1. Trang chủ
  2. » Luận Văn - Báo Cáo

Đề tài tính toán thiết kế lò hơi công nghiệp sinh hơi bão hòa (đốt dầu FO)

59 854 2

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang 59
Dung lượng 0,97 MB

Nội dung

PHẦN III: TÍNH TRAO ĐỔI NHIỆT TRONG BUỒNG LỬA Với chiều dài của buồng lửa Ta chọn bề mặt trong của ống lửa là loại lượn sóng có đường kính lượn dl = 150mm Vì vậy khi tính thể tích ống l

Trang 1

Luận văn

Đề tài: Tính toán thiết kế lò hơi công nghiệp

sinh hơi bão hòa (đốt dầu FO)

Trang 2

Chương 1 : TÍNH TOÁN LÒ HƠI

- Sản lượng hơi : D = 5 Tấn/giờ

Nhiên liệu dầu mazut/(FO) có các thành phần :

Trang 3

PHẦN I: TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH CHÁY VÀ HIỆU SUẤT CỦA LÒ

Với thành phần lưu huỳnh trong nhiên liệu là

1,4% ta có thể chọn sơ bộ nhiệt độ khói thải

tk = 1600C (với nhiệt độ đọng sương là tđs =

Trang 4

Bảng kết quả tính toán quá trình cháy

II.Entanpi Của Không Khí Và Sản Phẩm Cháy:

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

(C.t)RO2 kJ/m3tc

(C.t)N2 kJ/m3tc

(C.t)H2O kJ/m3tc

(C.t)tro kJ/kg

Trang 5

Tương tự ta tính toán ở các nhiệt độ khác nhau ta được bảng entanpi cho khói như bảng sau: (Bảng 1)

o k

Trang 7

III.Cân Bằng Nhiệt Lò Hơi

Ta có : Qdv   Q1 Q2  Q3  Q4  Q5  Q kJ kg6( / ).

' 640,1( / )5

Với tổn thất về hóa học q3 = 1,5% ; tổn thất nhiệt do cơ học q4 = 0% ; tổn thất nhiệt ra môi trường xung quanh q5 = 1,8% cho nồi không có bề mặt đốt phần đuôi ; tổn thất nhiệt do tro, xỉ q6 = 0%

V.Hiệu suất của lò hơi:

- Hiệu suất toàn phần của lò hơi (Hiệu suất của lò hơi)

Trang 9

F

D

   m2

Vậy diện tích thiết kế sơ bộ là 100 m2

Nhiệt thế thể tích buồng lửa ta chọn theo kinh nghiệm trong khoảng 1800÷2300kW/m3

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 1900kW/m3

 Chiều dài ngọn lửa :

Dựa vào đồ thị dưới đây ta

chọn chiều dài ngọn lửa sơ bộ

Trang 10

( )

44

0, 78

 Xác định kích thước sơ bộ của lò :

 Diện tích bức xạ trong buồng đốt :

2

bx

Diện tích bức xạ này chiếm gần 10% tổng diện tích sinh hơi

 Diện tích dàn đối lưu :

Ta chọn loại ống có đường kính φ = 51mm theo tiêu chuẩn

Với lò hơi loại đốt dầu ta chọn loại có 2 pass khói và chiều dài mỗi pass ống bằng chiều dài ống lò là l = 4 m

Tổng số mét chiều dài ống là :

563, 22

Trang 11

Bảng kết quả tính toán kích thước cơ bản của lò

STT THÔNG SỐ TÍNH TOÁN ĐƠN VỊ KẾT QUẢ

01 Chiều dài buồng đốt mm 4000

02 Đường kính buồng đốt mm 780

03 Diện tích bức xạ bề mặt trong m2 9,76

04 Diện tích dàn đối lưu m2 90,24

05 Số ống sinh hơi đối lưu Số ống 140

06 Số ống trên một pass Số ống 70

Từ đây ta có thể phác thảo kích thước sơ bộ của lò với đầy đủ kích thước để kiểm tra

