BAO CAO TONG KET
ĐÈ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CƠNG NGHỆ CAP BO - NAM 2007
Tén dé tai:
Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ sấy khơng khí của hệ thống trao đỗi nhiệt nhằm tận dụng nhiệt của khí thai, tăng hiệu suất lị hơi trong tổ hợp thiết
bị nhiệt điện cơng suất đến 300MW” Ký hiệu: 151-07.RD/HĐ-KHCN
6820 25/4/2008
Trang 2
BAO CAO TONG KET
ĐÈ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CƠNG NGHỆ CAP BO - NAM 2007
Tén dé tai:
Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ sấy khơng khí của hệ thống trao đỗi nhiệt nhằm tận dụng nhiệt của khí thai, tăng hiệu suất lị hơi trong tổ hợp thiết
bị nhiệt điện cơng suất đến 300MW” Ký hiệu: 151-07.RD/HĐ-KHCN
Cơ quan chủ quản: Bộ Cơng Thương
Cơ quan chủ trì đề tài: Viện Nghiên cứu Cơ khí
Chủ nhiệm đề tài: Phạm Văn Quế
Trang 3BAN VE THIET KE ĐÈ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CƠNG NGHỆ CAP BO - NAM 2007 Tén dé tai:
Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ sấy khơng khí của hệ thống trao đỗi nhiệt nhằm tận dụng nhiệt của khí thai, tăng hiệu suất lị hơi trong tổ hợp thiết
bị nhiệt điện cơng suất đến 300MW” Ký hiệu: 151-07.RD/HĐ-KHCN
Cơ quan chủ trì đề tài: Viện Nghiên cứu Cơ khí
Chủ nhiệm đề tài: Phạm Văn Quế
Trang 4Chương I Ll 1.2 13 Chương II IL1 12 IL3 13.1 13.2 13.3 Chương II IH.1 IH.2 1IH.2.1 1H.2.2 Mé dau Tổng quan về thiết bị bộ sấy khơng khí trong tổ hợp thiết bị lị hơi
Tổng quan về thiết bị bộ sấy khơng khí trong lị hơi
Bộ sấy khơng khí kiểu thu nhiệt (bộ sấy tĩnh)
Bộ sấy khơng khí kiểu hồi nhiệt (bộ sấy quay)
Tính tốn - thiết kế bộ sấy khơng khí kiểu hồi
nhiệt (dạng quay)
Mơ tả chung bộ sấy khơng khí kiểu hồi nhiệt (dạng quay)
Cơ sở tính tốn bộ sấy khơng khí
Các thơng số của bộ sấy khơng khí loại hồi nhiệt và tính tốn bộ sấy
Các thơng số kỹ thuật của lị hơi
Các thơng số chính của bộ sấy khơng khí
Tính tốn bộ sấy khơng khí kiểu quay
Cấu tạo và quy trình cơng nghệ chế tạo mơđul bộ
sấy khơng khí
Cấu tạo bộ sấy khơng khí loại hồi nhiệt (dạng quay)
Sơ đồ cơng nghệ chế tạo khối trao đơi nhiệt trong bộ sấy khơng khí loại hồi nhiệt
Sơ đồ cơng nghệ chế tạo tấm trao đơi nhiệt
Trang 51H.2.4 Sơ đồ cơng nghệ lắp ráp tơ hợp khối trao đổi nhiệt
ChuongIV Đề xuất giải pháp cơng nghệ giảm thiếu mức độ mịn hồng của thiết bị IV.I Tình trạng của hiện tượng rị rỉ thiết bị dẫn đến mịn hỏng IV.2 Giải pháp đề xuất Kết luận và đề xuất
e_ Một số hình ảnh chế tạo 01 mơđun bộ sấy khơng khí e_ Bản vẽ các khối trao đỗi nhiệt
Trang 6Lị hơi (Tập 1, tập 2) - GS.TSKH Nguyễn Sỹ Mão — Nhà xđất bản Khoa học và kỹ thuật Hà Nội 2006
Số tay tính nhiệt lị hơi (phương pháp tiêu chuâpY~ Nhà xuất bản Năng lượng quốc gia - Mockva 1957 (tiếng Nga) —/fái bản (tiếng Anh) 1998 Tính nhiệt lị hơi - Giáo trình Đại hoc Bach Khoa Hà Nội 1986
Quá trình buồng lửa — Giáo trình Đạ?đọc Bách Khoa Hà Nội 1986
Lý thuyết cháy và thiét bi chay “GS.TSKH Nguyễn Sỹ Mão — Nhà xuất
bản Khoa học và kỹ thuật ~Hà Nội 2002
Số tay tính khí độn Mockva 1964
6 hoi - Nhà xuất bản Năng lượng quốc gia —
Lị hơi cơng nghiệp - Trường ĐH Điện lực: Đàm Xuân Hiệp, Bàng Bích, Đỗ Văn Thắng, Trương Ngọc Tuấn, Trương Huy Hồng - Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật
Truyền nhiệt - Đặng Quốc Phú, Trần Thế Sơn, Trần Văn Phú - Nhà xuất
bản Giáo dục
