TÍNH TOÁN CHẾ TẠO LÒ HƠI

LỜI NÓI ĐẦU
Năng lượng mà chủ yếu là điện năng là một nhu cầu không thể thiếu được
trong sự phát triển kinh tế của mỗi nước. Hiện nay ở nước ta cũng như hầu hết các
nước khác trên thế giới, lượng điện năng do nhà máy nhiệt điện sản xuất ra chiếm
tỷ lệ chủ yếu trong tổng lượng điện năng toàn quốc.
Trong quá trình sản xuất điện năng, lò hơi là khâu quan trọng đầu tiên có
nhiệm vụ biến đổi năng lượng tàng trữ của nhiên liệu thành nhiệt năng của hơi. Nó
là một thiết bị không thể thiếu được trong nhà máy nhiệt điện, lò hơi cũng được
dùng rộng rãi trong các ngành công nghiệp khác.
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.


NHIỆM VỤ THIẾT KẾ

TÍNH TOÁN CHẾ TẠO LÒ HƠI
1. Sản lượng hơi định mức: D = 75 t/h
2. Áp suất ở đầu ra của hơi của bộ quá nhiệt: pqn = 6.4Mpa = 64 bar
3.Nhiệt độ của hơi ở đầu ra của bộ quá nhiệt: tqn = 445oC
4.Nhiệt độ nước cấp: tnc = 180oC
5.Nhiên liệu có thành phần như sau:
Clv

Hlv

Nlv

Olv

Slv

Alv

Qlv

84.71

10.71

0.64

0.8

3.01

0.13

39.9

Nhiệt trị thấp làm việc của nhiên liệu: Qtlv = 39,9 MJ/kg = 39900 kJ/kg.
Tra bảng 2.5/22 [II] ⇒ dầu S (FO) còn gọi là dầu nặng hay dầu mazut.
Chọn các thông số như sau:
6.Nhiệt độ không khí lạnh: tkkl = 30oC (trang 22 [II])
7.Nhiệt độ không khí nóng: tkkn = 200oC
8.Nhiệt độ khói thải:

θkht = 120oC


CHƯƠNG I

XÁC ĐỊNH SƠ BỘ DẠNG LÒ HƠI

1.1

Chọn sơ bộ dạng lò hơi:

1.1.1 Chọn phương pháp đốt và cấu trúc buồng lửa
Do nhiên liệu được sử dụng là dầu nên chọn loại buồng lửa phun. Lò hơi
bố trí theo kiểu chữ Л. Ở loại này các thiết bị nặng như: quạt gió, bộ khử bụi, ống
khói được đặt ở vị trí thấp nhất.
1.2 Chọn dạng cấu trúc và các bộ phận
1.2.1 Dạng cấu trúc của pheston.

khác của lò.

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 Dạng cấu trúc bộ quá nhiệt.
Chọn phương án sử dụng bộ quá nhiệt đồi lưu do tqn=445oC.
1.2.3 Bố trí bộ hâm nước và bộ sấy không khí.
Do buồng lửa đốt dầu nhiên liệu dể cháy nên nhiệt độ không khí nóng không
cần cao lắm, chọ khoảng từ 150 – 200 oC. 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 Đáy buồng lửa
Do đốt nhiên liệu lỏng nên ta chọn đáy buồng lửa có dạng đáy bằng.
1.3 Nhiệt độ khói và không khí.
1.3.1 Nhiệt độ khói thoát ra khỏi lò (θth)

Là nhiệt độ khói ra khỏi BSKK tra bảng 1.1 [I] với nhiên liệu rẻ tiền, chọn
θth = 120oC nhờ đó nếu sau này sử dụng nhiên liệu đắt tiền, chất lượng cao
hơn vần hoạt động tốt.
1.3.2 Nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa (θ”th)
Là nhiệt độ khói trước cụm pheston. Chọn theo phân tích kinh tế kỹ thuật
(không lớn hơn 1150oC)
Chọn θ”th = 1100oC.
1.3.3 Chọn nhiệt độ không khí nóng.


