Thiết kế lò hơi với công suất 215 tấngiờ

Đồ án môn học: Lò Hơi

GVHD: PGS.TS. Hoàng Ngọc Đồng

LỜI NÓI ĐẦU
Lò hơi là một thiết bị không thể thiếu được trong nền kinh tế quốc dân, quốc
phòng. Nó không những được dùng trong các khu công nghiệp lớn như: nhà
máy nhiệt điện, khu công nghiệp cơ khí,…mà còn được sử dụng trong các cơ sở
sản xuất nhỏ để phục vụ sản xuất và những nhu cầu hàng ngày như: sưởi ấm,
trong nhà máy dệt, sấy, nấu cơm,…
Đặc biệt là trong nhà máy nhiệt điện, lò hơi là thiết bị không thể thiếu được
đồng thời là một thiết bị vận hành rất phức tạp, nó có nhiệm vụ sản xuất hơi
quá nhiệt để cấp cho tuôc bin.
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.
Nhằm ôn lại kiến thức đã học về lò hơi ở học kỳ trước và để bước đầu làm
quen với việc thiết kế lò hơi, trong học kỳ này em được nhận nhiệm vụ thiết kế lò
hơi có sản lượng hơi 215 T/h. Mặc dù em đã nhận được sự hướng dẫn tận tình
của quý thầy cô giáo, có tham khảo một số tài liệu và trao đổi với bạn bè,
nhưng do đây là lần đầu tiên em thiết kế lò hơi, kiến thức còn hạn chế và chưa
có kinh nghiệm nên trong quá trình thiết kế chắc chắn không tránh khỏi sai sót.
Em kính mong nhận được sự góp ý và chỉ dẫn tận tình của quý thầy cô giáo để
kiến thức của em được tốt hơn. Em xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên thiết kế
Trần Văn Trung
Lớp 14N2

SVTH: TRẦN VĂN TRUNG

Lớp 14N2Trang 1

Đồ án môn học: Lò Hơi

GVHD: PGS.TS. Hoàng Ngọc Đồng

Chương 1
NHIỆM VỤ THIẾT KẾ VÀ PHƯƠNG PHÁP TÍNH
1.1.

NHIỆM VỤ TÍNH TOÁN:

Thiết kế lò hơi có các thông số sau:
1. Sản lượng định mức của lò hơi : D = 215 (T/h)
2. Thông số hơi:

Áp suất đầu ra bộ quá nhiệt:
Nhiệt độ hơi quá nhiệt:
3. Nhiệt độ nước cấp:
4. Thành phần nhiên liệu:

= 13,8 Mpa
= 540
= 240

Tên thành phần
Phần trăm (%)

86,56

10,67

0,31

0,2

2,26

0,07

5. Nhiệt trị thấp làm việc của than: 40500 kJ/kg

Tra bảng 2.5/22 Tài liệu [2] => dầu S (FO) còn gọi là dầu nặng hay
dầu mazut.
Chọn các thông số như sau:
6. Nhiệt độ không khí lạnh:
7. Nhiệt độ không khí nóng:
8. Nhiệt độ khói thải:

SVTH: TRẦN VĂN TRUNG

Lớp 14N2Trang 2

0


Đồ án môn học: Lò Hơi
1.2.

GVHD: PGS.TS. Hoàng Ngọc Đồng

CÁC BƯỚC TÍNH TOÁN:
1/ Chọn phương án, xác định sơ bộ dạng là hơi.
2/ Tính thể tích, entanpi của sản phẩm cháy, xác định nhiệt độ không khí
lạnh và nhiệt độ không khí nóng; bảng I- t.
3/ Tính cân bằng nhiệt cho lò và tính lượng tiêu hao nhiên liệu.
4/ Tính toán nhiệt buồng lửa.
5/ Tính dãy pheston.
6/ Phân bố nhiệt giữa các cấp của bộ quá nhiệt.
7/ Phân bố nhiệt giữa các bề mặt đốt đối lưu và lập cân bằng nhiệt toàn lò.
8/ Tính bộ quá nhiệt.
9/ Tính bộ hâm nước và bộ sấy không khí.

XÁC ĐỊNH SƠ BỘ DẠNG LÒ HƠI:
Căn cứ công suất và nhiên liệu, chọn phương pháp đốt, chọn dạng và cấu
trúc lò hơi.
1.3.1. Chọn phương pháp đốt và cấu trúc buồng lửa:
1.3.

