Đồ án Xây dựng mô hình động học cho lò hơi trong nhà máy Đạm Phú Mỹ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ------------------------------------- LUẬN VĂN THẠC SỸ NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐỘNG HỌC CHO LÒ HƠI TRONG NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ HÀ NỘI - 2009 LỜI CẢM ƠN Người thực hiện luận văn chân thành cám ơn thầy giáo hướng dẫn PGS. TS. Hoàng Minh Sơn, người đã giúp đỡ rất nhiệt tình và kịp thời về chuyên môn khi thực hiện luận văn. Bên cạnh đấy, người viết cũng bày tỏ lòng biết ơn đến tất cả các thầy cô trong Bộ môn Điện điều khiển Tự động - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, những người đã truyền đạt kiến thức cơ sở quý báu và cần thiết để người viết hoàn thành được luận văn này. Người viết cũng bày tỏ lòng biết ơn đến Ban Giám đốc nhà máy Đạm Phú Mỹ, lãnh đạo cùng cán bộ công nhân viên hai xưởng Phụ trợ và Amôniắc vì đã cho phép và giúp đỡ người viết trong việc thu thập dữ liệu để thực hiện nhận dạng. Người viết chân thành gửi lời cám ơn đến anh Phạm Quang Hiếu, chuyên viên về lò hơi thuộc phòng Công nghệ sản xuất, nhà máy Đạm Phú Mỹ, người đã hết sức nhiệt tình cung cấp kiến thức về các quá trình công nghệ trong lò hơi. Xin chân thành cám ơn bố, mẹ và vợ, những người đã động viên tinh thần và giúp đỡ rất nhiều khi người viết thực hiện luận văn. Chương 1: MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Trong giai đoạn đổi mới đất nước ta đang chuyển mình và phát triển mạnh mẽ. Sự gia tăng sản xuất đã làm cho các nhà máy được xây dựng ngày càng nhiều. Theo dòng thời gian, những công nghệ, kỹ thuật tiên tiến trên thế giới đã dần được chuyển giao và ứng dụng vào trong các nhà máy sản xuất ở nước ta. Quá trình sản xuất thủ công chủ yếu bằng sức người đã trở thành cơ giới hóa và đến nay đang trong quá trình tự động hóa quá trình sản xuất. Hiện nay, trong các nhà máy trong nước, dù nhỏ hay lớn, hầu hết các dây chuyền sản xuất đều được điều khiển bằng hệ thống PLC (Programable Logic Controller). Các hãng sản xuất PLC thường gặp như Omron, Siemens, Allen Bradley… hay những hãng khác ít gặp hơn ở nước ta như GE Fanuc, HIMA, LG, … đều luôn tìm cách mở rộng và phát triển thị trường sang Việt Nam; từ việc tăng cường tiếp thị và mở rộng mạng lưới phân phối cho tới việc hỗ trợ cho các tổ chức giáo dục, đào tạo nhằm đưa sản phẩm của mình tiếp cận với lực lượng lao động tiềm năng. Bên cạnh đấy, đối với các nhà máy có quy mô lớn, sử dụng hệ thống DCS (Distributed Control System) để điều khiển quá trình sản xuất đã trở nên phổ biến. Cụ thể, các hệ thống DCS của các hãng Siemens, Yokogawa, Honeywell, ABB... đã được đã được triển khai tại khắp các nhà máy phân bố đều trên nước ta. Tuy nhiên, do đặc điểm của hầu hết các hệ DCS truyền thống mới chỉ hỗ trợ các phương pháp điều khiển đơn biến, quá trình công nghệ được phân nhỏ ra thành từng quá trình đơn lẻ (hệ SISO: single input single output) và các quá trình con này được điều chỉnh chủ yếu bằng bộ điều khiển PID. Tức là, các giải thuật điều khiển trong hệ thống DCS chủ yếu là sự phối hợp giữa các vòng PID với nhau hay với các thuật giải điều khiển khác như điều khiển tỉ lệ (ratio control), điều khiển phân vùng (split-range control), điều khiển lựa chọn (selective control)…hoặc phối hợp với điều khiển logic (discrete control). Một quá trình công nghệ thông