Lò hơi Cochran là gì?

Lò hơi Cochran là một trong những lò hơi ống lửa thẳng đứng có nhiều ống lửa nằm ngang.

Cochran là phiên bản cải tiến của nồi hơi đứng đơn giản , trong đó diện tích bề mặt gia nhiệt được tăng lên nhờ sử dụng một số ống lửa. Vì vậy, so với nồi hơi đứng đơn giản, hiệu suất của nồi hơi này tốt hơn nhiều.

Lò hơi Cochran có vỏ ngoài hình trụ và hộp lửa. Vỏ và hộp lửa có hình bán cầu, và đầu lò hình bán cầu cung cấp không gian và độ bền tối đa để chịu được áp suất tích tụ trong lò hơi.

Ngoài ra, đỉnh hình bán cầu của hộp lửa còn có tác dụng chống lại nhiệt độ cao.

Lò hơi Cochran được sản xuất bởi Cochran & Co. tại Annan, Scotland. Nó được sử dụng rộng rãi trong thực tế hàng hải, đốt trực tiếp bằng nhiên liệu than hoặc dầu, hoặc được sử dụng để thu hồi nhiệt từ khí thải của động cơ diesel cỡ lớn.

Khi một nồi hơi như vậy có thể được đun nóng bằng khí thải của hệ thống động lực chính hoặc được đốt riêng khi ở cảng (thường là bằng dầu thay vì than), thì nó được gọi là nồi hơi composite.

Nồi hơi là một trống nước thẳng đứng hình trụ với đỉnh vòm hình bán cầu. Hình vòm này đủ chắc chắn để không cần giữ cố định. Buồng đốt cũng là một vòm hình bán cầu khác, được tán đinh vào vòng đế để tạo ra một không gian chứa nước hẹp.

Các ống lửa được sắp xếp thành một nhóm nằm ngang duy nhất phía trên, được lắp giữa hai tấm phẳng thẳng đứng được lắp vào thân lò hơi. Tấm đầu tiên tạo thành một buồng đốt nông và được kết nối với hộp lửa bằng một cổ chéo ngắn.

Buồng đốt có dạng “mặt sau khô” và được đóng kín bằng tấm thép và gạch chịu lửa, thay vì áo nước. Khí thải từ các ống lửa được dẫn vào hộp khói bên ngoài và ống khói thẳng đứng. Để bảo trì các ống, một lỗ thăm được bố trí trong vòm bán cầu.

Một nồi hơi Cochran thông thường, như minh họa, có thể cao 15 feet (4,57 m) và đường kính 7 feet (2,13 m), tạo ra bề mặt gia nhiệt là 500 feet vuông (46,45 m ² ) và diện tích vỉ nướng là 24 feet vuông (2,23 m ² ). Áp suất làm việc nằm trong khoảng từ 100 đến 125 psi (6,9 đến 8,6 bar; 690 đến 860 kPa).

Khi sử dụng lò đốt hỗn hợp, có một số cách bố trí khí đốt. Hầu hết sử dụng hệ thống ống dẫn hai đường, trong đó một buồng đốt khô phía sau dẫn khí từ một dãy ống đến dãy ống còn lại.

Một số hệ thống sử dụng một dãy ống riêng cho khí thải thu hồi nhiệt hoặc khí đốt trực tiếp, một số khác dẫn khí thải vào đỉnh hộp lửa (không có lửa). Lò hơi thu hồi nhiệt thuần túy có thể không có hộp lửa nào cả, ngoại trừ một tấm vòm nông để tăng cường độ bền.

Cochran cũng cung cấp ống lửa “Sinuflo” được cải tiến, được cho là có khả năng truyền nhiệt từ khí tốt hơn. Ống lửa này được uốn cong thành nhiều sóng hình sin nằm ngang, thay vì thẳng.

Lò hơi Cochran không được ứng dụng vào đầu máy xe lửa mà được sử dụng cho một cặp động cơ đường sắt hơi nước thử nghiệm do Andrew Barclay chế tạo cho GNSR vào năm 1905. Những động cơ này không thành công và bị loại bỏ sau một vài năm, mặc dù vẫn còn một thân toa xe trong tình trạng tồi tệ.

Các bộ phận của nồi hơi Cochran

Một nồi hơi Cochran có hơn hai mươi bộ phận và linh kiện. Chúng tôi quyết định chỉ tập trung vào những bộ phận quan trọng nhất và mô tả ngắn gọn chức năng cũng như vai trò của chúng trong nồi hơi. Dưới đây là danh sách chín bộ phận trong số đó.

