Tính toán thiết kế lò hơi đốt củi nằm ngang coong suất 2 t h dùng để sản xuất tinh bột sắn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬTKHOA: CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT NHIỆT CHUYÊN NGÀNH: NHIỆT - ĐIỆN LẠNH ĐỀ TÀI TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LÒ HƠI ĐỐT CỦI NẰM NGANG CÔ

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

ĐỂ SẢN XUẤT TINH BỘT SẮN

Sinh viên thực hiện : NGUYỄN VĂN THÔNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA: CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC

NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT NHIỆT

CHUYÊN NGÀNH: NHIỆT - ĐIỆN LẠNH

ĐỀ TÀI TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LÒ HƠI ĐỐT CỦI NẰM NGANG CÔNG SUẤT 2T/GIỜ DÙNG

ĐỂ SẢN XUẤT TINH BỘT SẮN

Sinh viên thực hiện : NGUYỄN VĂN THÔNG

Đà nẵng: 10/6/2022

NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

(Dành cho người hướng dẫn)

1 Thông tin chung:

1 Họ và tên sinh viên: Nguyễn Văn Thông

2 Lớp: 18N1 Mã SV: 1811504310144

3 Tên đề tài:Tính toán thiết kế lò hơi đốt củi nằm ngang coong suất 2 T/h dùng để sảnxuất tinh bột sắn

4 Người hướng dẫn: TS.GVC.Hồ Trần Anh Ngọc Học hàm/ học vị: Tiến sĩ

II Nhận xét, đánh giá đồ án tốt nghiệp:

1 Về tính cấp thiết, tính mới, mục tiêu của đề tài: (điểm tối đa là 1đ)

1 Điểm đánh giá: …… /10 (lấy đến 1 số lẻ thập phân)

2 Đề nghị: ☐ Được bảo vệ đồ án ☐ Bổ sung để bảo vệ ☐ Không được bảo vệ

Đà Nẵng, ngày tháng 6 năm 2022.

Người hướng dẫn

TS.GVC Hồ Trần Anh Ngọc

NHẬN XÉT PHẢN BIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

(Dành cho người phản biện)

I Thông tin chung:

1 Họ và tên sinh viên: ……….………

2 Lớp: ……….……… Mã SV: ………

3 Tên đề tài: ……….………

4 Người phản biện: ……….………… Học hàm/ học vị: …………

II Nhận xét, đánh giá đồ án tốt nghiệp: 1 Về tính cấp thiết, tính mới, mục tiêu của đề tài: ………

………

2 Về kết quả giải quyết các nội dung nhiệm vụ yêu cầu của đồ án: ………

………

3 Về hình thức, cấu trúc, bố cục của đồ án tốt nghiệp: ………

………

4 Kết quả đạt được, giá trị khoa học, khả năng ứng dụng của đề tài: ………

………

5 Các tồn tại, thiếu sót cần bổ sung, chỉnh sửa: ………

………

………

……… T

T Các tiêu chí đánh giá

Điểm tối đa

Điểm đánh giá

1a

- Tính cấp thiết, tính mới (nội dung chính của ĐATN có những

phần mới so với các ĐATN trước đây);

- Đề tài có giá trị khoa học, công nghệ; giá trị ứng dụng thực 1,0

1b- Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá;

- Khả năng thiết kế, chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc

quy trình đáp ứng yêu cầu đặt ra;

3,0

1c - Chất lượng sản phẩm ĐATN về nội dung báo cáo, bản vẽ,

chương trình, mô hình, hệ thống,…; 3,0

1d

- Có kỹ năng sử dụng phần mềm ứng dụng trong vấn đề nghiên

cứu (thể hiện qua kết quả tính toán bằng phần mềm);

- Có kỹ năng sử dụng tài liệu liên quan vấn đề nghiên cứu (thể

hiện qua các tài liệu tham khảo)

1,0

2a - Bố cục hợp lý, lập luận rõ ràng, chặt chẽ, lời văn súc tích; 1,0

- Câu hỏi đề nghị sinh viên trả lời trong buổi bảo vệ: ………

………

………

………

………

………

- Đề nghị: ☐ Được bảo vệ đồ án ☐ Bổ sung để bảo vệ ☐ Không được bảo vệ

Đà Nẵng, ngày tháng năm 2022

Người phản biện

TS.GVC Nguyễn Công Vinh

TÓM TẮT

Tên đề tài: Tính toán thiết kế lò hơi đốt củi nằm ngang, công suất 2 tấn/giờ để sản xuất tinh bột sắn

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Thông

Mã SV: 1811504310144 Lớp: 18N1

Thiết kế lò hơi đốt củi nằm ngang, các chương:

Chương 3: Thiết kế buồng lửa.

Chương 4: Tính kết cấu và độ bền của lò hơi

Chương 5: Tính khí động và thủy động lò hơi

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Giảng viên hướng dẫn: TS Hồ Trần Anh Ngọc

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Thông Mã SV: 1811504310144

1 Tên đề tài:

Tính toán thiết kế lò hơi đốt củi nằm ngang công suất 2 T/h để sản xuất tinh bột sắn.

