BÀI TẬP LỚN
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÒ ĐỐT CHẤT THẢI Y TẾ.

Họ và tên: Nguyễn Văn Đức
MSV: 1321080019
Lớp: DCMTDS58

ĐỀ BÀI: Thiết kế lò đốt chất thải y tế nguy hại cho bệnh viện có khối lượng chất

thải y tế phát sinh là 160 kg/ngày. Lò đốt hoạt động 2h/ngày. Thành phần rác thải y tế
gồm C, H, O, N, S và Cl.
Độ tro 14,658%. Lượng bụi ở trong khói chiếm 30% lượng tro
Độ ẩm rác :42%
Nhiệt trị là 2150 kcal/kg.
Bảng 1: Thành phần các nguyên tố có trong 80kg CTYT
Stt

Thành Phần

Khối Lượng (Kg)

1

C

17,614

2

H

2,375

3

O

12,3936

4

N

1,0224

5

S

1,2928

6

Cl

0,0632

7

Tro


11,7264

8

Âm

33,6

1


Dùng dầu DO làm nhiên liệu. Nhiệt trị thấp của dầu bằng 9800 (kcal/kg)
Bảng 2: Thành phần các nguyên tố có trong 1kg dầu DO
Thành phần của dầu DO

Lượng chất có trong 1kg dầu DO

C

0,855

H

0,12

O

0,002

N


0,003

S

0,02

A (Độ tro)

5*10-5

Hệ số dư oxy cung cấp để đốt cháy dầu DO nằm trong khoảng 1,10 – 1,20; Theo một
số tài liệu về lò đốt rác y tế hệ số này đối với rác thải y tế là 1,5.
Không khí cấp vào lò có khối lượng riêng ρ kk =1,29 (kg/m3). Khối lượng riêng của O2
ρ O2

=1,4289(kg/m3).
Lấy nhiệt độ trung bình của không khí là 25oC.
Không khí chứa 10g hơi nước/1kg không khí khô.
Nhiệt độ của buồng đốt thứ cấp là 12000C. Thời gian lưu ở buồng thứ cấp là 2 giây.

Nhiệt độ của buồng sơ cấp là 7000C.

2


BÀI LÀM
CHƯƠNG 1: CÂN BẰNG VẬT CHẤT – NĂNG LƯỢNG
Thành phần các nguyên tố có trong 80kg CTYT
Bảng 1.1: Khối lượng các nguyên tố hóa học có trong 80kg CTYT


Gọi lượng
để đốt cháy
trong 1 giờ là x
Khối
nguyên tố trong
Bảng 1.2:
của các nguyên
kg dầu DO

Stt

Thành Phần

Khối Lượng (Kg)

1

C

17,614

2

H

2,375

3


O

12,3936

4

N

1,0224

5

S

1,2928

6

Cl

0,0632

7

Tro

11,7264

8
Thành

phần

ST
T

Âm
Lượng chất có
trong 1kg dầu

dầu cần dùng
80kg CTYT
(kg)
lượng của các
x kg dầu DO
Khối
lượng
tố có trong x

33,6
Lượng chất có
trong x kg dầu

1

C

0,855

0,855.x


2

H

0,12

0,12.x

3

O

0,002

0,002.x

4

N

0,003

0,003.x

5

S

0,02


0,02.x

6

Tro

5.10-5

5.10-5.x

Bảng 1.3: Khối lượng tổng của các nguyên tố hóa học được đưa vào trong lò đốt
trong 1 giờ
STT

Thành phần

Khối lượng (kg)

1

C

17,614 + 0,855.x
3


2

H


2,375 + 0,12.x

3

O

12,3936 + 0,002.x

4

N

1,0224 + 0,003.x

5

S

1,2928 + 0,02.x

6

Cl

0,0632

7

Tro


5.10-5x + 11,7264

8

Ẩm

33,6

1.1. Cân bằng vật chất
1.1.1. Lượng không khí cần được nạp vào lò.
Để tính lượng không khí cần để cấp vào lò ta cần tính lượng O 2 cần thiết cho quá trình
cháy. Các chất tham gia trong quá trình cháy như sau : C, H, S, N, Cl
Các phản ứng hóa học xảy ra trong quá trình cháy như sau :

-

C + O2 = CO2

(1)

C + O2 = CO

(2)

4H + O2 = 2H2O

(3)

2N + O2 = 2NO


(4)

2NO + O2 = 2NO2

(5)

