Đồ án môn học Lò Hơi
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (511.47 KB, 73 trang )
Đồ án môn học : Lò Hơi
LỜI NÓI ĐẦU
Lò hơi là một thiết bị không thể thiếu được trong nền kinh tế quốc dân, quốc phòng. Nó không
những được dùng trong các khu công nghiệp lớn như: nhà máy nhiệt điện, khu công nghiệp cơ
khí,…mà còn được sử dụng trong các cơ sở sản xuất nhỏ để phục vụ sản xuất và những nhu cầu
hàng ngày như: sưởi ấm, trong nhà máy dệt, sấy, nấu cơm,…
Đặc biệt là trong nhà máy nhiệt điện, lò hơi là thiết bị không thể thiếu được đồng thời là một thiết
bị vận hành rất phức tạp, nó có nhiệm vụ sản xuất hơi quá nhiệt để cấp cho tuôc bin.
Trong lĩnh vực công nghiệp, lò hơi được dùng để sản xuất hơi nước. Hơi nước dùng làm chất tải
nhiệt trung gian trong các thiết bị trao đổi nhiệt để gia nhiệt cho sản phẩm.
Nhằm ôn lại kiến thức đã học về lò hơi ở học kỳ trước và để bước đầu làm quen với việc thiết kế lò
hơi, trong học kỳ này em được nhận nhiệm vụ thiết kế lò hơi có sản lượng hơi 125 t/h. Mặc dù em đã
nhận được sự hướng dẫn tận tình của quý thầy cô giáo, có tham khảo một số tài liệu và trao đổi với
bạn bè, nhưng do đây là lần đầu tiên em thiết kế lò hơi, kiến thức còn hạn chế và chưa có kinh
nghiệm nên trong quá trình thiết kế chắc chắn không tránh khỏi sai sót. Em kính mong nhận được sự
góp ý và chỉ dẫn tận tình của quý thầy cô giáo để kiến thức của em được tốt hơn. Em xin chân thành
cảm ơn!
Sinh viên thiết kế
Trang 1
Đồ án môn học : Lò Hơi
CHƯƠNG MỞ ĐẦU
NHIỆM VỤ THIẾT KẾ
1. Sản lượng hơi quá nhiệt
Dđm = 75T/h.
2. Áp suất hơi quá nhiệt
Pqn = 3,8 MPa = 38 bar.
3. Nhiệt độ hơi quá nhiệt
tqn = 445 ºC.
4. Nhiệt độ nước cấp vào lò hơi
tnc = 145 ºC.
5. Nhiên liệu là than có các đặc tính sau
Thành Phần
Clv
Hlv
Nlv
Olv
Slv
Alv
Wlv
Vc
Phần trăm (%)
51,87
3,39
9,81
0,6
1,43
17,9
15
42
7.
Nhiệt trị của nhiên liệu
Qtlv = 20680 kJ/kg. h
8. Nhiệt độ biến dạng của tro
t1
= 1150 ºC
9. Nhiệt độ không khí trong gian lò hơi lấy bằng nhiệt độ môi trường, t kkl = 30 ºC.
Trang 2
Đồ án môn học : Lò Hơi
CHƯƠNG 1
XÁC ĐỊNH SƠ BỘ DẠNG LÒ HƠI
1.1 CHỌN PHƯƠNG PHÁP ĐỐT VÀ CẤU TRÚC BUỒNG LỬA
1.1.1 Buồng lửa:
Đối với lò hơi đốt nhiên liệu rắn và công xuất trên 25 T/h thì phương án tối ưu nhất là
dung buồng lửa phun.Theo đó, lò hơi công suất 75 T/h và đốt nhiên liệu rắn ta sẽ chọn
buồng lửa phun.
1.1.2. Phương pháp thải xỉ
Theo số liệu cung cấp về loại than sử dụng cho lò hơi này:
Nhiệt độ bắt đầu biến dạng :
t1= 1150˚C. ta có thể suy ra:
Nhiệt độ bắt đầu mềm:
t2 = t1+ 100˚C = 1250˚C;
Nhiệt độ bắt đầu chảy:
t3 = t1+ 200˚C = 1350˚C;
Nhận thấy 1200˚C
1.1.3. Chọn kiểu lò hơi
Chọn lò hơi kiểu chữ π. Đây là loại lò hơi phổ biến nhất hiện nay. Ở loại này các thiết
bị nặng như quạt gió, quạt khói, bộ khử khí, ống khói đều được đặt ở vị trí thấp nhất.
1.2. CHỌN DẠNG CẤU TRÚC CÁC BỘ PHẬN KHÁC CỦA LÒ HƠI
1.2.1. Dạng cấu trúc của pheston
Cấu trúc của pheston gắn liền với cấu tạo dàn ống tường sau của buồng lửa vì các ống
pheston chính là các ống của dàn ống tường sau buồng lửa. Chiều cao của pheston phụ
thuộc vào kích thước đường khói đi vào bộ quá nhiệt. Vì vậy kích thước cụ thể của
pheston sẽ được xác định sau khi xác định cụ thể cấu tạo buồng lửa và các dàn ống xung
quanh nó.
1.2.2. Dạng cấu trúc bộ quá nhiệt
Chọn phương án sử dụng bộ quá nhiệt nửa bức xa và đối lưu.