thường là hệ thống nhiều đại lượng vào/ra và các đại lượng này có tác động tương hỗ lẫn nhau (hệ MIMO: multi-input multi-output) cho nên việc phân tách một hệ MIMO thành các hệ SISO sẽ làm các bộ PID không đủ khả năng điều khiển quá trình công nghệ với chất lượng tốt nhất và từ đó làm giảm hiệu suất của quá trình sản xuất. Để khắc phục nhược điểm này của các hệ DCS truyền thống, các nhà sản xuất hệ thống điều khiển đưa ra một giải pháp đó là bổ sung hệ thống APC (Advanced Process Control) phía trên hệ thống DCS. APC là một hệ thống phân tích quá trình công nghệ theo quan điểm đa biến vào/ra (MIMO), từ đó tìm ra mối quan hệ giữa các biến ngõ vào và các biến ngõ ra để chọn ra sách lược điều khiển thích hợp nhằm điều khiển tối ưu quá trình công nghệ, nâng cao hiệu suất của quá trình sản xuất. Tuy nhiên, chi phí cho hệ thống APC rất cao (từ 50% đến 100% giá của hệ thống DCS) và các thuật giải tối ưu phải được thiết kế riêng cho từng quá trình công nghệ. Mới đây, với sự ra đời của các thế hệ DCS mới hỗ trợ các thuật toán điều khiển cao cấp, việc thiết kế và cài đặt các bộ điều khiển đa biến có thể thực hiện ngay trên trạm DCS, giảm chi phí cho một hệ APC tách riêng. Như vậy, việc xây dựng một mô hình đa biến vào/ra mô tả sự tương tác (thẳng và chéo) giữa các biến ở ngõ vào và các biến ở ngõ ra của một quá trình công nghệ là nhu cầu cần thiết và là yêu cầu quan trọng cần phải thực hiện nếu ta muốn thực hiện tối ưu quá trình công nghệ. Ngày nay, quá trình xây dựng mô hình động học của quá trình được thực hiện chủ yếu dựa trên dữ liệu thực nghiệm thu thập được từ quá trình, cùng với quan điểm nhận dạng là xem quá trình như một hộp đen (black-box). Dữ liệu thực nghiệm dùng để nhận dạng này có thể được thu thập theo kiểu vòng hở hoặc vòng kín. Đối với kiểu thu thập dữ liệu theo kiểu vòng hở, đối tượng (quá trình) cần phải được tách ra khỏi các vòng điều khiển. Một sự thay đổi ở đầu vào sẽ làm thay đổi ở đầu ra và dữ liệu này sẽ được ghi nhận để làm dữ liệu nhận dạng. Tuy nhiên đối với nhiều quá trình công nghiệp điều này sẽ gặp trở ngại bởi: Việc chủ động đưa tín hiệu ở ngõ vào với biên độ đủ lớn có thể làm cho các thông số quá trình vượt qua khỏi phạm vi làm việc cho phép và ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm, hoặc tệ hơn nếu quá trình không ổn định hoặc có độ ổn định kém thì có thể xảy ra trường hợp không kiểm soát được quá trình dẫn đến ngừng sản xuất hoặc xảy ra tai nạn (nếu hệ thống điều khiển không có chế độ bảo vệ tốt). Còn nếu vận hành cả quá trình sản xuất chỉ để thu thập dữ liệu thì chi phí quá lớn, điều này làm cho quá trình nhận dạng không có ý nghĩa về khía cạnh kinh tế. Vì thông thường đối tượng được nhận dạng là đối tượng có vai trò quan trọng trong một quá trình sản xuất nên việc thuyết phục lực lượng vận hành thu thập dữ liệu bằng cách tách quá trình ra khỏi hệ thống điều khiển như đề cập ở i. sẽ rất ít khi được chấp thuận. Như vậy, yêu cầu vận hành cho thấy việc thu thập dữ liệu cần phải thõa mãn rằng không gây ảnh hưởng lên quá trình sản xuất hoặc có ảnh hưởng nhưng không đáng kể đủ để duy trì được chất lượng sản phẩm đầu ra hoặc chi phí nhận dạng vừa phải. Do đó, việc duy trì hệ thống điều khiển trong vòng kín khi thực hiện nhận dạng để quá trình công nghệ vẫn có thể vận hành bình thường là điều đáng được xem xét. Khi đó, những tác động và can thiệp