Đồ án tốt nghiệp thiết kế lò hơi tầng sôi tuần hoàn công suất 3000kw đốt nhiên liệu trấu

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CÔNG NGHỆ NHIỆT - ĐIỆN LẠNH o0o THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ LỊ HƠI TẦNG SƠI TUẦN HỒN CƠNG SUẤT 3000KW ĐỐT NHIÊN LIỆU TRẤU GVHD : ThS MÃ PHƯỚC HỒNG BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA: CÔNG NGHỆ NHIỆT – ĐIỆN LẠNH NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: TẠ THANH PHƯƠNG LỚP : 05N1 Khóa:2005-2010 KHOA : CƠNG NGHỆ NHIỆT- ĐIỆN LẠNH Tên đề tài: THIẾT KẾ LỊ HƠI TẦNG SƠI TUẦN HỒN CÔNG SUẤT 3MW ĐỐT NHIÊN LIỆU TRẤU Các số liệu ban đầu: Năng suất sinh bão hoà 3000kw, nhiên liệu trấu, đốt buồng lửa tầng sôi tuần hồn Nội dung thuyết minh: Chương 1: Tính cấp thiết đề tài Chương 2:Cơ sở lý thuyết tầng sơi Chương 3:Sự hình thành NOx,SOx khói cháy giải pháp kỹ thuật lò tầng sơi Chương 4:Tính cân nhiệt lị Chương 5:Tính tốn trao đổi nhiệt lị tầng sơi Chương 6:Tính khí động lị Chương 7:Thiết kế buồng lọc bụi xyclon chùm Chương8:Vận hành lị tầng sơi Các vẽ đồ thị: Mặt bố trí lị Sơ đồ cấu tạo lị tầng sơi Cấu tạo buồng đốt Cấu tạo cụm đối lưu Cấu tạo balon Sơ đồ cấu tạo xiclon chùm Giáo viên hướng dẫn: ThS MÃ PHƯỚC HOÀNG Giáo viên duyệt : PGS.TS HOÀNG NGỌC ĐỒNG Ngày giao nhiệm vụ : 18/02/2010 Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 30/05/2010 Thông qua môn Ngày Tháng .Năm 2010 TRƯỞNG KHOA (Ký,ghi rõ họ tên) CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ký,ghi rõ họ tên) CÁN BỘ DUYỆT (Ký,ghi rõ họ tên) Sinh viên hoàn thành nộp toàn báo cáo cho môn Ngày Tháng .Năm 2010 Kết điểm đánh giá: Ngày Tháng .Năm 2010 CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG (Ký, ghi rõ họ tên) MỤC LỤC NHIỆM VỤ THIẾT KẾ .i NHIỆM VỤ THIẾT KẾ .i ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i MỤC LỤC iii MỤC LỤC iii CHƯƠNG CHƯƠNG TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI .1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI .1 1.1 TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN CỦA LÒ HƠI: 1.2 TÌNH HÌNH THỰC TẾ : 1.3 Tình hình khả sử dụng lị tầng sôi vào thực t ế Việt Nam: CHƯƠNG 2: CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TẦNG SÔI .6 CƠ SỞ LÝ THUYẾT TẦNG SÔI .6 2.1 GIỚI THIỆU KỸ THUẬT TẦNG SÔI: .6 2.2 CÁC YẾU TỐ ẢNH H ƯỞNG ĐẾN Q TRÌNH THỦY ĐỘNG CỦA L ỚP SƠI 19 24 24 CHƯƠNG 3: .24 CHƯƠNG 3: .24 SỰ HÌNH THÀNH NOX VÀ SOX TRONG KHÓI KHI CHÁY VÀ CÁC GIẢI PHÁP KỸ THUẬT CỦA LỊ TẦNG SƠI 24 SỰ HÌNH THÀNH NOX VÀ SOX TRONG KHÓI KHI CHÁY VÀ CÁC GIẢI PHÁP KỸ THUẬT CỦA LỊ TẦNG SƠI 24 3.1 SỰ HÌNH THÀNH NOX TRONG KHĨI KHI CHÁY