2 Các số liệu, tài liệu ban đầu:

- Sản lượng hơi 2 T/h

- Nhiên liệu đốt là củi, lò đặt nằm ngang;

- Hơi sinh ra phục vụ để sản xuất tinh bột sắn

3 Nội dung chính của đồ án:

- Giới thiệu tổng quan về lò hơi kiểu nằm ngang và các loại nhiên liệu đốt;

- Tính cân bằng nhiệt của lò hơi, tính các kích thước chính của lò hơi;

- Tính khí động và thủy động của lò hơi;

- Tính chọn và bố trí các thiết bị phụ;

- Trình bày quy trình xử lý nước cấp;

- Vận hành và xử lý khắc phục các sự cố lò hơi

4 Các sản phẩm dự kiến

- Bản thuyết minh mô tả đầy đủ phương pháp tính toán, thiết kế lò hơi đốt củi;

- Các bản vẽ thể hiện được sơ đồ nguyên lý, cấu tạo và lắp đặt các thiết bị lò hơi;

- Sinh viên trình bày rõ ràng, đầy đủ các nội dung trong đề tài trước Hội đồng bảo vệ

5 Ngày giao đồ án: 14/02/2022

6 Ngày nộp đồ án: 10/06/2022

Đà Nẵng, ngày 14 tháng 02 năm 2022

ThS Nguyễn Công Vinh TS Hồ Trần Anh Ngọc

Kính thưa các thầy cô giáo!

Lời đầu tiên em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy, cô trong Khoa Cơ Khí;các thầy, cô trong Ban giám hiệu; các Phòng, Ban Trường Đại Học Sư Phạm KỹThuật-Đại học Đà Nẵng đã nhiệt tình giảng dạy, chỉ dẫn và tạo mọi điều kiện giúp đỡ

em trong quá trình học tập và làm đồ án tốt nghiệp Đặc biệt em xin gửi lời tri ân vàbiết ơn sâu sắc đến Thầy TS.GVC Hồ Trần Anh Ngọc đã tận tình giúp đỡ, trực tiếpchỉ bảo, hướng dẫn em trong suốt quá trình làm đồ án tốt nghiệp Trong thời gian đượcthầy hướng dẫn, em không ngừng tiếp thu thêm nhiều kiến thức bổ ích mà còn họcđược tinh thần làm việc cũng như thái độ nghiên cứu đề tài nghiêm túc, hiệu quả, đây

là những điều cần thiết cho em trong quá trình học tập và công tác sau này

Sau cùng em xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, người thân và bạn bè đã luôn độngviên giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập tại Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuậtcũng như trong thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp

Đề tài nghiên cứu được thực hiện dựa trên các kiến thức được học ở trường, các kiếnthức thực tế được thầy cô giảng dạy, chỉ dẫn và tìm tòi qua các kênh thông tin Do khảnăng bản thân còn nhiều hạn chế nên không tránh khỏi những thiếu sót trong quá trìnhthực hiện nghiên cứu kính mong sự đóng góp ý kiến quý báu của Thầy Cô để đề tàicủa em được hoàn chỉnh hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Em xin cam đoan trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp sẽ thực hiện nghiêm túc các quyđịnh về liêm chính học thuật:

Không gian lận, bịa đặt, đạo văn, giúp người học khác vi phạm

Trung thực trong việc trình bày, thể hiện các hoạt động học thuật và kết quả từhoạt động học thuật của bản thân

Không giả mạo hồ sơ học thuật

Không dùng các biện pháp bất hợp pháp hoặc trái quy định để tạo nên ưu thếcho bản thân

Chủ động tìm hiểu và tránh các hành vi vi phạm liêm chính học thuật, chủ độngtìm hiểu và nghiêm túc thực hiện các quy định về luật sở hữu trí tuệ

Sử dụng sản phẩm học thuật của người khác phải có trích dẫn nguồn gốc rõràng

Em xin cam đoan số liệu và kết quả nghiên cứu trong đồ án này là trung thực và chưa

hề được sử dụng để bảo vệ một học vị nào Mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện đồ ánnày đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong đồ án đã được chỉ rõ nguồn gốc rõràng và được phép công bố

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Văn Thông

NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI HƯỚNG DẪN i

NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ CỦA DOANH NGHIỆP ii

NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI PHẢN BIỆN iii

TÓM TẮT iv

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP v

LỜI NÓI ĐẦU vi

CAM ĐOAN vii

MỤC LỤC viii

DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ xii

DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT xiii

CHỮ VIẾT TẮT: xiv

MỞ ĐẦU 1

Chương 1 QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN CỦA LÒ HƠI 2

1.1 Phân loại lò hơi 2

1.1.1 Theo chế độ đốt nhiên liệu 2

1.1.2 Theo chế độ tuần hoàn của nước 2

1.1.3 Theo thông số và công suất của lò hơi: 2

1.1.4 Theo công dụng: 2

1.2 Lò hơi ống lò và ống lửa 3

1.2.1 Lò hơi ống lò 3

1.2.2 Lò hơi ống lửa 3

1.2.3 Lò hơi tàu thủy 3

1.3 Lò hơi ống nước tuần hoàn tự nhiên 4

1.3.1 Lò hơi ống nước nằm ngang 4

1.3.2 Lò hơi có bao hơi đặt nằm ngang 4

1.3.3 Lò hơi ống nước đứng 4

1.3.4 Cấu tạo của một số lò tuần hoàn tự nhiên hiện đại 5

1.3.5 Lò hơi một bao hơi kiểu TC 5

1.3.6 Lò hơi đốt bột than 6

1.3.7 Lò hơi tuần hoàn cưỡng bức với bội số lớn 6

1.3.8 Lò hơi trực lưu 7

Chương 2 TÍNH SẢN PHẨM CHÁY VÀ CÂN BẰNG NHIỆT 8

2.1.4 Nhiệt có ích của lò 12

2.1.5 Tiêu hao nhiên liệu cho lò hơi 13

2.1.6 Tiêu hao nhiên liệu tính toán 13

Chương 3 THIẾT KẾ BUỒNG LỬA 15

3.1 Thể tích buồng lửa 15

3.2 Diện tích bề mặt truyền nhiệt của lò hơi 15

3.3 Xác định kích thước sơ bộ 15

3.3.1 Ống lò 15

3.3.2 Xác định kích thước ống lửa 16

3.3.3 Xác định kích thước thân lò 16

3.3.4 Xác định kích thước mặt sàng 18

3.3.5 Xác định kích thước cửa người chui 19

3.4 Tính nhiệt buồng lửa 19

3.4.1 Nhiệt lượng thu được khi đốt cháy 1kg nhiên liệu Qtđ (TL1 - 45) 19

3.4.2 Hệ số bảo ôn của lò φ ( TL1 - 39 ) 19

3.4.3 Nhiệt độ không khí nóng tkkn 20

3.4.4 Entanpi không khí nóng I0 kkn 20

3.4.5 Nhiệt lượng do không khí nóng mang vào buồng lửa Qkkn 20

3.4.6 Nhiệt độ cháy lý thuyết ta 20

3.4.7 Độ đen hữu hiệu của ngọn lửa anl 20

3.4.8 Độ đen phần sáng của ngọn lửa as 21

3.4.9 Chiều dày tác dụng của lớp khí bức xạ trong buồng lửa 21

3.4.10 Áp suất trong buồng lửa p 21

3.4.11 Phân thể tích khí 3 nguyên tử r 21

3.4.12 Hệ số làm yếu bức xạ của khí 3 nguyên tử kk 22

3.4.13 .Hệ số làm yếu bức xạ bởi các hạt bay theo khói kh 22

3.4.14 Độ đen phần không sáng của ngọn lửa ak 22

3.4.15 Độ đen buồng lửa abl 23

3.4.16 Diện tích bề mặt hấp thụ bức xạ Fbx: 23

3.4.17 Nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa tk: 23

Chương 4 TÍNH KẾT CẤU VÀ ĐỘ BỀN LÒ HƠI 25

4.1 Tính sức bền cho thân lò 25

4.2 Tính sức bền ống lò 26

4.6 Công suất của lò hơi theo kích thước thiết kế .32

Chương 5 TÍNH KHÍ ĐỘNG VÀ THUỶ ĐỘNG LÒ HƠI 35

5.1 Tính toán khí động 35

5.1.1 Mục đích 35

5.1.2 Lực tự hút của ống khói 35

5.1.3 Tính đường kính ống khói 36

5.1.4 Tính trở lực của đường khói 36

5.1.5 Kiểm tra điều kiện hút tự nhiên: 38

5.2 Tính thuỷ động lò hơi: 39

Chương 6 TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ PHỤ 40

6.1 Thiết bị an toàn 40

6.1.1 Van an toàn 40

6.1.2 Nắp phòng nổ 41

6.2 Van hơi chính 42

6.3 Các phụ kiện khác 42

6.4 Bảo ôn cho lò hơi 43

Chương 7 THIẾT BỊ XỬ LÝ NƯỚC CẤP VÀO LÒ HƠI 45

7.1 Sự cần thiết phải xử lý nước cấp vào lò hơi 45

7.2 Phương pháp xử lý nước lò hơi 46

7.3 Quy trình làm mềm nước: 47

Chương 8 VẬN HÀNH LÒ HƠI 50

8.1 Công tác chuẩn bị đốt lò hơi 50

8.2 Khởi động lò 50

8.2.1 Trông coi điều chỉnh đều khiển sự làm việc của lò 50

8.2.2 Ngừng lò 50

8.2.3 Ngừng lò do sự cố 51

8.3 Một số hư hỏng thông thường và cách khắc phục 52

8.3.1 Xì hở roăng, vastup 52

8.3.2 Bộ đốt bị tắt đột ngột hoặt đốt khó cháy 52

8.3.3 Bật công tắc nhưng các động cơ không hoặc động 52

8.3.4 Lò đốt chậm lên hơi hoặc đốt tốn nhiều dầu mà lượng hơi sinh ra ít 52

8.4 Bảo dưỡng định kì 52

KẾT LUẬN 54TÀI LIỆU THAM KHẢO 55

Danh sách các bảng

Chương

Bảng 2 1: Thành phần của củi 8

Bảng 2 2: Bảng tính toán quá trình cháy 9

Bảng 2 3: Bảng entanpi của khói và không khí 9

Bảng 2 4: Kết quả tính cân bằng nhiệt lò hơi 13

Chương 3Y Bảng 3 1: Các đại lượng khi đã được chọn tính 19

Bảng 3 2: Kết quả tính nhiệt buồng lửa 23

Chương Bảng 4 1: Kích thước ống 28

Bảng 4 2: Xác định kích thước của các bộ phận chính: 33

Danh sách các hình Chương Hình 2 1: Bố trí các kích thước của lò hơi 18

Chương 4 Hình 4 1: Mối núc ống lửa 28

Hình 4 2: Lò hơi khi đã hoàn thành 34

Chương Hình 6 1: Van an toàn 40

Hình 6 2: Van hơi chính 42

Hình 6 3: Bọc cách nhiệt cho lò hơi 43

Chương Hình 7 1: Quy trình xử lí nước 47

kk là entanpi của không khí lí thuyết khi =16

Q1 :Lượng nhiệt đưa hữu ích dùng để sản xuất hơi (kj/kg)

