Tài liệu Đồ án môn học lò hơi . PHẦN I doc

Đồ án môn học lò hơi
PHẦN I
NHIỆM VỤ THIẾT KẾ
1. Sản lượng định mức của lò hơi: D
dm
= 320 t/h
2. Thông số hơi:
- Ap suất của hơi ở đầu ra của bộ quá nhiệt: p
qm
= 170 bar
- Nhiệt độ của hơi ở đầu ra của bộ phận quá nhiệt: t
qn
= 570
o
C
3. Nhiệt độ nước cấp: t
nc
= 230
o
C
4. Nhiệt độ không khí nóng: t
n
kk
= 350
o
C
5. Nhiệt độ không khí lạnh: t
l
kk
= 30
o

C
6. Nhiệt độ khói thải: 
th
= 140
o
C
7. Thành phần nhiên liệu:
Thành
phần
C
lv
H
l
v
N
l
v
O
l
v
S
lv
A
lv
W
lv
t t
1
t
3

V
cb
% 70,
6
3,
4
1,
2
1,
9
2,7 15,
2
5
o
C 117
0
147
0
13
8. Nhiệt trị thấp làm việc: Q
lv
t
= 27424 KJ/Kg
9. Chọn loại nhiên liệu đốt
Theo TBLH T
1
trang 13 với V
cb
= 13% < 17% nên ta chọn than
antraxit

Yêu cầu:
Dựa vào các thông số làm việc của lò hơi đã yêu cầu để tiến hành tính
toán, thiết kế, xác định cấu tạo của các thiết bị, đồng thời vẽ lên bảng
vẽ cấu trúc lò hơi.
Đồ án môn học lò hơi
Sơ đồ cấu trúc lò hơi :
Hình 1 :
1 : Bao hơi. 8 : Bộ hâm nước cấp I.
2 : Bộ pheston. 9 : Bộ sấy không khí cấp I
3 : Bộ quá nhiệt cấp II. 10 : Dàn ống sinh hơi.
4 : Bộ giảm ôn. 11 : Vòi phun.
5 : Bộ quá nhiệt cấp I. 12 : Ống góp dưới.
6 : Bộ hâm nước cấp II. 13 : Phần đáy thải xỉ.
7 : Bộ sấy không khí cấp II 14 : Đường khói thoát.
Đồ án môn học lò hơi
PHẦN II
XÁC ĐINH CẤU TRÚC  CÂN BẰNG NHIỆT LÒ HƠI .
Trước khi tính toán cần xác định sơ bộ dạng lò hơi gồm :
 Chọn lò hơi đốt bột than
 Thải xỉ khô (do nhiệt độ chảy lỏng của tro rất cao t
3
=1470
0
C )
 Một bao hơi
 Dạng đường khói đi : hình chữ
 Sơ đồ làm khô nhiên liệu kiểu kín
 Bộ quá nhiệt đối lưu hai cấp, bố trí hỗn hợp với dòng khói.
 Bộ hâm nước và bộ sấy không khí đều bố trí hai cấp đặt xen kẽ
nhau. Theo đường khói đi bố trí như sơ đò cấu trúc.

 Tiến hành tính toán phụ.
TÍNH TOÁN PHỤ
1. Cân bằng không khí :
Hệ số không khí thừa

phụ thuộc vào loại nhiên liệu đốt, loại
thiết bị buồng lửa và điều kiện vận hành. Trong thiết kế này chọn :
,
bl

=

bl
= 1.2 .
Hệ số không khí lọt chọn theo bảng (10.3)/ TBLH như sau :
- Buồng lửa Ôâ
bl
= 0,08 (do D > 120 t/h)
- Cụm pheston
bl


= 0
- Bộ quá nhiệt đối lưu
l
: do D > 120 t/h nên
+ Cấp I : Ôâ
qnI
= 0,015
+ Cấp II : Ôâ

qnII
= 0,015
- Bộ hâm nước ( Kiểu ống thép trơn )
+ Cấp I : Ôâ
hnI
= 0.02
+ Cấp II : Ôâ
hnII
= 0.02
- Bộ sấy không khí ( Kiểu ống thép trơn )
+ Cấp I : Ôâ
skkI
= 0.03
Đồ án môn học lò hơi
+ Cấp II : Ôâ
skkII
= 0.03
Công thức xác định hệ số không khí thừa đầu ra : 
,,
= â
,
+ 
Hệ số không khí
thừa
STT Tên bề mặt đốt
Đầu vào
'

