Đồ án lò hơi

Đồ án môn học: Lò hơi GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng

SVTH: Vân Hiếu-Thế Minh Page1

MỤC LỤC:

MỤC LỤC: 1
LỜI NÓI ĐẦU: 3
CHƢƠNG 1:NHIỆM VỤ THIẾT KẾ VÀ PHƢƠNG PHÁP TÍNH. 4
1.1 Nhiệm vụ thiết kế: 4
1.2 Xác đinh sơ bộ dạng lò hơi: 4
1.3 Nhiệt độ khói và không khí 5
CHƢƠNG 2:TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH CHÁY CỦA NHIÊN LIỆU 7
2.1 Tính thể tích của không khí lý thuyết: 7
2.2 Tính thể tích sản phẩm cháy lý thuyết: 7
2.3 Tính entanpi của không khí và khói: 10
CHƢƠNG 3:CÂN BẰNG NHIỆT CHO LÒ HƠI 14
3.1 Lượng nhiệt đưa vào lò hơi: 14
3.2 Xác định tổn thất nhiệt của lò hơi: 14
3.3 Lượng nhiệt sử dụng có ích: 15
3.4 Hiệu suất lò hơi và lượng tiêu hao nhiên liệu: 16
CHƢƠNG 4 :THIẾT KẾ BUỒNG LỬA 17
4.1 Xác định kích thước hình học của buồng lửa: 17
4.2 Dàn ống sinh hơi: 20
CHƢƠNG 5:THIẾT KẾ DÃY PHESTON 27
5.1 Đặc tính cấu tạo: 27
5.2 Tính truyền nhiệt dãy pheston: 27
CHƢƠNG 6:PHÂN PHỐI NHIỆT LƢỢNG CHO CÁC BỀ MẶT ĐỐT 34
CHƢƠNG 7:THIÊT KẾ BỘ QUÁ NHIỆT 39
7.1 Thiết kế bộ quá nhiệt cấp II: 41
7.2. Thiết kế bộ quá nhiệt cấp I: 51

CHƢƠNG 8:THIẾT KẾ BỘ HÂM NƢỚC CẤP II. 56
Đồ án môn học: Lò hơi GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng

SVTH: Vân Hiếu-Thế Minh Page2

CHƢƠNG 9:THIẾT KẾ BỘ SẤY KHÔNG KHÍ CẤP II 62
CHƢƠNG 10:THIẾT KẾ BỘ HÂM NƢỚC CẤP I 69
CHƢƠNG 11:THIẾT KẾ BỘ SẤY KHÔNG KHÍ CẤP I 75
TÀI LIỆU THAM KHẢO: 83

Đồ án môn học: Lò hơi GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng

SVTH: Vân Hiếu-Thế Minh Page3

LỜI NÓI ĐẦU:
Điện năng là một phần không thể thiếu được trong phát triển của nền
kinh tế quốc dân. Điện năng có thể sản xuất bằng nhiều cách: thủy điện,
nhiệt điện, điện nguyên tử, dung năng lượng mặt trời nhưng trong đó
dùng nhiệt năng vẫn đóng vai trò quan trong không nhỏ, nhất là đối với
những nước có nên công nghiệp đang phát triển như nước ta.Trong nhà
máy nhiệt điện, lò hơi là bộ phận không thể thiếu được trong việc sản
xuất hơi chạy tuốc bin để quay máy quát điện ngoài ra nó còn là nguồn
cung cấp hơi cho các ngành công nghiệp nhẹ khác như là sấy, sinh hoạt
hằng ngày…
Trong kỳ học này, em được phân công thiết kế lò hơi có sản lượng
150 T/h. Với sự giúp đỡ và hướng dẫn của thầy PGT.TS Hoàng Ngọc
Đồng cùng với việc nghiên cứu các tài liệu khác, em đã hoàn thành
được bản thiết kế này.
Do kiến thức còn hạn chế nên quá trình thiết kế không tránh khỏi sai
sót, em kính mong quí thầy cô góp ý kiến và chỉ dẫn cho em để hoàn

thiện đồ án một cách tốt nhất.
Sinh viên thực hiện:
Đoàn Nguyên Vân Hiếu-09NL
Trương Thế Minh-09NL


Đồ án môn học: Lò hơi GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng

SVTH: Vân Hiếu-Thế Minh Page4

CHƢƠNG 1:
NHIỆM VỤ THIẾT KẾ VÀ PHƢƠNG PHÁP TÍNH.

