Tính nhiệt lò hơi công nghiệp phần 1

THƯ VIỆN ĐẠI HỌC NHA TRANG 621.4 Đ 450 Th TÍNH NHIỆT LỒ HỠI CONG n g h iệ p V* ' J * THU VIEN DAI HOC NHA TRANG 10000 17544 (^ếúia mỊHỹ í* * d a dế* vái NHÀ XUẤT BẢN KHO tO*t tưệ* củ* cÁ ú*f ta t Xin vui lịng: • Khơne xé sách Đ ỗ VĂN THẮNG ■NGUYỄN CƠNG HÂN TRƯƠNG NGOC TN TÍNH NHIÊT LỊ H I CƠNG NGHIỆP NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT L Ờ I N Ó I Đ ẨU Cuốn sách trình bày phương pháp tính tốn nhiệt lị dùng cơng nghiệp, dựa tài liệu “Tính nhiệt lị - Phương pháp tiêu chuẩn” Nhà xuất “Năng lượng” - Moskva - xuất năm 1973 - hướng dẫn để vận hành lị đốt than cơng suất trung bình Cuốn sách trợ giúp cho cán kỹ thuật nhà máy việc thực tính tốn nhiệt lị thường dùng cơng nghiệp, có cơng suất từ 10 -í- 100 T/h, đốt loại nhiên liệu than đá, than bùn, phế thải nơng lâm nghiệp v.v , có ích cho cán kỹ thuật xí nghiệp cơng nghiệp Cuốn sách phục vụ cho sinh viên chuyên ngành nhiệt trường đại học cao đẳng việc làm đồ án môn học thiết kế tốt nghiệp Khi sử dụng sách này, cần lưu ý thiết kế lò hơi, người ta khuyến khích sử dụng “thiết kế điển hình” đưa sách (xem phụ lục II, phụ lục III) - thay đổi nhiên liệu công suất lị khơng đáng kể, thay đổi khơng nhiều kích thước “thiết kế điển hình” này, để đảm bảo thơng số nhiệm vụ thiết kế yêu cầu Khi thiết kế cải tạo lò hơi, cần thay đổi loại nhiên liệu đốt, cán kỹ thuật phải thay đổi buồng đốt theo phụ lục III, thay đổi bề mặt đốt theo phụ lục IV - để đạt yêu cầu đặt Việc thiết kế vận hành lò vấn đề lớn, sách không đề cập đến việc thiết kế lò nhỏ (công suất vài hơi/h, lớn), đề cập chi tiết đến việc vận hành tất loại lò thiết bị phụ thiết kế vận hành lị có phương pháp đốt nhiên liệu khác Tất vấn đề nêu nói sách khác Mặc dù chúng tỏi có nhiều cố gắng biên tập biên soạn chắn cịn nhiều thiếu sót, mong q độc giả góp ý cho chúng tơi theo địa chỉ: Viện Khoa học Công nghệ Nhiệt iạnh, trường Đại học Bách khoa - Hà Nội Chúng tơi tỏ lịng biết ơn đến tác giả sách tài liệu tham khảo để biên soạn sách Các tác giá PHẨN / THIẾT BỊ NỔI HƠI VÀ NHIÊN LIỆU PHÂN LOẠI NỔI HƠI VÀ s Đ ổ CƠNG NGHỆ Q TRÌNH TẠO HƠI 1.1 Nồi phân loại nồi Theo quy luật biến đổi pha, nhiệt áp suất chưa tới hạn nhận theo trình tự diễn trình sau: đun nước cấp tới nhiệt độ bão hoà, sinh hơi, nhiệt bão hoà tới giá trị nhiệt độ cho trước Các trình xảy có ranh giới rõ ràng thực ba nhóm thiết bị trao đổi nhiệt - gọi bề mặt nung nóng Đun nóng nước tới nhiệt độ bão hoà thực phần hâm nước, tạo thành diễn tren bề mặt bay (hay sinh hơi), nhiệt thiết bị gia nhiệt Các bề mặt trao đổi nhiệt thường có cấu trúc dạng hình ống Để liên tục lấy nhiệt từ sản phẩm cháy nhiên liệu bảo đảm chế độ nhiệt bình thường cho bề mặt kim loại mơi chất - nước thiết bị hâm nóng, hỗn hợp nước - ống sinh hơi, nhiệt thiết bị nhiệt phải chuyển động liên tục Khi nước hâm nhiệt thiết bị gia nhiệt chuyển động lần qua bề mặt nung nóng (hình 1.1) Khi nước chuyển động hâm nhiệt xuất trở kháng thuỷ lực để thắng trở kháng cần phải có bơm tạo áp lực H ình 1.1 Sơ đồ trình tạo hơi: 1- bơm; 2- phận hâm nhiệt; 3- thùng chứa; 4- ống hạ xuống (dẫn nước); 5- cổ góp; 6- ống sinh (bay hơi); 7- thiết bị nhiệt hơi; 8- bơm tuần hoàn cưỡng Trong ống sinh tồn kết hợp chuyển động nước