Được lựa chọn trên loại nhiên liệu và phương pháp đốt và phương pháp
thải xỉ.
Do buồng lửa đốt dầu nhiên liệu dể cháy nên nhiệt độ không khí nóng không
cần cao lắm, chọ khoảng từ 250 – 300oC
 Chọn tkkn= 250oC
Sơ đồ cấu tạo tổng thể của lò hơi

Chú thích:
1.
2.
3.
4.
5.

Buồng lửa
7: Bộ quá nhiệt đối lưu
Dàn ống sinh hơi
6: Cụm pheston
Vòi phun nhiên liệu+không khí 9: Bộ hâm nước
Ống nước xuống

10:Khoảng trống để vệ sinh và sửa chữa
Bao hơi
11: Bộ sấy không khí


CHƯƠNG II
TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH CHÁY CỦA NHIÊN LIỆU

2.1. Tính thể tích không khí lý thuyết
Được tính cho 1 kg nhiên liệu lỏng :
V0kk = 0,0889 ( Clv + 0,375 Slv ) + 0,265 Hlv – 0,033 Olv [m3tc/kg]
= 0,0889 (84.71 + 0,375 . 3,01) + 0,265 .10,71 – 0,033 .0,8
= 10,443 m3tc/kg.
2.2

. Thể tích sản phẩm cháy

2.2.1. Thể tích sản phẩm cháy lý thuyết
Khi cháy 1 kg nhiên liệu lỏng :
-

Theo 2.3/15[3].
VRO2 = VCO2 + VSO2 = 0,01866 ( Clv + 0,375Slv ) , m3/kg
= 0,01866 ( 84,71 + 0,375 . 3,01 )
= 1,602 [m3tc/kg]

-

Theo 2.4/15[3].
V0N2 = 0,79.V0KK + 0,008.Nlv

= 0,79.10,443 + 0,008.0,64 = 8,225 [m3tc/kg]

-

Theo 2.5/15[3].
V0H2O = 0,111.Hlv + 0,0124.Wlv + 0,0161V0KK + 1,24.Gph , m3tc/kg
= 0,111.10,71 + 0,0124. 0 + 0,0161. 10,443 + 0 ,m3tc/kg


= 1,357 [m3tc/kg].
Trong đó Gph là lượng hơi để phun dầu vào lò ,đối với vòi phun kiểu cơ khí thì Gph
= 0.
-

Theo 2.6/16[3].

Thể tích khói khô lý thuyết :
V0kkho = VRO2 + V0N2 = 1,602 + 8,225 = 9,827 [m3tc/kg].
-

Theo 2.7/15[3].

Thể tích khói lý thuyết :
V0K = V0kkho + V0H2O = 9,827 + 1,357 = 11,184 [m3tc/kg].

2.2.2. Thể tích sản phẩm cháy thực tế .
2.2.2.1. Thể tích hơi nước
-

Theo 2.11/16[3].

VH2O = V0H2O + 0,0161 (α - 1 ) V0KK , m3tc/kg

2.2.2.2. Thể tích khói thực :
VK = Vkkhô + VH2O = V0kkho + (α - 1 ) V0KK + VH2O , m3tc/kg
2.2.2.3. Phân thể tích các khí
- Khí 3 nguyên tử :
Theo 2.14a/16[3]. Ta có : rRO2 = VRO2/VK
- Hơi nước :
Theo 2.14b/16[3]. Ta có : rH2O = V0H2O/VK
2.2.3. 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.


