Bộsấy không khí là một dạng thiết bịtruyền nhiệt nằm ởphia sau lò hơi
đểtận dụng nhiệt của khói sau khi đi ra khỏi lò hơi, bộsấy không khí có tác
dụng nâng cao hiệu suất hoạt động của lò hơi. Chính vì vậy mà bộsấy không
khí còn được gọi là “bộtiết kiệm than” trong các nhà máy nhiệt điện đốt than.
Theo xu hướng phát triển của các nền kinh tếtrên thếgiới, nhu cầu sử
dụng điện năng ngày càng cao, từ đó phải xây dựng thêm nhiều nhà máy điện
(trong đó có cảcác nhà máy nhiệt điện đốt than) đểphục vụ đời sống và sản
xuất. Trong nhà máy nhiệt điện, bộsấy không khí tuy là thiết bịphụnhưng là
thiết bịphụquan trọng, không thểthiếu và chiếm tỷlệ đáng kểcủa nhà máy
điện đốt than. Chính vì vậy, tại các nước phát triển và có nền công nghiệp tiên
tiến luôn nghiên cứu, thiết kếvà cho ra đời các thiết bịcó tính tối ưu hơn
nhằm làm tăng hiệu quảkinh tế.
Hiện nay trên thếgiới có nhiều hãng chếtạo các thiết bịcủa lò hơi cho
các nhà máy nhiệt điện. Các tập đoàn lớn, các công ty chếtạo thiết bịcho lò
hơi đã có nhiều năm kinh nghiệm sản xuất như: ABB, FUJITSU, Điện khí
Thượng Hải, các nhà máy thuộc Nga, Ukraine, .
Trên thếgiới, bộsấy không khí trong hệthống trao đổi nhiệt hiện được
nghiên cứu và chếtạo có 2 dạng: dạng quay (kiểu hồi nhiệt) và dạng tĩnh
(kiểu thu nhiệt). Với trình độvà năng lực chuyên môn hoá cao, việc nghiên
cứu và chếtạo các chủng loại bộsấy không khí được các nước có nền khoa
học phát triển trên thếgiới không ngừng cải tiến, tối ưu hoá đểnâng cao hiệu
suất thu hồi nhiệt khí thải lò hơi.
Ởnước ta trong nhiều năm qua, đặc biệt là trong khoảng 10 năm trởlại
đây ngành công nghiệp năng lượng đã được Nhà nước chú trọng đầu tưphát
triển và đã có những bước tiến đáng kể, tốc độtiêu thụnăng lượng tăng
8,6%/năm trong các năm 1996-2000 và năm 2003 là 12% góp phần quan
Đềtài: “Nghiên cứu, thiết kế, chếtạo bộsấy không khí của hệthống trao đổi nhiệt nhằm tận dụng nhiệt của
khí thải, tăng hiệu suất lò hơi trong tổhợp thiết bịnhiệt điện công suất đến 300MW”
CNĐT - KS. Phạm Văn Quế- TT. GCAL-NARIME/2007 2
trọng vào công cuộc đổi mới và phát triển đất nước.
Hiện nay ởnước ta cũng nhưhầu hết các nước trên thếgiới, lượng điện
năng do các nhà máy nhiệt điện sản xuất chiếm tỷlệlớn trong tổng số điện
năng sản xuất toàn quốc. Trong quá trình sản xuất của nhà máy điện, lò hơi là
khâu quan trọng đầu tiên bao gồm rất nhiều các thiết bị, trong đó có bộsấy
không khí.
ỞViệt Nam hiện nay, có nhiều nhà máy nhiệt điện đốt than đã được xây
dựng và đi vào sản xuất từnhiều năm qua như:
- Nhà máy nhiệt điện PhảLại 1
- Nhà máy nhiệt điện PhảLại 2
- Nhà máy nhiệt điện Uông Bí 1
- Nhà máy nhiệt điện Ninh Bình
- Nhà máy nhiệt điện Uông Bí 1 mởrộng, .
Tuy nhiên các thiết bịbộsấy không khí tại các nhà máy này chủyếu
được nhập ởnước ngoài như: Nga, Thuỵ Điển, Trung Quốc, . Việc chếtạo
trong nước mới chỉdừng ởmức độchếtạo một sốcụm chi tiết phần tửcủa
thiết bịtheo thiết kếcủa nước ngoài hoặc chếtạo theo mẫu sẵn có đểphục vụ
cho việc bảo dưỡng, sửa chữa.
