THUYẾT MINH TÍNH TOÀN LÒ ĐỐT THAN LẤY HƠI NÓNG TRỰC TIẾP

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LÒ ĐỐT THAN
PHỤ LỤC
Mục lục.................................................................................1
1. Yêu cầu.............................................................................2
2. Các số liệu cơ sở.............................................................2
3. Giới thiệu và phân tích ưu nhược điểm của một số lò đốt
thông dụng...........................................................................2
- Lò đốt thủ công ................................................................2
- Lò đốt bằng ghi xích.........................................................4
- Lò đốt phun........................................................................6
- Lò đốt tầng sôi...................................................................7
4. Tính toán thiết kế lò đốt..................................................7
a. Tính toán kích thước ống dẫn khí nóng cấp vào lò sấy8
b. Tính toán lò đốt than.......................................................9
5. Tính toán lượng khí cần phối trộn ..............................12
6. Tính toán chọn quạt của hệ thống cấp gió cho lò đốt15
7. Tính kích thước đường ống dẫn gió vào trong lò đốt than
.............................................................................................21
8. Tính kích thước chiều dày lớp bảo ôn cách nhiệt
cho đường ống dẫn khí nóng..........................................21
9. Tính và lựa chọn loại gạch xây lò................................22
a. Lựa chọn vật liệu xây tường lò....................................23
b. Xác định kích thước gạch của lò đốt than..................24
c. Tính kích thước cửa lò..................................................25
d. Tính gạch xây nóc lò.....................................................25
Trang 1


CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA 1 LÒ ĐỐT...................27
BẢNG THÔNG SỐ VẬT TƯ CHO MỘT LÒ ĐỐT...............28

1. Yêu cầu
- Cần thiết kế 1 lò đốt than cho 2 lò sấy:
- Các yêu cầu điều kiện kỹ thuật đặt ra cho một lò sấy là:
- Lưu lượng gió cần là: L = 6500 ÷ 8500 (m3/h)
- Nhiệt lượng cần đạt được là: 250.000 (Kcal/h)
2. Các số liệu cơ sở
- Sử dụng loại than cục angtraxit loại Cục 4a, Cục 3a có nhiệt
trị trung bình là 7500 (Kcal/Kg) và hiệu suất cháy là 90%.
- Vận tốc gió : v0 = 8 m/s, vì khi tính tiết diện các ống dẫn
không khí và dẫn khí trong điều kiện bình thường nên chọn tốc
độ như sau: cho không khí 8 – 12 m/s, cho khí nóng 8 – 10 m/s
3. Giới thiệu và phân tích ưu nhược điểm của một số loại lò
đốt thông dụng.
- Lò đốt thủ công.
- Lò đốt bằng ghi xích
- Lò đốt phun.
- Lò đốt tầng sôi.
Phân tích:
**Lò đốt thủ công
• Nguyên lý:

Trang 2


- Đây là loại lò đốt đơn giản nhất, nguyên liệu chính để đốt là
nguyên liệu rắn.
- Gồm 2 bộ phận chính là ghi lò (1) và buồng lửa (2), ngoài
ra còn có cửa cấp nhiên liệu (3), cửa thông gió và cửa thải xỉ
(4), ngoài ra còn có các lỗ cấp gió phụ cấp 2 nếu trong điều
kiện lò cần phải có.

- Cấu tạo của buồng lửa: buồng lửa là không gian để cháy
kiệt nhiên liệu chủ yếu là cháy các chất khí và những hạt
nhiên liệu nhỏ bay theo khói. Buồng lửa cần phải có kích
thước thích hợp.
- Xung quanh buồng lửa là các thể xây bằng gạch chịu lửa
và gạch cách nhiệt. Xây bằng gạch chịu lửa có ưu điểm là
nhiệt độ trong buồng lửa cao, quá trình cháy tốt nhưng tốn
gạch.
- Cấu tạo của ghi lò: ghi lò thủ công có các nhiệm vụ đỡ lớp
nhiên liệu và thải tro xỉ đã cháy ra ngoài. Do vậy ghi thủ
công chia làm 2 phần: phần đỡ nhiên liệu không lọt, không
rơi và phần khe hở để thông gió và thải xỉ. Tỷ lệ giữa diện
tích các khe hởi với tổng diện tích của ghi gọi là tỷ lệ tiết