Theo 1-4/12[1], Với lò hơi buồng lửa phun dầu ta chọn α = α”bl = 1,1
Hệ số không khí lọt vào các phần tử của lò được chọn như sau ( bảng 2.1/17 [III]
)
Hệ số không khí lọt ∆α

STT Các bộ phận của lò
1

Buồng lửa phun

0.05

2

Feston

3

Bộ quá nhiệt (BQN) cấp 2

0,03

4

Bộ quá nhiệt cấp 1

0,03

5

Bộ hâm nước

0,02

6

Bộ sấy không khí

0,05

0

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: α’' = α’ + ∆ α
Ta có bảng hệ số không khí thừa:

STT

Các bộ phận của lò

Hệ số khí thừa
Đầu vào α’

Đầu ra α”

1

Buồng lửa

1,1

2

Cụm Feston

1.1

1.1

3

BQN cấp 2

1,1

1,13

4

BQN cấp 1

1,13

1,16

5

BHN

1,16

1,18

6

BSKK

1,18

1,23

BẢNG 1: ĐẶC TÍNH SẢN PHẨM CHÁY


ST
T

1

2

3

4

5

6

7

8

2.3

Tên
Ký
Công
Đơn
đại
hiệu thức tính
vị
lượng
Hệ số
không
khí

α"
thừa
đầu ra
Hệ số
không
khí
(α" +
α
thừa
α')/2
trung
bình
Lượng
không
(α Vthừa
m3tc/kg
khí
1)V0kk
thừa
Thể
tích
V0H2O +
hơi
VH2O 0,0161(α m3tc/kg
nước
- 1)V0kk
thực tế
Thể
VH2O +
tích

V0N2 +
VK
m3tc/kg
khói
VRO2 + (α
thực tế
- 1)V0kk
Phân
thể
tích
rH2O
rH2O
hơi
nước
thực tế
Phân
thể
tích
rRO2
rRO2
khí 3
nguyê
n tử
Phân
thể
rH2O +
tích
rn
rRO2
của