Đầu ra
â”

1 Buồng lửa 1,2
2 Cụm pheston 1,2 1,2
3 Bộ quá nhiệt cấp II 1,2 1,215
4 Bộ quá nhiệt cấp I 1,215 1,23
5 Bộ hâm nước cấp II 1,23 1 ,25
6 Bộ hâm nước cấp I 1,25 1,28
7 Bộ sấy không khí cấp II 1,28 1,3
8 Bộ sấy không khí cấp I 1,3 1,33
Lượng không khí lọt vào hệ thống máy nghiền than(Máy nghiền bi)
dược chọn theo tiêu chuẩn thiết kế : 
n
= 0,08
Hệ số không khí thừa đầu ra bộ sấy không khí cấp II (Lượng không
khí ra khỏi bộ sấy không khí cấp II ) 
n
kk
= ”
scII
= 
bl
- 
0
- 
n

= 1,2 - 0,1 - 0,08 = 1,02 .
(
0
= 0,1 : lượng không khí lọt vào buồng lửa )
2. Thể tích không khí lý thuyết ( V

0
kk
)
Tất cả các tính toán về thể tích , entanpi của không khí và sản phẩm
cháy đều tiến hành tính toán với một Kg nhiên liệu rắn :
- Lượng không khí khô lý thuyết cần thiết để đốt cháy hoàn toàn 1 kg
nhiên liệu rắn :
V
0
kk
= 0,0889 (C
lv
+ 0,375 S
lv
) + 0,265 H
lv
- 0,0333 O
lv
= 0,0889 ( 70,6 + 0,375.2,7) + 0,265.3,4 - 0,0333.1,9
= 7,2 m
3
tc/kg .
Đồ án môn học lò hơi
3. Thể tích sản phẩm cháy lý thuyết ( = 1)
Khi quá trình cháy xảy ra hoàn toàn thì sản phẩm cháy bao gồm :
CO
2
, SO
2
, N

2
, và H
2
O .Trong đó hỗn hợp (CO
2
, SO
2
, N
2
) gọi chung
là khói khô , ký hiệu là V
0
KKhô
.
Vì khi phân tích khói , CO
2
& SO
2
thường được xác định chung với
nhau nên ta kí hiệu chung là RO
2
Vậy ta có thể tích khói lý thuyết là :
V
0
Khói
= V
0
KK
+ V
0

H2O
- Xác định thể tích khói khô lý thuyết V
0
Kkhô
Ta có V
0
Kkhô
= V
0
RO2
+ V
0
N2
Trong đó : V
0
N2
: Thể tích lý thuyết của N
2
trong khói .
V
0
N2
= 0,79.V
0
kk
+ 0,8
100
lv
N
= 0,79. 7,2 + 0,8.

100
2,1
= 5,7 m
3
tc/kg .
- Xác định lượng hơi nước lý thuyết trong khói V
0
H2O
:
V
0
H2O
= 0,111 H
lv
+ 0,0124 W
lv
+ 0,0161 .V
0
kk
= 0,111. 3,4 + 0,0124. 5 + 0,0161. 7,2 = 0,557 m
3
tc/kg.
- Xác định V
0
RO2
:
V
0
RO2
= 1,866



100
375,0
lvlv
SC 
= 1,866.
100
7,2.375,06,70

= 1,336 m
3
tc/kg .
 Vậy thể tích khói khô lý thuyết :
V
0
kk
= V
0
RO2
+ V
0
N2
= 1,336 + 5,7 = 7,036 m
3
tc/kg.
- Thể tích khói lý thuyết :
V
0
kk

= V
0
RO2
+ V
0
N2
+ V
0
H2O
= 1,336+ 5,7+ 0,557 = 7,593
m3tc /kg.
4. Đặc tính sản phẩm cháy khi các hệ số không khí thừa khác
nhau : Xem bảng 2 & bảng 3.
- Entanpi của không khí lý thuyết :
I
0
kk
= V
0
kk
. C
kk
.
kk
Trong đó : V
0
kk
: Thể tích của không khí lý thuyết, ( m
3
tc/kg) .

