đồ án thiết kế lò hơi có sản lượng hơi 125 th

Đồ án Lị GVHD: PGS.TS Hồng Ngọc Đồng LỜI NĨI ĐẦU Năng lượng mà chủ yếu điện nhu cầu thiếu phát triển kinh tế nước Hiện nước ta hầu khác giới, lượng điện nhà máy nhiệt điện sản xuất chiếm tỷ lệ chủ yếu tổng lượng điện tồn quốc Trong q trình sản xuất điện năng, lị khâu quan trọng có nhiệm vụ biến đổi lượng tàng trữ nhiên liệu thành nhiệt Nó thiết bị thiếu nhà máy nhiệt điện, lò dùng rộng rãi ngành cơng nghiệp khác Trong lĩnh vực cơng nghiệp, lị dùng để sản xuất nước Hơi nước dùng làm chất tải nhiệt trung gian thiết bị trao đổi nhiệt để gia nhiệt cho sản phẩm Nhằm ôn lại kiến thức học lò học kỳ trước để bước đầu làm quen với việc thiết kế lò hơi, học kỳ em nhận nhiệm vụ thiết kế lị có sản lượng 125 T/h Với giúp đỡ hướng dẫn thầy giáo PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng với việc nghiên cứu tài liệu khác, em hoàn thành thiết kế Trong trình thiết kế khơng tránh khỏi sai sót, em kính mong đóng góp ý kiến bảo thầy cô giáo, em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực NGUYỄN ĐÌNH LUYỆN_16N1 SVTH: NGUYỄN ĐÌNH LUYỆN Lớp: 16N1 NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TÍNH TỐN CHẾ TẠO LÒ HƠI Sản lượng định mức: D = 125 t/h Áp suất đầu nhiệt: pqn = 6.4Mpa = 64 bar 3.Nhiệt độ đầu nhiệt: tqn = 445oC 4.Nhiệt độ nước cấp: tnc = 180oC 5.Nhiên liệu có thành phần sau: Thành Phần Phần trăm (%) 6.Nhiệt trị thấp làm việc nhiên liệu: Qtlv = 28,99 MJ/kg =28990 kJ/kg 7.t1 =1100 oC Chọn thơng số sau: 8.Nhiệt độ khơng khí lạnh: tkkl = 30oC (bằng nhiệt độ môi trường) 9.Nhiệt độ khơng khí nóng: tkkn = 350oC (trang 15, tài liệu 1) 10.Nhiệt độ khói thải: kh t = 120oC CHƯƠNG I XÁC ĐỊNH SƠ BỘ DẠNG LÒ HƠI 1.1 Chọn sơ dạng lò hơi: 1.1.1 Chọn phương pháp đốt cấu trúc buồng lửa Dựa vào công suất lò 125 T/h sử dụng nhiên liệu rắn (than gầy) nên chọn lò buồng lửa phun Chọn lị bố trí theo kiểu chữ π loại lị phổ biến Ở loại thiết bị nặng như: quạt khói, quạt gió, khử bụi, ống khói điều đặt vị trí thấpnhất Vậy ta sử dụng phương pháp thải xỉ lỏng nhiên liệu đốt than gầy có hàm lượng chất bốc thấp (Vch=12%) 9[1] 1.1.2 Dạng cấu trúc pheston Cấu tạo pheston gắn liền với cấu tạo dàn ống tường sau buồng lửa ống cụm pheston ống dàn ống tường sau buồng lửa Chiều cao pheston tức cửa buồng lửa phụ thuộc vào kích thước đường khói vào q nhiệt Kích thước cụ thể pheston xác định