Phương pháp tính toán thiết kế lò hơi tầng sôi: Các vấn đề khi tính toán thiết kế lò hơi tầng sôi.

Khi thiết kế lò hơi nói chung và lò hơi tầng sôi nói riêng, việc lên các phương pháp tính toán là điều cực kỳ cần thiết để có được sản phẩm hoàn chỉnh nhất. Ở bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu về vấn đề đầu tiên khi muốn thiết kế lò hơi tầng sôi là các vấn đề cơ bản khi tính toán thiết kế lò hơi tầng sôi cũng như một số lưu ý cần thiết.

Những vấn đề cơ bản khi tính toán thiết kế lò hơi tầng sôi

Việc thiết kế một lò hơi đốt than theo phương pháp lớp sôi- FB là một công việc mới, phức tạp, đòi hỏi những người thiết kế phải nắm vững nhiều vấn đề về kĩ thuật nói chung, kĩ thuật nhiệt, về bản chất các quá trình FB xảy ra trong thiết bị thiết kế. Cần tiến hành các tính toán cần thiết để có thể dự báo chính xác các hiện tượng cơ nhiệt xảy ra trong thiết bị. Cũng như việc thiết kế các lò hơi thông thường, việc thiết kế một lò hơi lớp sôi cũng phải thực hiện qua các bước chính sau:

• Lựa chọn phương pháp đốt: đốt theo lớp sôi bọt, lớp sôi tuần hoàn hay theo phương pháp trung gian.
• Lựa chọn các phương pháp cấp than, cấp gió, thải tro xỉ.
• Lựa chọn hình dạng của toàn bộ lò hơi và các phần tử chính.
• Lựa chọn các thông số làm việc cơ bản của các phần tử của lò.
• Tiến hành các bài tính để khẳng định các kích thước; các thông số chính của lò và của các thiết bị chính.

Kết quả của các bước trên là phải đưa ra được các thông số cơ bản về kích thước, đặc tính kĩ thuật của các bộ phận chính của lò, để có thể tiến hành thiết kế thi công chi tiết.

Bài toán tính nhiệt lò hơi là bài toán đầu tiên phải thực hiện và là bài toán quan trọng, xác định ra các số liệu nhiệt quan trọng nhất để thực hiện các tính toán khác hoặc lựa chọn thiết bị.

Việc tính nhiệt lò hơi FB cũng thực hiện theo các bước tương tự như tính nhiệt các lò hơi PC, gồm: tính nhiệt buồng đốt, tiếp đó tính nhiệt các bề mặt đốt phần đuôi. Việc tính nhiệt các bề mặt đốt phần đuôi lò FB thực hiện hoàn toàn giống như tính nhiệt các bề mặt đốt phần đuôi lò PC. Nhưng việc tính nhiệt buồng đốt lò FB thực hiện hoàn toàn khác.

Do có hai loại buồng đốt lớp sôi là buồng đốt lớp sôi bọt (BFB) và lớp sôi tuần hoàn (CFB), về nguyên lí làm việc của hai loại buồng đốt này, cũng như các phần tử buồng đốt đi kèm có khác nhau, nên việc tính nhiệt buồng đốt lớp sôi bọt và lớp sôi tuần hoàn cũng thực hiện khác nhau.

Các số liệu về kĩ thuật lớp sôi rất nhiều, đa dạng, và có tính thực nghiệm, chưa thống nhất và chưa được tiêu chuẩn hóa. Vì vậy, các nước, các hãng chế tạo lò hơi, các tác giả, vv, đưa ra các phương pháp tính nhiệt buồng đốt khác nhau.

Thiết kế và tính toán lò hơi tầng sôi bọt (BFB)

Các vấn đề về thiết kế lò hơi BFB

Các bước thiết kế và tính toán một lò hơi lớp sôi vẫn chưa được chuẩn hoá, chủ yếu là ở phần thiết kế và tính toán buồng đốt. Các bước còn lại, thực hiện tương tự như khi thiết kế một lò hơi thông thường. Như vậy việc thiết kế một lò hơi BFB cũng cần qua các bước chính sau:

Xác định các thông số kinh tế - kĩ thuật của bài toán đưa ra: Đặc tính nhiên liệu đốt trong lò hơi; các điều kiện môi trường bên ngoài, ở khu vực bố trí lò; các thông số kĩ thuật như thông số hơi D, Phơi, thơi, vv, và các yêu cầu khác.

