thiết kế lò hơi đốt dầu d=275

Đồ án Lò Hơi Khoa CN Nhiệt Điện Lạnh

ò 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,…
L
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 275 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
Đoàn CÔng Quang
SVTH : Đoàn Công Quang 10N1 Trang 1
Đồ án Lò Hơi Khoa CN Nhiệt Điện Lạnh
NHIỆM VỤ THIẾT KẾ
TÍNH TOÁN CHẾ TẠO LÒ HƠI
1. Sản lượng định mức của lò hơi : D = 275 (T/h)
2. Thông số hơi:

Áp suất đầu ra bộ quá nhiệt: p
qn
= 14 Mpa
Nhiệt độ hơi quá nhiệt: t
qn
= 525
o
C
3. Nhiệt độ nước cấp: t
nc
= 230
o
C
Nhiệt độ khói thải sau bộ sấy không khí: θ
kh
t
= 120
o
C
Nhiệt độ không khí nóng: t
n
kk
= 300
o
C
4. Nhiệt độ không khí lạnh: θ
th
= 30
o
C

5. Thành phần nhiên liệu:
Tên thành phần C
lv
H
lv
O
lv
N
lv
S
lv
A
lv
Phần trăm (%) 85,33 10,35 0,8 0,73 2,67 0,12
6. Nhiệt trị thấp làm việc của dầu: 39740 kJ/kg
SVTH : Đoàn Công Quang 10N1 Trang 2
Đồ án Lò Hơi Khoa CN Nhiệt Điện Lạnh
CHƯƠNG I
XÁC ĐỊNH SƠ BỘ DẠNG LÒ HƠI
1.1 Phương pháp đốt và cấu trúc buồng lửa
Do dùng nhiên liệu lỏng nên chọn lò hơi buồng lửa phun. Lò hơi được bố trí theo kiểu
chữ vì phổ biến nhất hiện nay do tận dụng được nguồn nhiệt của khói thải. các thiết
bị nặng như: quạt khói, quạt gió, bộ khử bụi, ống khói đều đặt ở vị trí thấp nhất.
1.2 Chọn dạng cấu trúc và các bộ phận khác của lò.
1.2.1 
Kích thước cụ thể của pheston sẻ được xác định cụ thể sau khi xác định cụ thể cấu
tạo của buồng lửa và các cụm ống xung quanh nó.
Nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa (trước pheston) được chọn theo mục 1.3.2
1.2.2 .
Chọn phương án sử dụng bộ quá nhiệt nữa bức xa do t

qn
=525
o
C.
1.2.3  !"#$%$
Do buồng lửa đốt dầu nhiên liệu dể cháy nên nhiệt độ không khí nóng không cần
cao lắm, chọ khoảng từ 150 – 200
o
C. Nên ta chọn bộ hâm nước và bộ sấy không
khí một cấp. BHN nhận nhiệt lượng nhiều hơn nước có thể chảy phía trong làm
mát các ống nên đặt trước BSKK. (ở vùng khói có nhiệt độ cao hơn)
1.2.4 &#'()
Do đốt nhiên liệu lỏng nên đáy buồng lửa có dạng bằng.
1.3 Nhiệt độ khói và không khí.
1.3.1 *+$,$-(./0

1
Là nhiệt độ khói ra khỏi BSKK tra bảng 1.1 [I] với nhiên liệu rẻ tiền, chọn θ
th
=
120
o
C nhờ đó nếu sau này sử dụng nhiên liệu đắt tiền, chất lượng cao hơn vần
hoạt động tốt.
1.3.2 *+$,$-'()/02

1
Là nhiệt độ khói trước cụm pheston. Chọn theo phân tích kinh tế kỹ thuật (không
lớn hơn 1150
o

C)
Chọn θ”th = 1100
o
C.
1.3.3 34+$%$,.
Được lựa chọn trên loại nhiên liệu và phương pháp đốt. Buồng lửa đốt dầu là từ:
150 – 200
o
C
Chọn t
nkk
= 150
o
C
Sơ đồ cấu tạo tổng thể của lò hơi
SVTH : Đoàn Công Quang 10N1 Trang 3
Đồ án Lò Hơi Khoa CN Nhiệt Điện Lạnh
Chú thích:
Hình 1
1. Bao hơi 7: Bộ sấy không khí
2. Bộ pheston 8: Dàn ống sinh hơi
3. Bộ quá nhiệt cấp II 9: Vòi phun
4. Bộ giảm ôn 10: Ống góp dưới
5. Bộ quá nhiệt cấp I 11: Phần đáy thải xỉ
6. Bô hâm nước 12: Đường thoát khói
13: Bộ quá nhiệt nữa bức xạ

SVTH : Đoàn Công Quang 10N1 Trang 4
Đồ án Lò Hơi Khoa CN Nhiệt Điện Lạnh
CHƯƠNG II

TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH CHÁY CỦA NHIÊN LIỆU
2.1 Tính thể tích không khí lý thuyết
Tính cho 1kg nhiên liệu lỏng (α=1)
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 (85,33 + 0,375.2.67) + 0,265.10,35 – 0,033.0,8
= 10,3912 m
3
tc
/kg
2.2 Thể tích sản phẩm cháy
Khi quá trình cháy xảy ra hoàn toàn, sản phẩm cháy của năng lượng gồm: CO
2
, SO
2
, N
2