vừa phải vào hệ thống điều khiển được thực hiện để tạo những thay đổi ở các biến ngõ vào và biến ngõ ra sẽ cho ta bộ dữ liệu dùng để nhận dạng. Thế nên, một ưu điểm quan trọng của việc thực hiện nhận dạng như mô tả ở trên đó là dễ dàng duy trì hệ thống làm việc trong điều kiện phạm vi cho phép khi tiến hành, ngay cả khi sử dụng tín hiệu kích thích chủ động. Phương pháp nhận dạng như mô tả ở trên được gọi là nhận dạng trong vòng kín. Dựa vào ý tưởng chủ đạo là nhận dạng quá trình theo quan điểm MIMO để từ đó thiết kế thuật giải điều khiển tối ưu cho quá trình công nghệ, tác giả xác định mục tiêu nghiên cứu của mình là nhận dạng và thiết lập mô hình động học cho quá trình sản xuất trong lúc đang vận hành, mà ứng dụng cụ thể ở đây là lò hơi sản xuất hơi nước quá nhiệt tại nhà máy Đạm Phú Mỹ. Tên đề tài: Xây dựng mô hình động học cho lò hơi trong nhà máy Đạm Phú Mỹ. Cơ sở lý thuyết: Sử dụng lý thuyết nhận dạng. Yêu cầu: Xây dựng được mô hình động học lò hơi Nội dung: Xác định phương án nhận dạng. Thu thập dữ liệu thực tế Xây dựng mô hình từ dữ liệu thu thập được Nội dung và phương pháp thực hiện Nội dung của luận văn tập trung vào việc phân tích cấu trúc của hệ thống điều khiển lò hơi, từ đó đề xuất ra phương pháp thu thập dữ liệu trong lúc lò hơi vẫn đang vận hành (thu thập dữ liệu trong vòng kín). Do đặc trưng của hệ thống điều khiển DCS nên sách lược điều khiển bao gồm nhiều vòng PID phối hợp các các bộ điều khiển ratio, điều khiển feedforward, điều khiển lựa chọn và điều khiển cacscade làm cho cấu trúc của hệ thống điều khiển trở nên phức tạp khi có nhiều biến quá trình tham gia và tác động qua lại lẫn nhau. Do vậy, việc xác định mức độ can thiệp vào hệ thống điều khiển và can thiệp vào những điểm nào của hệ thống điều khiển đặt ra yêu cầu sống còn đối với việc thu thập dữ liệu nhận dạng trong vòng kín. Từ bộ dữ liệu thu thập được, luận văn đề xuất nhận dạng theo phương pháp bình phương tối thiểu theo mô hình ARX bằng công cụ System Identification Toolbox của phần mềm Matlab. Trong khi thực hiện nhận dạng, việc đánh giá số bậc (order) các tham số của mô hình và ước lượng thời gian trễ của từng biến ngõ vào là vấn đề cần phải quan tâm sâu sắc vì điều này phụ thuộc khá nhiều vào hiểu biết của người thực hiện nhận dạng về quá trình cần nhận dạng. Các công cụ trong System Identification Toolbox chỉ có tác dụng hỗ trợ trong công việc này. Việc thực hiện nhận dạng trực tiếp trong vòng kín kéo theo các vấn đề cần giải quyết về sự tương quan giữa nhiễu đo với biến điều khiển (cũng như biến ngõ vào) và mối quan hệ tuyến tính giữa biến ngõ ra với biến điều khiển (cũng như biến ngõ vào). Các vấn đề này ảnh hưởng đến tính nhất quán của phương pháp nhận dạng, do vậy luận văn cũng đề cập đến phương pháp bình phương tối thiểu và khả năng ứng dụng của nó trong nhận dạng vòng kín. Bố cục bài viết Luận văn đi vào mô tả quá trình tạo và sinh hơi của một lò hơi công nghiệp, phân tích sách lược điều khiển hiện tại và từ đó đề xuất phương pháp thu thập dữ liệu bằng vòng kín trong lúc lò hơi vẫn đang vận hành. Trên cơ sở dữ liệu thu thập được và đặc tính của quá trình công nghệ mà đề xuất phương pháp nhận dạng và mô hình phù hợp. Luận văn bao gồm 5 chương: Chương 1: là chương mở đầu, giới thiệu tình hình hiện tại của việc nhận dạng quá trình, khả năng thực thi chúng trên các hệ thống điều khiển quá trình