sau xác định cụ thể cấu tạo buồng lửa cụm ống xung quanh Vì nằm đầu buồng lửa có nhiệt độ cao ta đặt ống xa để tránh đóng xỉ, mồ hóng… Để cho khói qua lưu thơng dễ dàng, tránh đóng xỉ mài mịn ống ta chia cụm pheston thành 3-5 dãy ống Ở ta chia thành dãy ống 1.1.3 Dạng cấu trúc nhiệt Chọn bố trí nhiệt đối lưu Đối với lị có nhiệt độ q nhiệt từ 510 ℃ trở xuống nhiệt thường đặt vùng khói có t < 1050 ℃, thường đặt đoạn khói nằm đoạn đường khói nằm sau cụm pheston Ở trao đổi nhiệt khói cụm ống chủ yếu trao đổi nhiệt đối lưu nên gọi nhiệt đối lưu Các dàn đặt cách 0,7 – 0,9m để khói dễ dàng lưu thơng qua đồng thời tránh khả tạo nên cầu xỉ ống Thiết kế bố nhiệt đặt đứng Ở lò = 445 ℃ < 510 ℃ nên ta sử dụng nhiệt đối lưu Bộ nhiệt đối lưu chia thành cấp để tạo điều kiện làm đồng trở lực nhiệt độ ống xoắn, bên cạnh độ gia nhiệt cấp không lớn cấp nhiệt độ trung bình khác nên cấp chế tạo loại vật liệu phù hợp với nhiệt độ làm việc tiết kiệm vật liệu đắt tiền 1.1.4 Bố trí hâm nước sấy khơng khí Việc bố trí hâm nước sấy khơng khí có liên quan chặt chẽ với Nhiệt độ khơng khí nóng khỏi sấy định việc bố trí sấy thành hay hai cấp hâm nước bố trí cho phù hợp Nhiệt độ khơng khí nóng cấp cho lị chọn dựa vào loại nhiên liệu đốt loại buồng lửa Nhiệt độ khơng khí nóng cao nhiên liệu dễ cháy dễ cháy kiệt nhiên liệu kim loại chế tạo phải tốt bề mặt nhận nhiệt lớn giá thành cao Nhiệt độ khơng khí nóng chọn theo mục 1.3.3, t kkn = 3500C Nhiệt độ khơng khí nóng cao, bề mặt nhận nhiệt lớn, cần phải đặt phần daaufra sấy khơng khí vùng có nhiệt độ khói cao => phân sấy khơng khí thành cấp, hâm nước làm cấp bố trí cấp sấy khơng khí Tuy nhiên sấy khơng khí cấp nằm sau nhiệt, vùng có nhiệt độ khói cao nên chóng hỏng Để bảo vệ sấy khơng khí cấp 2, ta chia hâm nước thành cấp sấy không khí cấp đặt cấp hâm nước 1.1.5 Đáy buồng lửa Đối với buồng lửa đối bột thải xỉ lỏng đáy buồng lửa có dạng đáy bằng, nghiêng ,lỗ thải xỉ đặt bên cạnh 1.2Nhiệt độ khói khơng khí 1.2.1 Nhiệt độ khói khỏi lị (θth) Là nhiệt độ khói khỏi BSKK tra bảng 1.1 [I] với nhiên liệu rẻ tiền, chọn θ th = 120oC nhờ sau sử dụng nhiên liệu đắt tiền, chất lượng cao vần hoạt động tốt 1.2.2 Nhiệt độ khói khỏi buồng lửa (θ”th) Nhiệt độ khói khỏi buồng lửa θ’’bl chọn theo loại nhiên liệu, nhiệt độ biến dạng tro Đối với than gầy, nhiệt độ khói khỏi buồng lửa phải nhỏ t – (50 1000C) Chọn "th = 1100 ℃ 1.2.3 Chọn nhiệt độ khơng khí nóng Nhiệt độ khơng khí nóng khỏi sấy khơng khí chọn dựa loại nhiên liệu, phương pháp đốt phương pháp thải xỉ Theo tài liệu trang 15, buồng lửa thải xỉ lỏng với hệ thống nghiền than kiểu kín, ta chọn tkkn = 3500C Sơ đồ cấu tạo tổng thể lị Hình Chú thích: 1.