Đồ Án Lò Hơi: Thiết Kế Lò Hơi
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (697.35 KB, 75 trang )
GVHD Th.S Nguyễn Duy Thiện
Đồ án môn học 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 thiết bị quan
trọng có nhiệm vụ biến đổi năng lượng tàng trữ của nhiên liệu
thành nhiệt năng. 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 cao áp vào sử dụng
là rất cần thiết.
Trong kỳ học này, em được giao nhiệm vụ thiết kế lò hơi
đốt than sản lượng 200 tấn/h. Với sự giúp đỡ và hướng dẫn của
thầy giáo Th.S Nguyễn Duy Thiện cùng với việc nghiên cứu
các tài liệu khác, em đã hoàn thành bản thiết kế này.
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.
Sinh viên thiết kế
Vũ Huy Hoàng
Vũ Huy Hoàng – D10 Nhiệt
1
GVHD Th.S Nguyễn Duy Thiện
Đồ án môn học lò hơi
Mục lục
Lời nói đầu.................................................................................................................................................1
CHƯƠNG I: NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TÍNH TOÁN NHIỆT CHẾ TẠO LÒ HƠI...............................5
CHƯƠNG II:XÁC ĐỊNH SƠ BỘ DẠNG LÒ HƠI.................................................................................6
Xác Định Cấu Trúc Lò Hơi.......................................................................................................................6
1. Chọn phương pháp đốt và cấu trúc buồng lửa......................................................................................6
2. Chọn dạng cấu trúc của các bộ phận khác của lò hơi.........................................................................6
a. Dạng cấu trúc của Pheston....................................................................................................................6
b. Dạng cấu trúc bộ quá nhiệt....................................................................................................................6
c. Bố trí bộ hâm nước và bộ sấy không khí..............................................................................................6
d. Đáy buồng lửa........................................................................................................................................6
3. Nhiệt độ khói và không khí...................................................................................................................6
a. Nhiệt độ khói thoát ra khỏi lò θth............................................................................................................6
b. Nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa ...........................................................................................................7
c. Nhiệt độ không khí nóng........................................................................................................................7
CHƯƠNG III:TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH CHÁY CỦA NHIÊN LIỆU................................................9
I. Tính thể tích không khí lý thuyết..........................................................................................................9
II. Tính thể tích sản phẩm cháy................................................................................................................9
1. Thể tích sản phẩm cháy lý thuyết...........................................................................................................9
2.Xác định hệ số không khí thừa............................................................................................................10
3. thể tích thực tế của sản phẩm cháy……………….
…………………………………………………………………………10
4.Bảng đăc tính thể tích của không khí…….
………………………………………………………………………………….11
III Tính entanpi của không khí và khói................................................................................................12
CHƯƠNG IV: CÂN BẰNG NHIỆT LÒ HƠI.......................................................................................16
I. Lượng nhiên liệu đưa vào....................................................................................................................16
II. Xác định các tổn thất nhiệt lò hơi......................................................................................................16
1. Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về hóa học...........................................................................16
2. Tổn thất do cháy không hoàn toàn về cơ học......................................................................................16
3. Tổn thất nhiệt do khói thải mang ra ngoài..........................................................................................17
4. Tổn thất do tỏa nhiệt ra môi trường xung quanh................................................................................17
5. Tổn thất do thải xỉ mang ra ngoài........................................................................................................17
Vũ Huy Hoàng – D10 Nhiệt
2
GVHD Th.S Nguyễn Duy Thiện
Đồ án môn học lò hơi
III. Tính lượng nhiệt sử dụng hữu ích:..................................................................................................17
IV. Hiệu suất lò hơi và lượng tiêu hao nhiên liệu...................................................................................18
1. Hiệu suất nhiệt lò hơi...........................................................................................................................18
2. Lượng tiêu hao nhiên liệu....................................................................................................................18
3. Lượng tiêu hao nhiên liệu tính toán của lò.........................................................................................18
CHƯƠNG V: THIẾT KẾ BUỒNG LỬA...............................................................................................19
I. Xác định kích thước hình học của buồng lửa.....................................................................................19
1. Xác định thể tích buồng lửa.................................................................................................................19
2. Xác định chiều cao buồng lửa..............................................................................................................19
3. Xác định kích thước các cạnh của tiết diện ngang buồng lửa............................................................19
4. Chọn loại, số lượng vòi phun và cách bố trí........................................................................................19
5.Đáy buồng lửa………..