,
O
2
, H
2
O.
Trong quá trình tính toán người ta thường tính chung thể tích các khí 3 nguyên tử vì
chúng có khả năng bức xạ rất mạnh: CO
2
, SO
2
.
Kí hiệu: V
RO2
= V
CO2
+ V
SO2
Ở trạng thái lý thuyết người ta tính hệ số không khí thừa α=1( thực tế quá trình luôn xảy
ra với α>1)
556789:#(;#<
a) Khi cháy 1kg nhiên liệu lỏng
V
RO2
= V
CO2
+ V
SO2
= 0,01866 ( C
lv

+ 0,375S
lv
) , m
3
/kg
= 0,01866(85,33 + 0,375.2,67) = 1,611 m
3
/kg
V
0
N2
= 0,79.V
0
KK
+ 0,008.N
lv
≈ 0,79 V
0
KK
= 0,79.10,3912 = 8,21 m
3
tc/kg
Lượng nước lý thuyết trong khói:
V
0
H2O
= 0,111.H
lv
+ 0,0124.W
lv

+ 0,0161V
0
KK
+ 0,24.G
ph
, m
3
tc
/kg
= 0,111.10,35 + 0,0124. 0 + 0,0161. 10,3912 + 0,24.0,35 ,m
3
tc
/kg
SVTH : Đoàn Công Quang 10N1 Trang 5
Đồ án Lò Hơi Khoa CN Nhiệt Điện Lạnh
= 1,4 m
3
tc
/kg.
Trong đó G
ph
là lượng hơi để phun dầu vào lò, thường G
ph
= 0,3 – 0,35 kg hơi/ kg dầu.
Lấy G
ph
= 0,35 kg hơi/ kg dầu.
Ở đây là nhiên liệu lỏng nên W
lv
=0

Thể tích khói khô lý thuyết :
V
0
kkho
= V
RO2
+ V
0
N2
= 1,611 + 8,21 = 9,821 m
3
tc
/kg.
Thể tích khói lý thuyết :
V
0
K
= V
0
kkho
+ V
0
H2O
= 9,821 + 1,4 = 11,221 m
3
tc
/kg.
555=+>$%$?
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 19[1]. Ta tra được hệ số không khí thừa α=1,1

Lượng không khí lọt vào trong khói được xác định theo bảng 2.1[1].
Bảng 2.1 Gía trị lượng không khí lọt vào trong đường khói ∆α
STT Các bộ phận của lò
Hệ số không khí lọt ∆α
1 Buồng lửa phun 0
2 Bộ quá nhiệt cấp (BQN) 2 0,025
3 Bộ quá nhiệt cấp 1 0,025
4 Bộ hâm nước 0,02
5 Bộ sấy không khí 0,05
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:
STT Các bộ phận của lò
Hệ số không khí thừa
Đầu vào α’ Đầu ra α”
1 Buồng lửa 1,1
2 BQN cấp 2 1,1 1,125
3 BQN cấp 1 1,125 1,150
SVTH : Đoàn Công Quang 10N1 Trang 6
Đồ án Lò Hơi Khoa CN Nhiệt Điện Lạnh
4 BHN 1,150 1,170
5 BSKK 1,170 1,220
2.3 Thể tích thực của sản phẩm cháy
5@678A 
V
H2O
= V
0
H2O
+ 0,0161 (α - 1 ) V

0
KK
=1,4+0,0161(1,1-1).9,821=1,42 m
3
tc
/kg
5@578$,BC
V
K
= V
kkhô
+ V
H2O
= V
0
kkho
+ (α - 1 ) V
0
KK
+ V
H2O
=9,821+(1,1-1).10,3912=12,28 m
3
tc
/kg
5@@D8$
- Khí 3 nguyên tử :
r
RO2
= V

RO2
/V
K
=1,611/12,28=0,13
- Hơi nước :
r
H2O
= V
0
H2O
/V
K
=1,4/12,28=0,114
2.4 Tính entanpi của khôg khí và khói
Entanpi của không khí lý thuyết:
I
o
kk
= V
0
kk
(C
p
θ)
kk
,[kJ/kg]
trong đó: V
0
kk
– thể tích không khí lý thuyết, m

3
tc/kg
C
kk
– nhiệt dung riêng của không khí, kJ/m
3
tcK
θ - nhiệt độ không khí,
o
C
Entanpi của khói lý thuyết:

]/[,)()()(
222222
kgkJCVCVCVI
N
o
NOH
o
OHRORO
o
K
θθθ
++=

]/[,)1()1( kgkJIIIIII
o
kk
o
Ktr

o
kk
o
KK
−+=+−+=
αα
SVTH : Đoàn Công Quang 10N1 Trang 7
Đồ án Lò Hơi Khoa CN Nhiệt Điện Lạnh
S
T
T
Đại lượng và công thức
tính
Kí
hiệu
Đơn
vị
1,4; 1,611; 8,21
222
===
o
OHRO
o
N
VVV
; V
0
kk
= 10,3912
Buồng

lửa và
cụm
pheston
BQN
cấp 2
BQN
cấp 1
BHN BSKK Khói thải
1
Hệ số không khí thừa
trung bình
)"'(
2
1
ααα
+=
α
1,1 1,1125 1,1375 1,16 1,195 1,220
2
Thể tích không khí thừa:
V
th
= (α -1)V
0
kk
V
th
m
3
tc/k

g
1,0391 1,169 1,4288 1,6626 2,0263 2,2861
3
Thể tích hơi nước thực tế:
V
H2O
= V
0
H2O
+ 0,0161(α -
1 ) V
0
KK
OH
V
2
m
3
tc/k
g
1,4167 1,4188 1,4230 1,4268 1,4326 1,4368
4
Thể tích khói thực tế:
00
)1(
2
kk
kkho
OHK
VVVV

−++=
α
V
K
m
3
tc/k
g
12,2601 12,39 12,6498
12,883
6
13,2473 13,5071
5
Phân thể tích hơi nước:
K
H
OH
V
V
r
0
0
2
2
=
OH
r
2
0,1156 0,1145 0,1125 0,1107 0,1081 0,1064
6

Phân thể tích các khí:
K
RO
RO
V
V
r
2
2
=
2
RO
r
0,1314 0,13 0,1274 0,1250 0,1216 0,1193
7
Phân thể tích các khí 3
nguyên tử
22
ROOHn
rrr +=
n
r
0,247 0,2445 0,2398 0,2358 0,2298 0,2256
Bảng 1-1: Đặc tính của sản phẩm cháy
SVTH : Đoàn Công Quang 10N1 Trang 8
Đồ án Lò Hơi Khoa CN Nhiệt Điện Lạnh
Nhiệt độ (C*q)
RO2
(C*q)
N2

(C*q)
H2O
(C*q)
KK
I
o
RO2
I
o
N2
I
o
H2O
I
o
KK
I
o
K
q,
o
C kJ/m
3
tc
kJ/m
3
tc
kJ/m
3
tc

kJ/m
3
tc
kJ/kg kJ/kg kJ/kg kJ/kg kJ/kg
100 174,70 129,01 149,83 129,86 281,44 1059,15 209,76 1349,41 1550,34
200 358,99 260,23 304,65 262,12 578,34 2136,47 426,51 2723,78 3141,32
300 552,88 393,66 464,47 396,79 890,69 3231,97 650,26 4123,11 4772,93
400 756,37 529,31 629,29 533,86 1218,51 4345,65 881,00 5547,40 6445,16
500 969,45 667,18 799,10 673,33 1561,78 5477,51 1118,74 6996,66 8158,03
600 1192,13 807,25 973,91 815,20 1920,52 6627,54 1363,47 8470,87 9911,53
700 1424,40 949,54 1153,71 959,47 2294,71 7795,75 1615,20 9970,03 11705,66
800 1666,27 1094,05 1338,51 1106,14 2684,36 8982,13 1873,92 11494,16 13540,42
900 1917,74 1240,77 1528,31 1255,22 3089,48 10186,70 2139,63 13043,25 15415,80
1000 2178,80 1389,70 1723,10 1406,70 3510,05 11409,44 2412,34 14617,30 17331,82
1100 2449,46 1540,85 1922,89 1560,58 3946,08 12650,35 2692,04 16216,31 19288,47
1200 2729,71 1694,21 2127,67 1716,86 4397,57 13909,45 2978,74 17840,28 21285,76
1300 3019,56 1849,78 2337,45 1875,55 4864,51 15186,72 3272,43 19489,21 23323,67
1400 3319,01 2007,57 2552,23 2036,64 5346,92 16482,17 3573,12 21163,09 25402,21
1500 3628,05 2167,58 2772,00 2200,13 5844,79 17795,79 3880,80 22861,94 27521,38
1600 3946,69 2329,79 2996,77 2366,02 6358,11 19127,59 4195,48 24585,75 29681,18
1700 4274,92 2494,22 3226,53 2534,31 6886,90 20477,57 4517,15 26334,51 31881,62
1800 4612,75 2660,87 3461,29 2705,00 7431,14 21845,73 4845,81 28108,24 34122,68
1900 4960,18 2829,73 3701,05 2878,10 7990,85 23232,06 5181,47 29906,92 36404,37
2000 5317,20 3000,80 3945,80 3053,60 8566,01 24636,57 5524,12 31730,57 38726,70
2100 5683,82 3174,09 4195,55 3231,50 9156,63 26059,25 5873,77 33579,17 41089,65
2200 6060,03 3349,59 4450,29 3411,80 9762,71 27500,12 6230,41 35452,74 43493,24
Bảng 1-2: Entanpi của khói và không khí
SVTH : Đoàn Công Quang 10N1 Trang 9
Đồ án Lò Hơi Khoa CN Nhiệt Điện Lạnh
θ(

