Đề thi và bài giải môn thu hồi nhiệt thải (tham khảo)
TS. Nguyễn Văn Tuyên

Môn : Thu hồi nhiệt thải

Page 1


MÔN THU HỒI NHIỆT THẢI
BÀI TẬP MẪU
BT1 :
Cho lò hơi hoạt động với hơi bão hòa ở áp suất p = 10 bar, sản lượng hơi D = 10 tấn/giờ. Nhiệt độ nước
cấp là 300C. Dùng dầu mazút có thành phần làm việc như sau:
Nhiệt lượng cần thiết để gia nhiệt nước thành hơi bão hòa ở áp suất 10 bar:

Với i1: entanpi của hơi bão hòa ở áp suất 10 bar
i2: entanpi của nước ở áp suất 10 bar ứng với nhiệt độ 300C

Nhiệt trị thấp của nhiên liệu là:

Giả sử hiệu suất nhiệt là 100%, ta thấy lượng tiêu hao nhiên liệu là:

Nếu như nước cấp được gia nhiệt đến nhiệt độ sôi, thì nhiệt lượng để sinh hơi bão hòa là:

Với

: entanpi của nước ở áp suất 10 bar ứng với nhiệt độ sôi

Lượng tiêu hao nhiên liệu ở trường hợp này là:

Như vậy ta đã tiết kiệm được một lượng nhiên liệu

Môn : Thu hồi nhiệt thải

Page 2


Từ đồ thị ta thấy, khi nước được hâm nóng, thì nhiệt lượng cần thiết để cung cấp cho quá trình
sinh hơi sẽ giảm và lượng tiêu hao nhiên liệu cũng giảm, trong trường hợp này ta đã tiết kiệm được 24,34%
nhiên liệu.

Ngoài ra do việc sấy không khí để tăng thêm nhiệt lượng đưa vào buồng lửa sẽ làm tăng thêm nhiệt
lượng hữu ích để sinh hơi. Giả sử ta dùng dầu để gia nhiệt không khí:
Ở lò phun, nhiệt độ không khí đưa vào buồng lửa khoảng 250 0C, nhiệt lượng cần thiết để gia nhiệt cho
không khí là:

Với

: thể tích không khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy hết nhiên liệu
i1: entanpi của không khí ở 2500C
i2: entanpi của không khí ở 300C

Nếu dùng dầu để gia nhiệt thì ta phải tốn thêm một lượng nhiên liệu:

Ngoài ra, đối với các lò đốt bằng nhiên liệu lỏng mà chủ yếu là dầu nặng (FO) thì việc hâm nóng dầu
trước khi đưa vào buồng lửa là cần thiết vì độ nhớt của dầu ở nhiệt độ thường rất cao gây khó khăn cho việc dẫn
dầu trong các ống cũng như việc phun dầu vào buồng lửa. Thông thường người ta thường gia nhiệt dầu lên đến
khoảng 900C. Trước đây người ta thường dùng bộ gia nhiệt dầu bằng điện kết hợp với hơi nước. Ví dụ sau cho
thấy nhiệt lượng cần thiết để gia nhiệt cho dầu
Nhiệt lượng cần thiết để gia nhiệt dầu:


Với

B: lương tiêu hao nhiên liệu (lấy ở ví dụ trên B = 0,189 kg/s)
Cnl: tỷ nhiệt của nhiên liệu

Trong đó:
Từ đó, ta tính được

Môn : Thu hồi nhiệt thải

Page 3


BT2
Ví dụ về việc tận dụng nhiệt do khói thải

Nhiên liệu: dầu mazút có các thành phần làm việc như sau
C = 83% - H = 10,4% - S = 2,8% - O = 0,7% - A = 0,1 % - W = 3%
Thông số hơi: p = 10 bar - D = 10 tấn/giờ
Các tổn thất khác: q3 = 3% - q4 = 0% - q5 = 1% - q6 = 0%
Hệ số không khí thừa: α = 1,2
Môn : Thu hồi nhiệt thải

Page 4


Khi không tận dụng khói thải:

Giả sử nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa là 11000C, nếu không tận dụng nhiệt thải này thì
Tổn thất nhiệt do khói thải ra ngoài

Q2 = (I1 – Ikkl)(1-q4/100)
Với I1 = IRO2 + IN2 + IH2O + (1 – α)Ikk
= VRO2(Ct1)RO2 + VN2(Ct1)N2 + VH2O(Ct1)H2O + (1 – α)Vkk(Ct1)kk
Ikkl = α.Vkk .ckkl.tkkl
Với nhiệt độ khói thải là 11000C và nhiệt độ không khí lạnh là 300C, ta tính được:
Q2 = (I1 – Ikkl)(1-q4/100) = 21664,002 kJ/kg
Nhiệt lượng đưa vào buồng lửa
Qđv = Qt + Qnl + Qkkn + Qp
Do không có sấy không khí, hâm nóng nhiên liệu cũng như phun hơi nên
Qđv = Qt = 39002,9 kJ/kg
Phần trăm tổn thất do khói thải