………………………………………………………………………………………………………………..20
II. Chọn tốc độ gió cấp 1 và gió cấp 2..................................................................................................20
III.Tính nhiệt buồng lửa.........................................................................................................................20
1. Kiểm tra chiều dài ngọn lửa...............................................................................................................20
2. Xác đinh thể tích buồng lửa...............................................................................................................20
a, Diện tích tường bên Fb........................................................................................................................23
b, Diện tích tường sau Fs........................................................................................................................23
c, Diện tích tường trước Ft......................................................................................................................23
d, Diện tích toàn bộ buồng lửa................................................................................................................23
e, Thể tích buồng lửa V...........................................................................................................................23
3. Dàn ống sinh hơi.................................................................................................................................23
CHƯƠNG V: THIẾT KẾ DÃY PHESTON...........................................................................................29
I. Đặc tính cấu tạo....................................................................................................................................29
II. Tính nhiệt dãy pheston.......................................................................................................................30
CHƯƠNG VII: PHÂN PHỐI NHIỆT LƯỢNG CHO CÁC BỀ MẶT ĐỐT......................................36
1. Tổng lượng nhiệt hấp thụ hữu ích của lò...........................................................................................36
2. Tổng lượng nhiệt hấp thụ bức xạ của dãy pheston...........................................................................36
4. Lượng nhiệt hấp thu bằng bức xạ từ buồng lửa của bộ quá nhiệt cấp II.......................................36
5. Lượng nhiệt hấp thụ bằng bức xạ của dàn ống sinh hơi..................................................................36
6. Lượng nhiệt hấp thu bằng đối lưu của bộ quá nhiệt........................................................................37
7. Tổng lượng nhiệt hấp thụ của bộ hâm nước......................................................................................37
8.Độ sôi bộ hâm nước..............................................................................................................................37
9. Tổng lượng nhiệt hấp thụ của bộ sấy không khí...............................................................................37
Vũ Huy Hoàng – D10 Nhiệt
3
GVHD Th.S Nguyễn Duy Thiện
Đồ án môn học lò hơi
10. Xác định lượng nhiệt hấp thụ bộ hâm nước cấp I và cấp II...........................................................37
a, Nhiệt độ không khí đầu ra của bộ sấy không khí cấp I.......................................................................37
b, Nhiệt độ nước đầu vào của bộ hâm nước cấp II..................................................................................37
c, Nhiệt độ khói trước bộ sấy không khí cấp II không quá 530÷550 0C..................................................37
11. Nhiệt lượng hấp thụ của bộ sấy không khí cấp I.............................................................................38
12. Nhiệt lượng hấp thụ của bộ sấy không khí cấp II...........................................................................38
13 Nhiệt độ khói sau các bề mặt đốt.......................................................................................................38
a, Nhiệt độ khói sau bộ quá nhiệt cấp I...................................................................................................38
b, Nhiệt độ khói sau bộ hâm nước cấp II.................................................................................................38
c, Nhiệt độ khói sau bộ sấy không khí cấp II...........................................................................................38
d, Nhiệt độ khói sau bộ hâm nước cấp I..................................................................................................38
e.Nhiệt độ khói sau bộ sấy không khí cấp I...........................................................................................39
CHƯƠNG VIII: THIẾT KẾ BỘ QUÁ NHIỆT.....................................................................................40
I. Thiết kế bộ quá nhiệt cấp II................................................................................................................42
Bảng 10: Bảng tính nhiệt BQN cấp II....................................................................................................45
CHƯƠNG IX : THIẾT KẾ BỘ HÂM NƯỚC CẤP II..........................................................................57
Bảng 13: Bảng các kích thước kết cấu của BHNcấp II.........................................................................59
Bảng 14: tính nhiệt của BHNcấp II........................................................................................................60
CHƯƠNG X : THIẾT KẾ BỘ SẤY KHÔNG KHÍ CẤP II..................................................................62
Bảng 15: Các kích thước kết cấu của BSKK cấp II.............................................................................64
Bảng 16: Tính nhiệt BSKK cấp II.........................................................................................................65
CHƯƠNG XI: THIẾT KẾ BỘ HÂM NƯỚC CẤP I.............................................................................67
Bảng 17: Các kích thước kết cấu của BHN cấp I.................................................................................68
Bảng 18: Tính nhiệt BHN cấp I.............................................................................................................69
CHƯƠNG XII : THIẾT KẾ BỘ SẤY KHÔNG KHÍ CẤP I................................................................71
Bảng 19: Bảng kích thước của BSKK cấp I...........................................................................................72
Bảng 20: Tính nhiệt BSKK cấp I............................................................................................................74
Vũ Huy Hoàng – D10 Nhiệt
4
GVHD Th.S Nguyễn Duy Thiện
Đồ án môn học lò hơi
CHƯƠNG I: NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TÍNH TOÁN
NHIỆT CHẾ TẠO LÒ HƠI
1. Sản lượng hơi định mức của lò hơi D = 300 tấn/h.
2. Thông số hơi:
-
Áp suất hơi ở đầu ra của bộ quá nhiệt
P = 110 bar
-
Nhiệt độ hơi ở đầu ra bộ quá nhiệt
= 5400C
3. Nhiệt độ của nước cấp
= 1600C
4. Nhiệt độ không khí lạnh( nhiệt độ môi trường )
tkkl= 300C
5. Hệ số xả nước lò
Dx ≤ 3%Dđm
6. Nhiệt trị thấp làm việc của than
= 4824 kcal/kg = 20164.32 kJ/kg
7. Nhiên liệu được dùng: Than cám 6A Mạo Khê với các đặc tính sau:
Thành
phần
Clv
Hlv
Olv
Slv
Nlv
Alv
Wlv
Vc
Pc
t1
t2
t3
%
52,9
2
1,4
0,3
0,5
38
1,6
3,3
0,02
1300
1300
1400
Vũ Huy Hoàng – D10 Nhiệt
5
GVHD Th.S Nguyễn Duy Thiện
Đồ án môn học lò hơi
CHƯƠNG II:XÁC ĐỊNH SƠ BỘ DẠNG LÒ HƠI
Xác Định Cấu Trúc Lò Hơi
1. Chọn phương pháp đốt và cấu trúc buồng lửa
Dựa vào công suất của lò hơi là 200 tấn/h và sử dụng nhiên liệu rắn là than
antraxit nên sử dụng lò hơi buồng lửa phun.