các khí

BL&festo
n

BQN2 BQN1 BHN2

BSKK
2

BHN1

BSKK
1

1.1

1.13

1.16

1.18

1.21

1.23

1.26

1.075

1.115

1.145

1.17

1.195

1.22

1.245

1.044

1.358

1.671

1.88

2.193

2.402

2.715

1.374

1.379

1.384

1.387

1.392

1.396

1.401

12.275

12.58
9

12.90
2

13.111

13.424

13.63
3

13.94

0.112

0.11

0.107

0.106

0.104

0.102

0.1

0.131

0.127

0.124

0.122

0.119

0.118

0.115

0.243

0.237

0.231

0.228

0.223

0.22

0.215

. 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
BẢNG 2: ENTANPI CỦA KHÓI VÀ KHÔNG KHÍ LÝ THUYẾT

Nhiệt
độ
o
C

(Cθ)RO2
kJ/m3tc

(Cθ)N2
kJ/m3tc

(Cθ)H2O
kJ/m3tc

(Cθ)kk
kJ/m3tc

I0RO2
kJ/kg

I0N2
kJ/kg

I0H2O
kJ/kg

I0K
kJ/kg

I0kk
kJ/k

100

174.698

129.007

149.828

129.861

279.866

1064.953

203.317

1548.136

1356.1

200

358.992

260.228

304.652

262.124

575.105

2148.182

413.413

3136.7

2737.3

300

552.882

393.663

464.472

396.789

885.717

3249.688

630.289

4765.694

4143.6

400

756.368

529.312

629.288

533.856

1211.702

4369.471

853.944

6435.117

5575.0

500

969.45

667.175

799.1

673.325

1553.059

5507.53

8144.968

7031.5

600

1192.128

807.252

973.908

815.196

1909.789

6663.865

9895.247

8513.0

949.543

1153.712

959.469

2281.892

7838.477

1094.04
8

1240.76
7

1338.51
2
1528.30
8

1106.144 2669.368

9031.366

1255.22
1

3072.216

10242.53
2

2178.8

1389.7

1723.1

1406.7

3490.438 11471.974

2449.45
8
2729.71
2
3019.56
2
3319.00
8

1540.84
7
1694.20
8
1849.78
3
2007.57
2
2167.57
5
2329.79
2
2494.22
3
2660.86
8

1922.88
8
2127.67
2

2337.45
2

1560.58
1
1716.86
4
1875.54
9
2036.63
6
2200.12
5
2366.01
6
2534.30
9
2705.00
4

700
800
900
1000
1100
1200
1300
1400
1500
1600

1700
1800

1424.40
2
1666.27
2
1917.73
8

3628.05
3946.68
8
4274.92
2
4612.75
2

2552.228
2772
2996.76
8
3226.53
2
3461.29
2

3924.032
4372.999

12719.69
2
13985.68
7

4837.338 15269.959
5317.051
5812.136
6322.594

16572.50
7
17893.33
2
19232.43
3

6848.425 20589.811
7389.629

21965.46
5

1084.37
9
1321.59
3
1565.58
7
1816.36

1
2073.91
4
2338.24
7
2609.35
9
2887.25
1
3171.92
2
3463.37
3
3761.60
4
4066.61
4
4378.40
4
4696.97
3

11685.956 10019.
13517.09
5
15388.66
2
17300.65
9
19253.08

3
21245.93
7
23279.21
9
25352.93
1
27467.07
2
29621.64
1

11551.

13108.

14690.

16297.

17929.

19586.

21268

22975.

24708.

31816.64

26465.

34052.06
7

28248.


1900

4960.17
8

2829.72
7

3701.04
8

2878.10
1

7946.205

2000

5317.2

3000.8

3945.8

3053.6

8518.154

5683.81
8
6060.03
2

3174.08
7
3349.58
8

4195.54
8
4450.29
2

3231.50
1

9105.476

2100
2200

3411.804 9708.171

23359.39
6
24771.60
4
26202.08
8
27650.84
9

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

Trong đó: C – nhiệt dung riêng, kJ/kgđộ
θ - nhiệt độ của các chất khí, oC
Entanpi của khói thực tế:
I K = I Ko + (α −1) I kko + I tr = I Ko + (α −1) I kko

, [kJ / kg ]

, [kJ / kg ]

5022.32
2
5354.45

1
5693.35
9
6039.04
6

36327.92
3
38644.20
9
41000.92
3
43398.06
6

30056.

31888.

33746.

35629.


1
2
3
4
5
6

7
8

BẢNG 3: ENTANPI CỦA SẢN PHẨM CHÁY
Hệ số không khí thừa 1.07 1.11 1.14
1.19
1.17
1.22
α
5
5
5
5
BL
BS
BQ BQ BH
BH
Thông số
&fes
KK
N2 N1 N2
N1
ton
2
Ent
an I0kk I0K Itr
IK
pi
Nh
kJ/k kJ/k kJ/ kJ/k kJ/k kJ/k kJ/k kJ/k kJ/k

iệt
g
g
kg
g
g
g
g
g
g
độ
135 154
170 174 177 181 184
10
80 1649
6.13 8.13
4.09 4.77 8.67 2.58 6.48
0
.8 .846
8
6
2
6
9
3
6
273
16
345 353 360 367 373
20

313
3342
7.36
9.
1.49 3.61 2.05 0.48 8.91
0
6.7
.002
1
1
7
7
1
5
9
414 476 26
524 536 547 557 567
30
5076
3.66 5.69 3.
2.21 6.52 0.11 3.70 7.30
0
.469
8
4
7
6
6
8
9

1
557 643
707
738 752
40
36 6853
724
766
5.05 5.11
6.24
2.87 2.25
0
0 .246
3.5
1.63
8
7
9
7
3
703 814 45
895
934 951 969
50
8672
916
1.53 4.96 8.
3.59
0.32 6.11 1.90
0

.333
4.54
3
8
5
4
9
7
5
851 989 56 1053 108 111 113
117
60
115
3.09 5.24 0. 3.72 74.2 29.6 42.4
68.1
0
55.3
2
7
6
9
53
45
73
27
100 116 66 1243 128 131 133 136 138
70
19.7 85.9 2. 7.43 38.2 38.8 89.3 39.8 90.2
0
35

56
9
6
26
18
11
04
98
115 135 76 1438 148 151 154 157 160
80
51.4 17.0 7. 3.45 45.5 92.0 80.8 69.6 58.4
0
62
95
6
5
13
57
44
3
17

