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,… 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. Đầu đốt cũng là một trong những bộ phận giúp đốt nhiên liệu tạo ra nhiệt sinh hơi nước, để tạo ra năng lượng phục vụ cho các ngành công nghiệp. Nhằm ôn lại kiến thức đã học về lò hơi đã được học và để bước đầu làm quen với việc tìm hiểu về lò hơi, trong học kỳ này em được nhận nhiệm vụ tìm hiểu, nghiên cứu về những tính chất, hình dạng và cách bố trí đầu đốt, thiết kế đầu đốt. Có ba phương pháp chính để đốt than nghiền nhỏ trong lò. Dựa trên định hướng của chúng trong lò, chúng được phân loại thành lò hơi dạng nằm ngang (phản lực đối lập hoặc đốt phía trước), lò hơi đốt dạng đứng và đốt dạng nghiêng. Các đầu đốt nằm ngang và nằm đứng được mô tả trong Chương 9. Chương này mô tả các nguyên tắc hoạt động và quy trình thiết kế của đầu đốt loại góc. Chúng còn được gọi là đầu đốt loại tiếp tuyến bởi vì ở đây than nghiền và không khí được phun tiếp tuyến vào một vòng tròn tưởng tượng ở trung tâm từ bốn góc của lò. Loại này được giới thiệu và sử dụng bởi International Combustion ở Anh, và ABB Combustion Engineering ở Hoa Kỳ. Hiện nay, nó được sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới, đặc biệt là trong lò hơi được thiết kế bởi ABB CombuStlon Engineering và các cộng sự của họ.
KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO BÁO CÁO MÔN HỌC *** MƠN: LỊ HƠI CHỦ ĐỀ: TANGENTIALLY FIRED BURNERS (ĐỐT CHÁY TIẾP TUYẾN) MÃ MÔN HỌC: THỰC HIỆN: LỚP: NĂM HỌC: GVHD: Thành Phố Hồ Chí Minh, 27 tháng 11 năm 2022 DANH SÁCH THÀNH VIÊN NHÓM Tên đề tài: Tangentially Fired Burners STT HỌ VÀ TÊN SINH VIÊN PHÂN CHIA MSSV CƠNG VIỆC TỈ LỆ % HỒN THÀNH Ghi chú: - Tỷ lệ % = 100%: Mức độ phần trăm sinh viên tham gia Nhận xét giáo viên ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… Ngày 27 tháng 11 năm 2022 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành chủ đề báo cáo trước hết em xin gửi đến quý thầy, cô giáo khoa đào tạo chất lượng cao trường đại học sư phạm kỹ thuật Tp.HCM lời cảm ơn chân thành Trước hết, em xin gửi lời cảm ơn chân thành thầy tận tình hướng dẫn, truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm cho em suốt trình thực chủ đề báo cáo Em xin bày tỏ lịng biết ơn tới thầy giảng viên trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM nói chung thầy mơn Nhiệt nói riêng truyền đạt cho chúng em kiên thức môn sở ngành môn chuyên ngành, giúp chúng em có sở lí thuyết vững tạo điều kiện giúp đỡ chúng em trình học tập thời gian em thực báo cáo Tuy nhiên, kiến thức thân chúng em hạn chế, q trình tìm hiểu, nghiên cứu, hồn thiện cáo cáo này, nhóm chúng em khơng tránh khỏi sai sót, kính mong nhận ý kiến bảo thầy góp ý bạn Cuối cùng, em xin chúc quý Thầy cô có sức khỏe dịi để cống hiến thật nhiều nghiệp