Độ tro không cao và lượng chất bốc cũng không quá thấp nên chọn
phương pháp thải xỉ khô. Mặt khác giảm được tổn thất nhiệt khi thải xỉ nên
tăng hiệu suất nhiệt của lò hơi.
Chọn lò hơi bố trí theo kiểu chữ π vì đây là loại lò hơi phổ biến nhất hiện
nay. Ở loại này các thiết bị có khối lượng lớn như: quạt khói, quạt gió, bộ khử
bụi, ống khói đều đặt ở vị trí thấp nhất.
2. Chọn dạng cấu trúc của các bộ phận khác của lò hơi
a. Dạng cấu trúc của Pheston
Kích thước cụ thể của pheston sẽ được xác định sau khi đã xác định cụ
thể cấu tạo của buồng lửa và các cụm ống xung quanh nó.
Nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa (trước cụm pheston) được chọn nhỏ
hơn .
b. Dạng cấu trúc bộ quá nhiệt
Chọn phương án sử dụng 2 bộ quá nhiệt đối lưu đặt liền nhau theo thứ tự:
bộ quá nhiệt cấp 2, bộ quá nhiệt cấp 1 (theo đường khói đi ra), không sử dụng
bộ quá nhiệt trung gian.
c. Bố trí bộ hâm nước và bộ sấy không khí
Do công suất lò hơi lớn và đốt than bột đòi hỏi nhiệt độ không khí nóng
cao nên bố trí bộ hâm nước hai cấp kiểu ống thép trơn và bộ sấy không khí hai
cấp kiểu ống thép trơn đăt xen kẽ nhau theo thứ tự: bộ hâm nước cấp 2, bộ sấy
không khí cấp 2, bộ hâm nước cấp 1 và bộ sấy không khí cấp 1 (theo chiều
đường khói đi ra).
d. Đáy buồng lửa
Dùng buồng đốt than thải xỉ khô nên đáy làm lạnh tro có dạng hình phễu,
cạnh bên nghiêng so với mặt phẳng ngang một góc bằng 55 0, kích thước đáy
phễu 9x1 m.
Vũ Huy Hoàng – D10 Nhiệt
6
GVHD Th.S Nguyễn Duy Thiện
Đồ án môn học lò hơi
3. Nhiệt độ khói và không khí
a. Nhiệt độ khói thoát ra khỏi lò θth
Chọn nhiệt độ khói ra khỏi lò là: th=130 0C.
b. Nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa
Chọn nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa khoảng 10500C.
c. Nhiệt độ không khí nóng
Buồng lửa phun đốt than antraxit và thải xỉ khô với hệ thống nghiền than kiểu
kín, nên dùng không khí nóng làm môi chất sấy có nhiệt độ 300-3500C
Vũ Huy Hoàng – D10 Nhiệt
7
GVHD Th.S Nguyễn Duy Thiện
Đồ án môn học lò hơi
Sơ đồ cấu tạo tổng thể của lò hơi
1
3
2
4
5
I
II
10
II
II
6
7
11
I
I
8
9
14
12
13
Chú thích:
1-Bao hơi
8-Bộ hâm nước cấp I
2-Bộ pheston
9-Bộ sấy không khí cấp I
3-Bộ quá nhiệt cấp II
10-Dàn ống sinh hơi
Vũ Huy Hoàng – D10 Nhiệt
8
GVHD Th.S Nguyễn Duy Thiện
Đồ án môn học lò hơi
4-Bộ giảm ôn
11-Vòi phun
5-Bộ quá nhiệt cấp I
12-Ống góp dưới
6-Bộ hâm nước cấpII
13-Phần đáy thải xỉ
7-Bộ sấy không khí cấp II
14-Đường khói thải
CHƯƠNG III:TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH CHÁY
CỦA NHIÊN LIỆU
I. Tính thể tích không khí lý thuyết
Thể tích không khí lý thuyết của nhiên liệu rắn được tính
= 0,0889.( + 0,375.) + 0,265. – 0,0333.
= 0,0889.(52,9 + 0,375.0,3) + 0,265.2– 0,0333.1,4
= 5,196
II. Tính thể tích sản phẩm cháy
Khi quá trình cháy xảy ra hoàn toàn, sản phẩm cháy của nhiên liệu sẽ chỉ bao
gồm các khí : CO2, SO2, N2, O2 và H2O. Chỉ tính chung thể tích khí 3 nguyên
tử vì chúng có khả năng bức xạ rất mạnh: CO2, SO2, ký hiệu = . Ở trạng thái
lý thuyết ta tính hệ số không khí thừa α = 1 nhưng trong thực tế qua trình cháy
luôn xảy ra với hệ số không khí thừa α> 1.
1. Thể tích sản phẩm cháy lý thuyết
Thể tích của nhiên liệu rắn :
= 0,01866.( + 0,375.)