hơi, để thắn Các giá trị Atbs/Atpe lấy sơ 1,15 -r- 1,25 bề mặt đốt phụ giàn sinh hơi, 1,2 -7- 1,3 bề mạt đốt phụ ống hâm nước Chọn giá trị lớn lấy áp suất p > MPa Khi tính q nhiệt, entanpi khói trước bề mặt đốt thường xác định từ tính tốn bề mặt đốt phía trước Từ phương trình càn nhiệt (8.10) xác định entanpi khói đầu nhiệt: Ip e = I p e - Ql< Pe tQ b s + A < pc (8.12) Sau đó, theo bảng lỡ hay theo đồ thị lơ , tìm nhiệt độ khói Đối với q nhiệt mà đường khói khơng có bề mặt đốt phụ hay diện tích nhỏ, Qbs = 8.3 TÍNH KIỂM TRA BỘ QUÁ NHIỆT HAY MỘT CẤP CỦA BỘ QUÁ NHIỆT Trước tính kiểm tra, nhiệt độ entanpi khói trước nhiệt (hay cấp) biết từ tính tốn bể mật đốt trước Ta biết thôhg sô' ỏ đầu bề mặt tính tốn Khi tính kiểm tra cấp nhiệt (theo dòng hơi) thông số đầu vào cấp lấy thơng số khỏi bao lị Khi tính kiểm tra cấp thứ hai, thơng sô' đầu cấp hai ghi rõ nhiệm vụ thiết kế Các thông sô' khói cấp thơng sơ' cấp chưa biết Trong phương trình dùng để tính kiểm tra nhiệt, sô' ẩn sô' lớn sơ' phương trình Vì tính tốn thực phương pháp gần dúng, chọn sơ ẩn số, chẳng hạn nhiệt độ khói hay Các hướng dẫn đưa áp dụng cho trường hợp nhiệt độ cấp chọn trước Trong lần tính gần đầu tiên, nhiệt độ chưa biết xác định gần giả thiết ràng độ tăng nhiệt độ cấp này: AtCT phần độ chênh nhiệt độ toàn nhiệt Atpe, tỷ lệ với tỷ sơ' diện tích bề mặt đốt cấp Hc-], so với tồn diện tích q nhiệt Hpe, có nghĩa: 152 A tỗj Atpe H ct /H pe (8.13) Vớ d, giỏ trị lấy sơ nhiệt độ trước cấp hai (sau ngồi) xác định sau: *11 = 1Pe - At[[ CT đày: t pe - nhiệt độ ống góp khỏi lị hơi, °C; CT - cấp Việc tính kiểm tra cấp nhiệt nên thực theo thứ tự sau: Chọn sơ nhiệt độ chưa biết hơi; Từ phương trình (8.1) - (8.7), xác định lượng nhiệt tổng lượng nhiệt truyền đối lưu nhận bề mặt đốt đó; Từ phương trình (8.12) ta xác định entanpi khói sau cấp tính tốn Ipe , từ giá trị ta xác định nhiệt độ khói; Theo hướng dần chương tính hệ sơ' truyền nhiệt k độ chênh nhiệt độ trung bình At bề mặt xét; Theo phương trình truyền nhiệt (6.2) xác định lượng nhiệt hấp thụ nhiệt trao đổi nhiệt đối lưu QT; Kiểm tra độ xác nhiệt độ chọn ban đầu Để kiểm tra độ xác nhiệt độ chọn ban đầu, so sánh lượng nhiệt hấp thụ nhiệt, xác định theo phương trình truyền nhiệt (6.2) với lượng nhiệt hấp thụ tính theo cơng thức (8.6) Tính tốn coi kết thúc, giá trị so sánh lệch với không 2% q nhiệt có giảm ơn không lớn 3% nhiệt giảm ơn Nếu sai số lượng nhiệt hấp thụ tính theo phương trình (6.2) cơng thức (8.6), lớn cần chọn giá trị nhiệt độ lặp lại tính tốn Nếu tính lặp nhiệt độ khói sau q nhiệt lệch với nhiệt độ chọn lệch so với nhiệt độ thu tính sơ lần đầu khơng q 50°c, hệ sơ' truyền nhiệt k (do thay đổi nhỏ) khơng cần tính lại Độ chênh nhiệt độ thay đổi nhiệt độ khói phải tính lại Nếu sau tính lại lần thứ hai, độ chênh lượng nhiệt hấp thụ lớn cho phép nhiệt độ tính tốn khơng tính gần lại tìm cách nội suy tuyến tính Nếu giá trị tính tốn nhiệt độ xác định nội suy, lệch so với giá trị theo ta tính hệ số truyền nhiệt lớn 50°c, cần dựa vào nhiệt độ tính lại hệ sơ' truyển nhiệt độ chênh nhiệt độ Ta lấy giá trị tính theo cơng thức (8.6) làm giá trị lượng nhiệt hấp thụ tính tốn Theo điều kiện chịu nhiệt thép cacbon sử dụng để chế tạo cấp nhiệt, nhiệt độ đầu cấp