Giáo trình lò hơi - Đặng Thành Trung

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐẶNG THÀNH TRUNG GIÁO TRÌNH LỊ HƠI NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ******************* TS ĐẶNG THÀNH TRUNG GIÁO TRÌNH NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LỜI NĨI ĐẦU Ngày nay, với tiến khoa học cơng nghệ, lị ngày giữ vị trí quan trọng cơng nghiệp đời sống Lò đƣợc ứng dụng để cung cấp cho trình sản xuất bia, rƣợu; quy trình sản xuất sữa; qui trình chế biến thuỷ hải sản thực phẩm; công đoạn sấy hấp nhà máy chế biết gỗ, bột ngọt, sản xuất nệm mút; cung cấp cho nhà máy nhiệt điện; cung cấp để sƣởi ấm,… Trong năm gần đây, với phát triển kinh tế nƣớc, ngành Cơng nghệ lị Việt Nam có bƣớc phát triển vƣợt bậc ngày trở nên quan trọng đời sống sản xuất ngƣời Nắm bắt đƣợc điều này, nhƣ nhu cầu cấp thiết cung cấp giáo trình chuẩn cho sinh viên chuyên ngành Nhiệt – Điện lạnh Trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật TP HCM, tác giả chắt lọc tổng hợp kiến thức nhất, lò để viết nên “GIÁO TRÌNH LỊ HƠI” Giáo trình đƣợc sử dụng chủ yếu cho sinh viên chuyên ngành Nhiệt –Điện lạnh cán kỹ thuật có quan tâm Mặc dù tác giả cố gắng nhƣng sai sót điều khó tránh khỏi Chúng hoan nghênh trân trọng ý kiến đóng góp từ phía độc giả Thƣ xin gửi địa chỉ: Khoa Cơ khí Động lực – Trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật TP HCM, số 01 Võ Văn Ngân – Quận Thủ Đức – TP Hồ Chí Minh Tác giả MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ DANH MỤC CÁC BẢNG CÁC KÝ HIỆU SỬ DỤNG CHÍNH CÁC CHỮ VIẾT TẮT THƢỜNG DÙNG Chƣơng I: TỔNG QUAN 1.1 LÕ HƠI 1.2 PHÂN LOẠI 1.2.1 Phân loại hay phân loại theo lịch sử phát triển 1.2.2 Theo công dụng 1.2.3 Theo áp suất 1.2.4 Theo sản lƣợng 1.2.5 Theo chế độ tuần hồn nƣớc 1.3 CÁC THƠNG SỐ CƠ BẢN CỦA LÕ HƠI 1.3.1 Sản lƣợng 1.3.2 Áp suất nhiệt độ 1.3.3 Năng suất bốc 1.3.4 Phụ tải nhiệt 1.3.5 Hiệu suất nhiệt lò 1.4 Q TRÌNH PHÁT TRIỂN LÕ HƠI 1.4.1 Lị ống lò – ống lửa 1.4.1.1 Lò ống lò 1.4.1.2 Lò ống lửa 1.4.1.3 Lò kết hợp ống lò – ống lửa 1.4.2 Lò ống nƣớc tuần hồn tự nhiên 1.4.2.1 Lị ống nƣớc nằm ngang 1.4.2.2 Lò ống nƣớc thẳng đứng 1.4.3 Lò trực lƣu Trang 11 11 12 13 13 14 14 14 14 14 14 15 15 15 16 16 16 16 16 16 19 21 22 23 25 27 1.4.4 Lị tầng sơi 1.5 MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA LÕ HƠI 1.5.1 Lò cơng nghiệp 1.5.2 Lị nhà máy nhiệt điện 1.5.3 Lò cấp ấm cho tòa nhà Câu hỏi chƣơng I 29 32 32 35 36 38 Chƣơng II: NHIÊN LIỆU VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHÁY 2.1 NHIÊN LIỆU 2.1.1 Khái niệm 2.1.2 Thành phần hóa học nhiên liệu 2.1.2.1 Nhiên liệu rắn lỏng 2.1.2.2 Nhiên liệu khí 2.1.3 Nhiệt trị nhiên liệu 2.1.3.1 Định nghĩa 2.1.3.2 Phân loại 2.1.4 Nhiên liệu qui ƣớc đặc tính qui dẫn nhiên liệu 2.