= 0,01866.(52,9 + 0,375.0,3) = 0,989
Thể tích :
= 0,79. + 0,008. = 0,79.5,196 + 0,008.0,5 = 4,109
Thể tích hơi nước lý thuyết trong khói
= 0,111. + 0,0124. + 0,0161. + 1,24.Gph
Trong đó Gph là lượng hơi nước để phun dầu vào lò. Ở đây dùng nhiên liệu
than antraxit nên Gph= 0
= 0,111.2 + 0,0124.1,6 + 0,0161.5,196 + 1,24.0= 0,325
Thể tích khói khô lý thuyết
= 0,989+ 4,109 = 5,098
Vũ Huy Hoàng – D10 Nhiệt
9
GVHD Th.S Nguyễn Duy Thiện
Đồ án môn học lò hơi
Thể tích khói lý thuyết
= 5,098 + 0,325 = 5,423
2.Xác định hệ số không khí thừa
Ta có công suất của lò là D=200T/h, theo bảng 16:” Các đặc tính của buồng
lửa phun thải xỉ khô đói với lò công suất 75T/h và lớn hơn khi đốt nhiên liệu
rắn”(đồ án lò hơi trang 92) ta chọn được hệ số không khí thừa ra khỏi buồng lửa
là: α”bl = 1,2 Ta chọn hệ số không khí lọt của từng bộ phận dựa vào bảng 14:”Hệ
số lọt không khí trên đường khói của các lò hơi ở phụ tải định mức” (đồ án môn lò
hơi trang 90), ta được bảng 1:
Bảng 1: Giá trị hệ số không khí lọt của từng bộ phận
STT
Các Bộ Phận Của Lò Hơi
1
Buồng Lửa ∆( dàn ống không có cánh)
0,1
2
Bộ Pheston
0,0
3
Bộ Quá nhiệt đối lưu cấp I, ∆
0,025
4
Bộ Quá Nhiệt đối lưu cấp II, ∆
0,025
5
Bộ Hâm Nước (kiểu ống thép trơn) Cấp II, ∆
0,02
6
Bộ Sấy Không Khí (kiểu ống thép trơn) Cấp II, ∆
0,05
7
Bộ Hâm Nước (kiểu ống thép trơn) Cấp I,
0,02
8
Bộ Sấy Không Khí (kiểu ống thép trơn) Cấp I, ∆
0,05
9
Hệ thống nghiền than ∆αn
0,1
10
Ống dẫn khói thải bằng thép : ∆αth
0,01
3.Thể tích thực tế của sản phảm cháy
a. Thể tích hơi nước
VH2O=V0H2O+0,161.().V0kk
= 0,325+ 0,161.(1,2-1).5,196 = 0,492 m3tc/kg
b,Thể tích khói thực
Vk=Vok.khô +V0H2O +0,161.().Vokk
=5,098 +0,325 +0,161.(1,2-1).5,196
=5,59m3tc/kg
Vũ Huy Hoàng – D10 Nhiệt
10
GVHD Th.S Nguyễn Duy Thiện
Đồ án môn học lò hơi
c.Phần thể tích các khí
rRO2= VRO2 / Vk
+ Hơi nước
rH2O= VH2O / Vk =0,492/ 5,59=0,088
+ Khí ba nguyên tử
rRO2= VRO2 / Vk =0,989/ 5,59=0,177
d,Nồng độ tro bay theo khói:
+Nồng độ tro bay theo khói (tính theo khối lượng khói)
µ= Alv. ab/(100.GK)
Trong đó:
ab là tỷ lệ cho bay, theo bảng 16 ta được ab=0,95
GK là khối lượng của khói:
GK=1-(Alv /100) + 1,306.Vokk.α
=1- (38/100) + 1,306.5,196.1,2 = 8,76 kg/kg
Vậy
µ= 38.0,95 / (100.8,76)= 0,041 kg/kg
+ Nồng độ tro bay theo khói tính theo thể tích khói
µ= 10.(Alv.ab)/VK = 10.(38.0,95)/5,59 =64,58 g/m3tc
4.Lập bảng đặc tính thể tích của không khí
Hệ số không khí thừa tại các vị trí tiếp theo được xác định bằng tổng của
hệ số không khí thừa buồng lửa với lượng lọt vào đường khói giữa buồng lửa
với tiết diện đang xét ∆α. Hệ số không khí thừa đầu ra α” = α’ + ∆α
Lượng không khí ra khỏi bộ sấy không khí:
= -∆-∆
∆ : Lượng không khí lọt vào buồng lửa, ∆=0,1.
∆ : Lượng không khí lọt vào hệ thống nghiền than, chọn ∆= 0,1.
Vậy: = 1,2 – 0,1 – 0,1 =1
Lượng không khí vào bộ sấy không khí:
= + = 1 + 0,07 = 1,07
Vũ Huy Hoàng – D10 Nhiệt
11
GVHD Th.S Nguyễn Duy Thiện
Đồ án môn học lò hơi
Bảng 2 : Xác định hệ số không khí thừa:
STT
Tên Bề Mặt Đốt
1
2
3
4
5
6
7
8
Buồng Lửa
Pheston
Bộ Qúa Nhiệt cấp II
Bộ Qúa Nhiệt Cấp I
Bộ Hâm Nước Cấp II
Bộ Sấy Không Khí Cấp II
Bộ Hâm Nước Cấp I
Bộ Sấy Không Khí Cấp I
0
1,2
1,225
1,25
1,27
1,32
1,34
1,2
1,2
1,225
1,25
1,27
1,32
1,34
1,39
9
Đường dẫn khói thải
1,39
1,4
III Tính entanpi của không khí và khói
Entanpi của không khí lý thuyết cần thiết cho quá trình cháy
.Ckk.kk, kJ/kg
Ckk: nhiệt dung riêng của không khí, kJ/
kk
: nhiệt độ của không khí, 0C.