không vượt qúa 400°c Nếu nhiệt độ xác định từ tính tốn lớn giá trị nói để giảm nhiệt độ cần giảm diện tích bề mặt đốt cấp q nhiệt, sau tăng diện tích bề mặt đốt cấp hai (cấp theo hơi), cấp chế tạo từ thép chịu nhiệt 153 8.4 TÍNH TOÁN T H IẾT KẾ BỘ QUÁ NHIỆT HAY CÁC CẤP CỦA BỘ QUÁ NHIỆT Tính thiết kế nhiệt hay cấp nhiệt tiến hành theo thơng số khói đầu vào đoạn tính tốn, biết từ tính tốn bề mặt đốt bố trí trước theo thơng số cho hay chọn sơ biên giới bề mặt đốt tính tốn Tính tốn cần thực theo thứ tự sau: Từ phương trình (8.1) - (8.7) xác định lượng nhiệt chung lượng nhiệt nhận đối lưu; Từ phương trình (8.12) xác định entanpi khói sau cấp tính tốn Ipe theo tính nhiệt độ khói sau cấp ơpe ; Dựa vào đặc tính kết cấu nhiệt (các đường kính ống, bước ống, bố trí chúng chùm ống) theo dẫn chương ta tính hệ số truyền nhiệt k độ chênh nhiệt độ trung bình At; Theo phương trình truyền nhiệt (6.2) xác định diện tích bề mặt đốt đoạn tính tốn triển khai thiết kế Nếu thực tính thiết kế q nhiệt (hay cấp nó) ta chấp nhận đặc tính kết cấu q nhiệt lị có sẵn giá trị diện tích bề mặt đốt thu tính tốn, phải gần giá trị diện tích bề mặt đốt tương ứng nhiệt có sẵn, độ sai lệch giá trị không lớn 3%, khơng cần thay đổi bề mặt đốt tương ứng q nhiệt lị tính tốn Nếu độ sai lệch lớn cho phép cần phải thay đổi thiết kế nhiệt, cô' gắng giữ ngun cách bơ' trí chi tiết (các ống góp, đường kính ống cách bơ' trí thiết bị điều nhiệt độ q nhiệt ) Diện tích bể mặt đốt giảm cách cắt ngắn ống xoắn nhiệt, ví dụ, cách cắt đoạn thừa tất ống giàn ống Sự thay đổi chiều dài vài ống xoắn thường gây độ không nhiệt thủy lực ống xoắn, điều khơng cho phép Sự tăng diện tích bề mặt đốt nhiệt đối lưu yêu cầu phải thay đổi thiết kế lớn, điêu khó thực hiện, đặc biệt lị có cơng suất nhỏ Phương pháp tin cậy dễ thực để tăng nhiệt độ q nhiệt thiết kế lại lị cơng suất nhỏ vừa đặt thêm nhiệt xạ bổ sung hay nhiệt xạ - đối lưu, cách làm phương pháp tính phụ lục V 154 Chương TÍNH TỐN CÁC BỂ MẶT ĐỐT PHÍA ĐI LỊ 9.1 S ĐỐ TÍNH TỐN VÀ ĐẶC ĐIỂM TÍNH TỐN Dựa vào việc chọn sơ cách bố trí bề mặt phía lị, thực hiệu trước vào tính tốn lị (xem mục 1.4), lập sơ đổ tính tốn, phân sơ đổ phần tính tốn (các cấp) ký hiệu việc đánh số đoạn tiến hành theo dòng chuyển động mơi chất bị đốt nóng (khơng khí, nước) Trên sơ đồ tất thông số khói, nước khơng khí, thơng số biết, trước tính bề mặt đốt phía lị Nếu lị có sẵn bề mặt đốt phía lị dựa theo vẽ, tài liệu xác định đặc tính kỹ thuật Bảng 9.1 Các đặc tính kết cấu hâm nước ống thép (các cấp) Đại lượng Tên gọi Ký hiệu Oơn vị Cấp I II Nhận xét Đường kính ống: - ngồi d mm - dtr mm Sô' lượng ống ngang Z] - Số lượng ống theo dọc z2 ống Theo chiểu cao (dọc theo dòng khí) Sl mm Bước tương đối ống: s2 mm S]/d - s2/d - Diện tích bề mặt đốt H m2 Các kích thước tiết diện đường khói khói chuyển động ngang A m B m Diện tích tiết diện thực lưu động khói F m2 Số lượng ống song song (theo dòng nước) Z() ống Diện tích tiết diện lưu thơng nước f m2 Bố trí ống (kiểu so le): Bước ống: - ngang - dọc 155 Bảng 9.2 Các kích thước kết cấu đặc tính hâm nước có cánh gang (các cấp) Đại lượng Ký hiệu Tên gọi Cấp Đơn vị Chiều dài ống: L m Diện tích bề mặt đốt phía khói H’ m2 Diên tích tiết diên lưu thơng khói F’ m2 Sơ' ống