C
kk
: Nhiệt dung riêng các loại khí , (kj/m
3
tc) .

kk
: Nhiệt độ các loại khí , (
0
C) .
- Entanpi của khói lý thuyết ( Bảng 3-2_TBLH)
I
0
kk
= V
RO2
(C)
RO2
+ V
0
N2
.(C)
N2
+ V
0
H2O
.(C)
H2O
- Entanpi của tro bay :
Itr =

100
lv
A
.a
b
(C)tr
Có a
b
= 0,9 : Tỷ lệ độ tro của nhiên liệu bay theo khói ( Trang 34
- TBLH - T1)
Đồ án môn học lò hơi
Vì
lv
t
lv
b
Q
Aa
10
3
=
27424
2,15.9,0.10
3
= 0,5 < 6 nên có thể bỏ qua.
- Entanpi của khói thực tế :
0000
)1()1(
kkktrokkkk
IIIIII 


5. Cân bằng nhiệt và tính lượng tiêu hao nhiên liệu của lò hơi:
Xem bảng 4
* Tính phụ :
a. Chọn q
4
= 6% do dạng buồng lửa là buồng lửa phun thải xỉ khô
nhiên liệu là than Antraxit.
b. Chọn q
3
= 0,5% chọn theo dạng buồng lửa và nhiên liệu đốt, (Trang
33 - TBLH - tập 1 )
c.Tính q
2
: q
2
=
âv
Q
Q
2
.100% =




lv
t
l
kkth

th
k
Q
qII
4
100. 

=




27424
610074,344.33,195,1914


= 0,5 %  (4%

7%) , Thoả mãn.
Với: I
th
k
=1914,95 KJ/kg , ( t
th
=140
0
C ) ; I
l
kk
= 344,74 KJ/kg

d. Tính q
5
: q
5
= f (D) = 0,4 (Đồ thị q
5
= f ( D ) Trên hình 4-1 -
TBLH - T1 /34 )
e. Tính q
6
: q
6
=


lv
t
lv
traî
Q
ACa
.

Trong đó :
a
x
= 0,1 : tỉ lệ tro rơi theo xỉ, phụ thuộc vào loại lò hơi, lò thải xỉ
khô a
b
= 0,9 a

x
= 0,1
C = 0,933 : Nhiệt dung riêng của tro xỉ (Bảng 4-1 /TBLH - T1
)
 = 600
0
C : Nhiệt độ của xỉ thải
q
6
=
27424
600.2,15.933,0.1,0


Có thể bỏ qua
f. Tính Q
hi
= D
đm
(i
qn
- i
nc
) =
3600
10.320
3
(3116,25 - 994) = 188,6.10
3
KW

Với : i
qn
= 3116,25 KJ/kg , tra bảng nước chưa sôi và hơi quá nhiệt ở
p
qn
=187 bar ,

t
qn
= 570
0
C
i
nc
= 994 KJ/kg Ở t
nc
= 230
0
C , p
nc
= 198
0
C
Đồ án môn học lò hơi
Đồ án môn học lò hơi
Bảng 2 : Đặc tính của sản phẩm cháy .
ST
T
Tên đại lượng và công
thức tính .

Kí
hiệ
u
Đơn vị
B.Lửa
&
Phesto
n
BQN
cấp II
BQN cấp
I
BHN
cấp
II
BSK
K
Cấp
II
BHN
cấp I
BSK
K
cấp
I
Khói
thải
1
Hệ số không khí thừa
trung bình

)(5,0
"'



1,2
1,207
5
1.225 1,24
1,26
5
1,29
1,31
5
1,33
2
Thể tích không khí thừa
0
).1(
kk
V

V
th
m
3
tc
/kg 1,44 1,494 1,602
1,72
8

1,90
8
2,08
8
2,26
8
2,37
6
3
Thể tích hơi nước thực tế
00
2
)1(0161,0
kkOH
VV 

V
H
2O
m
3
tc
/kg 0,58 0,581 0,83
0,58
5
0,58
8
0,59
0,59
4

0,59
5
4
Thể tích khói thực tế
V
0
R02
+ V
N2
+ (

-1)
V
0
KK
+ V
H2O
V
k
m
3
tc
/kg 9,056 9,111 9,221
9,34
9
9,53
2
9,71
4
9,89

8
10,0
07
5
Phân thể tích hơi nước
V
H2O
/V
k
r
H2
O
_ 0,064 0,064 0,063
0,06
3
0,06
2
0,06
1
0,06
0,05
9
6
Phân thể tích các khi
V
RO2
/V
K
r
RO

