Đồ án lò hơi (chương 1,2,3)

Đồ án Lò Hơi

Khoa CN Nhiệt Điện Lạnh

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ
TÍNH TOÁN CHẾ TẠO LÒ HƠI
1. Sản lượng hơi định mức: D = 125 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:
Thành
phần

Clv

Hlv

Nlv

Olv

Slv

Alv

%

86,0
9

10,6
4

0,1
6

0,16

2,8
5

0,1

Nhiệt trị thấp làm việc của nhiên liệu: Qtlv = 40,32 MJ/kg = 40320 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 = 180oC
8.Nhiệt độ khói thải:

kht = 120oC
--------------------------------------

SVTH : Nguyễn Thành Luân 10NL

Trang 1


Đồ án Lò Hơi

Khoa CN Nhiệt Điện Lạnh

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 khác của lò.
1.2.1 Dạng cấu trúc của pheston.
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 θ th =
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.

SVTH : Nguyễn Thành Luân 10NL

Trang 2


Đồ án Lò Hơi

Khoa CN Nhiệt Điện Lạnh

Do buồng lửa đốt dầu nhiên liệu dể cháy nên nhiệt độ không khí nóng không cần
cao lắm, chọ khoảng từ 150 – 200oC
 Chọn tkkn= 200oC
Sơ đồ cấu tạo tổng thể của lò hơi

Hình 1

SVTH : Nguyễn Thành Luân 10NL

Trang 3


Đồ án Lò Hơi

Khoa CN Nhiệt Điện Lạnh

Chú thích:
1.
2.
3.
4.
5.
6.

Buồng lửa
Dàn ống sinh hơi
Vòi phun nhiên liệu+không khí
Ống nước xuống
Bao hơi
Cụm pheston

SVTH : Nguyễn Thành Luân 10NL

7: Bộ quá nhiệt đối lưu
9: Bộ hâm nước
10:Khoảng trống để vệ sinh và sửa chữa
11: Bộ sấy không khí

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
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 (86.09 + 0,375 . 2,85) + 0,265 .10,64 – 0,033 .0,16
= 10,563 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 ( 86,09 + 0,375 . 2,85 )
= 1,626 m3tc/kg

-

Theo 2.4/15[3].
V0N2 = 0,79.V0KK + 0,008.Nlv  0,79 V0KK
= 0,79.10,563 = 8,346 m3tc/kg

-

Theo 2.5/15[3].
V0H2O = 0,111.Hlv + 0,0124.Wlv + 0,0161V0KK + 0,24.Gph , m3tc/kg
= 0,111.10,64 + 0,0124. 0 + 0,0161. 10,563 + 0 ,m3tc/kg
= 1,351 m3tc/kg.

SVTH : Nguyễn Thành Luân 10NL

Trang 5


Đồ án Lò Hơi

Khoa CN Nhiệt Điện Lạnh

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 = 1,626 + 8,346 = 9,972 m3tc/kg.
-

Theo 2.7/15[3].

Thể tích khói lý thuyết :
V0K = V0kkho + V0H2O = 9,972 + 1,351 = 11,323 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 ( - 1 ) V0KK , m3tc/kg

2.2.2.2. Thể tích khói thực :
VK = Vkkhô + VH2O = V0kkho + ( - 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  = ”bl = 1,1
Hệ số không khí lọt vào các phần tử của lò được chọn như sau ( bảng 2.1/17 [III] )

SVTH : Nguyễn Thành Luân 10NL

Trang 6


Đồ án Lò Hơi

Khoa CN Nhiệt Điện Lạnh

Hệ số không khí lọt 

STT Các bộ phận của lò
1

Buồng lửa phun

0

2

Feston

0

3

Bộ quá nhiệt (BQN) cấp 2

0,025

4

Bộ quá nhiệt cấp 1

0,025

5

Bộ hâm nước

0,02

6

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

Hệ số khí thừa

Các bộ phận của lò

Đầu vào ’

Đầu ra ”