dãy ngang Zl ống Số dãy ngang hàng Diện tích bề mặt đốt phía khói z2 H Diện tích tiết diện lưu thơng khói F m Diện tích tiết diện lưu thơng nước f m2 I Ghi II Theo lò hơi, theo đặc tính tht bơ kiêm vẽ kỹ tiết m Bảng 9.3 Các đặc tính kết cấu sấy khơng khí thép (có cấp) Đại lượng Cấp Tên gọi Ký hiệu Đường kính ngồi ống Đường kính ống Chiều dài ống Kiểu bố trí ống: - so le, song song Số lượng đường chuyền theo khơng khí Số ống dãy bố trí cắt ngang dịng khơng khí Số dãy ống dọc theo dịng chuyển động khơng khí Bước ống: - cắt ngang dịng khơng khí - cắt dọc dịng khơng khí Bước tương đối: - ngang - dọc Số ống bố trí song song theo dịng khói lưu động Diện tích tiết diện lưu thơng khói Bề rộng tiết diện khơng khí Chiều cao trung bình kênh khơng khí Diện tích tiết diện trung bình khổng khí d 156 d BH / n Đơn vị mm mm m z đường ống dãy Sl s2 mm mm s,/d ống m2 m m m2 Zl s2/ d Z() Fr b h Fb I II Ghi hàm nướcvà sấy khơng khí điền vào bảng 9.1 4- 9.4 Các đặc tính kỹ thuật chí lập phần ứng với sơ đồ bề mặt đốt đuôi lị Đối với phần bề mặt đốt tính nhiệt kiểm tra, kết tính kiểm tra cho biết bề mặt có phù hợp với nhiệm vụ thiết kế không, tiến hành thiết kế lại Khi bố trí bề mặt đốt phần đuôi "xen kẽ", thay đổi kết cấu nên thay đổi cấp hâm nước sấy khơng khí Các cấp khác khơng nên thay đổi, việc thay đổi phức tạp (bộ sấy khơng khí có nhiều cấp sấy khơng khí hồn nhiệt, chùm lớn hâm nước ống thép có sơ đồ chuyển động phức tạp) Bảng 9.4 Các kích thước kết cấu đặc tính sấy khơng khí băng gang (các ống có cánh) - (các cấp) Đại lượng Tên gọi Ký hiệu Đơn vị Kiểu ống sấy Chiều dài ống Diện tích bề mặt đốt theo khói L m m2 m2 Diện tích tiết diện thực lưu thơng khói H'g H'b Fg Diện tích tiết diện thực lưu thơng khơng khí Fb m2 Diện tích bề mặt đốt theo khơng khí m2 m Đường kính tương đương theo hướng khơng khí Số ống nằm ngang Zl ống Số ống nằm dọc Diện tích bề mặt đốt theo phía khói Z2 Hg hàng m“ Diện tích bề mặt đốt theo phía khơng khí Hb Diện tích tiết diện thực lưu thơng khói Fg m2 m Diện tích tiết diện thực lưu thơng khơng khí Fb m2 Cấp I II Ghi Theo vẽ lò theo đặc tính kỹ thuật sấy khơng khí (bảng IV.7) Nếu bố trí, kích thước kết cấu đặc tính bề mặt lị khơng thỏa mãn điều kiện yêu cầu thiết kế hay yêu cầu vận hành kỹ thuật, lò nhà máy chế tạo cung cấp khơng có bề mật đốt lị (phần lớn lị có cơng suất nhỏ D < 20 T/h), phải tiến hành tính tốn kết cấu bề mặt đốt lị Trong trường hợp ta chọn thiết kế mẫu bề mặt đốt tiến hành thiết kế Các kích thước cách bố trí bề mật đốt lị thiết lập phải hợp với đặc tính kết cấu lị bề mặt có Các hướng dẫn bố trí cách xác định kích thước kết cấu, đặc tính hâm nước sấy khơng khí cho phụ lục IV 157 9.2 CÁC PHƯƠNG TRÌNH c BẢN VÀ CÁC BIỂU THỨC TÍNH TỐN Phương pháp tính kiểm tra tính thiết kế cạc bề mặt đốt đối lưu tương tự Dưới đưa phương trình biểu thức sử dụng để tính kiểm tra tính thiết kế bề mặt đốt phía lị Tổng lượng nhiệt khói tỏa phần bề mặt đốt tính tốn (cấp) hâm nước hay sấy khơng khí xác định theo cơng thức (6.1) Nhiệt lượng nước hấp thụ hâm nước khơng khí hấp thụ sấy khơng khí Lượng nhiệt khơng khí nhận sấy khơng khí hay cấp sấy khơng khí, kJ/kg (kJ/m3): Qs = (ßs + 0,5 Aas).