tính toán thiết kế lò hơi đốt dầu fo để cấp hơi sản xuất giấy công suất 2 tấn h

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT NHIỆT ĐỀ TÀI TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LÒ HƠI ĐỐT DẦU FO ĐỂ CẤP HƠI SẢN XUẤT GIẤY CÔNG SUẤT 2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT NHIỆT

ĐỀ TÀI TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LÒ HƠI ĐỐT DẦU FO

ĐỂ CẤP HƠI SẢN XUẤT GIẤY CÔNG SUẤT

2 TẤN/H

: PHAN PHƯỚC VINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT NHIỆT

ĐỀ TÀI TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LÒ HƠI ĐỐT DẦU FO

ĐỂ CẤP HƠI SẢN XUẤT GIẤY CÔNG SUẤT

2 TẤN/H

: PHAN PHƯỚC VINH

: 1911504310166

Đà nẵng: 01/2024

NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

(Dành cho người hướng dẫn)

1 Thông tin chung:

1 Họ và tên sinh viên: Lê Trung Hậu-Phan Phước Vinh 2 Lớp: 19N1 Mã SV: 1911504310112-1911504310116 3 Tên đề tài: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LÒ HƠI ĐỐT DẦU FO ĐỂ CẤP HƠI SẢN XUẤT GIẤY CÔNG SUẤT 2 T/H

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) ……… 2 Về kết quả giải quyết các nội dung nhiệm vụ yêu cầu của đồ án: (điểm tối đa là 4đ) ……… 3 Về hình thức, cấu trúc, bố cục của đồ án tốt nghiệp: (điểm tối đa là 2đ)

……… 4 Kết quả đạt được, giá trị khoa học, khả năng ứng dụng của đề tài: (điểm tối đa là 1đ) ……… 5 Các tồn tại, thiếu sót cần bổ sung, chỉnh sửa:

NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

(Dành cho người phản biện)

1.Họ và tên sinh viên: Lê Trung Hậu – Phan Phước Vinh 2.Lớp:19N1 Mã SV: 1911504310112 - 1911504310166 3.Tên đề tài: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LÒ HƠI ĐỐT DẦU FO ĐỂ CẤP HƠI SẢN XUẤT GIẤY CÔNG SUẤT 2 T/H

4.Người phản biện: Ths Nguyễn Thành Sơn Hàm/ học vị: Thạc sĩ

1 Về tính cấp thiết, tính mới, mục tiêu của đề tài:

TT Các tiêu chí đánh giá

tối đa 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 tiễn;

1,0

1b Kỹ năng giải quyết vấn đề; hiểu, vận dụng được kiến thức cơ bản, cơ sở, chuyên ngành trong vấn đề nghiên cứu;

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,

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

3 Tổng điểm theo thang 10 (lấy đến 1 số lẻ thập phân)

Đà Nẵng, ngày tháng 01 năm 2024

Người phản biện

TÊN ĐỀ TÀI: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LÒ HƠI ĐỐT DẦU FO ĐỂ CẤP HƠI SẢN XUẤT GIẤY CÔNG SUẤT 2 T/H

Sinh viên thực hiện: Lê Trung Hậu – Phan Phước Vinh Mã SV: 1911504310112-1911504310166 Lớp: 19N1 Thiết kế lò hơi đốt củi nằm ngang, các chương:

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 6: Tính chọn các thiết bị phụ

Chương 7: Thiết bị xử lý nước cấp vào lò hơi Chương 8: Vận hành lò hơi

Hoàn thành thiết kế lò hơi, biết được cấu tạo, nguyên lý hoạt động, các thiết bị phụ và quá trình vận hành an toàn lò hơi

Hoàn thành bản vẽ, bản thuyết minh thiết kế lò hơi

KHOA CƠ KHÍ Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Giảng viên hướng dẫn: TS Hồ Trần Anh Ngọc

Sinh viên thực hiện: Lê Trung Hậu Mã SV: 1911504310112

Phan Phước Vinh 1911504310166

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 dầu FO; - 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:28/08/2023 6 Ngày nộp đồ án:04/01/2024

Đà Nẵng, ngày … tháng 01 năm 2024

ThS Nguyễn Công Vinh TS Hồ Trần Anh Ngọc

LỜI NÓI ĐẦU

 Đã từ lâu đến nay nhu cầu về năng lượng trong sản xuất cũng như trong đời sống là rất lớn và ngày càng tăng , rất cần thiết cho sự phát triển của nền kinh tế

Đặt biệt đối với nước ta khi mà nền kinh tế đang trong thời kỳ công nghiệp hóa, hiện đại hóa và đang có những bước phát triển mới trên đà hội nhập nền kinh tế thế giới Bên cạnh nguồn năng lượng nguyên tử …nhiệt năng vẫn đóng một vai trò quan trọng, chiếm tỉ lệ không nhỏ nhất là đối với nước có nền công nghiệp đang phát triển như đất nước ta

Trong quá trình sản xuất nhiệt năng thì lò hơi là thiết bị không thể thiếu được, từ các lò hơi có công suất lớn để sản xuất ra hơi quá nhiệt, cho đến lò hơi có công suất nhỏ chỉ sản xuất vài tấn hơi một giờ được dùng trong nghành công nghiệp nhẹ cũng rất cần thiết Các lò hơi nhỏ này thường chỉ sản xuất ra hơi bão hòa dùng để hấp sấy sản phẩm chế biến và dùng trong sinh hoạt hằng ngày

