slide thuyết trình đề tài thiết kế lò hơi

1 CHÀO MỪNG THẦY VÀ CÁC BẠN ĐẾN VỚI BÀI BÁO CÁO CỦA NHĨM Đề tài: Thiết kế lị Gv hướng dẫn: Lê Hùng Tiến Lớp: K25NL1 Nhóm sv thực hiện: Nguyễn Thành Lộc Châu Nhựt Trung Nhiệm vụ thiết kế Sản lượng định mức lò hơi: D = 20 tấn/giờ Thông số hơi: Áp suất đầu nhiệt: P qn = 20at Nhiệt độ đầu nhiệt: T qn = 3000C Nhiệt độ cấp nước: Tnc = 1500C Nhiệt độ nhiên liệu: Tnl = 300C * Nhiên liệu có thành phần sau: Tên thành phần Phần trăm(%) Clv Hlv Olv Nl v 84, 11,5 1,2 * Chọn thông số sau: Nhiệt độ khơng khí nóng: Tkkn = 3000C Nhiệt độ khơng khí lạnh: Tkkl = 300C Nhiệt độ khói thải: ɵkht = 3000C Slv Wlv Alv 1,4 1,6 1,4 Tính sản phẩm cháy cân nhiệt •   Thể tích khơng khí sản phẩm cháy: Lượng khơng khí vừa đủ để đốt cháy 1kg nhiên liệu: Vkko = 0,0899.(Clv + 0,375 Slv ) + 0,265 Hlv – 0,0333 Olv = 0,0899.(84,2 + 0,375 1,4) + 0,265 11,5 – 0,0333 1,2 = 10,6243 m3 tc/kg Chọn hệ số khơng khí thừa: = 1,1 Thể tích khơng khí thực tế để đốt dầu: Vkk = + Vkko = 1,1 10,6243 = 11,687 m3 tc/kg Thể tích sản phẩm cháy: Vk = VRo2 + Vn2o + Vh2o + ( – 1) Vkko Trong đó; VRo2 = 0,01866(Clv + 0,375 Slv ) = 0,01866 (84,2 + 0,375 1,4)= 1,58 m3 tc/kg 4 Thể •   tích khí N2 : Vn2o = 0,79 Vkko + 0,008 Nlv = 0,79 10,6243 + 0,008 = 8,39 m3 tc/kg Suy ra: Vn2 = Vn2o + 0,79( – 1) Vkko = 8,39 + 0,39(1,1 – 1) 10,6243 = 9,23 m3 tc/kg Vh2oo = 0,112 Hlv + 0,0124 Wlv + 0,0161 Vkko = 0,112 11,5 + 0,0124 1,8 + 0,0161 10,6243 = 1,48 m3 tc/kg Vh2o = 0,112 Hlv + 0,0124 Wlv + 0,161 Vkko   = 0,112 11,5 + 0,0124 1,6 + 0,161 0,1 10,6243 = 1,5 m3 tc/kg Suy ra: Vk = 1,58 + 8,39 + 1,5+ (1,1 1) 10,6243= 12,53 m tc/kg 5 Vo2t = 0,21 ( – 1) Vkko = 0,21 (1,1- 1) 10,6243= 0,223 m3 tc/kg Suy ra: Vkkho = Vro2 + Vn2 + Vo2t + Vco = 10,2 m3 tc/kg •  Vkko Vk Vkkho Vro2 Vn2o Vn2 Vh2oo Vh2o m3 m3 tc/kg m3 tc/kg m3 tc/kg m3 tc/kg m3 tc/kg m3 tc/kg m3 tc/kg tc/kg 10,623 12,53 10,2 1,58 8,39 9,23 1,48 1,5 Bảng 1: Bảng tính tốn q trình cháy Entanpi khơng khí sản phẩm cháy: Entanpi khói với 1kg nhiên liệu xác định công thức Khi = 1, ta có: Ik = Iko + ( -1) Iko (Kcal/kg) Trong đó: •  Iko : Entanpi khói đốt cháy hồn tồn 1kg nhiên liệu với = Iko = Vro2 ( Cp tk ) Co2 + Vn2o ( Cp tk ) N2 + Vh2oo (Cp tk ) H2 o (Kcal/kg) Iko : Entanpi khơng khí lí thuyết = Ikko = Vkko ( Cp t )kk Cân nhiệt lò hơi: Ứng với 1kg nhiên liệu lỏng cháy lò điều