Q2 :Tổn thất do khói thải mang ra ngoài (kj/kg)

Q3 :Tổn thất do cháy không hoàn toàn về mặt hóa học (kj/kg)

Q4 :Tổn thất do cháy không hoàn toàn về mặt cơ học (kj/kg)

Q5 :Tổn thất do tỏa nhiệt ra môi trường xunh quanh (kj/kg)

Q6 :Tổn thất nhiệt do xỉ mang ra ngoài (kj/kg)

Q lv t :nhiệt trị thấp làm việc

qv:nhiệt thế thể tích làm việc

m:hệ số phụ thuộc vào phụ tải nhiệt và thể tích buồng lửa

as:độ đen phần sáng của ngọn lửa (các hạt muội)

ak:độ đen phần không sáng của ngọn lửa (chất khí)

rH2O :phân thể tích của hơi nước

bl :nhiệt độ khói đầu ra của buồng lửa [0C]

s:chiều dày tác dụng của lớp khí bức xạ trong buồng lửa

pk :phân áp suất khí 3 nguyên tử (kG/cm2)

kk:hệ số làm yếu bức xạ củ khí 3 nguyên tử

kh:hệ số làm yếu bức xạ của các hạt muội bay theo khói

rk:phân áp suất khí 3 nguyên tử

p:áp suất trong buồng lửa

NSM: Nguyễn Sĩ Mão

MỞ ĐẦU

Đối với bản thân em, đồ án tốt nghiệp là một thử thách, là một cơ hội để e có thể rèn

luyện, tổng hợp lại các kiến thức đã học từ trước đến nay Đề tài nghiên cứu là “ Tính

toán, thiêt kế lò hơi đốt củi nằm ngang công suất 2 tấn/h dùng để sản xuất tinh bột sắn”

Các phụ tải nhiệt của nhà máy gồm có:

- Vì nhà máy chỉ dùng lò hơi để sấy bột sắn và nấu ăn nên ta chọn hơi bão hòa,

- Sau khi xác định được lượng phụ tải nhiệt cần dùng để sấy bột sắn và nấu ăn thì taxác định được dùng loại lò hơi đốt củi có công suất 2 T/h là hợp lý nhất

Cấu trúc của đồ án được chia thành 8 chương, từ tìm hiểu chung về các loại lò hơi, đếntính toán, thiêt kế lò hơi

Chương 1: Quá trình phát triển của lò hơi

Chương 2: Tính sản phẩm cháy và cân bằng nhiệt

Chương 3: Thiết kế buồng lửa

Chương 4: Tính kết cấu và độ bền của lò hơi

Chương 5: Tính khí động và thủy động lò hơi

Chương 1: QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN CỦA LÒ HƠI

1.1 Phân loại lò hơi

1.1.1 Theo chế độ đốt nhiên liệu

- Trong buồng lửa phân loại như sau:

+ Lò hơi đốt theo lớp: lò ghi thủ công (ghi cố định) lò ghi nửa cơ khí và lò ghi cơkhí

+ Lò hơi đốt theo dạng ngọn lửa: đốt than bột, đốt nhiên liệu lỏng hay khí, khí gas,thải xỉ lỏng hay xỉ khô

+ Lò hơi đốt kiểu tầng sôi và tầng sôi tuần hoàn

+ Lò có buồng đốt xoáy,….phát triển theo tuần tự:kiểu bình ống lò, ống nước đơngiản và phức tạp

1.1.2 Theo chế độ tuần hoàn của nước

- Trong giàn ống sinh hơi phân loại như sau:

+ Tuần hoàn tự nhiên

+ Tuần hoàn cưỡng bức có bội số tuần hoàn lớn

+ Lò tuần hoàn có hỗ trợ của bơm

+ Lò hơi trực lưu

1.1.3 Theo thông số và công suất của lò hơi:

+ Lò hơi thông số nhỏ công suất thấp

+ Lò hơi công suất vừa và thông số hơi trung bình

+ Lò hơi công suất lớn thông số cao, siêu cao, cận tới hạn và siêu tới hạn

bình của lò bằng cách đặt trong bình lớn nhất một hai đến ba ống 500÷800mm gọi

là ống lò, khói đi trong ống lò có thể quặt ra sau để đốt nóng ngoài vỏ bình

- Ưu điểm là không đòi hỏi bảo ôn buồng lửa, có thể tích chứa nước lớn, tuy nhiên

có khuyết điểm là khó tăng bề mặt truyền nhiệt theo yêu cầu công suất, hơi sinh rathường là hơi bão hòa lò hơi ống lò thường có sản lượng bé khoảng 2 đến 2,5T/H,ống lò thường đặt lệch tâm với bình để đảm bảo tuần hoàn nước trong bình

1.2.2 Lò hơi ống lửa

- Trong loại này ống lò được thay bằng ống lửa với kích thước bé hơn (50÷150mm), buồng lửa đặt dưới lò, khói sau khi qua ống lửa còn có thể quặt ra hai bên đốtnóng bên ngoài lò - Ưu điểm là bề mặt truyền nhiệt lớn hơn, suất tiêu hao kim loạigiảm so với loại ống lò, tuy nhiên vẫn hạn chế khả năng tăng công suất và chấtlượng hơi theo yêu cầu

