Pbl lò hơi 50 tấn

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: Lò hơi buồng lửa phun được dùng để đốt cả 3 loại nhiên liệu, đối vớinhiên liệu lỏng v

LỜI NÓI ĐẦU

Lò hơi là một thiết bị không thể thiếu được trong nền kinh tế quốc dân, quốcphòng Nó không những được dùng trong các khu công nghiệp lớn như: nhà máynhiệt điện, khu công nghiệp cơ khí,…mà còn được sử dụng trong các cơ sở sảnxuất nhỏ để phục vụ sản xuất và những nhu cầu hàng ngày như: sưởi ấm, trongnhà máy dệt, sấy, nấu cơm,…

Đặc biệt là trong nhà máy nhiệt điện, lò hơi là thiết bị không thể thiếu đượcđồng thời là một thiết bị vận hành rất phức tạp, nó có nhiệm vụ sản xuất hơi quánhiệt để cấp cho tuôc bin

Trong lĩnh vực công nghiệp, lò hơi được dùng để sản xuất hơi nước Hơinước dùng làm chất tải nhiệt trung gian trong các thiết bị trao đổi nhiệt để gianhiệt cho sản phẩm

Nhằm ôn lại kiến thức đã học về lò hơi ở học kỳ trước và để bước đầu làmquen với việc thiết kế lò hơi, trong học kỳ này em được nhận nhiệm vụ thiết kế

lò hơi có sản lượng hơi 50 T/h Mặc dù em đã nhận được sự hướng dẫn tận tìnhcủa quý thầy cô giáo, có tham khảo một số tài liệu và trao đổi với bạn bè, nhưng

do đây là lần đầu tiên em thiết kế lò hơi, kiến thức còn hạn chế và chưa có kinhnghiệm nên trong quá trình thiết kế chắc chắn không tránh khỏi sai sót Em kínhmong nhận được sự góp ý và chỉ dẫn tận tình của quý thầy cô giáo để kiến thứccủa em được tốt hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thiết kế

CHƯƠNG MỞ ĐẦU NHIỆM VỤ THIẾT KẾ

1 Sản lượng hơi quá nhiệt D = 50 T/h

2 Áp suất hơi quá nhiệt Pqn = 3,8 MPa = 38 bar

3 Nhiệt độ hơi quá nhiệt tqn = 445 ºC

4 Nhiệt độ nước cấp vào lò hơi tnc = 145 ºC

5 Nhiên liệu là than có các đặc tính sau:

7 Nhiệt trị của nhiên liệu Qtlv = 24950 kJ/kg

8 Nhiệt độ biến dạng của tro t3 = 1330 ºC

9 Nhiệt độ không khí trong gian lò hơi lấy bằng nhiệt độ môi trường: tkkl = 30

ºC

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:

Lò hơi buồng lửa phun được dùng để đốt cả 3 loại nhiên liệu, đối vớinhiên liệu lỏng và nhiên liệu khí thì có thể dùng cho lò hơi có công suất bất kỳ,còn nhiên liệu rắn tốt nhất là dùng cho những lò hơi có công suất từ 25 T/h trởlên Theo đó, lò hơi công suất 50 T/h và đốt nhiên liệu rắn ta sẽ chọn buồng lửaphun Đốt nhiên liệu rắn kiểu phun thì sẽ cần hệ thống nghiền than và các chitiết khác đi kèm nên sẽ tốn kém chi phí nếu công suất nhỏ quá

1.1.2 Phương pháp thải xỉ:

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

Nhận thấy t3 ≥ 1300 Nghĩa là loại than được dùng có độ tro chảy trung bình nên

ta dùng phương pháp thải xỉ khô

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 tạo của pheston gắn liền với cấu tạo dàn ống tường sau của buồng lửa vìcác ống của cụm pheston chính là các ống của dàn ống tường sau buồng lửa.Chiều cao của pheston tức cửa ra buồng lửa phụ thuộc vào kích thước đườngkhói khi đi vào bộ quá nhiệt Vì vậy kích thước cụ thể của pheston sẽ được xácđịnh sau khi đã xác định cấu tạo cụ thể của buồng lửa và các dàn ống xungquanh nó