1

Buồng lửa

1,1

2

Cụm Feston

1.1

1.1

3

BQN cấp 2

1,1

1,125

4

BQN cấp 1

1,125

1,150

5

BHN

1,150

1,170

6

BSKK

1,170

1,220

Ta có bảng:
S
T

Đại lượng và công thức
tính

Kí
hiệu

; V0kk = 10,5589

Đơn vị

SVTH : Nguyễn Thành Luân 10NL

Buồng

Trang 7

BQN

BQN

BHN

BSKK

Khói


Đồ án Lò Hơi

Khoa CN Nhiệt Điện Lạnh
lửa và
cụm
pheston

cấp 2

cấp 1

1,1

1,1125

1,1375

1,16

1,195

1,220

m3tc/kg

1,0563

1,1883

1,4524

1,69

2,06

2,32

m3tc/kg

1,368

1,370

1,374

1,378

1,384

1,388

m3tc/kg

12,396

12,53

12,798

13,04

13,416

13,68

T
1

Hệ số không khí thừa
trung bình



Thể tích không khí thừa:
2

Vth

Vth = ( -1)V0kk

thải

Thể tích hơi nước thực tế:
3

4

VH2O = V0H2O + 0,0161( 1 ) V0KK
Thể tích khói thực tế:

VK

5

Phân thể tích hơi nước:

0,1104

0,109

0,1074

0,1057

0,1032

0,1015

6

Phân thể tích các khí:

0,1312

0,1298

0,1271

0,1247

0,1212

0,1189

7

Phân thể tích các khí 3
nguyên tử

0,2416

0,2388

0,2345

0,2304

0,2244

0,2204

Bảng 3: Đặc tính của sản phẩm cháy
2.3 . Tính entanpi của không khí và khói
Entanpi của không khí lý thuyết cần thiết cho quá trình cháy:
Iokk = V0kk(Cp)kk ,[kJ/kg]
trong đó:

V0kk – thể tích không khí lý thuyết, m3tc/kg
Cp – nhiệt dung riêng của không khí, kJ/m3tc
Cp = 1,2866 + 0,0001201.t

SVTH : Nguyễn Thành Luân 10NL

Trang 8


Đồ án Lò Hơi

Khoa CN Nhiệt Điện Lạnh

 - nhiệt độ không khí, oC
Entanpi của khói lý thuyết:

Trong đó: C – nhiệt dung riêng, kJ/kgđộ
 - nhiệt độ của các chất khí, oC
Entanpi của khói thực tế:

Ta có bảng sau:

Entanpi của khói và không khí
(C*)RO

Nhiệt độ
, C
o

100

200

2

kJ/m3
tcü

(C*)KK

IoRO2

IoN2

IoH2O

kJ/m3tc
ü

kJ/m3tc
ü

kJ/kg

kJ/kg

kJ/kg

(C*)N2

(C*)H2O

kJ/m3t
cü

170,03

129,58

151,02

129,95

357,4

259,02

304,46

216,24

SVTH : Nguyễn Thành Luân 10NL

276,47

1080,89

204,54

581,13

2160,62

412,36

Trang 9

IoKK

IoK

kJ/kg
1372,1
3
2283,2
6

kJ/kg
1561,9
0
3154,1
1


Đồ án Lò Hơi
300
400
500
600
700
800

900
1000
1100
1200
1300
1400
1500
1600
1700
1800
1900
2000
2100
2200

Khoa CN Nhiệt Điện Lạnh

558,81

302,01

462,72

394,89

771,83

526,52

626,16

531,2

994,35

683,8

794,85

670,9

1224,66

804,12

968,88

813,36

1431,07

947,52

1148,84

958,86

1704,88

1093,6

1334,4

1090,56

1952,28

1239,84

1526,13

1256,94

2203,5

1391,7

1722,9

1408,7

2458,39

1513,74

1925,11

1562,55

2716,56

1697,16

2132,28

1718,1

1976,74

1852,76

2343,64

1874,85

3239,04

2028,72

2559,2

2032,52

3503,1

2166

2779,05

2191,5

3768,8

2324,48

3001,76

2351,68

4035,31

2484,04

3229,32

2512,26

4304,7

2643,66

3458,34

2674,26

4573,98

2804,02

3600,57

2836,32

4814,2

2965

3925,6

3000

5115,39

3127,32

4163,04

3163,02

5386,48

3289,22

4401,98

3327,5

908,63
1255,0
0

1616,8
1
1991,3
0
2326,9
2
2772,1
4
3174,4
1
3582,8
9
3997,3
4
4417,1
3
3214,1
8
5266,6
8
5696,0
4
6128,0
7
6561,4
1
6999,4
4
7437,2
9

7827,8
9
8317,6
2
8758,4
2

2519,22

626,71

4391,97

848,07
1076,5
5
1312,2
5
1555,9
9
1807,3
1
2066,9
9
2333,5
0
2607,3
7
2887,9
6

3174,2
3
3466,1
8
3763,9
5
4065,5
8
4373,7
9
4683,9
8
4876,6
1
5316,8
3
5638,4
2
5962,0
4

5703,92
6707,57
7903,74
9122,26
10342,1
3
11608,8
7
12626,8

6
14156,8
6
15454,8
0
16922,5
7
18067,6
9
19389,6
5
20720,6
2
22052,0
9
23389,7
3
24732,5
5
26086,5
4
27437,0
3

Bảng 4: Entanpi của khói và không khí

SVTH : Nguyễn Thành Luân 10NL Trang 10

4169,6
0

5608,8
9
7083,9
7
8588,1
9
10124,
51
11515,
11
13271,
90
14874,
32
16498,
81
18141,
25
19796,
35
21461,
18
23139,
83
24831,
15
26526,
70
28237,
24

29948,
42
31676,
70
33398,
01
35134,
74

4054,5
5
6495,0
3
8397,2
8
10011,
12
11786,
65
13701,
71
15583,
52
17525,
25
19231,
57
21461,
95
21843,

20
25655,
43
27527,
68
29583,
30
31655,
83
33735,
51
35703,
64
37877,
27
40042,
59
42157,
49


Đồ án Lò Hơi

θ(0C)

Khoa CN Nhiệt Điện Lạnh





BL&PT

BQN2

BQN1

BHN

BSKK

Khói
thải

1,1

1,1125

1,15

1,17

1,22

1,22

Ik(kJ/kg)

Ik(kJ/kg)

Ik(kJ/kg)

Ik(kJ/kg)

Ik(kJ/kg)

Ik(kJ/kg)

Iokk(kJ/kg)

Iok(kJ/kg)

100

1372,13

1561,90

1795,16

1863,77

1863,77

200

2283,26

3154,11

3542,26

3656,42

3656,43

300

4169,60

4054,55

4523,63

4763,38

4971,86

4971,86

400

5608,89

6495,03

7126,03

7469,29

7448,54

7728,99

7728,99

500

7083,97

8397,28

9194,22

9656,87

9601,55

9955,75

600

8588,19

10011,12

10977,29

11512,78

11471,11

11900,52

700

10124,51

11786,65

12925,65

13554,64

13507,81

800

11515,11

13701,71

14997,16

15756,97

900

13271,90

15583,52

16910,71

17076,61

17921,05

1000

14874,32

17525,25

19012,69

19198,61

20154,04

1100

16498,81

19231,57

20881,45

21087,69

1200

18141,25

21461,95

23276,07

23502,84

1300

19796,35

21843,20

23822,84

1400

21461,18

25655,43

27801,54

1500

23139,83

27527,68

29841,66

1600

24831,15

29583,30

32066,42

1700

26526,70

31655,83

34308,50

1800

28237,24

33735,51

36559,23

1900

29948,42

35703,64

38698,48

2000

31676,70

37877,27

41044,94

2100

33398,01

40042,59

43382,39

2200

35134,74

42157,49

45670,96

Bảng 5: Entanpi của sản phẩm cháy theo nhiệt độ

SVTH : Nguyễn Thành Luân 10NL

Trang 11


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 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.
Qnkk – 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 nkk
= 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 = 40320 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

