Cấu tạo của lò nung kiểu ống và vật liệu chịu nhiệt được sử dụng

Thread Content

Trong một buồng kín có lớp lót bên trong, có rất nhiều ống thép không gỉ chất lượng cao hoặc được làm từ hợp kim, các ống này được kết nối với nhau. Chất lỏng cần được làm nóng sẽ chảy qua các ống thép này với tốc độ rất cao. Nhiên liệu được đốt cháy bên trong buồng kín, tạo ra khí nóng. Khí nóng này truyền nhiệt cho chất lỏng cần được làm nóng thông qua bức xạ, đối lưu và dẫn nhiệt, giúp nâng nhiệt độ của chất lỏng lên mức yêu cầu trong quy trình sản xuất, hoặc để thực hiện các phản ứng hóa học cần thiết； Những thiết bị loại này được gọi chung là lò nung kiểu ống. Lò gia nhiệt dạng ống mà chúng ta đang nói đến hôm nay là loại lò dùng để gia nhiệt trong các quy trình sản xuất dầu khí và hóa chất, còn được gọi ngắn gọn là lò gia nhiệt trong công nghệ hóa dầu. http://www.znhcl.com/uedits/c029a71236c5454cabf957f3dc755142.jpg Lò gia nhiệt dạng ống trong quy trình công nghệ hóa dầu được cấu tạo từ các bộ phận như buồng bức xạ, buồng đối lưu, thiết bị thu hồi nhiệt thừa, bộ đốt, hệ thống cung cấp không khí và hệ thống xả khói. Phòng bức xạ là bộ phận đóng vai trò quan trọng trong việc truyền nhiệt bằng bức xạ trong lò nung. Vì đây là nơi mà ngọn lửa tồn tại trực tiếp, nên đây cũng chính là phần có nhiệt độ cao nhất trong lò nung. Do đó, cần phải xem xét kỹ lưỡng về thành phần, độ bền, độ dày của vật liệu được sử dụng, cũng như cấu trúc cơ học của chúng. Về mặt chức năng, khoảng 70–80% lượng nhiệt từ toàn bộ lò nung được hấp thụ trong buồng bức xạ. Trên những lò mà trong đó chất lỏng trải qua các phản ứng chuyển hóa và phân hủy, các quá trình này thường diễn ra hoàn toàn bên trong buồng bức xạ. Vì vậy, việc đánh giá chất lượng của buồng bức xạ sẽ quyết định chất lượng của lò nung; điều này hoàn toàn đúng. 2. Phòng đối lưu là bộ phận có vai trò quan trọng trong quá trình truyền nhiệt bằng sự đối lưu trong lò gia nhiệt. Trong phòng đối lưu, có những bộ ống được sắp xếp rất gần nhau; cấu trúc này giúp tăng tốc độ dòng khí đi qua các ống, từ đó tạo ra hiệu ứng truyền nhiệt bằng sự đối lưu một cách hiệu quả. Thông thường, buồng đối lưu hấp thụ từ 20–30% lượng nhiệt tổng thể của toàn bộ lò. Phòng đối lưu có thể được đặt ở phía trên phòng bức xạ ； Cũng có thể đặt trên mặt đất, kết nối với thân lò bằng ống khói, nhưng về bản chất cơ chế vẫn giống nhau. Trong buồng đối lưu, có thể sử dụng ống đầu đinh hoặc ống tấm. 3. Thiết bị thu hồi nhiệt thừa: Thiết bị thu hồi nhiệt thừa là những thiết bị dùng để thu hồi nhiệt từ khí thải phát ra từ buồng đối lưu; hoặc, khi không có buồng đối lưu, thì thiết bị này sẽ thu hồi nhiệt từ khí thải phát ra trực tiếp từ buồng bức xạ. Hiện nay, các nhà máy luyện dầu trong nước và quốc tế thường áp dụng một số biện pháp thu hồi nhiệt thừa, cụ thể như sau: a. Xét từ góc độ quy trình công nghệ và sự cân bằng tổng thể của các thiết bị, người ta sử dụng khí lạnh để làm ấm không khí trước khi