1.24
1.26
5
BS Khó
KK
i
1
thải

kJ/k
g

kJ/k
g

190
188
0.73
0.39
2
380 384
7.35 8.41
3
4
578 584
0.89 3.04
3
8
780 788
1.00 4.63
6
2
986 997
7.69 3.16
4
7
119 121
80.9 08.6

55
51
141 142
40.7 91.0
91
87
163 165
47.2 20.4
03
75


90
9
0
1 10
0 00
1 11
1 00
1 12
2 00
1 13
3 00
1 14
4 00
1 15
5 00
1 16
6 00
1 17

7 00
1 18
8 00
1 19
9 00
2 20
0 00
2 21
1 00

131
08.2
73
146
90.1
68
162
97.1
47
179
29.2
11
195
86.3
58
212
68.5
9
229
75.9

05
247
08.3
05
264
65.7
89
282
48.3
57
300
56.0
09
318
88.7
45
337
46.5
65

153
88.6
62
173
00.6
59
192
53.0
83
212

45.9
37
232
79.2
19
253
52.9
31
274
67.0
72
296
21.6
41
318
16.6
4
340
52.0
67
363
27.9
23
386
44.2
09
410
00.9
23

87
4
98
4
10
96
12
06
13
58
15
82
.6
17
55
18
75
20
65
21
85
23
85
25
14
26
40

1637
1.78

2
1840
2.42
2
2047
5.36
9
2259
0.62
8
2474
8.19
6
2694
8.07
5
2919
0.26
5
3147
4.76
4
3380
1.57
4
3617
0.69
4
3858
2.12

4
4103
5.86
5
4353
1.91
5

168
96.1
13
189
90.0
28
211
27.2
55
233
07.7
96
255
31.6
5
277
98.8
19
301
09.3
01
324

63.0
96
348
60.2
06
373
00.6
28
397
84.3
64
423
11.4
15
448
81.7
78

172
89.3
62
194
30.7
33
216
16.1
69
238
45.6
73

261
19.2
41
284
36.8
77
307
98.5
78
332
04.3
45
356
54.1
79
381
48.0
79
406
86.0
44
432
68.0
77
458
94.1
75

176
17.0

68
197
97.9
88
220
23.5
98
242
93.9
03
266
08.9
289
68.5
91
313
72.9
76
338
22.0
53
363
15.8
24
388
54.2
88
414
37.4
45

440
65.2
96
467
37.8
39

179
44.7
75
201
65.2
42
224
31.0
27
247
42.1
33
270
98.5
59
295
00.3
06
319
47.3
73
344
39.7

6
369
77.4
69
395
60.4
97
421
88.8
45
448
62.5
14
475
81.5
03

182
72.4
82
205
32.4
96
228
38.4
55
251
90.3
63
275

88.2
18
300
32.0
21
325
21.7
71
350
57.4
68
376
39.1
14
402
66.7
06
429
40.2
45
456
59.7
33
484
25.1
67

186
00.1
89

208
99.7
5
232
45.8
84
256
38.5
94
280
77.8
77
305
63.7
36
330
96.1
69
356
75.1
76
383
00.7
58
409
72.9
14
436
91.6
45

464
56.9
52
492
68.8
31

187
96.8
13
211
20.1
03
234
90.3
41
259
07.5
32
283
71.6
72
308
82.7
64
334
40.8
07
360
45.8

386
97.7
45
413
96.6
4
441
42.4
85
469
35.2
83
497
75.0
3


2 22
2 00

356 433
4607 474 485 494 503 512 521 526
27
29.4 98.0
0.27 95.4 64.3 55.0 45.8 36.5 27.2 61.7
62
69
66
6
55

39
76
12
49
86
28


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 Qđv là lượng nhiệt đưa vào lò và được tính theo công thức sau:
Qđv = Qtlv + Qnkk + Qnl + Qph + Qđ ,[kJ/kg]
Với:

Qtlv – nhiệt trị thấp làm việc của nhiên liệu,kJ/kg
Qnl – nhiệt vật lý của nhiên liệu đưa vào lò, kJ/kg.Qnl rất bé nên ta bỏ qua.