0
C) Gía trị BL&PT BQN2 BQN1 BHN BSKK Khói thải
1,1 1,1125 1,1375 1,16 1,195 1,22
I
o
kk
(kJ/kg) I
o
k
(kJ/kg) I
k
(kJ/kg) I
k
(kJ/kg) I
k
(kJ/kg) I
k
(kJ/kg) I
k
(kJ/kg) I
k
(kJ/kg)
100 1349,41 1550,34 1847,22
200 2723,78 3141,32 3740,55
300 4123,11 4772,93 5576,93 5680,01
400 5547,40 6445,16 7332,75 7526,91 7665,59
500 6996,66 8158,03 9279.76 9277,50 9522,38
600 8470,87 9911,53
11274,36
11266,87 11563,35

700 9970,03 11705,66 12827,29 13315,18 13300,86
800 11494,16 13540,42 14833,51 15402,2
900 13043,25 15415,80 16720,13 16883,17 17535,48
1000 14617,30 17331,82 18793,55 18976,27 19714,95
1100 16216,31 19288,47 20910,10 21112,81
1200 17840,28 21285,76 23069,78 23292,79
1300 19489,21 23323,67 25272,59
1400 21163,09 25402,21 27518,52
1500 22861,94 27521,38 29807,57
1600 24585,75 29681,18 32139,76
1700 26334,51 31881,62 34515,07
1800 28108,24 34122,68 36933,50
1900 29906,92 36404,37 39395,07
2000 31730,57 38726,70 41899,75
2100 33579,17 41089,65 44447,57
2200 35452,74 43493,24 47038,51
Bảng 1-3: Entanpi của sản phẩm cháy theo nhiệt độ
SVTH : Đoàn Công Quang 10N1 Trang 10
Đồ án Lò Hơi Khoa CN Nhiệt Điện Lạnh
CHƯƠNG III
TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT LÒ HƠI
3.1 Lượng nhiệt đưa vào lò
Lượng nhiệt đưa vào lò hơi được tính cho 1 kg nhiên liệu rắn hoặc tính cho 1 m
3
tc nhiên
liệu khí
Gọi Q
đv
là lượng nhiệt đưa vào lò và được tính theo công thức sau:
Q

đv
= Q
t
lv
+ Q
n
kk
+ Q
nl
+ Q
ph
+ Q
đ
,[kJ/kg]
Với: Q
t
lv
– nhiệt trị thấp làm việc của nhiên liệu,kJ/kg
Q
nl
– nhiệt vật lý của nhiên liệu đưa vào lò, kJ/kg.Q
nl
rất bé nên ta bỏ qua.
Q
n
kk
– nhiệt do không khí 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.
Q
ph
– nhiệt lượng do dùng hơi phun nhiên liệu vào lò . Đối với vòi phun dầu
kiểu cơ khí thì G
ph
= 0 nên Q
ph
= 0 .
Q
đ
– lượng nhiệt tổn thất do việc phân hủy cacbonat khi đốt đá dầu . do nhiên
liệu ở đây là dầu nên Q
đ
= 0.
Vì vậy ta có :
Q
đv
= Q
t
lv
= 39740 kJ/kg
Mặt khác: Q
đv
= Q
1
+ Q
2
+ Q
3

+ Q
4
+ Q
5
+ Q
6
, kJ/kg
Với : Q
1
– lượng nhiệt hữu ích cấp cho lò để sản xuất hơi, kJ/kg
Q
2
– tổn thất nhiệt do khói thải mang ra ngoài, kJ/kg
Q
3
– lượng nhiệt tổn thất do cháy không hoàn toàn về hóa học, kJ/kg
Q
4
– lượng nhiệt tổn thất do cháy không hoàn toàn về cơ học, kJ/kg
SVTH : Đoàn Công Quang 10N1 Trang 11
Đồ án Lò Hơi Khoa CN Nhiệt Điện Lạnh
Q
5
– lượng nhiệt tổn thất do tỏa nhiệt ra môi trường, kJ/kg
Q
6
– lượng nhiệt tổn thất do xỉ mang ra ngoài, kJ/kg
3.2 Nhiệt hữu ích cấp cho lò để sản xuất hơi Q
1
$EF$

B
iiD
Q
ncqnqn
)(
1
−
=
Trong đó: D
qn
: sản lượng hơi quá nhiệt kg/h
B: lượng nhiên liệu tiêu hao trong 1 giờ
3.3 Các tổn thất nhiệt của lò hơi
@@67GH#$%""!IJA4K
L
$EF$
Do đốt nhiên liệu lỏng nên Q
4
= 0
Nên q
4
= 0%
@@57GH$,9"K
5
$EF$

]/[,
100
)100)((

2
4
kgkJ
qII
Q
o
kklth
−−
=

4
2
2
( . )(100 )
.100
o
th th kkl
dv dv
I I q
Q
q
Q Q
α
− −
= =
Xác định entanpi khói thải
I
th
– entanpi của khói thải, kJ/kg với θ
th

=120
0
C. Dựa vào bảng (1-3) ta tính gần đúng
bằng phương pháp nội suy và được kết quả như sau: I
th
= 2225,89 kJ/kg
I
o
kk
= V
o
kk
(C θ)
kk

Theo TL [I] trang 12 ta tính được nhiệt dung riêng của không khí lạnh ở 30
o
C:
C
kk
= 1,2866 + 0,0001201.θ = 1,2866 + 0,0001201.30 = 1,29 kJ/m
3
tc
o
C
=> I
o
kk
= 10,3912.1,29.30 = 402,2 kJ/kg

