Trong quá trình sản xuất điện năng, lò hơi là khâu quan trọng đầu tiên có nhiệm vụ biến đổi năng lượng tàng trữ của nhiên liệu thành nhiệt năng của hơi.. 1.4 Giới thiệu về lò hơi tầng sô
lOMoARcPSD|39270540 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA ĐIỆN ĐỒ ÁN MÔN HỌC LÒ HƠI VÀ MẠNG NHIỆT Sinh viên thực hiện : Đặng Quang Minh Mã sinh viên : 2018605946 Lớp : Kỹ thuật nhiệt 2 Khóa : K13 GVHD : Ths Nguyễn Ngọc Quý Hà Nội: 2021 Downloaded by sau xanh (saudinh2@gmail.com) lOMoARcPSD|39270540 MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VÀ PHÁC THẢO LÒ HƠI .6 1.1 Vai trò và phân loại 6 1.1.1 Vai trò 6 1.1.2 Phân loại 6 1.2 Chọn kiểu lò hơi 10 1.3 Giới thiệu về lò hơi tầng sôi 10 1.3.1 Nguyên lý làm việc của lò hơi tầng sôi .11 1.3.2 Ưu điểm của lò hơi tầng sôi 12 1.3.3 Nhược điểm của lò hơi tầng sôi .13 1.3.4 Ứng dụng của lò hơi tầng sôi 13 CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH CHÁY CỦA NHIÊN LIỆU .13 2.1 Thành phần nhiên liệu 13 2.2 Thể tích không khí 14 2.3 Thể tích sản phẩm cháy 14 2.4 Entanpy của không khí và sản phẩm cháy 15 CHƯƠNG 3: CÂN BẰNG NHIỆT LÒ HƠI 17 3.1 Lượng nhiệt đưa vào lò hơi 17 3.2 Lượng nhiệt tổn thất cháy không hoàn toàn về mặt cơ học Q4 .19 3.3 Tổn thất nhiệt do khói thải mang ra ngoài lò hơi Q2 .19 3.4 Lượng nhiệt tổn thất do cháy không hoàn toàn về mặt hóa học Q3 .20 3.5 Tổn thất nhiệt từ mặt ngoài tường lò ra không khí xung quanh Q5 .21 3.6 Tổn thất nhiệt do xỉ mang ra ngoài Q6 21 3.7 Lượng nhiệt sử dụng có ích tỏa ra trong buồng lửa .21 3.8 Xác định hiệu suất lò hơi .22 3.9 Lượng tiêu hao nhiên liệu lí thuyết 22 3.10 Lượng tiêu hao nhiên liệu thực tế 22 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ BUỒNG LỬA .23 4.1 Xác định kích thước hình học buồng lửa .23 4.1.1 Xác định thể tích buồng lửa 23 4.2 Tính trao đổi nhiệt trong buồng lửa 24 4.3 Dàn ông sinh hơi 25 Downloaded by sau xanh (saudinh2@gmail.com) lOMoARcPSD|39270540 4.4 Thiết kế bề mặt đối lưu của lò .25 4.5 Thiết kế bộ hâm nước 26 4.5.1 Nhiệt độ sôi của nước 26 4.5.2 Entanpi của nước vào và ra khỏi bộ hâm nước 26 4.5.3 Bộ hâm nước .26 CHƯƠNG 5: TÍNH VÀ CHỌN CÁC THIẾT BỊ PHỤ 26 5.1 Tính và chọn quạt cấp gió 26 5.2 Thiết kế xyclon lọc bụi 27 5.2.1 Cấu tạo của xyclon chùm 27 5.2.2 Các thông số thiết kế 28 CHƯƠNG 6: XỬ LÝ NƯỚC LÒ HƠI 29 6.1 Chất lượng nước cấp cho lò 29 6.1.1 Mục đích của việc xử lí nước 29 6.1.2 Chất lượng nước cấp cho lò hơi 30 6.2 Xử lý nước cho lò 31 6.2.1 Xử lý cơ học 31 6.2.2 Xử lý độ cứng 31 6.3 Quá trình hoàn nguyên 32 CHƯƠNG 7: VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG LÒ HƠI 33 7.1 Kiểm tra hệ thống lò hơi 33 7.2 Các bước vận hành lò 33 7.2.1 Chuẩn bị vận hành lò: 33 7.2.2 Khởi động đốt lò và chế độ đốt lò .34 7.2.3 Cấp hơi 34 7.2.4 Cấp nước 34 7.2.5 Xả bẩn 35 7.3 Ngừng lò 35 7.3.1 Ngừng lò bình thường .35 7.3.2 Ngừng lò sự cố: 35 7.4 Bảo dưỡng lò 36 7.5 Vệ sinh và duy tu lò .36 7.5.1 Vệ sinh .36 Downloaded by sau xanh (saudinh2@gmail.com) lOMoARcPSD|39270540 7.5.2 Duy tu: .36 Downloaded by sau xanh (saudinh2@gmail.com) lOMoARcPSD|39270540 Lời nói đầu Năng lượng mà chủ yếu là điện năng là một nhu cầu không thể thiếu được trong sự phát triển kinh tế của mỗi nước Hiện nay ở nước ta cũng như hầu hết các nước khác trên thế giới, lượng điện năng do nhà máy nhiệt điện sản xuất ra chiếm tỷ lệ chủ yếu trong tổng lượng điện năng toàn quốc Trong quá trình sản xuất điện năng, lò hơi là khâu quan trọng đầu tiên có nhiệm vụ biến đổi năng lượng tàng trữ của nhiên liệu thành nhiệt năng của hơi Nó là một thiết bị không thể thiếu được trong nhà máy nhiệt điện, lò hơi cũng được dùng rộng rãi trong các ngành công nghiệp khác 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 Nhằm ôn lại kiến thức đã học về lò hơi ở học kỳ trước và để bước đầu làm quen với việc thiết kế lò hơi, trong học kỳ này em được nhận nhiệm vụ thiết kế lò hơi có sản lượng hơi bão hòa 30 T/h Với sự giúp đỡ và hướng dẫn của thầy giáo Ths.Nguyễn Ngọc Quý cùng với việc nghiên cứu các tài liệu khác, em đã hoàn thành được bản thiết kế này Trong quá trình thiết kế không tránh khỏi những sai sót, em kính mong sự đóng góp ý kiến và chỉ bảo của các thầy cô giáo, em xin chân thành cảm ơn! Downloaded by sau xanh (saudinh2@gmail.com) lOMoARcPSD|39270540 CHƯƠNG 1: NHIỆM VỤ THIẾT KẾ, TỔNG QUAN VÀ PHÁC THẢO LÒ HƠI 1.1 Nhiệm vụ thiết kế Tính thiết kế lò hơi công nghiệp 1.Sản lượng hơi bão hòa Ddm: 30 T/h 2.Áp suất hơi bão hòa pbh: 12 bar 3.Nhiệt độ nước cấp vào lò hơi ttc= 28 ℃ 4.Nhiên liệu là bã mía có các đặc tính sau: Wlv Ak Ck Hk Ok 50% 2,5% 47% 6,5% 44% 5.Nhiệt độ không khí trong gian lò hơi lấy bằng nhiệt độ môi trường, tkkl = 30℃ 1.2 Vai trò và phân loại 1.2.1 Vai trò Lò hơi là thiết bị mà trong đó xảy ra quá trình đốt cháy nhiên liệu, nhiệt lượng tỏa ra từ quá trình cháy sẽ truyền cho nước trong lò để biến nước thành hơi Lò hơi có mặt hầu như trong tất cả các nhà máy xí nghiệp như: nhà máy hóa chất, đường, rượu, bia, nước giải khát, dệt, … loại này được gọi là lò hơi công nghiệp có áp suất hơi thấp, sản lượng hơi nhỏ Trong nhà máy nhiệt điện, lò hơi sản xuất hơi để quay tubin phục vụ cho việc sản xuất điện năng Nhiện liệu đốt trong lò hơi có thể là nhiên