ĐỒ ÁN LÒ HƠI BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG....................................................................................................................................................................................
PBL : LÒ HƠI GVHD: TS.PHẠM DUY VŨ MỤC LỤC CHƯƠNG 1: XÁC ĐỊNH SƠ BỘ DẠNG LÒ HƠI 1.1 CHỌN PHƯƠNG PHÁP ĐỐT VÀ CẤU TRÚC BUỒNG LỬA 1.1.1 Buồng lửa 1.1.2 Phương pháp thải sỉ 1.1.3 Chọn kiểu lò 1.2 CHỌN DẠNG CẤU TRÚC CÁC BỘ PHẬN KHÁC CỦA LÒ HƠI 1.2.1 Dạng cấu trúc pheston 1.2.2 Dạng cấu trúc nhiệt 1.2.3 Bộ sấy khơng khí hâm nước 1.2.4 Đáy buồng lửa 1.3 NHIỆT ĐỘ KHĨI VÀ KHƠNG KHÍ 1.3.1 Nhiệt độ khói khỏi lị θth: 1.3.2 Nhiệt độ khói khỏi buồng lửa ( θbl”) 1.3.3.Nhiệt độ khơng khí nóng 1.4 DẠNG CẤU TẠO TỔNG THỂ CỦA LỊ HƠI CHƯƠNG 2:TÍNH TỐN Q TRÌNH CHÁY NHIÊN LIỆU 2.1 TÍNH THỂ TÍCH KHƠNG KHÍ 2.2 TÍNH THỂ TÍCH SẢN PHẨM CHÁY 2.2.1 Thể tích sản phẩm cháy lý thuyết 2.2.2 Thể tích thực tế sản phẩm cháy 2.2.2.1 Thể tích nước 2.2.2.2 Thể tích khói thực 2.2.2.3 Phân thể tích khí 2.2.2.4 Nồng độ tro bay khói 2.2.3 Xác định hệ số khơng khí thừa PBL : LÒ HƠI GVHD: TS.PHẠM DUY VŨ 2.2.4 Lập bảng đặc tính thể tích khơng khí CHƯƠNG 3: CÂN BẰNG NHIỆT LÒ HƠI 3.1 XÁC ĐỊNH LƯỢNG NHIỆT ĐƯA VÀO LÒ: 3.2 XÁC ĐỊNH TỔN THẤT NHIỆT CỦA LỊ: 3.2.1 Tổn thất nhiệt khói thải mang Q2 q2 3.2.2 Tổn thất nhiệt cháy khơng hồn tồn hóa học Q3 q3 3.2.3 Tổn thất nhiệt cháy khơng hồn tồn học Q4 q4 3.2.4 Tổn thất nhiệt tỏa nhiệt môi trường xung quanh Q5 q5 3.2.5 Tổn thât nhiệt xỉ mang Q6 q6 3.3 LƯỢNG NHIỆT SỬ DỤNG HỮU ÍCH : Qhi 3.4 HIỆU SUẤT LÒ HƠI VÀ LƯỢNG TIÊU HAO NHIÊN LIỆU 3.4.1 Hiệu suất lò 3.4.2 Lượng tiêu hao nhiên liệu lò 3.4.3 Lượng tiêu hao nhiên liệu tính tốn lị CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ BUỒNG LỬA 4.1.XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC HÌNH HỌC CỦA BUỒNG LỬA 4.1.1 Thể tích buồng lửa 4.1.2 Xác định chiều cao buồng lửa 4.1.3 Xác định chiều rộng a, chiều sâu b buồng bửa 4.1.4 Chọn loại, số lượng vịi phun cách bố trí 4.1.5 Phần buồng lửa 4.1.6 Chiều cao cửa khói tường sau buồng lửa phía sau mành ống (hrb) 4.1.7 Thể tích tính tốn sơ buồng lửa 4.1.8 Nhiệt tính tốn buồng lửa 4.1.9 Một số thơng số khác buồng lửa 4.2 