Q nkk – 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 Qnkk = 0.
Qph – nhiệt lượng do dùng hơi phun nhiên liệu vào lò . Đối với vòi phun
dầu kiểu cơ khí thì Gph = 0 nên Qph = 0 .
Qđ – lượng nhiệt tổn thất do việc phân hủy cacbonat khi đốt đá dầu . do
nhiên liệu ở đây là dầu nên Qđ = 0.
Vì vậy ta có :
Qđv = Qtlv = 39900 kJ/kg

Mặt khác: Qđv = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6 , kJ/kg
Với :

Q1 – lượng nhiệt hữu ích cấp cho lò để sản xuất hơi, kJ/kg
Q2 – tổn thất nhiệt do khói thải mang ra ngoài lò hơi , kJ/kg
Q3 – lượng nhiệt tổn thất do cháy không hoàn toàn về hóa học, kJ/kg
Q4 – lượng nhiệt tổn thất do cháy không hoàn toàn về cơ học, kJ/kg


Q5 – lượng nhiệt tổn thất do tỏa nhiệt ra môi trường xung quanh lò hơi,
kJ/kg
Q6 – lượng nhiệt tổn thất do xỉ mang ra ngoài, kJ/kg
3.2 Nhiệt hữu ích cấp cho lò để sản xuất hơi Q1 kJ/kg

Q1 =

Dqn (iqn − inc )
B

Trong đó: Dqn: sản lượng hơi quá nhiệt kg/h
iqn : là entanpi của hơi quá nhiệt, kJ/kg
inc : là entanpi của nước đi vào bộ hâm nước , kJ/kg
B: lượng nhiên liệu tiêu hao trong 1 giờ, kg/h
3.3 Các tổn thất nhiệt của lò hơi
3.3.1 Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về măt cơ học Q4 kJ/kg
Khi đốt nhiên liệu lỏng thì q4<0,5% nên ta không kể đến.
=> q4 = 0%
3.3.2 Tổn thất nhiệt do khói thải mang ra ngoài Q2 kJ/kg
Q2 =

o
( I th − I kkl
)(100 − q 4 )
100

, [kJ / kg ]

o
( I th − α th .I kkl
)(100 − q4 )
Q2
q2 =
.100 =
Qdv
Qdv

* Xác định entanpi khói thải
Ith – entanpi của khói thải, kJ/kg với θth=1200C. Dựa vào bảng (5) ta tính gần
đúng bằng phương pháp nội suy và được kết quả như sau: Ith = 2290,27 kJ/kg
Iokk = Vokk(C θ)kk
Theo TL [III] trang 18 ta tính được nhiệt dung riêng của không khí lạnh ở 30oC:
Ckk = 1,2866 + 0,0001201.θ = 1,2866 + 0,0001201.30 = 1,29 kJ/m3tcoC


Iokk = 10,443.1,29.30 = 404,144 kJ/kg

=>

Q2 =

o
( I th − I kkl
)(100 − q4 ) (2290, 27 − 404,144).(100 − 0)
=
= 1886,13[kJ / kg ]
100
100

q2 =

Nên

Q2
1886,13
100 =
.100 = 4, 7%
Qdv
39900

3.3.3 Lượng nhiệt tổn thất do cháy không hoàn toàn về hóa học Q3, kJ/kg
Với lò buồng lửa phun đốt dầu, chọn q3 = 0,5% (theo bảng 19 [III])
Q3 =