Dựa vào công suất của lò hơi là 215 T/h và sử dụng nhiên liệu lỏng là FO (dầu
mazut) nên chọn lò hơi buồng lửa phun.
Chọn lò hơi bố trí theo kiểu chữ vì đây là loại lò hơi phổ biến nhất hiện nay.
Ở loại này các thiết bị nặng như: quạt khói, quạt gió, bộ khử bụi, ống khói đều
đặt ở vị trí thấp nhất.
1.3.2. Chọn dạng cấu trúc của các bộ phận khác của lò hơi:
1.3.2.1. Dạng cấu trúc của feston:

Cấu tạo của feston gắn liền với cấu tạo dàn ống tường sau của buồng lửa vì
các ống của cụm feston chính là các ống của dàn ống tường sau buồng lửa.
Chiều cao của feston tức cửa ra buồng lửa phụ thuộc vào kích thước đường

khói đi vào bộ quá nhiệt.
Kích thước cụ thể của feston sẽ được xác định sau khi đã xác định cụ thể cấu
tạo của buồng lửa và các cụm ống xung quanh nó.
Vì nó nằm ở đầu ra buồng lửa có nhiệt độ cao ta sẽ đặt các ống xa để tránh
đóng xỉ, mồ hóng…Để cho khói đi qua và lưu thông dễ dàng, tránh đóng xỉ và
SVTH: TRẦN VĂN TRUNG

Lớp 14N2Trang 3


Đồ án môn học: Lò Hơi

GVHD: PGS.TS. Hoàng Ngọc Đồng

mài mòn ống ta chia cụm feston thành 3-5 dãy ống. Ở đây ta chia thành 4 dãy
ống.
1.3.2.2.

Dạng cấu trúc của bộ quá nhiệt:

Chọn bố trí bộ quá nhiệt tổ hợp gồm hai phần: bộ quá nhiệt nửa bức xạ và bộ
quá nhiệt đối lưu.
Ta có nhiệt độ hơi quá nhiệt tqn =540 ̊C >510 ̊C, nên chọn bộ quá nhiệt nửa
bức xạ được đặt ở vùng có nhiệt độ khói cao (ở cửa ra buồng lửa, trước cụm
feston). Ở đây bộ quá nhiệt vừa nhận nhiệt đối lưu từ dòng khói đi qua, vừa
nhận nhiệt bức xạ từ buồng lửa. Bộ quá nhiệt nửa bức xạ là những chùm ống
xoắn chữ U được chế tạo dạng dàn phẳng. Các dàn được đặt cách nhau 0,7 0,9m để khói dễ dàng lưu thông qua đồng thời tránh khả năng tạo nên cầu xỉ
giữa các ống. Thiết kế bộ quá nhiệt nửa bức xạ đặt đứng.
Bộ quá nhiệt đối lưu được đặt sau cụm feston. Ở đây bộ quá nhiệt đối lưu
được chia thành 2 cấp để tạo điều kiện làm đồng đều trở lực và nhiệt độ giữa các

ống xoắn, bên cạnh đó độ gia nhiệt giữa các cấp không lớn lắm và các cấp có
nhiệt độ hơi trung bình khác nhau nên mỗi cấp được chế tạo bằng một loại vật
liệu phù hợp với nhiệt độ làm việc của nó do đó tiết kiệm được vật liệu đắt tiền.
1.3.2.3.

Bố trí bộ hâm nước và bộ sấy không khí:

Việc bố trí bộ hâm nước và bộ sấy không khí có liên quan chặt chẽ với
nhau. Nhiệt độ không khí nóng ra khỏi bộ sấy sẽ quyết định việc bố trí bộ sấy
thành một hay hai cấp và do đó bộ hâm nước cũng sẽ được bố trí cho phù hợp.
Nhiệt độ không khí nóng cấp cho lò được chọn dựa vào loại nhiên liệu
đốt và loại buồng lửa. Nhiệt độ không khí nóng càng cao thì nhiên liệu càng dễ
cháy và dễ cháy kiệt nhiên liệu nhưng kim loại chế tạo càng phải tốt và bề mặt
nhận nhiệt càng lớn do đó giá thành càng cao.
Do buồng lửa đốt dầu là nhiên liệu dễ cháy nên nhiệt độ không khí nóng
không cần cao lắm, thường chọn khoảng từ 150 – 200oC (chọn tkkn = 200 ̊C ).
Nên ta chọn bộ sấy không khí một cấp và đương nhiên bộ hâm nước cũng chỉ có
1 cấp.
Bộ hâm nước sẽ nhận nhiệt lượng nhiều hơn và có nước chảy phía trong
làm mát các ống nên bộ hâm nước sẽ đặt ở vùng khói có nhiệt độ cao hơn, tức là
nó sẽ nằm sau bộ quá nhiệt cấp 1 và trước bộ sấy không khí.
1.3.2.4