1.1 Nhiệm vụ thiết kế:
1.1.1 Sản lƣợng định mức của lò hơi: D = 150 tấn/giờ.
1.1.2 Thông số hơi:
- Áp suất hơi ở đầu ra bộ quá nhiệt: P
qn
= 64 bar
- Nhiệt độ hơi quá nhiệt: t
qn
=445
0
C
1.1.3 Nhiệt độ nƣớc cấp: t
nc
= 180
0
C
1.1.4 Nhiệt độ không khí lạnh: t

kkl
= 30
0
C
1.1.5 Nhiên liệu là than có các đặc tính sau:
Tên thành phần
C
lv
H
lv
O
lv
N
lv
S
lv
A
lv
W
lv
V
c
Phần trăm (%)
41,82
2,65
0,87
3,42
2,24
39
10

42.5

1.1.6 Nhiệt độ bắt đầu biến dạng: t
1
=1160
0
C
1.1.7 Nhiệt trị thấp của nhiên liệu: 


=17750 kJ/kg

1.2 Xác đinh sơ bộ dạng lò hơi:
1.2.1 Chọn phƣơng pháp đốt và cấu trúc buồng lửa:
Do công suất lò hơi là 150 T/h và sử dụng nhiên liệu rắn nên sử dụng lò hơi
buồng lửu phun.
Độ tro không cao, tro khó chảy (nhiệt độ chảy lỏng t
3
cao) và lượng chất bốc
cũng không quá thấp nên chọn phương pháp thải xỉ khô.
Chọn lò hơi bố trí theo kiểu chữ  vì đây là loại lò hơi phổ biến nhất hiện nay.
Ở loại này các thiết bị nặng như: quạt khói, quạt gió, bộ khử bụi, ống khói đều đặt
ở vị trí thấp nhất

1.2.2 Chọn dạng cấu trúc của các bộ phận khác của lò hơi:
1.2.2.1 Dạng cấu trúc của pheston:
Kích thước cụ thể của pheston sẽ được xác đinh sau khi đã xác định cấu tạo cụ
thể của buồng lửa và các dàn ống xung quanh nó.
Nhiệtđộ khói ra khỏi buồng lửa (trước cụm pheston) được chọn theo mục 1.3.2

Đồ án môn học: Lò hơi GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng

SVTH: Vân Hiếu-Thế Minh Page5

1.2.2.2 Dạng cấu trúc của bộ quá nhiệt :
Nhiệt độ hơi quá nhiệt: t
qn
= 445
0
C< 510
0
C nên chọn bộ quá nhiệt đối lưu 2
cấp

1.2.2.3 Bố trí bộ hâm nước và bộ sấy không khí
Do công suất lò hơi lớn và đốt than bột đòi hỏi nhiệt độ không khí nóng cao nên
bố trí bộ hâm nước hai cấp và bộ sấy không khí cũng hai cấp đặt xen kẽ nhau theo
thứ tự: bộ hâm nước cấp II, bộ sấy không khí cấp II; bộ hâm nước cấp I và bộ sấy
khôngkhí cấp I (theo chiều đường khói đi ra).

1.2.2.4 Đáy buồng lửa:
Dùng buồng đốt than thải xỉ khô nên đáy làm lạnh tro có dạng hình phểu, cạnh
bên nghiêng so với mặt phẳng ngang một góc bằng 55º.

1.3 Nhiệt độ khói và không khí
1.3.1 Nhiệt độ khói thoát ra khỏi lò 
th
:
Độ ẩm qui dẫn:

qd
W
=10000.
lv
t
lv
Q
W
= 10000.
17750
10
= 5,634 (g/MJ)

Dựa vào bảng 1.1 trang 6 Tài liệu [1], chọn được 
th
=120 ºCvới nhiên liệu rẻ
tiền. Nhờ đó nếu sau này sử dụng nhiên liệu đắt tiền, chất lượng cao thì lò hơi vẫn
hoạt động tốt.

1.3.2 Nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa 
”
bl
:
Chọn nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửakhoảng 
”
bl
= 1050
0
C.

1.3.3 Nhiệt độ không khí nóng :
Buồng lửa thải xỉ khô với hệ thông nghiền than kiểu kín, dùng không khí làm
môi chất sấy, với than sử dụng là than Antraxit: t
kkn
= 370
0
C

Đồ án môn học: Lò hơi GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng

SVTH: Vân Hiếu-Thế Minh Page6

SƠ ĐỒ CẤU TẠO TỔNG THỂ CỦA LÒ HƠI:

Chú thích:
1-Bao hơi 8-Bộ hâm nước cấp 1
2-Bộ pheston 9-Bộ sấy không khí cấp 1
3-Bộ quá nhiệt cấp 2 10-Dàn ống sinh hơi
4-Bộ giảm ôn 11-Vòi phun
5-Bộ quá nhiệt cấp 1 12-Ống góp dưới
6-Bộ hâm nước cấp 2 13-Phần đáy thải xỉ
7-Bộ sấy không khí cấp 2 14-Đường khói thải

Đồ án môn học: Lò hơi GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng

SVTH: Vân Hiếu-Thế Minh Page7

CHƢƠNG 2:
TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH CHÁY CỦA NHIÊN LIỆU

2.1 Tính thể tích của không khí lý thuyết:
Được tính cho 1 kg nhiên liệu rắn :
V
0
kk
= 0,0889 ( C
lv
+ 0,375 S
lv
) + 0,265 H
lv
– 0,033 O
lv
[m
3
tc
/kg]
= 0.0889 (41,82 + 0,375 . 2,24) + 0,265 . 2,65 – 0,033 . 0,87
= 4,466 [m
3
tc
/kg]

2.2 Tính thể tích sản phẩm cháy lý thuyết:
Khi quá trình cháy xảy ra hoàn toàn, sản phẩm cháy của nhiên liệu sẽ chỉ bao
gồm các khí: CO
2
, SO
2
, N