]/[48,1823
100
)0100).(2,40289,2225(
100
)100)((
4
2
kgkJ
qII
Q
o
kklth
=
−−
=
−−
=
SVTH : Đoàn Công Quang 10N1 Trang 12
Đồ án Lò Hơi Khoa CN Nhiệt Điện Lạnh
Nên
%6,4100.
39740
48,1823
100
2
2
===
dv
Q
Q

q
@@@MNGH#$%""!I,4K
@
O$EF$
Với lò buồng lửa phun đốt dầu, chọn q
3
= 3% ( trang 59 TL[II])
Vậy
kgkJ
Qq
Q
dv
/2,1192
100
39740.3
100
.
2
3
===
@@L7G%PQK
R
$EF$
q
5
được xác định theo đồ thị q
5
= f(D) hình 3-1 trang 20 TL [1], với D = 275 t/h ta được q
5
= 0,45 %

Q
5
= 178,83 kJ/kg
@@R7GHQS"K
T
q
6
=0 do đốt nhiên liệu lỏng
3.4 Hiệu suất của lò hơi và lượng tiêu hao nhiên liệu
@L6(.A
Ta có: tổng các tổn thất trong lò hơi:
Σq = q
2
+q
3
+q
4
+q
5
+q
6
= 4,6+3+0+0,45+0
=8,05 %
Do đó hiệu suất của lò hơi
η
t
=100- 8,05 = 91,95 %
@L5MNUU((.

]/[,100.

.
1
hkg
Q
Q
B
lv
tlh
η
=
SVTH : Đoàn Công Quang 10N1 Trang 13
Đồ án Lò Hơi Khoa CN Nhiệt Điện Lạnh
trong đó: Q
1
– nhiệt lượng hữu ích trong lò, được xác định bằng công thức sau:
Q
1
= D(i”
qn
– i’
nc
) , [kJ/h]
Với: D = 275 t/h = 275.10
3
kg/h
Theo bảng 5 nước chưa sôi và hơi quá nhiệt trang 285– nhiệt động kỹ thuật ( Phạm Lê
DZần) ta xác định được: i”
qn
(p
qn

= 140 bar, t
qn
= 525
o
C) = 3387 kJ/kg
Tra bảng nước và hơi nước bão hòa theo nhiệt độ
i’
nc
(p
nc
, t
nc
= 230
o
C) = 990,4 [kJ/kg]
Vậy
hthkgB /036,18/10.036,18100
39740.95,91
)4,9903387(10.275
3
3
==
−
=
@L@MNUU((.

ht
q
BB
t

/036,18
100
0100
036,18
100
100
4
=
−
=
−
=
SVTH : Đoàn Công Quang 10N1 Trang 14
Đồ án Lò Hơi Khoa CN Nhiệt Điện Lạnh
CHƯƠNG 4
THIẾT KẾ BUỒNG LỬA
4.1 Xác định kích thước hình học của buồng lửa
L66=+>8'()
Thiết kế buồng lửa phải đảm bảo sao cho quá trình cháy diễn ra tốt và cháy kiệt nhiên
liệu với hệ số không kí thừa nhỏ nhất.
Khi bề mặt hấp thụ nhiệt bằng bức xạ trong buồng lửa quá bé thì nhiệt khói thải ra
khỏi buồng lửa sẽ lớn. Nếu nhiệt độ này lớn hơn nhiệt độ nóng chảy của tro thì tro sẻ
chảy lỏng và bám lại trên các ống trao đổi nhiệt .Nhưng đối với lò đốt dầu thì nồng độ tro
bay trong khói rất thấp.Tuy nhiên tỷ lệ hấp thụ nhiệt của buồng lửa hay bề mặt hấp thụ
nhiệt của buồng lửa là phải chọn thỏa đáng.
Khi kích thước của buồng lửa lớn thì chi phí xây dựng lớn do phải tăng chi phí cho bảo
ôn, khung lò ,ống trao đổi nhiệt.Vì vậy để giảm giá thành của buồng lửa thì phải giảm thể
tích của buồng lửa tới mức tối thiểu tức là phải chọn q
v
ở mức cho phép .Nhưng nếu q

v
quá lớn thì q
3
và q
4
sẽ tăng dần lên.Vì vậy khi chọn q
v
phải dựa vào chỉ tiêu kinh tế và
phải đảm bảo đúng kỹ thuật
Xác định thể tích buồng lửa thì trước hết ta phải xác định nhiệt thế thể tích của buồng lửa
3
/,
.
mkw
V
QB
q
bl
lv
ttt
v
=

3
,
.
m
q
QB
V

v
lv
ttt
bl
=

SVTH : Đoàn Công Quang 10N1 Trang 15
l
1
l
2
l
3
Đồ án Lò Hơi Khoa CN Nhiệt Điện Lạnh
Trong đó : B
tt
: lượng nhiên liệu tiêu hao kg/s
Q
tlv
: nhiệt trị thấp làm việc của nhiên liệu.
Trong đó nhiệt thế thể tích của buồng lửa được chọn theo dạng buồng lửa, ở đây buồng
lửa đốt dầu nên chọn q
v
=205 kw/m
3
Vậy V
bl
= 18036 ×39740/(3600×205)
= 971,2 m
3