N 2 KK

(6)
+ O2 = 2NO

S + O2 = SO2

(7)

2Cl2 + 2H2O = 4HCl + O2

(8)

Xét phản ứng 1:
Gọi lượng O2 cần để phản ứng hết với Cacbon là G1. Từ đó ta có

-

G1=32.(17,614+ 0,855.x)/12 = 3,135x +64,5846
Xét phản ứng 2 :
4

(kg/h)



Do lò đốt làm việc ở nhiệt độ cao ( 600oC – 1100oC) và thừa O2 nên lượng khí CO sinh
ra ở phẩn ứng 2 sẽ phản ứng trực tiếp với oxi trong buồng đốt thứ cấp :
CO + ½ O2 = CO2
Vì vậy khi nhiệt độ của lò đốt được nâng lên 1100 oC, lượng CO sinh ra không đáng kể
có thể xem như CO đã phản ứng hoàn toàn với O2 tạo thành CO2.
-

Xét phản ứng 3:
Gọi lượng oxi cần để phản ứng hết Hydro ở phản ứng 3 là G3.
G3 = 32.(2.375+ 0,12.x)/4 = 0,98x + 21,375

-

(kg/h)

Xét phản ứng 4:
Gọi lượng oxi cần thiết để phản ứng hết Nitơ trong phản ứng 4 là G4.
G4 = 16.(1,0224 + 0,003.x)/14 = 0,0034x + 1,1684

-

(kg/h)

Xét phản ứng 5:
Hằng số cân bằng của phản ứng (4),( 5) được tính theo công thức:

Bảng 1.4 : Hằng số cân bằng đối với sự hình thành NO, NO2
Nhiệt độ K


Nhiệt độ oC

Kp(4)

Kp(5)

300

27

7.10-31

1,4.106

500

227

2,7.10-18

4,9

1000

727

7,5.10-9

0,11


-5

1500

1227

1,07.10

0,011

2000

1727

0,0004

0,0035

2500

2227

0,0035

0,0018

Khi nhiệt độ lên đến 1100oC thì hằng số Kp(4) nằm trong khoảng 7,5.10-9 – 1,07.10-5
nên lượng NO sinh ra là rất nhỏ.

5



Khi nhiệt độ tăng thì quá trình phân huỷ NO2 thành NO và O2 sẽ tăng lên. Ở nhiệt độ
trên 650oC thì hầu như NO2 phân huỷ hết. Vậy nếu ở nhiệt độ cháy của buồng đốt có thể coi
lượng NO2 bằng 0.
-

Xét phản ứng 6:
Lượng oxi cần thiết để phản ứng hết lưu huỳnh trong phản ứng 6 là G6.
G6= 0,02x + 1,2928

-

(kg/h)

Xét phản ứng 7:
Gọi lượng Cl2 tham gia phản ứng là y, lượng O2 sinh ra là G7.
G7 = 16 .0,0632y/71 = 0,0142y

-

(kg/h)

Lượng O2 có sẵn trong chất thải và nhiên liệu là G8:
G8 = 12,3936 + 0,002x

(kg/h)

Lượng Oxy lý thuyết cần dùng để đốt cháy hết 400 kg chất thải công nghiệp nguy hại
trong 1 giờ được tính bằng tổng lượng Oxy cần cho các phản ứng (1, 3, 5, 6) trừ đi lượng

Oxy sinh ra ở phản ứng 7 và lượng Oxy có trong chất thải và dầu DO.
Gọi lượng O2 trên lý thuyết cần cho quá trình đốt là .
Ta có : = G1 + G3 + G4 + G6 - G7 - G8
= 3,2614x + 55,7683 – 0,0142y

(kg/h)

Để quá trình cháy xảy ra hoàn toàn thì lượng Oxy cung cấp cần dư so với lý thuy ết.
Hệ số dư Oxy cung cấp để đốt cháy dầu DO nằm trong khoảng 1,10 – 1,50 . Do lượng Oxy
cung cấp vào lò có nhiệm vụ duy trì quá trình cháy cho cả dầu và chất thải rắn, chọn hệ số
dư Oxy α = 1,5.
Vậy lượng Oxy thực tế ( ) cấp vào lò là:
(kg/h)

6


Trong không khí, O2 chiếm 21% thể tích, khối lượng riêng của O2 là , khối lượng riêng
ρ kk

của không khí là

= 1,29 (kg/ m3), khối lượng ẩm trong không khí là 0,01 (kg/kg không khí

khô).
= 0,21.1,4289/1,29 = 0,2326
Gkktt : Lượng không khí khô thực tế cần cấp vào lò.
Vậy lượng không khí cần cung cấp :