2
, O
2
và H
2
O. Chỉ tính chung thể tích khí 3 nguyên tử vì
chúng cả khả năng bức xạ rất mạnh: CO
2
, SO
2
, ký hiệu V
RO2
= V
CO2
+ V
SO2
. Ở
trạng thái lý thuyết ta tính hệ số không khí thừa  = 1 nhưng trong thực tế quá trình
cháy luôn xảy ra với hệ số không khí thừa > 1.
2.2.1 Thể tích sản phẩm cháy lý thuyết:
Khi cháy 1 kg nhiên liệu rắn hoặc lỏng :
V
RO2
= V
CO2
+ V
SO2
= 0,01866 ( C
lv
+ 0,375S

lv
) , m
3
/kg
= 0,01866 ( 41,82 + 0,375 . 2,24 )
= 0,796 (m
3
tc/kg)
V
0
N2
= 0,79.V
0
KK
+ 0,008.N
lv
 0,79 V
0
KK

= 0,79. 4,466 = 3,528 m
3
tc/kg
V
0
H2O
= 0,111.H
lv
+ 0,0124.W
lv

+ 0,0161V
0
KK
+ 0,24.G
ph
, m
3
tc
/kg
= 0,111. 2,65 + 0,0124. 10 + 0,0161. 4,466 + 0,24 . 0 ,m
3
tc
/kg
= 0,49 m
3
tc
/kg.
Trong đó G
ph
là lượng hơi để phun dầu vào lò, mà ở đây dung nhiên liệu
thannên G
ph
= 0 kghơi/kgdầu.
Thểtích khói khô lý thuyết :
V
0
kkho
= V
RO2
+ V

0
N2
= 0,796 + 3,528 = 4,324 m
3
tc
/kg.
Thể tích khói lý thuyết :
V
0
K
= V
0
kkho
+ V
0
H2O
= 4,324 + 0,49 = 4,814 m
3
tc
/kg.



Đồ án môn học: Lò hơi GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng

SVTH: Vân Hiếu-Thế Minh Page8

2.2.2 Xác định hệ số không khí thừa:
Hệ số không khí thừa ra khỏi buồng lửa chọn theo bảng 16: buồng lửa phun thải
xỉ khô với lò có D ≥ 75 T/h tra được hệ số không khí thừa  = 1,2. Lượng không

khí lọt vào trong đường khói được xác định theo bảng 2.1 trong tài liệu.

BẢNG 2.1: GIÁ TRỊ LƢỢNG KHÔNG KHÍ LỌT VÀO ĐƢỜNG KHÓI Δα:
STT
Các bộ phận của lò
Hệ số không khí lọt 
1
Buồng lửa
0,0
2
Pheston
0,0
3
Bộ quá nhiệt cấp 2
0,025
4
Bộ quá nhiệt cấp 1
0,025
5
Bộ hâm nước cấp 2
0,02
6
Bộ sấy không khí cấp 2
0,05
7
Bộ hâm nước cấp 1
0,02
8
Bộ sấy không khí cấp 1
0,05

9
Hệ thống nghiền than
0,1

Hệ số không khí thừa từng nơi trong buồng lửa được xác định bằng cách cộng
hệ số không khí thừa của buồng lửa với hệ số không khí lọt vào các bộ phận đang
khảo sát, được tính như sau:

Đồ án môn học: Lò hơi GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng

SVTH: Vân Hiếu-Thế Minh Page9

BẢNG 2.2: HỆ SỐ KHÔNG KHÍ THỪA:
STT
Các bộ phận của lò
Hệ số không khí thừa
Đầu vào ’
Đầu ra ”
1
Buồng lửa
1,2
1,2
2
Pheston
1,2
1,2
3
Bộ quá nhiệt cấp 2
1,2
1,225

4
Bộ quá nhiệt cấp 1
1,225
1,25
5
Bộ hâm nước cấp 2
1,25
1,27
6
Bộ sấy không khí cấp 2
1,27
1,32
7
Bộ hâm nước cấp 1
1,32
1,34
8
Bộ sấy không khí cấp 1
1,34
1,39

Lượng không khí ra khỏi bộ sấy không khí cấp 2
”
scII
= 
''
bl
- 
o
- 

n
= 1,2 - 0 -0,1 = 1,1

n
: Lượng không khí lọt vào hệ thống nghiền than, chọn 
n
= 0,1

o :
: Lượng không khí lọt vào buồng lửa, 
o
= 0.
2.2.3 Thể tích sản phẩm cháy thực tế:
Thể tích sản phẩm cháy thực tế được tính dựa trên thể tích sản phẩm
cháy lý thuyết.
2.2.3.1 Thể tích hơi nước:
V
H2O
= V
0
H2O
+ 0,0161 ( - 1 ) V
0
KK
, m
3
tc
/kg
= 0,49 + 0,0161 ( 1,2 – 1) . 4,466
= 0,504 m

3
tc
/kg
2.2.3.2 Thể tích khói thực:
V
K
= V
kkhô
+ V
H2O
= V
0
kkho
+ ( - 1 ) V
0
KK
+ V
H2O
, m
3
tc
/kg
Đồ án môn học: Lò hơi GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng

SVTH: Vân Hiếu-Thế Minh Page10

= 4,324 + (1,2 – 1).4,466 +0,504
=5,721 m
3
tc

/kg
2.2.3.3 Phân thể tích các khí:
- Khí 3 nguyên tử :
r
RO2
= V
RO2
/V
K
=0,796/5,721 = 0,139
- Hơi nước :
r
H2O
= V
0
H2O
/V
K
= 0,49/5,721 = 0,086
2.2.3.4 Nồng độ tro bay theo khói:
Nồng độ tro bay theo khói tính theo thể tích khói:
 = 10. (A
lv
.a
b
) /V
K
, g/m
3
tc

= 10. (39 . 0,95) /5,721 = 64,76 g/m
3
tc

Trong đó, a
b
là tỉ lệ tro bay, theo bảng 16 chọn được a
b
= 0,95.