Nhiệt độ hơi quá nhiệt là 540 oC > 510oC nên BQN cần được đặt ở vùng khói có nhiệt độ
cao ( thường là ở ra buồng lửa, trước cụm feston ). Ở đây BQN vừa nhận nhiệt đối l ưu t ừ
dòng khói đi qua vừa nhận nhiệt bức xạ từ buồng lửa, gọi là BQN nửa bức xạ.
1.2.3. Bộ sấy không khí và bộ hâm nước.
Bộ sấy không khí và bộ hâm nước được bố trí trên đường khói sau bộ quá nhiệt, có thể
bố trí một cấp hoặc hai cấp riêng lẽ tùy thuộc vào nhiệt độ không khí nóng yêu cầu.
Trang 3
Đồ án môn học : Lò Hơi
Ở đây, ta chọn lò hơi đốt than phun với than được sử dụng là than antraxit.Tra mục
1.3.3.3 , tài liệu [1] ta có: nhiệt độ không khí nóng yêu cầu là 360˚C. Để thu được không
khí nóng có nhiệt độ cao như vậy, cần phải đặt một phần đầu ra của bộ sấy không khí
trong vùng khói có nhiệt độ cao, nghĩa là phân bộ sấy không khí thành hai cấp, khi đó bộ
hâm nước có thể là 1 cấp đặt ở giữa hai cấp của bộ sấy. Tuy nhiên như vậy thì bộ sấy
không khí cấp 2 nằm ngay sau bộ quá nhiệt, vùng có nhiệt độ khói cao nên sẽ r ất chóng
hỏng. Bởi vậy để bảo vệ bộ sấy không khí cấp 2, ta chia bộ hâm nước thành hai cấp và
bộ sấy không khí cấp hai được đặt giữa hai cấp của bộ hâm.
1.2.4. Đáy buồng lửa
Đối với buồng lửa đốt than phun thải xỉ khô thì đáy làm lạnh tro có hình dạng hình
phễu. Cạnh bên nghiêng với mặt phẳng nằm ngang một góc cỡ 55˚÷60˚.
1.3. NHIỆT ĐỘ KHÓI VÀ KHÔNG KHÍ.
1.3.1. Nhiệt độ khói thoát ra khỏi lò θth
Độ ẩm quy dẫn Wqd = 10000 = 10000 = 7,25 g/MJ
Dựa vào bảng 1.1 tài liệu [1], với nhiên lieu rắn, chọn được th = 140 . Nhờ đó nếu sau
này sử dụng nhiên liệu đắt tiền, chất lượng cao thì lò hơi vẩn hoạt động tốt.
1.3.2. Nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa ( )
Nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa ( ) ( trước cụm pheston) được chọn tùy theo loại nhiên
liệu, nhiệt độ biến dạng của tro.
Đối với than antraxit không quá 1050
1.3.3. Nhiệt độ không khí nóng
Nhiệt độ không khí nóng ra khỏi bộ sấy không khí được chọn dựa theo loại nhiên liệu,
nhiệt độ biến dạng của tro.
Đối với than antraxit, buồng đốt kiểu phun, thải xỉ khô:
Trang 4
Đồ án môn học : Lò Hơi
CHƯƠNG 2
TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH CHÁY NHIÊN LIỆU
2.1. TÍNH THỂ TÍCH KHÔNG KHÍ
Các công thức tính toán được xây dựng trên cơ sở các phương trình phản ứng hóa học
xẩy ra khi cháy nhiên liệu với điều kiện tổn thất q3=0, đây hoàn toàn là điều kiện lý tưởng nên
ta gọi lượng không khí tính được là “ lượng không khí lý thuyết”. Và nếu q3 không quá lớn thì nó
cũng đủ chinh xác.
Thể tích không khí lý thuyết (α=1) của nhiên liệu rắn
,
[m3tc/kg]
m3tc/kg
2.2. TÍNH THỂ TÍCH SẢN PHẨM CHÁY
Khi quá trình cháy xảy ra hoàn toàn, sảm phẩm cháy sẽ gồm các khí: CO 2, SO2, N2, O2,
H2O.
Trong tính toán ta tính chung thể tích của khí 3 nguyên tử vì chúng có khả năng bức xạ
rất mạnh: CO2, SO2, ký hiệu VRO2=VCO2+VSO2
Ở trạng thái lý thuyết ta tính hệ số không khí thừa α=1, nhưng thực tế quá trình cháy
xảy ra với hệ số không khí thừa α>1.
2.2.1. Thể tích sản phẩm cháy lý thuyết
Xét khi cháy 1kg nhiên liệu rắn:
-
Thế tích khí 3 nguyên tử
, [ m3tc/kg]
m3tc/kg
-
Thể tích khí Nitơ
, [ m3tc/kg]
m3tc/kg
-
Thể tích nước
Trang 5
Đồ án môn học : Lò Hơi
, [m3tc/kg]
m3tc/kg (với Gph=0)
-
Thể tích khói khô lý thuyết:
, [m3tc/kg]
m3tc/kg
-
Thể tích khói lý thuyết:
, [m3tc/kg]
m3tc/kg
2.2.2. Thể tích thực tế của sản phẩm cháy
Khi tính thể tích sản phẩm cháy thực tế ta phải xét đến hệ số không khí thừa trong
buồng lửa; Tra bảng 3 (PL2), tài liêu [1] cho than antraxit . Hệ số không khí thừa đầu ra buồng
lửa α’’ = 1,25 ; Tra bảng 1 ( PL2 ) tài liệu [1] cho buồng lửa. Lượng không khí l ọt vào buồng lửa
Δα=0,1
Suy ra: α= 1,25
-
Thể tích hơi nước.