Với tốc độphát triển kinh tếnhưhiện nay, việc các nhà máy điện được
xây dựng nhằm phục vụcho sản xuất, kinh doanh và sinh hoạt là hướng phát
triển quan trọng đã được Nhà nước hoạch định. Xuất phát từyêu cầu thực tế
và góp phần phát triển năng lực ngành Cơkhí chếtạo trong nước, nhóm đềtài
phòng Gia công áp lực - Viện Nghiên cứu Cơkhí đăng ký thực hiện kếhoạch
khoa học công nghệnăm 2007 với đềtài này nhằm mục đích tạo tiền đềcho
một hướng phát triển công nghệchếtạo một trong các tổhợp thiết bịquan
trọng của lò hơi trong nhà máy nhiệt điện có công suất đến 300MW, tiến tới
thực hiện mục tiêu nội địa hoá nhà máy nhiệt điện.
129 trang |
Chia sẻ: oanhnt | Lượt xem: 2111 | Lượt tải: 1
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đề tài Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ sấy không khí của hệ thống trao đổi nhiệt nhằm tận dụng nhiệt của khí thải, tăng hiệu suất lò hơi trong tổ hợp thiết bị nhiệt điện công suất đến 300MW, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
BỘ CÔNG THƯƠNG
VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ
BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CÔNG NGHỆ
CẤP BỘ – NĂM 2007
Tên đề tài:
“Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ sấy không khí của hệ thống trao đổi nhiệt
nhằm tận dụng nhiệt của khí thải, tăng hiệu suất lò hơi trong tổ hợp thiết
bị nhiệt điện công suất đến 300MW”
Ký hiệu: 151-07.RD/HĐ-KHCN
6820
25/4/2008
Hà Nội – Năm 2007
BỘ CÔNG THƯƠNG
VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ
BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CÔNG NGHỆ
CẤP BỘ – NĂM 2007
Tên đề tài:
“Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ sấy không khí của hệ thống trao đổi nhiệt
nhằm tận dụng nhiệt của khí thải, tăng hiệu suất lò hơi trong tổ hợp thiết
bị nhiệt điện công suất đến 300MW”
Ký hiệu: 151-07.RD/HĐ-KHCN
Cơ quan chủ quản: Bộ Công Thương
Cơ quan chủ trì đề tài: Viện Nghiên cứu Cơ khí
Chủ nhiệm đề tài: Phạm Văn Quế
Hà Nội – Năm 2007
BỘ CÔNG NGHIỆP
VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ
BẢN VẼ THIẾT KẾ
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CÔNG NGHỆ
CẤP BỘ – NĂM 2007
Tên đề tài:
“Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ sấy không khí của hệ thống trao đổi nhiệt
nhằm tận dụng nhiệt của khí thải, tăng hiệu suất lò hơi trong tổ hợp thiết
bị nhiệt điện công suất đến 300MW”
Ký hiệu: 151-07.RD/HĐ-KHCN
Cơ quan chủ trì đề tài: Viện Nghiên cứu Cơ khí
Chủ nhiệm đề tài: Phạm Văn Quế
Hà Nội – Năm 2007
MỤC LỤC
Trang
Mở đầu 1
Chương I Tổng quan về thiết bị bộ sấy không khí trong tổ
hợp thiết bị lò hơi
4
I.1 Tổng quan về thiết bị bộ sấy không khí trong lò hơi 4
I.2 Bộ sấy không khí kiểu thu nhiệt (bộ sấy tĩnh) 5
I.3 Bộ sấy không khí kiểu hồi nhiệt (bộ sấy quay) 11
Chương II Tính toán - thiết kế bộ sấy không khí kiểu hồi
nhiệt (dạng quay)
22
II.1 Mô tả chung bộ sấy không khí kiểu hồi nhiệt (dạng
quay)
22
II.2 Cơ sở tính toán bộ sấy không khí 24
II.3 Các thông số của bộ sấy không khí loại hồi nhiệt và
tính toán bộ sấy
28