2.3 Tính entanpi của không khí và khói:
Entanpi của không khí lý thuyết cần thiết cho quá trình cháy:
I
o
kk
= V
0
kk
(C
p
)
kk
,[kJ/kg]
trong đó: V
0
kk
– thể tích không khí lý thuyết, m
3
tc/kg

C
p
– nhiệt dung riêng của không khí, kJ/m
3
tcK
Entanpi của khói lý thuyết:

]/[,)()()(
222222
kgkJCVCVCVI
N
o
NOH
o
OHRORO
o
K



Trong đó: C: là nhiệt dung riêng, kJ/kgđộ
 - nhiệt độ của các chất khí,
o
C
Entanpi của tro bay:
I
tr
=





100
(C)
tr
,[kJ/kg]
Entanpi của khói thực tế:

]/[,)1()1( kgkJIIIIII
o
kk
o
Ktr
o
kk
o
KK



Mà I
tr
= 10
3
a
b
.A
lv
/
lv

t
Q
= 10
3
.0,95.39 /17750 = 2,08<6 nên bỏ qua không tính trong
công thức trên.

Đồ án môn học: Lò hơi GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng

SVTH: Vân Hiếu-Thế Minh Page11


BẢNG 2.3 ĐẶC TÍNH SẢN PHẨM CHÁY:
TT
Tên đại lượng và công
thức tính
Ký
hiệu
Đơn
vị
Buồng
lửa &
Pheston
Bqn
II
Bqn
I
Bhn
II
Bskk

II
Bhn
I
Bskk
I
Đường
thải
1
Hệ số không khí thừa
trung bình
 = 0,5(' + '')



_

1,2000

1,2125

1,2375

1,2600

1,2950

1,3300

1,3650

1,3650
2
Thể tích không khí thừa
( -1).V
o
kk


v
thua
kg
m
3
tc


0,8932

0,9490

1,0607

1,1612

1,3175

1,4738

1,6301

1,6301
3
Thể tích hơi nước:
V
o
OH
2
+0,0161( -1).V
o
kk


V
H2O
kg
m
3
tc


0,5044

0,5053

0,5071

0,5087

0,5112

0,5137

0,5162

0,5162
4
Thể tích khói:
V
2
RO
+
2
N
V
+ ( -1).V
o
kk
+
V
OH
2


v
khoi
kg
m
3
tc

5,7216

5,7783

5,8912

5,9939

6,1527

6,3115

6,4703

6,4703
5
Phân thể tích hơi nước
V
o
OH
2
/V
khoi


r
H2O

_
0,0856
0,0848
0,0832
0,0818
0,0796
0,0776
0,0757
0,0757
6
Phân thể tích khí RO
2
V
2
RO
/V
khoi


r
RO2


_

0,1391

0,1378

0,1351

0,1328

0,1294

0,1261

0,1230

0,1230
Đồ án môn học: Lò hơi GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng

SVTH: Vân Hiếu-Thế Minh Page12

7
Phân thể tích khí 3 nguyên
tử
r
k
= r
H2O
+ r
RO2

r
k


_

0,2247
0,2226
0,2183
0,2146
0,2090
0,2037
0,1987
0,1987
8
Nồng độ tro bay theo khói
(10.A
lv
.a
b
)/ V
khoi
, (a
b
=
0,95)


3
tc
m
g

64,7546
64,1192
62,8904

61,8128
60,2174
58,7024
57,2616
57,2616
Đồ án môn học: Lò hơi GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng

SVTH: Vân Hiếu-Thế Minh Page13

BẢNG 2.4: ENTANPI CỦA SẢN PHẨM CHÁY

Đồ án môn học: Lò hơi GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng

SVTH: Vân Hiếu-Thế Minh Page14

CHƢƠNG 3:
CÂN BẰNG NHIỆT CHO LÒ HƠI

3.1 Lƣợng nhiệt đƣa vào lò hơi:
Lượng nhiệt đưa vào lò hơi được tính cho 1 kg nhiên liệu rắn xác định theo
công thức:
Q
đv
= Q
t
lv
+ Q
n
kk
+ Q

