Pbl lò hơi 215 tấn

Nhiệt độ khói ra khỏi lò hơi ra khỏi bộ sấy không khí cấp 1 để vào khử buị được tùy chọn theo loại nhiên liệu, sản lượng hơi, độ ẩm và giá thành của nhiên liệu.. Nhiệt độ khói ra khỏi

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ

* Sản lượng định mức của lò: D = 215 T/h

* Áp suất hơi quá nhiệt: P = 13,8 Mpa

* Nhiệt độ hơi quá nhiệt: tqn = 540℃

* Nhiệt độ nước cấp vào lò hơi: tnc = 240℃

* Nhiệt độ chảy của tro: t3 = 1320℃

* Nhiệt trị của nhiên liệu: Qtlv = 27110 kJ/kg

* Các thông số của nhiên liệu:

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:

Đối với lò hơi đốt nhiên liệu rắn và công xuất trên 25 T/h thì phương án

tối ưu nhất là sử dụng buồng lửa phun.Theo đó, lò hơi công suất 215

T/h và đốt nhiên liệu rắn ta sẽ chọn buồng lửa phun.

1.1.2 Phương pháp thải xỉ:

Theo số liệu cung cấp về loại than sử dụng cho lò hơi này:

Nhiệt độ bắt đầu chảy của tro: t3 = 1320˚C < 1400 là nhiệt độ chảy tro ℃

vừa phải và độ tro quy dẫn Aqd = 10000.Q A lv

t

lv = 10000.27,11.1015,1 3 = 5,56 g/MJ = 0,00556 kg/MJ < 0,01 kg/MJ nên ta sử dụng phương pháp

thải xỉ khô, vì khi khối lượng tro bay theo khói không lớn sẽ không hạn

chế tốc độ khói lưu động trong đường khói đuôi lò và không yêu cầu

thiết bị khử bụi quá đắt tiền, đồng thời khi than nhiều chất bốc thì tổn

thất nhiệt q4 sẽ nhỏ.

1.1.3 Chọn kiểu lò hơi:

Chọn lò hơi kiểu chữ π Đây là loại lò hơi phổ biến nhất hiện nay Ở loại

này các thiết bị nặng như quạt gió, quạt khói, bộ khử khí, ống khói đều

được đặt ở vị trí thấp nhất.

1.2 CHỌN DẠNG CẤU TRÚC CÁC BỘ PHẬN KHÁC CỦA LÒ

HƠI:

1.2.1 Dạng cấu trúc của pheston:

Cấu trúc của pheston gắn liền với cấu tạo dàn ống tường sau của buồng

lửa vì các ống pheston chính là các ống của dàn ống tường sau buồng

lửa Chiều cao của pheston phụ thuộc vào kích thước đường khói đi vào

bộ quá nhiệt Vì vậy kích thước cụ thể của pheston sẽ được xác định sau

khi xác định cụ thể cấu tạo buồng lửa và các dàn ống xung quanh nó.

Vì nó nằm ở đầu ra của buồng lửa có nhiệt độ cao nên ta đặt các ống ra

xa để tránh đóng xỉ, mồ hóng, … Để cho khói đi qua và lưu thông dễ

dàng, tránh đóng xỉ và mài mòn ta chia cụm pheston thành 3÷5 dãy ống

Ở đây ta chia thành 4 dãy ống.

1.2.2 Dạng cấu trúc bộ quá nhiệt:

Đối với lò hơi có nhiệt độ hơi quá nhiệt từ 510˚C bộ quá nhiệt được đặt

ở vùng khói có nhiệt độ cao hơn , thường là ở cửa ra buồng lửa trước

cụm ống pheston Ở đây bộ quá nhiệt vừa nhận nhiệt đối lưu từ dòng

khói đi qua, vừa nhận nhiệt bức xạ từ buồng lửa nên gọi là bộ quá nhiệt

nửa bức xạ.

Theo thông số yêu cầu lò hơi cần chế tạo thì tqn= 540˚C, ta chọn bộ quá

nhiệt tổ hợp là đối lưu_nửa bức xạ.

1.2.3 Bộ sấy không khí và bộ hâm nước:

Bộ sấy không khí và bộ hâm nước được bố trí trên đường khói sau bộ

quá nhiệt, có thể bố trí một cấp hoặc hai cấp riêng lẽ tùy thuộc vào nhiệt

độ không khí nóng yêu cầu.

Ở đây, ta chọn lò hơi đốt than phun với than được sử dụng là than

antraxit Tra mục 1.3.3.3 , tài liệu [1] ta có: nhiệt độ không khí nóng yêu

cầu là 370˚C Để thu được không khí nóng có nhiệt độ cao như vậy, cần

phải đặt một phần đầu ra của bộ sấy không khí trong vùng khói có nhiệt

độ cáo, nghĩa là phân bộ sấy không khí thành hai cấp, khi đó bộ hâm

nước có thể là 1 cấp đặt ở giữa hai cấp của bộ sấy Tuy nhiên như vậy

thì bộ sấy không khí cấp 2 nằm ngay sau bộ quá nhiệt, vùng có nhiệt độ

khói cao nên sẽ rất chóng hỏng Bởi vậy để bảo vệ bộ sấy không khí cấp

2, ta chia bộ hâm nước thành hai cấp và bộ sấy không khí cấp hai được

đặt giữa hai cấp của bộ hâm.