II.3.1 Các thông số kỹ thuật của lò hơi 28
II.3.2 Các thông số chính của bộ sấy không khí 29
II.3.3 Tính toán bộ sấy không khí kiểu quay 30
Chương III Cấu tạo và quy trình công nghệ chế tạo môđul bộ
sấy không khí
35
III.1 Cấu tạo bộ sấy không khí loại hồi nhiệt (dạng quay) 35
III.2 Sơ đồ công nghệ chế tạo khối trao đổi nhiệt trong bộ
sấy không khí loại hồi nhiệt
39
III.2.1 Sơ đồ công nghệ chế tạo tấm trao đổi nhiệt 39
III.2.2 Sơ đồ công nghệ chế tạo tấm ngăn 40
III.2.3 Sơ đồ công nghệ chế tạo khung vỏ khối trao đổi
nhiệt
41
III.2.4 Sơ đồ công nghệ lắp ráp tổ hợp khối trao đổi nhiệt 42
Chương IV Đề xuất giải pháp công nghệ giảm thiểu mức độ
mòn hỏng của thiết bị
44
IV.1 Tình trạng của hiện tượng rò rỉ thiết bị dẫn đến mòn
hỏng
44
IV.2 Giải pháp đề xuất 56
Kết luận và đề xuất 59
• Một số hình ảnh chế tạo 01 môđun bộ sấy không khí 61
• Bản vẽ các khối trao đổi nhiệt 68
• Tài liệu tham khảo 69
• Phụ lục 70
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Lò hơi (Tập 1, tập 2) – GS.TSKH. Nguyễn Sỹ Mão – Nhà xuất bản Khoa
học và kỹ thuật – Hà Nội 2006
2. Sổ tay tính nhiệt lò hơi (phương pháp tiêu chuẩn) – Nhà xuất bản Năng
lượng quốc gia – Mockva 1957 (tiếng Nga) – Tái bản (tiếng Anh) 1998
3. Tính nhiệt lò hơi – Giáo trình Đại học Bách Khoa Hà Nội 1986
4. Quá trình buồng lửa – Giáo trình Đại học Bách Khoa Hà Nội 1986
5. Lý thuyết cháy và thiết bị cháy – GS.TSKH. Nguyễn Sỹ Mão – Nhà xuất
bản Khoa học và kỹ thuật – Hà Nội 2002
6. Sổ tay tính khí động lò hơi – Nhà xuất bản Năng lượng quốc gia –
Mockva 1964
7. Lò hơi công nghiệp - Trường ĐH Điện lực: Đàm Xuân Hiệp, Bàng Bích,
Đỗ Văn Thắng, Trương Ngọc Tuấn, Trương Huy Hoàng - Nhà xuất bản
Khoa học và kỹ thuật
8. Truyền nhiệt - Đặng Quốc Phú, Trần Thế Sơn, Trần Văn Phú - Nhà xuất
bản Giáo dục
9. Thiết bị trao đổi nhiệt - PGS.TS. Bùi Hải, TS. Dương Đức Hồng, TS. Hà
Mạnh Thư - Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật 2001
THÀNH VIÊN NHÓM ĐỀ TÀI
1. Phạm Văn Quế Kỹ sư Gia công áp lực Viện Nghiên cứu Cơ khí
2. Phan Hữu Thắng
Kỹ sư Công nghệ chế
tạo máy
Viện Nghiên cứu Cơ khí
3. Trương Mạnh Bình Kỹ sư chế tạo máy
Công ty CP Nhiệt điện
Phả Lại
4. Nguyễn Văn Thủy Kỹ sư điện
Công ty CP Nhiệt điện
Phả Lại
5. Đào Hữu Mạnh Kỹ sư Gia công áp lực Viện Nghiên cứu Cơ khí
6. Võ Văn Hòa Kỹ sư Gia công áp lực Viện Nghiên cứu Cơ khí
7. Ngô Đăng Hoàng
Kỹ sư Công nghệ chế
tạo máy
Viện Nghiên cứu Cơ khí
8. Ngô Hữu Hùng Kỹ sư Công nghệ hàn Viện Nghiên cứu Cơ khí
Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ sấy không khí của hệ thống trao đổi nhiệt nhằm tận dụng nhiệt của
khí thải, tăng hiệu suất lò hơi trong tổ hợp thiết bị nhiệt điện công suất đến 300MW”
CNĐT - KS. Phạm Văn Quế - TT. GCAL-NARIME/2007 1
MỞ ĐẦU
Bộ sấy không khí là một dạng thiết bị truyền nhiệt nằm ở phia sau lò hơi
để tận dụng nhiệt của khói sau khi đi ra khỏi lò hơi, bộ sấy không khí có tác
dụng nâng cao hiệu suất hoạt động của lò hơi. Chính vì vậy mà bộ sấy không
khí còn được gọi là “bộ tiết kiệm than” trong các nhà máy nhiệt điện đốt than.
