thiết kế lò hơi đốt than sản lượng 150 tấngiờ

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
Ở nước ta hiện nay thường sử dụng loại lò hơi hạ áp và trung áp,vì thế việc
nghiên cứu đưa các lò hơi cao áp vào sử dụng là rất hợp lý
Trong kỳ học, này em được giao nhiệm vụ thiết kế lò hơi đốt than sản lượng 150
tấn/giờ.Với sự giúp đỡ và hướng dẫn của thầy giáo Đào Ngọc Chân ,thầy Hoàng
Ngọc Đồng cùng với việc ngiên cứu các tài liệu khác, em đã hoàn thành được bản
thiết kế này. Tuy nhiên,do tài liệu còn hạn chế nên trong quá trình thiết kế không
tránh khỏi những sai sót, em kính mong sự đóng góp ý kiến và chỉ bảo của các thầy
cô giáo , em xin chân thành cảm ơn.

Đà nẵng, ngày 20/6/10
Sinh viên thực hiện
Bùi Ngọc Dũng

\

Trang 1


CHƯƠNG 1
NHIỆM VỤ THIẾT KẾ
TÍNH TOÁN NHIỆT CHẾ TẠO LÒ HƠI
1.1 Sản lượng định mức của lò hơi
D = 150 tấn/ giờ

1.2 Thông số hơi
- áp suất của hơi ở đầu ra của bộ quá nhiệt
Pqn = 64 bar
- nhiệt độ của hơi đầu ra bộ quá nhiệt
tqn = 445 0 C
1.3 Nhiệt độ của nước cấp
tnc = 180 0 C
1.4 Nhiệt độ khói thải sau bộ sấy không khí
θth = 130 0 C
1.5 Nhiệt độ không khí nóng
t nkk = 360 0 C
1.6 Nhiệt độ không khí lạnh
t lkk = 30 0 C
1.7 Nhiệt trị thấp làm việc của than
Q lvt = 17750 kJ/kg
1.8 Chọn loại nhiên liệu : Theo bảng 2-2 trang 17 tài liệu (TL1), với nhiên liệu có
Vch = 42,5% thì đây là than đá (mỡ): Lượng chất bốc thay đổi từ 10-45%
Vì Vch = 42,5% theo tài liệu (TL1) trang 23 mục 2.1.4.3 thường có ngọn lửa dài và
xanh
1.9Thành phần nhiên liệu %.
Tón TP

Clv

Hlv

Olv

Nlv

Slv

Phần trăm(%) 41,82 2,65 0,87 3,42 2,24

Trang 2

Alv

Wlv

Vch

39

10

42,5 1160

t1

t2

t3

1370

1430


CHƯƠNG 2

XAẽC ậNH CU TRUẽC VAè CN BềNG NHIT LOè HI
2.1 Xác định cấu trúc.
Xác định sơ bộ dạng lò hơi gồm :
- Buồng lửa và đờng khói đi:
- Phơng pháp thải x
- Cách bố trí các bề mặt buồng đốt
- Tiến hành tính toán phụ
Trong bản thiết kế này chọn lò đốt bột than buồng lửa
phun, thải xĩ khô một bao hơi. Bố trí đờng khói đi theo
hình chữ , đờng khói đi lên bố trí buồng lửa, đờng khói nằm
ngang bố trí bộ quá nhiệt, đờng khói đi xuống bố trí bộ hâm nớc
và bộ sấy không khí xen kẻ nhau.
Kiu b trớ ny c dung rng rói trong cỏc lũ hi cụng sut trung bỡnh v
ln ,do bung t ,ng khúi nm ngang v ng khúi i xung hp thnh
Toàn bộ buồng lửa bố trí dàn ống sinh hơi, ở hai bên tờng bố
trí 4 vòi phun tròn xoáy. Bộ quá nhiệt chia làm hai cấp, căn
cứ đờng hơi đi mà qui định cấp I và cấp II.
Bộ hâm nớc và bộ sấy không khí cũng chia làm hai cấp.