kiện vận hành ổn định có phương trình cân nhiệt tổng quát: Qđv = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6 Kcal/kg Trong đó: Qđv : nhiệt lượng đưa vào ứng với 1kg nhiên liệu Q1 : lượng nhiệt hữu ích dùng để sản xuất (kj/kg) Q2 : tổn thất khói thải mang raa (kj/kg) Q3 : tổn thất cháy khơng hồn tồn mặt hóa học (kj/kg) Q4 : tổn thất cháy khơng hồn tồn mặt học (kj/kg) 7 •  Q5 : tổn thất tỏa nhiệt môi trường xung quanh (kj/kg) Q6 : tổn thất nhiệt xỉ mang (kj/kg) Ta tính nhiệt trị thấp nhiên liệu: Qtlv = 339 Clv + 1030 Hlv -109 (Olv – Slv ) – 25 Wlv = 339 84,2 + 1030 11,5 – 109(1,2 – 1,4) – 25 1,6 = 40370,6 (kj/kg) Nhiệt trị nhiên liệu hâm nóng lên 900 C: Qnl = Cnl tnl = 1,9965 90 = 176,85 (kj/kg) Với Cnl = 1,74 + 0,0025tnl = 1,74 + 0,0025 90 = 1,965 (kj/kg) Nhiệt lượng đưa vào ứng với 1kg nhiên liệu: Qđv = Qlvt + Qnl = 40370,6 + 176,85 = 40547,45 (kj/kg) Tổn thất khói thải mang q2: Q2 = (Ith – Ikk) ( - ) Kcal/kg 8 •Mà   Ikkl = th Ikko entapi khơng khí lạnh lọt vào lị Với nhiệt độ ɵkkl =300 C Ta có: Ith = 3473.665613 (kj/kg) Chọn ɵth = 1000 C khoảng 120 – 1500 C Itho = Vkko (Cɵ)kk = 10,6243 1,1 30 = 350,60 (kj/kg) Suy ra: Ikkl = 1,3 350,60 = 445,78 (kj/kg) Tổn thất Q2 = 3473 66 – 445,78 = 3027,88 (kj/kg) Vậy q2 = 100% = 100% = 7,46% Vậy tổn thất khói thải ngồi là: 7,46% •   Tổn thất nhiệt khơng hồn tồn mặt hóa học q : q3 Phụ thuộc vào nhiều yếu tố: Hệ số không khí thừa, nhiên liệu phương thức hỗn hợp nhiên liệu, hình dạng, kích thước buồng lửa Vì lị đốt dầu nên ta chọn: q3 = = 1,5% 3.a: Tổn thất cháy khơng hồn tồn mặt học q4 : Tổn thất nhiệt cháy học không hết xác định lượng nhiên liệu cháy không hết xỉ Do đốt dầu nên ta chọn: q4 = 0% 3.b: Tổn thất nhiệt tỏa môi trường xung quanh q5 : Bề mặt xung quanh lị ln có nhiệt độ cao mơi trường xung quanh gây tỏa nhiệt từ đến khơng khí lạnh nên gây tỏa nhiệt mơi trường xung quanh q Xác định dựa công suất lị(200kg/h) Q5 = 1% 10 •3.c:   Tổn thất nhiệt xỉ q6 : Vì độ tro đốt dầu thấp nên ta chọn q6 = 0% 3.d: Tổng tổn thất nhiệt: Q2 + q3 + q4 + q5 + q6 = 7,46 +,1,5 + + + = 9,96% 3.e: Hiệu suất nhiệt lò Hiệu suất nhiệt lò xác định công thức: η = 100% - 9,6% = 90,04% Tính nhiệt buồng lửa: Nhiệt lượng thu đốt cháy 1kg nhiên liệu Q tđ : Qtđ = Qđv ( - ) + Qkkn Qkkn : Nhiệt lượng khơng khí mang vào lị sấy sơ bên ngồi lị khơng sấy nên Qkkn = Qtd = 40547,45 (1- ) = 39939,29 (kj/kg) 11 Hệ số bảo ơn lị ϕ: ϕ=1Trong đó: Q5 : Tổn thất tỏa nhiệt môi trường xung quanh (kj/kg) Q5 = ϕ = - = 0,99 Entapi khơng khí nóng Ikkn0 Do nhiệt độ khơng khí nóng nhiệt độ khơng khí lạnh nên entapi khơng khí nóng entapi khơng khí lạnh Ikkn0 = Ikklo = 1,1 350,60 = 385,66 (kj/kg) Nhiệt lượng khơng khí nóng mang vào buồng lửa Qkkn Do khơng có sấy khơng khí nên nhiệt lượng khơng khí mang vào entapi Qkkn = Ikkl0 = 385,66 (kj/kg) •  12 Nhiệt độ cháy lí thuyết ta : Nghĩa nhiệt độ sản phẩm cháy đạt đến với giả thuyết tất nhiệt lượng tỏa dùng để gia nhiệt sản phẩm cháy Tra bảng entapi khói khơng khí ta có: Qbl = 40370,6 (kj/kg) ta nhiệt độ cháy lí thuyết ta = 975,30 C Độ đen lửa anl : Trong số sản phẩm sinh q trình cháy thành phần khí nguyên tử H2 O, C2 O thành phần hạt tro bay theo khói buồng lửa có ảnh hưởng lớn đến khả xạ lửa Độ đen lửa phụ thuộc vào loại nguyên liệu, phương pháp đốt, thành phần khí nguyên tử, nồng độ tro bay theo khói Khi đốt nhiên liệu lỏng độ đen lửa phụ thuốc vào độ đen phần sáng phần khơng sáng lửa tính theo công thức anl = m as + ( – m) ak Trong đó: m : hệ số phụ thuộc vào phụ tải nhiệt thể tích buồng lửa as : độ đen phần sáng lửa ak : độ đen phần không sáng lửa 13 •   Độ đen phần sáng lửa a s : as = – e - ( k k rk + k h ) p s Trong đó: Kk : hệ số làm yếu xạ khí nguyên tử Kh : hệ số làm yếu xạ hạt bay theo khói Rk : phân áp suất khí nguyên tử p: áp suất buồng lửa s: chiều dày tác dụng lớp khí xạ buồng lửa 10 Chiều dài tác dụng lớp khí xạ buồng lửa s: S = 3,6 (m) Trong đó: Vbl : thể tích buồng lửa (m3) Ft : diện tích trao đổi nhiệt (m3) S = 3,6 = 0,0135 (m) 14 11 •   Phân thể tích khí nguyên tử rk Rh2o = = = 0,119 Rro2 = = = 0,126 Tổng phân thể tích: Rk = Rh2o +Rro2 = 0,245 12 Diện tích bề mặt hấp thụ xạ Fbx: Ta có: Fbx = d1 l1 = 3,14 0,1 1,2 = 0,37 m2 13 Do nhiệt độ khói thải : tk’ = [ tbl’ – tbl ] = [ 1186 – 1200] = 140 C < 500 C Vậy tbl’ = 8030 C 15 Thiết kế buồng lửa •   Thể tích buồng lửa: Nhiệt thể tích buồng lửa ta chọn theo kinh nghiệm để tiết kiệm không gian buồng lửa Để tiết kiệm không gian buồng lửa giảm giá thành vật tư chế tạo ta chọn giá trị nhiệt có giá trị 200.000 (kj/h.m3) Ta có: Vbl = Trong đó: Btt : lượng nhiên liệu tiêu hao tính tốn Qlvt : nhiệt trị thấp làm việc qv : nhiệt thể tích làm việc Do đốt dầu nên ta lấy: qv = 200.000 (kj/h.m3 ) Suy Vbl = = 0,33m3 16 Tính kết cấu độ bền lị sức bền thân lị: •1.Tính   * Nhiệt độ tính tốn vách thân lị Thân lị thiết kế khơng tiếp xúc trực tiếp với nhiệt, nằm ngồi đường khói Nhiệt độ tính tốn vách thân lò nhiệt độ nước bão hòa áp suất thiết kế Nên: tv = tbh = 1590 C Do trường hợp nhiệt độ vách không nên chọn nhỏ 2500 C => tv = 2500 C * Ứng suất cho phép kim loại chế tạo thân lò Ứng suất cho phép kim loại tính tốn sau: * cp = cp (kg/mm ) Với: hệ số hiệu chỉnh xét đến đặc điểm cấu tạo điều kiện vận hành thân lị Do thân lị đặt ngồi đường khói cách nhiệt nên chọn = 17 • *  ứng suất định mức cho phép thép mã hiệu CT 3n tương ứng với nhiệt độ vách 2050 C nhiệt độ vách than lò 170 C Ta có: cp* = 12 (kg/mm2 ) Vậy: cp = 12 = 12 (kg/mm ) * Tính chiều dày thân lị Thân lị có dạng hình trụ, chịu áp lực tác động từ bên Chiều dày thân lò xác định sau S = + C (mm) Trong đó: Dt = 1017(mm) đường kính thân lị P = 4kg/cm2 áp suất thiết kế = 0,7 hệ số bền vững mối hàn dọc thân chọn phương pháp hàn điện tay C = 2mm trị số bổ sung chiều dày thân lò cp 18 •  Vậy: S = + = 4,43 mm Để đảm bảo an toàn ta lấy chiều dày thân lò 20mm Yêu cầu mối hàn thân lị phải đường liền suốt Tính sức bền ống lò: Thân ống lò phận tiếp xúc trực tiếp với lửa Nhiệt độ tính tốn vách ống lò xác định sau: Tv = tbh + 100 = 159 + 100 = 2590 C Ứng suất cho phép kim loại tính: * cp = cp (kg/mm ) Do ống lò tiếp xúc trực tiếp với lửa chịu áp lực từ bên nên chọn hệ số hiệu chỉnh: = 0,5 19 •   Ống lị đuợc chế tạo thép 20K làm việc nhiệt độ vách 2700 C 12,6 (kg/mm2 ) Vậy: cp = 0,5 12,6 = 6,3 (kg/mm2 ) Nhiệt độ tính tốn vách ống lửa xác định sau: tv = tbh + 60 = 159 + 60 = 2190 C Trong trường hợp nhiệt độ tính tốn vách khơng lấy nhỏ 2500 C => chọn tv = 2500 C cp * 20 Cảm ơn người xem hết báo cáo nhóm!!! ... = 200.000 (kj/h.m3 ) Suy Vbl = = 0,33m3 16 Tính kết cấu độ bền lò sức bền thân lò: •1.Tính   * Nhiệt độ tính tốn vách thân lị Thân lị thiết kế khơng tiếp xúc trực tiếp với nhiệt, nằm ngồi đường... (Kcal/kg) Iko : Entanpi khơng khí lí thuyết = Ikko = Vkko ( Cp t )kk Cân nhiệt lò hơi: Ứng với 1kg nhiên liệu lỏng cháy lị điều kiện vận hành ổn định có phương trình cân nhiệt tổng quát: Qđv = Q1...2 Nhiệm vụ thiết kế Sản lượng định mức lị hơi: D = 20 tấn/giờ Thơng số hơi: Áp suất đầu nhiệt: P qn = 20at Nhiệt độ đầu nhiệt: T qn = 3000C