L65=+>$ '()
Chiều cao buồng lửa được lựa chọn trên cơ sở đảm bảo chiều dài ngọn lửa để cho nhiên
liệu cháy kiệt trước khi ra khỏi buồng lửa. Chiều dài ngọn lửa tạo nên trong quá trình
cháy tùy thuộc vào nhiên liệu đốt, phương pháp đốt và công suất lò hơi.
Chiều dài ngọn lửa:
l
nl
= l
1
+ l
2
+ l
3
chọn l
nl
= 17m
Kích thước các cạnh của tiết diện ngang buồng lửa
Chiều rộng, chiều sâu buồng lửa được chọn theo loại vòi phun và cách đặt chúng đảm
bảo sao cho ngọn lửa không văng tới tường đối diện. Ngoài ra chiều rộng của buồng lửa
còn phải đảm bảo chiều dài của bao hơi để phân ly hơi, yêu cầu về tốc độ hơi trong bộ
quá nhiệt, thỏa mãn được nhiệt thế chiều rộng buồng lửa q
r
SVTH : Đoàn Công Quang 10N1 Trang 16
Đồ án Lò Hơi Khoa CN Nhiệt Điện Lạnh
Chiều rộng của buồng lửa a:
a= x [m]
Hệ số x được xác định trong khoảng x= 0,67 – 1,2
Chọn x=0,96 suy ra a= 0,96 = 8,4 m
Chiều sâu của buồng lửa b:
Khi đặt vòi phun ở tường trước hoặc 2 tường bên thì tiết diện ngang của buồng lửa dạng

hình chữ nhật, tỷ lệ chiều rộng và chiều sâu (a/b) lấy 1,2 1,25
b = a/(1,2÷1,25) = 8,4 /1,2 = 7 m
Nhiệt thế theo chiều rộng buồng lửa: theo bảng 4.2 trang 23 TL[1] thì D=275t/h sẻ có
q
r
=22÷27 (t/m.h) nhưng lệch đi 25÷35% nên q
r
=27,5÷36,45 (t/m.h)
q
r
=
vậy l
3
=b/2 tan60
o
=7 /(2.tan60
o
)=2,02 m
l
1
=a/2=8,4/2=4,2 m
l
2
=l-( l
1
+l
3
)=17-(4,2 +2,02)=10,78 m
Vậy chiều cao buồng lửa là:
52,16

74,8
2,971
=
×
=
×
==
ba
V
F
V
H
bl
bl
bl
m
L6@34(O(N!.!"
Với D =275t/h , chọn 8 vòi phun đặt thành 2 dãy ở 2 bên tường đối diện nhau.
4.2 Xác định diện tích buồng lửa
Để đơn giản trong tính toán ta chia diện tích tường bên thành nhiều hình nhỏ
Kích thước các cạnh được xác định như trên hình
vẽ bên cạnh với bề rộng là 7 m
SVTH : Đoàn Công Quang 10N1 Trang 17
Đồ án Lò Hơi Khoa CN Nhiệt Điện Lạnh
a ) diện tích tường bên:
F
I
= b. 13,46 = 7 . 13,46 = 94,22 m
2
4

,
5
6
6
0
°
6
,
1
7
3,94
3
0
°
3,06
16,52
4,2
3,06
7
F
II
= .3,94.(5,28+3,06) + =24,5 m
2
Vậy F
b
= F
I
+ F
II
= 94,22 + 24,5 = 118,72 m

2
Thể tích buồng lửa thực tế: V= F
b
. a = 118,72 .8,4 = 997,3 m
3
+ kiểm tra thể tích buồng lửa:
Ta có :
%100.
V
VV
bl
−
=
2,971
2,9713,997 −
.100% = 2,69% chấp nhận được.
b) diện tích tường sau:
F
s
= 13,46 . a = 13,46.8,4=113,06 m
2
c)Diện tích tường trước:
F
t
= (5,28 + 13,46).8,4 = 157,42 m
2
SVTH : Đoàn Công Quang 10N1 Trang 18
s
e
d

Đồ án Lò Hơi Khoa CN Nhiệt Điện Lạnh
d) Diện tích pheston:
F
f
= 6,17. 8,4 = 51,83 m
2
e) Diện tích tường buồng lửa:

F=2F
b
+F
t
+F
s
+ F
f
=2×118,72+157,42+113,06 +51,83 =559,75 m
2
f) Nhiệt thế thể tích buồng lửa:
q
v
=
bl
lv
t
V
QB.
=
3600.3,997
3974018036 ×

= 199,6 kw/m
3
q
v

= kw/m
3
= 205 kw/m
3
chênh lệch cũng không nhiều so với giá trị ta cho nên kết
quả tính toán có thể chấp nhận được.
4.3 Hệ số phân bố không đồng đều theo chiều cao buồng lửa M
Hệ số M kể đến đặc tính của trường nhiệt độ trong buồng lửa , đối với buồng lửa phun
giá trị tối đa của M lấy không lớn hơn 0,48
chọn M = 0,48 .
4.4 Đặt tính của dàn ống sinh hơi:
Ống sinh hơi được làm từ thép cacbon chất lượng cao, là ống trơn. Đường kính ngoài
của ống d = 60
mm
. Bước ống s = 1,25d = 75
mm