TÍNH NHIỆT BUỒNG LỬA 4.2.1 Nhiệt lượng sinh hữu ích buồng lửa xác định 4.2.2 Nhiệt độ cháy lý thuyết 4.2.3 Entanpi khói thực tế khỏi buồng lửa 4.2.4 Nhiệt dung trung bình khói 4.2.5 Nhiệt lượng hấp thu riêng (suất nhiệt lượng hấp thu) buồng lửa 4.2.6 Hệ số phân bố nhiệt không theo chiều cao buồng lửa M SVTH: NGUYỄN VĂN HƯNG 20NCLC PBL : LÒ HƠI GVHD: TS.PHẠM DUY VŨ 4.2.7 Hệ số sử dụng nhiệt hữu ích dàn ống 4.2.8 Nhiệt độ khói khỏi buồng lửa kiểm tra 4.3 TÍNH NHIỆT VÀ KẾT CẤU CÁC BỀ MẶT TRUYỀN NHIỆT CỦA LÒ HƠI 4.3.1 Thiết kế dãy pheston 4.3.2 Phân phối nhiệt lượng cho bề mặt đốt 4.3.2.1 Tổng lượng nhiệt hấp thụ hữu ích lị 4.3.2.2 Tổng lượng nhiệt hấp thụ xạ cụm pheston 4.3.2.3 Tổng lượng nhiệt hấp thụ cụm pheston 4.3.2.4 Nhiệt lượng hấp thụ xạ từ buồng lửa nhiệt cấp II 4.3.2.5 Nhiệt lượng hấp thu xạ dàn ống sinh 4.3.2.6 Nhiệt lượng hấp thu đối lưu nhiệt cấp II 4.3.2.7 Nhiệt lượng hấp thu đối lưu nhiệt cấp I 4.3.2.8 Tổng lượng nhiệt hấp thụ hâm nước 4.3.2.9 Độ sôi hâm nước 4.3.2.10 Tổng lượng nhiệt hấp thụ sấy khơng khí 4.3.2.11 Xác định lượng nhiệt hấp thụ hâm nước cấp I, cấp II 4.3.2.12 Nhiệt lượng hấp thụ sấy khơng khí cấp I 4.3.2.13 Nhiệt lượng hấp thụ sấy khơng khí cấp II 4.3.2.14 Nhiệt độ khói sau bề mặt đốt CHƯƠNG 5:TÍNH TRAO ĐỔI NHIỆT TRONG CÁC BỀ MẶT ĐỐT 5.1.TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ BỘ QUÁ NHIỆT 5.2 THIẾT KẾ BỘ QUÁ NHIỆT ĐỐI LƯU 5.2.1.Dữ liệu tốn 5.2.2 Cơng suất nhiệt nhiệt II 5.3 KẾT CẤU BỀ MẶT TRAO ĐỔI NHIỆT CỦA BỘ QUÁ NHIỆT II 5.3.1 Chọn lựa để đảm bảo tối ưu lưu thông truyền nhiệt khói 5.3.2 Chọn lựa để đảm bảo diện tích bề mặt truyền nhiệt 5.4 TÍNH TRUYỀN NHIỆT 5.4.1 Tính hệ số tỏa nhiệt đối lưu 5.4.2.1 Tính hệ số tỏa nhiệt đối lưu khói 5.4.2.2 Tính hệ số tỏa nhiệt xạ khói 5.5 TÍNH HỆ SỐ TRUYỀN NHIỆT CỦA BỘ QUÁ NHIỆT II 5.6 ĐỘ CHÊNH NHIỆT ĐỘ TRUNG BÌNH LOGARIT CỦA BỘ QUÁ NHIỆT II SVTH: NGUYỄN VĂN HƯNG 20NCLC PBL : LỊ HƠI GVHD: TS.PHẠM DUY VŨ 5.7 CƠNG SUẤT NHIỆT CỦA BỘ QUÁ NHIỆT I 5.8 KẾT CẤU BỀ MẶT TRAO ĐỔI NHIỆT CỦA BỘ QUÁ NHIỆT I 5.9 CHỌN LỰA ĐỂ ĐẢM BẢO TỐI ƯU LƯU THÔNG VÀ TRUYỀN NHIỆT CỦA KHÓI 5.10 CHỌN LỰA ĐỂ ĐẢM BẢO DIỆN TÍCH BỀ MẶT TRUYỀN NHIỆT 5.11 TÍNH TRUYỀN NHIỆT 5.11.1 Tính hệ số tỏa nhiệt đối lưu 5.11.2 Tính