Theo xu hướng phát triển của các nền kinh tế trên thế giới, nhu cầu sử
dụng điện năng ngày càng cao, từ đó phải xây dựng thêm nhiều nhà máy điện
(trong đó có cả các nhà máy nhiệt điện đốt than) để phục vụ đời sống và sản
xuất. Trong nhà máy nhiệt điện, bộ sấy không khí tuy là thiết bị phụ nhưng là
thiết bị phụ quan trọng, không thể thiếu và chiếm tỷ lệ đáng kể của nhà máy
điện đốt than. Chính vì vậy, tại các nước phát triển và có nền công nghiệp tiên
tiến luôn nghiên cứu, thiết kế và cho ra đời các thiết bị có tính tối ưu hơn
nhằm làm tăng hiệu quả kinh tế.
Hiện nay trên thế giới có nhiều hãng chế tạo các thiết bị của lò hơi cho
các nhà máy nhiệt điện. Các tập đoàn lớn, các công ty chế tạo thiết bị cho lò
hơi đã có nhiều năm kinh nghiệm sản xuất như: ABB, FUJITSU, Điện khí
Thượng Hải, các nhà máy thuộc Nga, Ukraine, ...
Trên thế giới, bộ sấy không khí trong hệ thống trao đổi nhiệt hiện được
nghiên cứu và chế tạo có 2 dạng: dạng quay (kiểu hồi nhiệt) và dạng tĩnh
(kiểu thu nhiệt). Với trình độ và năng lực chuyên môn hoá cao, việc nghiên
cứu và chế tạo các chủng loại bộ sấy không khí được các nước có nền khoa
học phát triển trên thế giới không ngừng cải tiến, tối ưu hoá để nâng cao hiệu
suất thu hồi nhiệt khí thải lò hơi.
Ở nước ta trong nhiều năm qua, đặc biệt là trong khoảng 10 năm trở lại
đây ngành công nghiệp năng lượng đã được Nhà nước chú trọng đầu tư phát
triển và đã có những bước tiến đáng kể, tốc độ tiêu thụ năng lượng tăng
8,6%/năm trong các năm 1996-2000 và năm 2003 là 12% góp phần quan
Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ sấy không khí của hệ thống trao đổi nhiệt nhằm tận dụng nhiệt của
khí thải, tăng hiệu suất lò hơi trong tổ hợp thiết bị nhiệt điện công suất đến 300MW”
CNĐT - KS. Phạm Văn Quế - TT. GCAL-NARIME/2007 2
trọng vào công cuộc đổi mới và phát triển đất nước.
Hiện nay ở nước ta cũng như hầu hết các nước trên thế giới, lượng điện
năng do các nhà máy nhiệt điện sản xuất chiếm tỷ lệ lớn trong tổng số điện
năng sản xuất toàn quốc. Trong quá trình sản xuất của nhà máy điện, lò hơi là
khâu quan trọng đầu tiên bao gồm rất nhiều các thiết bị, trong đó có bộ sấy
không khí.
Ở Việt Nam hiện nay, có nhiều nhà máy nhiệt điện đốt than đã được xây
dựng và đi vào sản xuất từ nhiều năm qua như:
- Nhà máy nhiệt điện Phả Lại 1
- Nhà máy nhiệt điện Phả Lại 2
- Nhà máy nhiệt điện Uông Bí 1
- Nhà máy nhiệt điện Ninh Bình
- Nhà máy nhiệt điện Uông Bí 1 mở rộng, ...