nl
+ Q
ph
– Q
đ
,[kJ/kg]
Trong đó:
Q
t
lv
– nhiệt trị thấp làm việc của nhiên liệu, kJ/kg
Q
n
kk
– nhiệt do không khí nóng mang vào, chỉ tính khi không khí
được sấy nóng trước bằng nguồn nhiệt bên ngoài lò.Ở đây không khí được sấy
bằng khói lò ở BSKK nên Q
n
kk
= 0 kJ/kg
Q
nl
– nhiệt vật lý của nhiên liệu đưa vào lò, kJ/kg. Q
nl
rất bé nên ta bỏ
qua.
Q
ph
:nhiệt lượng do dùng hơi phun nhiên liệu vào lò.
Q

d
: nhiệt lượng phân hủy khi đốt đá dầu.
Đối với lò đốt than bột thì Q
ph
= 0 và Q
d
= 0. Như vậy đối với các lò
hơi đốt than mà không sấy không khí bằng nguồn nhiệt bên ngoài thì lượng nhiệt
đưa vào sẽ được coi gần bằng nhiệt trị thấp của nhiên liệu :
Q
đv
= Q
t
lv
= 17550 [kJ/kg]

3.2 Xác định tổn thất nhiệt của lò hơi:
3.2.1 Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về hóa học:
Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về hóa học q
3
thường chọn theo
tiêu chuẩn tính nhiệt, theo bảng 16 tra được q
3
= 0%. Vậy Q
3
= 0.

3.2.2 Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về cơ học:
Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về mặt cơ học q
4

được xác định theo
tiêu chuẩn tính nhiệt, theo bảng 16 ta được q
4
=5% :
Q
4
= q
4.
Q
dv
/100 = 5.17750/100 = 887,5 [kJ/kg]

3.2.3 Tổn thất nhiệt do khói thải mang ra ngoài:
Tổn thất nhiệt do khói thải mang ra ngoài Q
2
hoặc q
2
được xác định theo công
thức :
Đồ án môn học: Lò hơi GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng

SVTH: Vân Hiếu-Thế Minh Page15

)
100
1)((
4
2
q
IIQ

kklth


Trong đó: I
th
= 1075,42 kJ/kg (Tra bảng 2.4 
th
= 1,39 và 
th
= 120
0
C)
I
0
kkl
= V
0
kk
(Ct)
kkl
= 4,466 . 38,766 = 173,129 kJ/kg ;
Với : (Ct)
kkl
= t.(1,2866 + 0,0001201.t)
= 30. (1,2866 + 0,0001201.30)
=38,766 [kJ/m
3
tc
]
I

kkl
=
th
.I
0
kkl
= 1,39.172,86=240,28[kJ/kg]
Vậy Q
2
= ( 1075,42 – 240,7 )(1- 5/100 ) =793[kJ/kg]

100.
17750
793
100.
2
2

lv
t
Q
Q
q

= 4,47 %
3.2.3 Tổn thất nhiệt do tỏa nhiệt ra môi trƣờng xung quanh
Tổn thất nhiệt do tỏa nhiệt ra môi trường xung quanh Q
5
hoặc q
5

được xác định
theo toán đồ thực nghiệm. Với sản lượng lò D = 150 T/h, theo đồ thị Hình 3.1 trang
17 TL1 xác định ngay q5 = 0,55%. Từ đó có:
Q
5
= q
5
. Q
dv
/100 = 0,55 . 17750/100 = 97,63 [kJ/kg].

3.2.4 Tổn thất nhiệt xỉ mang ra ngoài
Do A
lv
= 39>Q
t
lv
/1000
Nên : q
6
= Q
6
.100/ Q
dv
= a
x
(C)
tr
.A
lv

/ Q
dv
= (1-0,95) . 39 .560 / 17750
= 0,0615%
Với t = 600
0
C tra bảng 2.3 trang 12 TL1 ta được:
(C)
tr
= 560 kJ/kg.
Q
6
= q
6
.Q
dv
/100= 0,0615.17750/100 = 10,92 [ kJ/kg]

3.3 Lƣợng nhiệt sử dụng có ích:
- Lượng nhiệt sử dụng hữu ích Q
1
trong lò được xác định bằng công thức:
Q
hi
=D
qn
(i
qn
-i
nc

) ,[kj/kg]
Trong đó:
D
qn
là sản lượng hơi quá nhiệt, D
qn
= 150 T/h.
Đồ án môn học: Lò hơi GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng

SVTH: Vân Hiếu-Thế Minh Page16

i
qn
là entanpi của hơi quá nhiệt. Tra bảng nước chưa sôi và hơi quá
nhiệt với t
qn
= 445 ºC và t
qn
= 64 bar, tađược i
qn
= 3285,5 kJ/kg.
i
nc
là entanpi của nước cấp. Tra bảng nuớc chưa sôi và hơi quá nhiệt
vớit
nc
=180 ºC, p=64bar, ta đượci
nc
= 763,1 kJ/kg.
Q

hi
=150 .1000 .( 3285,5 – 763,1 ) = 378360000 [kJ/h]
Lượng nhiệt sử dụng có ích tính cho 1kg nhiên liệu:
Q
1
= Q
dv
–Q
2
–Q
3
–Q
4
–Q
5
–Q
6

=17750 – 793,385 – 0 – 887,5 – 97,63 – 10,92
= 15960,57 [kJ/kg]

3.4 Hiệu suất lò hơi và lƣợng tiêu hao nhiên liệu:
3.4.1 Hiệu suất nhiệt lò hơi:
Hiệu suất nhiệt lò hơi  được xác định bằng công thức:
 =100-(q
2
+q
3
+q
4