Entanpi của khói lý thuyết:
= . +. +. ,
C: nhiệt dung riêng của các chất khí, kJ/
θ: nhiệt độ của các chất khí, 0C.
Entanpi của tro bay:
Itr = tr , kJ/kg
C: nhiệt dung riêng của tro bay, kJ/m3tc ; θ: nhiệt độ của tro bay,0C
Entanpi của khói thực tế
Ik = , kJ/kg
Mà Itr = = = 1,79< 6 nên bỏ qua không tính trong công thức trên.
Vậy
Ik = , kJ/kg
Vũ Huy Hoàng – D10 Nhiệt
12
GVHD Th.S Nguyễn Duy Thiện
Đồ án môn học lò hơi
Bảng 3: Đặc tính sản phẩm cháy
ST
T
1
2
Tên đại lượng
Hệ số không khí
thừa trung bình
Thể tích không
khí thừa
Buồng
lửa&
Pheston
Bộ quá
nhiệt
cấp II
Bộ quá
nhiệt
cấp I
Bộ hâm
nước
cấp II
Bộ sấy
không
khí cấp
II
Bộ hâm
nước
cấp I
Bộ sấy
không
khí cấp
I
Đường
thải
0,5.(α’+α”)
1,2
1,2125
1,2375
1,26
1,295
1,33
1,365
1,395
(α-1).
1,0392
1,1042
1,2341
1,3509
1,5328
1,7147
1,8965
2,0524
0,3461
0,3428
0,3449
0,3476
0,3497
0,3526
0,3555
0,3580
6,6292
6,6942
6,8241
6,9409
7,1228
7,3047
7,4865
7,6424
Kí
hiệu
Công
tính
α
thức
3
Thể tích hơi
nước thực tế
4
Thể tích
thực tế
5
Phân thể tích hơi
nước
0,0522
0,0512
0,0505
0,0501
0,0491
0,0483
0,0475
0,0468
6
Phân thể tích khí
3 nguyên tử
0,1492
0,1477
0,1449
0,1425
0,1388
0,1354
0,1321
0,1294
7
Tổng phân thể
tích các khí 3
nguyên tử
+
0,2014
0,1989
0,1954
0,1926
0,1879
0,1837
0,1796
0,1762
8
Nồng độ tro bay
trong khói
10.
54,4560
53,9273
52,9007
52,0105
50,6823
49,4202
48,2201
47,2365
khói
+0,0161.
1).
Đơn
vị
Vk
µ
(α-
++(α-1).+
Vũ Huy Hoàng – D10 Nhiệt
13
GVHD Th.S Nguyễn Duy Thiện
Đồ án môn học lò hơi
Bảng 4: Entanpi của sản phẩm cháy (100÷25000C)
θ(0C)
()
()
100
200
300
400
500
674,60
1356,152
2049,87
2734,023
3482,69
748,31
1519,75
2310,06
3125,33
3962,94
600
4222,228
700
=
=1,2
=1,2125
=1,2375
=1,26
=1,295
4703,01
3774,66
4790,08
2843,02
3836,18
4868,43
1919,81
2914,77
3931,87
4990,33
4822,33
5719,55
5825,11
5920,11
6067,89
4977,62
5703,22
6760,96
6885,40
6997,40
800
5744,315
5102,01
6322,89
6466,49
6595,74
900
1000
1100
1200
1300
1400
1500
1600
1700
1800
1900
2000
6524,91
7312,88
8111,07
8918,81
9732,63
10551,22
11376,56
12207,97
13041,12
13878,62
14723,93
15572,72
7626,29
8443,93
9385,05
10336,48
11300,18
12269,13
12994,39
14231,17
15223,58
16217,96
17217,18
18220,56
8934,27
9906,51
11007,26
12120,24
13246,71
14379,37
15269,70
16672,76
17831,80
18993,68
20,161,97
21335,10
9012,83
9997,92
11108,65
12231,73
9175,96
9180,74
11311,42
12454,68
2100
16419,78
19231,36
22515,32
Vũ Huy Hoàng – D10 Nhiệt
14
=1,33
1967,28
2049,87
4027,56
5112,23
=1,365
Ik
994,54
2014,75
3058,26
Khói thải
tb
th =1,395
1014,78
2055,43
GVHD Th.S Nguyễn Duy Thiện
Đồ án môn học lò hơi
θ(0C)
()
()
=
=1,2
=1,2125
=1,2375
=1,26
=1,295
=1,33
=1,365
Ik
2200
17273,34
20240,48
23695,15
2300
18128,43
21255,86
24881,55
2400
18989,60
22273,11
26071,03
2500
19845,99
23290,73
27259,93
Vũ Huy Hoàng – D10 Nhiệt
15
Khói thải
tb
th =1,395
GVHD Th.S Nguyễn Duy Thiện
Đồ án môn học lò hơi
CHƯƠNG IV: CÂN BẰNG NHIỆT LÒ HƠI
I. Lượng nhiên liệu đưa vào
Lượng nhiệt đưa vào lò hơi được tính cho 1 kg nhiên liệu rắn xác định theo công thức:
Qđv = , kJ/kg
Trong đó:
: nhiệt trị thấp của nhiên liệu = 20164,32 kJ/kg
: nhiệt lượng do không khí nóng mang vào, được tính đến khi không khí được sấy nóng
bằng nguồn nhiệt bên ngoài, = 0 khi lấy từ bộ sấy không khí của lò.