1.2.4 Đáy buồng lửa:

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 một góc bằng 55ᵒ.

1.3 NHIỆT ĐỘ KHÓI VÀ KHÔNG KHÍ:

1.3.1 Nhiệt độ khói thoát ra khỏi lò θth:

Nhiệt độ khói ra khỏi lò hơi (ra khỏi bộ sấy không khí cấp 1 để vào khử

buị) được tùy chọn theo loại nhiên liệu, sản lượng hơi, độ ẩm và giá

thành của nhiên liệu.

Độ ẩm quy dẫn:

Wqd= 10000 w Q lv

t

lv =10000.22,9.1012 3 = 5,2 Tra bảng 1.1, tài liệu [1] với:Wqd < 3 ; tnc= 240 ; nhiên liệu đắt tiền, ℃

chất lượng cao Ta xác định được:

θth=130˚C

Để đảm bảo an toàn, tránh hiện tượng ăn mòn nhiệt độ thấp nên đã lấy

tăng thêm 10˚C.

1.3.2 Nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa ( θbl ”)

Nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa ( θbl”) ( trước cụm pheston) được chọn

tùy theo loại nhiên liệu, nhiệt độ biến dạng của tro theo mục 1.3.3.3:

θbl” = 1050℃

1.3.3.Nhiệt độ không khí nóng

Nhiệt độ không khí nóng ra khỏi bộ sấy không khí được chọn dựa theo

loại nhiên liệu, nhiệt độ biến dạng của tro Đối với than antraxit, buồng

đốt kiểu phun, thải xỉ khô: tkkn = 370℃

1.4 DẠNG CẤU TẠO TỔNG THỂ CỦA LÒ HƠI:

Chương 2 TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH CHÁY NHIÊN LIỆU

VH200 = 0,111.Hlv + 0,0124.Wlv + 0,0161.Vkk0, m3

tc/kg

VH200 = 0,111.2,8 + 0,0124.5,5 + 0,0161.7,2 = 0,495 m3

tc/kg + Thể tích khói khô lý thuyết:

VKkho0 = VRO2 + VN20 = 1,36 + 5,69 = 7,05 m3

tc/kg

Khi tính thể tích sản phẩm cháy thực tế ta phải xét đến hệ số không khí

thừa trong buồng lửa Tra bảng 3, phụ lục [2] cho than antraxit, ta được

* Khí 3 nguyên tử: rRO2 = VRO2/VK = 1,36/9,374 = 0,145

* Hơi nước: rH2O = VH2O0/VK = 0,495/9,374 = 0,053

2.2.2.4 Nồng độ tro bay khói:

Nồng độ tro bay trong khói tính theo thể tích khói:

tr = 10.(Alv.ab)/Vk, g/m3

tcTrong đó: ab tỉ lệ tro bay, tra bảng 3 phụ lục [2] phần ghi chú ta có ab =

0,95

 tr = 10.15,1.0,859,374 = 15,3 g/m3

tc

2.2.3 Xác định hệ số không khí thừa.

Hệ số không khí thừa phụ thuộc vào loại buồng lửa, nhiên liệu đốt,

phương pháp đốt và điều kiện vận hành Được chọn theo bảng 3 –

PL2[1] Ta tra được hệ số không khí thừa là α = 1,25 Tra bảng 1, phụ

lục [2] cho buồng lửa Lượng không khí lọt vào buồng lửa Δα là:

Trước hết chọn hệ số không khí thừa ở cửa ra buồng lửa ”bl=1,25.Hệ số

không khí thừa tại các vị trí tiếp theo được xác định bằng tổng của hệ số

không khí thừa buồng lửa với lượng lọt vào đường khói giữa buồng lửa

với tiết diện đang xét .

Hệ số không khí thừa đầu ra: ” = ’ + 

0: lượng không khí lọt vào buồng lửa

n: lượng không khí lọt vào hệ thống nghiền than

BẢNG 2.3: ĐẶC TÍNH SẢN PHẨM CHÁY Tên đại lượng hiệu Ký Công thức tính Đơn vị &feston BL BQN 2 BQN 1 BHN2 BSKK 2 BHN

2.3 TÍNH ENTANPI CỦA KHÔNG KHÍ VÀ KHÓI:

Entanpi của không khí lý thuyết cần thiết cho quá trình cháy:

I0

KK = V0

KK.(Cpθ)KK , kJ/m3

tc hay kJ/kg Trong đó Cp : nhiệt dung riêng của không khí, kJ/m3

tc

Cp = 1,2866 + 0,0001201.t Entanpi của khói lý thuyết: I0

K = VRO2.(Cθ)RO2 + V0

N2 (Cθ)N2 + V0

H2O (C

θ)H2OEntanpi của tro bay: Itr = a b A lv

100 (Cθ)trEntanpi của khói thực tế: IK = I0

K + ( - 1).I0

KK + ItrTrong đó Itr được kể đến khi: Itr = 103a b A lv

Q lv t > 6

BẢNG 2.4: Entanpi của khói và không khí lý thuyết Nh

iệt độ

BẢNG 2.5: ENTANPI CỦA SẢN PHẨM CHÁY

Chương 3 CÂN BẰNG NHIỆT LÒ HƠI

Lập cân bằng nhiệt lò hơi là xây dựng phương trình biểu diễn sự cân

bằng giữa lượng nhiệt đưa vào lò hơi với lượng nhiệt sử dụng hữu ích Q1

và các tổn thất nhiệt của lò Q2,Q3,Q4,Q5,Q6 Từ cân bằng nhiệt ta có thể

tính được hiệu suất lò hơi và lượng tiêu hao nhiên liệu.

3.1 XÁC ĐỊNH LƯỢNG NHIỆT ĐƯA VÀO LÒ:

Cân bằng nhiệt được tính cho trạng thái nhiệt ổn định của lò hơi và tính

cho một kg nhiên liệu rắn.

Phương trình cân bằng nhiệt tổng quát của lò hơi có dạng:

Q đv =Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6, kJ/kg

Trong đó:

Q đv (kJ/kg) là nhiệt lượng đưa vào lò.

Q1 (kJ/kg) là nhiệt lượng sử dụng hữu ích.

Q2 (kJ/kg) là tổn thất nhiệt do khói thải mang ra.

Q3 (kJ/kg) là tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về mặt hóa học.

Q4 (kJ/kg) là tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về mặt cơ học.

Q5 (kJ/kg) là tổn thất nhiệt do tỏa nhiệt ra môi trường.

Q6 (kJ/kg) là tổn thất nhiệt do xỉ mang ra ngoài.

Phương trình cân bằng nhiệt có thể viết dưới dạng phần trăm

q i=Q Q i

đv.100 %

Tức là q1+q2+q3+q4+q5+q6=100 %

Q t lv: nhiệt trị thấp làm việc của nhiên liệu, kJ/kg.

Q kk ng: nhiệt lượng do không khí nóng ngoài mang vào

Q nl =C nl .t nl nhiệt vật lý của nhiên liệu đưa vào (Q nl=0 ¿

(không dùng vòi phun nên Gph=0).

Q đ: Lượng nhiệt tổn thất do phân hủy cacbonat khi đốt than dầu

Đối với lò hơi đốt bột than nếu không sấy không khí bằng nguồn

nhiệt bên ngoài thì lượng nhiệt đưa vào sẽ được coi gần bằng nhiệt trị

thấp làm việc của nhiên liệu.

Qđv = Qt

lv = 27110 kJ/kg

3.2 XÁC ĐỊNH TỔN THẤT NHIỆT CỦA LÒ:

3.2.1 Tổn thất nhiệt do khói thải mang ra ngoài Q2 hoặc q2

Tổn thất nhiệt do khói thải mang ra ngoài lò hơi được xác định giữa

hiệu số entanpi của sản phẩm cháy ở chỗ ra khỏi lò hơi và entanpi của

không khí lạnh, tổn thất này phụ thuộc vào nhiệt độ khói thải đã chọn θ th

đã chọn,được xác định theo công thức:

C th: Nhiệt dung riêng của khói thải.

I kkl0 , kJ/kg là entanpi của không khí lạnh ở nhiệt độ t kkl =30℃ và α = 1

I kkl0 =C kk t kkl V kkl o

t kkl: Nhiệt độ không khí lạnh lấy bằng nhiệt độ môi trường.

Nhiệt độ khói thải chọn ban đầu θ th =130 ℃ tra bảng entanpi sản phẩm

cháy, dùng nội suy ta có:

Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về mặt hóa học Q3 hoặc q3.

q3 được chọn theo tiêu chuẩn tính toán nhiệt tùy theo loại nhiên liệu

dùng và kết cấu buồng lửa (nhiên liệu dùng là than antraxit, buồng lửa

phun thải xỉ khô), theo bảng 3 phụ lục [2] phần ghi chú ta có q3 = 0 %

3.2.3 Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về cơ học Q4 hoặc q4

Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về mặt cơ học Q4 hoặc q4.

q4 được chọn theo tiêu chuẩn tính nhiệt, nó phụ thuộc vào loại nhiên

liệu và phương pháp đốt, theo bảng 3 phụ lục [2] ta có q4 = 5%

→ Q4 = q4.Qdv/100% = 5.27110/100 = 1355,5 kJ/kg

3.2.4 Tổn thất nhiệt do tỏa nhiệt ra môi trường xung quanh Q5 hoặc

q5

Tổn thất nhiệt tỏa ra môi trường xung quanh Q5 hoặc q5 được xác định

theo toán đồ thực nghiệm:

q5 được xác định theo hình 3.1 với sản lượng lò là D = 215t/h → q5 =

0,55%

3.2.5 Tổn thât nhiệt do xỉ mang ra ngoài Q6 hoặc q6:

Tổn thất nhiệt q6 khi đốt than phun thải xỉ khô rất nhỏ và chỉ được tính

cho than có nhiều tro Alv > 2,5.Qtlv Ở đây ta có: Alv = 15,1% < 2,5.Qtlv =

2,5.27,11 = 67,775 nên ta có thể bỏ qua q6

Vậy q6 = 0%

3.3 LƯỢNG NHIỆT SỬ DỤNG HỮU ÍCH : Qhi

Nhiệt lượng sử dụng hữu ích trong thiết bị lò hơi trong trường hợp tổng

Lượng nhiệt sử dụng hữu ích trong lò hơi:

Qhi =Dqn.(iqn-inc) kJ/kg

Dqn – sản lượng hơi quá nhiệt

iqn – entanpi hơi quá nhiệt, kJ/kg

Tra bảng nước chưa sôi và hơi quá nhiệt với tqn = 540 0C, Pqn = 13,8 Mpa

3.4 HIỆU SUẤT LÒ HƠI VÀ LƯỢNG TIÊU HAO NHIÊN LIỆU:

3.4.1 Hiệu suất của lò hơi:

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

η=100−(q2+q3+q4+q5+q6) , %

3.4.2 Lượng tiêu hao nhiên liệu của lò:

Lượng tiêu hao nhiên liệu của lò B được xác định theo công thức:

η Q t lv = 508986,7 100,8933.271103=21017 kg h =21,017 T /h

3.4.3 Lượng tiêu hao nhiên liệu tính toán của lò:

Lượng tiêu hao nhiên liệu tính toán được dùng đề xác định thể tích sản

phầm cháy và không khí chuyển dời qua toàn bộ lò hơi và nhiệt lượng

chứa trong chúng.

B tt =B(1− q4

Chương 4:

THIẾT KẾ BUỒNG LỬA

4.1.XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC HÌNH HỌC CỦA BUỒNG

LỬA:

Tính nhiệt buồng lửa là xác định lượng nhiệt hấp thu trong buồng lửa, diện tích bề

mặt các dàn ống hấp thu nhiệt bằng bức xạ và thể tích buồng lửa đảm bảo giảm

được nhiệt độ của sản phẩm cháy đến giá trị quy định

4.1.1 Thể tích buồng lửa:

Thể tích buồng lửa được giới hạn bởi mặt phẳng đi qua trục của ống sinh hơi Thiết

kế buồng lửa phải đảm bảo sao cho quá trình cháy diễn ra tốt và cháy kiệt nhiên

liệu vớihệ số không kí thừa nhỏ nhất Khi bề mặt hấp thụ nhiệt bằng bức xạ trong

buồng lửa quá bé thì nhiệt khói thải ra khỏi

buồng lửa sẽ lớn Nếu nhiệt độ này lớn hơn nhiệt độ nóng chảy của tro thì tro sẻ

chảy lỏng vàbám lại trên các ống trao đổi nhiệt Khi kích thước của buồng lửa lớn

thì chi phí xây dựng lớn do phải tăng chi phí cho bảo ôn,

khung lò ,ống trao đổi nhiệt.Vì vậy để giảm giá thành của buồng lửa thì phải giảm

thể tích củabuồng lửa tới mức tối thiểu tức là phải chọn qv ở mức cho phép Nhưng

nếu qv quá lớn thì q3 và q4 sẽ tăng dần lên.Vì vậy khi chọn qv phải dựa vào chỉ tiêu

kinh tế và phải đảm bảo đúng

kỹ thuật

Thể tích Vbl để cháy kiệt nhiên liệu với α min:

Vbl = B tt Q t lv

q v [m3]

Trong đó : Btt : lượng nhiên liệu tiêu hao [kg/s]

Qtlv: nhiệt trị thấp làm việc của nhiên liệu [kJ/kg]

Trong đó nhiệt thế thể tích của buồng lửa được chọn

theo dạng buồng lửa, ở đây buồng lửa đốt than nên chọn qv =140

kW/m3 theo bảng 4.6 TL[1] trang 50

Vậy:

Vbl = 19966,15.27110140.3600 = 1074 m3

4.1.2 Xác định chiều cao buồng lửa.

Chiều cao buồng lửa được lựa chọn dựa trên cơ sở đảm bảo

chiều dài ngọn lửa để cho nhiên liệu cháy kiệt trước khi ra

buồng lửa Chiều dài ngọn lửa phụ thuộc vào sản lượng hơi, nhiên liệu đốt, phương

pháp đốt Chiều dài ngọn lửa lnl được tính:

lnl = l1 + l2 + l3

Đối với buồng lửa phun D = 150 ÷ 230 T/h thì lnl = 14 ÷ 16 m

Với sản lượng hơi đã cho D = 215 T/h, ta chọn chiều dài ngọn lửa lnl = 15,5 m

Sau khi xác định chiều dài ngọn lửa, ta xác định chiều cao buồng lửa (ta sẽ tính

chiều cao ở phần sau)