Trang 12

PHẦN III: TÍNH TRAO ĐỔI NHIỆT

TRONG BUỒNG LỬA

Với chiều dài của buồng lửa

Ta chọn bề mặt trong của ống lửa là loại lượn sóng có đường kính lượn dl = 150mm

Vì vậy khi tính thể tích ống lửa ta tính theo đường kính trung bình chính là đường

kính của ống lửa đã tính chọn ban đầu.Diện tích ta tính gần đúng theo đường kính

buồng lửa đã tính chọn ban đầu

Chọn sơ bộ nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa là tbl  1200oC

 Nhiệt lượng hữu ích tỏa ra trong buồng lửa

Trang 13

'' 0

''

m

bl C

 Hệ số bám bẩn bề mặt hấp thụ bức xạ quy ước, tính đến sự giảm hấp thụ nhiệt

do làm bẩn bề mặt, được chọn theo bảng trang 46 ta được

p – áp suất của buồng lửa, chọn p = 1ata

k – hệ số làm yếu tia bức xạ trong môi trường buồng lửa

Trang 14

a bl

b o a

t Cm

o

T t

Trang 15

IV.TÍNH TOÁN CÁC BỀ MẶT ĐỐI LƯU

 TÍNH TOÁN SƠ BỘ DIỆN TÍCH TRUYỀN NHIỆT VÀ HỆ SỐ

TRAO ĐỔI NHIỆT CHO DÀN ĐỐI LƯU

-Nhiệt lượng mà nước nhận được từ dòng khói:

B - lượng tiêu hao nhiên liệu, B = 321 kg/h

F - diện tích trao đổi nhiệt trong buồng sinh hơi, m2

k – hệ số truyền nhiệt, kcal/m2h0C

t- độ chênh nhiệt độ, 0C

 Tính độ chênh nhiệt độ:

Vì nước và khói trong lò hơi chuyển động vuông góc với nhau nên độ chênh

nhiệt độ được xác định theo công thức sau:

  t ttnc  1

Trong đó:

tnc - độ chênh nhiệt độ của sơ đồ chuyển động ngược chiều

t- hệ số chuyển đổi từ sơ đồ ngược chiều sang sơ đồ phức tạp hơn

max min

max min

Trang 16

tmin - hiệu số nhiệt độ nhỏ hơn của các môi chất trao đổi nhiệt

tmin= 160 – 90 = 70 0C

1030 70 3570

1030ln70

1 và 2 - hệ số tỏa nhiệt từ khói cho vách ống và từ vách ống đến nước  và  - bề dày và hệ số dẫn nhiệt của ống

t và t- lớp tro xỉ và muội trên bề mặt của ống

v và v- vách ống

c và c- lớp cáu trên bề mặt của ống

Nhiệt trở của lớp tro xỉ t/t gọi là hệ số làm bẩn , tra bảng ta được:

 = 0,015

Vì đốt dầu nên ta có thể bỏ qua nhiệt trở của lớp cáu trên bề mặt ống

Trang 17

1- vận tốc trung bình của dòng khói trong ống, chọn: 1 = 14 m/s

d – đường kính trong của ống, d = 51 mm

K0 = 19

Trang 18

Vì tỉ số l 78, 4 50

d   nên l = 1

0,25 0,43

1

0, 61219.0, 612 1 15,1

Vì nhiệt độ khói vào buồng sinh hơi cao nên ta phải xét đến bức xạ

Tổng hệ số tỏa nhiệt với bề mặt ngoài của ống:

Trang 19

4 4

1

1 .5, 67

bx k

T T

2- vận tốc trung bình của nước trong lò hơi, chọn: 1 = 1 m/s

d – đường kính ngoài của ống, d = 54,2 mm

Trang 20

Và 2>> 1 ( vì một bên là khí, một bên là nước) nên nhiệt trở tỏa nhiệt về phía

nước gần như không đáng kể, do vậy có thể xem

0,25 1

GV B k t 12, 53.321 4022m3 /h 1,12m3 / s

Trang 21

Các kích thước trong lò hơi:

Chọn đường kính thân lò D = 2200 mm

Đường kính trong ống lửa ở mỗi pass ttr = 51mm

Đường kính ngoài ống lửa ở mỗi pass dng = 54,2mm

Chiều dài ống lửa mỗi pass: l = 4 mét ( bằng chiều dài buồng đốt )

Để tiện cho việc chế tạo lắp ráp và đạt hiệu quả cao ta chọn số ống như sau:

 TÍNH TOÁN NHIỆT PASS 1

Số liệu ban đầu :

Chọn nhiệt độ khói ra khỏi pass 1 là:

Trang 22

 = 0,982- hệ số bảo toàn nhiệt năng

I1vao, , I1ra, - entanpi của khói vào và ra khỏi bề mặt đốt

1- hệ số tỏa nhiệt từ phía khói

2- hệ số tỏa nhiệt từ phía nước

Trang 23

Xác định hệ số tỏa nhiệt từ phía khói 1, từ công thức:

1    k1 b1  1

Trong đó:

- hệ số bao phủ tính đến sự giảm hấp thụ nhiệt của bề mặt đốt do không được khói bao phủ toàn bộ

Đối với các chùm ống đặt nằm ngang, dòng khói đi trong ống thì = 1

 1- hệ số tỏa nhiệt đối lưu của pass 1

1- hệ số tỏa nhiệt bức xạ của pass 1

Hệ số tỏa nhiệt đối lưu của pass 1:

Lưu lượng thể tích trung bình

Trang 24

n1 = 63 ống

2

2 1

Trang 26

 , kcal/kg Trong đó:

  

Trong đó:

tmax- hiệu số nhiệt độ lớn hơn của các môi chất ở đầu pass 1

tmax= tkhvao – tnuoc = 1182 – 152 = 10300C

tmin- hiệu số nhiệt độ nhỏ hơn ở cuối pass 1

tmin= tkhra – tnuoc = 700 – 152 = 5480C

Trang 27

Vậy:

1030 548

7651030

 TÍNH TOÁN NHIỆT PASS 2

Số liệu ban đầu :

Chọn nhiệt độ khói ra khỏi pass 2 là:

Trang 28

I 2vao, , I 2ra, - entanpi của khói vào và ra khỏi bề mặt đốt

2- hệ số tỏa nhiệt từ phía khói

2' - hệ số tỏa nhiệt từ phía nước

Trang 29

- hệ số cao phủ tính đến sự giảm hấp thụ nhiệt của bề mặt đốt do không được khói bao phủ toàn bộ

Đối với các chùm ống đặt nằm ngang, dòng khói đi trong ống thì = 1

k2- hệ số tỏa nhiệt đối lưu của pass 2

 2- hệ số tỏa nhiệt bức xạ của pass 2

Hệ số tỏa nhiệt đối lưu của pass 2:

Lưu lượng thể tích trung bình

Trang 30

2

1,12

7, 01 /0,16 m s

Trang 31

H O n

Trang 32

 , kcal/kg Trong đó:

tmin- hiệu số nhiệt độ nhỏ hơn ở cuối pass 2

tmin= tkhra – tnuoc = 400 – 152 = 2480C

Vậy:

0 2

379 548

tr

 Xác định Q % giữa Qcb2 và Qtr2 :

Trang 33

Số liệu ban đầu :

Chọn đường kính trong của ống là dtr = 28mm

Chọn đường kính ngoài của ống là dng = 34mm

Nhiệt độ khói ra khỏi bộ hâm nước chính là nhiệt khói thải đã chọn ban đầu

Nhiệt độ và entanpi của khói thải

Nhiệt độ khói vào bộ hâm nước là nhiệt sau khi ra khỏi pass 2 của lò hơi

Nhiệt độ và entanpi vào bộ hâm nước:

 = 0,982- hệ số bảo toàn nhiệt năng

Bt = 321kg/h là lượng tiêu hao nhiên liệu tính toán

- Nhiệt độ tính toán trung bình của khói thải

Trang 34

- Chọn tốc độ khói đi trong ống là k  10 / m s

Với k   (8 12) / m s theo tiêu chuẩn

- Ta tính hệ số Reynolds Re:

3 5

Trang 35

294, 31 130

201,1

294, 31ln

Trang 36

n tr n

D n

dtd = 51mm, đường kính tương đương của ống

l = 4m, chiều dài của ống

= 15m/s, vận tốc trung bình của dòng khói

 = 0,33kg/m3, khối lượng riêng của khói ở nhiệt độ trung bình

T – nhiệt độ trung bình của dòng khói

Trang 37

 Trở lực ống dẫn khói từ buồng đốt đến buồng sinh hơi:

Chọn tổng chiều dài đường ống dẫn khói: Lod  4 m

Trang 38

k = 0,4.10-3 – độ nhám tuyệt đối của vách ống

0,12 12,53.9,81

Trang 39

Chương 2 TÍNH BỀN CHO CÁC CHI TIẾT

I TÍNH BỀN CHO THÂN LÒ CHỊU ÁP LỰC BÊN TRONG

Số liệu ban đầu:

Trang 40

 =   *

 = 1,0 – do thân không bị đốt nóng

-000 -

II TÍNH CHO BUỒNG LỬA

 Số liệu ban đầu:

Chọn chiều dày buồng lửa: Sbl = 16 mm

Đường kính buồng lửa: Dbl = 780 mm

Trang 41

l = 4000 mm – chiều dài ống lửa

III TÍNH GIA CƯỜNG LỔ NGƯỜI CHUI

 Số liệu ban đầu:

Áp suất : P = 5 bar

Kích thước lổ gia cường: 300400

Bề dày tấm kim loại gia cường : chọn Slc = 14mm

Trang 42

Mà kích thước lổ oval là 300400, nên lổ người chui này phải được gia cường

3 Kích thước các chi tiết gia cường phải thỏa điều kiện:

Trang 43

V TÍNH CHO ỐNG LỬA CHỊU ÁP LỰC BÊN NGOÀI

Số liệu ban đầu:

Trang 44

Chọn chiều dày ống: Song = 3,2 mm

a = 6,25 – đối với ống lửa nằm ngang

l = 4000 mm – chiều dài ống lửa

Số liệu ban đầu:

Chiều dày của ống dẫn hơi: Sodh = 3 mm

(Trong trường hợp này  = 1,0)

Bề dấy ống dẫn hơi được xác định:

Trang 45

VII TÍNH BỀN CHO BASS CẨU

Các số liệu ban đầu:

7.10

2.083.10 / 3,36.10

Trang 46

Chương 3 XỬ LÝ NƯỚC CẤP CHO LÒ HƠI

I CHẤT LƯỢNG NƯỚC CẤP CHO LÒ

1 Mục đích của việc xử lí nước

Sự làm việc chắc chắn và ổn định của lò hơi phụ thuộc rất nhiều chất lượng nước cấp cho lò để sinh hơi

Trong nước thiên nhiên có hòa tan những tạp chất, mà đặc biệt là các loại muối canxi , magiê và các loại muối khác Trong quá trình làm việc của lò, khi nươc sôi và bốc hơi, các muối này sẻ tách ra ở pha cứng dưới dạng bùn hoặc cáu tinh thể bám vào vách ống của lò hơi Các cáu và bùn này có hệ số dẫn nhiệt thấp, thấp hơn so với kim loại hàng trăm lần, do đó khi bám vào vách ống sẻ làm giảm khả năng truyền nhiệt từ khói đến môi chất trong ống, làm cho môi chất nhận nhiệt ít hơn và tổn thất nhiệt do khói thải tăng lên, hiệu suất của lò giảm xuống, lượng tiêu hao nhiên liệu tăng lên

Khi cáu bám trên vách ống sẻ làm tăng tốc độ ăn mòn kim loại, gây ra hiện tượng ăn mòn cục bộ