Gkktt = 21,0322x + 359,641 – 0,092y


(kg/h)

Lượng không khí ẩm (Gkk ẩm ) là :
Gkk ẩm = 0,01.Gkktt = 0,2103x + 3,5964 – 0,00092y

(kg/h)

Tổng lượng không khí vào lò
Gkk = Gkk ẩm + Gkktt = 21,2425x + 363,2347 – 0,093y

(kg/h)

Vậy tổng lượng vật chất vào lò trong một giờ là:
Gvào = Gct + Gnl + Gkk= 22,2425x + 443,2347 – 0,093y (kg/h)

1.1.2. Lượng vật chất đi ra khỏi lò.
Lượng vật chất ra khỏi lò gồm:
-

Tro: gồm 2 phần là xỉ ở đáy lò và bụi cuốn theo khói ra ngoài. Khối lượng tro được ký

-

hiệu là Gtro (kg/h).
Lượng hơi nước ra theo khói lò, ký hiệu: Ghn (kg/h).
Lượng khí ra theo khói lò: CO2, SO2, N2, O2,dư , Cl2 dư, HCl. Ký hiệu: Gkhí (kg/h)
Vậy lượng vật chất đi ra khỏi lò là :

Gr = Gtro + Ghn + Gkhí


a. Lượng tro hình thành trong quá trình đốt.
Gtro = Gtro xỉ + Gtro bay = 5.10-5x + 11,7264
7

(kg/h)


b. Lượng hơi nước đi ra khỏi lò.
Ghn = Gct + Gkk ẩm + Gpu3 - Gpu7
Trong đó : Gct : là lượng hơi nước hình thành trong độ ẩm của rác.
Gkk ẩm : là lượng hơi nước hình thành do không khí ẩm được cấp vào lò.
Gpu3: Lượng H2O sinh ra ở phản ứng (3)
Gpu7: Lượng H2O mất đi ở phản ứng (7)
-

Lượng hơi hình thành từ ẩm chất thải: Gct = 33,6 (kg/h)
Lượng hơi hình thành từ ẩm không khí :
Gkk ẩm = 0,2103x + 3,5964 – 0,00092y
Lượng hơi nước sinh ra ở phản ứng 3:
Gpu3= 9.(2,375 + 0,12.x) = 1,08x + 21,375
Lượng hơi nước mất đi ở phản ứng 7 :
Gpu7= 18.0,0632.y/71 = 0,016y

(kg/h)
(kg/h)
(kg/h)

Vậy tổng lượng hơi nước đi ra khỏi lò là :
Ghn = Gct + Gkk ẩm + Gpu3 - Gpu7 = 1,2903x + 58,5714 – 0,01692y (kg/h)

c. Lượng khí đi ra khỏi lò:

-

Lượng khí CO2 hình thành trong quá trình đốt
= 44.( 17,614+ 0,855.x)/12 = 3,135x + 64,5846
(kg/h)
Lượng khí SO2 hình thành trong quá trình đốt:
= 2.(1,2928 + 0,02.x) = 0,04x + 2,5856
(kg/h)
Lượng khí HCl sinh ra trong quá trình đốt
= 73.0,0632y/71 = 0,065y
(kg/h)
Lượng Cl2 còn dư :
= (1-y).0,0632 = 0,0632 – 0,0632y
(kg/h)
Lượng N2 đi ra khỏi lò bằng lượng N2 có trong không khí + lượng N 2 do NO phân li
ra:

-

= 16,1431x + 276,9066 – 0,0706y (kg/h)
Lượng O2 dư bằng lượng oxy dư + oxy do NO phân li ra
(kg/h)
Vậy tổng lượng khí sinh ra trong quá trình cháy là :
Gkhí = 20,9522x + 373,1926 – 0,076y
8

(kg/h)



Vậy tổng lượng vật chất ra khỏi lò trong một giờ là :
Gra = 22,24255x + 443,4904 – 0,093y
STT
1
CTY
T
2
Dầu

ĐẦU VÀO (kg/h)
80

3
4
5
6
7
8
9
Tổn

KK

(kg/h)
ĐẦU RA (kg/h)