4.1.3 Xác định chiều rộng a, chiều sâu b của buồng bửa

Fbl = a.b = V bl

Trong đó:

- a: Chiều rộng buồng lửa (chiều rộng lò hơi), [m]

- b: Chiều sâu buồng lửa, [m]

- V bl: Thể tích buồng lửa, [m3]

- H: Chiều cao buồng lửa, [m]

Chiều rộng và chiều sâu buồng lửa phải đảm bảo ngọn lửa không văng tới tường

đối diện Riêng chiều rộng buồng lửa phải xét tới yêu cầu về chiều dài của bao hơi

để phân ly hơi, tới yêu cầu tốc độ hơi trong bộ quá nhiệt

Chiều rộng và chiều sâu buồng lưa phải đồng thời thoả mãn 4 điều kiện sau:

+ Với cách đặt vòi phun ở tường trước thì a/b = 1,25

+ Nhiệt thế chiều rộng qr (T/m.h) thoả mãn điều kiện theo bảng sau:

D (T/h) qr (T/m.h) D (T/h) qr (T/m.h)

50 – 100 10 – 16 400 – 500 28 – 30

100 – 200 16 – 22 600 – 700 34 – 40

200 – 300 22 – 27 800 – 900 40 – 42

Với thông số sản lượng hơi đã cho D = 215 T/h, ta tính được qr = 22,75 T/m.h

+ Chiều sâu tối thiểu của buồng lửa khi đặt vòi phun ở tường trước thoả mãn bảng

Từ đây ta tính được chiều rộng buồng lửa là: a = D/qr = 215/22,75 = 9,45 m

Suy ra b = a/1,25 = 9,45/1,25 = 7,56 m > 6,86 m

x = √a D = √215000 /36009,45 = 0,82 thoả mãn điều kiện x = 0,67 ÷ 1,2

=> Diện tích tiết diện ngang của buồng lửa là: Fbl = a.b = 9,45.7,56 = 71,44 m2

Vậy chiều cao buồng lửa là: H = V bl

a.b = 9,45.7,561074 = 15 m

4.1.4 Chọn loại, số lượng vòi phun và cách bố trí.

Tùy theo công suất lò hơi, loại vòi phun, cách bố trí mà tra bảng 4.2, trang 32, tài

liệu [1] để chọn số lượng vòi phun Ở đây với D = 215 T/h ta sẽ chọn 4 vòi phun

tròn đặt ở tường trước (hai tầng)

Khoảng cách giữa các vòi phun và từ vòi phun ngoài cùng đến tường buồng lửa khi

đốt nhiên liệu rắn – Theo bảng 4.3, trang 35, tài liệu [1].

Đặc điểm bố trí vòi phun Khoảng cách tương đối [m]

Từ trục tầng vòi phun tầng dưới cùng

đến bắt đầu mặt nghiêng của phễu tro

4.1.5 Phần dưới của buồng lửa.

Phần dưới của buồng lửa được làm dưới dạng phễu tro lạnh khi thải xỉ khô Phễu

tro lạnh được tạo ra bởi các dàn ống tường trước và tường sau nghiêng vào trong

với góc nghiêng 350 so với phương thẳng đứng nhằm bảo đảm cho xỉ dễ trôi theo

vách nghiêng xuống dưới

Lỗ thu xỉ ở phần dưới của phễu tro lạnh có kích thước bằng a x b*

Trong đó:

a: Chiều rộng buồng lửa

b* = 1 [m]: cạnh ngắn của lỗ thu xỉ hình chữ nhật – Theo trang 37 – tài liệu [1]

=> Kích thước lỗ thu xỉ là 9,45 x 1 [m]

4.1.6 Chiều cao cửa khói ra ở tường sau buồng lửa phía sau các mành ống

(hrb)

Khi bố trí lò hơi dưới dạng hình chữ П lấy bằng hoặc nhỏ hơn một ít so với chiều

sâu của buồng lửa: hrb = 7,56 m

Chiều cao của mành ống đặt đứng có kể đến độ nghiêng của mặt dưới đường khói

nằm ngang: hm = 1,1hrb = 1,1.7,56 = 8,32 m – Theo trang 37, tài liệu [1].

4.1.7 Thể tích tính toán sơ bộ của buồng lửa

- Thể tích tối thiểu cho phép của buồng lửa:

V bl= B tt Q t lv

q v = 19966,15.27110140.3600 = 1074 [m3]

(với qv = 140 kW/m3)

- Thể tích tính toán của buồng lửa luôn luôn lớn hơn thể tích tối thiểu và tùy thuộc

vào nhiệt độ khói ở chỗ ra khỏi buồng lửa đã chọn θ bl ' ' Để giảm θ bl ' ' cần phải tăng bề

mặt các tường và thể tích buồng lửa Đối với nhiên liệu là than antraxit:

4.1.9 Một số thông số khác của buồng lửa

Để tính tiếp phải chia buồng lửa theo chiều cao thành 3 vùng: vùng phễu tro lạnh,

vùng có hình dạng lăng trụ: từ miệng phễu tro lạnh đến các mành ống nhô vào

buồng lửa, vùng trên cùng bằng chiều cao của các mành ống nhô vào và phần có

tiết diện ngang nhỏ lại

- Thể tích nửa trên của phễu tro lạnh được xác định như sau:

Vpl = (b + b+b2 ') ∙ h pl

4 ∙ aTrong đó: hpl là chiều cao phễu tro lạnh được tính:

hpl = 0,5.(b – b’)tgα, m

Với: b’ là cạnh ngắn của lỗ thu xỉ hình chữ nhật, b’ = b* = 1m

α là góc nghiêng của tường phễu tro lạnh hợp với phương ngang

⇒ hpl = 0,5.(7,56 – 1).tg550 = 4,68 m

Vậy Vpl = (7,56 + 7,56+12 ) ∙ 4,684 ∙ 9,45 = 130,91 m3

- Thể tích vùng trên cùng của buồng lửa: Do không chọn mũi khí động học và

không đặt một phần mành ống nhô vào trong buồng lửa nên phần vùng trên được

tính:

Vvt = a.b hm = 9,45.7,56.8,32 = 594,4 m3

- Thể tích vùng lăng trụ của buồng lửa được tính:

(Với hvt là chiều cao vùng trên của buồng lửa)

- Chiều dài tính toán của mặt nghiêng của các dàn ống nghiêng là:

Lng = 0,5.hpl/sinα = 0,5 4,68/sin550 = 2,86 m

- Bề mặt giới hạn thể tích hoạt động của buồng lửa được lấy làm bề mặt tính toán

của các tường buồng lửa:

F V tt ≈ 7√3(V bl tt)2 = 7 √3 ( 1440,76 )2 = 892,95m2

4.2 Tính nhiệt buồng lửa:

Sự truyền nhiệt cho các dàn ống sinh hơi đặt trong buồng lửa chủ yếu là do bức xạ

của tâm ngọn lửa có nhiệt độ cao, của các hạt tro nóng và các khí 3 nguyên tử

choán đầy buồng lửa (chứa đầy trong thể tích buồng lửa)

4.2.1 Nhiệt lượng sinh ra hữu ích trong buồng lửa được xác định:

-Q kk: Nhiệt lượng do không khí mang vào

Q kk =Q kkn +Q kkl= ¿

I kkn0 ; I kkl0 tra ở bảng entanpiứng t kkn=380 0C ;t kkl=30 0C

I kkn0 =3646,38 kJ/kg ;I kkl0 =280,5 ,kJ /kg

Suy ra lượng nhiệt sinh ra trong buồng lửa:

4.2.2 Nhiệt độ cháy lý thuyết a.

Dựa vào bảng tính entanpi Ik (bảng 2.5) Qbl = Ik = 31331,39 kJ/kg , dung phương

pháp nội suy ta có θa= 2036 oC => Ta = 2036 + 273 = 2309 K

4.2.3 Entanpi của khói thực tế ra khỏi buồng lửa.

Tra bảng 2.5 entanpi của khói thực tế ứng với nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa

bl’’ = 10500C => Tbl” = 1050 + 273 = 13230K ta có Ibl” = 15057,55kJ/kg

4.2.4 Nhiệt dung trung bình của khói.

V k ×C tb =I k −I}} over {{θ} rsub {a} - {θ} rsub {bl} rsup {bl ,¿

4.2.6 Hệ số phân bố nhiệt không theo chiều cao buồng lửa M

- Là hệ số kể đến vị trí tương đối của tâm ngọn lửa theo chiều cao buồng lửa

- Giá trị của M đốt nhiên liệu rắn kém phản ứng là antraxit bằng vòi phun được lấy

như sau:

M = 0,56 - 0,5.X bl

- Giá trị cực đại của M trong mọi công thức nói trên không lấy lớn hơn 0,5 và

phun:

X bl=H h vp

bl

Trong đó:

phễu tro lạnh đến trục vòi phun.

h vp = h + 0,5.h pl = 2 + 0,5.4,68 = 4,43 m

(với h là chiều cao từ trục vòi phun dưới đến mép phễu thải tro xỉ)

buồng lửa (gọi là chiều cao chung của buồng lửa)

Suy ra:

X bl= 4,4315 = 0,29 Thay vào tính M ta được :

M = 0,56 - 0,5.0,29 = 0,415 < 0,5 (thỏa mãn yêu cầu)

b Diện tích xung quanh buồng lửa: Để tính toán

buồng lửa đơn giản người ta chia diện tích tường thành

b Độ đen buồng lửa:

abl – độ đen buồng lửa được xác định bởi sự bức xạ của ngọn lửa và hiệu quả nhiệt

của của các bề mặt ống ψ tbvà đối với buồng lửa phun độ đen buồng lửa được xác

định theo công thức sau:

abl =

Độ đen của ngọn lửa xác định theo công thức sau :

anl = 1 – e-ksp

Trong đó :

p là áp suất của khói trong buồng lửa, p = 0,1MPa

k là hệ số làm yếu bức xạ bởi môi trường buồng lửa

Fv là bề mặt các tường buồng lửa, m2

+ Hệ số làm yếu bức xạ bởi môi trường khói

kkrk = (7,8+16 r√r k S H 2 O – 1)(1 – 0,38 ).rk

ρk là khối lượng riêng của khói ρk =1,3 kg/m3

dtr là đường kính trung bình của các hạt tro xác định theo bảng 4.9 trang 48 tài liệu