liệu rắn như than, gỗ, bã mía, có thể là nhiên liệu lỏng như dầu nặng, dầu diezen hoặc nhiên liệu khí 1.2.2 Phân loại a, Lò hơi ghi xích Downloaded by sau xanh (saudinh2@gmail.com) lOMoARcPSD|39270540 Hình 1-1: Cấu tạo lò hơi ghi xích Chú thích: Bao hơi (1); Van hơi chính (2); Van nước cấp (3); Ghi lò (4); Buồng lửa (5); hộp tro xỉ (6); hộp gió (7); phễu than (8); Ống khói (9); (10) bộ sấy không khí, quạt gió (11); quạt khói (12); Bộ hâm nước (13); Bơm nước cấp vào lò (13a); Dàn ống nước xuống (14); ống góp dưới (15); dàn ống nước lên (16), dẫy ống pheston (17); Bộ quá nhiệt (18) Nguyên lý làm việc: + Than từ phễu cấp than được rót lên ghi với một chiều dày được điều chỉnh sẵn và chuyển động cùng ghi vào buồng lửa + Nhiên liệu nhận được nhiệt bức xạ từ ngọn lửa, vách tường, cuốn lò + Nhiên liệu được sấy nóng, khô dần và chất bốc thoát + Chất bốc và cốc cháy tạo thành tro xỉ và được gạt xỉ thải ra ngoài + Không khí cấp vào buồng lửa thường chia thành gió cấp 1 cấp từ dưới ghi lên và gió cấp 2 cấp phía trên lớp nhiên liệu Ưu nhược điểm của buồng lửa lò ghi xích: + Cơ khí hóa quá trình cấp nhiên liệu và thải tro xỉ, vận hành nhẹ nhàng + Hiệu suất lò cao hơn do có thể tổ chức tốt hơn quá trình cháy (phân bố không khí phù hợp với quá trình cháy, lò vận hành ổn định, tin cậy + Ghi lò được làm mát khi ghi ở mặt dưới nên tuổi thọ được nâng lên + Công suất vẫn hạn chế (dưới 100 T/h); quán tính nhiệt lớn không điều chỉnh + Yêu cầu về nhiên liệu cao, đặc biệt là độ ẩm không được vượt quá 20%, độ tro cũng không được vượt quá 20-25%, nhiệt độ nóng chảy của tro xỉ cũng không được quá Downloaded by sau xanh (saudinh2@gmail.com) lOMoARcPSD|39270540 thấp Nếu thấp hơn 1.200 OC tro xỉ nóng chảy sẽ bọc các hạt than chưa cháy Kích cỡ hạt cũng đòi hỏi cao, không được quá lớn hoặc quá nhỏ b, Lò hơi than phun Hình 1-2: Lò hơi than phun Chú thích: Bao hơi (1); Van hơi chính (2); đường nước cấp (3); vòi phun nhiên liệu (4); Buồng lửa (5); phễu tro lạnh (6) để; hộp thu xỉ (7); bơm nước cấp (8); Ống khói (9); (10) bộ sấy không khí, quạt gió (11); quạt khói (12); Bộ hâm nước (13); Dàn ống nước xuống (14); (15) dàn ống nước lên; ống góp dưới (16); dẫy ống pheston (17); Bộ quá nhiệt (18) và bộ lọc bụi (19) Nguyên lý làm việc: + Than sau khi nghiện thành bột với kích thước khoảng 40 µm được đưa vào buồng lửa bằng gió cấp 1 qua các vòi phun + Tại đây hạt than nhận nhiệt từ bức xạ ngọn lửa, tường lò và bằng đối lưu với các sản phẩm cháy có nhiệt độ cao + Bột than được nhận nhiệt và tiếp xúc với không khí đã được sấy nóng thoát chất bốc và cháy Ưu nhược điểm của