1.2.3 Lò hơi tàu thủy

- Loại lò này đặt ống lò và ống lửa song song với nhau, khi ấy dòng khói sau khi

đi ra khỏi lò được quặt trở lại để đi trong lửa, loại lò này còn có ưu điểm khá lớn làkích thước rất gọn, chiếm diện tích đặt ít nhưng vận hành và sửa chữa vất vả dokích thước buồng lửa quá nhỏ và đặt ở những độ cao khác nhau

- Tóm lại: Các loại ống lò ống lửa đều có nhược đểm:

+ Hạn chế việc tăng áp suất và sản lượng hơi

+Yêu cầu về chất lượng nhiên liệu sử dụng cao

+ Suất tiêu hao kim loại dùng để chế tạo lò lớn

+ Khó khử cáu cặn nước bám vào vách kim loại hay tro bám mặt ngoài ống

+ Bảo ôn lò rất đơn giản

1.3 Lò hơi ống nước tuần hoàn tự nhiên

Lò hơi ống nước nằm ngang

- Các ống nước được đặt nằm nghiêng so với mặt phẳng nằm ngang một góc nhỏ,

ở đây các hệ thống được nối với nhau bằng hai hộp góp, hai hộp này được nối vớibao hơi đặt dọc, số dãy ống chọn phụ thuộc đường kính bao hơi,tức là không thểchọn một cách tùy ý

- Những khuyết điểm ở lò hơi hộp góp là mặt phẳng rộng nên không thể tăng ápsuất lên được, các ống hấp thụ và giãn nở nhiệt khác nhau dễ gây xì hở mối núc ốngvào thành hộp góp.

- Để khắc phục những khuyết điểm của họp góp người ta chia họp góp thànhnhiều ống góp tiết diện vuông hay chữ nhật, mỗi ống góp nối với dãy ống theophương dọc

Lò hơi có bao hơi đặt nằm ngang

- Ngoài ưu điểm cho phép tăng bề mặt của lò, giảm được suất tiêu hao kim loại,

lò hơi loại này có ưu điểm là ống góp được nối với bao hơi bằng những ống cong,tạo nên một cơ cấu đàn hồi

- Lò hơi ống nước nằm ngang có những ưu điểm sau:

+ Tăng áp suất và sản lượng hơi nước lên rất nhiều so với lò hơi ống lửa

+ ống nước thẳng nên dể dàng thải cáu bẩn trong ống

+ Cho phép sử dụng nhiên liệu có chất lượng xấu

- Nhưng lò hơi ống nước nằm nghiêng có những khuyết điểm sau:

+ Suất tiêu hao kim loại để chế tạo lò lớn

+ Tường buồng lửa phải làm việc nặng nề vì phải tiếp xúc với khói có nhiệt độcao

+ Tuần hoàn nước còn yếu vì ống đặt nằm nghiêng với góc bé,thường từ ống thứ

7 trở lên tuần hoàn rất yếu hay không có nên khi chế tạo người ta cũng chỉ thực hiệnống góp có 7 ống nước

+ Lò hơi ống nước nằm nghiêng chủ yếu phục vụ cho các xí nghiệp, công nghiệp

mà ở đây điều kiện xử lý nước không được đầy đủ

+Ở nước ta, loại lò hơi này chỉ được sử dụng trong một số xí nghiệp công nghiệp.Thông số hơi thường không quá 1,5 MN/ m²,350°C, sản lượng hơi không quá 12 T/h

Lò hơi ống nước đứng

- Loại lò này có nhiều ưu điểm song cũng có nhiều nhược điểm:

+ Do sử dụng nhiều bao hơi nên suất tiêu hao kim loại tương đối lớn, vốn đầu tưcao, khó tăng công suất và thông số lò

+ Tuần hoàn không ổn định lắm vì do ống xuống bị đốt nóng

+ Có yêu cầu cao về hệ số bảo ôn

- Bước phát triển tiếp theo của các lò hơi ống nước cong dựa trên các tiêu chuẩn: + Tăng áp suất và công suất lò

+ Giảm trọng lượng kích thước lò bằng cách giảm số bao hơi 1 đến 2 cái vàtăng chiều dài ống nước.

+ Tăng bề mặt nhiệt hấp thụ nhiệt bức xạ bằng cách đặt thêm các giàn ống và giảmnhẹ bảo ôn lò hơi

+ Hoàn thiện việc tuần hoàn của nước và hỗn hợp hơi nước bằng cách khắc phụctrở lực trong ống nối giữa hai bao hơi trên và dưới đảm bảo cho ống nước xuốngcủa lò không bị đốt nóng

+ Tăng hiệu suất nhiệt bằng cách đặt thêm các bề mặt đốt ở phần cuối đường khóithải, sử dụng không khí nóng

Cấu tạo của một số lò tuần hoàn tự nhiên hiện đại

- Lò hơi hai bao hơi kiểu KB: Lò hơi này có bao hơi đặt dọc đường khói, đượcchế tạo với công suất từ 2 đến 10 tấn, áp suất 1,28 MN/ m², dùng hơi bão hòa hayhơi quá nhiệt tới 350°C