VÀ GIẢI PHÁP K Ỹ THUẬT: 24 3.3 CƠ CHẾ HÌNH THÀNH VÀ PHÂN HỦY N2O: 29 3.4 ĐẶC ĐIỂM QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH N2O TRONG BU ỒNG ĐỐT TẦNG SƠI TU ẦN HỒN: 30 3.5 PHƯƠNG PHÁP GIẢM N2O PHÁT THẢI TRONG BNGG LỬA TẦNG SƠI: 32 3.6 VẤN ĐỀ HÌNH THÀNH SO2 TRONG QUÁ TRÌNH CHÁY VÀ GIẢI PHÁP K Ỹ THUẬT: 34 3.7 PHƯƠNG PHÁP CHÁY ÍT KHÍ PHÁT THẢI SO2 TRONG LỊ HƠI ĐỐT BỘT THAN TẦNG SÔI: 34 3.8 XỬ LÝ KHÍ SO2 BằNG VƠI VÀ ĐOLOMIT TRỘN VÀO THAN: 36 CHƯƠNG 38 CHƯƠNG 38 TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT LÒ HƠI 38 TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT LỊ HƠI 38 4.1 CÁC THÔNG SỐ THIẾT KẾ BAN ĐẦU: 38 4.2 TÍNH THỂ TÍCH KHƠNG KHÍ VÀ SẢN PHẨM CHÁY LÝ THUYẾT .39 4.3 ENTANPY CỦA KHƠNG KHÍ VÀ SẢN PHẨM CHÁY 42 4.4 TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT 44 4.5 LƯỢNG TIÊU HAO NHIÊN LIỆU: 45 4.6 NHIỆT THẾ THỂ TÍCH BUỒNG LỬA: 46 4.7 TÍNH TỐN CHẾ ĐỘ SÔI: 47 4.7 TÍNH TỐN CHẾ ĐỘ SƠI: 47 CHƯƠNG 53 CHƯƠNG 53 TÍNH TỐN TRAO ĐỔI NHIỆT LỊ TẦNG SƠI .53 TÍNH TỐN TRAO ĐỔI NHIỆT LỊ TẦNG SƠI .53 5.1 TÍNH TRAO ĐỔI NHIỆT TRONG BUỒNG LỬA: 53 5.2 TÍNH NHIỆT TRONG BUỒNG LẮNG : .60 5.3 TÍNH NHIỆT DÀN ĐỐI LƯU: 66 5.4 TÍNH TRAO ĐỔI NHIỆT BỘ HÂM NƯỚC 83 CHƯƠNG 88 CHƯƠNG 88 TÍNH KHÍ ĐỘNG LỊ HƠI .88 TÍNH KHÍ ĐỘNG LÒ HƠI .88 6.1 TÍNH KHÍ ĐỘNG LỊ HƠI : 88 6.2 TÍNH CHỌN QUẠT GIĨ : 88 6.3 TÍNH CHỌN QUẠT KHĨI: 101 116 116 CHƯƠNG 7: .117 CHƯƠNG 7: .117 THIẾT KẾ BUỒNG LỌC BỤI XYCLON CHÙM 117 THIẾT KẾ BUỒNG LỌC BỤI XYCLON CHÙM 117 7.1 TÁC HẠI CỦA BỤI: 117 7.2 PHÂN LOẠI CÁC PHƯƠNG PHÁP LỌC BỤI: 118 7.3 THIẾT KẾ XYCLON CHÙM: 119 Tài liệu tham khảo 131 Tài liệu tham khảo 131 GVHD: : ThS MÃ PHƯỚC HỒNG Đồ Án Tốt Nghiệp CHƯƠNG TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1.1 TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN CỦA LỊ HƠI: Lị thiết bị khơng thể thiếu kinh tế quốc dân, cơng nghiệp đại Khơng dùng khu công nghiệp lớn nhà máy nhiệt điện, khu cơng nghiệp, mà cịn sâu sở kinh tế nhỏ, nấu cơm, sấy, sưởi ấm v.v Trong nhà máy nhiệt điện, lò thiết bị lớn vận hành phức tạp Nó có trình độ khí hố tự động hố cao, làm việc bảo đảm hiệu suất tương đối cao Nó có nhiệm vụ sản xuất để cung cấp chạy Tuabin Trong lĩnh vực công nghiệp, lò dùng để sản xuất nước Hơi nước làm chất trung gian tải nhiệt Nó truyền nhiệt lượng cho sản phẩm cần gia nhiệt thiết bị trao đổi nhiệt Việc dùng lò để sản xuất nước trung gian sau nước gia nhiệt cho vật phẩm so với dùng thiết bị khác để gia nhiệt có ưu điểm so với dùng điện để gia nhiệt So với lò dùng điện dễ tự động hoá, thiết bị đơn giản gọn nhẹ, khơng cần phải có phân xưởng để sản xuất nhiệt đỡ tốn