, [m3tc/kg]
m3tc/kg
-
Thể tích khói thực:
, [m3tc/kg]
= 7,20 m3tc/kg
-
Phân thể tích các khí.
Khí 3 nguyên tử
0.136
Hơi nước
-
Nồng độ tro bay theo khói
Trang 6
Đồ án môn học : Lò Hơi
Nồng độ tro bay theo khói tính theo thể tích khói. , [g/m 3tc]
Trong đó ab: Tỉ lệ tro bay. Tra bảng 5- PL2, tài liệu [1] ta được ab= 0,85
Thay số: 21,13 g/m3tc
2.2.3. Bảng hệ số không khí thừa.
Hệ số không khí thừa phụ thuộc vào loại buồng lửa, nhiên liệu đốt, phương pháp đốt và điều
kiện vận hành. Được chọn theo bảng 3 – PL2 [1]. Ta tra được hệ số không khí thừa α=1,25
Lượng không khí lọt vào trong khói được xác định theo bảng 1 – PL2 [1].
Bảng 2.1 Giá trị lượng không khí lọt vào trong đường khói ∆α
STT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Các bộ phận của lò
Buồng lửa
Pheston
Bộ quá nhiệt nửa bức
xạ
Bộ quá nhiệt đối lưu
Bộ hâm nước cấp 2
Bộ sấy không khí cấp 2
Bộ hâm nước cấp 1
Bộ sấy không khí cấp 1
Hệ thống nghiền than
∆α
0,1
0
0,03
0,025
0.02
0,03
0,02
0,03
0,1
Trước hết chọn hệ số không khí thừa ở cửa ra buồng lửa α”bl=1,25
Hệ số không khí thừa tại các vị trí tiếp theo được xác định bằng tổng của hệ số không khí
thừa buồng lửa với lượng lọt vào đường khói giữa buồng lửa với tiết diện đang xét ∆α.
Hệ số không khí thừa đầu ra: α”= α’ + ∆α
Trang 7
Đồ án môn học : Lò Hơi
Bảng 2.2 Bảng hệ số không khí thừa
TT
Tên bề mặt đốt
Hệ số không khí thừa
1
Buồng lửa
Đầu vào α’
1,15
Đầu ra α’’
1,25
2
Pheston
1,25
1,25
3
Bộ quá nhiệt nửa bức xạ
1,25
1,25
4
Bộ quá nhiệt đối lưu
1,25
1,275
5
Bộ hâm nước cấp 2
1,275
1,295
6
Bộ sấy không khi cấp 2
1,295
1,325
7
Bộ hâm nước cấp 1
1,325
1,345
8
Bộ sấy không khí cấp 1
1,345
1,375
Hệ số không khí thừa của các bộ phận được tinh theo hệ số không khí thừa trung
bình( là trung bình cộng của hệ số không khí thừa ra và vào bề mặt đốt đó)
Lượng không khí ra khỏi bộ sấy không khí:
Trong đó: :lượng không khí lọt vào buồng lửa. :lượng không khí lọt vào hệ thống nghiền
2.3 Tính entanpi của không khí và khói
BHN
TT
Tên đại lượng
Kí hiệu
Đơn vị
B.L
PL
BQN2
BQN1
2
Hệ số không khí thừa
1
α
1.200 1.250
1.265
1.293
1.315
trung bình
2 Lượng không khí thừa
Vthừa
mtc3/kg 1.273 1.591
1.686
1.861
2.004
3
4
5
6
7
8
9
Thể tích hơi nước
Thể tích khói
Phân thể tích hơi nước
Phân thể tích của khí 3
nguyên tử
Phân thể tích của RO2
và H2O
Nồng độ tro bay theo
khói
Thể tích không khí lý
thuyết
BSKK
2
1.340
2.163
VH2O
3
mtc /kg
0.589
0.594
0.596
0.598
0.601
0.603
Vkhoí
rH2O
3
8.009
0.074
8.327
0.068
8.423
0.071
8.598
0.066
8.741
0.065
8.900
0.064
rRO2
0.143
0.137
0.136
0.133
0.131
0.128
rn
0.216
0.205
0.206
0.199
0.196
0.192
28.43
3
28.52
0
28.197
27.623
27.17
1
26.685
mtc /kg
μ
g/mtc3
Vkk0
mtc3/kg
Trang 8
Đồ án môn học : Lò Hơi
10
11
12
13
14
Thể tích khói 3 nguyên
tử lý thuyết
Thể tích hơi nước lý
thuyết
Thể tích N2 lý thuyết
Độ tro làm việc
Lượng tro bay theo
khói
VRO2
mtc3/kg
VH2O0
mtc3/kg
VN20
mtc3/kg
Alv
%
ab
Bảng 2.4. Entanpi của khói và không khí lý thuyết
Trang 9
Đồ án môn học : Lò Hơi
Nhiệt
độ
θ, C
o
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
1200
1300
1400
1500
1600
1700
1800
1900
2000
2100
2200
(Cθ)RO2
(Cθ)N2
kJ/m3t
kJ/m
c
174.70
358.99
552.88
756.37
969.45
1192.1
3
1424.4
0
1666.2
7
1917.7
4
2178.8
0
2449.4
6
2729.7
1
3019.5
6
3319.0
1
3628.0
5
3946.6
9
4274.9
2
4612.7
5
4960.1
8
5317.2
0
5683.8
2
6060.0
3
3
tc
129.0
1
260.2
3
393.6
6
529.3
1
667.1
8
807.2
5
949.5
4
1094.