Trang 3


diện động, nó phụ thuộc vào tính chất của nhiên liệu, kích
thước của hạt nhiên liệu và lượng gió cần cấp vào lò.
- Loại lò này chỉ đốt được nhiên liệu rắn. Nhiên liệu được
đưa vào qua cửa cấp, xếp thành lớp trên ghi lò, nhận nhiệt
từ lớp nhiên liệu đang cháy bằng dẫn nhiệt, từ buồng lửa và
ngọn lửa bằng bức xạ và từ không khí nóng và sản phẩm
cháy từ lớp nhiên liệu đi lên bằng đối lưu.
- Sau khi nhận nhiệt, nhiên liệu được sấy nóng, sấy khô,
tách chất bốc và tạo thành cốc. Tro xỉ được thải ra ngoài qua
ghi xuống hộp thu xỉ hoặc qua cửa cập nhiên liệu, còn sản
phẩm cháy ở thể khí thì hấp thụ nhiệt cùng phản ứng cháy,
được đốt nóng tới nhiệt độ khá cao, có thể đạt đến khoảng
9000C, đi qua các bề mặt truyền nhiệt, truyền nhiệt cho môi

chất, nhiệt độ của sản phẩm cháy giảm dần, cuối cùng có
thể giảm đến khoảng 120 – 3500C trước khi thải khí ra ngoài
• Ưu điểm
- Cấu tạo rất đơn giản, không có các chi tiết chuyển động
nên giá thành thấp.
- Vận hành dễ dàng, đơn giản, luôn có lớp tro xỉ ngăn cách
ghi lò với than đang cháy nên rất ít bị hư hỏng.
• Nhược điểm:
- Nhược điểm là cống suất lò bị hạn chế do diện tích ghi bị
hạn chế. Để đảm bảo rãi nhiên liệu đều trên ghi, chiều sâu
ghi không quá 2 đến 2.5 m, chiều rộng ứng với mõi cửa cấp
than không quá 1 đến 1.5 m, nên công suất thường khó
vượt 2 T/h

Trang 4


• Một số biện pháp của việc cải tiến lò ghi thủ công

- Dùng ghi lật, ghi lắc hoặc ghi quay. Mục đích là để thải
một phần hoặc toàn bộ tro xỉ khi đã cháy xong mà giảm nhẹ
được lao động cũng như cải tiến được phần nào quá trình
cháy vì đã đánh tơi được lớp tro xỉ bám xung quanh hạt
nhiên liệu. Nói chung quá trình cháy không thay đổi nhiều so
với ghi cố định.
- Ngoài phương pháp dùng ghi lật, ta còn có các phương
pháp khác là dùng ghi nghiêng dồn cấp, một lớp ghi động
sắp xen kẽ với một lớp ghi cố định để hổ trợ thêm quá trình
cấp nhiên liệu. Quá trình cháy trên ghi nghiêng không hoàn
toàn giống nhau.Trên tấm ghi trượt, quá trình cháy hầu như

chỉ tiến hành từ trên xuống, kết hợp với chiều trượt của tấm
nhiên liệu, nên đường ranh giới giữa các vùng cháy là một
mặt phẳng nghiêng.
- Còn đối với ghi bậc thang luôn giữ một lượng nhiên liệu
đang cháy, lại có thêm không khí nên quá trình cháy còn tiến
hành cả từ dưới lên, cũng theo mặt nghiêng vì kết hợp với
chiều trượt của nhiên liệu.

Trang 5


•

Ưu điểm của việc sử dụng ghi nghiêng và ghi bậc
thang có ưu điểm là:
* Quá trình cháy trải dài theo ghi nên có thể cung cấp
không khí theo từng vùng phù hợp hơn với nhu cầu của
quá trình cháy.
* Việc cấp nhiên liệu tương đối liên tục và nhẹ nhàng

hơn.
* Nhưng cũng có khuyết điểm là cấu tạo và vận hành hơi
phức tạp, khó điều chỉnh nhiên liệu cấp vào để phù hợp
với nhu cầu sử dụng của lò đốt.
** Lò đốt bằng ghi xích
• Nguyên lý:

- Nhiên liệu được đưa đến tập trung ở phễu rồi rót lên phần
đầu của ghi xích, ghi xích quay với tốc độ khá chậm, từ đó
đưa nhiên liệu vào trong buồng lửa. Nhiên liệu nhận nhiệt từ

buồng lửa và sản phẩm cháy được sấy nóng, sấy khô, thoát
chất bốc, tạo cốc và khi gặp không khí cấp 1 đưa từ dưới
ghi lên thì cháy, tạo thành sản phẩm cháy và tro xỉ. Tro xỉ
còn lại được cái gạt xỉ gạt xuống phễu tro rồi thải ra ngoài.
Sản phẩm cháy đi vào buồng lửa mang theo một ít chất khí