Vậy

q2 .Qdv 0,5.39900
=
= 199,50kJ / kg
100
100

3.3.4 Tổn thất nhiệt ra môi trường xung quanh Q5 kJ/kg
q5 được xác định theo đồ thị q5 = f(D) hình 3-1 trang 29 TL [III], với D = 75 t/h ta
được q5 = 0,75 %
Q5 = 299,25 kJ/kg
3.3.5 Tổn thất nhiệt do xỉ mang ra ngoài Q6
q6=0 do đốt nhiên liệu lỏng ( Vì đây là lò đốt dầu nên coi như không có
xỉ )
3.4 Hiệu suất của lò hơi và lượng tiêu hao nhiên liệu
3.4.1 hiệu suất nhiệt lò hơi
Ta có: tổng các tổn thất trong lò hơi:

Σq = q2+q3+q4+q5+q6
= 4,7+0,5+0+0,75+0
=5,95 %
Do đó hiệu suất của lò hơi


ηt =100- 5,575 = 94,05 %
3.4.2 Lượng tiêu hao nhiên liệu của lò
B=

Q1
.100 ,[kg / h]
ηlh .Qtlv

trong đó: Q1 – nhiệt lượng hữu ích trong lò, được xác định bằng công thức sau:
Q1 = D(i”qn – i’nc) , [kJ/h]
Với: D = 75 t/h = 75.103 kg/h
Theo bảng 5 nước chưa sôi và hơi quá nhiệt trang 285– nhiệt động kỹ thuật ( Phạm

Lê Dần), và dùng phương pháp nội suy, ta xác định được: i” qn (pqn = 64 bar, tqn =
445oC) = 3280,532 kJ/kg
Tra bảng nước và hơi nước bão hòa theo nhiệt độ
i’nc(pnc, tnc = 180oC) = 763,1 [kJ/kg]
B=

Vậy

75.103 (3280,532 − 763,1)
100 = 5031 kg / h = 5, 031 t / h
94, 05.39900

3.4.3 Lượng tiêu hao nhiên liệu tính toán của lò.
Bt = B

100 − q4
100 − 0
= 5, 031
= 5, 031 t / h
100
100


CHƯƠNG IV
THIẾT KẾ BUỒNG LỬA
4.1 Xác định kích thước hình học của buồng lửa
Nhiệm vụ tính nhiệt của buồng lửa là xác định lượng nhiệt hấp thụ trong buồng
lửa, diện tích bề mặt các dàn ống hấp thụ nhiệt bằng bức xạ và thể tích buồng lửa
đảm bảo làm giảm được nhiệt độ của sản phẩm cháy đến giá trị quy định.
4.1.1 Thể tích buồng lửa. Vbl [m3].

Thể tích buồng lửa được giới hạn bởi mặt phẳng đi qua trục của ống sinh hơi.
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 qv quá lớn thì q3 và q4 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
lv

qv

=

Btt × Qt
, kw / m 3
Vbl

Vbl

Btt × Qt
, m3
qv

lv

Trong đó : Btt

=

: lượng nhiên liệu tiêu hao kg/s


Qtlv

: 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 qv =290 kw/m3
Vậy:
Vbl

=

1, 4 × 39900
= 193m3
290

4.1.2 Tiết điện ngang buồn lửa.
Bt × Qt

q
fbl =

lv

tt
f

, m2

Nhiệt thế tính toán qtlv phụ thuộc vào dạng nhiên liệu, phương pháp đốt và công
suất
nhiệt của buồng lửa.
Theo Bảng 4-1b, Chọn qf =9300 kW/m2.


qftt =(0.7 ÷ 0.9) qf =0.8x9300=7440 kW/m2
Bt × Qt

lv

tt

Vậy

fbl =

q

f

=

1, 4 × 39900
7440

= 7,5 m2.

4.1.3 Xác định kích thước buồng lửa.
4.1.3.1. Chiều sâu buồng lửa b:
Chiều sâu phải đảm bảo chiều sâu tối thiểu để ngọn lửa không đập vào tường đói
diện.
Khi đốt dầu mazut, ta lấy b = (5÷7)Dv, trong đó Dv là đường kính lỗ đặt vòi phun
trên tường buồng lửa.
Theo bảng 4-2 [III], với công suất định mức của lò hơi Dđm = 75 t/h, ta có Dv = 750
mm. Nhưng đối với vòi phun khí – mazut, Dv giảm 1,3 – 1,4 lần.