SVTH : Nguyễn Thành Luân 10NL Trang 12


Đồ án Lò Hơi

Khoa CN Nhiệt Điện Lạnh

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
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

o
( I th   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 = 2222,302 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 = 10,563.1,29.30 = 408,788 kJ/kg

Nên

SVTH : Nguyễn Thành Luân 10NL Trang 13


Đồ án Lò Hơi

Khoa CN Nhiệt Điện Lạnh

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])

Vậy
3.3.4 Tổn thất nhiệt ra môi trường xung quanh Q5 kJ/kg
q5 được xác định theo đồ thị q 5 = f(D) hình 3-1 trang 29 TL [III], với D = 125 t/h ta được
q5 = 0,575 %
Q5 = 231,84 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:

q = q2+q3+q4+q5+q6
= 4,5+0,5+0+0,575+0
=5,475 %
Do đó hiệu suất của lò hơi

t =100- 5,575 = 94,425 %
3.4.2 Lượng tiêu hao nhiên liệu của lò

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 = 125 t/h = 125.103 kg/h

SVTH : Nguyễn Thành Luân 10NL Trang 14


Đồ án Lò Hơi

Khoa CN Nhiệt Điện Lạnh

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]
Vậy
3.4.3 Lượng tiêu hao nhiên liệu tính toán của lò.

CHƯƠNG 4
THIẾT KẾ BUỒNG LỬA
4.1 Xác định kích thước hình học của buồng lửa

SVTH : Nguyễn Thành Luân 10NL Trang 15


Đồ án Lò Hơi

Khoa CN Nhiệt Điện Lạnh

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 Xác định thể tích buồng lửa Vbl [m3]
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.
Xác định thể tích buồng lửa thì trước hết ta phải xác định nhiệt thế thể tích của buồng lửa
qv

Trong đó :

Bt

: lượng nhiên liệu tiêu hao, kg/s.

Qt lv

: nhiệt trị thấp làm việc của nhiên liệu, kJ/kg.

Khi nhiệt thế thể tích của buồng lửa q v quá nhỏ thì kích thước của buồng lửa lớn sẽ làm
tăng chi phí xây dựng cho cả lò hơi do phải tăng chi phí cho bảo ôn, khung lò ,ống trao
đổi nhiệt, đồng thời làm giảm nhiệt độ buồng lửa làm cho quá trình cháy kém đi. Do đó là
phải chọn qv ở mức lớn nhất cho phép .Nhưng nếu qv quá lớn thì thể tích của buồng lửa lại
quá nhỏ thì làm tăng tổn thất q3 và q4, quá trình cháy có thể không hoàn toàn. Khi đó diện
tích 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..Vì vậy khi chọn q v phải dựa vào chỉ tiêu kinh tế và
phải đảm bảo đúng kỹ thuật.
Trong đó nhiệt thế thể tích của buồng lửa q v được chọn theo dạng buồng lửa, ở đây
buồng lửa đốt dầu nên chọn qv =290 kW/m3 (Theo bảng 19 [III])
Theo mục 3.4.3. ta có Bt = 8,265 t/h = 2,3 kg/s.
Vậy
4.1.2. Tiết diện ngang buồng lửa fbl [m2].

SVTH : Nguyễn Thành Luân 10NL Trang 16


Đồ án Lò Hơi

Khoa CN Nhiệt Điện Lạnh

Tiết diện ngang của buồng lửa tính theo đường trục các ống của các dàn ống sinh hơi
được xác định trên cơ sở toàn bộ lượng nhiệt sinh ra khi cháy nhiên liệu BQ tlv và nhiệt thế
tiết diện ngang của buồng lửa qftt [kW/m2] :

fbl = , m2
Nhiệt thế tính toán qftt phụ thuộc vào dạng nhiên liệu, phương pháp đốt và công suất nhiệt
của buồng lửa.
qftt = (0,7 ÷ 0,9)qf ,với qf là nhiệt thế tiết diện ngang buồng lửa.
Tra bảng 4-1b, với nhiên liệu là mazut, ta được qf = 9300 kW/m2
qftt = 0,8 x qf = 0,8 x 9300 = 7440 kW/m2
Vậy