(IH,s - r " s) (9.1) ßs - tỷ số lượng khơng khí đầu bề mặt đốt tính tốn sấy khơng khí so với lượng khơng khí lý thuyết; A as - độ lọt khơng khí bể mặt tính tốn sấy khơng khí (xem bảng 2.1); r s Io s - entanpi khói nhiệt đầu vào đầu bề mặt đốt tính tốn, J/kg (kJ/m3); xác định theo nhiệt độ khơng khí bảng IS (bảng 2.6) phương pháp nội suy tuyến tính Giá trị ß"p tính theo công thức đây: a) Đối với cấp I cấp II sấy không khí hai cấp: ß"p = a T - AaT - A atc (9.2) b) Đối với cấp I sấy khơng khí hai cấp: ß"p = 0CT - AaT - A alc + Aơnp (9.3) otx - hệ số dư khơng khí buồng đốt; AaT, A alc, A an - độ lọt khơng khí buồng đốt, thiết bị chế biến bột than cấp II sấy khơng khí, lấy theo số liệu bảng 2.1 2.2 Đối với sấy khồng khí có ống thủy tinh, giá trị ß”p tính theo cơng thức (9.3), có xét đến độ lọt khơng khí tất cấp sấy khơng khí, bố trí phía sấy khơng khí theo đường khói Lượng nhiệt nước hấp thụ bề mặt đốt tính tốn (cấp) hâm nước kJ/kg (kJ/m3) tính sau: Q ek = ƠEK (i"EK - i'EK) / Bp (9.4) ỏ Dek - lưu lượng nước qua phần (cấp) tính tốn hâm nước, kg/s; ì ’ek va ì ” ek * entanpi nước vào phần bề mặt đó, kJ/kg Lưu lượng nước qua hâm nước xác định, có xét đến lưu lượng nước xả lò hơi, tức là: DEK = D + Dn 158 (9.5) Tiêu hao nước cho xả tính theo cơng thức (3.15) Entanpi nước đầu vào hâm nước hay có phân chia thành cấp, đầu vào cấp I (kJ/kg) tính theo cơng thức: a) Khi khơng có giảm ơn: í 'ek = ipB ipB - entanpi nước cấp b) Khi có giảm ôn bề mặt, đưa nước làm mát trở hâm nước: ì ’ek - >PB + Aipo-D / Dek (9.6) Aipo - lượng nhiệt lấy làm mát mà giá trị biết từ tính tốn lị (xem mục 8.2), kJ/kg Entanpi nước đầu vào cấp II hâm nước i'0EK entanpi nước đầu cấp I i" iek • Giá trị sơ entanpi nước đầu hâm nước, xác định theo cơng thức: í " ek = ip + Aipo ịy- • Q l + Q k + Qp (9.7) ip - entanpi nhiệt, kJ.kg; Q l - lượng nhiệt xạ từ buồng đốt, xác định theo công thức (5.34) kJ/kg; Q k Qp - lượng nhiệt thu đối lưu chùm ống sinh hơi, nhiệt đối lưu xạ đối lưu (kể nhiệt kiểu mành), kJ/kg (kJ/m3);' giá trị biết từ tính tốn giàn ống sinh nhiệt Độ chứa X hỗn hợp nước đầu hâm nước kiểu sôi tính theo cồng thức: x = - EK~ - -100 r (9.8) i"EK - entanpi hỗn hợp nước đầu hâm nước, kJ/kg; i' - entanpi nước nhiệt độ sôi, kJ/kg; r - nhiệt hóa hơi, kJ/kg Nhiệt độ thực nước đầu hâm nước kiểu sôi t”EK nhiệt độ sơi áp suất bao lị tsoi 9.3 TÍNH KIỂM TRA Việc tính kiểm tra bể mặt đốt phía đuổi lị, thực dọc theo dịng khói, liên tiếp qua tất cấp bề mặt đốt Ta khơng tn theo hướng thứ tự đó, thực tính tốn cấp riêng biệt hâm nước sấy khơng khí Việc tính kiểm tra bề mặt đốt, hay cấp hâm nước sấy khơng khí thực theo trình tự sau: 159 1) Chọn sơ nhiệt độ khói phía đầu bề mặt đốt tính tốn, mà đầu chưa biết nhiệt độ, chẳng hạn (&') hay (9 ”); 2) Từ nhiệt độ khói chọn sơ bộ, sử dụng cơng thức (6.1), tìm lượng nhiệt khói tỏa bề mật tính tốn (Qr); 3) Từ phương trình (9.1), dùng tính tốn sấy khơng khí hay phương trình (9.4), dùng tính tốn hâm nước, tìm entanpi nước hay khơng khí cuối bề mặt đốt tính tốn entanpi chưa biết Đối với cấp II (theo dòng nước) hâm nước giá trị entanpi cùa nước đầu cấp i"ỊIEK xác định theo cơng thức (9.7); 4) Đối với bề mặt tính xác định hệ số truyền nhiệt k độ chênh nhiệt độ trung bình At; 5) Sừ dụng phương trình (6.2), ta tính lượng nhiệt hấp thụ bề mặt trình