hệ số tỏa nhiệt khói 5.11.2.1 Tính hệ số tỏa nhiệt đối lưu khói 5.11.2.2 Tính hệ số tỏa nhiệt xạ khói 5.12 TÍNH HỆ SỐ TRUYỀN NHIỆT 5.13 ĐỘ CHÊNH NHIỆT ĐỘ TRUNG BÌNH LOGARIT 5.14 PHÂN PHỐI NHIỆT CHƯƠNG 6: TÍNH TỐN VẦ THIẾT KẾ BỘ HÂM NƯỚC CẤP II 6.1 TỔNG QUAN VỀ BỘ HÂM NƯỚC 6.2 ĐẶC TÍNH CẤU TẠO CỦA BỘ HÂM NƯỚC CẤP II 6.3 TÍNH TRUYỀN NHIỆT 6.3.1 Tính hệ số tỏa nhiệt khói 6.3.2 Tính hệ số truyền nhiệt 6.4 ĐỘ CHÊNH NHIỆT ĐỘ TRUNG BÌNH LOGARIT 6.5 PHÂN PHỐI NHIỆT CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ BỘ SẤY KHƠNG KHÍ CẤP II 7.1 NHIỆM VỤ 7.2 CẤU TẠO SVTH: NGUYỄN VĂN HƯNG 20NCLC PBL : LỊ HƠI GVHD: TS.PHẠM DUY VŨ 7.3 TÍNH TRUYỀN NHIỆT BỘ SẤY KHƠNG KHÍ CẤP II 7.3.1 Cơng suất nhiệt sấy khơng khí cấp II 7.3.2 Tính truyền nhiệt 7.3.3 Tính hệ số truyền nhiệt 7.4 ĐỘ CHÊNH NHIỆT ĐỘ TRUNG BÌNH LOGARIT 7.5 PHÂN PHỐI NHIỆT CHƯƠNG 8: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ BỘ HÂM NƯỚC CẤP I 8.1 CẤU TẠO 8.2 CÔNG SUẤT NHIỆT CỦA BỘ HÂM NƯỚC CẤP I 8.3 TÍNH TRUYỀN NHIỆT 8.4 ĐỘ CHÊNH NHIỆT ĐỘ TRUNG BÌNH LOGARIT 8.5 PHÂN PHỐI NHIỆT CHƯƠNG 9: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ BỘ SẤY KHƠNG KHÍ CẤP I 9.1 CẤU TẠO 9.2 CÔNG SUẤT NHIỆT CỦA SẤY KHƠNG KHÍ CẤP I 9.3 TÍNH TRUYỀN NHIỆT 9.4 ĐỘ CHÊNH NHIỆT ĐỘ TRUNG BÌNH LOGARIT 9.5 PHÂN PHỐI NHIỆT SVTH: NGUYỄN VĂN HƯNG 20NCLC PBL : LÒ HƠI GVHD: TS.PHẠM DUY VŨ NHIỆM VỤ THIẾT KẾ * Sản lượng định mức lò: D = 75 T/h * Áp suất nhiệt: P = 9.6 Mpa * Nhiệt độ nhiệt: tqn = 540℃ * Nhiệt độ nước cấp vào lò hơi: tnc = 225℃ * Nhiệt độ chảy tro: t3 = 1100℃ * Nhiệt trị nhiên liệu: Qtlv = 21480 kJ/kg * Các thông số nhiên liệu: Clv (%) 52.1 Hlv (%) 3.8 Nlv (%) 9.11 Olv (%) 1.1 Slv (%) 2.9 Alv (%) 18 Wlv (%) 13 Vch (%) 40 Chương XÁC ĐỊNH SƠ BỘ DẠNG LÒ HƠI 1.1 CHỌN PHƯƠNG PHÁP ĐỐT VÀ CẤU TRÚC BUỒNG LỬA 1.1.1 Buồng lửa Đối với lò đốt nhiên liệu rắn cơng xuất 25 T/h phương án tối ưu sử dụng buồng lửa phun.Theo đó, lị cơng suất 75 T/h đốt nhiên liệu rắn ta chọn buồng lửa phun 1.1.2 Phương pháp thải xỉ Theo số liệu cung cấp loại than sử dụng cho lò này: Nhiệt độ bắt đầu chảy tro: t3 = 1100˚C < 1400℃ nhiệt độ chảy tro vừa phải độ tro quy dẫn SVTH: NGUYỄN VĂN HƯNG 20NCLC PBL : LÒ HƠI GVHD: TS.PHẠM DUY VŨ 18 A lv Aqd = 10000 