Tro xỉ

8,2085 + 3,5.10-5.x


x

Tro bay

3,5179 + 1,5.10-5.x

21,2425x +363,2347 – 0,093y

CO2
SO2
N2
O2,dư
H2 O
HCl
Cldư

22,2425x + 443,2347 –

3,135x + 645846
0,04x + 2,5856
16,1431x + 2769066 – 0,0706y
1,6341x + 29,0526 – 0,0072y
1,2903x + 58,5714 – 0,017y
0,065y
0,0632 – 0,0632y
22,24255x + 443,4904 – 0,093y

0,093y


g

Bảng 1.5: Cân bằng vật chất
( Lượng NO sinh ra ở pư (4 và 8) sẽ bị phân hủy thành N2 và O2)
1.2. Cân bằng nhiệt lượng.
1.2.1. Lượng nhiệt đi vào lò:
+ Lượng nhiệt do chất thải mang vào: (kcal/h).
+ Lượng nhiệt do dầu mang vào: (kcal/h).
+ Lượng nhiệt do không khí mang vào: (kcal/h).
+ Lượng nhiệt toả ra khi cháy chất thải: (kcal/h).
+ Lượng nhiệt toả ra khi nhiên liệu cháy: (kcal/h).
+ Tổng lượng nhiệt vào lò: (kcal/h).
Vậy ta có :
a. Lượng nhiệt do chất thải mang vào lò.
Qct = Qtro + Qcháy + Qẩm= Gtro.C1.tct + Gcháy.C2.tct + Gẩm.Cw.tct
= 25.(34,6736.0,248 + 11,7264.0,268 + 33,6.1) = 1133,5432 (kcal/h)
9


b. Nhiệt lượng do dầu DO đưa vào.
Qd= Gd.Cd.td
trong đó:
Gd: lượng dầu đưa vào lò trong 1h.
Cd : Nhiệt dung riêng của dầu
td : Nhiệt độ của dầu DO, td = tmt = 25oC
Vậy : Qd = Gd.Cd.td = x.0,44.25 = 11x (kcal/h)
c. Nhiệt lượng do không khí mang vào lò đốt.
Nhiệt lượng này bao gồm nhiệt của không khí khô thực tế () và không khí ẩm () cấp
vào lò
Qkk = Qkktt+ Qẩm = Gkktt.Ckk.t + Gkktt .( ro+ Ch.t ).d = Gkktt.Ckk.t + Gkktt.ro.d + Gkktt.Ch. t.d

Trong đó: Gkktt: Lượng không khí thực tế cấp vào lò đốt, kg/h
Ckk: Nhiệt dung riêng của không khí, Ckk = 0,24 kcal/kgoC
ro: Nhiệt hoá hơi của nước, ro = 540,5 kcal/kg
Ch: Nhiệt dung riêng của nước, Ch = 0,487 kcal/kgoC
d: Phần ẩm của không khí, d = 0,01 kg/kg không khí khô
t: Nhiệt độ của không khí, t = 25oC
Vậy:

Qkk = 242,3734x + 4144,6772 – 1,0603y

d. Nhiệt tỏa ra khi đốt chất thải.
= 2150.80 = 172000

(kcal/h)

(kcal/h)

e. Nhiệt tỏa ra khi nhiên liệu cháy trong lò đốt.
= 9800x

(kcal/h)

Như vậy tổng nhiệt lượng đi vào lò:

= 10053,2734x + 177278,2204 – 1,0603y (kcal/h)
1.2.2. Nhiệt lượng ra khỏi lò.
10


+ Lượng nhiệt do tro mang ra:


(kcal/h).

+ Lượng nhiệt do khói lò mang ra:

(kcal/h).

+ Lượng nhiệt do hơi nước mang ra:
+ Lượng nhiệt tổn thất qua tường:

(kcal/h).
(kcal/h).

+ Lượng nhiệt tổn thất khi mở cửa lò đốt:

(kcal/h).

a. Lượng nhiệt thất thoát do tro mang ra.
= 0,268.(11,7264 + 5.10-5x).(700 – 25) = 2121,3058 + 9,045.10-3x
b. Nhiệt lượng khói lò mang ra.
Ta có :

(kcal/h)
Bảng 1.6: Nhiệt dung riêng của khí và hơi ở 1100oC (kcal/kgoC)

Khí

CO2

SO2


NO

N2

O2

Cl2

HCl

Ckl (kcal/kgoC)