Tuy nhiên các thiết bị bộ sấy không khí tại các nhà máy này chủ yếu
được nhập ở nước ngoài như: Nga, Thuỵ Điển, Trung Quốc, ... Việc chế tạo
trong nước mới chỉ dừng ở mức độ chế tạo một số cụm chi tiết phần tử của
thiết bị theo thiết kế của nước ngoài hoặc chế tạo theo mẫu sẵn có để phục vụ
cho việc bảo dưỡng, sửa chữa.
Với tốc độ phát triển kinh tế như hiện nay, việc các nhà máy điện được
xây dựng nhằm phục vụ cho sản xuất, kinh doanh và sinh hoạt là hướng phát
triển quan trọng đã được Nhà nước hoạch định. Xuất phát từ yêu cầu thực tế
và góp phần phát triển năng lực ngành Cơ khí chế tạo trong nước, nhóm đề tài
phòng Gia công áp lực - Viện Nghiên cứu Cơ khí đăng ký thực hiện kế hoạch
khoa học công nghệ năm 2007 với đề tài này nhằm mục đích tạo tiền đề cho
một hướng phát triển công nghệ chế tạo một trong các tổ hợp thiết bị quan
trọng của lò hơi trong nhà máy nhiệt điện có công suất đến 300MW, tiến tới
thực hiện mục tiêu nội địa hoá nhà máy nhiệt điện.
Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ sấy không khí của hệ thống trao đổi nhiệt nhằm tận dụng nhiệt của
khí thải, tăng hiệu suất lò hơi trong tổ hợp thiết bị nhiệt điện công suất đến 300MW”
CNĐT - KS. Phạm Văn Quế - TT. GCAL-NARIME/2007 3
Sơ đồ tổng thể của một nhà máy nhiệt điện
Chú thích:
1. Tháp làm mát 9. Tuabin trung áp 17. Bao hơi 25. Lọc bụi
2. Bơm nước 10. Điều tốc tuabin 18. Phễu tro 26. Quạt khói
3. Đường dây tải điện 11. Tuabin áp cao 19. Hơi quá nhiệt 27. Ống khói
4. Trạm biến áp 12. Khử khí 20. Quạt hút gió
5. Máy phát 13. Gia nhiệt nước 21.Bộ gia nhiệt lại
6. Tuabin áp thấp 14. Băng tải than 22. Khí vào
7. Bơm nước cấp 15. Phễu 23. Bộ hâm nước
8. Bình ngưng 16. Máy nghiền 24. Bộ sấy khí
Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ sấy không khí của hệ thống trao đổi nhiệt nhằm tận dụng nhiệt của
khí thải, tăng hiệu suất lò hơi trong tổ hợp thiết bị nhiệt điện công suất đến 300MW”
CNĐT - KS. Phạm Văn Quế - TT. GCAL-NARIME/2007 4
CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ BỘ SẤY KHÔNG KHÍ
TRONG TỔ HỢP THIẾT BỊ LÒ HƠI
I.1 Tổng quan về thiết bị bộ sấy không khí trong lò hơi:
Trong các lò hơi hiện đại, đặc biệt khi đốt các nhiên liệu ẩm, các bộ sấy
không khí được sử dụng rộng rãi. Việc cấp không khí nóng vào buồng đốt của
lò hơi làm tăng nhanh sự bốc cháy nhiên liệu và tăng cường quá trình cháy
nhiên liệu, giảm các tổn thất nhiệt do không khí cháy kiệt về hóa học và cơ
học. Lắp đặt bộ sấy không khí đồng thời cho phép giảm nhiệt độ khói thoát,
điều này đặc biệt đáng kể khi gia nhiệt sơ bộ nước cấp trước khi đưa vào bộ
hâm nước.
Trong các lò đốt than bột, không khí nóng được sử dụng để sấy nhiên
liệu trong quá trình nghiền và vận chuyển than bột. Đồng thời việc lắp bộ sấy
không khí đòi hỏi bổ sung vốn đầu tư, tăng kích thước lò hơi và sức cản của
tuyến khói và không khí của hợp thể.