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHÁY 2.2.1 Khái niệm 2.2.2 Sự lan truyền lửa 2.2.3 Đặc điểm trình cháy nhiên liệu 2.2.3.1 Quá trình cháy nhiên liệu rắn 2.2.3.2 Quá trình cháy nhiên liệu lỏng 2.2.3.3 Q trình cháy nhiên liệu khí 2.2.4 Cơ sở khí động để phân loại buồng lửa 2.2.4.1 Cháy theo lớp 2.2.4.2 Cháy theo lửa 2.2.4.3 Cháy xoáy 2.2.5 Các tiêu đánh giá buồng lửa 2.2.5.1 Nhiệt diện tích 2.2.5.2 Nhiệt thể tích 2.2.5.3 Hệ số khơng khí thừa Câu hỏi chƣơng II 39 39 39 40 40 41 41 41 41 44 46 46 46 48 48 50 50 50 50 51 52 53 53 53 54 56 Chƣơng III: CÁC SẢN PHẨM CHÁY CỦA NHIÊN LIỆU 3.1 THỂ TÍCH KHƠNG KHÍ LÝ THUYẾT 3.2 THỂ TÍCH SẢN PHẨM CHÁY LÝ THUYẾT 3.3 THỂ TÍCH SẢN PHẨM CHÁY THỰC TẾ 3.4 ĐỘ LỌT KHƠNG KHÍ 3.5 SỰ CHÁY HỒN TỒN VÀ KHƠNG HỒN TỒN 3.6 ENTHALPY CỦA SẢN PHẨM CHÁY 3.7 XÁC ĐỊNH HỆ SỐ KHƠNG KHÍ THỪA Câu hỏi chƣơng III Chƣơng IV: HIỆU SUẤT NHIỆT CỦA LỊ HƠI 4.1 PHƢƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NHIỆT 4.1.1 Nhiệt lƣợng đƣa vào 4.1.2 Nhiệt lƣợng hữu ích 4.2 CÁC LOẠI TỔN THẤT NHIỆT 4.2.1 Tổn thất nhiệt khói thải 4.2.2 Tổn thất nhiệt cháy khơng hồn tồn hóa học 4.2.3 Tổn thất nhiệt cháy khơng hồn tồn học 4.2.4 Tổn thất nhiệt tỏa nhiệt môi trƣờng 4.2.5 Tổn thất nhiệt xỉ mang 4.3 NHỮNG KHẢ NĂNG TẬN DỤNG NHIỆT THẢI CỦA LÕ HƠI CÔNG NGHIỆP 4.3.1 Tận dụng nhiệt khói thải 4.3.2 Nƣớc xả lị 4.3.3 Hệ thống thu hồi nƣớc ngƣng 57 57 58 61 62 62 65 66 68 69 69 70 71 73 73 74 75 76 77 78 Câu hỏi chƣơng IV 78 79 79 82 Chƣơng V: TÍNH NHIỆT LÒ HƠI 5.1 BỀ MẶT TRUYỀN NHIỆT CỦA LÕ HƠI 5.1.1 Bề mặt sinh 5.1.1.1 Dàn ống sinh trao đổi nhiệt xạ 5.1.1.2 Dàn ống sinh trao đổi nhiệt đối lƣu 5.1.1.3 Bộ nhiệt 83 83 83 83 87 88 5.1.2 Bề mặt truyền nhiệt phụ 5.1.2.1 Bộ hâm nƣớc 5.1.2.2 Bộ sấy khơng khí 5.1.3 Điều kiện làm việc bề mặt phụ 5.1.3.1 Sự bám bẩn bề mặt 5.1.3.2 Sự mài mịn 5.1.3.3 Sự ăn mịn 5.2 TÍNH NHIỆT LÕ HƠI 5.2.1 Tính nhiệt buồng lửa 5.2.2 Tính bề mặt truyền nhiệt đối lƣu 5.2.2.1 Xác định Q 5.2.2.2 Độ chênh nhiệt độ trung bình Logarit 5.2.2.3 Hệ số truyền nhiệt K 5.2.3 Một số vấn đề tính nhiệt lò Câu hỏi chƣơng V 92 92 93 94 94 94 94 95 95 104 104 106 107 110 116 Chƣơng VI: TÍNH SỨC BỀN LỊ HƠI 6.1 MỞ ĐẦU 6.1.1 Kim loại dùng để chế tạo lò 6.1.2 Áp suất tính tốn 6.1.3 Nhiệt độ vách tính toán 6.1.4 Ứng suất cho phép kim loại 6.2 TÍNH SỨC BỀN MỘT SỐ BỘ PHẬN CHÍNH CỦA LỊ HƠI 6.2.1 Các bao thân hình trụ chịu áp suất bên 6.2.2 Các ống bề mặt tiếp nhiệt ống dẫn chịu áp suất bên 6.2.3 Hệ số bền vững 6.2.4 Xác định đƣờng kính lớn cho phép Lỗ khơng có gia cƣờng 6.3 TÍNH ĐÁY CONG 6.4 TÍNH CÁC BỘ PHẬN HÌNH TRỤ CHỊU ÁP LỰC BÊN NGOÀI 117 117 117 117 117 118 Câu hỏi chƣơng VI 119 119 119 120 122 125 126 126 Chƣơng VII: VẬN HÀNH LÒ HƠI 7.1 KHỞI ĐỘNG LÕ HƠI 7.1.1 Chuẩn bị 7.1.2 Khởi động 7.1.2.1 Khởi động lò đốt dầu 7.1.2.2 Khởi động lò