với lò hơi nhỏ có diện tích bề mặt đốt dưới 100 m², có thể thay thế một ống thuỷ sáng bằng ống thuỷ tối, thường bao gồm ba van tương ứng với mức nước cao nhất, trung bình và thấp nhất.

Có hai loại ống thủy : ống thủy tròn và ống thủy dẹp

• Ông thủy tròn có cấu tạo đơn giản nhưng rất dễ võ

Ông thủy dẹp có cấu trúc phức tạp, nhưng lại rất tiện lợi và an toàn trong quá trình làm việc nhờ vào khung bảo vệ bằng kim loại.

Ta chọn ống thuỷ dẹp có chiều dài 220 mm

Áp kế là thiết bị quan trọng dùng để đo áp suất của hơi và nước trong lò hơi, được lắp đặt ở vị trí cao nhất trên thiết bị Để đảm bảo độ chính xác, cần có van ba ngã với ống xi phông trên đường nối từ bao hơi đến áp kế, trong ống xi phông có thể chứa nước hoặc không khí nhằm bảo vệ đồng hồ khỏi hư hỏng do môi chất Ngoài ra, ngã thứ ba của van sẽ được kết nối với đồng hồ mẫu để kiểm tra độ chính xác và tình trạng hoạt động của đồng hồ áp kế đang sử dụng.

Áp kế có thang chia độ được lựa chọn dựa trên áp suất làm việc của lò, thường là 1,5 lần áp suất tối đa và đường kính mặt áp kế không nhỏ hơn 150 mm Để đảm bảo an toàn, áp kế của nồi hơi cần được kiểm định và niêm chì hàng năm hoặc sau mỗi lần sửa chữa.

Ta chọn áp kế có thang đó là 22,5 at đường kính 150 mm

Bơm nước cấp đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp nước cho lò hơi trong suốt quá trình hoạt động Mỗi lò hơi thường cần tối thiểu hai bơm để đảm bảo hiệu suất và độ tin cậy trong việc cung cấp nước.

Cấu tạo của bơm nước cấp: Có hai loại bơm cấp, bơm piston và bơm ly tâm

Bơm pittong là loại bơm có khả năng tạo áp suất cao nhưng sản lượng hơi lại không lớn, do đó thường được sử dụng cho các lò hơi có áp suất nhỏ Trong các xí nghiệp công nghiệp, bơm pittong chạy bằng hơi thường được lắp đặt cho các lò hơi nhỏ, đóng vai trò là bơm dự trữ trong trường hợp mất điện.

Bơm ly tâm: Các lò hơi của nhà máy nhiệt điện thường làm việc ở áp suất cao nên phải dung bơm ly tâm nhiều cấp

Nhiệt độ nước cấp là 30 ∘ C Tra bảng thông số vật lý của nước [TL4-T520]

Vậy lưu lượng của bơm là 𝑄 𝑏 = 1,15 𝑄 lh = 1,15.1,04 = 1,2 m 3 /h

Tổng cột áp của bơm h b = 1,1 h lh mH 2 O

Vậy tổng cột áp của bơm là h b = 1,1 h lh = 1,1.153,57 = 168,93mH 2 O

Tra catalog bơm Ebara ta chọn bơm Ebara EVM 45 7 − OF5 /30 thông số kỹ thuật được thể hiện trong bảng 4.1

Bảng 4.1 Thông số kỹ thuật của bơm nước

Công suất kW 30 Đường kính ống hút mm 90 Đường kính ống xả mm 90

4.1.5 Điều khiển mức nước Lò hơi

Mực nước là thông số quan trọng cần được theo dõi và kiểm soát để đảm bảo lò hơi hoạt động an toàn và hiệu quả Việc duy trì mực nước ổn định trong lò hơi là điều cần thiết.

Mực nước quá thấp trong ống lò hơi có thể dẫn đến quá nhiệt, gây hư hỏng cơ học như nóng chảy và sập lò Ngoài ra, việc cấp nước vào khi các đường ống vẫn đang ở mức nông có thể làm tăng nguy cơ nổ lò.