Chính việc sản xuất và sử dụng nhiệt của hơi nước đã góp phần quan trọng trong phát triển xã hội và nâng cao đời sống

Tuy vậy công việc lắp đặt và vận hành lò hơi lại đòi hỏi rất khắt khe, mang tính khoa học và kỷ thuật cao nhằm đảm bảo yêu cầu tuyệt đối vì đây là thiết bị áp lực có thể gây nguy hiểm trong lúc vận hành

Là sinh viên nghành nhiệt ra trường ngoài những kiến thức về kỹ thuật lạnh, kỹ thuật sấy, điều hòa không khí thì kiến thức về lò hơi là rất quan trọng

Ở bài thi cuối khóa này em được nhận đề tài “Tính toán thiết kế lò hơi đốt dầu FO

để cấp hơi sản xuất giấy công suất 2 tấn/h” qua quá trình tìm hiểu và được sự chỉ bày

tận tình của thầy Hồ Trần Anh Ngọc em đã hoàn thành bài báo cáo của mình đúng thời

gian quy định Tuy vậy trong quá trình thiết kế khó tránh khỏi sai sót, em kính mong sự đóng góp ý kiến và chỉ bày của thầy cô, để giúp em hoàn thiện hơn bài báo cáo cũng như trong côngviệc thực tế sau này khi ra trường

LỜI CAM ĐOAN

Em xin cam đoan trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp sẽ thực hiện nghiêm túc các quy định 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

từ hoạt 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 thế

cho bản thân ❖ Chủ động tìm hiểu và tránh các hành vi vi phạm liêm chính học thuật, chủ

động tìm 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 rõ

ràng 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 án này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong đồ án đã được chỉ rõ nguồn gốc rõ ràng và được phép công bố