đường ống vận chuyển v.v Nhưng có nhược điểm chi phí vận hành cao, hiệu suất so với tồn lại thấp muốn có điện (trong điều kiện nhiệt điện chiếm phần lớn) ta phải đốt nhiên liệu Dùng thiết bị lò để thu nhận nhiệt lượng toả nhiên liệu, sinh đưa qua phận sản xuất điện (biến nhiệt thành năng, biến thành điện năng) Nếu dùng điện để sản xuất lại nhiệt lãng phí lớn Do thiết bị lị dùng môi chất trung gian nước chế tạo sử dụng rộng rãi So với dùng khói nóng để gia nhiệt, việc sử dụng khói nóng để gia nhiệt trực tiếp sử dụng rộng rãi Do tiếp xúc trực tiếp nên hiệu suất cao, thiết bị gọn Trang Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: : ThS MÃ PHƯỚC HỒNG nhẹ, có nhược điểm: dùng gia nhiệt vật phẩm không yêu cầu độ sạch, trình độ thẩm mỹ khơng ảnh hưởng thành phần hoá học Nên vật phẩm yêu cầu chất lượng cao dùng chất tải nhiệt trung gian, tức cần thiết bị lò So với dùng thiết bị lượng khác: Việc sử dụng lượng lượng mặt trời, lượng gió v.v cịn chưa phổ biến công suất chưa ổn định Với lò lớn việc sử dụng nhiên liệu rắn, lỏng, khí cịn phụ thuộc vào vị trí Phải xem xét tốn kinh tế việc vận chuyển sinh giá thành vận hành Ngồi phải kể đến nhiễm mơi trường Dưới giới thiệu vài loại đặc trưng để làm rõ q trình thay đổi cơng nghệ lị theo lịch sử phát triển lò : a) Lò ống lò: Là lò đơn giản có dạng bình hình trụ, khói đốt nóng ngồi bình Để tăng bề mặt truyền nhiệt lị người ta tăng số bình lị, có nghĩa tăng bề mặt truyền nhiệt lị cách đặt vào bình lớn đến ba ống 500÷800 mm gọi ống lị Ưu điểm loại lị khơng địi hỏi nhiều bảo ơn buồng lị, tích chứa nước lớn Nhược điểm khó tăng bề mặt truyền nhiệt theo yêu cầu công suất, sinh thường bảo hịa, thường có cơng suất nhỏ b) Lò ống lửa : Tương tự ống lò, ống lò thay ống lửa với kích thước bé ( 50÷150) Khói sau khỏi ống lửa cịn quặc hai bên đốt nóng bên ngồi lị Trang Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: : ThS MÃ PHƯỚC HOÀNG Ưu điểm loại lò bề mặt truyền nhiệt lớn, suất tiêu hao kim loại giảm so với ống lò Nhược điểm loại hạn chế khả tăng công suất chất lượng theo yêu cầu c) Lị ống nước tuần hồn tự nhiên: Sự phát triển động nước đòi hỏi lò phải có sản lượng lớn, thơng số cao, đồng thời phải giảm bớt tiêu hao kim loại cho việc chế tạo lò hơi, nâng cao suất bốc lị Vì người ta cải tiến thay hệ thống ống lò ống lửa ống nước có đường kính 40÷100 mm.Và với phát triển trình nghiên cứu cải tiến không ngừng nên loại ngày tăng thông số cơng suất lị Có loại điển hình sau: - Lị ống nước nằm ngang - Lị có bao đặt nằm ngang - Lị ống đứng - Lò hai bao kiểu KP - Lò hai bao kiểu KB - Lò đốt than bột d) Lò trực lưu: Lị