Mức nước trong thùng phuy cần được kiểm soát cẩn thận, vì nếu quá cao sẽ gây hỏng thiết bị hạ lưu và dẫn đến các vấn đề như búa nước, khó kiểm soát nhiệt độ và hoạt động không đúng của dải phân cách Để duy trì mực nước trong lò hơi ổn định, lượng nước vào phải cân bằng với lượng hơi thoát ra Do đó, việc hiểu rõ nguyên tắc hoạt động, yêu cầu lắp ráp cũng như điểm mạnh và điểm yếu của hệ thống kiểm soát mực nước là rất quan trọng Bỏ qua những yếu tố này có thể dẫn đến ứng dụng không hiệu quả, bảo trì thường xuyên, hoạt động không an toàn và hiệu suất hệ thống thấp.

Hình 4.1 Vị trí bộ điều khiển mức nước cho lò hơi Ở đây Lò hơi được sử dụng bộ điều khiển cảnh báo dạng điện cực

Kiểm soát nước cấp là quá trình điều khiển máy bơm nước bật và tắt dựa trên lệnh từ đầu dò mức Máy bơm sẽ khởi động khi mực nước giảm xuống mức thấp và dừng lại khi đạt đến mực nước cao đã xác định.

Hình 4.2 Cảm biến đo mức nước

Xử lý nước cho lò hơi

4.2.1 Mục đích của việc xử lý lước cấp cho lò hơi

Sự làm việc chắc chắn, ổn định của lò hơi phụ thuộc vào chất lượng nước cấp vào cho lò để sinh hơi

Nguồn nước cấp cho lò hơi thường lấy từ thiên nhiên, nhưng không thể sử dụng trực tiếp do chứa nhiều tạp chất Những tạp chất này chủ yếu là các hạt rắn.

Ca 2+ , Mg 2+ , Na + , K + , HCO 3 ∘ , SO 4 ∘ , … các tạp chất ở thể lỏng và khí bao gồm

Trong quá trình hoạt động của lò hơi, khi nước sôi và bốc hơi, các muối như O2, CO2, H2S sẽ tách ra dưới dạng bùn hoặc cáu tinh thể bám vào vách ống Những cáu bùn này có hệ số dẫn nhiệt thấp, kém hơn hàng trăm lần so với kim loại, dẫn đến việc giảm khả năng truyền nhiệt từ khói đến môi chất trong ống Kết quả là môi chất nhận nhiệt ít hơn, làm tăng tổn thất nhiệt từ khói thải, giảm hiệu suất của lò và tăng lượng tiêu hao nhiên liệu.

Cáu bám trên vách ống sẻ làm tăng tốc độ ăn mòn kim loại, dẫn đến hiện tượng ăn mòn cục bộ Ngoài ra, cáu bám trên các ống sinh hơi và ống của bộ quá nhiệt làm gia tăng nhiệt độ vách ống, giảm tuổi thọ của ống Trong một số trường hợp, nhiệt độ vách ống có thể tăng lên mức nguy hiểm, gây ra hiện tượng nổ ống.

Ngoài những chất sinh cáu, trong nước còn có những chất khí hòa tan như O 2 và

CO 2 , các loại khí này gây ăn mòn mạnh các bề mặt ống kim loại của lò

Để bảo vệ lò hơi và đảm bảo hoạt động an toàn, việc xử lý nước trước khi cấp vào lò là điều cần thiết.

• Ngăn ngừa việc bám cáu ở trên tất cả các bề mặt đốt và thiết bị trao đổi nhiệt

• Duy trì độ sạch của hơi ở mức cần thiết

• Ngăn ngừa quá trình ăn mòn kim loại ở bên trong nồi hơi, thiết bị sử dụng hơi và đường ống dẫn hơi

4.2.2 Tiêu chuẩn về chất lượng nước cấp Để tránh tác hại của các tạp chất trong nước gây nên đối với nồi hơi, người ta thường quy đinh chất lượng nước hoặc độ dày lớp cáu cặn cho phép Đối với nồi hơi nhỏ khoảng 2 T/h áp suất dưới 16 bar, chiều dày lớp cáu cặn không quá 1 mm, áp suất từ 16 − 22 bar không được quá 0,5 mm Đối với nồi hơi lớn hơn, nước cấp phải đạt tiêu chuẩn sau: Độ cứng của nước thể hiện là nồng độ các ion Ca 2+ , Mg 2+ có trong nước, được kí hiệu là H 0 Độ cứng cho phép của nước trong lò hơi phụ thuộc vào thông số hơi của lò, lò hơi có thông số càng cao thì yêu cầu chất lượng nước cấp càng cao, nghĩa là nồng độ các tạp chất trong nước cấp phải thấp