0,31

0,21

0,28

0,3

0,27

0,13

0,22

Từ đó ta tính được như sau :
- Nhiệt tốn thất do SO2 mang ra :
- Nhiệt tổn thất do CO2 mang ra :

(kcal/h)
- Nhiệt tổn thất do N2 mang ra :
5690,4427x + 97609,765 – 24,8865y (kcal/h)
- Nhiệt tốn thất do O2 dư mang ra khỏi lò :
(kcal/h)
- Nhiệt tốn thất do Cl2 mang ra :
(kcal/h)
- Nhiệt tổn thất do hơi HCl mang ra :
(kcal/h)
Vậy nhiệt lượng đi khỏi lò mang ra là:
= 7359,6546x + 130999,2935 – 20,022y (kcal/h)
11


c. Nhiệt lượng do hơi nước mang ra.
Áp dụng công thức :
(kcal/h)
Trong đó: nhiệt lượng do hơi nước mang ra
Chn nhiệt dung riêng của nước, = 0,58

(kcal/kgoC)

t2 nhiệt độ hơi nước thoát ra, t2 = 1200oC
là lượng hơi nước mang ra, kg/h
Vậy nhiệt lượng do hơi nước mang ra là:

d. Nhiệt lượng tổn thất qua tường lò đốt.
Nhiệt lượng tổn thất qua tường bằng 5% lượng nhiệt sinh ra do cháy chất thải và
nhiên liệu cháy ta có
e. Nhiệt lượng tổn thất trong quá trình mở của lò nạp liệu.

Nhiệt lượng tổn thất do mở cửa lò bằng 10% lượng nhiệt thất thoát qua tường đốt ta có:
= 49x + 860 (kcal/h)
f. Các tổn thất khác:

Q * = 0,5%Qkl + 0,01QDC

= 134,7983x + 654,9965 – 0,1001y

Tổng nhiệt lượng ra khỏi lò đốt là:
Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng, tổng lượng nhiệt đi vào lò bằng tổng lượng
nhiệt đi ra :
Vậy ta có phương trình: 1140,472x – 5873,7845 + 30,5928y = 0 (*)
Do nhiệt độ lò đốt là 1200oC nên Clo trong chất thải có tham gia phản ứng y = 1 tương
ứng với toàn bộ Cl trong chất thải tham gia phản ứng cháy.
Thay y = 1 vào (*) ta có: x = 5,12 kg
Vậy lượng không khí cần thiết để cấp cho lò đốt, đốt hết 80kg chất thải rắn y tế nguy
hại trong 1 giờ như sau:
= 21,2425x + 363,2347 – 0,093y
= 21,2425.5,12 + 363,2347 – 0,093 = 471,9033

12

(kg/h)


Bảng 1.7: Cân bằng vật chất
STT

1
2

3
4
5
6
7
8
Tổng

Đầu vào (kg/h)

Đầu ra (kg/h)

Tên

Khối lượng

Tên

Khối lượng

CTR
Dầu
KK

80
5,12
471,9033

Tro
Tro bay

CO2
SO2
HCl
N2
O2, dư
H2O

8,2087
3,518
80,6358
2,7904
0,065
359,4887
37,412
65,1607
557,2793

557,0233
Bảng 1.7: Cân bằng năng lượng

STT
1
2
3
4
5
6
7
8
9

10
11
TỔNG

Đầu ra

Đầu vào
Tên
QCT1
QCT2
QCT,W
QcCTR
QcD
QKK
QWKK
QD

Q (kcal/h)
214,9763
78,56688
840
172000
50176
2831,42
2607,03
56,32

Tro
Tro bay
CO2

SO2
HCl
N2
O2
H2O
Qspc
Qtuong
Qmo
Qkhac

228804,3
CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ

2.1. Kích thước lò đốt
2.1.1. Buồng đốt sơ cấp
13

1484,954
636,4062
29371,59
688,5312
16,8025
126719,8
11868,96
44407,02
30076,92
11108,8
1110,88
1390,608
228804,3



Thế tích lý thuyết của buồng đốt sơ cấp được tính theo công thức :
Trong đó : là thể tích buồng đốt sơ cấp trên lý thuyết (m3).
Q