trực lưu có mơi chất chuyển động cưỡng bức, đặc điểm làm việc mơi chất làm việc chiều, từ lúc vào trạng thái nước cấp tới lúc trạng thái nhiệt có thơng số quy định Ưu điểm: Do khơng có bao có ống góp nên tốn kim loại, khung lị bảo ơn nhẹ nhàng thuận lợi Cho phép tăng áp suất lên cao, khắc phục nhược điểm lị tuần hồn tuần hồn bé khơng có tuần hồn Nhược điểm: Nước cấp vào lị yêu cầu phải chất lượng cao, khó thay đổi cải tiến lò Trang Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: : ThS MÃ PHƯỚC HỒNG e) Lị đặc biệt : Là loại lị có điều kiện làm việc đặc biệt áp lực cao, công suất cao, nhiệt độ cao …Nó gồm có loại lị là: Lị có áp suất cao buồng lửa, lị phản ứng sinh nhà máy điện nguyên tử 1.2 TÌNH HÌNH THỰC TẾ : Hiện giá loại nhiên liệu hóa thạch dầu mỏ, khí đốt… mức cao, mặc khác nguồn khai thác ngày cạn kiệt Trong nước ta cịn nhiều nhiên liệu xấu chưa sử dụng có hiệu loại than xấu có nồng độ lưu huỳnh cao Chất thải dân dụng công nghiệp yêu cầu phải có cơng nghệ xử lý thích hợp nhằm bảo vệ môi trường tận dụng phần làm nguồn lượng Việc ứng dụng buồng lửa tầng sôi để xử lý nhiệt chất thải rắn ứng dụng rộng rải giới Những năm gần đây, kỹ thuật đốt tầng sôi đẩy mạnh nghiên cứu ứng dụng công nghiệp ưu điểm nỗi bậc so với phương pháp đốt truyền thống khác như: công suất buồng đốt không giới hạn, khả đốt đồng thời nhiều loại nhiên liệu khác nhau, hiệu trình cháy cao, cường độ trao đổi nhiệt lớn, chi phí chuẩn bị nhiên liệu thấp, giảm tối thiểu khí độc hại NOX, SOX, đốt loại nhiên liệu xấu, thành phần lưu huỳnh cao, độ ẩm cao, độ tro lớn, khí đốt thải khí độc hại… Cơng nghệ đốt tầng sơi cát có khả đốt hiệu loại nhiên liệu xấu như: trấu, mùn cưa, vỏ cà phê chất thải khó xử lý sau thu hoạch Ưu điểm công nghệ tầng sôi cát là: đốt hầu hết phế thải nông lâm nghiệp trấu, vỏ cà phê, mùn cưa, rơm rạ, bã mía…Q trình cháy triệt để phế thải vùi lớp cát có nhiệt độ cao ( >850 0C ) thời gian lưu lại vùng cháy lâu đảm bảo gần cháy kiệt nhiên liệu Hiệu suất buồng đốt đạt 90%, khơng gây nhiễm mơi trường lượng khí phát thải nhiễm q trình cháy thấp Đốt phế liệu có độ ẩm độ tro, lượng lưu huỳnh cao từ 30÷40% Q trình Trang GVHD: : ThS MÃ PHƯỚC HỒNG Đồ Án Tốt Nghiệp 4.7.2.3.Tính toán tốc độ làm việc tối ưu: Tốc độ làm việc tối ưu tốc độ mà chế độ sơi ổn định Nói cách khác chế độ chiều cao lớp vật liệu sơi chiều cao lớp sôi không thay đổi Do nguyên tắc tốc độ ổn định thỏa mãn điều kiện: ω = ωs[2 ÷ 3] Vậy vận tốc làm việc tối ưu là: ωtư = 0,6÷ 0,9 m/s 4.7.2.4 Tính tốn độ rỗng lớp sơi: Độ rỗng lớp sơi tỉ số thể tích trống tổng thể tích lớp sơi Độ rỗng lớp sơi tính theo