Khoảng cách từ tâm ống đến tường: e = (0,75 ÷ 0,8)d = (45 ÷ 48)
mm
, chọn e = 48
mm

Số ống ở mỗi tường bên:
92
75

48.270002
=
−
=
−
=
s
eb
n
b
ống
Số ống ở tường trước (sau):
1102
75
8400
2 =−=−=
s
a
n
t
ống
Tra đồ thị hình 4.3: toán đồ 5 để xác định hệ
số góc χ=H
bx
/F
t
trang 34 TL [1] ta được hệ số
góc của tường có đặt ống x = 0,95 .
SVTH : Đoàn Công Quang 10N1 Trang 19
Đồ án Lò Hơi Khoa CN Nhiệt Điện Lạnh

Bảng 4: ĐẶC TÍNH DÀN ỐNG SINH HƠI
STT
Tên
Kí
hiệu
Đơn
vị
Công thức
Tường
trước
Tường
sau
Bên
Phest
on
1
Đường kính ngoài của
ống
d mm Chọn 60 60 60 60
2
Bước ống s mm Chọn 75 75 75 75
3
Tỉ số s/d s/d 1,25 1,25 1,25 1,25
4
Khoảng cách từ tâm ống
đến tường
e mm Chọn 48 48 48
5
Số ống n ống 110 110 92 110
6

Diện tích F
i
m
2
Tính ở trên 157,42 113,06 118,72 51,83
7
Tổng diện tích tường
buồng lửa
F
bl
m
2
2
*
F
tb
+F
tr
+F
s
+F
ft
559,750
8
Hệ số góc x
i
Theo công
thức
0,95 0,95 0,95 1
9

Diện tích bề mặt hấp thụ H
bx
m
2
F
i*
x
i
149,55 107,41 112,78 51,83
10
Tổng diện tích bề mặt hấp
thụ
H
bx
m
2
ΣH
bx
510,23
11
Chiều rộng tường a mm Tính ở trên 8400 8400 8400
12
Chiều sâu tường b mm Tính ở trên 7000
4.5 Tính nhiệt buồng lửa.
Lượng nhiệt sinh ra trong buồng lửa:

thkkngkk
lv
tbl
QQQ

q
qqq
QQ +−+
−
++−
=
4
643
100
)(100
(công thức 5-13 TL[II])
Trong đó : Q
lv
t
– nhiệt trị làm việc thấp của nhiên liệu
Q
kkng
– nhiệt do không khí được sấy sơ bộ bằng nguồn nhiệt bên ngoài lò. Ở
đây sấy bằng khói của chính lò nên : Q
kkng
= 0
Q
th
– nhiệt do khói thải tuần hoàn từ đuôi lò về buồng lửa ; Q
th
= 0
SVTH : Đoàn Công Quang 10N1 Trang 20
Đồ án Lò Hơi Khoa CN Nhiệt Điện Lạnh
Q
kk

– nhiệt do không khí mang vào buồng lửa
Q
kk
= Q
kkn
+ Q
kkl
= (α
bl
- ∆α
bl
- ∆α
ng
)V
0
kk
(Ct)
kkn
+ (∆α
bl
+ ∆α
ng
) V
0
kk
(Ct)
kkl
Với ∆α
bl
là hệ số lọt không khí lạnh vào buồng lửa. Với ∆α

bl
=0
∆α
ng
Là hệ số lọt không khí lạnh vào hệ thống nghiền than. Nên ∆α
ng
= 0
Q
kk
= (1,1 – 0 - 0).10,3912.(1,2866 + 0,0001201 t
kk
l
). t
kk
l
+ 0
= 1,1.10,3912.(1,2866 + 0,0001201.30 ).30
= 442,42 kJ/kg.
⇒
22,38990442,42
0100
003100
39740 =+
−
−−−
=
bl
Q
kJ/kg
Entanpi của khói ở đầu ra buồng lửa.(θ

”
bl
= 1100) Theo bảng (1-3), được giá trị như
sau: I”
bl
= 20910,1 kJ/kg
φ - hệ số bảo ôn:
9955,0
100
45,0100
100
100
5
=
−
=
−
=
q
ϕ
Lượng nhiệt trao đổi bức xạ trong buồng lửa :
Q
bx
= ϕ(Q
bl
– I
”
bl
) = 0,9955(38990,22 – 20910,1) = 17998,8 kJ/kg.
θ

a
- nhiệt độ cháy lý thuyết:
Được tính theo Q
bl
. Theo bảng (1-3) bằng phương pháp nội suy ta được θ
a
= 1883,6
0
C
⇒ T
a
= 1883,6 + 273 = 2156,6
0
K
T’’
bl
= θ
”
bl
+ 273 = 1100 +273 = 1373
0
K
a
bl
– độ đen buồng lửa phụ thuộc vào độ đen ngọn lửa
tbnlnl
nl
bl
aa
a

a
ψ
)1( −+
=
Độ đen của ngọn lửa xác định theo công thức sau :
SVTH : Đoàn Công Quang 10N1 Trang 21
Đồ án Lò Hơi Khoa CN Nhiệt Điện Lạnh
kssnl
ammaa )1(
−+=
Trong đó :
pskrk
s
hkk
ea
).(
1
+−
−=
s – chiều dày tác dụng của lớp khí bức xạ trong buồng lửa và được tính theo :
25,6
75,559
2,971
.6,36,3 ===
t
bl
F
V
s