Đáy buồng lửa:

SVTH: TRẦN VĂN TRUNG

Lớp 14N2Trang 4

Đồ án môn học: Lò Hơi

GVHD: PGS.TS. Hoàng Ngọc Đồng

Buồng lửa dùng đốt nhiên liệu lỏng là dầu mazut, dường như không tạo tro nên
đáy buồng lửa có dạng đáy bằng, lỗ thải xỉ ở giữa hoặc hai bên.
1.3.3. Nhiệt độ khói và không khí:
1.3.3.1. Nhiệt độ khói thoát ra khỏi lò :

Nhiệt độ khói thoát ra khỏi lò là nhiệt độ khói ra khỏi bộ sấy không khí cấp
1 để vào khử bụi, được chọn tùy theo loại nhiên liệu, sản lượng hơi, nhiệt độ
nước cấp, độ ẩm và giá thành của nhiên liệu, lấy theo bảng 1.1 và 1.2 tài liệu [1].
Nhiệt độ ở đây được chọn nhằm tránh hiện tượng ăn mòn bề mặt đốt bộ sấy
không khí ở nhiệt độ thấp khi nhiệt độ kim loại thấp hơn nhiệt độ đọng sương
của axit trong khói.
Dựa vào bảng 1.2 tài liệu [1] đối với nhiên liệu lỏng là dầu mazut, chọn
nhiệt độ khói thải ra khỏi lò .
1.3.3.2.

Nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa :

Nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa là nhiệt độ khói tr ước cụm feston,
được chọn theo loại nhiên liệu, nhiệt độ biến dạng của tro. Đối v ới d ầu,
chọn theo phân tích kinh tế kỹ thuật (không lớn h ơn 1150).
Chọn = 1000 ( vì là đốt dầu ).
Vì đây là lò đốt nhiên liệu dầu nên không có tro bay ra ngoài,chọn nhiệt độ
khói ra có thể cao vì không sợ tro nóng chảy bám bẩn bề mặt đốt.
1.3.3.3. Nhiệt độ không khí nóng:
Được lựa chọn dựa trên loại nhiên liệu, 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, chọn khoảng từ 150 – 200oC.
 Chọn tkkn = 200oC.

Cấu tạo tổng thể của lò hơi :

SVTH: TRẦN VĂN TRUNG

Lớp 14N2Trang 5


Đồ án môn học: Lò Hơi

GVHD: PGS.TS. Hoàng Ngọc Đồng

Chú thích:

1.
2.
3.
4.

Bao hơi
Pheston
Bộ quá nhiệt cấp 2
Bộ giảm ôn

5. Bộ quá nhiệt cấp 1
6. Bộ hâm nước
7. Bộ sấy không khí

8. Bộ quá nhiệt nửa bức xạ

Chương 2
SVTH: TRẦN VĂN TRUNG

Lớp 14N2Trang 6


Đồ án môn học: Lò Hơi

GVHD: PGS.TS. Hoàng Ngọc Đồng

TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH CHÁY CỦA NHIÊN LIỆU
2.1. TÍNH THỂ TÍCH KHÔNG KHÍ LÝ THUYẾT:
Thể tích không khí lý thuyết (α =1):
= 0,0889( + 0,375) + 0,265 – 0,033 [/kg]
= 0,0889(86,56+ 0,375.2,26) + 0,265.10,67 – 0,033.0,2
= 10,562 /kg
2.2. 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, H2O.
Trong tính toán người ta thường tính chung thể tích các khí 3 nguyên tử vì
chúng có khả năng bức xạ rất mạnh: CO2, SO2, kí hiệu:

Ở trạng thái lý thuyết người ta tính hệ số không khí thừa α=1( thực tế quá trình
luôn xảy ra với α >1).
2.2.1. Thể tích sản phẩm cháy lý thuyết:
Khi cháy 1 kg nhiên liệu lỏng:
= 0,01866( + 0,375) ,/kg
=0,01866(86,56 + 0,375.2,26) = 1,626 /kg

= 0,79.+ 0,008. ≈ 0,79 , /kg
= 0,79.10,591 + 0,008.0,31 = 8,344 /kg
= 0,111. + 0,0124. + 0,0161. + 0,24. , /kg
Dùng vòi phun cơ khí nên =0
= 0,111.10,67 + 0,0124.0 + 0,0161.10,591 + 0,24.0 = 1,352 /kg
Thể tích khói khô lý thuyết :
= 0,01866( + 0,375) + 0,79 ,/kg
= 1,626 + 8,344 = 9,97 /kg
SVTH: TRẦN VĂN TRUNG