fbl = = = 12,5, m2

4.1.3. 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 = 125 t/h, ta có Dv = 850 mm.
Nhưng đối với vòi phun khí – mazut, Dv giảm 1,3 – 1,4 lần.
Nên ta chọn Dv = 850/1,3= 654 mm = 0,654 m.
Vậy b = 5 x Dv = 5 x 0,654 = 3,3 m.
4.1.3.2. Chiều rộng buồng lửa a :
Chiều rộng cũng như 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, đồng thời thỏa mãn được nhiệt thế chiều

rộng buồng lửa qr trong phạm vi nhất định.

SVTH : Nguyễn Thành Luân 10NL Trang 17


Đồ án Lò Hơi

Khoa CN Nhiệt Điện Lạnh

Sauk hi xác định được tiết diện ngang và chiều sâu buồng lửa, ta tìm được chiều rộng
buồng lửa:
a = = = 3,8 m
Ta thấy a = 3,8 m> b = 3,3 m, thỏa mãn với buồng lửa có tiết diện hình lăng 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.
Chiều dài ngọn lửa tối thiểu:
lnl = l1 + l2 + l3
Đối với buồng lửa phun, với D = 125 t/h,
l2

Ta chọn lnl = 13m
l1

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 : Nguyễn Thành Luân 10NL Trang 18


Đồ án Lò Hơi

Khoa CN Nhiệt Điện Lạnh

s’

Bảng 5: Đặc tính cấu tạo dãy PHESTON
Kí
hiệu
Đường kính ngoài của ống
d
Bước ống ngang
S1
Bước ống ngang tương đối S1/d
Bước ống dọc
S2

STT Tên các đại lượng
1
2
3
4

Đơ
n vị

mm
mm
mm

1
60
300
5
240

SVTH : Nguyễn Thành Luân 10NL Trang 19

Dãy số
2
3
60
60
300
300
5
5
240
240

4
60
300
5
240

Ghi chú
Chọn
Chọn
Chọn


Đồ án Lò Hơi
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23

Khoa CN Nhiệt Điện Lạnh

Bước ống dọc tương đối

Chiều dài mỗi ống
Số ống mỗi dãy
Chiều dày hữu hiệu lớp
bức xạ khói

S2/d
l
Z
s

Hệ số góc mỗi dãy ống

xi

Bề mặt hấp thụ nhiệt của
Hi
mỗi dãy
Tổng diện tích bề mặt
Hp
pheston:
Hệ số góc toàn cụm
xp
pheston
Diện tích bề mặt chịu
HPbx
nhiệt bức xạ
Diện tích bề mặt chịu
HPdl
nhiệt đối lưu
Chiều dài tiết diện ngang

đường khói
Đầu vào
l'
Đầu ra
l''
Chiều rộng đường khói
ap
Tiết diện đường khói đi
Đầu vào
FP'
Đầu ra
FP''
Tiết diện trung bình đường
Fp
khói đi

m
ống

4
7
30

4
7
30

4
7
30

4
7
30

m

1,32

1,32

1,32

1,32

0,3

0,3

0,3

0,3

m2
m2

39,59 39,59 39,59

39,59

Công thức
Hi
1-(1-xi)n .Với n là số
dãy ống n=4

Kết quả
158,36

Theo cấu tạo
a/S1
0,9.d.(4/3,14.s1.s2/
(d*d)-1)
Theo toán đồ 5 TL
I
dlz

0,76
120
,34

m2

Fp*xp

m2

Hp- Hpbx

38,02

Theo cấu tạo lò hơi
m
m
m

Theo cấu tạo lò hơi

6,3
6,1
8,4

m2
m2

l’(ap-d*z)
l''(ap-d*z)