Bộ sấy không khí là bề mặt truyền nhiệt được đặt ở phía sau lò để tận
dụng nhiệt của khói sau khi đi ra khỏi bộ quá nhiệt, có tác dụng nâng cao hiệu
suất của lò hơi. Ở đầu vào bộ sấy không khí, kim loại tại đây có nhiệt độ nhỏ
nhất so với các bề mặt truyền nhiệt của lò. Khi bố trí bộ sấy không khí (tức là
bố trí bề mặt truyền nhiệt phần đuôi lò) cần biết trước nhiệt độ nước cấp và
nhiệt độ không khí nóng ra khỏi bộ sấy không khí.
Các sản phẩm cháy đi vào bộ sấy không khí bị nguội đi chậm hơn so với
không khí được sấy nóng. Nguyên nhân của hiện tượng đó là do lượng sản
phẩm cháy và nhiệt dung của chúng lớn hơn so với của không khí được sấy
nóng và để đạt được độ sấy nóng không khí cao hơn với việc sấy trong một
Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ sấy không khí của hệ thống trao đổi nhiệt nhằm tận dụng nhiệt của
khí thải, tăng hiệu suất lò hơi trong tổ hợp thiết bị nhiệt điện công suất đến 300MW”
CNĐT - KS. Phạm Văn Quế - TT. GCAL-NARIME/2007 5
cấp đòi hỏi bề mặt đun nóng của bộ sấy không khí có kích thước cực lớn.
Trong các lò hơi hiện đại, để đạt được độ sấy không khí cao người ta sử dụng
hai cấp, bố trí bộ sấy không khí tách đôi, kẹp bộ hâm nước ở giữa.
Nhiệt độ nước cấp được xác định trên cơ sở kinh tế và kỹ thuật vì ta biết
rằng khi tăng nhiệt độ nước cấp lượng nhiệt hấp thu của bộ hâm nước giảm đi
làm cho nhiệt độ của khói thải ra khỏi lò và tương ứng tổn thất q2 tăng lên,
nghĩa là hiệu suất lò giảm đi. Nhưng mặt khác hiệu suất của chu trình tăng
lên.
Nhiệt độ không khí nóng được xác định theo yêu cầu đảm bảo tốt sự bốc
cháy của nhiên liệu nghĩa là càng cao càng tốt. Nhưng vì điều kiện làm việc
của kim loại bộ sấy không khí, do hệ số tản nhiệt của không khí nhỏ hơn
nhiều so với hơi và nước nên nhiệt độ vách ống thường lớn hơn nhiệt độ
không khí nhiều, nghĩa là nếu chọn nhiệt độ không khí nóng cao thì đòi hỏi
phải dùng những kim loại quý để chế tạo.
Theo nguyên tắc truyền nhiệt, bộ sấy không khí được chia làm 2 loại:
loại thu nhiệt và loại hồi nhiệt. Ở loại thu nhiệt, nhiệt truyền trực tiếp từ khói
tới không khí qua vách kim loại. Ở loại hồi nhiệt khói đầu tiên đốt nóng kim
loại rồi sau đó nhiệt tích tụ tại đây được truyền cho không khí. Như vậy mỗi
phần tử của bộ sấy không khí sẽ làm việc ở trang thái tiếp xúc lần lượt khi thì
với khói, khi thì với không khí.
I.2 Bộ sấy không khí kiểu thu nhiệt (bộ sấy tĩnh):
Bộ sấy không khí kiểu thu nhiệt là loại được sử dụng rộng rãi hiện nay,
về cấu tạo nó có thể gồm các kiểu sau: kiểu bằng tấm thép, kiểu bằng ống
gang, kiểu bằng ống thép.
Bộ sấy không khí kiểu ống gồm 2 loại: ống gang và ống thép, trong đó
bộ sấy không khí loại ống thép hiện nay hay được sử dụng. Nó gồm một hệ
Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ sấy không khí của hệ thống trao đổi nhiệt nhằm tận dụng nhiệt của
khí thải, tăng hiệu suất lò hơi trong tổ hợp thiết bị nhiệt điện công suất đến 300MW”
CNĐT - KS. Phạm Văn Quế - TT. GCAL-NARIME/2007 6
thống ống đứng đặt so le và được giữ với nhau bởi hai mặt sàng, trong đó
khói đi trong ống và không khí đi ngoài ống.