Sinh viên thực hiện

Lê Trung Hậu Phan Phước Vinh

MỤC LỤC

NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 3

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 8

LỜI NÓI ĐẦU 9

LỜI CAM ĐOAN 10

CHƯƠNG 1: QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN CỦA LÒ HƠI 20

1.1 Phân loại lò hơi 20

1.1.1 Theo chế độ đốt nhiên liệu 20

1.1.2 Theo chế độ tuần hoàn của nước 20

1.1.3 Theo thông số và công suất của lò hơi: 20

1.1.4Theo công dụng: 20

1.2 Lò hơi ống lò và ống lửa 21

1.2.1 Lò hơi ống lò 21

1.2.2Lò hơi ống lửa 21

1.2.3Lò hơi tàu thủy 22

1.3 Lò hơi nước tuần hoàn tự nhiên 22

1.3.1 Lò hơi ống nước nằm ngang 22

1.3.2 Lò hơi có bao hơi đặt nằm ngang 23

1.3.3 Lò hơi ống nước đứng 23

1.3.4 Cấu tạo của một số lò tuần hoàn tự nhiên hiện đại 24

1.3.5 Lò hơi một bao hơi kiểu TC 24

1.5.2 Công Dụng của lò hơi trong ngành công nghiệp giấy 27

1.5.3 Ưu điểm của lò hơi công nghiệp trong sản xuất giấy 28

1.5.4 Nguyên liệu chính tạo nên quy trình sản giấy từ gỗ 28

1.5.5 Quy trình sản xuất giấy từ gỗ công nghiệp 29

1.5.6 Các loại giấy tại Việt Nam 30

CHƯƠNG 2:TÍNH SẢN PHẨM CHÁY VÀ CÂN BẰNG NHIỆT 32

2.1 Thể tích không khí và sản phẩm cháy 32

2.1.1 Entanpi của không khí và của sản phẩm cháy (khói) 33

2.1.2 Cân bằng nhiệt lò hơi 35

a Phương trình cân bằng nhiệt lò hơi 35

b Tổn thất do khói thải mang đi q2 35

c Tổn thất nhiệt do không hoàn toàn về mặt hoá học q3. 36

d Tổn thất do cháy không hoàn toàn về mặt cơ học q4. 36

e Tổn thất nhiệt do tỏa ra môi trường xung quanh q5 36

f Tổn thất nhiệt do xỉ q6 37

g Tổng các tổn thất nhiệt 37

2.1.3 Nhiệt có ích của lò 37

2.1.4 Nhiệt có ích của lò 37

2.1.5 Tiêu hao nhiên liệu cho lò hơi 37

2.1.6 Tiêu hao nhiên liệu tính toán 38

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ BUỒNG LỬA 39

3.3.5 Xác định kích thước cửa người chui 43

3.4.Tính nhiệt buồng lửa 44

3.4.1 Nhiệt lượng thu được khi đốt cháy 1kg nhiên liệu Qtđ 44

3.4.2.Hệ số bảo ôn của lò φ 45

3.4.3.Nhiệt độ không khí nóng tkkn 45

3.4.5.Nhiệt lượng do không khí nóng mang vào buồng lửa Qkkn 45

3.4.6.Nhiệt độ cháy lý thuyết ta 45

3.4.7.Độ đen hữu hiệu của ngọn lửa anl 46

3.4.8.Độ đen phần sáng của ngọn lửa as 46

3.4.9 Chiều dày tác dụng của lớp khí bức xạ trong buồng lửa s 47

3.4.10 Áp suất trong buồng lửa p 47

3.4.11 Phân thể tích khí 3 nguyên tử rk 47

3.4.12 Hệ số làm yếu bức xạ của khí 3 nguyên tử kk 47

3.4.13 Hệ số làm yếu bức xạ bởi các hạt bay theo khói.kh 48

3.4.14 Độ đen phần không sáng của ngọn lửa ak 48

3.4.15 Độ đen buồng lửa abl 49

3.4.16 Diện tích bề mặt hấp thụ bức xạ Fbx 49

3.4.17 Nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa tk 49

CHƯƠNG 4: TÍNH KẾT CẤU VÀ ĐỘ BỀN LÒ HƠI 51

4.1 Tính sức bền cho thân lò 51

4.2 Tính sức bền ống lò 52

4.3 Tính sức bền ống lửa 53

4.4 Tính sức bền mặt sàn 55

4.5 Tính sức bền cửa người chui 57

4.6 Công suất của lò hơi theo kích thước thiết kế 60

CHƯƠNG 5: TÍNH KHÍ ĐỘNG VÀ THỦY ĐỘNG LÒ HƠI 62

5.1 Tính toán khí động 62

5.1.1 Mục đích 62

5.1.2 Lực tự hút của ống khói 62

5.1.3 Tính đường kính ống khói 63

5.1.4 Tính trở lực của đường khói 63

5.1.5 Kiểm tra điều kiện hút tự nhiên 66

6.3 Bảo ôn cho lò hơi 71

CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ XỬ LÝ NƯỚC CẤP VÀO LÒ HƠI 73

7.1 Sự cần thiết phải xử lý nước cấp vào lò hơi 73

7.2 Phương pháp xử lý nước lò hơi 74

8.3.3 Bật công tắc nhưng các động cơ không hoặc động 79

8.3.4 Lò hơi đốt chậm lên hơi hoặc đốt tốn nhiều dầu mà lượng hơi sinh ra ít 79

8.4 Bảo dưỡng định kì 79

8.5 Nội quy lò hơi 79

8.5.1 Đối với công nhân vận hành lò hơi 79

8.5.2 Đối với đơn vị chủ quản 80

KẾT LUẬN 81

TÀI LIỆU THAM KHẢO 82

DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ

Danh sách các bảng Chương 2

Bảng 2 1: Thành phần của dầu FO 32

Bảng 2 2: Bảng tính toán quá trình cháy 33

Bảng 2 3: Bảng entanpi của khói và không khí 34

Bảng 2 4: Kết quả tính cân bằng nhiệt lò hơi 38

Chương 3 Bảng 3 1: Các đại lượng khi đã được chọn tính 44

Bảng 3 2: Kết quả tính nhiệt buồng lửa 50

Chương 4 Bảng 4 1: Kích thước ống 54

Bảng 4 2: Xác định kích thước của các bộ phận chính: 61

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Chương 1

Hình 1: Cấu trúc sơ bộ buồng lửa lò hơi 26

Hình 2: Công dụng của lò hơi trong ngành công nghiệp giấy 27

Hình 3: Quy trình sản xuất giấy từ gỗ 29

Hình 4: Quy trình sản xuất giấy từ gỗ 31

Chương 3 Hình 5: Bố trí các kích thước của lò hơi 43

Chương 6 Hình 6: Van an toàn 68

Hình 7: Van hơi chính 70

Hình 8 Bọc cách nhiệt cho lò hơi 72

Chương 7 Hình 9: Quy trình xử lý nước 75

CHỮ VIẾT TẮT

TL : Tài liệu NSM : Nguyễn Sĩ Mão Qđv : Nhiệt lượng đưa vào lò hơi I0

kkl : Entanpi của không khí lạnh Ith : Entanpi của khói thải q4 : Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về mặt cơ học q2 : Tổn thất do khói thải mang ra ngoài

q3 : Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về mặt hóa học q5 : Tổn thất nhiệt do tỏa ra môi trường xung quanh

q6 : Tổn thất do nhiệt vật lý của tro xĩ q : Tổng các tổn thất nhiệt

η : Hiệu suất lò hơi B : Lượng tiêu hao nhiên liệu Vbl : Thể tích buồng lửa

F : Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt d1 : Đường kính trong ống lò

L1 : Chiều dài ống lò d2 : Đường kính ống lửa L2 : Chiều dài ống lửa n : Số ống lửa

s : Bước ngang ống lửa D : Đường kính mặt sàng Qtđ : Nhiệt lượng thu được khi đốt cháy 1kg nhiên liệu φ : Hệ số bảo ôn của lò

tkkn : Nhiệt độ không khí nóng I0kkn : Entanpi không khí nóng Qkkn : Nhiệt lượng do không khí nóng mang vào buồng lửa ta : Nhiệt độ cháy lý thuyết

: Độ đen hữu hiệu của ngọn lửa

ak : Độ đen phần không sáng của ngọn lửa abl : Độ đen buồng lửa

Fbx : Diện tích bề mặt hấp thụ bức xạ tk : Nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa

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 thiết kế lò hơi đốt dầu FO để cấp hơi sản xuất giấy công suất 2 tấn/h”

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 sản xuất giấy thì ta xác định được dùng loại lò hơi dầu có công suất 2 tấn/h là hợp lý nhất

Cấu trúc của đồ án được chia thành 8 chương, từ tìm hiểu chung về các loại lò hơi, đến tính 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 6: Tính chọn các thiết bị phụ

Chương 7: Thiết bị xử lý nước cấp vào lò hơi Chương 8: Vận hành lò hơi

Xuyên suốt quá trình hoàn thành đồ án, em đã cố gắng vận dụng những kiến thức đã được học, tuy nhiên còn hạn chế về kinh nghiệm và kiến thức thực tế nên không tránh khỏi những sai sót Em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp để em kịp thời sửa đổi, hoàn thành tốt hơn đồ án tốt nghiệp của mình

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 cơ khí

+ 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 đơn giản 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

1.1.4 Theo công dụng:

- Phân loại như sau: + Lò hơi tĩnh tại + Lò hơi nửa di động và di động + Lò hơi công nghiệp

+ Lò hơi dùng để phát điện Phương pháp phân loại như trên chỉ thể hiện một vài đặc tính của lò hơi

1.2 Lò hơi ống lò và ống lửa

1.2.1 Lò hơi ống lò

- Lò hơi đơn giản nhất có dạng một bình trụ, khói đốt nóng ngoài bình để tăng khả năng truyền nhiệt của lò, người ta có thể tăng bề mặt truyền nhiệt của lò, tăng số 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 ra thường 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

Hình: Lò hơi ống lò 1.2.2 Lò hơi ống lửa

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

Hình: Lò hơi ống lửa

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 là kích thước rất gọn, chiếm diện tích đặt ít nhưng vận hành và sửa chữa vất vả do kích 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 + Hiệu suất lò thấp

+ Nhung lò hơi cũng có những ưu điểm sau đây nên được sử dụng rộng rãi, chủ yếu cho các nghành công nghiệp nhẹ và các nghành giao thông vận tải:

+ Có thể tích chứa nước lớn nên có khả năng tích lũy nhiệt lớn nên phục vụ cho nhu cầu về phụ tải thay đổi nhiều

+ Kích thước rất gọn, chiếm chổ đặt ít + Bảo ôn lò rất đơn giản

Hình: Lò hơi tàu thủy

1.3.1 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 với bao hơi đặt dọc, số dãy ống chọn phụ thuộc đường kính bao hơi,tức là không thể chọn một cách tùy ý

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

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

1.3.2 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 độ cao + 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 hiện ống 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

1.3.3 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 tư cao, 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 và tăng chiều dài ống nước

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

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

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

1.3.4 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, được chế tạo với công suất từ 2 đến 10 tấn, áp suất 1,28 MN/ m², dùng hơi bão hòa hay hơi quá nhiệt tới 350°C

- Ở phần trước của hai bao hơi được nối với hai ống góp bởi hai hệ thống dàn ống 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, sản phẩm cháy ra khỏi buồng lửa chính được đưa sang buồng cháy kiệt, rồi sau đó đi vào trong cụm ống đối lưu của lò Lò KB chủ yếu được sử dụng trong công nghiệp nhưng cũng có thể dùng cho việc chạy động cơ hơi nước

1.3.5 Lò hơi một bao hơi kiểu TC

- Chạy ghi xích được dùng chủ yếu cho các nhà máy điện có công suất bé và được 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, thuộc loại lò hơi hiện đại có cấu tạo hoàn thiện, dàn ống bức xạ nhiệt đặt xung quanh buồng lửa và ống xuống không hấp thụ nhiệt Bộ quá nhiệt hai cấp đặt ngay sau cụm ống pheston có đầy đủ bề mặt đốt phần đuôi để gia nhiệt không khí nóng tới 150°C và giảm nhiệt độ khói thải xuống khoảng 150÷180°C Nếu sử dụng nhiên liệu hợp lý thì hiệu suất của lò đạt tới 80%

- 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 công suất 12000KW

- Lò hơi tuần hoàn tự nhiên hiện nay đã được chế tạo với áp suất 17,6MN/m, sản lượng 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

- 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 động trong khung lò, nhưng với lò than phun thải xỉ khô thì có nhược điểm là phễu tro xỉ đặt quá gần vùng trung tâm cháy nên nhiệt độ vùng thải xỉ cao, ảnh hưởng xấu đến điều kiện thải xỉ khô

1.3.7 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 suất thiết kế tới 21MN/m, công suất D=2500T/h Tuy áp suất làm việc lớn nhưng áp lực đẩy 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 lò hơi sử dụng nhiệt trên đường khói của lò đốt công nghiệp đã tăng hiệu suất sử dụng nhiệt 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 đẩy trở lại bề mặt đốt sinh hơi, hơi ra khỏi bao hơi đưa vào bộ quá nhiệt, để phân bố lưu lượng nước qua các ống xoắn của bề mặt đốt sinh hơi được đồng đều,tại đầu vào các ống xoắn có đặt các cửa tiết lưu với trở lực cục bộ khác nhau để đảm bảo cho các trở lực chung của các ống được giống nhau