05
1240.
77
1389.
70
1540.
85
1694.
21
1849.
78
2007.
57
2167.
58
2329.
79
2494.
22
2660.
87
2829.
73
3000.
80
3174.
09
3349.
59
(Cθ)H2
(Cθ)K
O
K
kJ/m kJ/m3
3
tc
149.8
3
304.6
5
464.4
7
629.2
9
799.1
0
973.9
1
1153.
71
1338.
51
1528.
31
1723.
10
1922.
89
2127.
67
2337.
45
2552.
23
2772.
00
2996.
77
3226.
53
3461.
29
3701.
05
3945.
80
4195.
55
4450.
29
tc
129.8
6
262.1
2
396.7
9
533.8
6
673.3
3
815.2
0
959.4
7
1106.
14
1255.
22
1406.
70
1560.
58
1716.
86
1875.
55
2036.
64
2200.
13
2366.
02
2534.
31
2705.
00
2878.
10
3053.
60
3231.
50
3411.
80
IoRO2
kJ/k
g
199.4
7
409.8
9
631.2
7
863.6
1
1106.
90
1361.
15
1626.
36
1902.
52
2189.
64
2487.
71
2796.
75
3116.
74
3447.
68
3789.
58
4142.
44
4506.
26
4881.
03
5266.
76
5663.
44
6071.
08
6489.
68
6919.
24
IoN2
IoH2O
IoKK
kJ/kg
kJ/kg
kJ/kg
648.46
1308.0
4
1978.7
6
2660.6
0
3353.5
8
4057.6
8
4772.9
1
5499.2
7
6236.7
6
6985.3
7
7745.1
2
8515.9
9
9298.0
0
10091.
13
10895.
39
11710.
78
12537.
29
13374.
94
14223.
72
15083.
62
15954.
65
16836.
81
85.17
173.1
9
264.0
4
357.7
4
454.2
7
553.6
5
655.8
6
760.9
2
868.8
1
979.5
5
1093.
12
1209.
54
1328.
79
1450.
89
1575.
83
1703.
60
1834.
22
1967.
67
2103.
97
2243.
11
2385.
08
2529.
90
826.27
1667.8
2
2524.6
5
3396.7
7
4284.1
6
5186.8
5
6104.8
1
7038.0
6
7986.5
9
8950.4
1
9929.5
1
10923.
89
11933.
56
12958.
50
13998.
74
15054.
25
16125.
05
17211.
13
18312.
49
19429.
14
20561.
07
21708.
28
IoK
kJ/kg
933.10
1891.12
2874.07
3881.95
4914.75
5972.48
7055.13
8162.70
9295.21
10452.6
3
11634.9
9
12842.2
7
14074.4
7
15331.6
0
16613.6
5
17920.6
3
19252.5
4
20609.3
7
21991.1
3
23397.8
1
24829.4
2
Trang 10
26285.9
5
Đồ án môn học : Lò Hơi
2.3 Tính entanpi của không khí và khói
Entanpi của không khí lý thuyết cần thiết cho quá trình cháy:
Iokk = V0kk(Cpθ)kk ,[kJ/kg]
trong đó:
V0kk – thể tích không khí lý thuyết, m3tc/kg
Cp – nhiệt dung riêng của không khí, kJ/m3tc
Cp = 1,2866 + 0,0001201.t
θ - nhiệt độ không khí, oC
Entanpi của khói lý thuyết:
I Ko = VRO2 (Cθ ) RO2 + VHo2O (Cθ ) H 2O + V No2 (Cθ ) N 2 , [kJ / kg ]
Trong đó: C – nhiệt dung riêng, kJ/kgđộ
θ - nhiệt độ của các chất khí, oC
Entanpi của tro bay:
Itr= (Cθ)tr
[kJ/kg]
Entanpi của khói thực tế:
IK=I0K + (α-1).I0kk +Itr [kJ/kg]
Mà Itr= 103.ab.Alv/Qtlv = 103.0.95.23/22000 = 0,99 <6 nên bỏ qua Itr
Trang 11
Đồ án môn học : Lò Hơi
Bảng 2.5: ENTANPI của sản phẩm cháy theo nhiệt độ
Hệ số không khí thừa
Thông số
ENTANPI
Ikk0
IK0
αbl
1.200
IK
αpl
1.250
IK
αqnnbx
1.265
IK
αqndl
1.293
IK
αhn2
1.315
IK
αskk2
1.340
IK
αhn1
1.365
IK
αskk1
1.390
IK
Nhiệt độ oC
kJ/kg
kJ/kg
kJ/kg
kJ/kg
kJ/kg
kJ/kg
kJ/kg
kJ/kg
kJ/kg
kJ/kg
100
200
300
400
500
600
700
826.27
1667.82
2524.65
3396.77
4284.16
5186.85
6104.81
933.10
1891.12
2874.07
3881.95
4914.75
5972.48
7055.13
800
900
1000
1100
1200
1300
1400
1500
7346.99 7489.63
8672.90 8840.79
10027.7 10221.3
7038.06 8162.70
9
4
7986.59 9295.21
11291.86 11411.65 11631.29
10452.6
12690.2
12824.4 13070.6
8950.41
12242.72
3
4
9
3
14266.3 14539.3
9929.51 11634.99 13620.89 14117.36
1
7
10923.8 12842.2
15573.2
15737.1 16037.5
15027.04
9
7
4
0
0
14074.4
17057.8
11933.56
16461.18
7
6