C
QCT
+ Q DC

Q

là lượng nhiệt sinh ra trong 1 giờ,
=
kcal/h.
3
q là mật độ nhiệt thể tích của buồng đốt, kcal/m .h.
q = 250.103 – 500.103 (kcal/m3.h)
Chọn q = 250.103 (kcal/m3.h)
Vậy thế tích của buồng đốt sơ cấp là :
Trên thực tế thể tích của buồng đốt sơ cấp phải tính đến lượng chất thải chiếm chỗ, hệ
số ảnh hưởng của công suất, hệ số ảnh hưởng của thời gian.
Tỷ trọng riêng của chất thải 125 kg/m3, lượng chất thải cho vào lò trong 1 giờ là 80 kg
được chia làm 2 mẻ, mỗi mẻ nạp 40 kg rác. Vậy thể tích chất thải chiếm chỗ là:
0,32 (m3)
Chọn hệ số ảnh hưởng của công suất là 0,85
Hệ số ảnh hưởng của thời gian là 0,95
Vậy thể tích thực của buồng đốt sơ cấp là:
a. Diện tích mặt ghi lò.
Diện tích mặt ghi lò được tính theo công thức :

Trong đó : là thể tích chất thải chiếm chỗ trong lò đốt.
là chiều cao của phần chất thải chiếm chỗ trong lò; h = 0,2 - 0,3 (m) chọn h = 0,2 m
b. Diện tích đáy lò.
Chọn đáy lò có thiết diện là hình chữ nhật, chiều dài 2m, chiều rộng 1m
c. Chiều cao buồng đốt sơ cấp.
Chiều cao buồng đốt sơ cấp được tính :
2.1.2. Buồng đốt thứ cấp.
Thế tích lý thuyết của buồng đốt thứ cấp được tính toán theo công thức :
14


Trong đó : - là thời gian lưu khí trong buồng đốt thứ cấp, để giảm khả năng hình thành
các khí độc hại như dioxin và furan thường chọn thời gian lưu của khí trong buồng đốt thứ
cấp là 1 2 giây, chọn
- q là lưu lượng dòng khí đi vào buồng đốt thứ cấp, lưu lượng này bao gồm
khí sinh ra từ buồng đốt sơ cấp và lưu lượng không khí cấp cho lò:
Bảng 2.1: Lượng khí và hơi sinh ra từ quá trình đốt rác trong 1 giờ
Chất khí

-

Khối lượng (kg)

Khối lượng mol (kmol/h)

CO2
80,6358
1,8326
SO2
2,7904

0,0436
HCl
0,065
1,7.10-3
N2
359,4887
12,8389
O2, dư
37,412
1,1692
H2O
65,1607
3,26
Tổng
550,5526
22,7661
Tổng số mol khí và hơi sinh ra trong 1h là : 22,7661 (kmol/h) = 6,32.10-3 (kmol/s)
Thế tích khí sinh ra trong 1s được tính như sau :

Áp dụng phương trình trạng thái khí lý tưởng p.V = n.R.T
Trong đó:
P- áp suất, at
V- thể tích khí, m3
n- số kmol khí, kmol
R - hằng số khí lý tưởng
T - nhiệt độ, oK
→ 6,32.10-3 .0,082.(1200+273) /1
Vậy thế tích lý thuyết buồng đốt thứ cấp là :
Trên thực tế thể tích của buồng đốt thứ cấp phải tính đến hệ số ảnh hưởng của công
suất và hệ số ảnh hưởng của thời gian. Chọn hệ số ảnh hưởng của công suất là 0,85. Hệ số

ảnh hưởng của thời gian là 0,95
Thể tích thực của buồng đốt thứ cấp là:

15


Chiều cao buồng đốt thứ cấp được tính :
2.2. Hệ thống nạp liệu
•

Kích thước cửa nạp liệu: hình vuông. Vct = cạnh.cạnh = 0,32
=> cửa nạp liệu có cạnh = 0,6 m

•
•

Vật liệu: thép, nắp cửa lò 0,8 m, có khóa
Thiết bị nạp liệu: gầu ngoạm.

2.3. Hệ thống lấy tro xỉ
Gtx = 8,2087 => Vtx = Gtx /d = 8,2087/125 = 0,066 (m3)
Kích thước cửa lấy tro xỉ hình vuông cạnh 0,3m
Thể tích bồn chứa chất thải: Vbc = 3/2Vtx = 0,099 (m3)
2.4. Tường lò đốt
Chọn cấu tạo của lớp tường buồng đốt:
- Bên trong cùng là gạch chịu lửa, chiều dày , hệ số dẫn nhiệt λ1
- Lớp thứ 2 là bông thủy tinh, chiều dày δ2, hệ số dẫn nhiệt λ2
- Lớp thứ 3 là gạch, chiều dày , hệ số dẫn nhiệt λ3
- Lớp thứ 4 là thép, chiều dày , hệ số dẫn nhiệt λ4