1.3.8 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 bé hay không có tuần hoàn

• Cho phép tăng áp suất của hơi lên cao, mặt khác chỉ có lò hơi trực lưu mới sản xuất 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 do trữ lượng nước trong lò ít nên thường chỉ thực dụng khi phụ tải thay đổi ít

1.4 Xác định cấu trúc sơ bộ lò hơi

1.4.1 Nhiệm vụ thiết kế

- Công suất thiết kế của lò hơi: D = 2 T/h - Áp suất thiết kế: p = 8 kG/cm2 - Nhiệt độ bão hòa ứng với áp suất: tbh = 1790C - Nhiên liệu dùng để đốt: Dầu FO

Hình 1: Cấu trúc sợ bộ buồng lửa lò hơi

Đây là lò phối hợp ống lò - ống lửa dùng để sản xuất hơi bão hòa Thiết kế lò có buồng lửa phun dạng hình trụ nằm ngang kết hợp ống lò và ống lửa đặt trong thân trụ Bố trí ống lò ở phía dưới, cụm ống lửa ở hai bên và phía trên ống lò Hai đầu ống lò và ống lửa được giới hạn bởi mặt sàng ngăn cách không gian của sản phẩm cháy với không gian chứa nước và hơi Ở hộp khói sau có bố trí vách ngăn giữa cụm ống lửa phía trên và cụm ống lửa phía dưới Nước cấp vào lò được chứa trong không gian giới hạn giữa ống lò với ống lửa và giữa các ống lửa, với mức nước cao hơn dãy ống lửa trên cùng Phần không gian phía trên không bố trí các ống lửa là không gian chứa hơi

1.2.4 Phương án thiết kế

- Cấu trúc lò hơi dạng ống lò, ống lửa nằm ngang - Không có thiết bị đốt phần đuôi (bộ hâm nước, bộ sấy không khí) - Thiết kế này dùng cho những hộ tiêu thụ mà nước ngưng ở phụ tải do tiếp xúc với sản phẩm nên không đảm bảo điều kiện cho nước cấp vào lò nên nước ngưng này sẽ đưa

ra ngoài mà không dùng để tái tuần hoàn cho lò

1.5 Giới thiệu về sản xuất giấy

1.5.1 Đôi nét về lò hơi trong ngành sản xuất giấy

- Lò hơi trong ngành sản xuất giấy là một trong những sản phẩm vô cùng quan trọng và cần thiết trong các nhà máy sản xuất giấy Bởi lẽ sản phẩm này có chi phí hợp lý và

rất tiện lợi cho việc chế biến và sản xuất giấy Trong bài viết dưới đây, chúng tôi sẽ chia sẻ với các bạn những thông tin chi tiết về chiếc lò hơi công nghiệp này

- Lò hơi công nghiệp dùng trong sản xuất giấy là thiết bị sử dụng nhiên liệu chính là dầu FO, giấy vụn, than củi, trấu,… để đun sôi nước hình thành nên hơi nước mang nhiệt Trên thực tế, người ta thường tạo ra nhiệt độ và nguồn hơi có áp suất khác nhau tùy theo mục đích sản xuất các loại giấy riêng biệt

- Thông thường, người sẽ sẽ sử dụng các ống chịu nhiệt có áp suất cao và chuyên dùng cho lò hơi để vận chuyển nguồn năng lượng này Điểm khác biệt của lò hơi đốt than đá so với những thiết bị công nghiệp khác là tạo ra nguồn năng lượng tiện lợi, an toàn khi dùng trong công nghệ vận hành các thiết bị động cơ ở nơi cấm nguồn điện, cấm lửa và vật liệu dễ cháy như kho dầu, xăng,…

1.5.2 Công Dụng của lò hơi trong ngành công nghiệp giấy

- Lò hơi được sử dụng trong các nhà máy công nghiệp giấy dùng nhiệt để cung cấp

nguồn nhiệt và hơi tới hệ thống máy móc, trang thiết bị cần thiết khác Đây là sản phẩm được sử dụng để nấu bột giấy, nấu hồ, xeo giấy, sấy giấy và hấp giấy

- Tùy theo nhu cầu sản xuất giấy khác nhau mà lò hơi sẽ sử dụng mức công suất riêng

biệt Đây là sản phẩm không thể thiếu trong ngành công nghiệp giấy

Hình 2: Công dụng của lò hơi trong ngành công nghiệp giấy

1.5.3 Ưu điểm của lò hơi công nghiệp trong sản xuất giấy

Một số ưu điểm tuyệt vời của lò hơi công nghiệp trong ngành sản xuất giấy là – Được thiết kế với công nghệ mới và tiên tiến nhất giúp tiết kiệm nguyên, nhiên liệu tối ưu Bên cạnh đó, lò hơi công nghiệp còn được thiết kế vững chắc với quy trình vận hành thuận tiện

– Lò hơi công nghiệp dùng trong ngành sản xuất giấy được chế tạo từ vật liệu cao cấp và an toàn cho sức khỏe con người lẫn môi trường

– Hệ thống vệ sinh bụi bên ngoài ống và trong balong đối lưu được toàn bộ lò hơi nên hệ thống trao đổi nhiệt của sản phẩm này rất tốt, nhanh Từ đó, giúp chủ doanh nghiệp tiết kiệm được nhiều nguyên, nhiên liệu