cao quý minh Một lần nữa, nhóm em xin chân thành cảm ơn! Trân trọng Sinh viên thực hiện: MỤC LỤC PHẦN 1: MỞ ĐẦU 1 Giới thiệu PHẦN 2: NỘI DUNG .2 2.1 Mô tả chung 2.1.1 Nguyên tắt đốt góc nghiêng 2.1.2 Hình dạng lị bố trí đầu đốt 2.1.3 Yêu cầu thiết kế đốt tiếp tuyến .10 2.2 Thiết kế đầu đốt với khơng khí ngoại vi 11 2.2.1 không khí ngoại vi 11 2.2.2 Ảnh hưởng không khí ngoại vi đến q trình đốt cháy 11 2.3 Thiết kế lò đốt nghiêng .11 2.3.1 Các loại đầu đốt nghiêng 12 2.3.2 Đặc điểm khí động học đầu đốt nghiêng 13 2.3.3 Một số tiêu chuẩn thiết kế 13 2.4 Đầu đốt cho than bitum .14 2.5 Lò đốt PC đốt than antraxit than gầy 17 2.5.1 Khơng khí sơ cấp 18 2.5.2 Khơng khí thứ cấp 19 2.5.3 Khơng khí thứ ba 20 2.6 Lò đốt trực tiếp đốt than nâu .21 2.6.1 Thơng số thiết kế lị đốt than nâu 21 2.6.2 Ví dụ số lị đốt than nâu 22 2.7 Đầu đốt đa nhiên liệu 24 2.8 Phương pháp thiết kế cho lò đốt tiếp tuyến 25 2.8.1 Lựa chọn công suất đầu đốt 26 2.8.2 Phương pháp thiết kế 26 2.9 Ví dụ thiết kế đầu đốt .28 DANH PHÁP 34 KÝ HIỆU 35 PHẦN 3: KẾT LUẬN 37 PHẦN 4: TÀI LIỆU THAM KHẢO 38 DANH SÁCH HÌNH Hình 1: Hình ảnh mặt phẳng lị đốt tiếp tuyến thể Hình 2: Khí động học lị nung tiếp tuyến (a) phân bố vận tốc dọc trục độ cao khác lò (b) phân bố vận tốc tiếp tuyến mặt phẳng nằm ngang tiết diện I Hình 3: Hình dạng cách xếp đầu đốt lò đốt tiếp xúc khác Hình 4: Ví dụ số kiểu cửa điều tiết khơng khí vịi đốt tiếp tuyến .7 Hình Một nhìn đầu đốt tiếp tuyến vịi phun nghiêng tồn ngắn Hình 6: Sơ đồ đánh lửa vòi đốt tiếp .8 Hình 7: Bố trí vịi điển hình vịi đốt tiếp Hình 8: Bố trí vịi phun lị đốt than nâu lị 200t/h 10 Hình 9: Thiết kế đầu đốt tiếp tuyến vòi nghiêng dài 12 Hình 10: Thơng số hình học vịi phun nghiêng ngắn 13 Hình 11: Khơng khí sơ cấp có tốc độ thấp theo luồng khí thứ cấp có tốc độ cao từ vòi liền kề hệ thống đốt than bitum 15 Hình 12: Vịi phun khí sơ cấp cho vịi đốt than bitum dịng chảy trực tiếp cải tiến vịi phun khí sơ cấp thể đây, phận làm lệch hướng chỗ uốn cong thay cánh ngang để khuyến khích hỗn hợp PC khơng đồng .16 Hình 13: Sử dụng phần đặc biệt đầu vòi để cải thiện độ ổn định lửa 17 Hình 14: Bố trí đầu đốt cho nồi than antraxit .18 Hình 15: Bố trí ống khói cho nồi 220 T/H 23 Hình 16: Một vịi đốt đa nhiên liệu để đốt cháy khí dầu lị cao PC 24 Hình 17: Lượng nhiệt đầu vào tối đa cho phép vòi đốt tăng theo nhiệt độ nung chảy tro (ft) diện tích tiết diện lị 26 DANH SÁCH BẢNG Bảng 1: Đặc điểm thiết kế vòi đốt dòng chảy trực tiếp .15 Bảng 2: Khoảng cách vịi phun khí cấp ba 21 Bảng 3: Chi tiết thiết kế số lò đốt PC đốt than nâu 23 Bảng 4: Số lượng cơng suất vịi đốt cho nồi khác .25 Bảng 5: Vận tốc khơng khí sơ cấp ( W1 ) thứ cấp ( W2 ) khuyến nghị .27 Bảng 6: Lựa chọn góc nghiêng vịi phun khí .27 Bảng 7: Tính tốn kích thước đầu đốt 28 Bảng 8: Ví dụ thiết