hiện tại (hệ DCS và các hệ PLC). Chương này cũng giới thiệu sơ lược về phương pháp nhận dạng trong vòng kín, một phương pháp nhận dạng đang được quan tâm và phát triển trong thời điểm hiện tại do những ưu điểm của nó so với các phương pháp khác. Chương 2: mô tả về các thành phần chính của một lò hơi và mô tả toán học của các quá trình xảy ra trong lò hơi: quá trình cháy, quá trình trao đổi nhiệt và quá trình sinh hơi. Chương 3: đi sâu vào phân tích sách lược điều khiển thực tế đang được sử dụng trong hệ thống DCS của Yokogawa, mà dựa vào đó đề xuất ra các phương án thu thập dữ liệu nhận dạng trong vòng kín. Chương 4: mô tả các phương pháp nhận dạng thường gặp, trong đó phương pháp nhận dạng ứng dụng phương pháp bình phương tối thiểu được đề cập sâu và chi tiết. Các kiểu mô hình ARX, ARMAX, BJ cũng được xem xét và đánh giá trong chương này. Chương 5: mô tả công việc nhận dạng lò hơi từ bộ dữ liệu thu thập được khi lò hơi vẫn đang vận hành. Các vấn đề về chọn lựa biến quá trình vào/ra, chọn lựa phương pháp nhận dạng đối với đối tượng lò hơi, bộ dữ liệu được sử dụng trong nhận dạng cũng được đề cập trong chương trình này. Phần kết luận tóm tắt lại các yếu quyết khi thực hiện nhận dạng và đánh giá mô hình chất lượng mô hình và phân tích các yếu tố gây ảnh hưởng đến chất lượng mô hình. Chương 2: SƠ LƯỢC CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA LÒ HƠI (BOILER) Việc sử dụng hơi nước làm năng lượng đã được ứng dụng từ rất lâu và đến nay nó vẫn được sử dụng rộng rãi trong các quá trình công nghiệp (đặc biệt là lĩnh vực năng lượng và dầu khí). Khi nước được đun nóng, nó sẽ sôi và thăng hoa thành hơi nước ở 100 oC (trong điều kiện áp suất khí quyển). Lúc này hơi nước tuy ở thể hơi nhưng vẫn có nhiệt độ là 100 oC, trong tình huống này ta gọi là hơi nước bão hòa và giá trị 100 oC chính là nhiệt độ bão hòa của hơi nước tại áp suất khí quyển. Nếu như ta duy trì áp suất của hơi nước không đổi và tiếp tục gia nhiệt cho hơi nước bão hòa thì nhiệt độ hơi nước sẽ tăng lên và ta thu được hơi nước quá nhiệt. Ta nhận thấy đặc điểm của hơi nước quá nhiệt là: tại cùng một áp suất không đổi nhưng ta có thể gia nhiệt cho hơi nước tới nhiều nhiệt độ khác nhau (các nhiệt độ này sẽ cao hơn nhiệt độ bão hòa tại áp suất đấy). Các loại lò hơi (boiler) Lò hơi là thiết bị tạo ra hơi nước bão hòa hoặc hơi nước quá nhiệt. Hơi nước quá nhiệt dùng để làm nguồn năng lượng cung cấp cho các thiết bị quay (rotate device) tại các nhà máy sản xuất công nghiệp như turbine truyền động bơm hoặc máy nén...hay dẫn động các turbine để quay các máy phát điện. Bên cạnh việc tạo ra động năng, hơi nước quá nhiệt này còn có thể sử dụng trong một vài ứng dụng khác như làm khô sản phẩm hay gia nhiệt chất xúc tác…Ta gọi lò hơi là thiết bị nhưng thực chất nó là một hệ thống lớn bao gồm nhiều thành phần: buồng lửa (furnace hay combustion chamber), bao hơi (drum), các bộ trao đổi nhiệt (economiser, evaporator, super heater) , quạt đẩy khói thải (ID Fan), quạt hút không khí (FD Fan)… Tùy theo cách gia nhiệt cho nước mà người ta phân loại lò hơi thành: Fire-tube boiler (loại ống lửa), water-tube boiler (loại ống nước). Fire-tube boiler (xem hình 1.4-1) là loại lò hơi mà các khí sau khi cháy sẽ chạy qua các đường ống và gia nhiệt cho nước bao quanh các ống. Water-tube boiler (xem hình 1.4-2) bao gồm nhiều ống (dùng để chứa