Để cho khói đi qua và lưu thông dễ dàng, tránh đóng xỉ và mài mòn ống ta chiacụm pheston thành 3 – 5 dãy ống Ở đây bố trí 4 dãy

1.2.2 Dạng cấu trúc bộ quá nhiệt:

Đối với lò hơi có nhiệt độ hơi quá nhiệt từ 510˚C trở xuống thì bộ quá nhiệtthường được đặt ở vùng khói có nhiệt độ dưới 1050˚C, thường là đặt ở đoạnđường khói nằm ngang sau cụm ống pheston Ở đây, trao đổi nhiệt giữa khói và

cụm ống là trao đổi nhiệt đối lưu nên được gọi là bộ quá nhiệt đối lưu.Theothông số yêu cầu lò hơi cần chế tạo thì tqn= 445˚C, ta chọn bộ quá nhiệt đối lưu.

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 quánhiệt, có thể bố trí một cấp hoặc hai cấp riêng lẽ tùy thuộc vào nhiệt độ khôngkhí nóng ra khỏi bộ sấy

Ở đây, ta chọn buồng lửa phun đốt than antraxit Tra mục 1.3.3.3, tài liệu[1] ta có: nhiệt độ không khí nóng yêu cầu là 360 - 380oC Khi yêu cầu nhiệt độkhông khí nóng cao như vậy thì đòi hỏi bộ sấy không khí phải có diện tích bềmặt nhận nhiệt lớn và một phần của nó phải được đặt vào vùng khói có nhiệt độtương đối cao Nghĩa là phân bộ sấy không khí thành hai cấp, khi đó bộ hâmnước có thể là 1 cấp đặt ở giữa hai cấp của bộ sấy Tuy nhiên như vậy thì bộ sấykhông khí cấp 2 nằm ngay sau bộ quá nhiệt, vùng có nhiệt độ khói cao nên sẽ rấtchóng hỏng Bởi vậy để bảo vệ bộ sấy không khí cấp 2, ta chia bộ hâm nướcthành hai cấp và bộ sấy không khí cũng hai cấp đặt xen kẽ nhau theo thứ tự

Bộ hâm nước cấp 2 → Bộ sấy không khí cấp 2 → Bộ hâm nước cấp 1 và

bộ sấy không khí cấp 1 (theo chiều đường khói đi ra )

1.2.4 Đáy buồng lửa:

Vì đây ta chọn là buồng lửa đốt than phun thải xỉ khô nên đáy làm lạnh tro cóhình dạng hình phễu và cạnh bên nghiêng với mặt phẳng nằm ngang một góc cỡ55˚

1.3 NHIỆT ĐỘ KHÓI VÀ KHÔNG KHÍ:

1.3.1 Nhiệt độ khói thoát ra khỏi lò θ th :

Độ ẩm quy dẫn Wqd = 10000W Q = 10000 2495010,5 = 4,2 g/MJ

Tra bảng 1.1, trang 8, tài liệu [1] với Wqd = 2,392 g/MJ, nhiệt độ nước cấp tnc =

1450C và nhiên liệu đắt tiền, chất lượng cao, ta xác định được:θth = 125 ℃

Nhờ đó nếu sau này sử dụng nhiên liệu đắt tiền, chất lượng cao thì lò hơivẫn hoạt động tốt, cũng như là tránh được hiện tượng ăn mòn ở nhiệt độ thấp

1.3.2 Nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa ( θ bl ' '):

Nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa ( θ bl ' ') ( trước cụm pheston) được chọn tùy theoloại nhiên liệu, nhiệt độ biến dạng của tro Đối với than antraxit không quá

10500C

Chọn θ bl ' ' = 10000C

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, phương pháp đốt và phương pháp thải xỉ.Đối với than Antraxit để quá trình cháy diễn ra dễ dàng – Theo mục 1.3.3.3 –

trang 9, tài liệu [1], buồng đốt kiểu phun, thải xỉ khô: tkkn = (360 – 380)0C

+ Chọn nhiệt độ không khí lạnh: tkkl = 300C (bằng nhiệt độ môi trường)