Trang 6


và hạt nhiên liệu nhỏ chưa cháy sẽ kết hợp với gió cấp 2
đưa vào từ phía trên lớp nhiên liệu và cháy kiệt.
• Ưu điểm:
- Toàn bộ công việc cấp nhiên liệu, thải tro xỉ hoàn toàn được
cơ khí hóa, lao động nhẹ nhàng hơn mà công suất có thể
nâng cao và ổn định hơn
- Có thể phân vùng cấp không khí phù hợp với yêu cầu của
các giai đoạn quá trình cháy nên cháy tốt mà hệ số không
khí thừa không quá lớn.
- Quán tính nhiệt lớn, nên làm việc ổn định tin cậy, ít bị tắt lò.
- Khi vận hành, lá ghi được làm mát ở nửa chu kỳ dưới nên
tuổi thọ có thể được kéo dài
• Nhược điểm:
- Công suất vẫn bị hạn chế, thường không quá 65-100T/h, vì
kích thước ghi, chiều dày lớp nhiên liệu cũng như tốc độ ghi
bị hạn chế
- Lá ghi dễ bị cháy, vì ở giai đoạn cháy mặt ghi tiếp xúc trực
tiếp với cốc đang cháy ở nhiệt độ rất cao, do vậy gió cấp 1
không thể sấy tới nhiệt độ quá cao được.
- Quán tính nhiệt lớn điều chỉnh không nhạy.
- Yêu cầu về nhiên liệu cao do không giải quyết được mâu

thuẫn lọt gió mà không lọt nhiên liệu.
- Độ tro của nhiên liệu không được quá cao
- Nhiệt độ nóng chảy của tro không được quá thấp
- Cở hạt nhiên liệu yêu cầu cao, nhất là khi đốt trên ghi thanh.
** Lò đốt phun.

Trang 7


• Nguyên lý:

-

Ở đây than được nghiền thành bột có đường kính trung bình
khoảng 40 µ m đường
kính dưới 90 µ m chiếm khoảng 80-90%. Bột nhiên liệu hỗn
hợp với không khí (gió cấp 1) phun vào buồng lửa, nhận nhiệt
từ bức xạ ngọn lửa, tường lò và bằng đối lưu với sản phẩm
cháy có nhiệt độ cao

-

Không khí cấp vào gồm gió cấp 1, cấp 2 và có thể có gió cấp 3
tức là hỗn hợp của không khí với bột than sau hệ thống nghiền
than. Nhiệt độ gió cấp 1 ảnh hưởng lớn đến quá trình cháy.

-

Bột nhiên liệu được gió cấp 1 thổi qua vòi phun đưa vào buồng
lửa, nhận nhiệt từ buồng lửa và sản phẩm cháy được sấy

nóng, sấy khô, tách chất bốc tạo cốc và bắt đầu cháy. Mặt khác
dưới tác dụng của quạt gió không khí được đưa vào đầy đủ,
cháy kiệt các chất bóc và cốc, tạo thành sản phẩm cháy và tro
xỉ ở nhiệt độ cao.

-

Khi chất bốc thoát ra, dưới nhiệt độ cao gặp oxi cháy tạo thành
khí trơ ngăn cách bột than với không khí.

Trang 8


-

Khi cháy có sự tỏa nhiệt đốt nóng sản phẩm cháy và tro, khi
nhiệt độ đủ cao thì tro nóng chảy thành xỉ có thể kết hợp lại với
nhau thành những hạt lớn. Còn những hạt xỉ lỏng lớn rơi xuống
phía đái buồng lửa, ở đó có thể thải ra ở thể lỏng gọi là phương
pháp thải xỉ lỏng , cũng có thể được làm nguội đông đặc lại rồi
thải ra ngoài theo phương pháp thải xỉ khô.
• Ưu điểm:

-

Có hiệu suất nhiệt cao vì đốt cháy khá hoàn toàn với hệ số
không thừa tương đối nhỏ.

-

Có thể đốt được nhiều loại nhiên liệu kể cả nhiên liệu có chất
lượng thấp.

-

Có công suất lớn, phù hợp với các nhà máy nhiệt điện.

-

Có thể tự động hóa các quá trình cấp nhiên liệu, thải tro xỉ,
giảm nhẹ lao động, công suất ổn định điều chỉnh nhạy bén.
• Nhược điểm:

-

Cần có thêm hệ thống nghiền than nên thiết bị cồng kềnh, tốn
năng lượng ồn ào.

-

Tro bụi bay theo sản phẩm cháy rất nhiều, nhất là khi thải xỉ
khô, dẫn đến mài mòn và bám bẩn vào bề mặt truyền nhiệt,
phải có thêm bộ khử bụi để giảm ô nhiễm môi trường. Có khi xỉ
còn làm tắt đáy lò.

-

Quán tính nhiệt trong buồng lửa không lớn nên dễ bị tắt lò,
thường phải bố trí vòi phun dầu để hỗ trợ.