Hình I-1. Bộ sấy không khí kiểu thu nhiệt (dạng tĩnh)
Thông thường hiện nay người ta chế tạo bộ sấy không khí theo từng cụm
(khối). Khi lắp, chúng được nối với nhau tạo thành bộ sấy không khí. Kích
thước của khối được chọn theo kích thước của đường khói đối lưu, thường
một cạnh của khối lấy bằng chiều sâu của đường khói còn cạnh kia được chọn
trên cơ sở kích thước chiều rộng và số khối (ước số theo chiều rộng của lò).
Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ sấy không khí của hệ thống trao đổi nhiệt nhằm tận dụng nhiệt của
khí thải, tăng hiệu suất lò hơi trong tổ hợp thiết bị nhiệt điện công suất đến 300MW”
CNĐT - KS. Phạm Văn Quế - TT. GCAL-NARIME/2007 7
Việc chia thành khối như vậy cho phép vận chuyển và lắp ráp dễ dàng. Hình
vẽ sau trình bày sơ đồ chia bộ sấy không khí thành các khối và cách nối các
khối với nhau.
b)
a)
Hình I-2. Sơ đồ chia bộ sấy không khí thành các khối và cách nối các khối
Khi nối, để ngăn ngừa không khí lọt vào trong đường khói qua các kẽ hở
giữa các mặt sàng người ta đặt các vành bù. Giữa các khối của bộ sấy với
khung lò cũng cần đặt vành bù. Vành bù là những lá tôn mỏng nối giữa mặt
sàng và khung lò.
Vì các ống của bộ sấy làm việc ở trạng thái không có áp suất nên được
chế tạo bằng các lá tôn 1,25÷1,5mm uốn và hàn mí lại. Đường kính ngoài của
ống nằm trong phạm vi 25÷51mm. Hiện nay người ta có xu hướng sử dụng
hai loại đường kính 40mm và 51mm, dày 1,5mm.
Mặt sàng của bộ sấy được tính theo điều kiện bền, thường đối với mặt
trên và mặt dưới lấy bằng 15÷25mm. Để tăng độ cứng vững của bộ sấy, giữa
hai mặt sàng trên và dưới còn đặt mặt sàng trung gian, có bề dày nhỏ hơn,
thường từ 5÷10mm. Mặt sàng trung gian có tác dụng để phân chia đường
không khí thành nhiều đường cắt đường khói nhiều lần. Mỗi khối của bộ sấy
không khí có thể có từ 1÷2 mặt sàng trung gian.
Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ sấy không khí của hệ thống trao đổi nhiệt nhằm tận dụng nhiệt của
khí thải, tăng hiệu suất lò hơi trong tổ hợp thiết bị nhiệt điện công suất đến 300MW”
CNĐT - KS. Phạm Văn Quế - TT. GCAL-NARIME/2007 8
Việc chọn số lần đường không khí cắt đường khói hay nói khác đi là việc
chọn kích thước đường không khí đi là dựa trên cơ sở đảm bảo tốc độ của
dòng không khí. (hình vẽ 1-3 trình bày các dạng sơ đồ bố trí bộ sấy không khí
kiểu ống).
a) b) c) d)
Hình I-3. Sơ đồ bộ sấy không khí kiểu ống
a) sơ đồ một dòng; b) và d) sơ đồ hai dòng nhiều đường;
c) sơ đồ một dòng một đường
Khi quyết định số lần đường không khí cắt đường khói cũng như số dòng
không khí không phải hoàn toàn chỉ dựa vào tốc độ không khí yêu cầu mà còn
phải dựa vào quan hệ giữa tốc độ khói và tốc độ không khí, nghĩa là còn phải
xét tới kích thước và số lượng ống (tiết diện để khói qua), do đó, còn phải tuỳ
thuộc bề mặt truyền nhiệt của bộ sấy không khí. Cũng cần phải chú ý rằng khi
số lần cắt càng nhiều thì độ chênh nhiệt độ càng lớn. Ta có thể thấy rõ các
mối quan hệ trên bằng cách chọn đường kính ống và tương ứng, số lượng ống
như sau:
- Khi thiết kế bộ sấy không khí thì bề mặt truyền nhiệt yêu cầu được biết
trước, còn tiết diện khói đi qua cũng đã được xác định bằng cách chọn trước