1, dtr = 13µm

µtr là nồng độ không thứ nguyên của tro trong khói (đã tính ở chương 2) µtr=

13,965 g/m3tc

=> ktrµtr = 4300.1,3 13,965 10√3 1323 2.132 −3 = 0,117

+ Hệ số làm yếu bức xạ bởi các hạt cốc đang cháy

kC là hệ số làm yếu bức xạ của các hạt cốc, thường kC = 1

x1, x2 là hệ số kể đến ảnh hưởng của nồng độ các hạt cốc có trong ngọn lửa

x1 = 1 (khi đốt nhiên liệu than antraxit ) theo trang 49 tài liệu 1

x2 = 0,1 (khi đốt theo kiểu phun)

Suy ra k = 0,83 + 0,113+1.1.0,1 = 1,043

=> độ đen của ngọn lửa anl = 1 – e-kps = 1 – e-1,043.0,1.5,97 = 0,46

c Dàn ống sinh hơi:

Ống sinh hơi được làm từ thép cacbon chất lượng cao, là ống trơn Đường kính

ngoài của ống d = (40 ÷ 63) mm, chọn d = 50 mm

Bước ống trong buồng lửa S = (1,2 ÷ 1,4)d Chọn S = 1,25d = 75 mm

Khoảng cách từ tâm dàn ống sinh hơi đến tường e = d = 60 mm

Số ống của tường trước: Ntr = a−2e s = 9450−2.6075 = 126 ống

Số ống của tường sau: Ns = Ntr = 126 ống

Số ống của một tường bên: Nb = b−2e s = 7560−2.6075 = 100 ống

Hệ số góc tường của dàn ống: tra theo toán đồ 1b, trang 117, tài liệu [1] cho e = d

và s/d = 1,25 ta được hệ số góc χ = 0,97

Cụm pheston: chính là các ống của dàn ống sinh hơi tường sau nối lên bao hơi,

đoạn đi ra của cửa buồng lửa Để khói đi ra buồng lửa vào bộ quá nhiệt qua cụm

pheston được dễ dàng thì đoạn ống ở đây ngưởi ta bố trí thưa hơn Do các ống

được bố tri thưa nên không xảy ra hiện tượng đóng xỉ

Diện tích bề mặt bức xạ: H bx i = χ i F v i

Tổng diện tích bề mặt bức xạ hữu hiệu: ΣHbx = H bx tr + H bx s + 2H bx b

BẢNG 4.1 – ĐẶC TÍNH CẤU TẠO CỦA DÀN ỐNG SINH HƠI

TT Thông số Kíhiệu

Công thức vàthay số Đơ

n vị

Tườngtrước

4.2.7 Hệ số sử dụng nhiệt hữu ích của dàn ống: Ψ = ζ.χ

Hệ số sử dụng nhiệt hữu hiệu của dàn ống sinh hơi được tính theo công thức:

Đối với buồng lửa phun, tất cả các dàn ống trơn đặt trên tường, chọn bước ống

tương đối: s/d = 1,25 (theo tài liệu 1 bảng 12 trang 183)

4.3 Tính nhiệt và kết cấu các bề mặt truyền nhiệt của lò hơi

4.3.1 Thiết kế dãy pheston

Dãy ống pheston chính là các ống của dàn ống sinh hơi tường sau nối với bao hơi

tạo thành cụm ống thưa hơn để cho khói đi ra khỏi buồng lửa Nó nằm ở đầu ra

buồng lửa có nhiệt độ rất cao nên ta bố trí các ống thưa ra để tránh hiện tượng đóng

xỉ, muội khô, mồ hóng Trong thiết kế này cụm pheston được bố trí thành 4 dãy, để

tránh bám tro xỉ ta bố trí các ống thưa ra và so le nhau

*Bảng : Đặc tính cấu tạo dãy PHESTON

- Diện tích bề mặt chịu nhiệt bức xạ: H bx ph = Hp χ p = 140,24.0,746 = 104,62 m2

- Chiều dài tiết diện ngang đường khói vào: l’ = 7,8m (Chọn theo thiết kế)

- Chiều dài tiết diện ngang đường khói ra: l” = 6,2m (Chọn theo thiết kế)

- Chiều rộng đường khói: ap = 8 (Chọn theo thiết kế)