Ống góp 2.Vịi phun 3.Buồng lửa 4.Cụm pheston 5.Ống góp 6.Bao 7.Bộ nhiệt đối lưu 8.Bộ hâm nước cấp 9.Bộ sấy khơng khí cấp 10.Bộ hâm nước cấp 11.Bộ sấy không khí cấp Đồ án Lị GVHD: PGS.TS Hồng Ngọc Đồng CHƯƠNG II TÍNH TỐN Q TRÌNH CHÁY CỦA NHIÊN LIỆU 2.1 Tính thể tích khơng khí lý thuyết Được tính cho kg nhiên liệu rắn : V0kk = 0,0889 ( Clv + 0,375 Slv ) + 0,265 Hlv – 0,033 Olv [m3tc/kg] = 0,0889 (70,55 + 0,375 0,59) + 0,265 4,79 – 0,033 2,02 = 7,494 m3tc/kg 2.2 Thể tích sản phẩm cháy 2.2.1 Thể tích sản phẩm cháy lý thuyết Khi cháy kg nhiên liệu rắn : - Theo 2.3/17[1] VRO2 = VCO2 + VSO2 = 0,01866 ( Clv + 0,375Slv ) , m3/kg = 0,01866 ( 70,55 + 0,375 0,59 ) = - 1,32 m3tc/kg Theo 2.4/17[3] V0N2 = 0,79.V0KK + 0,008.Nlv 0,79 V0KK = - 0,79 7,494 = 5,92 m3tc/kg Theo 2.5/17[3] V0H2O = 0,111.Hlv + 0,0124.Wlv + 0,0161V0KK + 0,24.Gph , m3tc/kg = 0,111.4,79 + 0,0124.7,5 + 0,0161.7,494 + ,m3tc/kg = 0,745 m3tc/kg SVTH: NGUYỄN ĐÌNH LUYỆN Lớp: 16N1 Trong Gph lượng để phun dầu vào lị ,đối với nhiên liệu rắn Gph = - Theo 2.6/17[3] Thể tích khói khơ lý thuyết : V0kkho = VRO2 + V0N2 = 1,32 + 5,92 = 7,24 m3tc/kg - Theo 2.7/17[3] Thể tích khói lý thuyết : V0K = V0kkho + V0H2O = 7,24 + 0,745 = 7,985 m3tc/kg 2.2.2 Thể tích sản phẩm cháy thực tế 2.2.2.1 Thể tích nước - Theo 2.11/18[1] VH2O = V0H2O + 0,0161 ( - ) V0KK , m3tc/kg 2.2.2.2 Thể tích khói thực : VK = Vkkhơ + VH2O = V0kkho + ( - ) V0KK + VH2O , m3tc/kg 2.2.2.3 Phân thể tích khí - Khí ngun tử : Theo 2.14a/18[1] Ta có : rRO2 = VRO2/VK - Hơi nước : Theo 2.14b/18[1] Ta có : rH2O = V0H2O/VK 2.2.3 Hệ số khơng khí thừa: Hệ số khơng khí thừa khỏi buồng lửa xác định tùy thuộc vào loại nhiên liệu, phương pháp đốt Đối với buồng lửa phun đốt bột than thải xỉ lỏng, hệ số khơng khí thừa tính theo bảng (Đặc tính tính tốn buồng lửa thải xỉ khơ có D từ 75 T/h), tài liệu 1, phụ lục 2, trang 176 Chọn buồng lửa thải xỉ lỏng với nhiên liệu than gầy => Hệ số khơng khí thừa đầu buồng lửa α’’ = 1,25 Lượng khơng khí lọt vào khói xác định theo bảng 2.1[1] STT C B P B B B B B B H Hệ số khơng khí thừa nơi buồng lửa xác định cách