Qnl = Cnl.tnllà nhiệt vật lý của nhiên liệu đưa vào. Tuy không có sấy bằng nguồn nhiệt
bên ngoài nhưng Wlv = 1,6% < = = 134,42 % nên có thể bỏ qua, Qnl = 0.
Qph : nhiệt lượng do dùng hơi phun nhiên liệu vào lò.
Qd : nhiệt lượng phân hủy khi đốt đá dầu.
Đối với lò đốt than bột thì Qph = 0 và Qd = 0.
Như vậy đối với các lò hơi đốt than mà không sấy không khí bằng nguồn nhiệt bên
ngoài thì lượng nhiệt đưa vào sẽ được coi gần bằng nhiệt trị thấp của nhiên liệu.
Qđv = = 20164,32 kJ/kg.
II. Xác định các tổn thất nhiệt lò hơi
1. Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về hóa học
Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về hóa học q 3 thường chọn theo tiêu chuẩn tính
nhiệt, theo bảng 16 “ĐỒ ÁN LÒ HƠI” trang 92 tra được q 3 = 0. Vậy Q3 = 0.(dùng than
antraxit)
2. Tổn thất do cháy không hoàn toàn về cơ học
Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về mặt cơ học q 4 được xác định theo tiêu chuẩn
tính nhiệt, theo bảng 16 “ĐỒ ÁN LÒ HƠI” trang 92 ta chọn được q 4 = 6%.(dùng than
antraxit)
Vậy
Q4 = = = 1209,8592 kJ/kg.
Vũ Huy Hoàng – D10 Nhiệt
16
GVHD Th.S Nguyễn Duy Thiện
Đồ án môn học lò hơi
3. Tổn thất nhiệt do khói thải mang ra ngoài
Tổn thất nhiệt do khói thải mang ra ngoài Q2 hoặc q2 được xác định theo công thức:
Q2 = (Ith Trong đó:
Ith = Vth.(Cθ)th là entanpi khói thải. Với nhiệt độ khói thải θ th = 130 0C đã chọn có
Ith= 1326,975 kJ/kg.(theo bảng 4 đồ án)
= αth. là entanpi không khí lạnh lý thuyết. Với nhiệt độ t kkl= 26 0C đã cho ta có = 175,396
kJ/kg (theo bảng 4 đồ án )
Suy ra = 1,395.175,396 = 244,677 kJ/kg.
Vậy
Q2 = (1326,975– 244,677).(1 - ) = 1017,36kJ/kg
= .100% = 5,05%
4. Tổn thất do tỏa nhiệt ra môi trường xung quanh
Tổn thất do tỏa nhiệt ra môi trường xung quanh Q 5 hoặc q5 được xác định theo toán đồ
thực nghiệm (h3.1 đồ án lò hơi).
Với lò sản lượng 200 tấn/h dựa vào hình 3.1 ta xác định được :q5 = 0,55%. Từ đó ta có:
Q5 = = = 110,904 kJ/kg.
5. Tổn thất do thải xỉ mang ra ngoài
Tổn thất do thải xỉ mang ra ngoài Q6 hoặc q6
Ta chọn lò hơi đốt than phun , thải xỉ khô và thành phần tro A lv=38 khá thấp nên ta bỏ qua
tổn thất nhiệt Q6
Vậy Q6=0 và q6=0.
III. Tính lượng nhiệt sử dụng hữu ích:
= .( = .(3424,676 – 675,5) = 152732 kW
- Với :ở tqn = 515 0C , Pqn=88,2 bar, tra bảng ”Nước chưa sôi và hơi quá nhiệt”
iqn = 3424,676 kJ/kg entanpi của hơi quánhiệt
-tra bảng “Nước và hơi nước bão hòa” (theo nhiệt độ) ở = 1600C.
inc= 675,5 kJ/kg là entanpi của nước cấp
Lượng nhiệt sử dụng có ích tính cho 1 kg nhiên liệu
Q1 = Qđv – Q2 – Q3 – Q4 – Q5 – Q6
Vũ Huy Hoàng – D10 Nhiệt
17
Đồ án môn học lò hơi
GVHD Th.S Nguyễn Duy Thiện
= 20164,32– 1017,36– 0 – 1209,8592 – 110,904 – 0 = 17826,196kJ/kg.
IV. Hiệu suất lò hơi và lượng tiêu hao nhiên liệu
1. Hiệu suất nhiệt lò hơi
Hiệu suất nhiệt lò hơi η được xác định bằng công thức
η = 100 – (q2 + q3 + q4 + q5 + q6), %
η = 100 – (5,05+ 0 + 6 + 0,55 + 0)
= 88,4%
2. Lượng tiêu hao nhiên liệu
Lượng tiêu hao nhiên liệu B của lò được xác định theo công thức
B = = = 8,56 kg/s
3. Lượng tiêu hao nhiên liệu tính toán của lò
Để xác định tổng thể tích sản phẩm cháy và không khí chuyển dời qua toàn bộ lò hơi và
nhiệt lượng chứa trong chúng người ta sử dụng đại lượng tiêu hao nhiên liệu tính toán.