2
_ 0,148 0,147 0.145
0,14
3
0,14
0,13
8
0,13
5
0,13
3
7
Phân thể tích các khí 3
nguyên tử
r
n
= r
H2O
+ r
RO2
r
n
_ 0,212 0,211 0,208
0,20
6
0,20
2
0,20
1
0,19

5
0,19
2
Đồ án môn học lò hơi
8
Nồng độ tro bay trong
khói
)9,0(
.
10 
b
K
b
lv
a
V
aA


g/m
3
tc
15,95 15,85 15,66
15,4
5
15,1
5
14,8
7
14,5

9
14,4
3
Bảng 3 - Entanpi của sản phẩm cháy (dựa vào bảng 3-2 trang 28 - TBLH T
1
).
t I
0
KK
I
0
k
I
ttro

bl
=1.2
5

qn2
=
1,275

qn1
= 1,
3

hn2
=1.32


skk2
=1.3
4

hn1
=1.
39

skk1
=1.4
4
0
C Kj/kg Kj/kg
Kj/k
g
- - - - - - -
100 935,64 1049,89 1358,65
200 1880,93 2128,69 2692,97 2749,4
300 2843,21 3238,77 4034,87 4091,71
400 3824,64 4381,16 5337,32 5452,06 5528,55
500 4830,48 5668,84 6876,46 702137 7117,98
600 5856,19 6795,3 8106,22 8223,35 8399,03
700 6903,79 7952,67 9436,98 9540,54 9678,62
800 7852,03 9254,5 10942,69
11060,4
7
900 9049,97 10525,3 12008.5 12471,13 12608,6
Đồ án môn học lò hơi
9 7 8
100

0
10142,64
11826,2
3
13494.9
1
14016,9
14169,0
4
110
0
11250,36
12985,0
2
14828.6
5
15403,85
120
0
12370,75
14490,8
1
16507.5
2
17150,02
130
0
13498,99
15843,0
6

18041.2
3
140
0
14634,14
17316,5
3
19697.9
6
150
0
15778,80
18574,2
7
21139.3
9
160
0
16932,10
19956,6
4
22690.7
7
170
0
18088,27
21278,9
3
24268.6
6

180
0
19254,67
22746,2
4
25872.0
4
190
0
20421,50 24149,4
27463.6
2
200
0
21600,06
25558,9
1
29032.3
7
Đồ án môn học lò hơi
Bảng 4 - Cân bằng nhiệt và tính lượng tiêu hao nhiên liệu
của lò hơi
STT Đại
lượng
Đơn
vị
Tên đại lượng hay cơ sở chọn
,công thức
Kết quả
1 Q

lv
t
KJ/kg Nhiệt trị thấp làm việc của nhiên
li
ệu
27424
2

th
0
C Nhiệm vụ thiết kế 140
3 I
th
k
KJ/kg
V
th
.C
th
. 
th
(tra bảng 3)
1914,95
4 I
l
kk
KJ/kg
V
kk
0

.C
kk
. t
kki
.
th
= 7,2.1,2.30.1,33
344,74
5 q
4
% Chọn theo cấu tạo buồng lửa ,
cách đốt nhi
ên liệu
6
6 q
3
% Chọn theo buồng lửa , nhiên liệu
đốt
0,5
7 q
2
%
)(
)q100).(.(
4


f
Q
II

lv
t
kkth
th
k


5
8 q
5
%
Xác định theo đồ thị q
5
= f (D)
0,4
9 q
6
%
lv
t
lv
traî
Q
ACa
.).(

quá nhỏ bỏ qua
0
10


- 1-q
5
/100 hệ số bảo ôn 0,996
11


6
2
i
i
q
% q
2
+q
3
+q
4
+q
5
+q
6
11,9
12

%
100-


6
2

i
i
q
88,1
13 i
nc
KJ/kg Tra bảng hơi nước 994
14 i
qn
KJ/kg Tra bảng hơi quá nhiệt 3116,25
15 Q
hi
KW
D(i
qn
-i
nc
) = )99425,3116.(
3600
10.320
3

188,6 .
10
3
16 B Kg/h
881,0.27424
3600.10.6,188
.
3600.

3


t
lv
t
hi
Q
Q
28,1.10
3
17 B
tt
Kg/h
B.
100
100
4
q
26,4.10
3
Đồ án môn học lò hơi