+q
5
+q
6
) , [%]
= 100- ( 4,47+0+5+0,05+0,0615)
= 89,9185 %

3.4.2 Lƣợng tiêu hao nhiên liệu của lò:
Lượng tiêu hao nhiên liệu của lò B được xác định bằng công thức :

17750.899185,0
378360000
.

lv
tt
hi
Q
Q
B

= 23705,97 [kg/h]
3.4.3 Lƣợng tiêu hao nhiên liệu tính toán của lò:
Lượng tiêu hao nhiên liệu tính toán của lò được xác định bằng công thức:
B
tt
=B(1-
100
4

q
) [kg/h]
=23705,97. (1-
100
5
)
= 22520,675 [kg/h]
Đồ án môn học: Lò hơi GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng

SVTH: Vân Hiếu-Thế Minh Page17

CHƢƠNG 4 :
THIẾT KẾ BUỒNG LỬA

4.1 Xác định kích thƣớc hình học của buồng lửa:
4.1.1 Xác định thể tích buồng lửa:
Sau khi tính toán nhiên liệu chúng ta xác định được lượng nhiên liệu tiêu hao
trên cơ sở chọn nhiệt thế thể tích buồng lửa, ta xác định được thể tích buồng lửa
của lò hơi. Dựa theo bảng 4.1 tài liệu [1], với buồng lửa thải xỉ khô thì chọn q
v
=
110 kW/m. Từ đó ta tìm được thể tích buồng lửa:
45,1009
10.3600.110
10.17750. 22520,675
.
3
3

v

lv
ttt
bl
q
QB
V
m
3
4.1.2 Xác định chiều cao buồng lửa:
Chiều cao buông lửa được chọn trên cơ sở bảo đảm chiều dài ngọn lửa để cho
nhiên liệu cháy kiệt trước khi ra khỏi buồng lửa. Đối với buồng lửa phun đốt công
suất D = 150 T/h thì chiều dài ngọn lửa được chọn l
nl
= 14m. Khi đó chọn chiều
cao buồng lửa khoảng H = 13m.
Diện tích tiết diện ngang của buồng lửa:
 
2
65,77
13
45,1009
m
H
V
F
bl


4.1.3 Xác định kính thƣớc các cạnh của tiết diện ngang buồng lửa
a: là chiều rộng buồng lửa: a=

Dx.
=
1508,0
=9,4 [m]
b: là chiều sâu buồng lửa: chọn b= 7,8 m
Chiều rộng và sâu buồng lửa được chọn dựa theo loại vòi phun và cách
đặt chúng, đảm bảo cho ngọn lửa không văng tới tường đối diện, có xét tới yêu cầu
chiều dài bao hơi để bảo đảm phân ly hơi, yêu cầu về tốc độ hơi trong bộ quá nhiệt,
đồng thời thỏa mãn được nhiệt thế chiều rộng buồng lửa. Kiểm tra ba điều kiện
- Nhiệt thế chiều rộng buồng lửa theo bảng 4.2 trang 20 tài liệu [1] có q
r
=
(16÷22) t/m.h ; mà q
r
= D/a = 150 /9,4 = 16 t/m.h ( thõa).
- Đặt vòi phun ở hai bên tường bên đối xứng nhau nên tiết diện ngang buồng lửa
có dạng hình chữ nhật. Tỉ lệ rộng và sâu a/b = 1,21 (1,1-1,25) .
- Kiểm tra điều kiện chiều sâu tối thiểu theo bảng 4.3 tài liệu [1] có b ≥ 6,5m
đối với lò 150 t/h (thõa).
Đồ án môn học: Lò hơi GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng

SVTH: Vân Hiếu-Thế Minh Page18

Cả ba điều kiện trên đều thỏa mãn.Vậy tiết diện ngang buồng lửa có chiều rộng và
sâu là (9,4m x 7,8m).

4.1.4 Chọn loại, số lƣợng vòi phun và cách bố trí:
*Chọn loại vòi phun tròn đốt bột than. Với sản lượng hơi 150 t/h, chọn số lượng
vòi phun theo bảng 4.4 trang 22 tài liệu [1] là 4 vòi phun, bố trí ở hai tường bên đối
xứng nhau.

*Các kích thước cơ bản lắp ráp với lò phun bột than thải xỉ khô (theo bảng 4.5
trang 23 TL [1])
- Từ trục vòi phun dưới đến mép phiễu thải tro xỉ bằng 2m.
- Từ trục vòi phun đến mép tường bằng 2,7m.
- Giữa các trục vòi phun trong dãy theo phương ngang (đặt 1 dãy) bằng 2,4 m.
*Chọn tốc độ gió cấp 1 và cấp 2:
Tốc độ gió phải đảm bảo quá trình bốc cháy nhiên liệu ổn định và an toàn, phụ
thuộc vào loại vòi phun và nhiên liệu.
Với vòi phun tròn và than antraxit, ta có tốc độ gió cấp 1 là 1,5-20 m/s, chọn
14m/s. Còn tốc độ gió cấp 2 là 20-40 m/s, chọn 20m/s

4.1.5 Các kích thƣớc hình học của buồng lửa
Để tính toán buồng lửa đơn giản người ta chia diện tích tường bên thành nhiều hình
nhỏ, cụ thể như hình vẽ sau:
Đồ án môn học: Lò hơi GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng

SVTH: Vân Hiếu-Thế Minh Page19




- Chiều dài ngọn lửa: l
nl
=l
1
+l
2
+l
3
= 4,851 + 8,31 + 2,527 = 15,6878 m.