Btt = B.(1- ) =8,56.(1 - ) = 8,0464 kg/s.
Vũ Huy Hoàng – D10 Nhiệt
18
GVHD Th.S Nguyễn Duy Thiện
Đồ án môn học lò hơi
CHƯƠNG V: THIẾT KẾ BUỒNG LỬA
I. Xác định kích thước hình học của buồng lửa
1. Xác định thể tích buồng lửa
Sau khi tính toán nhiên liệu chúng ta xác định được lượng nhiên liệu tiêu hao, trên cơ sở
chọn nhiệt thế thể tích buồng lửa, ta xác định được thể tích buồng lửa của lò hơi. Dựa theo
bảng 1 “Nhiệt thể tích buồng lửa” trang 19-DALH, với buồng lửa thải xỉ khô ta chọn q v =
165 (kW/m3), từ đó ta tìm được thể tích buồng lửa.
Vbl = = 1006,31 m3
Với Btt = 8,2344 kg/s là lượng tiêu hao nhiên liệu tính toán.
= 20164,32 kJ/kg là nhiệt trị thấp của nhiên liệu.
2. Xác định chiều cao buồng lửa
Chiều cao buồng lửa được chọn trên cơ sở bảo đảm chiều dài ngọn lửa để cho nhiên liệu
cháy kiệt trước khi ra khỏi buồng lửa. Đối với buồng lửa phun đốt công suất D = 200 tấn/h thì
chiều dài ngọn lửa được chọn lnl =15 m
3. Xác định kích thước các cạnh của tiết diện ngang buồng lửa
-Chiều rộng (a) và chiều sâu(b) buồng lửa được chọn dựa theo loại vòi phun và cách đặt chúng,
đảm bảo cho ngọn lửa không văng tới tường đối diện, có xét tới yêu cầu chiều dài bao hơi để
đảm bảo phân ly hơi, yêu cầu về tốc độ hơi trong bộ quá nhiệt, đồng thời thỏa mãn được nhiệt
thế chiều rộng buồng lửa.
-Nhiệt thế theo chiều rộng buồng lửa tra theo bảng 2 “DALH” của NGUYỄN SĨ MÃO trang
19 ta có D=200T/h chọn qr = 22,5 t/m.h
Mà qr= suy ra ta chọn được a=D/qr=200/22,5=9
-Đặt vòi phun ở hai bên tường bên đối xứng nhau nên tiết diện ngang buồng lửa có dạng hình
chữ nhật. Tỷ lệ rộng và sâu a/b = 1,2.
-Từ đó ta chọn được a=9m và b=7,5m
4. Chọn loại, số lượng vòi phun và cách bố trí
Chọn loại vòi phun tròn đốt bột than. Với sản lượng hơi 200 tấn/h, chọn số lượng vòi
phun theo bảng 4 “ Số lượng vòi phun khi đốt than bột”(DALH-trang 22) là 6 vòi phun, bố trí
ở 2 tường bên đối xứng nhau.
Vũ Huy Hoàng – D10 Nhiệt
19
Đồ án môn học lò hơi
GVHD Th.S Nguyễn Duy Thiện
Các kích thước cơ bản lắp ráp với lò phun bột than thải xỉ khô ( theo bảng 5-DALH trang
22)
-Từ trục vòi phun dưới đến mép phễu thải tro xỉ bằng 2m.
-Từ trục vòi phun đến mép tường bằng 2m
-Giữa các trục vòi phun trong dãy theo phương ngang bằng 3,5m.
-Giữa các trục vòi phun theo phương dọc bằng 2m.
5. Đáy buồng lửa
Đối với buồng lửa đốt bột than thải xỉ khô:
-Độ nghiêng của phễu so với mặt phẳng ngang chọn α =550
-Lỗ tháo phễu tro lạnh rộng 1 m.
II. Chọn tốc độ gió cấp 1 và gió cấp 2.
Tốc độ gió qua khói miệng phun được chọn trên cơ sở đảm bảo quá trình bốc cháy nhiên liệu ổn
định và an toàn, nó phụ thuộc vào loại vòi phun tham khảo sách đồ án môn học lò hơi - Nguyễn
Sĩ Mão – bảng 6- trang 23.
Chọn tốc độ gió cấp I : ω1= 15 m/s.
Chọn tốc độ gió cấp II : ω2= 20 m/s.