cho dầu nóng vào. b. Xét từ góc độ cải tiến và đơn giản hóa hệ thống tuần hoàn, có thể sử dụng phương pháp tuần hoàn chất mang nhiệt – dùng dầu nóng để làm ấm không khí. Bao gồm chu trình vận chuyển chất mang nhiệt mở và kín. c. Xét về việc bổ sung các thiết bị thu hồi phụ trợ, có ① loại ống thép ； ②Ống thủy tinh ； ③Quay tròn ； ④Ống gang dạng ống ； ⑤Loại có cấu trúc gây nhiễu dòng khí ； ⑥Ống nhiệt ； ⑦Bộ sấy khí kiểu tấm, v.v. d. Xét về khía cạnh tiết kiệm năng lượng khi kết hợp với các thiết bị khác, có ① lò hơi sử dụng nhiệt thừa ； ②Sản xuất điện và nhiệt đồng thời. 4. Bộ đốt là một trong những thành phần quan trọng của lò nung. Chất lượng kỹ thuật của bộ đốt, cùng việc liệu nó có phù hợp với các yêu cầu kỹ thuật của lò nung, cấu trúc của lò và đặc tính truyền nhiệt hay không, đều có ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động của lò nung, mức tiêu thụ năng lượng và khả năng bảo vệ môi trường. Việc lựa chọn bộ đốt có các thông số kỹ thuật phù hợp với yêu cầu của quy trình hoạt động của lò nung, cấu trúc của lò, cũng như đặc điểm truyền nhiệt, là yếu tố quan trọng để đảm bảo lò nung hoạt động một cách hiệu quả và ổn định. 5. Thiết bị thông gió: Chức năng của thiết bị thông gió là đưa không khí cần thiết cho quá trình đốt vào bên trong lò, đồng thời đẩy khói ra ngoài lò. Có hai loại thiết bị thông gió: thông gió tự nhiên và thông gió cưỡng bức. Loại trước dựa vào lực thông khí của ống khói ； Loại sau sử dụng quạt hút để hút khói một cách mạnh mẽ. Khi mức độ mất áp suất bên trong lò không quá cao, người ta thường sử dụng phương pháp thông gió tự nhiên thông qua ống khói. Ống khói được lắp đặt ở phía trên lò, và gắn kết chặt với lò nung. Chiều cao của ống khói cần đủ để khắc phục mức độ mất áp suất bên trong lò, đồng thời đảm bảo lượng không khí lưu thông đầy đủ. Những lò nung có cấu tạo phức tạp, có mức tổn thất áp suất cao bên trong lò, hoặc những lò có thiết bị thu hồi nhiệt thải, thường sử dụng quạt thông gió để tạo ra dòng khí mạnh. 6. Ống lò và các bộ phận uốn ống: Ống lò và các bộ phận uốn ống là những thành phần quan trọng nhất trong lò sưởi dạng ống. Chúng chiếm 40% tổng lượng thép được sử dụng trong lò sưởi dạng ống, và chiếm 60% tổng chi phí đầu tư cho lò sưởi này. Vì cần phải chịu được áp lực, khả năng chống ăn mòn, và khả năng chống lại sức nóng trực tiếp từ ngọn lửa, nhằm đảm bảo hiệu quả trong quy trình sản xuất và an toàn lao động, các ống lò được thiết kế dựa trên các tiêu chuẩn sau: Chiều dài và tổng số ống lò được xác định dựa trên công suất làm nóng, hiệu suất nhiệt của lò sưởi, cũng như cấu trúc của lò. Đường kính ống và số lượng đường ống được xác định dựa trên lưu lượng, mức tổn thất áp suất cho phép và thời gian lưu lại của chất lỏng. Độ dày thành ống được quyết định bởi áp suất bên trong, ứng suất nhiệt, tải trọng tĩnh, nhiệt độ thành ống, độ bền của vật liệu (bao gồm khả năng biến dạng ở nhiệt độ cao và tính giòn, v.v.), cũng như mức độ chống