+ Chọn nhiệt độ không khí nóng: tkkn = 3800C

Sơ đồ cấu tạo tổng thể của lò hơi

Chú thích:

2 Vòi phun 7 Dàn ống sinh hơi

3 Ống góp dưới 8 Bao hơi

12,14 Bộ quá nhiệt cấp 2,1 13,15 Bộ sấy không khí cấp 2,1

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH CHÁY NHIÊN LIỆU

2.1 TÍNH THỂ TÍCH KHÔNG KHÍ:

Các công thức tính toán được xây dựng trên cơ sở các phương trình phản ứng hóa học xẩy ra khi cháy nhiên liệu với điều kiện tổn thất q3=0, đây hoàn

toàn là điều kiện lý tưởng nên ta gọi lượng không khí tính được là “ lượng

không khí lý thuyết” Và nếu q3 không quá lớn thì nó cũng đủ chinh xác

Thể tích không khí lý thuyết (α=1) của nhiên liệu rắn

Ở trạng thái lý thuyết ta tính hệ số không khí thừa α = 1, nhưng thực tế

quá trình cháy xảy ra với hệ số không khí thừa α > 1

Hơi nước

r H 2O=V H 20

0,756 8,57 =0,088

- Nồng độ tro bay theo khói:

Nồng độ tro bay theo khói tính theo thể tích khói μ=10.(A lv a b)/V k, [g/m3

tc]Trong đó ab: Tỉ lệ tro bay Tra bảng 5- PL2, tài liệu [1] ta được ab = 0,95

Thay số: μ=10.9,5.0,95

8,57 =¿ 9,72[g/m3

tc]

2.2.3 Bảng hệ số không khí thừa:

Hệ số không khi thừa ra khỏi buồng lửa được xác định theo loại nhiên liệu

và phương pháp đốt Đối với lò hơi đang thiết kế ta tra bảng 4-PL2, tài liệu [1]

Kết qủa là: ∝ bl ''=1,25

Lượng không khí lọt vào đường khói (Δα) được xác định theo bảng

1-PL2, tài liệu [1]

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

không khí thừa buồng lửa với lượng lọt vào đường khói giữa buồng lửa với tiết diện đang xét (Δα).∝ ''

=∝ '

+∆ ∝

Bảng 1 - bảng hệ số không khí thừa

Đầu vào α’ Hệ số không Đầu ra α’’ Hệ số kk

Hệ số không khí thừa của các bộ phận được tính theo hệ số không khí

thừa trung bình( là trung bình cộng của hệ số không khí thừa ra và vào bề mặt đốt đó)

Lượng không khí ra khỏi bộ sấy không khí:

β ''

=α bl ' '

−∆ α0−∆ α n=1,25−0,05−0,1=1,1

Trong đó: ∆ α0:lượng không khí lọt vào buồng lửa

∆ α n :lượng không khí lọt vào hệ thống nghiền

Bảng 2 - Bảng dặc tính sản phẩm cháy

1 Hệ số khôngkhí thừa đầu

2.3 TÍNH ENTANPI CỦA KHÔNG KHÍ VÀ KHÓI

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

Trong đó C là nhiệt dung riêng kJ/kgđộ

Entanpi của tro bay:

I tr =ab Alv100 . (C) tr [kJ/kg]

Entanpi của khói thực tế:

CÁC THÔNG SỐ CHO BẢNG ENTANPI CỦA KHÔNG KHÍ VÀ KHÓI

kg.độ

Nhiệt độ (C p θ) RO2 (C p θ) N2 (C p θ) H2O (C p θ) kk I 0

Nhiệt độ (C p θ) RO2 (C p θ) N2 (C p θ) H2O (C p θ) kk I 0

BẢNG 4: ENTANPI CỦA SẢN PHẨM CHÁY

2100 21715.687 26556.456 31442.48545

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 vớilượng 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 LƯỢNG NHIỆT ĐƯAVÀO LÒ:

 Nhiệt lượng đưa vào lò tính cho 1kg nhiên liệu rắn được xác định theo công thức:

Q dv=Q t lv+Q KK n +Q nl+Q ph−Q K , [KJ/kg]

Trong đó

 Q t lv – nhiệt trị thấp của nhiên liệu, KJ/kg

 Q n KK

− ¿nhiệt lượng do không khí nóng mang vào Khi không khí nóng sấy bằng khói lò hơi thì Q n KK=0

 Q nl=C nl .t nl nhiệt vật lý của nhiên liệu đưa vào Vì

 Q ph− ¿ Nhiệt lượng do dùng hơi phun nhiên liệu vào lò Ta phun không dùng hơi nên Q ph=0

 Q K− ¿ Nhiệt lượng tổn thất do phân hủy carbonat khi đốt đá dầu Ta đốt than nên Q K=0

Vậy nhiệt lượng đưa vào lò đươc xác định bằng:

Q dv=Q t lv=24950 KJ/kg

3.2 XÁC ĐỊNH TỔN THẤT NHIỆT CỦA LÒ:

3.2.1 Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về hóa học Q 3 hoặc q 3

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[1] ta có q3 = 0%

3.2.2 Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về cơ học Q 4 hoặc q 4

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 31]

ta có q4 = 5%

→ Q4 = q4.Qdv/100 = 5.24950/100 = 1247.5 kJ/kg

3.2.3 Tổn thất nhiệt do tỏa nhiệt ra môi trường xung quanh Q 5 hoặc q 5

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[1] với sản lượng lò là D = 50 T/h → q5 = 0,6%

→ Q5 = q 5 Q đv

100 = 0,6.24950100 = 149.7 kJ/kg

3.2.4 Tổn thât nhiệt do xỉ mang ra ngoài Q 6 hoặc q 6

Khi đốt than phun thải xỉ khô, lượng xỉ thải ra ít nên q6 chỉ được tính cho than có đọ tro từ trung bình trở lên nếu:

A lv

> Q t lv

1000

Trong trường hợp này: A lv=9,5< 2,5× Q t

3.2.5 Tổn thất nhiệt do khói thải mang ra ngoài Q 2 hoặc q 2

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

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.

Chọn nhiệt độ khói thải ban đầu θ th=125 0C, tra bảng 2.5 entanpi của sản phẩm cháy, ta có Ith = 1911.4 kJ/kg, với αth

= 1,600

Io

kk = Vo

kk.(Cθ))kk

Theo TL [I] trang 19-20 ta tính được nhiệt dung riêng của không khí lạnh ở 30oC:

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 = 4450C, Pqn = 3,8 Mpa = 38bar

→ iqn = 3273,4 kJ/kg

inc – entanpi nước cấp

tnc = 1450C, tra bảng nước và hơi bão hòa theo nhiệt độ → inc = 610,65 kJ/kg (x = 0)

→ Qhi = Dqn.(iqn-inc) = 50.1000.(3273,4 – 610,65) = 133137.103 kJ/h

3.4 Hiệu suất lò hơi và lượng tiêu hao nhiên liệu:

3.4.1 Hiệu suất của lò hơi:

Ở đây hiệu suất lò hơi được xác định theo phương trình:

 = 100 - q2 - q3 - q4 - q5 - q6 = 100 – 5,66 - 0 - 5 - 0,6 - 0 = 88,74%

3.4.2 Lượng tiêu hao nhiên liệu của lò:

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

B =.Qtlv Qhi = 0,904.24950133137000 = 5902,8 kg/h = 5,9028 tấn/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

100)=5902,8(1− 5

100)=5607,68 kg /h

CHƯƠNG 4: TÍNH NHIỆT BUỒNG LỬA

4.1 XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC CỦA BUỒNG LỬA VÀ BỐ TRÍ VÒI PHUN NHIÊN LIỆU

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 V bl [m 3 ]:

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 với hệ số không kíthừa 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 và bám 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 của buồng lửa tới mức tối thiểu tức là phải chọn q v ở mức cho phép Nhưng nếu q v quá lớn thì q 3 và q 4 sẽ tăng dần lên.Vì vậy khi chọn q v phải dựa vào chỉ tiêu kinh tế và phải đảm bảo đúng kỹ thuật