2.1.2 Tính toán phụ
2.1.2..1 Thể tích không khí và sản phẩm cháy
- Thể tích không khí lý thuyết cấp cho quá trình cháy
V0kk = 0,0889(Clv+ 0,375Slv) + 0,265 Hlv - 0,0333Olv
= 0,0889(41,82+0,375ì 2,24) + 0,265ì 2,65 0,0333ì 0,87
= 4,46 m3tc/kg
- Thể tích lợng không khí thực tế cấp cho quá trình cháy
Vkk = Vkko .
Trong đó : = 1,2 (lò hơi đốt bột than = (1,13 ữ 1,25) hệ
số không khí thừa)

Vkk = 4,46.1,2 = 5,352
- Thể tích sản phẩm cháy
Vkhói = Vk khô + VH 2 O
+ Thể tích không khí khô
Trang 3

m 3tc
kg


Vk khô = 0,0186.C lv + 0,007.S lv + 0,79.V okk + 0,008.N lv
= 0,0186.41,82 + 0,007.2,24+ 0,79.4,46 +
0,008.3,42 = 4,34

m 3tc
kg

+ Thể tích hơi nớc
o

o

VH 2 O = V H O + ( -1). Vkk
= 0,111 .H lv + 0,0124 W lv + 0,0161Vkko +( -1). Vkko
= 0,111 .2,65 + 0,0124.10 + 0,0161.4,46 +(1,2 -1).4,46
2

= 1,38

m 3tc

kg

Vkhói = Vk khô + VH 2 O

m 3tc
= 4,34 + 1,38 = 5,72 kg

2.1.2.2 Entanpi của không khí và sản phẩm cháy
Entanpy cuớa saớn phỏứm chaùy Ik0
Ik0 = VRO20 (C.)RO2 + VH2O0(C. )H2O + VN20(C. )N2
Trong õoù, CRO2 , CN2 , CH2O :nhióỷt dung rióng cuớa RO2 ,
N2 ,H2O
:nhióỷt õọỹ khoùi thaới,0C
Tra theo baớng 3-2 trang28_Thióỳt bở loỡ hồi,vồùi nhióỷt õọỹ
khoùi thaới 1300C,ta

coù:

(C.)H2O = 243,08
(C.)N2 = 207,80
(C.)RO2 = 242,50

,kJ/m3tc

, nt
, nt

Ik0 = 0,79ì 242,50+0,48ì 243,08+3,55ì 207,80
=1045,94 kJ/kg
2.2.3.2 Entanpy khọng khờ lờ thuyóỳt:

Ikk0 = Vkk0(C.)kk
=4,46ì (1,290203ì 30) =172,6 kJ/kg
2.1.2.4 Hệ số không khí thừa và sự lọt không khí vào lò hơi
Hệ số không khí thừa trong buồng lửa o
Chọn o =1,2 (buồng lửa phun thải xĩ khô)
Hệ số không khí thừa từng nơi trong buồng lửa đợc xác định
bằng cách cộng hệ số không khí thừa của buồng lữa với lợng không
khí lọt vào đờng khói giữa buồng lữa và tiết diện đang khảo
sát.
Giá trị của từng bộ phận là có thể xác định bằng cách
chọn

Trang 4


Baớng 1: Gia tr lng khụng khớ lt vo ng khúi
STT
1
2
3
4
5
6
7
8

Các bộ phận của lò
Buồnglữa o
Bộ pheston
Bộ quá nhiệt cấp I, qnI

Bộ quá nhiệt cấp II, qnII
Bộ hâm nớc cấp I, hnI
Bộ hâm nớc cấp II, hnII
Bộ sấy không khí cấp I, skkI
Bộ sấy không khí cấp II, skkII


0,1
0,0
0,015
0,015
0,02
0,02
0,03
0,03

Lợng không khí ra khỏi bộ sấy không khí
''
SKK
= o - o- n
n : lợng không khí lọt vào hệ thống nghiền than, chọn n =
0,08
''
SKK
= 1,2 - 0,1 - 0,08 = 1,02
Lợng không khí vào bộ sấy không khí
'

''

SKK = SKK + SSKK =1,02 + 0,1 =1,12

Baớng 2

Xaùc õởnh hóỷ sọỳ khọng khờ thổỡa
STT
1
2
3
4
5
6
7
8

Trang 5

Tên bề mặt đốt
Buồng lửa
Pheston
Bộ quá nhiệt cấp II
Bộ quá nhiệt cấp I
Bộ hâm nớc cấp II
Bộ sấy không khí
cấp II
Bộ hâm nớc cấp I
Bộ sấy không khí
cấp I

'đầu vào

1,1
1,2
1,2
1,215
1,23
1,25

''đầu ra
1,2
1,2
1,215
1,23
1,25
1,27

1,27
1,3

1,3
1,33


Trang 6


Baớng 3: C TấNH ENTANPY CUA SAN PHỉM CHAẽY
ST
T

Tên đại lợng & công thức Ký

tính
hiệ
u

1

Hệ số không khí thừa
trungbình
= 0,5(' - '')
Thể tích không khí thừa vth
( -1).V okk