16


12000C

Hình 2.1: Sơ đồ cấu tạo tường lò đốt chất thải
-

Chiều dày của lớp gạch chịu lửa:
Chiều dày của lớp bông thủy tinh :
Chiều dày của lớp gạch:
Chiều dày của lớp vỏ thép:
BảngV.9 : Đặc tính của vật liệu xây lò
Vật liệu

Khối lượng
riêng ρ (kg/ m3)

Hệ số dẫn nhiệt
λ (w/m.oC)

Nhiệt dung riêng

Gạch chịu lửa

1900

1,404

0,26


Bông thuỷ tinh

200

0,037

0,2

Gạch

600

0,221

0,22

Thép

7850

50

0,498

17

Cp (kcal/kgoC)



Chọn loại gạch chuẩn là : 230 x 113 x 65.
Tính toán chiều dày lớp bông thủy tinh sao cho nhiệt độ bề mặt ngoài của lò ( mặt
ngoài lớp vỏ thép) là 50oC
Áp dụng công thức truyền nhiệt qua tường phẳng ta có :
Vậy nhiệt độ mặt trong của vỏ thép được tính :
Lượng nhiệt truyền qua tường lò :
Lượng nhiệt trên đúng bằng lượng nhiệt truyền qua các lớp tường lò vì vậy ta có
(oC)
(oC)
Vậy chiều dày lớp bông thủy tinh là:
Vậy tổng chiều dày tường lò là :
2.5. Gia nhiệt cho lò đốt trước khi làm việc
Lượng nhiệt cần cấp khi khởi động lò:
• Nhiệt lượng cần cung cấp cho 1 m2 tường lò đốt.
Lượng nhiệt cần thiết để gia nhiệt cho 1 m2 tường lò đốt được tính toán theo công thức:
(kcal)
Trong đó : Ci là nhiệt dung riêng của vật liệu làm tường lò đốt .
Gi là khối lượng của 1 m2 vật liệu làm tường lò (kg)
Vi thề tích của 1 m2 vật liệu làm tường lò (m3)
Chênh lệch nhiệt độ của lớp vật liệu so với không khí bên ngoài lò.
Trong đó tmt= 25oC
Bảng V.10: Nhiệt lượng cần thiết cung cấp cho 1 m2 tường lò
Lớp vật
liệu

Gạc
h chịu lửa

Bôn
g thủy tinh


Gạch

Thép

190

200

600

7850

0,11

0,0

0,113

0,003

0
18

Tổng


3
Gi (kg)


92
214,

7
120
0

67,8

23,55

116

50,02

50

241

50

25

680

25,01

12,5

9,82

116

9,82

3

,77
115

9,91

Q
(kcal/m2)

18,
4

,795

2

0,26

0,2

0,22

0,498

647


250

373,0

146,6

48,5

5,33

8

3.51

• Nhiệt lượng cần cung cấp cho tổng diện tích bề mặt của lò đốt
Vậy tổng nhiệt lượng cần cấp khi khởi động lò là:
Ft = Ftsc + Fttc

Ftsc
Fttb =

=

Fttb

Fdtb

2h( a + b) + 2(h + δ )( a + 4δ + b)
2


Fdtb =

a.b + (a + 2δ )(b + 2δ )
2

Trong đó: a là chiều rộng buồng sơ cấp
b là chiều dài buồng sơ cấp
h là chiều cao buồng sơ cấp
δ

+

là bề dày thiết bị

19

6777


Ftsc

=

2.0,95.(1 + 2) + 2.( 0,95 + 0,321).(1 + 4.0,321 + 2)
= 8,3
2
Fdtb =

1.2 + (1 + 2.0,321)( 2 + 2.0,321)

= 3,2
2

Ftsc

=

Fttb

+

Fdtb

Fttc
Fttb =

=

(m2)

(m2)

= 8,3 + 3,2 = 11,5 (m2)
Fttb

+

Fdtb

2h( a + b) + 2(h + δ )( a + 4δ + b)