cơng thức thực nghiệm sau: 18.Re 0,36.Re Ar ε 0,21 ( 3) d Re = 2,18.1,2.10 137.10 19,09 Vậy độ rỗng lớp sôi: ε 18.19,09 0,36.19,09 ,21 ) 4656 =( 0,62 4.7.2.5 Tính tốn phân phối khí: Khi chế độ sơi ổn định trở lực lớp sôi xác định theo công thức: Δpb = ρh.H0.g, [Pa] ( 3) Trong đó: Ho: chiều cao lớp sôi g: gia tốc trọng trường ρh : khối lượng riêng vật liệu sôi Trang 50 GVHD: : ThS MÃ PHƯỚC HOÀNG Đồ Án Tốt Nghiệp Δpb =1650.0,2.9,81=3237,3 Pa =330mmH2O Trở lực phận phối khí: Δppp = K.Δpb Giá trị K nằm khoảng 0,1 ÷ 0,3 Chọn K = 0,15 Δppp = 0,15.3237,3 = 486 Pa Vận tốc khơng khí miệng phun phân phối khí ωo ωo ppp Cd 0,5 g or Trong đó: Cd có giá trị 0,8 [ 1] ρgor: Khối lượng riêng khơng khí bên cạnh lỗ phân phối khí Tại miệng phận phân phối khí có nhiệt độ trung bình là: t = (850 + 30)/2 = 440oC Tra bảng thông số khơng khí ta có: ρgor = 0,815 kg/m3 Thay giá trị vào ta có: ωo = 0.8 2.3237,3 0,815 0, 50,5m / s Chọn đường kính ngồi lỗ phun dp =10 mm Lưu lượng khơng khí lỗ phun: Vp = 50,5 o d2 p 3,14.0,01 3,96.10 3m / s Chọn đường kính ống phun mm, ống phun bố trí miệng thổi đối xứng Trang 51 GVHD: : ThS MÃ PHƯỚC HOÀNG Đồ Án Tốt Nghiệp Lưu lượng khơng khí ống phân phối: = 4.Vp = 4.3,96.10-3 = 15,84.10-3 m3/s V Lưu lượng không khí thực tế cần cung cấp cho buồng lửa: = Btt.Vkk = 0,254.4,057= 1,03m3/s Vtt Vậy số ống phân phối bố trí mặt sàng thổi gió: Vtt N= V 1,03 15,84.10 65 ống Ta chọn N = 65 ống Trang 52 GVHD: : ThS MÃ PHƯỚC HOÀNG Đồ Án Tốt Nghiệp CHƯƠNG TÍNH TỐN TRAO ĐỔI NHIỆT LỊ TẦNG SƠI 5.1 TÍNH TRAO ĐỔI NHIỆT TRONG BUỒNG LỬA: Ta xác định nhiệt độ khói thải khỏi buồng lửa Nếu nhiệt độ bé lượng nhiệt hấp thụ xạ buồng lửa lớn, kích thướt buồng lửa tăng lên Việc giảm thấp nhiệt độ khói khỏi buồng lửa làm giảm độ chênh lệch nhiệt độ bề mặt truyền nhiệt đối lưu,dẫn đến giảm truyền nhiệt bề mặt Đối với lị tầng sơi nhiệt độ buồng lửa khoảng (800÷1000 ) 0C, nên ta phải thiết kế phần diện tích xạ (Hb) phù hợp để nhiệt độ khỏi buồng lửa không thấp khơng q cao Phương pháp trình bày phương pháp phối hợp kết nghiên cứu giải tích thực nghiệm, nêu lên thành phương pháp tiêu chuẩn Liên Xô áp dụng rộng rãi nhiều nước Tổng lượng nhiệt hấp thụ xạ buồng lửa xác định từ phương trình cân sau: Q bx B tt (Q s I "bl ) ,[kJ/kg] (5-1) Trong đó: Qs – Lượng nhiệt sinh buồng lửa, kJ/kg I 'bl' - Enthalpy khói khỏi buồng lửa, kJ/kg φ – Hệ số giữ nhiệt Bây ta tiến hành tính tốn thơng số cơng thức ( 5–1), từ xác định lượng nhiệt hấp thụ xạ nhiệt độ khói khỏi buồng lửa Trang 53 GVHD: : ThS MÃ PHƯỚC HOÀNG Đồ Án Tốt Nghiệp 5.1.1 Nhiệt độ cháy lý thuyết Nhiệt độ cháy lý thuyết nhiệt lượng