buồng lửa lò hơi than phun: + Là loại lò tương đối hiện đại, công suất từ trung bình trở lên, + Hiệu suất nhiệt cao, + Có thể đốt được nhiều loại nhiên liệu kể cả loại có chất lượng tương đối thấp, + Có thể tự động hóa và điều chỉnh linh hoạt; + Tuy nhiên, loại lò này là cồng kềnh do cần thêm các hệ thống phụ như hệ thống Downloaded by sau xanh (saudinh2@gmail.com) lOMoARcPSD|39270540 nghiền than, quán tính nhiệt nhỏ nên dễ bị tắt lò nên thường phải bố trí thêm các vòi phun dầu hỗ trợ, đặc biệt khi giảm phụ tải c, Lò hơi ống lò Với mục đích tăng F (m2) người ta dùng lò hơi có cấu tạo mới năm (1802) là lò hơi ống lò Bên trong thân lò có thể đặt 1, 2 đến 3 ống lò có đường kính = 400 900 mm, ống lò được nối với thân lò bằng 2 mặt sàng Buồng lửa đặt bên trong ống lò nên truyền nhiệt bức xạ mạnh Hình 1-3: Lò hơi ống lò Chú thích: a) một ống lò; b) hai ống lò 1 - ống lò, 2 – ghi lò, 3 – vòng trong thân lò, 4 – vành ngoài thân lò, 5 – giá đỡ, 6 – đôm hơi Sản lượng hơi khoảng 0,8 1,5 t/h đối với lò có một ống lò, tỷ lệ F/G tốt hơn bằng 4 - 5 m2/t, dòng nhiệt q =11,63 W /m2, suất sinh hơi của lò hơi ống lò bằng d = D /F 20 kg/m2 h d, Lò hơi kiểu bình có ống lửa Lò hơi ống lửa xuất hiện vào khoảng năm 1829 Ống lửa có đường kính bằng 50 80 mm Bề mặt truyền nhiệt tăng lên 3 3,5 lần, áp suất làm việc đến 1,5 2,0 Mpa Downloaded by sau xanh (saudinh2@gmail.com) lOMoARcPSD|39270540 Hình 1-4 Lò hơi kiểu bình có ống lửa 1 – thân lò, 2 – ghi lò, 3 – tường lò, 4 - ống lửa, 5 – khoang nước, 6 – khoang hơi Ưu điểm của lò hơi ống lửa là bề mặt truyền nhiệt lớn hơn, suất tiêu hao kim loại giảm hiệu suất cao sản tứ 10 đến 20 tấn hơi bão hòa/h 1.3 Chọn kiểu lò hơi Dựa vào sản lượng hơi bão hòa Ddm = 30T/h, áp suất hơi bão hòa pqn = 12bar và sử dụng nhiên liệu là bã mía nên ta có thể sử dụng kiểu lò hơi tầng sôi là hợp lý nhất 1.4 Giới thiệu về lò hơi tầng sôi Lò hơi tầng sôi sử dụng công nghệ đốt cháy nhiên liệu trong lớp sôi, được tạo bởi các nguyên liệu đốt Nó được coi là công nghệ giảm phát thải độc hại và thân thiện với môi trường Khái niệm “tầng sôi” có thể hiểu một cách khái quát là một vùng không gian được tạo bởi các hạt ở thể rắn (nguyên liệu đốt) như cát, tro, than, đá vôi, bã mía,… Chúng sẽ được nâng lên ở trạng thái lơ lửng trong buồng đốt do áp lực của dòng không khí Theo đó, lớp nguyên liệu trong buồng đốt sẽ ở trạng thái giãn nở, sự tiếp xúc giữa không khí và nhiên liệu cũng được tăng lên rất nhiều Các hạt chuyển động tự do và sôi giống như chất lỏng ở trạng thái này và được gọi là tầng sôi hay lớp sôi Downloaded by sau xanh (saudinh2@gmail.com)