Nên ta chọn Dv = 750/1,3= 577 mm = 0,577 m.
b = 7 x Dv = 7 x 0,577 = 4,1 m.
Vậy chiều sâu buồng lửa : b=4,5 m

4.1.3.2. Chiều rộng của buồng lửa a:
Ta có chiều rộng buồng lửa
a=

f bl
b

,m

a=

Vậy

7,5
4,5

=1,7 m

Chiều rộng buồng lửa sẽ tăng lên khi tăng công suất hơi của lò có thể xác định theo
công thức sau : a=m
Vậy a=1,1.

210.5

0.5
d dm

với m=1,1

= 5 ,m > 4,5 thỏa mãn điều kiện buồng lửa có tiết diện hình trụ

4.1.3.3. Xác định chiều cao buồng lửa:
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.

l3

Chiều dài ngọn lửa tối thiểu:

lnl = l1 + l2 + l3
Đối với buồng lửa phun, với D = 75 t/h,
l2

Ta chọn lnl = 11m
l1


Cách bố trí vòi phun trên tường buồng lửa.

4.1.4

Công suất mỗi vòi phun madut có thể dao động trong khoảng 1,0÷2,5 t/h, mà
lượng nhiên liệu tiêu thụ tính được là : Bt = 5031 kg/h nên ta chọn số vòi phun là 8
vòi phun tròn, với công suất mỗi vòi phun 75 t/h và đặt ở mỗi tường trước 4 cái,bố
trí thành 2 dãy .
- Khoảng cách giữa các vòi phun theo phương thẳng đứng: 1,5m.
- Khoảng cách giữa các vòi phun theo phương nằm ngang: 1,2m.
- Khoảng cách từ vòi phun ngoài cùng đến tường liền kề: 1,3m.
- Khoảng cách từ vòi phun dưới cùng dưới đến đáy buồng lửa: 1,5m
Khi đốt khí thiên nhiên và mazut phần dưới của buồng lửa được làm dưới dạng
đáy hơi nghiêng (hay nằm ngang) không có lỗ tháo xỉ.
Chiều cao khí ra phía sau buồng lửa hr (phía sau các mành ống): Do lò có hình
dạng chữ π thì lấy bằng hoặc nhỏ hơn một ít so với chiều sâu buồng lửa (b = 4,5):
hrb = 3 m
Chiều cao của mành ống đặt đứng có kể đến độ nghiêng của mặt dưới đường khói
nằm ngang bằng 40450 và khi có mũi khí động học (chỗ nhô ra) trên tường sau
buồng lửa:
hm = 1,1x hrb = 1,1x3 = 3,3m
Kiểm tra thể tích buồng lửa:

=
Vblmin
Vbl

=

Btt . Qt lv 3
,m
qv

1, 4 × 39900
= 193, m3
190

Xác định thể tích tính toán của buồng lửa theo công thức
Vbltt = (3- ) Vblmin = (3-x193 276 m3.


tt
v

q

=

Btt × Qt lv 1, 4 × 39900
=
= 203, kWm3
tt

Vbl
276

Thể tích vùng trên cùng của buồng lửa:
Vvt = a x b’’x hm = 5 x (0,7x4,5)x 3,3 = 52 m3
Với b’’ chiều sâu vùng trên buồng lửa đã trừ phần nhô vào của các mành ống
(mành ống một dãy đặt sâu vào buồng lửa một khoảng bằng (0,2b
Thể tích phần lăng trụ của buồng lửa:
Vltr = Vbltt - Vpl - Vvt
= 276 - 0 - 52 = 224 m3
Chiều cao phần lăng trụ của buồng lửa được xác định theo thể tích và tiết diện
ngang của lăng trụ:
hltr= = 10 m
Tổng diện tích các tường buồng lửa(không có dàn ống đặt trong giữa buồng lửa để
nhận nhiệt cả hai phía của ống):