sinh buồng lửa (Qs) định Qs Q DV 100 q q4 q6 100 q Q 'kk Q kth Q kkn ,[kJ/kg] [ 2] (5-2) Trong đó: Q 'kk - Nhiệt lượng đưa vào buồng lửa theo khơng khí nóng hay khơng khí lạnh, [kJ/kg] Q 'kk ( bl bl bt ).I kkl = (1,25 +0,1 + 0,1).157= 200kJ/kg Với Ikkl =Vkk (C.t)kkl = 4.057x 1.29 x 30=157 KJ/kg Qkth – Nhiệt lượng khói tuần hồn để sấy khơng khí sấy nhiên liệu Do khơng có khói tuần hoàn nên Qkth = Qkkn – Nhiệt lượng mang vào theo khơng khí nóng Ở khơng có sấy khơng khí nên khơng có lượng nhiệt này, Qkkn = Thay thông số vào công thức ( – 2) ta Qs: Qs = 14000 100 100 200 13762,5 KJ/kg Mặt khác ta có: Qs = Ibl = Vk.(ct)k Nghĩa nhiệt lượng sinh buồng lửa enthalpy khói nhiệt độ Tra bảng 4.3 chương xác định nhiệt độ cháy lý thuyết buồng lửa Vậy nhiệt độ cháy lý thuyết tbl = 1945oC 5.1.2 Nhiệt độ khói khỏi buồng lửa '' tbl Tbl bl 1, 27.10 H b a0 T Btt VCm 273,[0 C] 0,6 [ 2] ( 5-3) Trang 54 GVHD: : ThS MÃ PHƯỚC HOÀNG Đồ Án Tốt Nghiệp Trong đó: Tbl – Nhiệt độ cháy lý thuyết tuyệt đối; Tbl = 1945 + 273 = 22180K Btt=0,254kg/s – Lượng tiêu hao nhiên liệu tính tốn ξ – Hệ số làm bẩn; tra bảng ta có ξ = 0,9 φ – Hệ số bảo toàn nhiệt năng; φ = ( – q5) = 0,97 VCm – Tổng nhiệt dung trung bình sản phẩm cháy 1kg nhiên liệu, kJ/kgoC Hb – Tổng diện tích trao đổi nhiệt xạ, m2 a0 – Độ đen buồng lửa Các thông số công thức (5-3) lại phụ thuộc vào nhiệt độ khói khỏi buồng lửa, ta phải chọn sơ nhiệt độ t'bl' sau ta so sánh lại Ta chọn sơ t bl'' = 850oC 5.1.2.1 Tổng nhiệt dung trung bình Qs tbl VCm I bl'' ,[kg/kJ 0C ] tbl'' [ 2] Trong đó: Nhiệt độ khói khỏi buồng lửa 850oC " Tra bảng 4.3 ta có: I bl 5293,89 [kJ/kg] Thay vào công thức ta được: VC m 13762,5 5293,89 1945 850 7,65KJ / kg0 C Trang 55 GVHD: : ThS MÃ PHƯỚC HOÀNG Đồ Án Tốt Nghiệp 5.1.2.2 Tổng diện tích trao đổi nhiệt bOng xạ (Hb): Tổng diện tích: Hb = ΣF.x, [m2] ( – 4) Trong đó: F – Diện tích vách dàn ống choán chỗ, m2 x – Hệ số góc dàn ống - F1( mặt vịng) = 5.2 = 10[m2] - F2( mặt bên) = 3.1,8= 5,4[m2] - F3( mặt bên) = 3.1,8= 5,4[m2] - F4( mặt trong) = 3.2 = 6[m2]  ΣF = F1 + F2 + F3 + F4 = 10+5,4+5,4+6 = 26,8 [m2] Đặc điểm cấu tạo dàn ống sinh Chọn ống có Ф51mm Bước ống tương đối: Số ống tường bên: s/d = 66/51 n = 1,8/0,066+1 =28 ống Số ống tường trước: n = 2/0,066 -1 =29 ống Số ống mặt sau dưới:n = 2/0,066 -1 =29 ống Số ống mặt sau trên: n = 2/0,09 -1 =21 ống Hệ số góc dàn ống: tra đồ thị, hình 5.7 trang 56 [2] ta xác định hệ số góc dàn ống x = 0,92 Thay thông số tìm vào cơng thức ( – 4) ta được: Hb = 26,8.0,92 = 24,66 m2 Trang 56 GVHD: : ThS MÃ PHƯỚC HOÀNG Đồ Án Tốt Nghiệp 5.1.2.3 Độ đen buồng lửa Độ đen buồng lửa dàn ống phân bố khắp vách, xác định theo công thức sau: a0 0,82 a' (1 a' ) ' (1 ' ).