12958.5 15331.6
17923.30
0
0
13998.7 16613.6
19413.40
4
5
1255.34
2499.88 2541.57
3732.45 3795.57 3858.69
4951.93 5036.85 5121.77
6264.26 6371.37 6478.47
7606.33 7736.00
8978.14
Trang 12
Đồ án môn học : Lò Hơi
1600
1700
1800
1900
2000
2100
2200
15054.2
5
16125.0
5
17211.13
18312.4
9
19429.1
4
20561.0
7
21708.2
8
17920.6
3
19252.5
4
20609.3
7
21991.1
3
23397.8
1
24829.4
2
26285.9
5
20931.48
22477.55
24051.60
25653.63
27283.64
28941.63
30627.61
Trang 13
Đồ án môn học : Lò Hơi
CHƯƠNG 3
CÂN BẰNG NHIỆT LÒ HƠI
Lập cân bằng nhiệt lò hơi là xây dựng phương trình biểu diễn sự cân bằng giữa lượng
nhiệt đưa vào lò hơi với lượng nhiệt sử dụng hữu ích Q1 và các tổn thất nhiệt của lò
Q2,Q3,Q4,Q5,Q6. Từ cân bằng nhiệt ta có thể tính được hiệu suất lò hơi và lượng tiêu hao
nhiên liệu.
3.1 LƯỢNG NHIỆT ĐƯAVÀO LÒ.
Lượng nhiệt đưa vào lò tính cho 1kg nhiên liệu rắn:
, [KJ/kg]
Trong đó
– nhiệt trị thấp của nhiên liệu, KJ/kg
nhiệt lượng do không khí nóng mang vào. Khi không khí nóng sấy bằng khói lò hơi thì .
nhiệt vật lý của nhiên liệu đưa vào. Vì
Nên .
nhiệt lượng do dùng hơi phun nhiên liệu vào lò. Ta phun không dùng hơi nên .
Nhiệt lượng tổn thất do phân hủy carbonat khi đốt đá dầu. Ta đốt than nên .
Vậy nhiệt lượng đưa vào lò đươc xác định bằng:
KJ/kgs
3.2 XÁC ĐỊNH TỔN THẤT NHIỆT CỦA LÒ
3.2.1. Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về hóa học Q 3 hoặc q3
Khi thiết kế, q3 được chon theo tiêu chuẩn tính toán nhiệt tùy theo loại nhiên liệu dùng và
kết cấu buồng lửa.
Tra bảng 3, phần ghi chú, tài liệu [1], Ta được q3= 0%.
3.2.2. Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về cơ học Q4 hoặc q4
Khi thiết kế, q4 được chon theo tiêu chuẩn tính toán nhiệt tùy theo loại nhiên liệu dùng và
kết cấu buồng lửa.
Trang 14
Đồ án môn học : Lò Hơi
Tra bảng bảng 3, tài liệu [1] cho nhiên liệu than antraxit. Ta được q4=5%.
3.2.3. Tổn thất nhiệt do tỏa nhiệt ra môi trường xung quanh Q 5 hoặc q5
Tổn thất nhiệt do tỏa nhiệt ra môi trường xung quanh Q5 hoặc q5 được xác định theo toán
đồ thực nghiệm (h.3.1) tài liệu[1].
Có D=125T/h suy ra q5= 0,62%
3.2.4. Tổn thât nhiệt do xỉ mang ra ngoài Q6 hoặc q6
Khi đốt than phun thải xỉ khô, lượng xỉ thải ra ít nên q6 chỉ được tính cho than có đọ tro từ
trung bình trở lên nếu:
Trong trường hợp này: Nên ta bỏ qua q6.
Q6= 0%.
3.2.5. Tổn thất nhiệt do khói thải mang ra ngoài Q2 hoặc q2
Tổn thất nhiệt do khói thải mang ra ngoài Q2 hoặc q2 được xác định theo công thức
sau:
,[ KJ/kg]
Trong đó:
I th = Vth . ( Cθ ) th
: entanpi khói thải ra khỏi lò hơi, với nhiệt độ tth=140ºC.
2279.341
Ikkl : entanpi không khí lạnh.
q4 : Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về mặt cơ học
3.3 Lượng nhiệt sử dụng có ích : Qhi
Nhiệt lượng có ích trong lò được xác định theo công thức :
Trang 15
Đồ án môn học : Lò Hơi
,
kJ/h
Trong đó:
: Sản lượng hơi quá nhiệt của lò hơi , Dqn = 125T/h
: entanpi của hơi quá nhiệt . Tra theo bảng nước và hơi quá nhiệt cho h ơi
quá nhiệt với tqn = 540ºC và P= 96 bar có iqn = 3476,56 kJ/kg
: entanpi của nước cấp. Tra theo bảng hơi bão hòa ẩm với
tnc= 225ºC và p= 96 bar có iqn =968,725 kJ/kg.