Lớp 14N2Trang 7


Đồ án môn học: Lò Hơi

GVHD: PGS.TS. Hoàng Ngọc Đồng

Thể tích khói lý thuyết :
= 9,97 + 1,352 = 11,322 /kg
2.2.2. Xác định hệ số không khí thừa:
Hệ số không khí thừa ra khỏi buồng lửa được xác định theo bảng đặc tính toán
của buồng lửa, tùy thuộc vào loại nhiên liệu, phương pháp đốt. Được chọn theo
bảng 6 - PL2. Ta tra được hệ số không khí thừa đầu ra buồng lửa = 1,1.
Bảng 2.1: Hệ số không khí thừa lọt vào các phần tử của lò hơi (Chọn theo bảng
1- Phụ lục 2)
STT
1
2
3
4

5
6
7

Các bộ phận của lò
Buồng lửa
Pheston
Bộ quá nhiệt bức xạ
Bộ quá nhiệt cấp 2
Bộ quá nhiệt cấp 1
Bộ hâm nước
Bộ sấy không khí

∆α
0,08
0
0
0,03
0,03
0.02
0,2

Trước hết chọn hệ số không khí thừa ở cửa ra buồng lửa =1,1
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

Bảng 2.2: Bảng hệ số không khí thừa

SVTH: TRẦN VĂN TRUNG

Lớp 14N2Trang 8


Đồ án môn học: Lò Hơi

GVHD: PGS.TS. Hoàng Ngọc Đồng

STT
1
2
3
4
5
6
6

Tên bề mặt đốt
Buồng lửa
Pheston
Bộ quá nhiệt bức xạ
Bộ quá nhiệt cấp 2
Bộ quá nhiệt cấp 1
Bộ hâm nước
Bộ sấy không khí

Hệ số không khí thừa
Đầu vào α’
Đầu ra α”

1,02
1,1
1,1
1,1
1,1
1,1
1,1
1,13
1,13
1,16
1,16
1,18
1,18
1,38

Lượng không khí ra khỏi bộ sấy không khí
β"= α”bl - ∆α0 =1,1 - 0.08 = 1,02
∆α0: lượng không khí lọt vào buồng lửa

SVTH: TRẦN VĂN TRUNG

Lớp 14N2Trang 9


Đồ án môn học: Lò Hơi

GVHD: PGS.TS. Hoàng Ngọc Đồng

2.2.3. Thể tích thực của sản phẩm cháy:
2.2.3.1. Thể tích hơi nước:

= + 0,0161(α - 1 ) , /kg
= 1,352 + 0,0161(1,1-1).10,562 = 1,369 /kg
2.2.3.2. Thể tích khói thực:
= + (-1) + , /kg
= 9,97 + (1,1-1).10,562 + 1,369 = 12,395 /kg
2.2.3.3. Phân thể tích các khí:
- Khí 3 nguyên tử :
= = 0,131
- Hơi nước :
= = 0,109
2.2.3.4. Nồng độ tro bay theo khói:
Đây là nhiên liệu lỏng, dầu Mazut sạch nên dường nh ư không có tro bay
Vậy .
2.2.4. Lập bảng đặc tính thể tích của không khí:

SVTH: TRẦN VĂN TRUNG

Lớp 14N2

Trang 10


Đồ án môn học: Lò Hơi

SVTH: TRẦN VĂN TRUNG

Lớp 14N2

GVHD: PGS.TS. Hoàng Ngọc Đồng

Trang 11


Đồ án môn học lò hơi

GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng

2.3. TÍNH ENTANPI CỦA KHÔNG KHÍ VÀ KHÓI:
Entanpi của không khí lý thuyết cần thiết cho quá trình cháy là:

trong đó: – thể tích không khí lý thuyết, m3tc/kg
– nhiệt dung riêng của không khí, kJ/m3tc.K
= 1,2866 + 0,0001201.t
θ - nhiệt độ của các chất khí 0C
Entanpi của khói lý thuyết được tính:

SVTH: TRẦN VĂN TRUNG Lớp 14N2Trang 12


Đồ án môn học lò hơi

GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng

Trong đó: C là nhiệt dung riêng kJ/kg.độ
θ - nhiệt độ của các chất khí 0C
Mà ta có :
Nhiệt dung riêng của các chất khí
Khí 3 nguyên
tử
Nitơ

Hơi nước
Không khí
Entanpi của tro bay:

1.699+0.0004798*t
1.279+0.0001107*t
1.4733+0.0002498*t
1.2866+0.0001201*t

kJ/m3tcđộ
kJ/m3tcđộ
kJ/m3tcđộ
kJ/m3tcđộ

Entanpi của khói thực tế:

Mà ta có nên
Bảng 2.3: Entanpi của khói và không khí lý thuyết

SVTH: TRẦN VĂN TRUNG Lớp 14N2Trang 13


Đồ án môn học lò hơi

GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng

SVTH: TRẦN VĂN TRUNG Lớp 14N2Trang 14


Đồ án môn học lò hơi

GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng

Bảng 2.4: Entanpi của sản phẩm cháy

SVTH: TRẦN VĂN TRUNG Lớp 14N2Trang 15


Đồ án môn học lò hơi

GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng

Chương 3
CÂN BẰNG NHIỆT LÒ HƠI
3.1. XÁC ĐỊNH LƯỢNG NHIỆT ĐƯA VÀO LÒ:
Cân bằng nhiệt được thực hiện đối với trạng thái nhiệt ổn định của thiết bị lò
hơi và tính cho 1kg nhiên liệu lỏng.
Phương trình tổng quát của cân bằng nhiệt lò hơi:
, kJ/kg
Với: là nhiệt lượng đưa vào lò, kJ/kg
là lượng nhiệt hữu ích cấp cho lò để sản xuất hơi, kJ/kg
là tổn thất nhiệt do khói thải mang ra ngoài, kJ/kg
là lượng nhiệt tổn thất do cháy không hoàn toàn về hóa học, kJ/kg
là lượng nhiệt tổn thất do cháy không hoàn toàn về cơ học, kJ/kg
là lượng nhiệt tổn thất do tỏa nhiệt ra môi trường, kJ/kg
là lượng nhiệt tổn thất do xỉ mang ra ngoài, kJ/kg
Lượng nhiệt đưa vào lò hơi được tính cho 1kg nhiên liệu lỏng xác định:
Trong đó: là nhiệt trị thấp làm việc của nhiên liệu, kJ/kg
là nhiệt lượng do không khí được sấy nóng sơ bộ bên ngoài lò phía
trước bộ sấy không khí bằng nguồn nhiệt khác (hơi trích, nhiệt thải,…) mang

vào thiết bị lò hơi. Không khí ở đây chỉ được sấy nóng ở bộ sấy không khí nhờ
khói lò nên = 0.
là nhiệt vật lý của nhiên liệu:
, kJ/kg
[] là nhiệt độ của nhiên liệu, nhiên liệu sử dụng ở đây là dầu mazut
nên nhiệt độ phải đủ cao để đảm bảo phun sương nhiên liệu trong các vòi phun.
Chọn = 100;
SVTH: TRẦN VĂN TRUNG Lớp 14N2Trang 16


Đồ án môn học lò hơi

GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng

[kJ/kg.K] là nhiệt dung riêng của nhiên liệu làm việc:
Nhiệt dung riêng của dầu mazut:
= 1,74 + 0,0025. = 1,74 + 0,0025.100 = 1,99 , kJ/kg.K
Suy ra: = 1,99.100 = 199 , kJ/kg
là nhiệt lượng do dùng hơi phun nhiên liệu vào lò. Đối với lò hơi phun
đốt dầu mazut dùng vòi phun cơ khí nên = 0.
là lượng nhiệt tổn thất do việc phân hủy cacbonat khi đốt đá dầu. Do
nhiên liệu sử dụng là dầu mazut nên = 0.
Vậy đối với lò hơi đốt dầu mazut không có sấy không khí sơ bộ ngoài lò và không
sử dụng hơi nước để phun sương mịn thì lượng nhiệt đưa vào lò bằng:

3.2. XÁC ĐỊNH CÁC TỔN THẤT NHIỆT CỦA LÒ HƠI:
3.2.1. Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về mặt hóa học [%]:

Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về mặt hóa học Q3 [kJ/kg] hoặc [%].
được chọn theo tiêu chuẩn tính toán nhiệt tùy theo loại nhiên liệu dùng và kết

cấu buồng lửa (nhiên liệu dùng là dầu mazut, buồng lửa phun), theo bảng 16[1] ta
có = 0,5 %.
3.3.2. Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về mặt cơ học [%]:

Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về mặt cơ học Q4 [kJ/kg] hoặc [%].
được chọn theo tiêu chuẩn tính nhiệt, nó phụ thuộc vào loại nhiên liệu và phương
pháp đốt, ở đây sử dụng nhiên liệu là dầu mazut nên = 0.
Suy ra: = 0.