Xác định thể tích buồng lửa thì trước hết ta phải xác định nhiệt thế thể tích của buồng lửa

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

Q t lv : 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 q v =140 kw/m 3 theo bảng 3 TL[I] trang 177

- 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 rộngbuồng 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 góc 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)

Với thông số sản lượng hơi đã cho D = 50 T/h, ta tính được qr = 10 T/m.h

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

Sản lượnghơi D(T/h)

 Diện tích tiết diện ngang của buồng lửa là: Fbl = a.b = 5.4,54 = 22,7 m2

Vậy chiều cao buồng lửa là: H = V bl

a b = 5.4,54227,6 = 10,02 m

4.1.3.3 Xác định chiều cao buồng lửa:

Chiều cao buồng lửa được lựa chọn trên cơ sở đảm bảo chiều dài ngọn lửa để cho nhiên liệu cháy kiệt trước khi ra khỏi buồng lửa Chiều dài ngọn lửa tạo nên trong quá trình cháy tùy thuộc vào nhiên liệu đốt, phương pháp đốt và công suất lò hơi Chiều dài ngọn lửa tối thiểu:

lnl = l1 + l2 + l3

Đối với buồng lửa phun, với D = 50T/h, ta chọn l nl = 7 m

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

Chọn loại vòi phun tròn đốt bột than Với sản lượng hơi 50 t/h, chọn số lượng vòi phun theo bảng 4.2 trang 32 tài liệu [I] là 4 vòi phun, bố trí thành 2 tầng ở hai tường bên đối xứng nhau

Các kích thước cơ bản lắp ráp với lò phun bột than thải xỉ khô (theo bảng 4.3 ,trang 35, TL [I])

- Từ trục vòi phun dưới đến mép phiễu thải tro xỉ bằng 2 m

- Từ trục vòi phun đến mép tường bằng 2 m

- Giữa các trục vòi phun trong dãy theo phương ngang 3 m

- Giữa các trục vòi phun trong dãy theo phương thẳng đứng 3 m

4.1.4.1 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 bởi các dàn ống tường trước và tường sau nghiêng 30-35 độ so với phương thẳng đứng nhằm đảm bảo cho xỉ dễ trôitheo vách nghiêng xuống dưới

Lỗ thu xỉ ở phần dưới của phễu tro lạnh có kích thước bằng axb*.

Trong đó :

a : chiều rộng của buồng lửa.

b*: cạnh ngắn của lỗ thu xỉ hình chữ nhật (chọn b* = 1 m)

4.1.4.2 Chiều cao cửa khói ra ở tường sau của buồng lửa.

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 = 4,54 m.Chiều cao của mành ống đặt đứng có kể đến độ nghiêng của mặt dưới đường khói nằm ngang: hm = 1,1hrb =

1,1.4,54 = 4,994 m – Theo trang 37, tài liệu [1].

q



Trong đó: qv là nhiệt thế thể tích buồng lửa được chọn theo bảng 4 phụ lục 2 tài liệu [1] trang 177, ta có qv = 140 Kw/m3

Thay vào công thức ta có: V blmin= B tt Q t lv

q v =5607.68.24950140.3600 = 277,6 [m3]Thể tích tính toán sơ bộ của buồng lửa sơ bộ:

"

min

28 3

Thỏa mãn điều kiện V bl tt > V bl min

Nhiệt thế thể tích tính toán của buồng lửa:

lv

tt t

v tt bl

BQ Q

V



=

5902,8.24950 277,6.3600 = 147,4 [kW/m3]

Để tính tiếp ta chia buồng lửa theo chiều cao thành 3 vùng: vùng phễu tro lạnh, vùng có hình dạng lăng trụ: từmiệng 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 tiết diện ngang nhỏ lại

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

'

pl pl

α là góc nghiêng của tường phễu tro lạnh hợp với phương ngang α = 550

Và V pl= (4,54+4,54 +1

2 )2,524 .5= 23 [m3]-Thể tích vùng trên cùng của buồng lửa:

Vvt = a x b’’x hm = 5x0,7x4,54x4,99 = 79.2 m3

Với b’’ chiều sâu vùng trên buồng lửa đã trừ phần nhô vào của các mành ống, b”= 0.7b

- Thể tích phần lăng trụ của buồng lửa:

Vltr = V bl tt - V pl- Vvt = 411,7 – 23 – 79,2 = 309,5 [m3]

- Chiều cao phần lăng trụ của buồng lửa được xác định theo thể tích và tiết diện ngang của lăng trụ:

hltr =

ltr bl

V

310,5 22,7 = 13,63[m]

Chiều cao tính toán của buồng lửa:

hbltt = 0,5hpl + hltr + hvt = 0,5.2,52+ 13,63 + 4,99 = 19,88 [m]

( tính từ nữa phễu tro lạnh đến hết chiều cao cụm pheston)

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

L ng=0,5 hpl/sin α= 0,5.2,52/sin 55=1,53 m

Bề mặt giới hạn thể tích hoạt động của buồng lửa được lấy làm bề mặt tính toán của các tường buồng lửa FVtt:

4.2 TÍNH NHIỆT BUÔNG LỬA:

4.2.1 Các đặc tính nhiệt của buồng lửa

a Lượng nhiệt sinh ra trong buồng lửa.

-Nhiệt lượng sinh ra hữu ích trong tường buồng lửa:

ng tr

tr=Qlv t –nhiệt trị thấp của nhiên liệu làm việc

+Nhiệt lượng do không khí nóng mang vào buồng lửa :

 r.Iktth – nhiệt lượng của khói tái tuần hoàn mang vào buồng lửa, kJ/kg (bỏ qua)

Dựa theo bảng số liệu đã lập ở chương 2 ta có :

Q kkn = (bl - bl - ng)V0

kk(Ct)kkn + (bl + ng) V0

kk(Ct)kkl

Với :

bl-hệ số không khí thừa buồng lửa

bl- hệ số lọt không khí lạnh vào buồng lửa Với bl=0,1

ng - hệ số lọt không khí lạnh vào hệ thống nghiền than Nên ng = 0,1

b Nhiệt độ cháy lý thuyết  a

Dựa vào bảng tính entanpi Ik (bảng 2.5) Qbl = Ik = 28380,02, kJ/kg , dung phương pháp nội suy ta có θ)a= 1950oC

 Ta = 1950 + 273 = 2223 K

c 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’’ = 10000C; Tbl” = 1273 0K ta có Ibl” =13308 kJ/kg

d Nhiệt dung trung bình của khói:

VCtb = Q bl−I bl ''

θ a−θ bl '' , [kJ/kg.độ]

Trong đó:

• Qbl = 28380 [kJ/kg]: Nhiệt lượng sinh ra hữu ích trong buồng lửa

• I bl '' = 13308 [kJ/kg]: Entanpi của khói ở đầu ra buồng lửa

• θ a = θ)a = 1950 [0C]: Nhiệt độ cháy đoạn nhiệt (nhiệt độ cháy lý thuyết)

• θ bl ' ' = 1000 [0C]: Nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa

Do θ ' ' bl lệch không quá 1000C so với giả thiết nên không cần tính lại.

Vậy nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa là 954,9 0C, khi đó entanpi I bl '' = 12574,5 kJ/kg

Vậy Qbx = φ(Qbl - I bl '') = 0,994.( 28380 – 12574,5) = 15710,67 kJ/kg

4.2.2.1 Diện tích bề mặt các tường buồng lửa:

Để đơn giản trong tính toán ta chia diện tích tường bên thành nhiều hình nhỏ

a ) Diện tích tường bên:

=>

* plm

b ltr

hb+b

c)Diện tích tường trước:

*Hệ số phân bố không đồng đều theo chiều cao buồng lửa M

-Khi đốt nhiên liệu rắn kém phản ứng như antraxit :