tốc độ khói trên cơ sở tốc độ khói giới hạn theo điều kiện mài mòn bởi tro
bay. Bề mặt đốt và tiết diện để khói qua được xác định theo số lượng ống và
đường kính ống như sau:
Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ sấy không khí của hệ thống trao đổi nhiệt nhằm tận dụng nhiệt của
khí thải, tăng hiệu suất lò hơi trong tổ hợp thiết bị nhiệt điện công suất đến 300MW”
CNĐT - KS. Phạm Văn Quế - TT. GCAL-NARIME/2007 9
4
2
tdnF π= , m2 (I.1)
ldnH tbπ= , m2 (I.2)
Trong đó: dt, dtb - đường kính trong và trung bình của ống, m
l - chiều dài ống, m
- Nếu giảm đường kính ống mà vẫn đảm bảo tiết diện khói qua thì phải tăng
tương ứng số lượng ống song song lên theo quan hệ bình phương. Nhưng khi
ấy để đảm bảo bề mặt truyền nhiệt thì lại phải giảm chiều dài của ống để bù
lại sự tăng số lượng ống này. Cứ giảm đường kính đi bao nhiêu lần thì chiều
dài của ống phải giảm đi bấy nhiêu lần, vì tỷ số giữa chiều dài và đường kính
ống là một trị số cố định khi thay đổi đường kính ống:
tb
t
t d
d
F
H
d
l
4
= (I.3)
Phương trình (I.3) được lập nên bằng cách chia phương trình (I.2) cho
phương trình (I.1).
Như vậy khi giảm đường kính ống đi 2 lần thì phải tăng số lượng ống lên
4 lần và giảm chiều cao của ống đi 2 lần.
Khi tăng số lượng ống mà vẫn muốn đảm bảo tốc độ không khí thì phải
tăng số dãy ống dọc theo đường không khí, do đó làm tăng trở lực của đường
không khí, còn khi giảm chiều dài ống thì số lần cắt cũng phải giảm theo (do
phải giữ nguyên chiều cao của đường không khí đi).
Hiện nay để sử dụng ống đường kính bé và để hoàn thiện quá trình làm
việc, bộ sấy không khí có thể thực hiện theo hai dòng riêng biệt (hình vẽ I-3b
và d). Khi đó mỗi phần chỉ có một nửa tổng lượng không khí đi qua, so với sơ
đồ một dòng cho phép tăng gấp đôi số lần cắt và giảm gấp đôi trở lực của
đường không khí khi cùng tốc độ không khí. Việc đưa không khí vào bộ sấy
có thể thực hiện theo hai phía.
♦ Bộ sấy không khí kiểu ống có những ưu điểm sau:
Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ sấy không khí của hệ thống trao đổi nhiệt nhằm tận dụng nhiệt của
khí thải, tăng hiệu suất lò hơi trong tổ hợp thiết bị nhiệt điện công suất đến 300MW”
CNĐT - KS. Phạm Văn Quế - TT. GCAL-NARIME/2007 10
- Đơn giản trong chế tạo, lắp ráp và làm việc chắc chắn,
- Tro bám trong ống không nhiều, ống dễ dàng thổi sạch,
- Khắc phục được hiện tượng lọt không khí vào trong đường khói,
- Có xuất tiêu hao kim loại tương đối nhỏ.
♦ Khuyết điểm của bộ sấy không khí kiểu ống:
Khuyết điểm chủ yếu là các ống thép không bền vững dưới tác dụng ăn
mòn của khói ở nhiệt độ cao và tác dụng mài mòn của tro bay. Vì vậy bộ sấy
không khí kiểu ống được dùng để gia nhiệt không khí tới khoảng 400oC, nhiệt
độ khói trước nó không quá 550oC.
Khi nhiệt độ khói và không khí cao hơn người ta thường dụng bộ sấy
không khí kiểu ống bằng gang, do gang bền vững hơn dưới tác dụng ăn mòn
và mài mòn so với ống thép. Để tăng hệ số truyền nhiệt, ống gang thường có
cánh ở ngoài ống và có răng ở trong ống. Lúc này không khí được bố trí đi
trong ống còn khói đi ngoài ống. Các cánh (ngoài ống) và răng (trong ống)
được bố trí dọc theo đường lưu động của dòng không khí hay khói, nghĩa là
vuông góc với nhau (như hình I-4).
Hình I-4. Cấu tạo