3.2.3. Tổn thất nhiệt do khói thải mang ra ngoài lò hơi [%]
SVTH: TRẦN VĂN TRUNG Lớp 14N2Trang 17


Đồ án môn học lò hơi

GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng

Tổn thất nhiệt do khói thải mang ra khỏi lò hơi được xác định qua hiệu số giữa
entanpi của sản phẩm cháy ở chỗ ra khỏi lò hơi và entanpi của không khí lạnh, tổn
thất nhiệt này phụ thuộc vào nhiệt độ khói thải đã chọn và hệ số không khí thừa ,
được xác định theo công thức:

Trong đó: [kJ/kg] là entanpi của khói thải ứng với và . Tra bảng 3 entanpi của
sản phẩm cháy theo phương pháp nội suy được =3582,457 kJ/kg
[kJ/kg] là entanpi của không khí lạnh ở nhiệt độ và =1;
= (1,2866+0,0001201.30).30.10,591
= 409,94 kJ/kg
Suy ra:
= 7,56 %
= 6,583..40500 = 2663,518 kJ/kg.

3.2.4. Tổn thất nhiệt do tỏa ra môi trường xung quanh lò hơi [%]:

Tổn thất nhiệt tỏa ra môi trường xung quanh [kJ/kg] hoặc [%] được xác định
theo toán đồ thực nghiệm hình 3.1, trang 34, tài liệu [1].
Với sản lượng hơi của lò là 215T/h suy ra = 0,78%.
→ = ..= 0,78..40500 = 315,9 kJ/kg
3.2.5. Tổn thất nhiệt vật lý của xỉ thải ra ở đáy buồng lửa [%]:
Tổn thất nhiệt do xỉ ở đáy buồng lửa mang ra ngoài [kJ/kg] hoặc [%]
Nhiên liệu dử dụng là dầu mazut có nên = 0
Suy ra: = 0.
3.3. NHIỆT LƯỢNG SỬ DỤNG HỮU ÍCH TRONG THIẾT BỊ LÒ HƠI:
Nhiệt lượng sử dụng hữu ích trong thiết bị lò hơi trường hợp tổng quát:
, kJ/kg
SVTH: TRẦN VĂN TRUNG Lớp 14N2Trang 18


Đồ án môn học lò hơi

GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng

Trong đó: [kg/s] là lưu lượng hơi quá nhiệt do lò hơi sản sinh ra;
[kg/s] là lưu lượng hơi bão hòa lấy từ bao hơi đem đi sử dụng không
qua bộ quá nhiệt;
[kg/s] là lưu lượng hơi đi qua bộ quá nhiệt trung gian;
[kg/s] là lưu lượng nước xả lò;
[kJ/kg] là entanpi của hơi quá nhiệt được tìm theo áp suất và nhiệt độ ở
van hơi chính đặt sau bộ quá nhiệt cuối cùng;
[kJ/kg] là entanpi của nước cấp vào lò hơi;
[kJ/kg] là entanpi của hơi nước bão hòa ở áp suất trong bao hơi;
[kJ/kg] là entanpi của nước xả lò ở trạng thái sôi thính theo áp suất

trong bao hơi;
[kJ/kg] là entanpi của hơi ở cửa vào và cửa ra khỏi bộ quá nhiệt trung
gian;
Lò hơi thiết kế chỉ sử dụng hơi quá nhiệt, không dùng hơi bão hòa, không có
quá nhiệt trung gian và bỏ qua lượng nước xả lò ( do lò có công suất nhỏ nên hệ số
xả lò rất nhỏ), nhiệt lượng sử dụng hữu ích được tính:

Với = 215T/h
= 3282,92 kJ/kg tại = 540 và = 13,8MPa
= = 4,18.240 = 1003,2 kJ/kg
Suy ra:

3.4. HIỆU SUẤT LÒ HƠI VÀ LƯỢNG TIÊU HAO NHIÊN LIỆU:
3.4.1. Hiệu suất nhiệt lò hơi:
Tổng tổn thất nhiệt lò hơi:
SVTH: TRẦN VĂN TRUNG Lớp 14N2Trang 19


Đồ án môn học lò hơi

GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng

Hiệu suất thô của thiết bị lò hơi được xác định bằng phương pháp cân bằng
nghịch:

= 100 – (7,56 + 0,5 + 0 + 0,78 + 0) = 91,24 %
3.4.2. Lượng tiêu hao nhiên liệu:
3.4.2.1. Lượng nhiên liệu tiêu hao thực tế của lò hơi:
Lượng tiêu hao nhiên liệu thực tế của lò được xác định theo công thức:

Suy ra:

3.4.2.2. Lượng nhiên liệu tiêu hao tính toán:

Ta có = 0 suy ra = 13264,16 kg/h.