41,58
40,26

m2

(F’+F’’)/2

40,92

Bảng 6: TÍNH TRUYỀN NHIỆT PHESTON
STT

Kí

hiệu

Tên đại lượng

Đơn
vị

Công thức

Cân bằng nhiệt
1
2

Nhiệt độ khói ra khỏi buồng đốt

bl

Nhiệt độ khói ra sau pheston

pt

’’
’’

o
o

C
C

Kết quả
1

2

Tính ở trước

1116,7

1116,7

θ"bl-(30÷60) C

1096,7

1071,7

SVTH : Nguyễn Thành Luân 10NL Trang 20

0


Đồ án Lò Hơi
3
4
5
6
7

Khoa CN Nhiệt Điện Lạnh

Nhiệt độ khói trung bình cụm
pheston
Entanpi khói sau bộ quá nhiệt
nữa bức xạ

tb
bl’’
pt’’

Entanpi khói sau pheston
Độ giáng entanpi trước và sau
pheston
Lượng nhiệt khói truyền đi ứng
với 1kg nl

Ipt
Qk

o

C

0.5(bl’’-pt’’ )
Tra bảng 1-3 (với t
kJ/kg
=1116,7oC, bl’’=1.1)
Tra bảng 1-3 (với pt’’,
kJ/kg
bl’’=1.1)

kJ/kg

I’’bl- I’’pt
(ΔIpt+Ikkl0)Trong đó
kJ/kg
=0 và =0.995

9

Nhiệt độ hơi bảo hòa ở pheston

θbh

o

10

Độ chênh nhiệt độ trung bình

ttb

o

11

Tốc độ trung bình của khói qua
pheston

k

13
14

Thành phần thể tích hơi nước
trong khói
Thành phần thể tích khí 3 nguyên
tử
Hệ số tỏa nhiệt từ khói đến vách
ống

Bảng 1

αđl

16

Hệ số làm yếu bức xạ do tro

ktr

21270,8

20840,3

20311

430,5

959,8

428,35

955,00

336,63

336,63

770,07

757,57

7,60

7,53

 0,78 1,6rH 2O

T 
kk 
 0,11  0,38 tb 


1000
pk .s



20

0,1

0,1

3

3

47

45

0,750

0,760

0

0

0,00516

0,00516

HPdl

m2

Tính ở trước

38,02

38,02

Btt

kg/h

Tính ở trước

18036

18036

oC

ttb+Δt

Nhiệt độ vách ống có bám bẩn

tvbb

21

Hệ số làm yếu bức xạ bởi môi
trường

k

Hệ số tỏa nhiệt bức xạ

Toán đồ 10,trang 88 ,TL [1]

0,1
1

Trang 40, TL[1]

20

Độ đen của môi trường khói

W/m
20
C

0,1
1

m C
/W

19

23

21270,8



Diện tích bề mặt chịu nhiệt đối
lưu
Lượng nhiên liệu tính toán

22

B tt .V k   tb

 1

3600 . F p  273


m/s

rRO2

kk

18

C

Tra bảng nước và hơi bảo
hòa với pbh=140bar
tb - bh

Bảng 1

15

Hệ số làm bẩn bề mặt ống

C

rH2O

Hệ số làm yếu bức xạ do khí 3
nguyên tử

17

1094,2

Truyền nhiệt

8

12

1106,7

kkrn+ktr
1-e-kps=1-e(-k*1*1,34)

aks
bx

W/m
2

độ

SVTH : Nguyễn Thành Luân 10NL Trang 21

Toán đồ 15 TLI có
1.163aksbxtc

416,6
3

416,6
3

0,1

0,1

8

8
0,2

0,2

2

2

200

180


Đồ án Lò Hơi

24

Hệ số truyền nhiệt

26

Lượng nhiệt bề mặt feston hấp
thu ứng với 1kg nhiên liệu

Khoa CN Nhiệt Điện Lạnh

k

W/m
2
độ

Q ttk

kJ/kg

SVTH : Nguyễn Thành Luân 10NL Trang 22

 đl   bx
1   . đl   bx  

K .H pđl .t p
Btt

108,5
9

104,1
2

634,6
2

598,5
8