lv = 10000 = 8,37 g/MJ = 0,00837 kg/MJ < 0,01 kg/MJ Qt 21,48.103 Nên ta sử dụng phương pháp thải xỉ khơ, khối lượng tro bay theo khói khơng lớn khơng hạn chế tốc độ khói lưu động đường khói lị khơng yêu cầu thiết bị khử bụi đắt tiền, đồng thời than nhiều chất bốc tổn thất nhiệt q4 nhỏ 1.1.3 Chọn kiểu lò Chọn lò kiểu chữ π Đây loại lò phổ biến Ở loại thiết bị nặng quạt gió, quạt khói, khử khí, ống khói đặt vị trí thấp 1.2 CHỌN DẠNG CẤU TRÚC CÁC BỘ PHẬN KHÁC CỦA LÒ HƠI 1.2.1 Dạng cấu trúc pheston Cấu trúc pheston gắn liền với cấu tạo dàn ống tường sau buồng lửa ống pheston ống dàn ống tường sau buồng lửa Chiều cao pheston phụ thuộc vào kích thước đường khói vào q nhiệt Vì kích thước cụ thể pheston xác định sau xác định cụ thể cấu tạo buồng lửa dàn ống xung quanh Vì nằm đầu buồng lửa có nhiệt độ cao nên ta đặt ống xa để tránh đóng xỉ, mồ hóng, … Để cho khói qua lưu thơng dễ dàng, tránh đóng xỉ mài mịn ta chia cụm pheston thành 3÷5 dãy ống Ở ta chia thành dãy ống 1.2.2 Dạng cấu trúc nhiệt Đối với lị có nhiệt độ q nhiệt từ 510˚C nhiệt đặt vùng khói có nhiệt độ cao , thường cửa buồng lửa trước cụm ống pheston Ở nhiệt vừa nhận nhiệt đối lưu từ dịng khói qua, vừa nhận nhiệt xạ từ buồng lửa nên gọi nhiệt nửa xạ Theo thông số u cầu lị cần chế tạo tqn= 540˚C, ta chọn nhiệt tổ hợp đối lưu-nửa xạ 1.2.3 Bộ sấy khơng khí hâm nước Bộ sấy khơng khí hâm nước bố trí đường khói sau q nhiệt, bố trí cấp hai cấp riêng lẽ tùy thuộc vào nhiệt độ khơng khí nóng u cầu Ở đây, ta chọn lò đốt than phun với than sử dụng than antraxit Tra mục 1.3.3.3 , tài liệu [1] ta có: nhiệt độ khơng khí nóng u cầu 370˚C Để thu khơng khí nóng có nhiệt độ cao vậy, cần phải đặt phần đầu sấy khơng khí vùng khói có nhiệt độ cáo, nghĩa phân sấy khơng khí thành hai cấp, hâm nước cấp đặt hai cấp sấy Tuy nhiên sấy khơng khí cấp nằm sau nhiệt, vùng có nhiệt độ khói cao nên chóng hỏng Bởi để bảo vệ sấy khơng khí cấp 2, ta chia hâm nước thành hai cấp sấy khơng khí cấp hai đặt hai cấp hâm 1.2.4 Đáy buồng lửa SVTH: NGUYỄN VĂN HƯNG 20NCLC PBL : LÒ HƠI GVHD: TS.PHẠM DUY VŨ Đối với buồng lửa đốt bột than thải xỉ khô, đáy làm lạnh tro có dạng hình phễu, cạnh bên nghiêng so với mặt phẳng ngang góc 45ᵒ 1.3 NHIỆT ĐỘ KHĨI VÀ KHƠNG KHÍ 1.3.1 Nhiệt độ khói khỏi lị θth Nhiệt độ khói khỏi lị (ra khỏi sấy khơng khí cấp để vào khử buị) tùy chọn theo loại nhiên liệu, sản lượng hơi, độ ẩm giá thành nhiên liệu Độ ẩm quy dẫn: 13 wlv W = 10000 lv =10000 = 6,05 Qt 21,48.103 qd Tra bảng 1.1, tài liệu [1] với:Wqd ¿ ; tnc= 225℃; nhiên liệu đắt tiền, chất lượng cao Ta xác định được: θth=150˚C Để đảm bảo an tồn, tránh tượng ăn mịn nhiệt độ thấp nên lấy tăng thêm 10˚C 1.3.2 Nhiệt độ khói khỏi buồng lửa ( θbl”) Nhiệt độ khói khỏi buồng lửa ( θbl”) ( trước cụm pheston) chọn tùy theo loại nhiên liệu, nhiệt độ biến dạng tro theo mục 1.3.3.3: θbl” = 1030℃ 1.3.3.Nhiệt độ khơng khí nóng Nhiệt độ khơng khí nóng khỏi sấy khơng khí chọn dựa theo loại nhiên liệu, nhiệt độ biến dạng tro Đối với than antraxit, buồng đốt kiểu phun, thải xỉ khô: tkkn = 370℃ SVTH: NGUYỄN VĂN HƯNG 20NCLC PBL : LÒ HƠI GVHD: TS.PHẠM DUY VŨ 1.4 DẠNG CẤU TẠO TỔNG THỂ CỦA LÒ HƠI SVTH: NGUYỄN VĂN HƯNG 20NCLC PBL : LÒ HƠI GVHD: TS.PHẠM DUY VŨ Chương TÍNH TỐN Q TRÌNH CHÁY NHIÊN LIỆU 2.1 TÍNH THỂ TÍCH KHƠNG KHÍ Thể tích khơng khí lý thuyết (α =1) nhiên liệu rắn V0kk = 0,0889(Clv + 0,375.Slv ) + 0,265.Hlv - 0,033.Olv, [m3tc/kg] V0kk = 0,0889(52,1 + 0,375.2,9) + 0,265.3,8 - 0,033.1,1 V0kk = 5,7 m3tc/kg 2.2 TÍNH THỂ TÍCH SẢN PHẨM CHÁY 2.2.1 Thể tích sản phẩm cháy lý thuyết Xét cháy 1kg nhiên liệu rắn: + Thể tích khí nguyên tử VRO2 = VCO2 + VSO2= 0,01866(Clv + 0,375.Slv ) , [ m3tc/kg] VRO2 = 0,01866(52,1 + 0,375.2,8) = 0,992 m3tc/kg + Thể tích khí Nitơ VN20 = 0,79.V0kk + 0,008.Nlv ≈ 0,79.V0kk, [ m3tc/kg] VN20 = 0,79.5,7 = 4,58 m3tc/kg + Thể tích nước VH200 = 0,111.Hlv + 0,0124.Wlv + 0,0161.Vkk0, m3tc/kg VH200 = 0,111.3,8 + 0,0124.13 + 0,0161.5,7 = 0,67 m3tc/kg + Thể tích khói khơ lý thuyết: VKkho0 = VRO2 + VN20 = 0,992 + 4,58 = 5,57 m3tc/kg + Thể tích khói lý thuyết: VK0= VKkho0 + VH200 = 5,57 + 0,67 = 6,24 m3tc/kg 2.2.2 Thể tích thực tế sản phẩm cháy Khi tính thể tích sản phẩm cháy thực tế ta phải xét đến hệ số khơng khí thừa buồng lửa Tra bảng 3, phụ lục [2] cho than antraxit, ta hệ số khơng khí thừa α = 1,2 2.2.2.1 Thể tích nước VH2O = V 0H 20 +0,0161 ( α −1 ) V 0kk = 0,67 + 0,0161(1,2 – 1).5,7 = 0,69 m3tc/kg 10 SVTH: NGUYỄN VĂN HƯNG 20NCLC