-

Khó dùng với lò đốt công suất nhỏ vì buồng lửa không đủ lớn
để cháy kiệt nhiêu liệu.
** Lò đốt tầng sôi

Trang 9


• Nguyên lý:

-

Lò đốt tầng sôi có 2 loại buồng lửa chính là: buồng lửa xoáy và
buồng lửa tầng sôi. Trong các buồng lửa này nhiên liệu không
hoàn toàn xếp theo lớp, cũng không phải cháy trong khi đi qua
cả không gian buồng lửa. Nó vừa có một phần đặc điểm cháy
tầng, một số đặc điểm cháy trong không gian.

-

Buồng lửa xoáy có thể đốt than cám nghiền thô hơn buông lửa
phun. Buồng lửa xoáy có dạng hình trụ, một lò hơi có thể bố trí
một hoặc vài ba buồng lưa xoáy, có thể nằm ngang hoặc thẳng
đứng.
• Ưu điểm.

-

Nhiệt độ trong buồng lửa xoáy rất cao, có thể lên đến 170018000C, xỉ bị nóng chảy nên thường thải xỉ lỏng ra ngoài.

-

Nhiệt thế buồng lửa cao, nên cháy ổn định, cháy kiệt, có thể
đốt được nhiên liệu xấu, hạt tương đối thô.

-

Có thể cháy tốt với hệ số không khí thừa nhỏ.

-

Giảm được lượng tro bụi bay theo khói.
• Nhược điểm:

-

Cấu tạo buồng lửa phức tạp giá thành cao.

-

Tốn điện năng cho quạt gió cấp 2.
Trang 10


-

Đốt cháy ở nhiệt độ cao nên lượng NOx trong khói tăng lên rất
nhiều, gây ô nhiễm môi trường.

=> Kết luận chung: từ những phân tích đánh giá trên ta đưa ra
giải pháp tối ưu nhất là chọn và thiết kế lò đốt theo dạng lò đốt
thủ công, đốt bằng ghi chiệu lửa cố định mà vẫn đảm bảo được
yêu cầu kỹ thuật mà ta đã đặt ra cho lò.
4. Tính toán thiết kế lò đốt.
Gồm:
- Tính toán kích thước ống dẫn khí nóng cấp vào lò sấy.
- Tính toán lò đốt than.
Nội dung:
a. Tính toán kích thước ống dẫn khí nóng cấp vào lò sấy.
Tìm tiết diện và đường kính của đường ống cấp vào cho 1
lò sấy.
Ta có:
L = F*v0*3600
Với:
L: lưu lượng gió (m3/h)
vo: vận tốc gió (m/s)
F: tiết diện ống (m2)
=>

L

7000

F = V * 3600 = 8 * 3600 = 0.24 (m2)
o

=> Kích thước của đường ống là:
=> d =

4* F
=
π

4 * 0.24
= 0.55 (m) = 550(mm)
π

Chọn tiết diện đường kính chuẩn: d = 560mm (Theo sách
Thông gió bảng 5.5)

Trang 11


Tính toán kích thước ống dẫn khí nóng cấp cho 02 lò sấy
-

Với kích thước của đường ống cấp vào lò sấy là d = 560 (mm)
mà 1 lò đốt thì cung cấp cho 2 lò sấy nên ta cần tính đường
ống phân nhánh dựa trên công thức tổng quát thực nghiệm:

D2 = 2 D1 =

2 560 = 791 (mm), Vậy ta chọn đường ống chính

theo tiêu chuẩn là D = 800 (mm)
b. Tính toán lò đốt than.
Tính diện tích của bề mặt ghi lò
Diện tích bề mặt ghi lò phụ thuộc vào lượng than cần đốt trong
một đơn vị thời gian B và cường độ cháy của ghi R. Đại lượng

này được xác định theo công thức:
F=

B
, (m 2 )
R

Trong đó:
B – lượng than cần đốt trong một giờ , kg/h.
B=

1.5 * 2 * 250000(kcal / h)
= 111(kg / h)
7500 * 0.9(kcal / kg )

Với k1 =1.5 là hệ số quá tải của lò.
R – cường độ cháy của ghi, kg/m2.h
Tham khảo Bảng 3-3 Lò công nghiệp chọn R=100
(kg/m2.h).
=> diện tích bề mặt ghi là: F=

111
= 1.1 (m2).
100

Chọn hệ số an toàn k2 = 1.2 là hệ số an toàn cho bề mặt ghi lò
=> diện tích F cần thiết là F = 1.4 m2
Chọn chiều dài buồng đốt của lò là 1.4 m chiều rộng buồng
đốt của lò là 1 m
Xác định thể tích của buồng đốt

Trang 12


Thể tích của buồng đốt có liên quan đến mật độ nhiệt thể tích q
của buồng . Đại lượng này được xác định theo công thức:
V=