(1 ' ).(1 a ' ) [ 2] ( – 5) Trong đó: a’ – Độ đen hiệu dụng lửa ψ’ – Độ dày đặc dàn ống buồng lửa ρ – Tỉ số bề mặt cháy bề mặt hấp thụ xạ ξ – Hệ số bám bẩn bề mặt; tra bảng: ξ = 0,9 Tỉ số bề mặt cháy bề mặt hấp thụ xạ(ρ): R Hb 1,3 24,66 0,053 Độ dày đặc dàn ống buồng lửa (ψ’) ' Hb Fv R Trong đó: Fv tồn bề mặt vách buồng lửa, m2 Fv = F1' F2' F3' F4' ' - F1 = (0,5 π.0,051.5 + 0,015.5).29 = 13,79 m2 ' - F2 = 0,5 π.0,051.3.28 + 0,015.3.28 = 7,9 m2 ' - F3 = 0,5 π.0,051.1.21+ 0,015.1 21 = m2 ' - F4 = (0,5 π.0,051.2.29+ 0,015.2.29 = 5,52 m2  Fv = 13,79 +7,99.2 +2 + 5,52 = 37,29 m2 Thay Fv vào cơng thức tính ta được: Trang 57 GVHD: : ThS MÃ PHƯỚC HOÀNG Đồ Án Tốt Nghiệp 24,66 37, 29 1,3 0,69 Độ đen hiệu dụng lửa (a’) Độ đen hiệu dụng lửa (a’) phụ thuộc vào độ đen môi trường buồng lửa a, sắc thái đặc điểm trường nhiệt độ buồng lửa Chọn p = at - Hệ số làm yếu tia xạ: Lò đốt than tầng sơi có lửa sáng hạt tro bụi cháy sáng theo lửa; nên hệ số làm yếu tia xạ tính theo: '' 850 273 k 1,6 T0 0,5 1, 0,5 1,3 1000 1000 - Bề dày hiệu dụng lớp xạ lửa xác định theo công thức: S 3,6 V0 Fv 3,6 12,24 1,18 m 37, 29 V0 = 1,8.3.2 + 1,8.2.0,4 = 12,24 m3 - Độ đen môi trường buồng lửa: a e kps e 1,3.1.1,18 0,78 - Độ đen hiệu dụng lửa: a’ = β.a = 0,65.0,78 = 0,51 Hệ số β = 0,65 , tra bảng 5.7/50 TKLH Thay thơng số tìm vào công thức (3–5) ta độ đen buồng lửa: a0 0,82 0,51 (1 0,51).0,053.0,69 (1 0,69.0,9).(1 0,053.0,69).(1 0,51) 0,53 Trang 58 GVHD: : ThS MÃ PHƯỚC HỒNG Đồ Án Tốt Nghiệp 5.1.2.4 Nhiệt độ khói khSi buồng lửa Như phân tích trên, nhiệt độ khói khỏi buồng lửa tiêu quan trọng, nhiệt độ không cao khơng thấp q, sau ta tính nhiệt độ theo công thức ( – 3) t ''bl δt 2153 1, 27.10 8.0,9.24,66.0,53.21533 0,97.518, 4.3,15 273 823 C 0,6 850 823 3% 850 Sai số nhiệt độ ta chọn sơ với nhiệt độ tính toán 3% nằm giới hạn cho phép nên nhiệt độ khỏi buồng lửa 823 oC Ta thấy nhiệt độ khói khỏi buồng lửa phù hợp với phân tích Để xác ta thay giá trị nhiệt độ vào lại để tính nhiệt độ khói khỏi buồng lửa sai số nằm khoảng cho phép ta chọn cịn khơng ta phai lặp lại đến '' phù hợp Sau biết t bl , tìm enthalpy khói khỏi buồng lửa, nghĩa tổng nhiệt lượng hấp thụ xạ xác định 5.1.3 Tổng lượng nhiệt xạ Theo cơng thức (5-1) ta có: Q bx BẢNG 5.1 B.tt Q s " I bl 0,97.0,254 13762,5 5293,89 2086,5 kJ/kg BẢNG TÍNH TRAO ĐỔI NHIỆT TRONG BUỒNG LỬA STT ĐẠI LƯỢNG ĐƠN VỊ KẾT QUẢ 01 Nhiệt độ cháy lý thuyết tbl o C 1945 02 Tổng nhiệt dung trung bình kJ/kgoC 7,65 03 Độ đen buồng lửa a0 VCm 0,53 Trang 59 GVHD: : ThS MÃ PHƯỚC