Dựa trên cơ sở các tài liệu thiết kế, các số liệu kinh nghiệm, vv, người thiết kế phải đưa ra được cấu hình cơ bản của toàn bộ lò hơi, cũng như của các phần tử chính của lò. Phải quyết định được các giải pháp chính của toàn bộ hệ thống như: Phương pháp cấp nhiên liệu và thải tro xỉ, cấp nước, giải pháp bảo ôn và chịu lửa, chốg mài mòn, cấu trúc các bề mặt đốt, mức độ tự động hoá, vv.

Thực hiện các bản vẽ bản thể lò hơi và các bài tính nhiệt lực lò, khí động, thuỷ động, sức bền các phần tử lò hơi; lần lượt từ buồng lửa đến các bề mặt đốt cuối cùng dọc theo đường lưu động khói.

Kết quả tính toán phải thỏa mãn các yêu cầu đặt ra, thoả mãn các tiêu chuẩn về kĩ thuật, an toàn và môi trường mới nhất của kĩ thuật và của người đặt hàng, thoả mãn các tiêu chuẩn về kinh tế như: giá thành, khả năng chế tạo. Với các lò hơi FB, thiết kế phải đạt được các ưu việt của phương pháp đốt FB như các vấn đề về môi trường, nhiên liệu, vv.

Một số lưu ý trước khi tính toán, thiết kế lò hơi đốt theo lớp sôi

Trước khi thiết kế, tính chọn một lò hơi đốt theo lớp sôi, cần có lưu ý là các lò hơi lớp sôi BFB có các đặc điểm sau:

Thường áp dụng đốt nhiên liệu theo phương pháp - BFB cho các lò hơi công nghiệp, có công suất nhỏ và trung bình (công suất nhiệt từ 5 đến 100MW nhiệt, thông số hơi tất nhiên tùy theo yêu cầu sử dụng, nhưng có thể đạt tới các thông số của các lò hơi năng lượng công suất trung bình (PQN= 10÷70bar, tQN=200÷500oC).

Thường áp dụng khi cần đốt các loại nhiên liệu xấu (độ tro cao; Alv > 30%, độ ẩm cao Wlv > 15%), được cung cấp từ nhiều nguồn nhiên liệu nên chất lượng nhiên liệu giao động (đó là ưu điểm nổi trội của phương pháp đốt theo FB).

Áp dụng phương pháp đốt BFB khi cải tạo, nâng cấp các lò hơi đốt nhiên liệu cũ, cần nâng cao năng suất, hiệu suất hoặc khi cần cơ giới hoá vận hành lò.

• Việc thiết kế tính toán buồng đốt BFB thường thực hiện qua các bước chính sau:

• Tính chọn các thông số kỹ thuật buồng đốt: Xác định hình dáng và kích thước chính của buồng đốt, xác định kết cấu dàn ống buồng lửa và bề mặt đốt đặt trong lớp sôi, xác định kết cấu ghi và các đặc tính ghi liên quan đến chế độ làm việc khí động của buồng đốt.
• Tính nhiệt buồng đốt, xác định lượng nhiệt truyền trong buồng đốt và nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa: Các tính toán nhiệt nên tính ở chế độ phụ tải nhiệt và ở hai chế độ khí động, ứng với hệ số không khí thừa α= 1,1÷1,2 và α=1,8÷2,0.

Cấu trúc chung phần dưới buồng đốt BFB

Thông tin về phần thiết kế buống đốt chi tiết sẽ được Lò hơi Bách Khoa cập nhật ở bài viết sau, bạn ghé website: www.hex-boilers.com  để tham khảo nhé.