- Ở phần trước của hai bao hơi được nối với hai ống góp bởi hai hệ thống dànống của tường bên, phần sau nối với bao hơi dưới bởi một cụm ống

- Để ngăn ngừa khả năng kéo dài của ngọn lửa vào trong cụm ống đối lưu,buồng lửa được chia thành hai phần: Buồng lửa chính và buồng lửa cháy kiệt, sảnphẩm cháy ra khỏi buồng lửa chính được đưa sang buồng cháy kiệt, rồi sau đó đivào trong cụm ống đối lưu của lò Lò KB chủ yếu được sử dụng trong công nghiệpnhưng cũng có thể dùng cho việc chạy động cơ hơi nước

Lò hơi một bao hơi kiểu TC

- Chạy ghi xích được dùng chủ yếu cho các nhà máy điện có công suất bé vàđược sản xuất với hai loại 20 và 35 T/h với thong số hơi 3,82 MN/ m², 450°C phục

vụ cho hai loại tua bin ngưng hơi trung áp công suất 4000 KW và 6000 KW, thuộcloại lò hơi hiện đại có cấu tạo hoàn thiện, dàn ống bức xạ nhiệt đặt xung quanhbuồng lửa và ống xuống không hấp thụ nhiệt Bộ quá nhiệt hai cấp đặt ngay saucụm ống pheston có đầy đủ bề mặt đốt phần đuôi để gia nhiệt không khí nóng tới150°C và giảm nhiệt độ khói thải xuống khoảng 150÷180°C Nếu sử dụng nhiênliệu hợp lý thì hiệu suất của lò đạt tới 80%

Lò hơi đốt bột than

- Lò có sản lượng từ 20 tấn trở lên, áp suất trung bình chỉ chế tạo với 75T/h lò sửdụng nhiều loại nhiên liệu khác nhau: rắn, lỏng, khí

- Toàn bộ được chia thành 27 khối trọn vẹn và chỉ có một só phần nhỏ các chi tiết

ở dạng lẻ Bảo ôn lò cũng được thực hiện theo dạng khối gồm những tấm bê tôngchịu lửa đúc sẵn được nối với dàn ống bằng bulông

- Việc chế tạo lò theo phương pháp lắp khối đã rút ngắn được thời gian lắp ráp của

lò lên rất nhiều, các lò trung áp 75T/h dùng trong các nhà máy điện ngưng hơi côngsuất 12000KW

- Các loại lò than phun cũng như lò ghi TC cũng được bố trí theo dạng hình ᴨ,dường khói đi từ dưới lên trong buồng lửa và đi từ trên xuống dưới trong phần đuôi,việc bố trí này có ưu điểm là quạt khói đặt phía dưới, giảm được trọng tải độngtrong khung lò, nhưng với lò than phun thải xỉ khô thì có nhược điểm là phễu tro xỉđặt quá gần vùng trung tâm cháy nên nhiệt độ vùng thải xỉ cao, ảnh hưởng xấu đếnđiều kiện thải xỉ khô

- Lò hơi tuần hoàn tự nhiên hiện nay đã được chế tạo với áp suất 17,6MN/m, sảnlượng đến gần 2000T/h, về nguyên tắc lò hơi có thể chế tạo với sản lượng rất lớn,nhưng thông dụng nhất là D>1000

Lò hơi tuần hoàn cưỡng bức với bội số lớn

- Để tăng cường khả năng tuần hoàn của lò, người ta đặt thêm bơm tuần hoàn, khi

đó lò hơi làm việc với chế độ tuần hoàn cưỡng bức nhưng bội số bằng 1

Hiện nay có hai phương hướng sử dụng lò hơi này:

- Trang bị cho các cơ sở lò hơi bé (như một số lò dùng khí thải)

- Trang bị cho một số cơ sở lò hơi lớn như nhà máy nhiệt điện, khi đó áp suấtthiết kế tới 21MN/m, công suất D=2500T/h Tuy áp suất làm việc lớn nhưng áp lựcđẩy của bơm tuần hoàn khá bé, chỉ đủ để khắc phục trở lực của vòng tuần hoàn

- Các bề mặt đốt của lò thường gồm 3 bộ phận: bộ hâm nước, bề mặt sinh hơi với

bộ quá nhiệt, chúng thường có cấu tạo dưới dạng những ống xoắn, việc đặt các lòhơi sử dụng nhiệt trên đường khói của lò đốt công nghiệp đã tăng hiệu suất sử dụngnhiệt của lò lên rất nhiều

- Lò hơi một bao hơi, nước cấp ra khỏi bộ hâm nước và hỗn hợp hơi nước ra khỏi

bề mặt đốt sinh hơi được đưa vào bao hơi,nước từ bao hơi được bơm tuần hoàn đẩytrở lại bề mặt đốt sinh hơi, hơi ra khỏi bao hơi đưa vào bộ quá nhiệt, để phân bố lưulượng nước qua các ống xoắn của bề mặt đốt sinh hơi được đồng đều,tại đầu vàocác ống xoắn có đặt các cửa tiết lưu với trở lực cục bộ khác nhau để đảm bảo chocác trở lực chung của các ống được giống nhau

Lò hơi trực lưu

- Lò hơi trực lưu có những ưu điểm sau:

• Do không có bao hơi và chỉ có ít ống góp nên chỉ tốn ít kim loại, khung lò và bảo