– Có thể dễ dàng vệ sinh và lau chùi định kỳ.-Độ bền của lò hơi đốt than và lò hơi nhiên liệu sinh khối rất cao

1.5.4 Nguyên liệu chính tạo nên quy trình sản giấy từ gỗ

• Gỗ sồi • Gỗ bạch đàn • Gỗ linh sam • Gỗ vân sam • Gỗ cáng lò • Gỗ thông • Gỗ thông rụng lá • Gỗ dương

• Nhiều loại gỗ khác - Có 2 nguyên liệu chính trong quy trình sản xuất giấy từ gỗ công nghiệp đó là gỗ và giấy tái chế Mỗi loại lại được sản xuất và chế tạo theo quy trình riêng

– Gỗ được lấy từ thân của các loại cây, tách vỏ trước khi tiến hành các công đoạn tiếp theo Lõi gỗ sau đó được nghiền thật nhỏ và tẩy rửa thật sạch sẽ Phần lõi này trộn với nước và một số chất chuyên dụng tạo thành một hỗn hợp riêng biệt

– Giấy tái chế là các loại giấy cũng được chế tạo từ gỗ và đã qua sử dụng nhiều lần Giấy được thu mua và đem về nhà máy nghiền nhỏ thành bột Sử dụng các chất tẩy rửa để tẩy sạch mực và các vết bẩn trên trang giấy sau đó cũng lại trộn với nước Cho thêm chất chuyên dụng để tạo thành hỗn hợp như áp dụng với nguyên liệu gỗ

Hình 3: Quy trình sản xuất giấy từ gỗ 1.5.5 Quy trình sản xuất giấy từ gỗ công nghiệp

Bột gỗ sẽ được tạo ra từ 2 quá trình xử lý cơ học và xử lý hóa học - Xử lý cơ học:

+ Các mảnh gỗ được xử lý bằng cách nấu lên dùng phương pháp tẩy trắng: tẩy trắng có clo và tẩy trắng không có clo

• Bột gỗ mài trắng: được mài từ gỗ đã được bóc vỏ trong các máy mài gỗ

• Bột gỗ mài nâu: hình thành khi các cuống cây được thấm ướt trong các nồi nấu trước khi được mài

• Bột nhiệt cơ: Được sản xuất từ phế liệu gỗ được băm nhỏ và vỏ bào của các xưởng cưa Theo phương thức TMP hay “bột nhiệt cơ”, chúng được làm thấm ướt ở 130 °C Sau đó nước được thêm vào và các miếng gỗ này được nghiền trong các máy nghiền

- Xử lý hóa học: + Các mảnh gỗ được xử lý hóa học bằng cách nấu Sau khi nấu 12 đến 15 tiếng các sợi sẽ được tách ra khỏi các thành phần cứng đi cùng với cellulose

+ Sau khi nấu xong, bột giấy sẽ được đem đi tẩy trắng Phương pháp tẩy trắng có 2 loại, một loại có Chlorine và một loại chất tẩy trắng không có Chlorine Nhưng do chất clo gây ô nhiễm môi trường nên dù cho chất tẩy trắng không có Chlorine có khả năng tẩy trắng thấp hơn, nhưng vẫn được sử dụng ngày càng nhiều

+ Bột giấy được nghiền trong các máy nghiền trước khi đưa qua máy giấy Bên trong máy nghiền dung dịch bột giấy đậm đặc chảy qua giữa một trục lăn có dao và các dao gắn cố định Sợi sẽ được cắt hay ép tùy theo các điều chỉnh dao

• Thêm chất độn Ngoài sợi cellulose ra bột giấy còn được trộn thêm đến 30% các chất độn:Cao lanh (China clay), Tinh bột, Blanc fixe, Điôxít titan, Phấn… Các loại chất này sẽ quyết định độ mờ trong, độ đục của giấy Độ bóng, mịn của giấy cũng do giai đoạn này quyết định Những loại giấy couche, giấy bristol( loại giấy in brochure, catalogue, menu…), loại giấy này bóng hơn so với các loại giấy khác là nhờ được trộn nhiều tinh bột hơn

• Giai đoạn kéo giấy Giấy được tạo thành tấm trên máy kéo giấy Dung dịch bột giấy,sau khi được làm sạch nhiều lần chảy lên mặt lưới Trên lưới này phần lớn nước chảy thoát đi và cấu trúc của tờ giấy bắt đầu thành hình Bên dưới lưới có đặt máy hút nước để giúp thoát nước Giấy sản xuất công nghiệp có hai mặt: mặt lưới và mặt láng, các sợi giấy hầu như đều hướng về một chiều: chiều chạy của lưới Sau đó giấy được ép rồi đưa qua phần sấy tiếp theo là được ép và cuộn tròn

1.5.6 Các loại giấy tại Việt Nam

- Các loại giấy sử dụng trong in ấn

• Giấy in báo, là loại giấy không tráng có định lượng từ 40 đến 50 gsm

• Giấy không tráng Giấy couche, giấy bristol, giấy ford, giấy duplex là những loại thường được dùng trong in ấn như: in catalogue, in brochure, in menu, in card visit… Có định lượng từ 70gsm đến 500gsm