trao đổi nhiệt Qx Nếu giá trị lượng nhiệt hấp thụ Qx lệch với lượng nhiệt khói tỏa QG khơng q ± 2%, tính tốn coi kết thúc Nếu độ lệch lớn lượng nhiệt hấp thụ, cần chọn giá trị nhiệt độ khói tính lặp lại, giá trị cuối giá trị nhiệt độ entanpi thỏa mãn công thức (6.1) Khi bố trí nối tiếp bể mặt đốt phía lị, tính tốn coi kết thúc nhiệt độ tìm được coi nhiệt độ khói thải sai lệch so với giá trị chọn đầu tính tốn khơng q ±10°c, nhiệt độ khơng khí nóng sai lệch khơng lớn ± 40"c Nếu độ lệch lớn cần chọn giá trị nhiệt độ khói thải khơng khí nóng, lặp lại tính tốn Khi bố trí bề mặt đốt phía "xen kẽ" việc tính tốn coi kết thúc nhiệt độ tính khói thải lệch với giá trị chọn ban đầu không ±10uc sai số giá trị nhiệt độ nước nhiệt độ khơng khí điểm trung gian cấp hâm nước khơng vượt q ± 10°c Nếu nhiệt độ khói thải tính khác với nhiệt độ giả thiết nhỏ ±10°c, có sai số giá trị trung gian nhiệt độ nước khơng khí vượt qúa ±10°c, việc tính tốn hâm nước sấy khơng khí cần phải lập lại Tính tốn coi kết thúc sau tính lại, nhiệt độ khơng khí nóng sai lệch so với giá trị chọn ban đầu không ± 40nc Nếu nhiệt độ khơng khí nóng sai lệch lớn cần phải lặp lại tính tốn lị Khi độ lệch nhiệt độ khói thải tính khác với nhiệt độ chọn ban đầu lớn ±10"c, cần lập lại tính tốn tồn lị Nếu tính lạp lại, tiêu hao nhiên liệu thay đối không lớn 2% hệ số truyền nhiệt bề mặt đốt đối lưu khơng cần tính lại; chi cần xác giá trị nhiệt độ, độ chênh, nhiệt độ lượng nhiệt hấp thụ toàn hệ thống lị 160 9.4 TÍNH TỐN THIẾT KÊ Dựa vào mục 9.1 người ta lập sơ đồ tính tốn có ghi thơng số khói, nước khơng khí bể mặt đốt phía lị tiến hành phân bố nhiệt hâm nước sấy khơng khí Khi thực tính thiết kế, cần phải đảm bảo độ tăng nhiệt độ khơng khí nóng chọn tính tốn lị Vì phân bố nhiệt bề mặt phía lị, trước hết cần tách riêng lượng nhiệt để sấy khơng khí Khi bố trí cần sấy khơng khí đơn hâm nước (hình 9.1) việc phân bố nhiệt thực theo trình tự sau: 1) Sử dụng phương trình (9.1) xác định lượng nhiệt cần để sấy khơng khí Qs 2) Cho cân lượng nhiệt hấp thụ sấy khơng khí Qs lượng nhiệt khói toả Q0, từ phương trình (6.1) tìm entanpi khói Khi sấy khơng khí bố trí sau hâm nước, theo nhiệt độ lấy đầu tính tốn entanpi khói thải, từ phương trình (6.1) tìm entanpi khói trước sấy khơng khí: r s = r s + Qs/ c p - A a ,r nPC (9.9) Nếu sấy không khí đặt trước hâm nước, theo entanpi khói biết từ tính tốn bề mặt đốt trước, kJ/kg (kJ/m3), xác định entanpi khói sau nó: l”s = I’s - QsAp + Aas-I°nPc (9-10) Theo entanpi khói từ bảng 10 - hay theo đồ thị 10, tìm nhiệt độ khí tương ứng Khói Khói Khói i I I u ( í ( l ) ) I Bộ hâm I nước ) é~0 Nước Bộ sấy khơng khí I III Khơng khí Hình 9.1 Bố trí nối tiếp sấy khơng khí cấp hâm nước Hình 9.2 Các phương án bơ' trí bề mặt đốt phía lị theo "xen kẽ" 161 Nếu nhiệm vụ thiết kế lò định trước độ tăng nhiệt độ khơng khí sấy khơng khí có ống thủy tinh, lượng nhiệt sấy khơng khí ống thép ống thủy tinh phân bố tỷ lệ với độ chênh nhiệt độ khơng khí chọn đầu tính tốn 3) Xác định lượng nhiệt hấp thụ độ chênh nhiệt độ sấy khơng khí Muốn từ tổng lượng nhiệt hấp thụ từ độ chênh nhiệt độ bề mặt đốt phía lị, tính lượng nhiệt hấp thụ độ chênh nhiệt độ sấy khơng khí Nếu độ chênh nhiệt độ hâm nước nhỏ 50°c việc đặt hâm