SVTH: TRẦN VĂN TRUNG Lớp 14N2Trang 20


Đồ án môn học lò hơi

GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng

Chương 4
THIẾT KẾ BUỒNG LỬA
4.1. XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC HÌNH HỌC CỦA BUỒNG LỬA:
4.1.1. Xác định thể tích buồng lửa:
Thể tích buồng lửa được giới hạn bởi mặt phẳng đi qua trục của các ống sinh
hơi đặt xung quanh tường và trần buồng lửa, bề mặt đi qua trục của dãy ống thứ
nhất của cụm feston, mặt phẳng đáy buồng lửa.
Thể tích buồng lửa được tính trên cơ sở chọn nhiệt thế thể tích buồng lửa thể
tích buồng lửa để cháy kiệt nhiên liệu với = 1:

Trong đó: là lượng tiêu hao nhiên liệu tính toán,kg/h
là nhiệt thế thể tích buồng lửa, với buồng lửa đốt dầu, theo bảng 6,
trang 178, tài liệu [1], ta có = 290 kW/m3.

4.1.2. Xác định chiều cao buồng lửa:
SVTH: TRẦN VĂN TRUNG Lớp 14N2Trang 21

Đồ án môn học lò hơi

GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng

Phải chọn chiều cao buồng lửa trước để đảm bảo nhiên liệu cháy hoàn toàn
trong buồng lửa. Chiều cao buồng lửa phải đảm bảo chiều dài ngọn lửa , chiều dài
ngọn lửa phụ thuộc vào sản lượng hơi D, loại nhiên liệu và phương pháp đốt.
Với sản lượng hơi D = 215 T/h thì = 15m.
Vậy chọn chiều cao buồng lửa = 15,5m.
4.1.3. Xác định chiều rộng a, chiều sâu b của buồng lửa:
Gọi a và b là chiều rộng và chiều sâu buồng lửa
Theo tiêu chuẩn thiết kế, khi đặt vòi phun tròn ở tường bên thì:
Chọn a=11,5 m
qr=D/a=215/11,5=18,6(thỏa mãn)
Chiều sâu buồng lửa:

b = a/(1,2÷1,25) =13,2/1,25= 9,2m

a và b đã thỏa mãn đồng thời 4 điều kiện:
-

a/b = 1,1 1,25
Nhiệt thế chiều rộng thỏa mãn điều kiện ở bảng 4.2
Chiều sâu tối thiểu thỏa mãn điều kiện ở bảng 4.2b, trang 43, tài liệu [1]
Chiều rộng a = x , m; D, [kg/s]; Hệ số x = 0,67 1,2.

4.1.4. Chọn loại, số lượng vòi phun và cách bố trí:
Với thống số lò đã biết chọn 2 vòi phun tròn có công suất 2 T/h bố trí giữa trục
các vòi phun theo phương pháp nằm ngang và khoảng cách giữa các vòi phun là

1,8m (theo trang 47, tài liệu [1]).
4.1.2.2 Xác định chiều cao buồng lửa :
Chiều dài ngọn lửa lnl = l1+l2+l3 = 16m ( chọn theo mục 4.1.3.3 TL [I] )
Chiều cao buồng lửa được lựa chọn trên cơ sở đảm bảo chiều dài ngọn lửa để cho
H=

nhiên liệu cháy kiệt trước khi ra khỏi buồng lửa :
4.1.3 Tính diện tích các bề mặt tường buồng lửa :
SVTH: TRẦN VĂN TRUNG Lớp 14N2Trang 22

Vbl
V
1556,56
= bl =
= 14,7 m
Fbl a × b 11,5 × 9,2


Đồ án môn học lò hơi

GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng

Với bề rộng là 11.5m
Fbl = Ft + Fs + Ffes + 2.Fb ;m2.
Trong đó :
Fbl – diện tích tường bao buồng lửa .
Ft – diên tích tường trước
Ft = (15+4,6 +3,574). 11,5= 266,5m2
Fs – diện tích tường sau
Fs = (10,4+3,574) . 11,5= 160,7 m2

Ffes – diện tích tường feston
Ffes = 6,5.11,5 =74,75m2
Fb – diên tích tường bên.
Fb =[ 9,2.10,4+(4,6+9,2).4,6/2 +(9,2+5,1).2,928/2] = 148,35m2.
⇒ Fbl = 266,5 + 160,7 + 74,75 + 2.148,35 = 798,65 m2