đốt than 7.2 VẬN HÀNH LÕ HƠI 7.3 DỪNG LÕ HƠI 7.3.1 Dừng bình thƣờng 7.3.1.1 Lò đốt nhiên liệu rắn 7.3.1.2 Lò đốt dầu 7.3.2 Dừng cố 7.3.2.1 Lò đốt nhiên liệu rắn 7.3.2.2 Lò đốt dầu Câu hỏi chƣơng VII 127 127 127 128 128 128 129 130 130 130 131 131 131 131 132 Chƣơng VIII: XỬ LÝ NƢỚC CHO LỊ HƠI 8.1 MỤC ĐÍCH VÀ Ý NGHĨA CỦA VIỆC XỬ LÝ NƢỚC 8.1.1 Mục đích 8.1.2 Ý nghĩa 8.2 TIÊU CHUẨN VỀ CHẤT LƢỢNG NƢỚC CẤP 8.3 CÁC BIỆN PHÁP CHỐNG ĐÓNG CÁU 8.3.1 Phƣơng pháp lắng lọc 8.3.2 Phƣơng pháp xử lý hóa chất kết hợp lắng lọc 8.3.3 Phƣơng pháp trao đổi Cation 8.3.4 Phƣơng pháp trao đổi Anion 8.3.5 Phƣơng pháp xử lý nhiệt 8.3.6 Phƣơng pháp dùng điện trƣờng 8.3.7 Phƣơng pháp dùng từ trƣờng 8.3.8 Phƣơng pháp dùng siêu âm Câu hỏi chƣơng VIII PHỤ LỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 133 133 133 133 133 134 135 135 136 139 139 139 140 141 143 144 154 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1: Hình lị FULTON 13 Hình 1.2: Sơ đồ lị bình đơn giản 17 Hình 1.3: Sơ đồ lị bình chi tiết 17 Hình 1.4: Sơ đồ cấu tạo lị nhiều bình 18 Hình 1.5: Sơ đồ cấu tạo lò ống lò 19 Hình 1.6: Sơ đồ lò ống lửa 20 Hình 1.7: Một số hình ảnh lò ống lò 20 Hình 1.8: Cấu tạo lị ống lị - ống lửa đặt đứng Fulton 21 Hình 1.9: Cấu tạo lị ống lị - ống lửa đặt nằm ngang Fulton 22 Hình 1.10: Cấu tạo lò ống nƣớc nằm ngang 23 Hình 1.11: Sơ đồ nguyên lý lò ống nƣớc nằm ngang 24 Hình 1.12: Lị ống nƣớc thẳng đứng có bốn baolơng nhiệt 25 Hình 1.13: Lị ống nƣớc thẳng đứng có năm baolơng nhiệt 25 Hình 1.14: Lị ống nƣớc thẳng đứng có sáu baolơng nhiệt 26 Hình 1.15: Lị trực lƣu 29 Hình 1.16: Lị tầng sơi 30 Hình 1.17: Một thiết kế lị tầng sơi 31 Hình 1.18: Phạm vi ứng dụng loại lò 32 Hình 1.19: Hệ thống gia nhiệt quy trình sản xuất bia 33 Hình 1.20: Hệ thống đƣờng ống cơng đoạn trùng quy trình sản xuất sữa 33 Hình 1.21: Băng chuyền hấp sử dụng từ lị 34 Hình 1.22: Máy xeo giấy đƣờng 35 Hình 1.23: Chu trình nhà máy nhiệt điện tuabin 35 Hình 1.24: Chu trình nhà máy nhiệt điện dùng lị đốt than 36 Hình 1.25: Một số hình ảnh trao đổi nhiệt dùng để sƣởi ấm phòng 37 Hình 2.1: Bơm nhiệt lƣợng kế 43 Hình 2.2: Lý thuyết lửa 47 Hình 2.3: Nhiệt lƣợng với nhiệt độ 49 ... phát triển - Lò ống lò - Lò ống lửa - Lò kết hợp ống lò - ống lửa - Lò ống nƣớc 1.2.2 Theo cơng dụng - Lị lƣợng, cịn gọi lị cơng nghiệp, sử dụng cơng nghệ: sấy, hấp,… - Lò nhiệt (hơi, nƣớc nóng)... 1- Bao 1 4- Van xả 2- Đáy bao 1 5- Ghi lị 3- Đơm 1 6- Buồng lửa 4- Ống dẫn 1 7- Ngăn chứa tro 5- Đầu nối ống nƣớc cấp 1 8- Cửa cấp than 6- Tấm đỡ 1 9- Cửa cấp gió 7- Nắp lỗ vệ sinh 2 0- Đƣờng khói 8-. .. Đƣờng khói 8- Áp kế 2 1- Gạch chịu lửa 9- Ống thủy 2 2- Lớp cách nhiệt 1 0- Van an toàn 2 3- Móng lị 1 1- Van 2 4- Khói vào ống khói 1 2- Van cấp nƣớc 2 5- Ống khói 1 3- Van chiều 2 6- Tấm điều chỉnh khói