cộng hệ số khơng khí thừa buồng lửa với hệ số khơng khí lọt vào phận khảo sát, tính sau: ’' = ’ + ∆ Ta có bảng hệ số khơng khí thừa: Sử dụng ống thép trơn để chế tạo.Theo trang 113 tài liệu [2], đường kính ống khoảng 28÷38mm Để tăng hiệu trao đổi nhiệt ta bố trí dịng mơi chất chuyển động ngược chiều, khói từ xng nước từ lên Đồng thời bố trí ơng hâm kiều sole + Bước ngang tương đối s1/d=2÷3 để hạn chế bám tro + Bước dọc tương đối s2/d=1÷1,5 (bước dọc nhỏ bám bẩn ít) + Bán kính uốn ống xoắn khoảng 1,5÷2 lần đường kính ống Chọn 60mm Tốc độ nước ống xoắn lựa chọn sở ngăn ngừa tượng ăn mòn Đối với hâm nước kiểu chưa sôi, vận tốc không nhỏ 0,3m/s Khoảng cách cụm ống hâm khơng bé 550÷600mm 8.3.2 Tính truyền nhiệt hâm nước cấp 1: Bảng 8.5 Đặc tính cấu tạo hâm nước cấp TT Tên đại lượng Ký Đơn Công thức chọn hiệu vị sở tính Kết Đường kính ngồi ống Bước ống ngang Bước ống dọc Bước ống tương đối ngang Bước ống tương đối dọc Chiều rộng đường khói Chiều sâu đường khói Khoảng cách từ tâm ống đến vách Chiều dày hữu hiệu xạ Số ống dãy ngang 10 Số ống dãy dọc 11 Chiều dài co uốn dãy dọc 12 Chiều dài ống dãy dọc 13 Khoảng cách cụm ống BHN 14 Tiết diện đường khói 15 Diện tích lưu thơng 16 17 Hệ số đặt ống Chiều cao cụm BHN Đồ án Lị Hơi Bảng 8.6 Tính truyền nhiệt hâm nước cấp STT Tên đại lượng Lượng nhiệt hấp thụ BHN2 Nhiệt độ đầu vào khói Entanpi khói đầu vào Nhiệt độ đầu khói Entanpi khói đầu Nhiệt độ khói trung bình Nhiệt độ nước cấp đầu vào Entanpi nước cấp đầu vào Entanpi nước cấp đầu 10 Nhiệt độ nước cấp đầu 11 Nhiệt độ trung bình nước cấp 12 Nhiệt độ vách ống SVTH: NGUYỄN ĐÌNH LUYỆN Lớp: 16N1 Trang 98 13 14 15 Độ chênh nhiệt độ nước cấp Tốc độ trung bình khói Tốc độ trung bình nước 16 Thành phần thể tích nước khói 17 Thành phần thể tích khí nguyên tử 18 Nồng độ tro bay theo khói 19 Hệ số làm yếu xạ khí nguyên tử 20 Hệ số làm yếu xạ tro bay 21 Hệ số tỏa nhiệt xạ 22 Hệ số bám bẩn 23 Hệ số tản nhiệt từ khói đến vách 24 Hệ số truyền nhiệt Diện tích bề mặt hấp thụ 25 BHN theo tính tốn 26 Diện tích hấp thu dãy ống dọc BHN 27 Số lượng ống dãy dọc 28 Tổng diện tích bề mặt hấp thu dãy ống cụm 29 30 Diện tích bề mặt hấp thụ thực tế Độ sai lệch thiết kế tính tốn Nhận xét: độ sai lệch 2% nên ta chọn liệu thông số khói chọn sơ Đồ án Lị Hơi GVHD: PGS.TS Hồng Ngọc 8.4 Bộ sấy khơng khí cấp 1: Bộ sấy khơng khí làm việc nhiệt độ thấp bị ăn mòn mạnh