Khi cáu bám trên các ống sinh hơi, các ống của bộ quá nhiệt sẽ làm tăng nhiệt

độ của vách ống lên, do đó làm tuổi thọ của ống giảm xuống , có những trường hợp nhiệt độ vách ống tăng lên quá mức cho phép có thể gây ra nổ ống

Ngoài những chất sinh cáu, trong nước còn có những chất khí hòa tan như oxi

và cacbonic, các loại khí này gây ăn mòn mạnh các bề mặt ống kim loại của lò, nhất là

ở bộ hâm nước

Vì những nguyên nhân trên, đòi hỏi phải có những biện pháp đặc biệt để bảo vệ

lò hơi khỏi bị cáu bám và ăn mòn, đảm bảo cho lò hơi làm việc an toàn

Để giảm độ ăn mòn và bảo đảm cho lò hơi làm việc an toàn cần thực hiện 3 nhiệm vụ sau :

 Ngăn ngừa hiện tượng bám cáu trên tất cả các bề mặt đốt

 Duy trì độ sạch của hơi ở mức độ cần thiết

 Ngăn ngừa quá trình ăn mòn của đường nước, đường hơi

2 Chất lượng nước cấp cho lò hơi

Để đánh giá chất lượng nước, người ta đưa ra các khái niệm về đặc tính của nước thiên nhiên như sau :

Độ cứng, độ kiềm và độ kho kết của nước

Độ cứng của nước thể hiện là tổng nồng độ các ion Ca+ và Mg+ có trong nước, được kí hiệu là 0

H

Trang 47

Độ cứng cho phép của nước cấp vào lò hơi phụ thuộc vào thông số hơi của lò

Lò có thông số hơi càng cao thì yêu cầu chất lượng nước cấp vào càng cao, nghĩa là nồng độ tạp chất trong nước cấp vào lò phái thấp

Yêu cầu chất lượng nước (độ cứng ) của lò hơi phụ thuộc vào thông số hơi như sau :

II XỬ LÝ NƯỚC CHO LÒ

Để giảm độ cứng của nước cấp cho lò nhằm giảm hiện tượng đóng cáu người ta dùng các biện pháp sau :

 Tách những vật có khả năng tạo thành cáu ở trong lò ra khỏi nước trước ki đưa nước vào lò, gọi là phương pháp xử lý nước trước khi đưa nước vào lò

 Biến những vật chất có khả năng sinh cáu ở trong lò ( do nước cấp chưa được xử

lý hoặc xử lý không hết ) thành những vật chất tách ra ở pha cứng dưới dạng bùn ( không ở dạng cáu ) rồi dùng biện pháp xả lò để thải ra khỏi lò Phương pháp này gọi

là xử lý nước bên trong lò

Trong phần này chúng ta chỉ nghiên cứu phương pháp xử ký nước trước khi đưa vào

lò hay còn gọi là phương pháp xử lý nước ngoài lò :

Trang 48

3 Quá trình hoàn nguyên

Sau một thời gian làm việc, các Cation sẽ bị mất dần, nghĩa là các Cation mất dần khả năng trao đổi Vì vậy để phục hồi khả năng làm việc của các Cation, cần phải cho chúng trao đổi với những chất có khả năng cung cấp lại các Cation ban đầu Quá trình này gọi là quá trình hoàn nguyên Cationit

Để phục hồi khả năng trao đổi của Cation, trước hết cần rửa ngược Cation bằng dòng nước chảy ngược để khử các tạp chất cơ học đóng trong thành lớp rửa cho đến khi nước trong bộ lọc chảy ra

Để hoàn nguyên HR, ta cho dung dung dịch H2SO4 1-1,5% hay HCl đi qua lớp Cation từ trên xuống để phục hồi khả năng trao đổi Cuối cùng rửa Cation bằng nước sạch để khử hết tàn dư của dung dịch axit

CaR + H2SO4 = 2HR + CaSO4

-000 -

III TÍNH TOÁN XỬ LÝ SƠ BỘ

Chất lượng nước nguồn khi lò với công suất hữu ích Qtt = 5m3/h (D = 5tấn/h )