Lượng tiêu hao nhiên liệu

Với Q1 = (1 – q2 – q3 – q5)Qđv
ibh: entanpi của hơi nước bão hòa ở áp suất 10 bar
inc: entanpi của nước có nhiệt độ 300C ở áp suất 10 bar
Từ đó ta tính được
B = 0,467 kg/s
Tận dụng nhiệt thải để hâm nước:
Giả sử nước cấp được gia nhiệt đến trạng thái lỏng sôi ở áp suất 10 bar

Môn : Thu hồi nhiệt thải

Page 5


Tổn thất nhiệt do khói thải ra ngoài
Q2 = (I2 – 477,968)
Nhiệt lượng đưa vào buồng lửa

Qđv = 39002,9 kJ/kg
Phương trình cân bằng nhiệt
Qknr = Qnnv
φB(I1 – I2) = D(i’ – inc)
(1-q5/100)B(I1 – I2) = D(i’ – inc)
0,99B(22141,987 – I2) = 1769,03
Phương trình có 2 ẩn, nên không giải được, ta sử dụng thêm phương trình cân bằng nhiệt thứ 2:

Kết hợp 2 phương trình ta tính được các giá trị sau:
I2 = 14739,28 kJ/kg

B = 0,241 kg/s

Q2 = 14261,3 kJ/kg

q2 = 36,56 %

η = 59,44 %

qth = 18,79 %

Tận dụng nhiệt thải để sấy không khí
Giả sử không khí được sấy đến nhiệt độ 4000C với nhiệt độ không khí lạnh là 300C

Tổn thất nhiệt do khói thải ra ngoài
Q2 = (I3 – Ikkl)
Nhiệt lượng đưa vào buồng lửa
Qđv = Qt + Qkkn
Phương trình cân bằng nhiệt
Qknr = Qkknv

φB(I2 – I3) = α.B.Vkk(Ikkn – Ikkl)
Môn : Thu hồi nhiệt thải

Page 6


Ta tính được các giá trị:
I3 = 8645,935 kJ/kg

Q2 = 8167,95 kJ/kg

q2 = 18,14 %

η = 77,86 %

Phương trình cân bằng nhiệt:

Suy ra

B = 0,159 kg/s
qth = 29,67 %

Tận dụng khói thải để hâm dầu
Giả sử dầu được gia nhiệt từ nhiệt độ 300C lên 900C

Tổn thất nhiệt do khói thải ra ngoài
Q2 = (I4 – Ikkl)
Nhiệt lượng đưa vào buồng lửa
Qđv = Qt + Qkkn + Qnl
Phương trình cân bằng nhiệt

Qknr = Qnlnv
φB(I3 – I4) = B. (Cnl2t2– Cnl1t1)
Ta tính được các giá trị:
I4 = 8518,397 kJ/kg

Q2 = 8040,412 kJ/kg

q2 = 17,78 %

η = 78,22 %

Phương trình cân bằng nhiệt:

Từ đó ta tính được:
B = 0,158 kg/s

qth = 29,83 %

Tận dụng nhiệt thải qua các thiết bị:
Giả sử tận dụng nguồn nhiệt để đun nước dùng trong sinh hoạt, với yêu cầu của khói thải ra khoảng
2000C, vì nhiệt độ khói thấp hơn nhiệt độ đọng sương sẽ gây ra hiện tượng ăn mòn đường ống.

Môn : Thu hồi nhiệt thải

Page 7


Tổn thất nhiệt do khói thải ra ngoài
Q2 = (I5 – Ikkl)
Với I5 = 3606,178 kJ/kg

Suy ra Q2 = 3128,193 kJ/kg
q2 = 6,92 %
η = 89,08 %
Nhiệt lượng đưa vào buồng lửa
Qđv = Qt + Qkkn + Qnl
Phương trình cân bằng nhiệt

Ta tính được:
B = 0,139 kg/s

qth = 40,58 %

Lượng nước tận dụng nhiệt
Qknr = Qnnv
φB(I4 – I5) = G.cp (tn2–tn1)
Suy ra:

G = 2,305 kg/s

Đồ thị cho ta thấy khi tận dụng nhiệt khói thải thì hiệu suất nhiệt của lò hơi tăng lên, tổn thất
nhiệt do khói thải giảm xuống, đồng thời lượng tiêu hao nhiên liệu cũng giảm xuống.