Vậy 188087625kJ/h
3.4. Hiệu suất lò hơi và lượng tiêu hao nhiên liệu:
3.4.1. Hiệu suất của lò hơi:
Hiệu suất của lò hơi η được xác định bằng công thức :
,%
3.4.2. Lượng tiêu hao nhiên liệu của lò:
Lượng tiêu hao nhiên liệu của lò B được xác định theo công thức:
3.4.3. Lượng tiêu hao nhiên liệu tính toán của lò:
Lượng tiêu hao nhiên liệu tính toán được dùng đề xác định thể tích sản phầm cháy và
không khí chuyển dời qua toàn bộ lò hơi và nhiệt lượng chứa trong chúng.
Trang 16
Đồ án môn học : Lò Hơi
CHƯƠNG 4
THIẾT KẾ BUỒNG LỬA
4.1. XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC BUỒNG LỬA
4.1.1 Xác định thể tích buồng lửa.
Trong đó
- Btt lượng tiêu hao nhiên liệu tính toán của lò, Kg/h.
- Qtlv nhiệt trị thấp của nhiên liệu, Kj/kg
- qv nhiệt thế thể tích buồng lửa, kW/m3.
Nhiệt thế thể tích buồng lửa chọn theo bảng 4.6 , tài liệu [1]. Khi nhiệt thể thể tích
quá nhỏ thì thể tích buồng lửa lớn làm tăng chi phí đầu tư xây dựng, đồng thơi làm giảm
nhiệt độ buồng lửa làm quá trình cháy xảy ra kém hơn. Tuy nhiên nếu nhiệt thế thể tích
quá lớn thì thể tich buồng lửa nhỏ lại làm tăng tổn thất q3, q4, khi đó diện tích bề mặt
hấp thu bức xạ của buồng lửa quá bé sẽ không đạt công suất thiết kế, đồng thời nhiệt độ
khói ra khỏi buồng lửa tăng gây hiện tượng bám xỉ cụn pheston và bộ quá nhiệt.
Chọn qv= 140 kW/m3.
Vbl =
9407, 76.14410
= 410, 656m3
140.3600
4.1.2 Xác định chiều cao buồng lửa
Chiều cao buồng lửa được lựa chọn dựa trên cơ sở đảm bảo chiều dài ngọn lửa để cho
nhiên liệu cháy kiệt trước khi ra buồng lửa. Chiều dài ngọn lửa phụ thuộc vào nhiên liệu
đốt, phương pháp đốt và công suất lò hơi.
Đối với buồng lửa phun D= 75÷120T/h thì lnl= 11÷13m.
Chọn chiều dài ngọn lửa lnl= 11m.
Sau khi xác định chiều dài ngọn lửa, ta xác định chiều cao buồng lửa H= 11m.
Fbl =
Diện tích tiết diện ngang buồng lửa:
Vbl 410, 656
=
= 37,332m 2
H
11
Trang 17
Đồ án môn học : Lò Hơi
4.1.3. Xác định kích thước các cạnh của tiết diện ngang buồng bửa.
Fbl= a.b ,m2.
Trong đó:
- a : Chiều rộng buồng lửa (chiều rộng lò hơi),m.
- b : Chiều sâu buồng lửa,m.
Chiều rộng và chiều sâu buồng lửa phải đảm bảo ngọn lửa không văng tới tường
đối diện.
Chiều rộng buồng lửa a được chọn có kể đến chiều dài cần thiết của bao hơi để
đảm bảo sấy thật khô hơi và đảm bảo tốc độ thích hợp của hơi trong bộ quá nhi ệt. Đối
với các lò hơi có sản lượng D = giới thiệu chiều rộng buồng lửa xác định từ biểu thức D/a
=9
Ta chọn qr= 10,7 T/m.h
Suy ra: a= D/qr= 75/10,7 = 7 m.
Chiều sâu buồng lửa phải đảm bảo tỉ lệ a/b= 1,1÷1,25. Ở đây ta đặt vòi phun ở hai
tường bên nên a/b = 1,25.
Suy ra b= a/1,25 = 7/1,25 = 5,6m.
Nhận thấy : b> 5,5m nên thỏa mãn điều kiện bảng 4.2b tài liệu[1].
4.1.4. Chọn loại, số lượng vòi phun và cách bố trí.
Tùy theo công suất lò hơi, loại vòi phun, cách bố trí mà tra bảng 4.2 tài li ệu [1] để chon số
lượng vòi phun.
Ở đây, D=125T/h, vòi phun tròn đặt tường bên .Số lượng vòi phun là 2÷4 cái. Ta chọn 4 vòi
phun đặt ở hai tường bên, mỗi tường 2 cái.