ăn mòn của vật liệu. Tính chất của vật liệu được quyết định bởi nhiệt độ hoạt động cho phép và độ bền ở nhiệt độ cao (bao gồm độ bền dưới tác động của hiện tượng uốn cong), khả năng chịu nhiệt, khả năng chống ăn mòn và tính giòn. Sử dụng ống lò bằng thép carbon khi nhiệt độ ống lò dưới 500℃ ； Khi nhiệt độ ống lò nằm trong khoảng 500℃–700℃, nên sử dụng ống lò làm từ thép hợp kim ít thành phần (T9–T22) ； Khi nhiệt độ ống lò nằm trong khoảng 700℃–800℃, nên sử dụng ống lò bằng thép không gỉ (loại 304, 316) ； Khi nhiệt độ ống lò nằm trong khoảng 800℃–900℃, thì nên sử dụng ống lò loại 309 ； Khi nhiệt độ ống lò vượt quá 900℃, người ta sử dụng ống lò được đúc bằng phương pháp ly tâm từ thép hợp kim cao cấp (HK-40). Ống lò sưởi dạng ống trong lò gia nhiệt bằng bức xạ sử dụng ống quang, còn buồng đối lưu thì sử dụng ống đầu đinh hoặc ống có cánh. Có hai cách kết nối ống lò với các đoạn cong, đó là hàn và nối bằng phương pháp mở rộng. Khi sử dụng phương pháp hàn, các đoạn ống cong được tạo thành từ việc ép ống trong lò nung; đoạn ống cong có góc 180° là loại phổ biến nhất. Còn các đoạn ống cong được chế tạo bằng phương pháp đúc thì khá ít. Khi sử dụng phương pháp nối bằng cách ép, người ta sử dụng các đầu nối được chế tạo từ vật liệu đúc, có tích hợp van chặn. Khi tháo van chặn ra, có thể dùng máy móc để làm sạch cặn bẩn bên trong ống. Nhược điểm là chi phí khá cao; vật liệu dùng để chế tạo các đầu nối này cũng giống với vật liệu dùng để chế tạo ống lò. Nếu loại dầu được sử dụng để gia nhiệt có độ nhẹ, ống lò sẽ khó bị kết tắc; hoặc đối với những lò sử dụng công nghệ làm sạch kết tắc trong quá trình vận hành, có thể sử dụng toàn bộ các đầu nối cong gấp. Ngược lại, nếu loại dầu có độ nặng, ống lò dễ bị kết tắc, và những lò không sử dụng công nghệ làm sạch kết tắc thì có thể sử dụng các đầu nối cong được chế tạo bằng phương pháp đúc tại phần buồng bức xạ. 7. Giá đỡ ống và thanh dẫn hướng: Những chi tiết này có chức năng chịu tải trọng của các ống gia nhiệt bên trong lò, đồng thời truyền lực đó sang khung của lò gia nhiệt. Các yêu cầu đối với giá đỡ ống là: khả năng chống oxy hóa và ăn mòn xuất sắc, độ bền cao ở nhiệt độ cao; đồng thời, theo sự thay đổi nhiệt độ của ống, giá đỡ ống phải có khả năng co giãn tự do về mặt cấu trúc. Vật liệu dùng để chế tạo giá đỡ ống là thép 25Cr–12Ni hoặc thép 25Cr–20Ni, được sử dụng ở khu vực buồng bức xạ và phần dưới của buồng đối lưu. Ở phần trên của buồng đối lưu, người ta sử dụng gang đúc chịu nhiệt “HR” và thép hợp kim 5Cr. Nhược điểm của việc sử dụng thép crôm cao là tính giòn ở nhiệt độ cao, cùng với hiện tượng ăn mòn do sự hiện diện của vanadi và lưu huỳnh trong nhiên liệu. Trong những trường hợp như vậy, giá đỡ cần được thiết kế sao cho có thể thay thế được. Đối với tính giòn ở nhiệt độ cao, cần sử dụng pha ferit để khắc phục tình trạng này; còn đối với hiện tượng ăn mòn do vanadi, có thể sử dụng lớp bảo vệ được đúc lên bề mặt để ngăn chặn nó. Thông