ôn nhẹ nhàng thuận tiện hơn

• Khắc phục được những thiếu sót về tuần hoàn tự nhiên: như tốc độ tuần hoàn béhay không có tuần hoàn

• Cho phép tăng áp suất của hơi lên cao, mặt khác chỉ có lò hơi trực lưu mới sảnxuất được hơi có áp suất trên hơi tới hạn

Nhược điểm của lò hơi trực lưu là yêu cầu cấp nước phải tuyệt đối sạch, hơn nữa dotrữ lượng nước trong lò ít nên thường chỉ thực dụng khi phụ tải thay đổi ít

Chương 2:TÍNH SẢN PHẨM CHÁY VÀ CÂN BẰNG NHIỆT

VN2

m3tc/kg

V0 H2O

m3tc/kg

VH2O

m3tc/kg5,2459 6,71 5,49 0,93 4,15 4,56 0,776 0,7

2.1.1 Entanpi của không khí và của sản phẩm cháy (khói)

Entanpi của khói với 1kg nhiên liệu được xác định bởi công thức

Khi = 1,1 ta có :

I k =I0

k +(-1) I0

kk (Kcal/kg)Trong đó

I0 :là entanpi khói khi đốt cháy hoàn toàn 1 kg nhiên liệu với  =1

1134.37 1730.79 2618.59300

2071.55 2631.16 4909.86400

2786.62 3557.09 6622.37500

3519.47 4599.26 8536.67600

4266.80 5483.93 10177.41700

5030.08 6578.89 12111.97800

5720.86 7260.19 13553.13

6593.78 8537.58 15790.731000

7389.89 9601.43 17730.331100

8196.98 10673.33 19690.001200

9012.98 11758.04 21672.311300

9835.27 12857.50 23676.291400

10662.39 14054.71 25783.331500

11496.38 15080.17 27726.181600

12336.67 16205.17 29775.501700

13179.06 17340.58 31837.541800

14028.90 18479.29 33911.081900

14879.05 19623.53 35990.482000

15737.7 20773.42 38150.89

2.1.2 Cân bằng nhiệt lò hơi

a Phương trình cân bằng nhiệt lò hơi

Ứng với một kg nhiên liệu rắn khi cháy trong lò hơi ở trong điều kiện vận

hành ổn định có phương trình cân bằng nhiệt tổng quát:

Qđv = Q1+ Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6, kcal/kg

Trong đó:

Qđv: Nhiệt lượng đưa vào ứng với 1kg nhiên liệu

Q1: Lượng nhiệt đưa hữu ích dùng để sản xuất hơi (kj/kg)

Q2: Tổn thất do khói thải mang ra ngoài (kj/kg)

Q3: Tổn thất do cháy không hoàn toàn về mặt hóa học (kj/kg)

Q4: Tổn thất do cháy không hoàn toàn về mặt cơ học (kj/kg)

Q5: Tổn thất do tỏa nhiệt ra môi trường xunh quanh (kj/kg)

Q6: Tổn thất nhiệt do xỉ mang ra ngoài (kj/kg)

Ta tính được nhiệt trị thấp làm việc của nhiên liệu:

Với C nl=1.74+0,0025 t nl=1,74+0,0025 × 90=1,965(kJ /kg độ)

Nhiệt lượng đưa vào ứng với 1kg nhiên liệu: (TL2-38)

Q dv=Q lv t +Qnl ,(2−3)

¿20343,2+176,85=20520,05(kJ /kg)

b Tổn thất do khói thải mang đi q2

- Dựa theo bảng hệ số không khí thừa trong buồng lửa ta có αcủa khói thải:

Vậy tổn thất do khói thải mang ra ngoài là: 3.90 %

c Tổn thất nhiệt do không hoàn toàn về mặt hoá học q3

q3 phụ thuộc vào nhiều yếu tố: Hệ số không khí thừa, nhiên liệu và phương thứchỗn hợp nhiên liệu, hình dạng, kích thước buồng lửa, Vì lò đốt củi nên ta có thểchọn :

q3 =

Q3

Q đv =1,5%

d Tổn thất do cháy không hoàn toàn về mặt cơ học q4.

Tổn thất nhiệt do cháy cơ học không hết xác định bằng lượng nhiên liệu cháykhông hết trong xỉ Do đốt củi nên ta có thể chọn:

q4 = 1 %

e Tổn thất nhiệt do tỏa ra môi trường xung quanh q5

Bề mặt xung quanh của lò luôn có nhiệt độ cao hơn môi trường xung quanh gây

ra sự tỏa nhiệt từ hơi đến không khí lạnh nên gây ra tỏa nhiệt môi trường xungquanh q5

Xác định dựa trên công suất của lò(2T/h)

2.1.3 Hiệu suất nhiệt của lò hơi.

Hiệu suất nhiệt của lò hơi được xác định bằng công thức:

Vì sản xuất hơi bão hoà nên Dqn = 0

Lượng nước xả lò rất ít nên Dxả = 0

Không có quá nhiệt trung gian nên Dqt = 0

Và nhiệt lượng do nước hoặc không khí hấp thụ bên ngoài Q = 0

Vậy : Q1=D bh(i bh−i nc)

Trong đó : D bh=2000 (kg /h)

- Với áp suất hơi bão hòa P=(8 k g/cm2)=7.85 ¯¿ Tra bảng nước và hơi nước bãohòa ta được:

1 Nhiệt lượng đưa vào lò hơi Qđv 20520.05 KJ/kg

2 Entanpi của không khí lạnh I0

kkl 203.01 KJ/kg

3 Entanpi của khói thải Ith 1004.69 KJ/kg

4 Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn

toàn về mặt hóa học

7 Tổn thất nhiệt do tỏa ra môi

trường xung quanh

8 Tổn thất do nhiệt vật lý của tro xĩ q6 1 %

9 Tổng các tổn thất nhiệt q 10.4 %

11 Lượng tiêu hao nhiên liệu B 287.3 Kg/h

Chương 3: THIẾT KẾ BUỒNG LỬA

3.1 Thể tích buồng lửa.

Nhiệt thể tích buồng lửa ta chọn theo kinh nghiệm để tiết kiệm không gian

buồng lửa để tiết kiệm không gian buồng lửa cũng như giảm giá thành vật tư chếtạo ta chọn giá trị nhiệt thế có giá trị q v=200 103

(W /m3)=200000(kJ /h m3

) (lò hơi INguyễn Sĩ Mão trang 185)

3.2 Diện tích bề mặt truyền nhiệt của lò hơi

phần D = 2T/h ta tìm ra diện tích cần sinh hơi F= D

D1 chọn D1 =40kg/m3.h suy ratổng diện tích cần để bốc hơi : ( TL2 - 189 )

*Các kích thước của ống lò được chọn tính như sau:

Đường kính ống lò được tính theo công thức sau:

Nên dùng loại thép ống có mã hiệu C20 không có đường hàn dọc Ф42mm.

*Các kích thước của ống lửa được chọn như sau :

Đường kính ngoài : Dn = 42 mm (chọn trong khoảng 40-70 mm)Chiều dày : S = 2,5 mm (tính kiểm tra sau)

Theo kinh nghiệm ta chọn n = 198 ống và chia thành 3 pass Mỗi pass có 66 ống

3.3.3 Xác định kích thước thân lò.

*Xác định đường kính trong thân lò

Đường kính trong thân lò được xác định dựa theo cách bố trí ống lò và dàn ống

Bố trí ống lửa : Để nhiệt lượng của dàn ống lửa truyền cho nước lò hơi được phân

bố đều ta chọn cách bố trí ống lửa theo nguyên tắc tam giác đều

Bước ống tương đối của dàn ống lửa:

- Bố trí cụm ống lửa thành 3 dãy theo chiều dọc:

+ Khoảng cách từ tâm ống lửa trên cùng đến mép trên thân lò là 600 mm

+ Trong đó chiều cao khoảng chứa hơi là 450 mm

+ Chiều cao tối thiểu của mức nước so với mép ống lửa trên cùng là 100 mm + Khoảng cách từ mép trên ống lò đến tâm ống lửa trên cùng là 400 mm

+ Khoảng cách giữa cụm ống lửa trên và dưới tính theo tâm ống là 200 mm

+ Đường kính ngoài của ống lò là 100 mm

+ Khoảng cách từ mép dưới ống lò đến mép thân lò là 100 mm

+ Từ các kích thước trên ta xác định được đường kính trong thân lò là 1800 mm

- Qua việc bố trí ống lò và dàn ống lửa là phù hợp

*Vậy các kích thước của thân lò là:

Đường kính trong: Dt = 1800 mm

Chiều dày : S = 20 mm (tính kiểm tra sau)

Đường kính ngoài : Dn = 1820 mm

Chiều dày : S = 18 mm (tính kiểm tra sau)

3.3.4 Xác định kích thước cửa người chui

*Vật liệu chế tạo :

Cửa người chui chịu áp lực tác động nên dùng loại thép có mã hiệu 20K có dạnghình elip

*Với các kích thước sau :

Hình 2 1: Bố trí các kích thước của lò hơi

Bảng 3 1: Các đại lượng khi đã được chọn tính

STT Tên đại lượng Ký hiệu Đơn vị Kết quả

3.4 Tính nhiệt buồng lửa.

Do không có bộ sấy không khí nên nhiệt lượng không khí nóng mang vào cũngchính là entanpi của nó

Q kkn=I kkl0 =385,66(kJ /kg)

Nghĩa là nhiệt độ sản phẩm cháy có thể đạt đến với giả thiết là tất cả nhiệt lượngtỏa ra chỉ dùng để gia nhiệt sản phẩm cháy

Tra bảng 2 entanpi của khói và không khí

Q bl=40370,6(kJ /kg) ta được nhiệt độ cháy lý thuyết

t a=975,3℃

Trong số các sản phẩm sinh ra trong quá trình cháy thì thành phần khí 3 nguyên tử

H2O, CO2 thành phần các hạt tro bay theo khói trong buồng lửa có ảnh hưởng lớnđến khả năng bức xạ của ngọn lửa

Độ đen ngọn lửa phụ thuộc vào loại nguyên liệu, phương pháp đốt, thành phần khí

3 nguyên tử, nồng độ tro bay theo khói

Khi đốt nhiên liệu lỏng thì đọ đen ngọn lửa phụ thuộc vào độ đen phần sáng vàphần không sáng của ngọn lửa được tính theo công thức: (TL1 - 47)

a nl=m× a s+(1−m) a k ,(3−9)

Trong đó:

m: Hệ số phụ thuộc vào phụ tải nhiệt và thể tích buồng lửa

as: Độ đen phần sáng của ngọn lửa (các hạt muội)

ak: Độ đen phần không sáng của ngọn lửa (chất khí)