Các kích thước đặt của vòi phun:
+ Từ trục vòi phun đến mép phễu tro lạnh : 2m
+ khoảng cách giữa hai trục vòi phun( theo phương ngang): 3m
+ từ trục vòi đến mép tường: 2,2m
Trang 18
Đồ án môn học : Lò Hơi
4.1.4.1 Chọn tốc gió cấp 1 và cấp 2
Tốc độ gió ra khỏi miệng phun được lựa chọn trên cơ sở đảm bảo quá trình bốc cháy
nhiên liệu ổn định và an toàn. Nó phụ thuộc vào loại vòi phun và loại nhiên li ệu đ ược sử
dụng. Tra bảng 4.4, trang 123, tài liệu [2] cho vòi phun tròn đốt than antraxit
Tốc độ gió cấp 1: 14m/s
Tốc độ gió cấp 2: 20m/s
4.1.4.2 Phân dưới của buồng lửa
Phần dưới của buồng lửa được làm dưới dạng phễu tro lạnh khi thải xỉ khô hoặc dưới
dạng đáy hơi nghiêng và được bọc vật liệu chịu lửa và cách nhiệt khi thải xỉ lỏng. Phễu tro
lạnh được tạo ra bởi các dàn ống tường trước và tường sau nghiêng vào trong với góc
nghiêng 30-35 so với phương thẳng đứng nhằm đảm bảo cho xỉ dễ trôi theo vách ngiêng
xuống dưới
Lỗ thu xỉ ở phần dưới phễu tro lạnh có kích thước a
Trong đó =( 0,8÷1,2) m. Là cạnh ngắn của lỗ thu xỉ. Chọn .
a – Là chiều rộng buồng lửa
4.1.4.3 Chiều cao cửa khói ra ơ tường sau của buồng lửa:
Khi bố trí lò hơi dưới dạng hình chữ п lấy bằng hăọc nhỏ hơn một ít so với chiều sâu của
buồng lửa =b . Ta có b = 5,6. Chọn = 4m
Chiều cao của mành ống đặt đứng có kể đến độ nghiêng của mặt dưới đ ường khói n ằm ngang
bằng 40450 và khi có mũi khí động học (chỗ nhô ra) trên tường sau buồng lửa:
hm = 1,1x hrb = 1,1x4 = 4,4m
4.1.4.4 Thể tích buồng lửa
Kiểm tra thể tích buồng lửa:
=
Btt . Qt lv 3
,m
qv
Vblmin
Vbl
=
2.6 ×14410
= 410, 656m3
140
Trang 19
Đồ án môn học : Lò Hơi
Xác định thể tích tính toán của buồng lửa theo công thức
Vbltt = (3- ) Vblmin = (3-..410,656 611,533m3.>
qvtt
=
Btt × Qt lv 2, 6 ×14410
=
= 93kWm3
tt
Vbl
611,533
<
Để tính ti ếp phải chia buồng lửa theo chiểu cao thành 3 vùng: vùng ph ễu tro l ạnh, vùng có d ạng
lăng trụ: từ miệng phễu tro lạnh đến các mành ống nhô vào bu ồng l ửa, vùng trên cũng b ằng chi ều
cao của các mành ống nhô vào và phần có tiết diện ngang nhỏ lại
Chiều cao của phễu tro lạnh = 0,5.(b-b’).tg = 0,5.(5,6-1).tg( = 3,3m
Thể tích nửa trên của phễu tro lạnh được xác định:
= (b+ ). .a = (5,6 +
Thể tích vùng trên cùng của buồng lửa:
Vvt = a x b’’x hm = 7 .1.3,5 = 107,9 m3
Với b’’ chiều sâu vùng trên buồng lửa đã trừ phần nhô vào của các mành ống . Lấy
Thể tích phần lăng trụ của buồng lửa:
Vltr = Vbltt - Vpl - Vvt
= 609,9 – 51,367 – 107,9 = 450,6m3
Chiều cao phần lăng trụ của buồng lửa được xác định theo thể tích và tiết diện ngang của lăng
trụ:
hltr= = 11,46 m
Chiều cao tính toán của buồng lửa là :
Chiều dài tính toán của mặt nghiêng của các dàn ống nghiêng là :
Diện tích các tường bề mặt buồng lửa :
a ) Diện tích tường bên:
Trang 20
Đồ án môn học : Lò Hơi
Fb = (hltr + hm ).b + (b +
=>
b + b * hpl
).
2
4
= (11, 46 + 4, 4).5, 6 + (5, 6 +
5, 6 + 1 3,3
).
2
4
=96,3 m2
b) Diện tích tường sau:
Fs = (hltr + hm + Lng − hrb ).a
=(11,46+4,4+2-3,3).7 =97,23 m2
c)Diện tích tường trước:
Ft = (hltr + Lng + hm ).a
=(11,46+2+4,4).7 =125,3 m2
d) Diện tích tường buồng lửa:
F=2Fb+Fs+Ft=2.96,3+97,23+125,3 =415,1 m2
Trang 21
Đồ án môn học : Lò Hơi
Trang 22
Đồ án môn học : Lò Hơi
4.2 TÍNH NHIỆT BUÔNG LỬA
4.2.1 Dàn ống sinh hơi.
Bước ống của dàn ống sinh hơi ảnh hưởng đến khả năng bảo vệ tường lò và đảm bảo quá
trình cháy ổn định.
Lò sản xuất hơi có áp suất không lớn nên chọn ống d=60mm.
Bước ống trong buồng lửa s = 1,25d=75mm.