Qt * B

d

q

3
, m

Với:
V

- thể tích của buồng đốt , m3

B

- lượng than cần đốt trong một giờ, B = 111 ( kg/h )

Qt

d - nhiệt trị thấp của than, kJ/kg
- mật độ nhiệt thể tích của buồng đốt, W/m 3 chọn

q
trong bảng 3-4

Qt * B

 V= d

q

7500 * 0.9(
=

kg
kcal
) * 111( )
kg
h

300 * 10 3 (kcal / m 3 .h)

3
= 2.5 (m )

Trên thực tế không thể tính hết các yếu tố ảnh hưởng đến quá
trình cháy của nhiên liệu trong buồng đốt nên việc tính thể tích
buồng đốt theo mật độ nhiệt q chỉ là giá trị gần đúng nhưng
trong công nghiệp có thể chấp nhận được.
Chiều cao của buồng đốt
Như đã nêu trên chiều cao buồng đốt phụ thuộc vào loại nhiên
liệu dùng. Căn cứ vào kết quả khảo sát và thực nghiệm đối với

than antraxit Việt Nam có thể dùng một số giá trị chiều cao
buồng đốt phụ thuộc vào diện tích mặt ghi trong bảng 3-5_lò
công nghiệp hay ta cũng có thể xác định theo công thức:
H=

V
,m
F

Với:

Trang 13


V - thể tích buồng đốt, m3
F - diện tích mặt ghi, m2
Như vậy:
 H = 2.5/1.4 = 1.8 m
Tính toán ghi lò ghi lò:
Ta chọn ghi lò làm bằng ghi thanh là vì:
+ Ghi thanh đúc bằng gang và được đặt trên dầm đỡ ghi, dâm
đỡ ghi được làm bằng gạch chịu lửa.
+ Ghi thanh được dùng nhiều trong các buồng đốt để đốt các
loại than viên có kích thước trung bình và lớn và nó đáp ứng
đúng điều kiện loại than mà ta đang dùng. Loại ghi này chế tạo
đơn giản, thay thế dễ dàng khi bị hư hỏng.
+ Ghi thanh hay ghi tấm cũng điều có khe hở ( mắt gió ) để cho
gió đi qua. Tổng diện tích các khe hở trên mặt ghi lò gọi là mắt
ghi. Tỷ số giữa diện tích mắt ghi và diện tích toàn bộ mặt ghi
( kể cả mắt ghi ) gọi là tỷ lệ mắt ghi. Nếu gọi f là diện tích mắt

ghi và F là diện tích mặt ghi thì tỷ lệ mắt ghi là f/F. Tỷ lệ này
chọn phụ thuộc vào loại than và tra bảng 3-2_ Lò công nghiệp
Than awngtraxit chọn f/F = 12 % => f =

12 * F 12 * 1.4
=
= 0.168
100
100

(m2)
+ Ghi thanh là những thanh ghi ghép lại, giữa hai thanh ghép
lại tạo thành khe hở, phía dưới rộng hơn một chút để tránh bị
bịt khe hở.
+ Dựa trên nguyên liệu đầu vào của ta là than angtraxit việt
nam, nên ta chọn thanh ghi chịu lửa, vật liệu là gang xám có

Trang 14


các kích thước như sau. Với khoảng cách giữa 2 ghi là 40
(mm)
-

Tính toán nhiệt độ của lò đốt.
- Nhiệt độ lò là nhiệt độ đặc trưng, mang tính qui ước. Nhiệt độ
lò không phải là nhiệt độ của nguồn nhiệt ( ngọn lửa, khối lò,
…..), cũng không phải là nhiệt độ mặt trong của tường lò , nóc
lò.
- Nhiệt độ lò là nhiệt độ trung bình trong không gian làm việc

của lò, thường thì nhỏ hơn nhiệt độ của nguồn nhiệt và lớn hơn
nhiệt độ của tường lò, nóc lò
- Nhiệt độ lò là thông số quan trọng về mặt trao đổi nhiệt và ảnh
hưởng quyết định tới công nghệ gia công và chọn vật liệu thích
hợp cho việc xây lò.
- Nhiệt độ lò phụ thuộc vào nhiệt độ cháy lý thuyết của nhiên
liệu, phụ thuộc vào phụ tải nhiệt, phụ thuộc vào cấu trúc và sự
cách nhiệt của lò
- Nhiệt độ lò được xác định gần đúng theo công thức:
Tlò = η . Tlýthuyet , 0C
Trang 15