Với lò hơi ống lò ống lửa: H 0 ≥ 0,5mgdl/l

V ới nồi hơi ống nước p < 16 bar 0,3 < H 0 < 0,5mgdl/l p = 16 ÷ 32 bar: H 0 ≤ 0,3mgdl/l Lượng oxy trong nước không vượt quá 0,03mg/l khi p < 32 bar

Các tạp chất khác cũng nằm trong phạm vi quy định

Bảng 4.2 Chất lượng nước cấp cho lò hơi TCVN 7704-2007

Các chỉ tiêu Nhiên liệu sử dụng

(Lỏng) Độ trong suốt không nhỏ hơn (cm) 40 Độ cứng toàn phần 𝜇gdl/kg 30

Hàm lượng oxy hoà tan (đối với nồi có công suất từ

4.2.3 Phương pháp xử lý nước cấp cho lò hơi

Xử lý cơ học là phương pháp sử dụng bình lọc cơ khí để loại bỏ các tạp chất lơ lửng trong nước Tuy nhiên, phương pháp này chỉ có khả năng tách các tạp chất cơ khí mà không xử lý được các chất ô nhiễm khác trong nước.

Xử lý độ cứng của nước là quá trình giảm thiểu nồng độ các tạp chất có khả năng tạo thành cáu bẩn, bằng cách hòa tan chúng vào nước Phương pháp hiệu quả để xử lý nước trong trường hợp này là sử dụng trao đổi ion, cụ thể là ion natri (NaR).

Hình 4.3 Xử lý nước cấp cho lò hơi

1- Bộ lọc cơ khí 2- Bộ làm mềm nuớc

Hình 4.4 Cấu tạo bộ lọc nước

1-Van ba của 2- Than hoat tính 3- Mangan 4- Nâng PH 5- Cát thanh anh 6- Sỏi thanh anh

Mục đích: Lọc cẩn bẩn trong nước để đạt tiêu chuẩn nước sinh hoạt

Làm mềm nước bằng phương pháp trao đổi cation

Hình 4.5 Cấu tạo bộ làm mềm nước

1- Lóp sỏi lọc 2- Bộ khuếch tán 3- Ông dân 4-Óng xả 5-Vỏ cột lọc 6-Đuờng nước vào

7-Valve tư động 8- Đưòng nuớc ra 9-Ống hút muối 10-Thùng muối 11- Muối

Quá trình trao đổi ion trong cột lọc sử dụng vật liệu chứa các hạt trao đổi ion giúp loại bỏ độ cứng của nước Sau khi hoàn tất, nước đã được làm mềm và sẵn sàng cho sử dụng, với cation NaR được áp dụng trong quá trình này.

Các phương trình phản ứng xảy ra

− 2NaR + Ca(HCO 3 ) 2 → CaR 2 + 2NaHCO 3

− 2NaR + CaSO 4 → CaR 2 + Na 2 SO 4

− 2NaR + Mg(HCO 3 ) 2 → MgR 2 + 2NaHCO 3

− 2NaR + MgSO 4 → MgR 2 + Na 2 SO 4

Do quá trình trao đổi cation mà độ cứng còn lại của nước giảm đến 10𝜇gdl/kg và thấp hơn

• Quá trình tái sinh (rửa ngược)

Rửa ngược vật liệu lọc giúp làm sạch và loại bỏ cặn bẩn, mảng bám trên các hạt trao đổi ion và thành cột lọc Sau khi thực hiện quá trình rửa ngược, nước sẽ được xả ra ngoài.

Quá trình tái sinh (hút muối) là phương pháp rửa xuôi, trong đó muối từ các bồn chứa được bơm vào cột lọc để tái sinh vật liệu lọc Sau khi hoàn tất quá trình, nước sẽ được xả bỏ.

• Quá trình tái sinh (Rửa muối)

Nước được hút vào bể lọc và tiến hành quá trình rửa muối Nước sau quá trình được thải ra ngoài

• Quá trình tái sinh (trả nước về bồn muối)

Nước được bơm vào cột lọc sau đó trở về thùng chứa muối tái sinh Để hoàn nguyên NaR ta dung NaCl có nồng độ 6 ÷ 8%

Các phương trình phản ứng xảy ra