• Vỏ nồi hơi: Vỏ nồi hơi được chế tạo từ các tấm thép hình trụ và được ghép lại với nhau bằng đinh tán hoặc hàn. Hai đầu vỏ được đóng kín bằng các tấm chắn. Vỏ nồi hơi phải có đủ dung tích để chứa nước và hơi nước.
• Buồng đốt: Buồng đốt nằm bên dưới vỏ nồi hơi để đốt nhiên liệu nhằm tạo ra hơi nước từ nước trong vỏ.
• Lưới đốt: Lưới đốt là một bệ đỡ trong buồng đốt, nơi nhiên liệu được đốt cháy. Lưới thường là một thanh gang và có khoảng trống giữa chúng để không khí có thể đi qua. Diện tích bề mặt của lưới nơi xảy ra cháy được gọi là bề mặt lưới.
• Lò đốt: Lò đốt nằm phía trên vỉ lò và phía dưới vỏ nồi hơi, nhiên liệu được đốt cháy trong lò.
• Ống lửa: Ống lửa là ống nằm ngang giữa buồng đốt. Khí thải từ buồng đốt chảy vào hộp khói qua một số ống lửa. Các ống lửa này được sử dụng để trao đổi nhiệt từ khí thải nóng sang nước.
• Lỗ đốt: Nằm ở phía dưới buồng đốt để đốt nhiên liệu bên trong lò.
• Ống khói: Ống khói được bố trí ở phía trên nồi hơi và được kết nối với hộp khói. Khí thải này thoát ra từ các ống lửa và hộp khói thông qua, sau đó được thải ra ngoài qua ống khói.
• Lỗ thăm: Lỗ thăm dùng để vệ sinh, sửa chữa và kiểm tra vỏ nồi hơi.
• Ống khói: Buồng đốt và buồng đốt được kết nối thông qua một ống ngắn, được gọi là ống khói. Khí thải nóng từ lò đốt chảy vào buồng đốt qua ống khói.

Lò hơi Cochran hoạt động như thế nào?

Bước đầu tiên để lò hơi Cochran hoạt động là đưa nhiên liệu vào buồng đốt và đặt lên vỉ lò. Nhiên liệu được đốt cháy thông qua lỗ đốt được lắp đặt ở phía dưới bên phải của lò hơi.

Vì vậy, nhiên liệu được đốt cháy trong buồng đốt, và do nhiên liệu cháy, khói và khí thải nóng sẽ thoát ra. Các ống khói sẽ dẫn khí thải nóng vào buồng đốt.

Từ buồng đốt, khí nóng đi vào các ống lửa. Các ống lửa được bao quanh bởi nước. Khí nóng bên trong các ống truyền nhiệt từ khí nóng sang nước.

Do sự trao đổi nhiệt, nhiệt độ của nước bắt đầu tăng lên và chuyển thành hơi nước.

Hơi nước sinh ra bốc lên và được thu gom ở đỉnh lò hơi trong vòm bán cầu. Một ống chống mồi được lắp đặt ở đỉnh lò hơi, tách nước khỏi hơi nước và biến thành hơi khô. Hơi khô này sau đó được dẫn đến tua-bin thông qua van chặn hơi.

Khí thải nóng và khói sau khi thải nhiệt được dẫn vào hộp khói. Từ hộp khói, khí và khói cháy được thải ra ngoài khí quyển qua ống khói.

Một nút chảy cũng được bố trí ở phía trên buồng đốt. Khi nhiệt độ buồng đốt vượt quá mức cho phép, nút chảy sẽ nóng chảy, nước từ buồng đốt chảy vào buồng đốt của lò hơi và dập tắt đám cháy.

Bằng cách này, có thể ngăn ngừa được tai nạn hỏa hoạn lớn xảy ra và cũng bảo vệ lò hơi khỏi bị hư hại.

Các tính năng chính của nồi hơi Cochran

Dưới đây chúng tôi đã chuẩn bị danh sách các tính năng và đặc điểm của nồi hơi này để bạn đọc.

• Nó có thể di động
• Nó có sự lưu thông tự nhiên
• Đây là nồi hơi áp suất thấp
• bạn có thể sử dụng bất kỳ loại nhiên liệu nào để vận hành lò hơi Cochran
• Phù hợp với yêu cầu công suất nhỏ
• Nó có hiệu suất nhiệt khoảng 70% khi đốt than và khoảng 75% khi đốt dầu
• Tỷ lệ diện tích vỉ nướng so với diện tích bề mặt gia nhiệt thay đổi từ 10:1 đến 25:1

Ứng dụng của lò hơi Cochran

Lò hơi Cochran được sử dụng trong các nhà máy phát điện, nơi có lượng hơi nước lớn từ 500 kg/giây với áp suất cao khoảng 160 bar và nhiệt độ cao lên tới 550o C.

Sau đây, chúng tôi liệt kê một số ứng dụng khác của Lò hơi Cochran:

• Nó được sử dụng trong các đơn vị tinh chế.
• Được sử dụng trong các nhà máy sản xuất giấy.
• Bạn có thể tìm thấy nồi hơi Cochran ở bộ phận xử lý hóa chất.
• Và nó được sử dụng trong nhiều ứng dụng quy trình khác nhau trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau

Ưu điểm của nồi hơi Cochran

• Điều này cần ít diện tích sàn hơn.
• Dễ dàng vận hành và xử lý.
• Giảm chi phí lắp đặt trước.
• Nó có tỷ lệ diện tích trên thể tích cao hơn.
• Dễ dàng vận chuyển từ nơi này sang nơi khác.
• Nó có thể sử dụng mọi loại nhiên liệu.

Nhược điểm của nồi hơi Cochran

• Lượng hơi nước sinh ra thấp.
• Do thiết kế theo chiều dọc nên việc lắp đặt đòi hỏi chiều cao phòng phải cao.
• Nó có giới hạn tốc độ.
• Khó khăn trong việc thay đổi và duy trì.