2
3

Thể tích hơi nớc
o
V H O +0,0761( -1).V okk

Vh2o

2

4

Thể tích khói
vk
o
V RO + VN + ( -1).V kk + V
2

2

Đơn
vị

m 3tc
kg
m 3tc
kg
m 3tc
kg

o
H 2O

5

Phân thể tích hơi nớc
rH2O
V H O /Vk
Phân thể tích khí 3 rRO2
nguyên tử
V RO /Vk
rn = rH2O + rRO2
rn
2

6

2

7
8

Nồng độ tro bay theo à
khói
(10.A lv .ab)/ Vk, (ab = 0,95)

Trang 7

g
m 3tc

Buồng Bqn
lửa &
ii
phest
on

Bqn
i

Bhn
ii

Bskk
iI

Bhn

i

Bskk
i

Đờng
thải

1,15

1,207
5

1,222
5

1,24

1,26

1,285

1,315

1,33

1,409
4

1,462

2

1,567
9

2,008

1,6913

1,832
2

2,1298

2,3255
1

0,659
3

0,686
2

0,690
2

0,6982

0,707
6

0,718
3

0,731
7

0,7478
8

8,520
6

8,872
9

8,925
8

9,154
8

9,295
7

9,471
9

0,07738
9

0,07733
8

0,07733

0,07731
6

0,07729
9

0,07728
1

0,07725
9

0,0772
3

0,15315
8
0,23054
7

0,14707
6
0,22441
4

0,14620
5
0,22353
5

0,14449
4
0,22181

0,14254
8
0,21984
7

0,14038
6
0,21766
8

0,13777
5
0,21503
4

0,1347
6
0,2120
0

18,6195
7

17,8801
7

17,7743

17,5662
7

17,3296
4

17,0668
9

16,7494
5

16,383
7

9,0315

9,6833
6


Trang 8

B¶ng 4 :
( C)
0

100
200
300
400
500
600
700
800
900
100
0
110
0
120
0
130
0
140
0
150
0
160
0
Trang 9

Entanpi cña s¶n phÈm ch¸y(10020000C)
0

 KJ 

 KG 

Ik

0

 KJ 

 KG 

I kk 

α 'f' = α 'bl' =1

'
α 'qnII
=

'
α 'qnI
=

'
α 'hnII

,2
Ik

1,215
Ik

1,23
Ik

1,25
Ik

''
= α skkII
=
1,27
Ik

'
α 'hnI
= 1,3

''
α skkI
=

Ik

1,33

Ik

1311,162

1338,434

2567,78

2622,324

2676,868

3797,126

3851,67

3933,486

4015,301

5244,648

1038,443

909,063

2076,886

1818,126

3115,329

2727,189

4153,772

3636,252

4990,11

5062,835

5135,56

5192,215

4545,315

6237,637

6328,544

6419,45

6230,658

5454,378

7485,165

7594,253

7269,101

6363,441

8637,241

8732,692

8307,544

7272,504

9871,132

9980,22

9345,987

8181,567

11105,02

11227,75

10384,43

9090,63

12338,92

11422,87

9999,693

13572,81

12461,32

10908,76

14643,07

14806,7

13499,76

11817,82

15863,32

16040,59

14538,2

12726,88

17083,58

15576,65

13635,95

18303,83

16615,09

14545,01

19524,09


170
0
180
0
190
0
200
0

17653,53

15454,07

20744,35

18691,97

16363,13

21964,6

19730,42

17272,2

23184,86

20768,86

18181,26

24405,11

Trang 10


2.2 Cân bằng nhiệt lò hơi
Cỏn bũng nhióỷt õổồỹc thióỳt lỏỷp õọỳi vồùi chóỳ õọỹ ọứn õởnh
cuớa 1 kg nhión lióỷu rừn
Phổồng trỗnh cỏn bũng nhióỷt coù daỷng:
Q = Q1+ Q2 + Q3+ Q4 + Q5 + Q6
2.2.1 Q1 _Nhióỷt coù ờch ,tổùc nhióỷt mọi chỏỳt nhỏỷn
õổồỹc tổỡ saớn phỏứm chaùy qua bóử mỷt truyóửn nhióỷt
Q1 :
Q1 =