Môn : Thu hồi nhiệt thải

Page 8


Môn : Thu hồi nhiệt thải

Page 9



Câu 1 : Vẽ sơ đồ
Câu 2:
Nhiệt lượng không khí nóng mất đi khi đi qua lò hơi:
Q = G.Cp.( tkk1 – tkk3 ) = 9,45.1,06.( 550-150 ) =4007 kW
Nhiệt lượng lò hơi nhận vào thực tế:
QLH = 4007*( 1-0,03 ) = 3887 kW
Sản lượng hơi:
Từ tbh=1800C, tra được I’’ = 2778 kJ/kg,
Tnc = 1050C, ta có inc = 439 kJ/kg
D = 3887/(2778 – 439) = 1,66 kg/s
+Chênh lệch nhiệt độ điểm kẹp:
Tkk1=5500C
0

Tbh=180 C

Tkk2=?0C
Tkk3=1500C
Tnc=1050C

Nhiệt lượng cần thiết để sinh hơi :
Qsh = D.( I”-I’ ) = 1,63. ( 2778 – 763 ) = 3284,5 kW
Nhiệt độ không khí nóng đi qua khỏi bộ sinh hơi tkk2 :
Tkk2 = tkk1 - Qsh/(G.Cp) = 550 – 3284,5/(9,45.1,06) = 2220C
Chênh lệch nhiệt độ điểm kẹp = 222 – 180 = 420C
Câu 3:
Nhiệt lượng nhận được thực tế khi đi qua buồng sấy:
Qs = G.Cp.( tkk3 – 70).( 1-0,02 ) = 9,45.1,06.(150-70).0,98 = 785 kW

Hiệu suất = ( Qs + QLH ) / G.Cp.( tkk1 - tmội trường )
=( 3887 + 785 )/[( 550 – 30 ).1,06.9,45] = 0,89
Câu 4:
Nhiệt lượng cần thiết để đạt 10t/h ( 2,7kg/s):
Q = 2,7*( 2778 – 439 )/(1-0,03) = 6698 kW

Môn : Thu hồi nhiệt thải

Page 10


Với nhiệt lượng này thì nhiệt độ không khí nóng ra khỏi lò hơi sẽ có điểm kẹp âm. Như vậy ta có thể sử dụng
hơi nước có áp suất thấp hơn

Môn : Thu hồi nhiệt thải

Page 11


Câu 1 : Vẽ sơ đồ
Câu 2:
Nhiệt lượng không khí nóng mất đi khi đi qua lò hơi:
Q = G.Cp.( tkk1 – tkk3 ) = 9,45.1,06.( 550-150 ) =4007 kW
Nhiệt lượng lò hơi nhận vào thực tế:
QLH = 4007*( 1-0,03 ) = 3887 kW
Sản lượng hơi:
Từ tbh=1800C, tra được I’’ = 2778 kJ/kg,
Tnc = 1050C, ta có inc = 439 kJ/kg
D = 3887/(2778 – 439) = 1,66 kg/s
+Chênh lệch nhiệt độ điểm kẹp:

Tkk1=5500C
0

Tbh=180 C

Tkk2=?0C
Tkk3=1500C
Tnc=1050C

Nhiệt lượng cần thiết để sinh hơi :
Qsh = D.( I”-I’ ) = 1,63. ( 2778 – 763 ) = 3284,5 kW
Nhiệt độ không khí nóng đi qua khỏi bộ sinh hơi tkk2 :
Tkk2 = tkk1 - Qsh/(G.Cp) = 550 – 3284,5/(9,45.1,06) = 2220C
Chênh lệch nhiệt độ điểm kẹp = 222 – 180 = 420C
Câu 3:
Nhiệt lượng nhận được thực tế khi đi qua buồng sấy:
Qs = G.Cp.( tkk3 – 70).( 1-0,02 ) = 9,45.1,06.(150-70).0,98 = 785 kW
Hiệu suất = ( Qs + QLH ) / G.Cp.( tkk1 - tmội trường )
=( 3887 + 785 )/[( 550 – 30 ).1,06.9,45] = 0,89
Câu 4:
Nhiệt lượng cần thiết để đạt 10t/h ( 2,7kg/s):
Q = 2,7*( 2778 – 439 )/(1-0,03) = 6698 kW

Môn : Thu hồi nhiệt thải

Page 12


Với nhiệt lượng này thì nhiệt độ không khí nóng ra khỏi lò hơi sẽ có điểm kẹp âm. Như vậy ta có thể sử dụng
hơi nước có áp suất thấp hơn

Câu 5:?????

Môn : Thu hồi nhiệt thải

Page 13


Môn : Thu hồi nhiệt thải

Page 14


Môn : Thu hồi nhiệt thải

Page 15


Môn : Thu hồi nhiệt thải

Page 16


Môn : Thu hồi nhiệt thải

Page 17


Môn : Thu hồi nhiệt thải

Page 18



Môn : Thu hồi nhiệt thải

Page 19


Môn : Thu hồi nhiệt thải

Page 20


Môn : Thu hồi nhiệt thải

Page 21


Môn : Thu hồi nhiệt thải

Page 22


Môn : Thu hồi nhiệt thải

Page 23


Môn : Thu hồi nhiệt thải

Page 24



Môn : Thu hồi nhiệt thải

Page 25