M=0,56-0,5.Xbl

Trong đó:

vp bl bl

h

=X

H

hvp Khoảng cách từ đáy buồng lửa hay từ giữa phễu tro lạnh đến trục vòi phun

Hbl Khoảng cách từ đáy buồng lửa hay từ giữa phễu tro lạnh đến cửa ra buồng lửa

Vị trí trung tâm ngọn lửa là ngang trục vòi phun:

Xbl = h vp

H bl Với { h vp[m]:Chiều cao bố trí vòi phun

H bl=10,02[m]:Chiều cao buồng lửa

Chiều cao vòi phun trung bình hvp = 4 m



vp bl

bl

h

=X

H =

4 10,02=0,399Thay vào tính M ta được :

M = 0,56-0,5.0,399 = 0,36< 0,5: Thoả mãn yêu cầu

4.2.2.2 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

k=kk.rk+ktr.μtr+kC.x1.x2 (1/m.MPa)

s là chiều dày hiệu quả của lớp bức xạ trong buồng lửa;

s = 3,6Vbl/Fv

Trong đó: Vbl là thể tích buồng lửa, m3

Fv là bề mặt các tường buồng lửa, m2

√T } ^ {2} {d} rsub {tr} rsup {2}}¿ ¿ ¿ , 1/m.MPa

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

d là đường kính trung bình của các hạt tro xác định theo bảng 4.9 trang 64 tài liệu 1, d = 13µm

µtr là nồng độ không thứ nguyên của tro trong khói (đã tính ở chương 2) µtr=8,329 g/m3tc

 ktrµtr = 4300.1,3 9,72 10

−3 3

√13232 132 = 0,08+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 65 tài liệu 1

x2 = 0,1 (khi đốt theo kiểu phun)

Suy ra k = 1,07 + 0,08 +1.1.0,1 = 1,25

 độ đen của ngọn lửa anl=1 – e-kps = 1 – e-1,25.0,1.3,5 = 0,35

+ ψtb - hệ số sử dụng nhiệt hữu ích trung bình của dàn ống

ψ =

∑ψ i F i

F =χ ξ (vì hệ số  của các dàn ống ở đây được chọn bằng nhau) => ψ = 0,975.0,45 = 0,439 (chọn ζ =0,45 )

=> độ đen buồng lửa: abl = =0,35+(1−0,35 ).0,4410,35 =0,55

4.2.3 Hệ số hiệu quả nhiệt của dàn ống sinh hơi:

Bước ống của dàn ống sinh hơi ảnh hưởng đến khả năng bảo vệ tường lò và đảm bảo quá trình cháy ổn định

Lò sản xuất hơi có áp suất cao nên chọn ống d = 60mm (theo tài liệu 1 bảng 11 trang 183).

Đối với buồng lửa phun, tất cả các dàn ống trơn đặt trên tường, chọn bước ống tương đối s/d = 1,25

=> s = 1,25d = 75mm (theo tài liệu 1 bảng 12 trang 183)

Chọn khoảng cách từ tâm dàn ống sinh hơi đến tường e = 0,8d = 48mm (theo tài liệu 1 trang 147)

Hệ số góc của dàn ống: tra toán đồ 1 tài liệu [1] cho e=0,8d và s/d=1,25 ta được hệ số góc χ= 0,975

Số ống của tường trước:Ntr = a−2e s = 2740−2.4875 = 40 ống

Số ống của tường sau: Ns = Ntr = 40 ống

Số ống của một tường bên :Nb = = 6100−2.4875 = 80 ống

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 người ta bố trí thưa hơn Muốn vậy ta tách ống tường sau thành 4 dãy, mỗi dãy 10 ống Do các ống được bố trí thưa nên không xảy ra hiện tượng đóng xỉ

Diện tích bề mặt hấp thụ bức xạ: Hi

bx = Fi

v.χi , m2

Tổng diện tích bề mặt hấp thụ bức xạ: Hbx = 2Hbxb + Hbxtr + Hbxs

TT Thông số Kí hiệu Đơn vị Tườngtrước Tườngsau Tườngbên Pheston Ghi chú

4

Khoảng cách từtâm ống đếntường

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