- Diện tích tường bên:
F
1
=
3664,21856,4.
2
8,71


[m
2
]
F
2
= 7,8 . 8,3 = 64,74 [m
2
]
F
3
=
775,35,0.
2
3,78,7


[m
2
]
F
4

=
76,24,0.
2
5,63,7


[m
2
]
F
5
=
2,158,3.
2
5,15,6


[m
2
]
 F
b
= F
1
+ F
2
+ F
3
+ F
4

+ F
5

= 21,3664 + 64,74 +3,775 +2,76 +15,2
= 107,84 [m
2
]

Đồ án môn học: Lò hơi GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng

SVTH: Vân Hiếu-Thế Minh Page20

- Diện tích tường trước F
t
:
F
tr
= (5,928 + 8,8 + 5,94 ) . 9,4 = 194,28 [m
2
]
- Diện tích tường sau F
s

F
s
= (5,928 + 8,3) . 9,4 = 133,74 [m
2
]
- Diện tích toàn bộ buồng lừa:
F

bl
= 2F
b
+ F
t
+F
s

= 194,28 + 133,74 + 2.107,84
= 543,7 [m
3
]
- Thể tích buồng lừa V
bl
:
V
b
= F
b
.a = 107,8414 . 9,4 = 1013,71 [m
3
]
Ta nhận thấy tỷ số thể tích buồng lửa theo giải thiết hình vẽ gần đúng với trị số
ban đầu nên ta chọn thể tích buồng lửa với giá trị là V
bl
= 1013,71 m
3
và lấy các
thông số như đã chọn.

4.2 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.
Chọn bước ống s = 75mm, đường kính ống d = 60mm, khoảng cách từ tâm ống
đến tường bên e = 60mm, khoảng cách từ tâm ống đến tường trước, sau là e’=
65mm.
Hệ số góc của tường dàn ống: tra bảng.
Với s/d = 75/60 = 1,25; e/d = 1.
Ta tìm được hệ số góc bức xạ tường dàn ống là x = 0,95.
Để cải thiện cháy ở 4 góc buồng lửa ta thiết kế các góc như mặt cắt A-A ở hình
trên.
x = 1- 0,2(s/d-1) = 1 – 0,2(1,25-1) = 0,95
Số ống ở tường trước và sau là
N
1
=
1231
75
60.29400
1
2




s
ea
; chọn N
1
=123 ống

Số ống ở mỗi tường bên là
N
2
=
1031
75
65.27800
1
'2




s
eb
; chọn N
2
= 103 ống.





Đồ án môn học: Lò hơi GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng

SVTH: Vân Hiếu-Thế Minh Page21

BẢNG 4.1: ĐẶC TÍNH CẤU TẠO CỦA DÀN ỐNG SINH HƠI.
TT
Tên đại lượng
Ký
hiệu
Đơn
vị
Tường
trước
Tường
sau
Tường
bên
Feston
1
Đường kính ngoài của
ống
d
Mm
60
60
60
60
2
Bước ống
S
Mm
75
75
75

75
3
Bước ống tương đối
S/d

1,25
1,25
1,25
1,25
4
Khoảng cách từ tâm ống
đến tường
e
Mm
60
65
65
65
5
Diện tích bề mặt bức xạ
H
bx

m
2

194,28
133,74
107,84

6
Số ống
n
_
123
123
103
123
7
Tổng diện tích bề mặt
bức xạ hữu hiệu

bx
H

m
2

543,7
Đồ án môn học: Lò hơi GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng

SVTH: Vân Hiếu-Thế Minh Page22

BẢNG 4.2: TÍNH NHIỆT TRUYỀN BUỒNG LỬA:

TT
Tên đại lượng
Kí hiệu
Đơn vị
Công thức hoặc cơ sở chọn

Kết quả
1
Thể tích buồng lửa
V
bl
m
3

Đã tính trước
1013,71
2
Diện tích bề mặt b.xạ

bx
H

m
2


Bảng 4.1

543,7

3
Hệ số bảo ôn

_

 =/(  + q

5
)
0,9939
4
Hệ số không khí thừa đầu ra
buồng lửa
”
bl


_

Bảng 2.2

1,2

5
Hệ số không khí lọt vào buồng
lửa

_

Bảng 2.1

0
6
Hệ số không khí lọt vào hệ thống
nghiền than

n

_

Bảng 2.1

0.1
7
Nhiệt độ không khí nóng lý
thuyết
t
kkn
0
C
Lựa chọn dựa trên loại nhiên liệu, phương
pháp đốt và phương pháp thải xỉ
370
8
Entanpi không khí nóng lý
thuyết
I
o
kkn

kJ/kg
Tra Bảng 2.4 với t
kkn
=370
o
C
2189,71

9
Nhiệt độ không khí lạnh lý
thuyết
t
kkl

0
C
Đã cho
30
10
Entanpi không khí lạnh lý thuyết
I
o
kkl

kJ/kg
Đã tính trước
172,86
Đồ án môn học: Lò hơi GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng

SVTH: Vân Hiếu-Thế Minh Page23

11
Hệ số không khí thừa của BSKK
I
’’
s

_

’’
s
= ’’
bl
- 
bl
- 
ng
=1,2 - 0 - 0,1
1,1
12
Hệ số góc của dàn ống
Χ
_

Toán đồ 5
Hình 4.3 trang 31 – TL [1]
0,88
13
Hệ số bám bẩm bề mặt ống
Ζ

_

Bảng 4.9 trang 31 – TL [1]
0,55
14
Hệ số sử dụng nhiệt hữu hiệu
của dàn ống

Ψ

_

Ψ = χ. ζ = 0,88 . 0,55

0,48

15
Phân thể tích hơi nước
r
H2O
_
Bảng 2.3
0,0856
16
Phân thể tích của khí 3 nguyên
tử
r
k


_

Bảng 2.3


0,2247
17
Phân áp suất của khí 3 nguyên tử

p
k

kG/cm
2


P
k
= p
k
. r
k
với p
k
=1kG/cm
2

0,2247
18
Nhiệt độ khói tại đầu ra buồng
lửa
T’’
bl

o
C
Đã chọn
1100
19

Chiều dày tác dụng của lớp khói
bức xạ trong buồng lửa
S

m

543,7
1013,71
6,36,3 
bl
bl
F
V

6,712

20
Hệ số làm yếu bức xạ của khí ba
nguyên tử
k
k
cm
2
/m.k
G
)1,0
.6,178,0
(
2



sp
r
k
OH
)
1000
38,01(
"
bl
T


0,322

Đồ án môn học: Lò hơi GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng

SVTH: Vân Hiếu-Thế Minh Page24

).1,0
712,6.0,2247
0,0856.6,178,0
( 


)
1000
2731050
38,01(




21
Khối lượng riêng của tro
ρ
tr

Kg/m
3

Đã cho

1,3
22
Đường kính trung bình các hạt tro
d
tr

µ

Chọn theo bảng 4.8, [TL1]
13

23
Hệ số làm yếu bức xạ bởi hạt tro
k
tr

cm
2

/m.k
G
22"
.
.430
trbl
tr
dT

22
13.)2731050(
3,1.430



0,0325

24
Nồng độ tro baytrong khói

tr

g/m
3
tc
Bảng 2.3

64,75
25
Hệ số làm yếu bức xạ của các hạt

cố
k
c
_

Đã cho
1
26
Các hệ số kể đến ảnh hưởng của
nồng độ các hạt cốc có trong b.lửa
x
1
x
2
_
Đã cho
Đã cho
1
0,1
27
Hệ số làm yếu bức xạ của buồng
lửa
K
_

k
k
.r
k
+ k

tr
.µ
tr
+ k
c
.x
1
. x
2
= 0,322.0,2247+ 0,0325. 64,754+ 1.1.0,1
2,28

28
Áp suất trong b.lửa
P
MPa
Chọn
0,1
29
Độ đen ngọn lửa
a
nl

_

1-e
-kps
= 1 – e
-2,28. 0,1 . 6,712

0,78
30
Độ đen buồng lửa
a
bl
_

)1(
nlnl
nl
aa
a

48,0).78,01(78,0
78,0



0,88

Đồ án môn học: Lò hơi GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng

SVTH: Vân Hiếu-Thế Minh Page25

31
Vị trí trung tâm ngọn lửa
x
bl

m

528,13
428,4

bl
vp
H
h

0,33
32
Hệ số phân bố nhiệt không đều
theo chiều cao buồng lửa
M

_
0,56 – 0,5.x
bl

0,395
33
Entanpi ở nhiệt độ cháy lý thuyết
I
a
kJ/kg
kktrbla
Q
q
qqq
QQI 




4
643
100
100
286,17
5100
0615,050100
17750 




Với Q
kk
=(
bl
+
n
)I
0
kkl
=(0+0,1).
172,86=17,286 [KJ/kg]
17755,8

34
Nhiệt độ cháy lý thuyết
t

a
0
C
Suy ra từ I
a
1888
35
Nhiệt độ không khí nóng đưa
vào buồng lửa
Q
kkn

kJ/kg

’’
s
. I
o
kkn
+ (
bl
+ 
n
).I
o
kkl
=
1,1.2189,71+0,1.172,86

2426

36
Nhiệt lượng tại buồng lửa
Q
bl
kJ/kg
Q
bl
=Q
đv
+Q
kkn
= 17750 + 2426

20176
37
Entanpi của khói ở đầu ra buồng
lửa
I”
bl

kJ/kg
Tra Bảng 2.4 với T’’
bl
= 1050
o
C
9206,64

38

Nhiệtdung trung bình của khói
V.c
tb

J/độ

1000.
10501888
9206,6417755,8
''
''





bla
bla
tt
II

10196

39
Nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa
θ”
bl

0
C

273
1)
10
762,5
(
6,0
8
3


tbkt
ablt
a
cVB
TaF
M
T



1064