nước lị khơng hợp lý Trong trường hợp cần phân bố lại lượng nhiệt hâm nước sấy khơng khí, ngồi kết cấu buồng đốt dạng nhiên liệu cho, tăng nhiệt độ sấy khơng khí, tồn lượng nhiệt cần phải sử dụng để sấy khơng khí Nếu độ táng nhiệt độ khơng khí lớn q, khơng cho phép, cần giảm nhiệt độ sấy khơng khí xuống thêm 30 - 40°c, lượng nhiệt dư chuyển cho hâm nước Sau phân bố lại lượng nhiệt hâm nước sấy khơng khí, sử dụng phương trình (9.1) để xác lại lượng nhiệt hấp thụ sấy không khí entanpi khói đường khói, sử dụng phương trình (6.1) (9.4) tính xác lại lượng nhiệt hấp thụ hâm nước entanpi nước đầu i"EK, từ định kiểu hâm nước cần dùng Nếu độ sai lệch entanpi nước sôi áp suất bao lò hơi: isoi, nước đầu hâm nước i”EK lớn 125 kJ/kg: isoi-i"E K ^125kJ/kg (9.11) tức loại trừ khả sôi nước hâm nước, lồ đặt hàm nước loại không sôi áp suất bao pB < 2,3 MPa sử dụng hâm nước kiểu ống gang Nếu điều kiện (9.11) khơng thoả mãn tồn bộ hâm nước hay cấp hâm nước loại sôi dùng ống thép Bộ hâm nước kết hợp (cánh gang ống thép trơn) bao gồm đoạn có kết cấu khác nhau, tính riêng theo đoạn Khi tiến hành phân bô' nhiệt phần gang thép hâm nước cần phải xuất phát từ entanpi cho phép cực đại nước đầu bộ hâm nước thép: i"EK, phải thoả mãn điều kiện (9.11) Khi biết giá trị i"EK, tìm nhiệt độ thực cùa nước đầu hâm nước Đối với hâm nước có xảy sơi nước, từ cơng thức (9.8), tính độ chứa X hỗn hợp + nước đầu hâm nước, dùng công thức (6.40) tính nhiệt độ nước quy ước Khi bố trí bề mặt đốt phía lị "kiểu phân nhánh", hâm nước có hai cấp (hình 9.2a) hay cấp (hình 9.2b) Chọn phương án bơ' trí bề mặt kiểu xác định nhiệt độ khói trước bề mặt khả chịu nhiệt vật liệu cấp thứ hai sấy khơng khí Nhiệt độ khói trước sấy khơng khí thép cần khơng lớn 510 - 520°c 162 Nếu nhiệt độ khói trước bề mặt đốt lớn hơn, để giảm trước cấp thứ hai sấy khơng khí cần thiết đặt cấp thứ hai hâm nước, có nghĩa sử dụng cách bơ' trí hình 9.2a Nếu nhiệt độ khói nhỏ hơn, cấp thứ hai hâm nước khơng cần trường hợp (hình 9.2b) Theo mức độ đốt nóng khơng khí nhiệt độ gần tới nhiệt độ khói Đối với nước có xảy ngược lại (hình 9.3) Độ chênh nhiệt độ nhỏ mơi chất tải nhiệt nóng bị hâm nóng đầu "nóng" sấy khơng khí đầu lạnh hâm nước Theo tiêu kinh tế kỹ thuật lò công nghiệp, đô chênh nhiệt 'độ nhỏ môi chất tải nhiệt cần không nhỏ hơn'50°c sấy khơng khí 100°c hâm nước, cịn độ đốt nóng khơng khí cấp sấy khơng khí khơng nhỏ 40% độ đốt nóng tồn bộ, có nghĩa là: t",s - Lí.B - 0-4.(tG3 - tx B) Do nhiệt độ khói trước cấp thứ hai sấy khơng khí: & H B P - nhiệt độ khơng khí sau cấp đầu t"IBp cần thiết thoả mãn điều kiện sau: Oiibp - I g.b + 50; t' ls ^ip.B +50; t 'ls >0,4(tGB + t XB (9.12) đây, số: s - sấy khơng khí; EK - hâm nước; ’ - ký hiệu đầu vào; ” - ký hiệu đầu Khi bố trí mặt đốt phía lị kiểu "xen kẽ”, nhiệt hấp thụ cấp sấy khơng khí xác định sử dụng cơng Hình 9.3 Chế độ nhiệt độ hâm nước sấy khơng khí thức (9.1) theo nhiệt độ khơng khí nóng khơng khí lạnh nhiệt độ cấp t’1Is = t”s, (có xét đến điểu kiện 9.12) Entanpi khói biên sấy khơng khí xác định sá: sau cấp thứ - theo nhiệt độ khói thải, trước cấp thứ hai - theo nhiệt độ khói có tính đến điểu kiệr (9.12) Ở đầu từ cấp thứ hai đầu vào cấp đầu - sử dụng phương trình (6.1) theo khả hấp thụ nhiệt cấp Lượng nhiệt hấp thụ cấp hâm nước tính sử dụng phương trình (6.1), theo entanpi khói biên cấp, tìm tính sấy khơng khí Sau 163 phân bố nhiệt cấp bể mật đốt đi, cần kiểm tra tính xác tất tính tốn cách xác định sai số tính tốn cân nhiệt, theo cơng thức (9.13) Khi tính tốn thiết kế, diện tích bề mặt đốt sấy khơng khí, hâm nước hay cấp chúng, xác định theo phương trình (6.2) Hệ số truyền nhiệt k độ chênh nhiệt độ trung bình At tính chương Các đặc tính cấu tạo hâm nước sấy khơng khí cần để tính k lấy theo đặc tính cấu tạo bể mặt đốt phía lị Trường hợp thiết kế cải tạo lò lấy theo hướng dẫn phụ lục IV bề mặt đốt phía thiết kế 9.5 BẢNG TỔNG HỢP CÁC TÍNH TỐN NHIỆT CỦA LỊ HƠI VÀ SAI s ố TÍNH TỐN CỦA CÂN BANG NHIỆT Trong kết tính nhiệt lò người ta xác định nhiệt độ khói thải, cịn có sấy khơng khí, cần xác định thêm nhiệt độ khơng khí nóng Nếu nhiệt độ tính tốn khói thải lệch so với giá trị chọn ban đầu khơng q ±10°C, cịn nhiệt độ khơng khí nóng khơng lớn tới ±40°C, tính tốn trao đổi nhiệt lị coi kết thúc nhiệt độ tìm giá trị cuối Theo nhiệt độ khói thải, người ta tính xác tổn thất nhiệt với khói thải ỡyx, hiệu suất lò r|PG lưu lượng nhiên liệu Bp Tiếp theo, giá trị tính tốn nhiệt độ khơng khí nóng, người ta xác lại nhiệt hữu ích buồng đốt QT [cơng thức (5.16)] lượng nhiệt hấp thụ bề mặt hấp thụ xạ buồng đốt QLT [theo công thức (5.34)] Sau xác giá trị cân bằng, người ta lập bảng tổng hợp tính nhiệt lị (bảng 9.5) Ở có giá trị thơng số khói lượng nhiệt hấp thụ bề mặt đốt đối lưu, xác định theo phương trình (6.1), lượng nhiệt khói toả Theo số liệu bảng tổng hợp, xác định sai số tính tốn cân nhiệt lị hơi, kJ/kg (kJ/m3): A Q = QpP ìlih đây: Ql t , Qk , Qpe , Q EK - (QTl + Q k + Q p e.+ Q ek)-(1 - q4/ 100) (9.13) - lượng nhiệt hấp thụ bé mặt đốt buồng đốt, giàn feston chùm ống sinh nhiệt hâm nước, kJ/kg (kJ/m ) Giá trị sai số tính đúng, phải khơng lớn 0,5% QpP 164 Bảng 9.5 Bàng tổng hợp tính nhiệt lị Thông số Ký hiệu Đơn vị kJ/kg (kJ/m3) Nhiệt độ khói thải Qrp &yx Tổn thất nhiệt khói thải qa % Hiệu suất lò Tllh B % kg/s (m3/s) Nhiệt độ khơng khí nóng k ìB °c Nhiệt khơng khí mang vào Qb kJ/kg (kJ/m3) Lượng nhiệt toả hữu ích kJ/kg (kJ/m3) Nhiệt độ khói đầu Qt ”t Lượng nhiệt hấp thụ QL kJ/kg (kJ/m3) Entanpi khói khí đầu T” 1T kJ/kg (kJ/m3) Nhiệt độ khói đầu vào ơ’ °c Nhiệt độ khói đầu S” °c Entanpi khói đầu vào I’ kJ/kg (kJ/m3) Entanpi khói đầu I” kJ/kg (kJ/m3) Lượng nhiệt hấp thụ bề mặt đốt Q kJ/kg (kJ/m3) Giá trị tính tốn Cân nhiệt Nhiệt trị nhiên liệu Tiêu hao nhiên liệu °c Buồng đốt °c Giàn feston, chùm ống bay nhiệt, hâm nước sấy khơng khí * Riêng bể mặt hâm nóng 165 ... bề mặt sinh hơi; 10 - nồi hơi; 11 - nhiệt vào tuabin; 12 13 - thiết bị nhiệt hơi; 14 15 - thổi không khí vào; 16 - ống dẫn khơng khí; 17 - đường khí ngang; 18 - thiết bị nhiệt trung gian; 19 - khu vực... tích lý thuyết thành phần khác sản phẩm cháy viết dạng: - Khí ba nguyên tử: 1ro2 = Vro2 • (° í)) ro2 ( 1. 11) 1n2 = V£2 ( c» )N2 ( 12 ) 1h2o = v h2o -(c$ ) h2o (1. 13) - Nitơ: - Hơi nước: I ro2 , I... Bảng 1. 1 Các nồi lượng ổn định Thông sô' nhiệt Phân loại theo áp suất Năng suất định mức, Dđm, T/h Nhiệt độ, °c Áp suất, MPa Hơi Hơi nhiệt lần hai Trung bình 440 - 10 ; 16 ; 25; 35; 50; 75 Cao 10