Thiết kế lò nung kim loại

SV: Hồng Văn Huấn GVHD:PGS.TS.Phạm Văn Trí - THIẾT KẾ LÒ NUNG KIM LOẠI Họ tên: Hồng Văn Huấn Khóa: Nghành : LUYỆN KIM ĐHTC BÁCH KHOA HÀ NỘI Đề tài đồ án: THIẾT KẾ LÒ NUNG LIÊN TỤC ĐỂ NUNG THÁP CÁN I Những số liệu ban đầu: -Năng suất lò: P= 17t/h -Nhiên liệu : Dầu FO có thành phần: THÀNH PHẦN CỦA DẦU FO Nguyên tố Cd Hd Od Nd Thành phần khối lượng [%] 88,5 7,1 0,9 Sd 1,9 Ad 0,6 Wd -Vật nung:Thép bon có thành phần :C=0,12% ; Mn=0,13% Si=0,17% - Kích thước vật nung:100 × 100 ×1100 mm -Nhiệt độ vào lị lò vật nung: tvào=20oC: tra= 1200oC -Nhiệt độ nung trước: + Khơng khí tkk =350oC nung 100% +Nhiên liệu tđầu=110oC nung 100% -Nung mặt;xếp hàng phôi ; nhiệt dung riêng dầu Cp=2,17[KJ/kg.K] II.Nội dung thiết kế: 1.Tính tốn cháy nhiên liệu 2.Tính thời gian nung kim loại 3.Cấu trúc lò,chọn vật liệu xây lị,tính cân nhiệt 4.Tính thiết bị đốt nhiên liệu 5.Tính học khí đường khói đường cấp khơng khí III.Bản vẽ:1 vẽ tổng thể lị(A0) IV.Thời gian thiết kế: Ngày giao đầu đề: 12/09/2008 ngày hoàn thành: V.Giáo viên hướng dẫn: / /2008 PGS.TS.Phạm Văn Trí =======================- -=========================== Đồ án lò công nghiệp SV: Hong Văn Huấn GVHD:PGS.TS.Phạm Văn Trí CHƯƠNG I TÍNH TỐN SỰ CHÁY CỦA NHIÊN LIỆU I.CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU 1.Nhiên liệu : Dầu FO 2.Thành phần dầu FO: THÀNH PHẦN CỦA DẦU FO Nguyên tố Cd Hd Od Nd Thành phần khối lượng [%] 88,5 7,1 0,9 Sd 1,9 Ad 0,6 Wd 3.Nhiệt độ trước khơng khí : tkk = 350 [oC] 4.Nhiệt độ nung trước nhiên liệu : tdầu = 110 [oC] 5.Hệ số tiêu hao khơng khí : dự tính dùng mỏ phun thấp áp , chọn n = 1,2 6.Loại lị : Lị nung liên tục I.TÍNH TỐN SỰ CHÁY CỦA NHIÊN LIỆU Bảng I.1 : Thành phần dùng dầu FO Nguyên tố Cd Thành phần khối lượng [%] 88,5 Hd Od Nd Sd Ad Wd 7,1 0,9 1,9 0,6 I.1.Tính nhiệt trị thấp nhiên liệu (Qt [kJ/kg] ) Qtd = 339,1.Cd + 1255,8.Hd – 108,8.(Od – Sd ) – 25,1.( Wd + 9.Hd) = 339,1.88,5 + 1255,8.7,1 – 108,8.(0 – 1,9) – 25,1.(1 + 9.7,1) = 37504,26 [kJ/kg] Qtd = 38778,98 [kJ/kg] I.2.Chọn hệ số tiêu hao khơng khí n : Khi chọn hệ số tiêu hao khơng khí , ta phải dự đốn trước sử dụng mỏ đốt ? thiết kế ta đốt dầu FO mỏ phun thấp áp , ta chọn hệ số tiêu hao không khí n = 1,2 I.3.Bảng tính tốn cháy nhiên liệu : Tính tốn cháy nhiên liệu thực theo phương pháp lập bảng Trong bảng ta tính cho 100 kg nhiên liệu sau quy đổi kg Các kết tính tốn bảng I.2 I.4.Bảng cân khối lượng : Để kiểm tra độ chinh xác số liệu tính toán bảng I.2, ta lập bảng cân khối lng (Bng I.3) =======================- -=========================== Đồ án lò công nghiƯp SV: Hồng Văn Huấn GVHD:PGS.TS.Phạm Văn Trí Về nguyên tắc :  Khối lượng chất tham gia phản ứng =  Khối lượng sản phẩm cháy tạo thành + tro Bảng I.3: Bảng cân khối lượng CHẤT THAM GIA SỰ CHÁY Chất Nhiên liệu Khơng khí Cơng thức tính Dầu FO O2 N2 Đơn vị 100 11,05.32 41,58.28 A = 1617,84 [kg] 353,6 1164,24 SẢN PHẨM CHÁY TẠO THÀNH Công Đơn vị Chất thức tính [kg] CO2 7,375.44 324,5 H2O 3,61.18 64,98 N2 41,61.28 1165,08 O2 1,84.32 58,88 SO2 0,06.64 3,84 SPC = 1617,28 [kg] SPC + Ad = 1617,28 + 0,6 = 1617,88 B = 1617,88 [kg] =======================- -=========================== Đồ án lò công nghiệp SV: Hong Vn Hun GVHD:PGS.TS.Phm Văn Trí - B¶ng tÝnh cháy nhiên liệu Chất tham gia cháy Nhiên liƯu Nguyª n tè Cd Hd % 88, 7,1 Sd Khèi Ptư lSè lỵng ỵng mol 88,5 12 7,375 O2 7,1 3,55 1,9 1,9 32 0,06 7,37 1,77 0,06 Od - 32 - - Nd 0,9 0,9 28 Wd 1 18 Ad 0,6 0,6 - 0,032 0,055 - n=1 100 100 - - n = 1,2 % CO2 (mol ) Kh«ng khÝ 9,21 11,0 21 N2 Sản phẩm cháy tạo thành H2O SO2 O2 N2 (mol (mol (mol (mol Tæng céng ) ) ) ) Tæng céng 7,37 3,55 0,06 34,6 41,5 79 43,8 52,6 100 982,4 1178, - 7,37 7,37 13,5 =======================- -=========================== Đồ án lò công nghiệp 3,61 0,06 - 3,61 0,06 1,84 6,62 0,11 3,38 34,6 41,6 76,3 45,72 1024,2 54,5 1220,8 100 - SV: ĐánhHoàng giá saiVăn số: Huấn δ= GVHD:PGS.TS.Phạm Văn Trí ∑ A−∑ B 100=1617 , 84−1617 ,88 = 1617 , 84 ∑A 2,47.10-5 Nhận xét: Sai số  = 2,47.10-5 [%] chứng tỏ số liệu tính tốn bảng I.2 đáng tin cậy I.5.Khối lượng riêng sản phẩm cháy (0 [kg/m3tc] ) ρ0 = ∑ SPC =1617 ,28 100 V N Trong đó: SPC = 1668,3 [kg] 100.Vn = 1274,11 [m3/m3tc] 1220 ,8 =1,325 (Xem bảng I.3) (Xem bảng I.2) 0 = 1,325 [kg/m3tc] I.6.Nhiệt độ cháy nhiên liệu (t [oC] ) I.6.1.Nhiệt độ cháy lý thuyết: Nhiệt độ cháy lý thuyêt nhiệt độ sản phẩm cháy có tất nhiệt lượng sinh cháy nhiên liệu tập trung cho sản phẩm cháy ( khơng có tổn thất nhiệt ) i -i t lt = Σ (t - t1 ) + t1 i - i1 Trong đó: tlt: Nhiệt độ cháy lý thuyết nhiên liệu [oC] i1,i2: Entanpy sản phẩm cháy tương ứng với nhiệt độ t1, t2 [kJ/ m tc] i: Entanpy sản phẩm cháy tương ứng với nhiệt độ lt [kJ/m3tc] Qd i i L f i Σ = t + nl + kk n Vn Vn Vn Trong đó: Qtd: Nhiệt trị thấp dầu FO, Qtd = 37504,26 [kJ/kg] f : Tỷ lệ nung trước khơng khí f = ( Nung 100% khơng khí) tnl: Nhiệt độ nung trước nhiên liệu (dầu FO ) tdầu = 110 [oC] Cnl: Nhiệt dung riêng dầu; Cdầu = 2,17 [kJ/kg.K] ikk : Entanpy khơng khí nhiệt độ tkk = 350 [oC] Từ phụ lục II [2] ta có: ikk = 463,75 [kJ/m3tc] inl : Entanpy dầu FO nhiệt độ tdầu = 110 [oC] inl = Cdầu.tdầu = 2,17.110 = 238,7 [kJ/m3tc] Vn = 12,20 [m3/m3tc] Ln = 14,88 [m3/m3tc] Vậy : =======================- -=========================== Đồ án lò công nghiệp SV: Hong Vn Hun37504 , 26+238 ,7 14 , 88+2GVHD:PGS.TS.Phạm Văn Trí ,17 110 Ι∑ = =3384 , 12 ,20 i = 3384,8 [kJ/m3tc] Giả thiết : t1 < tlt < t2 i1 < i  < i Chọn : t1 = 2000 [oC] t2 = 2100 [oC] Để tính Entanpy sản phẩm cháy tương ứng với t1 = 2000 [oC] t2 = 2100 [oC] ta phải tìm Entanpy khí thành phần ứng với nhiệt độ Tra bảng 16 trang 48 ta có Entanpy sabr phẩm cháy ứng với t = 2000 o [ C] t2 = 2100 [oC] Khí thành phần CO2 N2 O2 H2 O SO2 ENTANPY i [kJ/m3tc] t1=20000C 4910,5 2970,2 3142,8 3889,7 4049,9 t2=21000C 5186,8 3132,0 3314,9 4121,8 4049,9 Tính i1 i2 Với giá trị Entanpy vừa tìm ta có: i1= i2000 = 0,01.(CO2.i CO2 + H2O.iH2O + N2.iN2 + O2.iO2 + SO2.iSO2) =0,01.( 13,53 4910,5+ 6,62 3889,7+ 76,35 2970,2+ 3,38 3142,8+ 0,11.4049,9) = 3300,3 [kJ/m3tc] i1 = 3300,3 [kJ/m3tc] i2= i2100 = 0,01.(CO2.i CO2 + H2O.iH2O + N2.iN2 + O2.iO2 + SO2.iSO2) = 0,01.( 13,53 5186,8+ 6,62 4121,8+ 76,35 3132,0+ 3,38 3314,9+0,11.4049,9) =3482,4 [kJ/m3tc] i2 = 3482,4 [kJ/m3tc] Như thoả mãn giả thiết dã chọn : i1 < i