Độ cứng toàn phần C0 = 6,0 mđlg/l

Độ kiềm: Kt = 2,4 mđlg/l

Trang 49

H H H

(H- hằng số trao đổi đối với sunfua cationit gần bằng 0,0014)

Khả năng trao đổi khi làm việc của cationit-H

E lv H H.E tp0,5q C0 0C NaC k  3

Trong đó :

q0 – lưu lượng đơn vị của nước trong vùng để rửa cationit-H sau khi hoàn nguyên bằng 5m3/1m3 cationit

CNa = 0,6 - nồng độ của Natri trong nước nguồn

Ck = 0 - nồng độ của Kali trong nước nguồn

Etp – khả năng trao đổi toàn phần của cationit, chọn theo bảng 11.2  3 ta được : Etp

Trang 50

Diện tích cần thiết của bể lọc cationit-H

Lượn axit tiêu thụ Ga để hoàn nguyên một bể cationit-H: Với H  0,83, tra bảng 11.8

 4 ta tìm được lượng tiêu thụ đơn vị của axit H2SO4

Trang 51

 Sơ đồ hệ thống xử lý nước:

XaXa

Để tính chính xác trở lực của hệ thống thì rất phức tạp Do đó, ta chọn theo kinh

nghiệm Chọn áp suất bơm là 12at

Vậy bơm li tâm có lưu lượng 5 m3/h, áp suất 12at

- Động cơ truyền động cho bơm:

1,1 .

3600 .b t

P Q N

Trang 52

t - hiệu suất truyền đơn

Lưu lượng (m3/s)

Số lượng và kích thước các van an toàn được xác định theo công thức sau:

Trang 53

Có hai loại ống thủy : ống thủy tròn và ống thủy dẹp

 Ống thủy tròn có cấu tạo đơn giản nhưng rất dễ vỡ

 Ống thủy dẹp có cấu tạo phức tạp hơn nhiều, những rất tiện lợi và an toàn lúc công tác, vì nó được đặt trong khung bảo vệ bằng kim loại

Ta chọn loại ống thủy dẹp có chiều dài 220mm

Kết hợp ống thủy với bộ điều khiển bơm nước bằng điện cực

Ta chọn áp kế có lổ thông là 200mm, thang đo là 15at

Trên đường nối ống áp kế lắp 1 van 3 ngã trong đó: một ngã để lắp áp kế mẫu

Trang 54

để khi cần kiểm tra áp kế đang dùng hoặc để thông đường nối với áp kế trước khi cho áp kế làm việc ; một ngã lắp với một ống xyphon chứa nước ngưng để bảo vệ áp

kế khỏi bị tác dụng trực tiếp của dòng hơi nóng

.4

D v D

Đối với lò hơi công nghiệp, thì tốc độ tối ưu của dòng hơi bảo hòa theo kinh

nghiệm trong khoảng:

 2040m/ s

Nên vận tốc của dòng hơi là :   29m/ s

Để giảm tổn thất ra môi trường xung quanh thì ống dẫn hơi phải được bọc cách nhiệt bằng sợi thủy tinh

2 Van hơi

Van là một thiết bị phụ dùng để đóng và cắt nối hơi ra khỏi sự liên thông với đường ống dẫn hơi Khi mở van để cho hơi đi vào ống dẫn hơi phải đảm

Ngày đăng: 03/10/2014, 13:00

HÌNH ẢNH LIÊN QUAN

Bảng 1 (tiếp theo) - Đề tài tính toán thiết kế lò hơi công nghiệp sinh hơi bão hòa (đốt dầu FO)
Bảng 1 (tiếp theo) (Trang 6)
Bảng kết quả tính toán kích thước cơ bản của lò - Đề tài tính toán thiết kế lò hơi công nghiệp sinh hơi bão hòa (đốt dầu FO)
Bảng k ết quả tính toán kích thước cơ bản của lò (Trang 11)

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

TRÍCH ĐOẠN

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w