Vậy thể tích buồng lửa thực tế : Vtt = Fb . a= 148,35.11,5=1706m3
So với thể tích buồng lửa lý thuyết : Vlt = 1630.5m3.
Sai số tương đối εV = (1706 – 1630,5)/1630,5 = 0,046= 4,6%
⇒ chấp nhận được .
4.1.4 Chọn loại, số lượng vòi phun và cách bố trí
Tùy theo công suất lò hơi, loại vòi phun và cách bố trí chúng, ta chọn theo bảng
4.4[1] là 8 vòi phun, bố trí 2 bên tường bên đối xứng nhau (2dãy).
*kích thước cơ bản lắp vòi phun
Từ trục vòi phun đến mép tường : 2m
Giữa các trục vòi phun trong dãy theo phương ngang: 2,2m
4.1.5 Đặt tính của dàn ống sinh hơi:
SVTH: TRẦN VĂN TRUNG Lớp 14N2Trang 23


Đồ án môn học lò hơi

GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng

Ống sinh hơi được làm từ thép cacbon chất lượng cao, là ống trơn. Đường kính
ngoài của ống d = 60 mm. Bước ống s = 1,25d = 75mm
Khoảng cách từ tâm ống đến tường: e = (0,75 ÷ 0,8)d = (45 ÷ 48)mm, chọn e = 48mm
Số ống ở mỗi tường bên:
nb =

s

ống

Số ống ở tường trước (sau):

d

nt =

e

b − 2e
9200 − 2.48
+1 =
+ 1 = 122
s
75

a
11500
−1 =
− 1 = 152
s
75

ống

theo toán đồ 5: Hệ số góc: χ = 0,95

Bảng 4: Đặc tính cấu tạo của dàn ống sinh hơi
T
T

Tên đại lượng

Kí
hiệu

Đơn
vị

Tườn
g
trước

Tường
sau

1

Đường kính ngoài của
ống
Bước ống
Bước ống tương đối
Khoảng cách từ tâm ống
đến tường
Hệ số góc
Số ống
Diện tích tường

Diện tích bề mặt tường

d

mm

60

60

Tường Bộ
bên(2 quá
tường) nhiệt
NBX
60
40

s
s/d
e

mm

75
1,25
48

75
1,25
48

75
1,25
48

χ
n
F
Ft

0,95
0,95
0,95
1
ống
152
152
122
25
2
m
266,5 160,7
296,7 540
=266,5+160,7+296,7+540.0,6 =1047,9 m2

2
3
4
5
6

7
8

mm

SVTH: TRẦN VĂN TRUNG Lớp 14N2Trang 24

160
4
48

Ghi chú


Đồ án môn học lò hơi

GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng

buồng lửa
9 Diện tích bề mặt bức xạ Hbx
10 Tổng diện tích bề mặt
∑ Hbx
bức xạ hữu hiệu
Chiều rộng tấm b= 3m

m2
m2

253.2 152,7
1011,9

282

464,4

Chiều dài tấm l= 6 m

số tấm:

i=

a − 2e
11500 − 2.48
+1 =
+ 1 = 15
s1
800

tấm

Với s1 là bước ngang =0,7m÷0,9m(chọn =0,8m)

Số ống trong một tấm: n=

b
3000
+1 =
+ 1 = 20
s
160

ống

Fqn=l.b.i.2=6.3.15.2=540 m2

4.2.1 Hệ số phân bố nhiệt không đều theo chiều cao buồng lửa-M
Lượng nhiệt sinh ra trong buồng lửa:
Qbl = Qtlv

100 − (q3 + q 4 + q 6 )
+ Qkk − Qkkng + Qth
100 − q 4

(công thức 5-13 TL[II])

Trong đó : Qlvt – nhiệt trị làm việc thấp của nhiên liệu
Qkkng – nhiệt do không khí được sấy sơ bộ bằng nguồn nhiệt bên ngoài lò.
Ở đây sấy bằng khói của chính lò nên : Qkkng = 0
Qth – nhiệt do khói thải tuần hoàn từ đuôi lò về buồng lửa ; Qth = 0
Qkk – nhiệt do không khí mang vào buồng lửa
Qkk = Qkkn + Qkkl
= (αbl - ∆αbl - ∆αng)V0kk(Ct)kkn + (∆αbl + ∆αng) V0kk(Ct)kkl
Với ∆αbl là hệ số lọt không khí lạnh vào buồng lửa. Với ∆αbl=0
SVTH: TRẦN VĂN TRUNG Lớp 14N2Trang 25