Dqn (iqn inc )

B

Trong õoù , Dqn _saớn lổồỹng hồi quaù nhióỷt, kg/h
B_ lổồỹng nhión lióỷu tióu hao trong 1 giồỡ
2.2.2

Q4_ tọứn thỏỳt nhióỷt do chaùy khọng hoaỡn toaỡn

vóử mỷt cồ hoỹc
rb
rr
A lv
+ ab
ì Qtx
100

r
100

r
r
b ) 100
Q4= (ar

Trong õoù
ar_= 0,3: tyớ lóỷ tro rồi
ab = 0,7: tyớ lóỷ tro bay
rr

= 30: thaỡnh phỏửn chaùy õổồỹc trong tro rồi

rb = 30: thaỡnh phỏửn chaùy õổồỹc trong tro bay
Alv = 7.4: thaỡnh phỏửn tro coù trong mỏựu laỡm vióỷc
Qtx = 32600 kj/kg: nhióỷt trở thỏỳp cuớa phỏửn chaùy
õổồỹc trong xố
Vỏỷy:
Q4 = (0.3 ì

30
30
7.4
+ 0.7 ì
)ì
* 32600
100 30
100 30 100

=1033.886kJ/kg
q4 =

Q4
1033.886
=3,7762 %
lv =
Qt
27800

2.3.3 Tọứn thỏỳt nhióỷt do khoùi thaới mang ra ngoaỡi Q 2
Q2 = ( I k0 th .I kko )(1

Trang 11

q4
)
100


= (1685.106 -1.42ì 281)(1-3.7762/100)
=1237.5 kj/kg
Suy ra: q 2 =

Q2 1237.5
=
Qtlv 27800

= 0.0452

= 4.52 %

2.3.4 Tọứn thỏỳt do chaùy khọng hoaỡn toaỡn vóử mỷt hoaù
hoỹcQ3
Choỹn theo kióứu buọửng lổớa phun than antraxit q 3 = 0.5%
2.3.5 Tọứn thỏỳt nhióỷt do thaới ra mọi trổồỡng xung quanh
Q5
Xaùc õởnh theo õọử thở trang 34_SGK Tblh:
Hóỷ sọỳ baớo ọn: = 1

q5 =0.45 %

q5

= 1-0.45/100
100

= 0.9955
2.3.6 Tọứn thỏỳt nhióỷt do xố mang ra ngoaỡi Q6
Ta coù:Aqd =1000ì Alv/Qlvt =1000ì 0.074/27800
= 0,0027 <1.5


Boớ qua q6!

Nhổ vỏỷy :Tọứng caùc tọứn thỏỳt nhióỷt trong loỡ hồi:
q = q2+q3+q4+q5+q6
= 4.52+0.5+3.7762+0.45
= 9,2462 %
Do õoù,hióỷu suỏỳt loỡ hồi:
t =100-902462 = 90,7538 %

2.3.7 Suỏỳt tióu hao nhión lióỷu tổùc lổồỹng nhión
lióỷu sổớ duỷng trong1 giồỡ
Suỏỳt tióu hao nhión lióỷu thổỷc tóỳ:
B=

D(i qn i nc )
Qhi
=
lv
t .Qt
t .Qtlv

D = 150tỏỳn/giồỡ
Vồùi tqn = 4450C vaỡ pqn = 64bar, tra baớng hồi quaù nhióỷt nc cha sụi TL[4] trang 240-Bng 22 v dựng phng phỏp ni suy ta coù:
iqn = 3301,29 kJ/kg

Trang 12


Vồùi nhióỷt õọỹ nổồùc cỏỳp tnc = 1800C ,tra baớng hồi baớo hoaỡ
ta coù:
inc = 763,1kJ/kg
suy ra: B =

150 ì 1000 ì (3301,29 763,1) ì 100
90,7538 ì 17750

=23634,8kg/h
23,6ì 103kg/h
óứ xaùc õởnh tọứng thóứ tờch saớn phỏứm chaùy vaỡ khọng khờ
chuyóứn dồỡi qua toaỡn bọỹ loỡ hồi vaỡ nhióỷt lổồỹng chổùa trong
chuùng ngổồỡi ta sổớ dung õaỷi lổồỹng tióu hao nhión lióỷu tờnh
toaùn Btt
Btt = Bì (1-q4/100) =23,6ì 1000ì (1-3,7762/100)
=22708,81 kg/h

Trang 13


Trang 14