- Hệ số nhiệt độ η có giá trị từ 0.65 ÷ 0.85 tùy thuộc vào kiểu lò
( tra bảng 1-1_Lò công nghiệp). Vậy ta chọn η = 0.70
- T lýthuyet - nhiệt độ cháy lý thuyết của nhiên liệu 0C nhiệt độ
này được tính khi sự cháy của nhiên liệu.
- Đối với than antraxit nhiệt độ bắt đầu thoát chất bóc là từ
380-400 0C
- Đối với than antraxit nhiệt độ bắt đầu bắt lửa là từ 650-850 0C
Vậy nhiệt độ của lò là
Tlò = η . Tlýthuyet = 0.7 * 850 = 600 0C
-Với nhiệt độ của lò là 600 0C ta chọn nhiệt độ của vùng cháy là
650 0C để đảm bảo tính chiều dày lớp gạch chiệu lửa và gạch
cách nhiệt cho an toàn và đảm bảo hiệu suất làm việc của lò.
5. Tính toán lượng khí cần phối trộn:
Mô tả:
Mỗi lò sấy cần 8500 m3 khí trong điều kiện nhiệt độ của lò sấy là
2500C. Trong đó đã bao gồm 02 lần trộn khí:
Lần 1: Trộn tại buồng trộn của lò sấy.

Lần 2: Trộn tại lò đốt trước khí chuyển tải vào buồng trộn lò sấy.
Giả sử nhiệt độ khí nóng trên đường ống là 380 0C, áp suất trên
đường ống p =200 mm H20
Gọi :
x (m3): là lưu lượng gió trên đường ống cấp gió cho lò sấy với
điều kiện nhiệt độ là 3800C
y (m3): là lưu lượng gió trong điều kiện nhiệt độ bình thường là
370C
Ta có: phương trình của lưu lượng khí trên đường ống cấp gió vào
lò sấy xét trên thời gian t = 1 h như sau:
Trang 16


x + y = 8500 (m3) (Phương trình 1)
Mặt khác:
Để giảm 1m3 khí từ điều kiện nhiệt độ T = 3800C, áp suất p=
200mmH2O xuống điều kiện nhiệt độ T = 250 0C, áp suất p=
200mmH2O. Thì ta cần xác định tỉ số thể tích khí trong điều kiện nhiệt
độ thay đổi là bao nhiêu:
- Cụ thể là
* Với thể tích khí V = x (m3), T = 3800C, trong điều kiện đẳng áp
=> khối lượng của thể tích khí từ phương trình trạng thái của
khí lý tưởng
p.V = G.R.T
Trong đó:
V: Thể tích của khối khí (m3)
P: áp suất (N/m2)
G: khối lượng của khí (Kg)
R là hằng số chất khí, R = R µ / µ = 8314/ µ , J/kg.độ
µ = 28.97 ( kg/kmol ) là không khí

T: nhiệt độ (oC)
p * V 200 * 9.807 * x
=
8314
 G = R *T
* 380 (kg)
28.97

 109*103 G = 1961.4 x (Phương trình 2)
* Thể tích khí V = y (m3), T = 370C, Áp suất là 200 mm H20 =
200*9.807 N/m2

Trang 17


=> khối lượng của thể tích khí từ phương trình trạng thái của
khí lý tưởng
p.V = G.R.T
p * V 200 * 9.807 * y
=
8314
 G = R *T
(kg)
* 37
28.97

 10618 G = 1961.4 y (Phương trình 3)
Lấy phương trình 2 chia cho phương trình 3 ta được tỉ số thể tích
x

khí ở điều kiện nhiệt độ thay đổi là y = 10 , từ đó kết hợp với
phương trình 1 để xác định lưu lượng khí cụ thể ở từng nhiệt độ
khác nhau
x

10 = y
x +y = 8500
=> y = 772 (m3) là lưu lượng khí ở điều kiện nhiệt độ bình thường
370C và x = 7720 (m3) là lưu lượng khí ở điều kiện nhiệt độ là 380 oC
- Tương tự như trên ta tìm lưu lượng khí cần cung cấp cho lò đốt
trong điều kiện nhiệt độ lò là 600 0C
- Gọi z (m3): là lưu lượng gió trên đường ống cấp gió cho lò đốt
với điều kiện nhiệt độ là 6000C
- Gọi w (m3): là lưu lượng gió trong điều kiện nhiệt độ bình
thường là 370C
- Ta có phương trình của lưu lượng khí từ lò đốt tới đường ống
dẫn (sau khi đã qua buồng trộn khí ở lò đốt) xét trên thời gian t = 1
h như sau:

Trang 18


z + w =15440 (m3) (Phương trinh 4)
Mặt khác:
Để giảm 1m3 khí từ điều kiện nhiệt độ T = 6000C, áp suất p=
200mmH2O xuống điều kiện nhiệt độ T = 3800C, áp suất p=
200mmH2O. Thì ta cần xác định tỉ số lưu lượng khí trong điều kiện
nhiệt độ thay đổi là bao nhiêu:
- Cụ thể là