Khoảng cách từ tâm dàn ống sinh hơi đến tường e = d =60mm.
Hệ số góc tường của dàn ống: tra toán đồ 1b tài liệu [1] cho e=d và s/d=1,25 ta
được hệ số góc χ= 0,98.
Số ống của tường trước: Ntr=
Số ống của tường sau:
Số ống của một tường bên
a − 2e 7000 − 2.60
=
= 91
s
75
ống
Ns=Ntr= 91 ống
Nb=
b − 2e 5600 − 2.60
=
= 73
s
75
ống.
Cụm pheston: chính là các ống của dàn ống sinh hơi tường sau nối lên bao hơi,
đoạn đi ra của cửa buồng lửa. Để khói đi ra buồng lửa vào bộ quá nhiệt qua cụm pheston
được dễ dàng thì đoạn ống ở đây ngưởi ta bố trí thưa hơn. Muốn vậy ta tách ống tường
sau thành 4 dãy, mỗi dãy 25 ống. Do các ống được bố tri thưa nên không xảy ra hi ện t ượng
đóng xỉ..
BẢNG 4: ĐẶC TÍNH DÀN ỐNG SINH HƠI
T
T
Thông số
Kí
hiệu
1
Đường kính ngoài
của ống
Bước ống
Bước ống tương
đối
2
3
Đơ
n vị
Tườn
g sau
Tườn
g bên
Phes
-ton
NBX
D
Tườn
g
trước
Mm 50
50
50
50
28
S
S/d
Mm 62,5
1,25
62,5
1,25
62,5
1,25
62,5
1,25
160
5,3
Ghi chú
Trang 23
Đồ án môn học : Lò Hơi
4
5
6
7
8
Khoảng cách từ
tâm ống đến
tường
Diện tích bề mặt
bức xạ
Hệ số bức xạ hữu
hiệu
Số ống
Tổng diện tích bề
mặt bức xạ hữu
hiệu
E
Mm 60
65
65
Hbx
m2
123
95,3
94,36
χi
0,98
0,98
0,98
N
ống 92
92
2
m
1210,7
∑H
bx
73
65
65
897,5
92
Hbx=χ×
F
39
Chiều rộng tấm b = 6m
Chiều dài tấm l=6 m
số tấm:
i=
a − 2e
7000 − 2.65
+1 =
+ 1 = 13
s1
600
Số ống trong một tấm: n=
b
6000
+1 =
+ 1 = 38
s
160
tấm
ống
Fqn=l.b.i.2=6.6.13.2=897,5 m2
Trang 24
BẢNG 5: TÍNH NHIỆT BUỒNG LỬA
Ký
T Tên
i môn học : LòĐơ
Đồđạán
hiệ Hơi Công thức
T lượng
n vị
u
Thể tích
1
Vbl m3
Vbl
buồng lửa
2
3
4
5
6
7
8
9
1
0
1
1
1
2
1
3
1
4
1
ϕ
Hệ số bảo ôn
Lượng không
khí ra khỏi
bộ sấy không
khí
Entanpi của
không khí
lạnh
Lượng không
khí lạnh lọt
vào buồng
lửa
Entanpi của
không khí
nóng
Nhiệt do
không khí
đưa vào lò
Nhiệt lượng
hữu ích
buồng lửa
Nhiệt độ
cháy lý
thuyết
Chiều dày
hữu hiệu của
lớp bức xạ
khói
Phân áp suất
khí 3 nguyên
tử
Nồng đọ tro
bay
ϕ = 1−
Kết
qủa
Thay số/ cơ sở chọn
Đã tính
q5
q5 + η
ϕ = 1−
0, 7
0, 7 + 56,56
410,65
6
0,992
Đã tính ở mục 2.2.3
I0kkl
KJ/
Kg
Δα
lọ t
I
0
kk
n
KJ/
Kg
QKK
KJ/
m3
Qbl
KJ/
m3
˚C
ϴa
S
1,05
o
I kkl
= (1, 2866 + 0,0001201t )t.V(1,kko 2866 + 0,0001201.30)30.5,954
Δαlọt= Δαbl+ Δng
0,1 + 0,1
Tra bảng entanpi
của khói và không
khí
Tra theo nhiệt độ
không khí nóng đã chọn
ở mục 1.3.3
tkkn=360˚C
0
0
Qkkn = β'' .I kkn
+ ∆ bl + ng .I kkl
231
0,2
2850
1,05.2850+231.0,2
2896,4
Qbl=
Qbl=
24896,
4
Tra bảng entanpi
của khói và không
khí
Ứng với
Iokk=Qbl=24896,4 kJ/kg
1942,6
M
S=3,6
Pk
Bar Chọn
µ
g/
m3 t
Vbl
Ft
410, 656
415,1
3,552
3,6
0,1
Đã tính mục 2.2.2
27,7
c
Nhiệt độ ra
Tbl’
khỏi buồng
’
lửa dự kiến
Entanpi của
I ''
khói ra buồng bl
lửa dự kiến
Nhiệt dung
VCt
˚C
kJ/
kg
kJ/
Đã chọn trước
Tra bảng entanpy
của khói và không
khí theo Tbl’’
Q − I ''
V .Ctb = bl ''bl
1050
Tbl’’=1050˚C
24896, 4 − 12218, 5
12218,
Trang 25
5