HOÀNG Đồ Án Tốt Nghiệp 04 Bề dày hiệu dụng lớp xạ S 05 Tổng diện tích xạ Hb 06 Hệ số làm yếu tia xạ k 07 Nhiệt độ khói khỏi buồng m m 1,18 24,66 1,3 C 823 lửa 08 Tổng nhiệt lượng xạ kJ/kg 2086,5 5.2 TÍNH NHIỆT TRONG BUỒNG LẮNG : Ở buồng lắng trao đổi nhiệt nước ống khói chủ yếu trao đổi nhiệt xạ, trao đổi nhiệt đối lưu nhỏ nên ta không xét đến Để tính trao đổi nhiệt buồng lắng bụi ta dùng hai phương trình : Phương trình cân nhiệt phương trình truyền nhiệt : Qcb Qtr (I I I kkl ) ,[kJ/kg] [ 2] k F t ,[kJ/kg] Btt (5-6) [ 2] (5-7) Trong đó: - Btt – Lượng tiêu hao nhiên liệu tính tốn, kg/s - I1, I2 – Enthalpy khói vào pass, kJ/kg - k – Hệ số truyền nhiệt, W/m2oC - F – Tổng diện tích trao đổi nhiệt pass, m2 - t - Nhiệt độ trung bình logarit, oC Theo điều kiện truyền nhiệt cân bằng, ổn định thì: Q cb = Qtr Khi tính, ta chọn sơ nhiệt độ cuối chưa biết, sau giải hai phương trình truyền nhiệt Trang 60 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: : ThS MÃ PHƯỚC HOÀNG để xác định lượng nhiệt hấp thụ đối lưu Nếu lượng nhiệt hấp thụ nhận từ phương trình truyền nhiệt Qtr từ phương trình cân nhiệt Qcb khác khơng q 5% khơng cần tính lại bề mặt đốt, giá trị nhiệt độ nhiệt lượng hấp thụ tính phương trình cần nhiệt coi phương trìng cuối Nếu Q tr Qcb có khác nhiều giới hạn phải chọn lại nhiệt độ cuối tiến hành tính lại Nếu tính lại mà khác lớn 5% nhiệt độ thật xác định phương pháp nội suy tuyến tính mà khơng cần tính lại Đặc tính cấu tạo buồng lắng Bước ống s/d = 66/51 Số ống bên 1,2/0,066 -1 = 17 ống Vách ngăn có cấu tạo giống tường sau Nhiệt độ vào buồng lắng nhiệt độ khói khỏi buồng lửa nên ta có t = 823 0C Chọn sơ nhiệt độ khỏi buồng lắng 670 0C Ta tính Qcb, Qtr Nhiệt lượng hấp thụ cân tính theo cơng thức (5-6) Bỏ qua lượng khơng khí lọt Trong giá trị enthalpy tra từ bảng (4-3) Ta có: I1= 5108 kJ/kg I2= 4079,5 kJ/kg Thay vào công thức (5-1) ta : Qcb =0,97.( 5108-4079,5)=998,13 kJ/kg Nhiệt lượng trao đổi theo phương trình truyền nhiệt tính theo cơng thức (5– 2) Để xác định ta phải biết hệ số truyền nhiệt, tổng diện tích trao đổi nhiệt nhiệt độ trung bình Nhiệt độ tính tốn Trang 61 GVHD: : ThS MÃ PHƯỚC HOÀNG Đồ Án Tốt Nghiệp Nhiệt độ tính tốn nhiệt độ trung bình khói buồng t1 t 2 tf 823 670 751, C Vận tốc khói lưu thơng qua BHL: Lưu lượng khói BHL: V1 = Btt Vk t f 273 273 0, 254.4,057 751,5 273 273 3,87 m3 / s Diện tích tiết diện khói buồng hồi lưu: F = 0,6 = 1,2 m2 Vận tốc khói lưu thơng; V1 F 3,87 1, 3, 22 m / s Trong buồng hồi lưu chủ yếu trao đổi nhiệt xạ,trao đổi nhiệt đối lưu nên ta bỏ qua Hệ số trao đổi nhiệt xạ (αb): 7ҧLEҧQ)8//WUDQJKWWSVELWO\IHJ