* Với thể tích khí V = z (m3), T =6000C, Áp suất là 200 mm H20
= 200*9.807 N/m2
=> khối lượng của thể tích khí từ phương trình trạng thái của
khí lý tưởng
p.V = G.R.T
Trong đó:
V: Thể tích của khối khí (m3)
P: áp suất (N/m2)
G: khối lượng của khí (Kg)
R là hằng số chất khí, R = R µ / µ = 8314/ µ , J/kg.độ
µ = 28.97 ( kg/kmol ) là không khí

T: nhiệt độ (oC)
p * V 200 * 9.807 * z
=
8314
 G = R *T
(kg)
* 600
28.97

 170*103 G = 1961.4 z (Phương trình 5)
* Thể tích khí V = w (m3), T = 370C, Áp suất là 200 mm H20 =
200*9.807 N/m2

Trang 19


=> khối lượng của thể tích khí từ phương trình trạng thái của
khí lý tưởng

p.V = G.R.T
p *V
200 * 9.807 * w
=
 G = R * T 8314 * (600 − 37) (kg)
28.97

 160*103 G = 1961.4 w (Phương trình 6)
Lấy phương trình 5 chia cho phương trình 6 ta được tỉ số thể tích
khí ở điều kiện nhiệt độ thay đổi là

z
=1 , từ đó kết hợp với
w

phương trình 4 để xác định lưu lượng khí cụ thể ở từng nhiệt độ
khác nhau
1=

z
w

z +w = 15440
=> w = 7720 (m3) là lưu lượng khí ở điều kiện nhiệt độ bình thường
và z = 7702 (m3) là lưu lượng khí ở điều kiện nhiệt độ là 600 oC.
=> Vậy lưu lượng gió cần cấp cho lò là L = 7720 (m 3/h)
PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỔN THẤT ÁP SUẤT RIÊNG ( của Risthel)
- Tuần từ tính toán(chọn đường kính ống và xác định tổn thất áp
suất khi biết lưu lượng ) như sau:
- Vạch tuyến ống định hướng chạc ba sao cho lưu lượng không

khí đi qua nhánh rẽ không lớn hơn lưu lượng tại nhánh thẳng
của chạc ba
- Vẽ sơ đồ không gian của hệ thống đường ống, ghi lưu lượng
đã biết trên tất cả các đoạn ống. Giải phương trình cân bằng tại
nút để tìm lưu lượng trên tất cả các đoạn và lưu lượng chung
Trang 20


- Phương trình cân bằng nút: tổng lưu lượng của các ống đi vào
nút bằng tổng lưu lượng của các ống đi ra nút
∑ Lvào = ∑ Lra

- Đoạn ống: khoảng chiều dài của đường ống có lưu lượng L,
đường kính d, hay diện tích và do đó vận tốc v không đổi
- Chọn và đánh dấu sơ bộ vận tốc không khí tại các đoạn ống.
Thông thường đối với hệ thống hút và thổi thì : 4 – 6 m/s đối
với đoạn ống cuối; 6 – 8m/s đối với các đoạn tiếp với đoạn
cuối.
- Tính vận tốc thực của không khí v (dựa vào L và d đã chọn),
xác đinh áp suất động học pđ theo công thức
pđ =

v2
ρ
2

pđ - áp suất động; v – vận tốc (m/s); ρ - mật độ không khí (kg/m3)

6. Tính toán chọn quạt của hệ thống cấp gió cho lò đốt.
- Trong hệ thống lò thường dùng quạt gió loại ly tâm để cấp gió

cho lò vì loại quạt này có lưu lượng lớn và áp suất cao.
- Khi chọn quạt cần dựa vào 2 thông số chính là áp suất và lưu
lượng tính toán của hệ thống lò, từ đó ta tra cứu ở giản đồ chuẩn
về các loại quạt để tìm loại quạt thích hợp
- Ta có áp suất p = 200mmH20 = 200*9.81 = 1962 N/m2 nên ta
chọn quạt ly tâm áp suất trung bình 1000 ≤ P ≤ 3000 N/m2 ( ≈ 300
mm H20)
Tính toán các thông số cơ bản:

Trang 21


- Lấy lượng gió thông qua các cửa lò và cửa nhìn là 25%
tương ứng với L = 2000 m3/h.
- Vậy lưu lượng cần thiết cung cấp cho lò đốt là L = 7720 –
2020 = 5700 m3/h
a. Tính lượng gió yêu cầu ở điều kiện tiêu chuẩn.
Gọi lượng gió này là V0 ta có:
V0 = k. V KK , m3/h

ch

Trong đó
k-hệ số dự trữ. Thường k = 1.1 ÷ 1.25
V KK , lượng không khí chung cần cấp cho lò, m3/h

ch

 V0 = k. V KK = 1.1*5700 = 6270 m3/h

ch

b. Lượng gió yêu cầu ở điều kiện thực tế, V t:
760 (t + 273)
* V0 , m3/h
273

Vt = P *
a

Trong đó:
Pa – áp suất khí quyển tại nơi đặt quạt, mmHg
t- nhiệt độ không khí nơi đặt quạt, 0C
ở điều kiện tiêu chuẩn p áp suất khí quyển p = 101325 Pa (760
mmHg) ở 20.0C
760 (t + 273)
760 40 + 273
* V0 =
*
* 6270 = 7180 m3/h
273
760
273