- Tiết diện đường khói đi vào : Fpt’ = l’(ap - d.z) = 7,8.(8 - 0,06.31) = 47,89

- Tiết diện đường khói đi ra : Fpt” = l”(ap - d.z) = 6,2.(8 - 0,06.31) = 38,07

1 Nhiệt độ khói ra khỏi buồng

3 Nhiệt độ khói trung bình

tb 0 C θ bl ' ' +θ ' ' pt

4 Entanpi khói sau buồng lửa I bl '' kJ/kg Tra bảng 2,5 với t =10640 C 15011,18 15011,18

5 Entanpi khói sau pheston I '' pt kJ/kg Tra bảng 2,5 với pt’’

t ln

t t

4.3.2 Phân phối nhiệt lượng cho từng bề mặt đốt

*Mục đích của việc tính toán này là:

- Xác định lượng nhiệt hấp thụ của từng bề mặt đốt

- Xác định nhiệt độ sau của từng bộ đốt

4.3.2.1 Tổng lượng nhiệt hấp thụ hữu ích trong lò hơi:

Qhi = Dqn.(iqn – inc) , [kW]

Trong đó:

• Dqn = 215 [T/h]: Sản lượng hơi quá nhiệt

• iqn = 3404,88 [kJ/kg]: Entanpi của hơi quá nhiệt

• inc = 1037,5 [kJ/kg]: Entanpi của nước cấp

• H bx ph: Diện tích bề mặt chịu nhiệt bức xạ của pheston H bx ph = 104,62 m2

• H bl bx: Diện tích bề mặt chịu nhiệt bức xạ của buồng lửa H bl bx = 801,19 m2

• B tt: Lượng nhiên liệu tiêu hao tính toán trong một giờ B tt = 19966,15 kg/h

¿>Q ph bx = 0,75 ∙ 16176,2 ∙ 104,62 ∙ 19966,15801,19.3600 = 8786,35 kW

4.3.2.3 Tổng lượng nhiệt hấp thụ của cụm pheston

Q ph = Q đl ph B tt + Q bx ph

Trong đó: Q đl ph = φ(I bl '' - I '' ph), [kJ/kg] Với {I bl ' ' : Entanpi khói saubuồng lửa

I '' ph : Entanpi khói sau pheston

Ta có:

• Nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa θ bl ' ' = 10640C Tra bảng 2.4 và dùng phương

pháp nội suy ta được:

Entanpy của khói sau buồng lửa I bl '' = 15282,11 kJ/kg

• θ ' ' ph = θ bl ' ' – (30 ÷ 60)0C

• Chọn θ ' ' ph = 10040C Tra bảng 2.4 và dùng phương pháp nội suy ta được

Entanpy của khói sau pheston

Với: i qn ''; i bh '' là entanpi đầu ra và đầu vào của hơi quá nhiệt

• i bh '' = 2642,33 kJ/kg là entanpi hơi bão hòa, theo bảng nước và hơi nước

bảo hòa ở áp suất p = 138 bar

• i qn '' = 3434,27kJ/kg là entanpi hơi quá nhiệt, theo bảng nước chưa sôi và

hơi quá nhiệt ở áp suất p = 138 bar và

i qn 1 '' : entanpi của hơi sau khi ra khỏi BQN cấp 1

Nhiệt độ hơi ra khỏi BQN cấp 1:

4.3.2.6 Độ sôi của bộ hâm nước:

- Entanpi của nước cấp khi đi vào bộ hâm nước:

• β skk tb = β skk '' + 0,5Δα skk - lượng không khí đi vào bộ sấy không khí

• β skk '' = α bl '' + Δα bl – Δα ng - lượng không khí ra khỏi bộ sấy không khí

α bl '' = 1,25: Hệ số không khí thừa ở đầu ra buồng lửa

∆ α bl = 0,1: Lượng không khí lọt vào buồng lửa

∆ α n = 0,1: Lượng không khí lọt vào hệ thống nghiền

∆ α skk = 0,03: Lượng không khí thừa lọt ra khỏi bộ sấy không khí

4.3.2.8 Xác định lượng nhiệt hấp thụ của bộ hâm nước cấp I, cấp II

- Nhiệt độ không khí đầu ra bộ sấy không khí cấp I:

t s1 '' = t nc + (10 ÷ 15)0C

- Nhiệt độ nước đầu vào bộ hâm nước cấp II: Đối với bộ hâm nước kiểu chưa sôi

thì nhiệt độ đầu ra lấy bằng nhiệt độ sôi của nước: t hn2 '' = t s

- Nhiệt độ khói trước bộ sấy không khí cấp II: Phân bố nhiệt lượng phần hấp thụ

giữa hai cấp của bộ hâm nước được xác định bởi việc xác định nhiệt độ khói trước

bộ sấy không khí cấp 2 Nhiệt độ khói trước bộ sấy không khí cấp II chọn theo điều

kiện đảm bảo chống ăn mòn bộ sấy không khí ở nhiệt độ cao vì vậy nhiệt độ phải

nhỏ hơn 5500C

Vậy ta thiết kế như sau:

• t s1 '' = t nc + 120C = 240 + 12 = 2520C ⇒ I s1 '' = 3577,64 kJ/kg (theo bảng 2.4

Entanpi của khói và không khí)

• Tra bảng nước và hơi bão hoà ứng vớp p = 138 bar ⇒ tbh = t hnI ' = 335,610C