−








−
+
=
1000
38,011,0
.
6,178,0
"
2
bl
k
OH
k
T

sp
r
k
Với : p
k
phân áp suất khí 3 nguyên tử
P
k
=P.r
k
=P
k
rooh
V
VV
22
+
=1.(1,4+1,611)/12,28=0,247 at
⇒
32,0
1000
1373
38,011,0
52,6247,0
114,0.6,178,0
=







−








−
+
=
k
k
k
h
– hệ số làm yếu bức xạ của các hạt bay theo khói :
38,0
35,10
33,85
5,0
1000
1373
.6,1)1,12(03,05,0
1000
6,1)2(03,0
"
"

=






−−=








−−=
lv
lv
bl
blh
H
C
T
k
α
⇒
943,01
25,6.1)38,0247,0.32,0(
=−=

+−
ea
s
Độ đen ngọn lửa phần không sáng được xác định bằng công thức :
39,011
25,6.1.247,0.32,0
=−=−=
−
−
eea
psrk
k
kk
m – hệ số phụ thuộc vào phụ tải nhiệt và thể tích buồng lửa :
SVTH : Đoàn Công Quang 10N1 Trang 22
Đồ án Lò Hơi Khoa CN Nhiệt Điện Lạnh
Với buồng lửa đốt dầu và q
v
= 205 < 400kw/m
3
thì m = 0,55.
⇒ độ đen của ngọn lửa : a
nl
= 0,55 . 0,943 + (1-0,55).0,39 = 0,7
ψ
tb
- hệ số sử dụng nhiệt hữu ích trung bình của dàn ống
ψ =
ξχ
ψ

.=
∑
F
F
ii
(vì hệ số χ của các dàn ống ở đây được chọn bằng nhau)
χ Hệ số góc của dàn ống χ=0,95 theo toán đồ 5 TL[1]
ζ Hệ số bám bẩn bề mặt ống. Theo bảng 4.9 TL[1]
Chọn ζ = 0,6
=> ψ = 0,95.0,6 = 0,57

( )
8,0
57,07,017,0
7,0
)1(
=
−+
=
−+
=⇒
tbnlnl
nl
bl
aa
a
a
ψ
VC
tb

- tỷ nhiệt (entanpi) trung bình của sản phẩm cháy

07,23
11006,1883
1,2091022,38990
"
"
=
−
−
=
−
−
=
bla
blbl
tb
IQ
VC
θθ
kJ/
0
C
⇒
Nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa kiểm tra :
][7,1116273
1
3^10.07,23.18036.9955,0.10
6,2156.3600.8,0.75,559.57,0.67,5
48,0

6,2156
273
1
.10
67,5
6,0
8
3
6,0
8
3
"
C
CVB
TaF
M
T
o
tbkt
ablttb
a
bl
=−
+









=−
+








=
ϕ
ψ
θ
Do θ”
bl
lệch không quá 100
0
C so với giả thiết nên không cần tính lại.
Vậy nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa là θ”
bl
=1116,7
0
C khi đó entanpi I”
bl
là 21270,8
kJ/kg
Vậy Q

bx
= ϕ(Q
bl
– I
”
bl
) = 0,9955 (38990,22 – 21270,8) = 17639,7 kJ/kg.
Do t
qn
=525
0
C < 530
0
C nên không cần thiết phải đặt bộ quá nhiệt nữa bức xạ.
SVTH : Đoàn Công Quang 10N1 Trang 23
Đồ án Lò Hơi Khoa CN Nhiệt Điện Lạnh

CHƯƠNG V
THIẾT KẾ DÃY PHESTON
5.1 Đặc tính dãy pheston
Dãy pheston do dàn ống sinh hơi phía sau buồng lửa tạo nên. Vì nó nằm ở đầu ra buồng
lửa có nhiệt độ cao ta sẻ đặt các ống xa để tránh đóng xỉ, mồ hóng…
Ở đây cụm pheston chia làm 4 dãy như hình:
SVTH : Đoàn Công Quang 10N1 Trang 24
s’
Đồ án Lò Hơi Khoa CN Nhiệt Điện Lạnh
9RC&VHW#DXYZ7[*
STT Tên các đại lượng
Kí
hiệu

Đơ
n vị
Dãy số
Ghi chú
1 2 3 4
1 Đường kính ngoài của ống d mm 60 60 60 60 Chọn
2 Bước ống ngang S
1
mm 300 300 300 300 Chọn
3 Bước ống ngang tương đối S
1
/d 5 5 5 5
4 Bước ống dọc S
2
mm 240 240 240 240 Chọn
5 Bước ống dọc tương đối S
2
/d 4 4 4 4
SVTH : Đoàn Công Quang 10N1 Trang 25