• Giấy kraft tái chế Khi công nghệ kraft ra đời, sự xuất hiện của giấy kraft đã cho thêm người tiêu dùng, có thêm sự lựa chọn về loại giấy in Giấy kraft thường được dùng để làm túi giấy, bao thư các loại, thậm chí còn có cả brochure, card visit giấy kraft nữa

• Giấy mỹ thuật có vân Đây là loại giấy đã được làm nhăn, để tạo những làn sóng đẹp Đây là loại giấy ưa thích để in card visit

• Giấy đã sunphua hoá, giấy không thấm mỡ, giấy can và giấy bóng kính, các giấy bóng trong và giấy bóng mờ khác, dạng cuộn hoặc tờ Những loại này không thể in, nhưng loại được sử dụng để cán màng bảo vệ cho các sản phẩm in ấn

• Giấy thấm nước Hiện tại giấy thấm nước chủ yếu được nhập từ Từ Điển Ứng dụng của giấy này rất nhiều, đặc biệt trong việc làm đế lót ly

• Giấy carton Đây là loại giấy có bề mặt thô giống giấy kraft nhưng bên trong dầy hơn và rỗng Thường dùng để làm các thùng chứa hàng Hiện tại giấy carton còn được ứng dụng để làm các loại bìa menu hay còn được gọi là menu carton - Các loại giấy không sửa dụng trong in ấn

• Giấy mềm không in Đây là những loại giấy không dùng trong in ấn vì nó có độ mềm lớn Thông thường nó thường dùng vệ sinh, và các mục đích khác

• Giấy than Đây là loại giấy được thấm mực, dùng trong việc copy nội dung

• Giấy nhám Là loai giấy được bọc thuốc lá

• Giấy dán tường Hiện tại có 2 loại giấy dán tường phổ biến là loại giấy dán tường Hàn Quốc, giấy dán tường Hà Lan

• Giấy phủ sàn - Và còn nhiều loại giấy khác như giấy thơm, giấy kim tuyến… Nhưng không thể sử dụng để in ấn nên tôi không giới thiệu ở đây

- Như vậy là chúng tôi vừa giới thiệu cho bạn tất cả các thông tin từ nguyên liệu sản xuất giấy, quy trình sản xuất giấy từ gỗ công nghiệp, cho đến các loại giấy trên thị trường Việt Nam hiện nay

Hình 4: Quy trình sản xuất giấy từ gỗ

CHƯƠNG 2:TÍNH SẢN PHẨM CHÁY VÀ CÂN BẰNG NHIỆT

❖ Chọn hệ số không khí thừa

= 1.1 (α= 1.1÷1.15) Thể tích không khí thực tế để đốt dầu FO:

Vkk =α V0

kk =1,1 10,6243 = 11,687 m3tc/kg ❖ Thể tích sản phẩm cháy :

Vk = VRO2+ V0

N2 + VH2O+( -1) V0

kkTrong đó:

VRO2 = 0,01866 (Clv+0,375Slv)

= 0,01866 (84,2+0,375.1,4) = 1,58 m3tc/kg

V0N2 = 0,79 V0kk+ 0,008 Nlv

= 0,79 10,6243+0,008.0 = 8,39 m3tc/kg VN2 = V0

N2 +0,79(α-1) V0

kk





=8,39+0,79(1,1- 1).10,6243 =9,23 m3tc/kg

V0H2O = 0,112 Hlv+ 0,0124 Wlv+ 0,0161 V0

kk = 0,112 11,5 + 0,0124 1,8 + 0,0161 10,6243 = 1,48 m3tc/kg

VH2O = 0,112 Hlv + 0,0124 Wlv + 0,0161 V0

kk= 0,112 11,5 + 0,0124 1,6 + 0,0164 0,1 10,6243 = 1,5 m3tc/kg

Vk = 1,58 + 8,39 + 1,5 + (1,1-1) 10,6243 = 12,53 m3tc/kg Vt

O2 = 0,21 (α-1) V0

kk= 0,21 (1,1-1) 10,6243 = 0,223 m3tc/kg Vkkhô = VRO2+ VN2+ VtO2+ VCO

=10,2 m3tc/kg

Bảng 2.2: Bảng tính toán quá trình cháy

V0kkm3tc/kg

Vkm3tc/kg

Vkkhôm3tc/kg

VRO2m3tc/kg

V0N2m3tc/kg

VN2m3tc/kg

V0H2Om3tc/kg

VH2Om3tc/kg

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 +( -1) I0

kk (Kcal/kg) Trong đó

I0 : là entanpi khói khi đốt cháy hoàn toàn 1 kg nhiên liệu với =1 I0 = VRO2 (Cp.tk)CO2 + V0

Như vậy ở mỗi nhiệt độ khác nhau ta tính được như sau:

Bảng 2.3 :Bảng entanpi của khói và không khí

1200 18254.2473 21687.1116 23512.53633 1300 19919.0751 23716.4928 25708.40031

1500 23283.1535 27820.632 30148.94735 1600 24984.9538 29899.696 32398.19138 1700 26691.0039 31996.279 34665.37939 1800 28412.1405 34100.0766 36941.29065 1900 30133.9146 36214.6598 39228.05126