kế đầu đốt .30 Bảng 9: Kết cuối vòi đốt thiết kế 34 PHẦN 1: MỞ ĐẦU Giới thiệu Lò thiết bị thiếu kinh tế quốc dân, quốc phịng Nó khơng dùng khu công nghiệp lớn như: nhà máy nhiệt điện, khu công nghiệp khí,…mà cịn sử dụng sở sản xuất nhỏ để phục vụ sản xuất nhu cầu hàng ngày như: sưởi ấm, nhà máy dệt, sấy, nấu cơm,… Trong nhà máy nhiệt điện, lị thiết bị khơng thể thiếu đồng thời thiết bị vận hành phức tạp, có nhiệm vụ sản xuất nhiệt để cấp cho tc bin 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 Đầu đốt phận giúp đốt nhiên liệu tạo nhiệt sinh nước, để tạo lượng phục vụ cho ngành công nghiệp Nhằm ơn lại kiến thức học lị học để bước đầu làm quen với việc tìm hiểu lị hơi, học kỳ em nhận nhiệm vụ tìm hiểu, nghiên cứu tính chất, hình dạng cách bố trí đầu đốt, thiết kế đầu đốt Có ba phương pháp để đốt than nghiền nhỏ lị Dựa định hướng chúng lò, chúng phân loại thành lò dạng nằm ngang (phản lực đối lập đốt phía trước), lị đốt dạng đứng đốt dạng nghiêng Các đầu đốt nằm ngang nằm đứng mô tả Chương Chương mô tả nguyên tắc hoạt động quy trình thiết kế đầu đốt loại góc Chúng cịn gọi đầu đốt loại tiếp tuyến than nghiền khơng khí phun tiếp tuyến vào vòng tròn tưởng tượng trung tâm từ bốn góc lị Loại giới thiệu sử dụng International Combustion Anh, ABB Combustion Engineering Hoa Kỳ Hiện nay, sử dụng rộng rãi tồn giới, đặc biệt lị thiết kế ABB CombuStlon Engineering cộng họ PHẦN 2: NỘI DUNG 2.1 Mô tả chung Việc xếp đầu đốt tiếp xúc đơn giản quan trọng Bốn đốt đặt bốn góc lị (Hình 10-1a) Các đầu đốt cháy tiếp xúc vòng tròn tưởng tượng trung tâm lò, tạo thành cầu lửa xốy Hình 10- 1b Các đầu đốt gọi đầu đốt tiếp tuyến đốt dạng góc Các lớp than phun khí (đầu đốt) xen kẽ xếp chồng lên bốn góc lị Nói chung đốt góc củ thể nhận than từ tất nhà máy than.Vì vậy, lý mà nhà máy khơng hoạt động, độ ổn định lửa không bị ảnh hưởng Đầu đốt dầu, sử dụng cho hoạt động khởi động tải thấp, đặt cho đầu đốt than nghiền thành bột tiếp cận tốt với lửa dầu để đánh lửa Tương tự, bơm phun khí thứ cấp xếp chồng lên góc để cung cấp khơng khí thứ cấp cho q trình đốt cháy (Hình 2.9) 2.1.1 Ngun tắt đốt góc nghiêng Đốt góc hình 2.1, sử dụng rộng rãi nồi đốt than dầu cỡ lớn cỡ trung bình, luồng khí mang theo than nghiền thành bột(PC) Khơng khí hấp thụ khí nóng từ khơng gian nó, hấp thụ nhiệt xạ lửa lị Do nhiệt độ hỗn hợp tăng lên, dẫn đến bốc cháy Hình 2.1(a) sơ đồ bố trí đầu đốt Hình 2.1 (b) ảnh chụp lửa tạo thành Hình 1: Hình ảnh mặt phẳng lò đốt tiếp tuyến thể Cường độ lửa rõ ràng từ ảnh (Hình 2.1b) lị nung lấy từ đỉnh Khơng khí thứ cấp vào lị dạng dịng thẳng Trục hình học luồng khơng khí tiếp xúc với vịng trịn tưởng tượng trung tâm lò Điều làm tăng cường q trình trộn lị Hình 2.2 cho thấy mơ hình dịng chảy thiết lập luồng khơng khí tiếp xúc vào lị Một vịng xoắn khơng