nước) nối với bao hơi, nước sẽ tuần hoàn trong các ống này và được gia nhiệt bằng nhiệt lượng sản sinh ra trong buồng lửa. Hình 1.41: Fire-tube boiler Hình 1.42: Water-tube boiler (loại D) Tùy vào hình dạng của buồng lửa và hệ thống trao đổi nhiệt người ta phân water-tube boiler thành các loại sau đây: loại A, loại O và loại D Hình 1.43: Các loại Water-tube boiler Các thành phần cơ bản của lò hơi Như đã nêu ở phần trước, một lò hơi gồm các thành phần cơ bản sau đây: buồng lửa, bao hơi (drum), các bộ trao đổi nhiệt (economiser, evaporator, super heater) , quạt đẩy khói thải (ID Fan), quạt hút không khí (FD Fan). Buồng lửa (furnace hay combustion chamber): là nơi đốt cháy nhiên liệu (dầu, khí) để tạo nhiệt năng làm sôi nước bên trong các ống để tạo thành hơi bão hòa trong bao hơi (drum). Bộ economiser: là nơi dùng nhiệt lượng của khí thải để làm nóng lượng nước (feed water) đi vào lò hơi để tận dụng nhiệt lượng của quá trình đốt. Bao hơi (drum): là nơi chứa nước feed water và cũng là nơi chứa hơi bão hòa được tạo ra từ lò hơi. Bộ evaporator: bao gồm các ống thép chứa đầy nước và nằm trong buồng lửa, nhận nhiệt lượng từ quá trình đốt cháy nhiên liệu để làm sôi và bốc hơi nước. Hơi nước này sẽ đi vào bao hơi và thoát ra ngoài đi đến bộ Superheater. Bộ Superheater: Sau khi được tạo ra, hơi bão hòa di chuyển từ bao hơi đến superheater, tại đây nó nhận thêm nhiệt lượng và chuyển thành hơi quá nhiệt. Hơi quá nhiệt này trở thành nguồn năng lượng truyền động chủ yếu trong quá trình sản xuất. Force Draught Fan (FD Fan): quạt này dùng để hút không khí vào buồng lửa nhằm cung cấp đủ ôxy cho quá trình đốt cháy nhiên liệu. Induced Draught Fan (ID Fan): dùng để hút khí thải (từ buồng lửa) và đẩy ra ống khói để duy trì sự cháy bên trong buồng lửa. Hình 1.51: Sơ lược các thành phần của một lò hơi Nước sạch (nước khử khoáng, demineralized water) được bơm vào bao hơi (drum), vì nó là nguyên liệu để tạo hơi nước nên được gọi là feed water. Trước khi vào bao hơi, feed water thực hiện trao đổi nhiệt với khí thải ra khỏi buồng lửa của lò hơi thông qua bộ Economiser để tận dụng nhiệt lượng của quá trình đốt. Từ bao hơi, nước được đưa xuống các ống của Evaporator trong buồng lửa, nhận nhiệt lượng và thăng hoa thành hơi nước bốc lên trên bao hơi. Từ đỉnh của bao hơi, hơi nước bão hòa thoát ra được đưa vào bộ superheater, tại đây chúng nhận thêm nhiệt lượng và trở thành hơi nước quá nhiệt và được đưa lên mạng hơi để sử dụng. Mô tả toán học các quá trình công nghệ bên trong lò hơi Mô hình lý thuyết của quá trình là một hệ các phương trình mô tả đặc tính của quá trình. Các phương trình này thường là phương trình vi phân hoặc phương trình đại số. Các phương trình vi phân mô tả đặc tính động học của quá trình, còn các phương trình đại số mô tả mối quan hệ giữa các đại lượng của quá trình. Mô hình lý thuyết được thiết lập dựa vào các định luật vật lý, hóa học và các thông tin về thiết bị. Từ việc phân tích quá trình, ta nhận biết các phần tử cơ bản trong hệ thống, sau đấy viết các phương trình cân bằng và các phương trình đại số khác dựa trên các định luật bảo toàn, nhiệt động học,…Dựa trên các thông số của thiết bị, nguyên/nhiên liệu, điều khiển vận hành mà ta tính ra các tham số cần thiết và triển khai thành mô hình toán học cụ thể. Quá trình tạo hơi quá nhiệt trong lò hơi là một quá trình phức tạp, bao gồm nhiều công đoạn, đầu tiên là quá trình đốt cháy nhiên liệu, tiếp đến là quá trình trao đổi nhiệt tại Evaporator, rồi kế tiếp là quá trình thăng hoa của nước thành hơi bão hòa, sau đấy là quá trình trao đổi nhiệt tại superheater thành hơi quá nhiệt rồi đến quá trình kiểm soát nhiệt độ hơi quá nhiệt bằng nước làm mát (quench water) thông qua bộ desuperheater. Việc mô tả các quá trình của lò hơi bằng các phương trình cân bằng vật chất, năng lượng chỉ nhằm mục đích tham khảo để hình dung mức độ phi tuyến của hệ và ảnh hưởng của các đại lượng đầu vào với đầu ra của lò hơi. Việc mô tả chính xác các quá trình của lò hơi bằng toán học rất khó đạt như mong đợi bởi sự phức tạp của các quá trình bên trong lò hơi. Buồng lửa Mục đích của việc đốt cháy nhiên liệu chính là để truyền nhiệt tạo ra từ quá trình cháy vào nước để tạo hơi nước. Do đó, yêu cầu quan trọng là phải đạt được hiệu quả truyền nhiệt cao nhất. Quá trình truyền nhiệt trong buồng lửa thông thường là một quá trình phức tạp bởi vì sự truyền nhiệt thông qua ba cơ chế: trao đổi nhiệt trực tiếp, đối lưu và bức xạ (chủ yếu là đối lưu và bức xạ); và sự ổn định của quá trình trao đổi nhiệt chịu ảnh hưởng của nhiễu loạn trong các dòng lưu chất, thành phần của không khí và nhiên liệu, sự trao đổi nhiệt với môi trường. Khả năng bức xạ của ngọn lửa Dựa theo cường độ bức xạ trong phổ thấy được của ánh sáng mà người ta phân chia thành dạng ngọn lửa sáng, nửa sáng và không sáng. Thông thường các ngọn lửa sáng và nửa sáng là do nhiên liệu dạng rắn, và còn khi đốt nhiên liệu khí ngọn lửa thu được có thể là loại nửa sáng hoặc không sáng. Hệ số bức xạ nhiệt của môi trường khí được biểu thị qua định luật Bu-ghe (Bouguer): (2-1) Trong đó: là hệ số làm yếu tia bức xạ bởi môi trường khí là tổng phân áp suất của các chất khí tạo thành sau quá trình cháy [Mpa] là chiều dày hiệu quả của lớp bức xạ [m] Hệ số bức xạ nhiệt của ngọn lửa (ngọn lửa sáng) được xác định theo (2-2): (2-2) Trong đó: là hệ số làm yếu bức xạ bởi môi trường buồng lửa là áp suất của các chất khí trong buồng lửa [MPa] Chiều dày hiệu quả của lớp bức xạ trong buồng lửa được tính theo công thức: [m] (2-3) Trong đó: là thể tích buồng lửa [m3] là diện tích các tường buồng lửa [m2] Đối với lò hơi sử dụng nhiên liệu khí, ta xem như ngọn lửa gồm hai phần: phần sáng và phần không sáng, lúc này hệ số bức xạ nhiệt của ngọn lửa được xác định như sau: (2-4) Trong đó: là hệ số bức xạ nhiệt của phần ngọn lửa sáng được xác định theo công thức (2-2) là hệ số bức xạ nhiệt của phần ngọn lửa không sáng được xác định theo (2-1). là hệ số xác định phần thể tích buồng lửa bị tâm ngọn lửa choán đầy. Đối với khí đốt thiên nhiên Hệ số bức xạ nhiệt của buồng lửa được xác định qua hệ số bức xạ nhiệt của ngọn lửa và hệ số hiệu quả nhiệt của dàn ống trên tường, cụ thể là: (2-5) Dòng nhiệt bức xạ trung bình được các dàn ống sinh hơi (Evaporator) hấp thu là: [kW/m2] (2-6) Trong đấy: là nhiệt độ hiệu quả trung bình của môi trường khí trong buồng lửa [K] là hệ số hiệu quả nhiệt của dàn ống, được xác định như sau: (2-7) Với là hệ số góc và là hệ số bám bẩn quy ước. Trao đổi nhiệt bức xạ trong buồng lửa Sự truyền nhiệt từ ngọn lửa đến các dàn ống sinh hơi (evaporator) trong buồng lửa là quá trình rất phức tạp. Quá trình trao đổi nhiệt diễn ra đồng thời với quá trình cháy nhiên liệu, và sự cháy nhiên liệu là nguồn nhiệt cho quá