III. Tính nhiệt buồng lửa
Vũ Huy Hoàng – D10 Nhiệt
20
GVHD Th.S Nguyễn Duy Thiện
Đồ án môn học lò hơi
Hình vẽ:
0,26m
Hbl
3,5m
2m
0,26m
1m
2m
2m
7,5m
7,5m
1m
7,5m
Vũ Huy Hoàng – D10 Nhiệt
21
9m
GVHD Th.S Nguyễn Duy Thiện
Đồ án môn học lò hơi
3500
2000 1000 1000
4950
3500
2264
4527
1000
1000
1414
10000
10000
260
11000
A
A
200
200
7500
3750
2000
4000
Mặt cắt A-A
550
2000
Vũ Huy Hoàng – D10 Nhiệt
2742
22
GVHD Th.S Nguyễn Duy Thiện
Đồ án môn học lò hơi
3750
1.Kiểm tra chiều dài ngọn lửa:
Lnl=L1+L2+L3= 3,75+10+2,264=16,014m
Vậy đã đạt yêu cầu về chiều dài ngọn lửa để cho nhiên liệu cháy hết
2.Xác định thể tích buồng lửa ta chia làm 7 phần như hình vẽ
a, Diện tích tường bên Fb
Ta tính các diện tích hình nhỏ:
FI= .3,5 = 13,125 m2
FII= 1.(3,5+2) = 5,5 m2
FIII= . 1.(3,5+1) = 2,25 m2
FIV= 1.(3,5+2+1) = 6,5 m2
FV= . 1.1 = 0,5 m2
FVI= 10.7,5 = 75 m2
FVII= (3,75+7,5).2. = 11,25 m2
Vậy Fb= = 13,125+5,5+2,25+6,5+0,5+75+11,25 =114,125 m2
b, Diện tích tường sau Fs
Fs= = (4,527+1,414+10+2,442).9 = 165,447m2
c, Diện tích tường trước Ft
Ft= = (4,95+1+11+2,442).9 = 174,528 m2
d, Diện tích toàn bộ buồng lửa
F= 2.Fb+Fs+Ft = 2.114,125+165,447+174,528= 568,225 m2
e, Thể tích buồng lửa V
V= Fb.a = 114,125.9 = 1027,125 m3
Ta có sai số tương đối giữa thể tích buồng lửa tính toán và lý thuyết ban đầu :
V Vbl
V
.100%=.100%=2%
Ta thấy sai số này tương đối nhỏ, do đó ta lấy thể tích buồng lửa theo kết quả tính toán là V bl=
1027,125 m3 ta không cần thiết kế lại buồng lửa
Vũ Huy Hoàng – D10 Nhiệt
23
Đồ án môn học lò hơi
GVHD Th.S Nguyễn Duy Thiện
3. Dàn ống sinh hơi
Bước ống của dàn ống sinh hơi ảnh hưởng tới khả năng bảo vệ tường lò và đảm bảo quá
trình cháy ổn định.
Chọn bước ống s = 75 mm, đường kính ống d=60 mm, khoảng cách từ tâm ống đến tường
bên e= 60 mm, khoảng cách từ tâm ống đến tường trước, tường sau là e’=65 mm.
Hệ số góc của tường dàn ống: tra bảng với s/d= 75/60 = 1,25 và e/d = 60/60 = 1 ta tìm được
hệ số góc bức xạ tường dàn ống là x= 0,95.
Để cải thiện cháy: ở 4 góc tường buồng lửa ta thiết kế vát góc như mặt cắt A-A ở hình trên.
x= 1- 0,2.(s/d – 1) = 1 – 0,2.(1,25- 1) = 0,95 (theo sách lò hơi của Nguyễn Sĩ Mão- trang
261)
Số ống trên tường trước và sau là:
n1= -1= – 1 = 117 ống
Số ống ở tường bên là :
n2== +1= 99 ống
Số ống của cụm pheston là:
nf = n1 = 117 ống
Vũ Huy Hoàng – D10 Nhiệt
24
GVHD Th.S Nguyễn Duy Thiện
Đồ án môn học lò hơi
Bảng 5: Đặc tính cấu tạo của dàn ống sinh hơi
STT
1
Tên đại lượng
Đường kính ngoài của
ống
Kí
hiệu
bởi đai cháy
bên
Pheston
60
mm
75
75
75
75
1,25
1,25
1,25
1,25
65
S/d
6
sau
60
Bước ống tương đối
buồng đốt
Diện tích dàn ống bị phủ
trước
60
3
5
Tường
60
S
đến tường
Diện tích tổng của tường
Tường
mm
Bước ống
Khoảng cách từ tâm ống
Tường
d
2
4
Đơn vị
e
mm
65
65
60
F
m2
174,528
165,447
114,125
Fphu
m2
27
27
45
m2
147,528
138,447
69,125
0,95
0,95
0,95
140,152
131,525
65,669
119
119
96
7
Diện tích dàn ống trơn
Ftron
5
Hệ số bức xạ hữu hiệu
xi
6
Diện tích bề mặt bức xạ
Hbx
7
Số ống
n
8
Tổng diện tích bề mặt bức
xạ hữu hiệu
m2
1
Σ (Hbx+Fphu)= 692,446
m2
Bảng 6: Tính truyền nhiệt buồng lửa
STT
Tên đại lượng
1
2
Thể tích buồng lửa
Diện tích bề mặt bức xạ
Hệ số bảo ôn (hệ số giữ
4
5
6
Kí
hiệu
Vbl
Σ Hbx
Đơn vị
Công thức & cơ sở chọn
Kết quả
m3
m2
Đã tính
Bảng 5
1027,125
692,446
= 1-
0.994
Bảng 1
1,2
Bảng hệ số không khí lọt (chọn)
0,1
nhiệt)
Hệ số không khí thừa ở đầu
ra buồng lửa
Hệ số không khí lọt buồng
∆
Vũ Huy Hoàng – D10 Nhiệt
25