khí mạnh lên dọc theo trục lò Các trục tia phun từ vòi phải thiết xúc với đường trịn có đường kính d0 (Hình 2.2) Nhiều đầu đốt xếp chồng lên xếp chồng lên góc lị Vì vậy, tất tia khí kết hợp với để tạo thành xoáy mạnh trung tâm Trong thực tế, tương tác tia lực lân cận, tia lệch khỏi trục đốt Hình 2: Khí động học lị nung tiếp tuyến (a) phân bố vận tốc dọc trục độ cao khác lò (b) phân bố vận tốc tiếp tuyến mặt phẳng nằm ngang tiết diện I Vì vậy, đường kính vịng xốy thực tế hình thành, dy lớn đường kính vịng nung (do) hình thành trục đốt vịng trịn lửa thực tế gọi vòng tròn thực Đường kính vịng trịn thực, dy thường xác định vòng tròn bao quanh dòng chảy miêu tả cho vận tốc tiếp tuyến tối đa lò Sức mạnh chùm tia góc chúng khơng giống nhau, minh họa hình 2.2 Vì vậy, hình dạng vịng trịn tiếp tuyến thực tế đơi hình elip Biên dạng vận tốc, hiển thị (Hình 2.2), tạm thời tách dịng quay thành hai phần Phần lõi xốy bên vịng trịn thực gọi vùng bán rắn Ở chuyển động quay hệ thống treo khí-rắn tương tự chuyển động quay vật rắn Phần cịn lại bên ngồi đường tròn thực gọi vùng tựa tương đương Ở vận tốc tiếp tuyến khí giảm dọc theo khoảng cách xun tâm từ tâm lị Do đó, vận tốc tiếp tuyến lị biểu thị sơ theo phương trình sau: d k 2 n đó: k số xác định thực nghiệm Số mũ n cho n 1 vùng tương đương n vùng bán rắn d đường kính vịng quay * Một số tính đốt cháy tiếp xúc sau: Độ ổn định đánh lửa trình nung tiếp xúc tốt điều kiện khí động học thuận lợi lị Tuy nhiên, mơ hình dịng chảy lò bị ảnh hưởng mạnh mẽ điều kiện đốt cháy vịi đốt q trình đốt cháy làm thay đổi dịng chảy Dịng xốy mạnh hình thành bốn dải tia va chạm làm tăng đáng kể trao đổi nhiễu loạn, từ tăng cường khối lượng nhiệt truyền động lượng Do đó, q trình đốt cháy hạt nhiên liệu tăng tốc sau đánh lửa Sự phân tán nhiễu loạn lị tốt Do đó, tốc độ giải phóng nhiệt đồng lị Điều giúp lửa lan rộng khắp lò tạo độ bao phủ lò tốt Mỗi dải đầu đốt bao gồm vịi phun cho khơng khí cấp hai cấp ba Chúng kiểm sốt điều chỉnh dễ dàng tải thay đổi Cấu hình lị nồi đốt góc đơn giản Vì nồi cơng suất lớn dễ dàng sử dụng kiểu đốt Khi sử dụng đầu đốt nghiêng, nhiệt độ khí lối lị điều chỉnh cách thay đổi góc nghiêng chúng Điều kiểm soát nhiệt độ nhiệt nước Việc điều chỉnh vòi đốt dễ dàng để bơm khơng khí theo giai đoạn cần thiết để kiểm sốt khí thải NOx… 2.1.2 Hình dạng lị bố trí đầu đốt Các đầu đốt xếp theo cấu hình khác tùy thuộc vào hình dạng chọn lị Các hình dạng khác mặt cắt ngang lị bố trí đầu đốt tương ứng thể dạng sơ đồ (Hình 2.3) * Các loại cấu hình lị vị trí ban đầu Sau danh sách cách xếp đầu đốt hình dạng lị để nung tiếp xúc Một số cấu hình sử dụng phổ biến cấu hình khác - Dạng hình vng (Hình 2.3a) Đây cách xếp sử dụng phổ biến Ở ống dẫn khơng khí than nghiền bố trí đối xứng Đơi xếp sử dụng vị trí cột nồi bốn góc