nên ta chia làm đoạn dọc theo đường khói Phần phía có khả bị ăn mịn mạnh nên ta tách riêng đoạn khoảng 100mm , để dễ thay bị ăn mịn Bộ sấy khơng khí chế tạo thép cacbon Bảng 8.7 Đặc tính cấu tạo sấy khơng khí cấp Tên lượng Đường ống Đường ống Bước Bước STT ngang dọc Bước tương ngang Bước tương dọc đường ống bình Số cụm ống theo 10 khói Chiều cụm ống Chiều 11 Khoảng cách từ tâm SVTH: NGUYỄN ĐÌNH LUYỆN Lớp: 16N1 rộng cụm ống Trang 101 đến vách Số ống ngang 12 ống 13 Số ống dọc Số ống 14 cụm Tiết 15 khói qua Chiều dài 16 ống Tiết 17 khơng khí 18 Tổng tích chịu nhịêt Đồ án Lị Hơi Bảng 8.8 Tính nhiệt sấy khơng khí cấp STT Tên thông số Ký hiệu Lượng nhiệt hấp thụ BSKK Nhiệt độ khói BSKK Nhiệt trước khói BSKK Nhiệt sau khói bình Nhiệt khơng đầu BSKK Nhiệt khơng đầu BSKK Nhiệt độ trung khí độ độ trung Qbskk θ'skk1 θ"skk1 θtbskk1 độ khí vào độ khí t'skk1 t"skk1 bình khơng ttbskk1 SVTH: NGUYỄN ĐÌNH LUYỆN Lớp: 16N1 10 Thành thể tích nước khói 11 Tốc độ khói 12 Nhiệt phần rH2O k độ tv vách ống Hệ số 13 nhiệt đối lưu tỏa khói ống 14 Lượng khơng SKK1 khí βkk 15 Tốc độ trung bình kk khơng khí 16 17 Hệ nhiệt đối lưu khơng khí ống số Hệ dụng nhiệt số tóa ngồi sử Hệ số truyền 18 nhiệt 19 Độ nhiệt trung bình chênh độ Δt Nhiệt cần trao đổi lượng Qskk1 20 k 3761.22,3.112,5 9435,4 Đồ án Lị Hơi GVHD: PGS.TS Hồng Ngọc Ta có đồ thị: Như chiều cao sấy khơng khí cấp 4,5m SVTH: NGUYỄN ĐÌNH LUYỆN Lớp: 16N1 Trang 107 Tài liệu tham khảo: Tính nhiệt thiết bị lị – PGS.TS.Hồng Ngọc Đồng – PGS.TS.Đào Ngọc Chân Nhà xuất xây dựng – Hà Nội – 2014 Lò thiết bị đốt - PGS.TS.Hoàng Ngọc Đồng – PGS.TS.Đào Ngọc Chân Nhiệt động kỹ thuật – PGS.TS.Phạm Lê Dần – PGS.TS.Bùi Hải Nhà xuất khoa học kỹ thuật – Hà Nội - 1997 ... tính sản phẩm cháy Đồ án Lị TT Tên đại lượng Hệ kk th? ??a đầu Hệ kk th? ??a trung bình Lượng khơng khí th? ??a Th? ?? tích nước Th? ?? tích khói Phân th? ?? tích SVTH: NGUYỄN ĐÌNH LUYỆN Lớp: 16N1 Ký hiệu Cơng th? ??c... Tổn th? ??t nhiệt khói th? ??i mang ngồi lị q2 [%]: Tổn th? ??t nhiệt phụ thuộc vào nhiệt độ khói th? ??i chọn ? ?th hệ số khơng khí th? ??a ? ?th, xác định theo công th? ??c: Q q= đv Q Trong đó: Ith – entanpy khói th? ??i... – lượng nhiệt hữu ích cấp cho lò để sản xuất hơi, kJ/kg Q2 – tổn th? ??t nhiệt khói th? ??i mang ngồi lò , kJ/kg Q3 – lượng nhiệt tổn th? ??t cháy khơng hồn tồn hóa học, kJ/kg Q4 – lượng nhiệt tổn th? ??t