0

k

2.1.2 Cân bằng nhiệt lò hơi a Phương trình cân bằng nhiệt lò hơi

Ứng với một kg nhiên liệu lỏng 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: Qtlv =339.Clv + 1030.Hlv – 109(Olv – Slv) – 25.Wlv

=339.84,2 + 1030.11,5 – 109(1,2 – 1,4) – 25.1,6 =40370,6 (kj/kg)

Nhiệt trị nhiên liệu được hâm nóng lên 900C Qnl = Cnl tnl =1,965 90=176,85(kj/kg) Với

Cnl =1.74 + 0,0025tnl =1,74 + 0,0025 90=1,965 (kj/kg.độ) Nhiệt lượng đưa vào ứng với 1kg nhiên liệu

 −−

I

Ta có Ith =3473.665613 (kj/kg) (Chọn th=1000C)(khoảng 120-1500C)

I0kk = V0

kk.(C)kk= 10,6243.1,1.30 = 350,60 (kj/kg) Suy ra :

Ikkl = 1,3 350,60 = 445,78 (kj/kg) Tổn thất:

Q2 =3473.66– 445,78 =3027,88 (kj/kg) Vậy q2 = 100% = 100 = 7,46 % Vậy tổn thất do khói thải mang ra ngoài là : 7,46 %

q3 phụ thuộc vào nhiều yếu tố : Hệ số không khí thừa, nhiên liệu và phương thức hỗn hợp nhiên liệu, hình dạng, kích thước buồng lửa ….Vì lò đốt dầu FO nên ta có thể chọn:

q3 = =1,5%

Tổn thất nhiệt do cháy cơ học không hết xác định bằng lượng nhiên liệu cháy không hết trong xỉ Do đốt dầu FO nên ta chọn :

q4 = 0 %

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 xung quanh q5

Xác định dựa trên công suất của lò(200kg/h)

q5=1%



đv

QQ2

45,40547

88,3027

đv

QQ3

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 :Ql = Dbh(ibh-inc)

Trong đó :Dbh = 200kg/h Với áp suất hơi bão hoà P = 4bar, tra bảng nước và hơi nước trên đường bão hoà ta được:

ibh = 360,5 kcal/kg Ta chọn nhiệt độ nước cấp vào tnc = 30oC, với P = 4bar, tra bảng nước chưa sôi và hơi quá nhiệt ta được :

inc = 63,15 kcal/kg Ql =200(360,5 – 63,15) = 59450 Kcal/h

2.1.5 Tiêu hao nhiên liệu cho lò hơi

2.1.6 Tiêu hao nhiên liệu tính toán

Bt = B(1- ) = B = 1,65(kg/h)

Bảng 2.4 : Kết quả tính cân bằng nhiệt lò hơi

1 Nhiệt lượng đưa vào lò hơi Qđv 40547,45 KJ/kg 2 Entanpi của không khí lạnh I0

kkl 350,60 KJ/kg

4 Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn

100

4

q

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 chế tạo ta chọn giá trị nhiệt thế có giá trị qv = 200 103( W/m3 ) = 200000 ( kJ/h m3 ) (lò hơi I

Nguyễn Sĩ Mão trang 185)

Ta có

Vbl = Btt × Qlv

t

qv , ( 𝟑 − 𝟏 ) Trong đó Btt : lượng nhiên liệu tiêu hao tính toán

𝑄𝑙𝑣𝑡 : Nhiệt trị thấp làm việc qv :nhiệt thế thể tích làm việc Do chọn dầu nên ta lấy :qv = 200000(kj/h.m3) Suy ra

Vbl = 1,65 × 40370,6

200000 = 0.33 ( m

3 )

3.2 Diện tích bề mặt truyền nhiệt của lò hơi

Với năng suất bốc hơi riêng phần từ 40÷50 kg/m3.h và năng suất bốc hơi riêng phần D = 2T/h ta tìm ra diện tích cần sinh hơi F = D

D1 chọn D1 =40kg/m3.h suy ra tổng diện

tích cần để bốc hơi : ( TL2 - 189 )

F = DD1, ( 𝟑 − 𝟐 ) = 2000

40 = 50 ( m

2 ) -Vậy diện tích thiết kế sơ bộ là 50 ( m2 )

Loại thép tấm có mã hiệu 20K được cuốn thành hình trụ và hàn dọc thành đường liền suốt

*Các kích thước của ống lò được chọn tính như sau : -Đường kính ống lò được tính theo công thức sau:

- Đường kính trong : Dt = 350 (mm) - Chiều dài : l = 1800 (mm)

- Diện tính bề mặt truyền nhiệt của ống lò: (TL1 - 56)

Fbx = π × d × l, ( 𝟑 − 𝟒 ) = π × 0.607 × 1,8 = 3,43 ( m2 )

3.3.2 Xác định kích thước ống lửa

*Vật liệu chế tạo : Ống lửa là bộ phận tiếp xúc với khói nóng nên dùng loại thép cacbon chất lượng cao

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)

Đường kính trong : Dt = 40 mm

*Diện tích bề mặt truyền nhiệt của dàn ống lửa :

F2 = F − F1, ( 𝟑 − 𝟓 ) = 50 − 3,43 = 46,57 ( m2 )