Vt = P *
a

Trang 22

c. Áp suất tỉnh yêu cầu, h t :

0

h t = a*

0

∑ h KK

Trong đó:
a- hệ số dự trữ, thường a = 1.1 – 1.2

∑ h KK

- tổn thất áp suất trên đường ống dẫn khí

Tính tổn thất áp suất khi không khí qua lớp ghi lò và lớp than
- Khi không khí chuyển động từ buồng góp gió qua các lỗ thoáng của
ghi lên lớp than, đã chi phí một số năng lượng để thắng các trở lực
dọc đường như: trở lực do ma sát, thay đổi hướng tốc độ….Đồng
thời khi các phần tử không khí va vào lớp than cũng mất thêm năng
lượng do lực cản của than và các yếu tố khác. Vì vậy để than tiếp
cận tốt với không khí bảo đảm cháy nhiên liệu hoàn toàn, gió cần có
áp suất đủ lớn. Muốn xác định được đại lượng này trước hết ta cần
phải tính tổn thất áp suất qua ghi.
- Công thức thực nghiệm tính đại lượng này được tra trong bảng 36_Lò công nghiệp
- Chọn nhiên liệu và kiểu buồng đốt: buồng đốt ghi phẳng đốt than
angtraxit
9.8*m(

B
)2
150.F

Trong đó:
B- lượng than đốt trong 1h, kg/h B= 111 (kg/h)
F- diện tích bề mặt ghi lò F = 1.4 m2
M- hệ số phụ thuộc hàm lượng tro của than, m = 25-50 chon
m = 30

Trang 23


Vậy => tổn thất là 9.8*30* (

111
) 2 = 82 N/m2
150 * 1.4

=> Vậy tổn thất áp suất khi không khi qua ghi lò và lớp than lớn
nhất là 82 N/m2

∑ h KK = 82 N/m2 - tổn thất áp suất trên đường ống dẫn khí
Vậy h t = a* ∑ h KK `= 1.1*82 = 90

0

d. Áp suất động sơ bộ, h đ

0

Áp suất động sơ bộ chọn dựa vào áp suất tĩnh của quạt
h đ = b * h t , N/m2

0

0

Trong đó:
b- tỷ lệ áp suất động so với áp suất tĩnh, thường b = 0.05 – 0.15
chọn b = 0.05
=> h đ = b * h t = 0.05*90 = 4.5 N/m2

0

0

e. Áp suất toàn phần yêu cầu
760 (t + 273)
* H 0 , N/m2
273

Ht = P *
a

Trong đó:
Pa- áp suất tại nơi đặt quạt, mm Hg
t- nhiệt độ không khí nơi đặt quạt, 0C

Ht =

760 (40 + 273)
*
* 4.5 = 5.2 , N/m2
760
273

Chọn quạt gió

Trang 24


- Sau khi đã tính được 2 thông số cơ bản là Vt = 7180 (m3/h) và
Ht = 5.2 (N/m2). Dựa vào các giản đồ tiêu chuẩn của quạt ly tâm
để chọn quạt theo yêu cầu. Cần phải chọn quạt để đảm bảo
theo 2 thông số yêu cầu trên. Đồng thời số vòng quay của quạt
là số có trên đường biểu diễn trong giản đồ, hiệu suất có ít của
quạt cần nằm trong vùng lớn hơn 0.5 để quạt tiêu thụ công suất
ít nhất, áp suất động của quạt cần phải nhỏ hơn hoặc bằng áp
suất động sơ bộ tính toán.
Tính công suất của quạt
Công suất trục quạt N được tính theo công thức

N=

Vq ( H q − h d )
q

36 * 10 5 * η

, kW

Trong đó:
Vq = 7180 - lưu lượng của quạt gió, m3/h
Hq = 1962 - áp suất của quạt, N/m2
hq = 4.5- áp suất động miệng quạt, N/m2
η = 0.62 - hiệu suất có ích của quạt

N=

Vq ( H q − h d )
q

36 * 10 5 * η

=

7180(1962 − 4.5)
36 * 10 5 * 0.62

= 6, kw

Công suất động cơ điện, N1
N1 = k1*k2*N, kw
N = 6 - công suất trục quạt

Trang 25