thường, trong phòng bức xạ người ta sử dụng loại giá đỡ ống hình khung dao, còn trong phòng đối lưu thì sử dụng loại giá đỡ ống hình tấm lỗ; còn giá đỡ ống chỉ có chức năng hướng dẫn đường đi của các ống mà thôi. 8. Vật liệu chịu nhiệt là vật liệu không thể thiếu trong lò nung. Chúng được chia thành hai loại: vật liệu có hình dạng cố định và vật liệu không có hình dạng cố định. a. Vật liệu chịu nhiệt có hình dạng cố định là những loại gạch chịu nhiệt có trọng lượng lớn, gạch chịu nhiệt có trọng lượng nhẹ, và gạch cách nhiệt. Gạch chịu nhiệt có trọng lượng lớn được sử dụng chủ yếu vì tính chất chịu nhiệt tốt của chúng; chúng được dùng để lót các khu vực đốt trong bộ phận đốt, hoặc lót mặt trong của các lò nung có nhiệt độ cao. Gạch chịu lửa nhẹ vừa có khả năng chịu lửa vừa có tính cách nhiệt, thường được sử dụng cho các bức tường bên và mái của lò. Gạch cách nhiệt có khả năng chịu nhiệt rất kém, thường được sử dụng để lót đáy và thành lò, với lượng sử dụng không nhiều. Những khách hàng cần các sản phẩm vật liệu chịu lửa như gạch chịu lửa, có thể truy cập trang web http://www.znhcl.com để tìm hiểu thêm nhé. Các nhà sản xuất trên khắp cả nước sẽ cung cấp sản phẩm trực tiếp, hỗ trợ thanh toán bằng Alipay, và giao hàng ngay với thanh toán tức thì. b. Vật liệu chịu nhiệt dạng vô định hình thường là những vật liệu được tạo thành từ cốt liệu và xi măng, sau đó trộn với nước để thi công, tương tự như bê tông. Chúng còn được gọi ngắn gọn là vật liệu đổ khuôn. Chúng được chia thành hai loại: vật liệu đổ có khả năng chịu nhiệt tốt và đồng thời có tính cách nhiệt nhất định (vật liệu đổ dày), và vật liệu đổ có chức năng cách nhiệt (vật liệu đổ nhẹ). Có ba phương pháp thi công: trộn vào, phủ lên bề mặt, và phun lên bề mặt. Đối với lò sưởi dạng ống, người ta sử dụng vật liệu có khả năng chịu nhiệt tốt, đồng thời cũng có khả năng cách nhiệt tốt; những vật liệu này được dùng để xây dựng phần trần, thành và đáy của lò. Đối với lớp lót ống khói và ống khói, cũng như lớp lót bên trong các thành ống khói, người ta sử dụng vật liệu đúc có tính cách nhiệt. Các loại vật liệu như khối sợi gốm, tấm cách nhiệt từ sợi đá, và lớp phủ sợi gốm cũng thuộc nhóm vật liệu chống cháy không có hình dạng cố định. 9. Khung lò, các bức tường bên và sàn lò là những cấu kiện bằng thép có chức năng chịu toàn bộ trọng lượng của lò nung. Vật liệu dùng để chế tạo chúng thường là thép carbon thông thường; người ta thường sử dụng thép I và thép U trong việc chế tạo các cấu kiện này. Tấm bảo vệ bên hông chính là tấm thép nằm ở bề mặt ngoài của thành lò. Chức năng của nó là ngăn mưa, bụi, đồng thời ngăn không cho không khí thừa lọt vào bên trong lò. Tùy theo chức năng, chúng có thể được chia thành hai loại: loại giúp chia sẻ trọng lượng của cấu trúc thép, và loại chỉ có chức năng bảo vệ bề mặt lò mà thôi. Bệ và thang được thiết kế để phục vụ mục đích vận hành và bảo trì, dùng cho các công việc vận hành, bảo trì và kiểm tra hàng ngày.