2

Fdtb =

a.b + (a + 2δ )(b + 2δ )
2

Trong đó: a là chiều rộng buồng thứ cấp
b là chiều dài buồng thứ cấp
h là chiều cao buồng thứ cấp
δ

là bề dày thiết bị

Ftsc

=

2.1,2.(1 + 2) + 2.(1,2 + 0,321).(1 + 4.0,321 + 2)
= 10,12
2
Fdtb =

1.2 + (1 + 2.0,321)( 2 + 2.0,321)
= 3,2
2

Fdtb =

Fttc


1.2 + (1 + 2.0,321)( 2 + 2.0,321)
= 3,2
2

=

Fttb

+

Fdtb

(m2)

(m2)

= 10,12 + 3,2 = 13,32 (m2)

Vậy tổng nhiệt lượng cần cấp khi khởi động lò là:
Q = 67773,51.(11,5+13,32) = 1682138,518
Nhiệt trị của dầu DO là
Vậy lượng dầu cần cung cấp để gia nhiệt lò đốt là:
20

(m2)


.
Lượng không khí cần cấp vào để đốt cháy hết 171,647 kg dầu DO là:

mkk = 21,2425.171,647 = 3646,2069 (kg)
.6. Đáy lò
2 lớp gạch: gạch chịu lửa và gạch xây dựng

Trong đó:

R là bán kính vòm, mm
s là chiều dày viên gạch, mm
a là chiều ngang viên gạch, mm
d là chiều dày mạch xây, d = 2mm
là góc ở tâm vòm, , vậy bán kính của vòm R nên theo tỷ lệ R/B = 0,765.
Bán kính của vòm là: R = 765mm
L là chiều dài đáy lò, L = 2m = 2000mm
b là chiều rộng đáy lò, b = 1m = 1000mm

2.7. Các thiết bị phụ trợ
2.7.1. Quạt cấp khí
Tổng lượng không khí cần cấp vào lò = lượng không khí cần để đốt cháy hết lượng dầu
và CTYT + lượng không khí cần để gia nhiệt cho lò đốt trước khi làm việc.
Gkk

= 471,9033 + 3646,2069 = 4118,1102 (kg)
Q=

Lưu lượng không khí cần cấp vào lò:
N lt =

Công suất lý thuyết:
Trong đó:


Q

Q.∆P
1000.η tr .η q

Gkk
4118,1102
=
= 0,89
ρ kk .3600 1.29.3600

(kw)

là lưu lượng không khí cần cấp, (m3/s)
21

(m3/s)


η tr

và

ηq

lần lượt là hiệu suất chuyển động và hiệu suất của quạt,

: , N/m2
, N/m2
, N/m2

Trong đó: : khối lượng riêng của không khí,

ρ kk

: vận tốc dòng khí đi trong ống, chọn đường kính ống dẫn khí là D = 250mm
l là chiều dài đường ống, chọn l = 15m
dtd là đường kính tương đương, m
→
> 4000. Vậy dòng khí đi trong ống ở chế độ chảy xoáy
→
Trong đó là độ nhám tuyệt đối phụ thuộc vào chất liệu ống. Chọn ống thép tráng kẽm
có
→
→

� = 0,02

Hệ thống đường ống cấp khí vào lò bao gồm một ống 3 ngả, 3 khuỷu 90o
Chọn ống 3 ngả có vận tốc các đoạn rẽ nhánh bằng nhau và đường kính các đoạn rẽ là
như nhau.
→
Chọn ống dẫn khí cấp vào buồng thứ cấp loại ống khuỷu 90o do 2 khuỷu 45o hợp thành.
→
→ Hệ số trở lực cục bộ trên toàn đường ống là:
→
Tổng trở lực trên đường ống cấp khí:
Công suất của quạt:

22



Trong đó:
Q: năng suất của quạt, Q = 0,89 m3/s
: hiệu suất truyền động, lắp trực tiếp với động cơ điện
: hiệu suất quạt, tra đặc tuyến quạt ly tâm ta có
→
Công suất thực tế của động cơ điện:

Với k là hệ số dự trữ, (k =

1,2 ÷ 1,5

), chọn k = 1,3

2.7.2. Ống dẫn dầu
Tiết diện miệng ra ống dẫn dầu:
FD =

Trong đó:

GD
WD

ρD

GD
WD .ρ D

là khối lượng dầu đem đốt, kg
là tốc độ dầu trong ống, m/s

khối lượng riêng của dầu,
FD =

ρD

4.FD
=
3.14

4.0.2
=
3.14

= 900 kg/m3

5,12 + 171,647
= 0,2
1.900

Đường kính ống dẫn dầu:
d=

(m2)

0,5 m = 500 mm

23

(m2)