Trang 7Phạm Văn Quế Phan Hữu Thắng Trương Mạnh Bình Nguyễn Văn Thủy Đào Hữu Mạnh V6 Van Hoa Ngơ Dang Hoang Ngơ Hữu Hùng Kỹ sư Gia cơng áp lực Kỹ sư Cơng nghệ chế tạo máy Kỹ sư chế tạo máy Kỹ sư điện
Kỹ sư Gia cơng áp lực Kỹ sư Gia cơng áp lực
Kỹ sư Cơng nghệ chế
tạo máy
Kỹ sư Cơng nghệ hàn
Viện Nghiên cứu Cơ khí Viện Nghiên cứu Cơ khí Cơng ty CP Nhiệt điện
Phả Lại
Cơng ty CP Nhiệt điện
Phả Lại
Trang 8MỞ ĐẦU
Bộ sấy khơng khí là một dang thiết bị truyền nhiệt nằm ở phia sau lị hơi
để tận dụng nhiệt của khĩi sau khi đi ra khỏi lị hơi, bộ sấy khơng khí cĩ tác
dụng nâng cao hiệu suất hoạt động của lị hơi Chính vì vậy mà bộ sấy khơng khí cịn được gọi là “bộ tiết kiệm than” trong các nhà máy nhiệt điện đốt than
Theo xu hướng phát triển của các nền kinh tế trên thế giới, nhu cầu sử
dụng điện năng ngày càng cao, từ đĩ phải xây dựng thêm nhiều nhà máy điện (trong đĩ cĩ cả các nhà máy nhiệt điện đốt than) để phục vụ đời sống và sản xuất Trong nhà máy nhiệt điện, bộ sấy khơng khí tuy là thiết bị phụ nhưng là
thiết bị phụ quan trọng, khơng thể thiếu và chiếm tỷ lệ đáng kể của nhà máy điện đốt than Chính vì vậy, tại các nước phát triển và cĩ nền cơng nghiệp tiên
tiến luơn nghiên cứu, thiết kế và cho ra đời các thiết bị cĩ tính tối ưu hơn
nhằm làm tăng hiệu quả kinh tế
Hiện nay trên thế giới cĩ nhiều hãng chế tạo các thiết bị của lị hơi cho các nhà máy nhiệt điện Các tập đồn lớn, các cơng ty chế tạo thiết bị cho lị
hơi đã cĩ nhiều năm kinh nghiệm sản xuất như: ABB, FUJITSU, Điện khí
Thượng Hải, các nhà máy thuộc Nga, Ukraine,
Trên thế giới, bộ sấy khơng khí trong hệ thống trao đổi nhiệt hiện được nghiên cứu và chế tạo cĩ 2 dạng: dạng quay (kiểu hồi nhiệt) và dạng tĩnh
(kiểu thu nhiệt) Với trình độ và năng lực chuyên mơn hố cao, việc nghiên
cứu và chế tạo các chủng loại bộ sấy khơng khí được các nước cĩ nền khoa học phát triển trên thế giới khơng ngừng cải tiến, tối ưu hố dé nâng cao hiệu
suất thu hồi nhiệt khí thải lị hơi
Ở nước ta trong nhiều năm qua, đặc biệt là trong khoảng 10 năm trở lại đây ngành cơng nghiệp năng lượng đã được Nhà nước chú trọng đầu tư phát
triển và đã cĩ những bước tiến đáng kể, tốc độ tiêu thụ năng lượng tăng §,6%/năm trong các năm 1996-2000 và năm 2003 là 12% gĩp phần quan
Trang 9
trọng vào cơng cuộc đổi mới và phát triển đất nước
Hiện nay ở nước ta cũng như hầu hết các nước trên thế giới, lượng điện năng do các nhà máy nhiệt điện sản xuất chiếm tỷ lệ lớn trong tổng số điện
năng sản xuất tồn quốc Trong quá trình sản xuất của nhà máy điện, lị hơi là khâu quan trọng đầu tiên bao gồm rất nhiều các thiết bị, trong đĩ cĩ bộ sấy khơng khí
Ở Việt Nam hiện nay, cĩ nhiều nhà máy nhiệt điện đốt than đã được xây
dựng và đi vào sản xuất từ nhiều năm qua như:
- Nha may nhiệt điện Phả Lại l - Nha máy nhiệt điện Phả Lai 2
- _ Nhà máy nhiệt điện Uơng Bí 1
- Nha máy nhiệt điện Ninh Bình
- _ Nhà máy nhiệt điện Uơng Bí 1 mở rộng,
Tuy nhiên các thiết bị bộ sấy khơng khí tại các nhà máy này chủ yếu được nhập ở nước ngồi như: Nga, Thuy Điền, Trung Quốc, Việc chế tạo trong nước mới chỉ dừng ở mức độ chế tạo một số cụm chỉ tiết phần tử của
thiết bị theo thiết kế của nước ngồi hoặc chế tạo theo mẫu sẵn cĩ đề phục vụ cho việc bảo dưỡng, sửa chữa
Với tốc độ phát triển kinh tế như hiện nay, việc các nhà máy điện được xây dựng nhằm phục vụ cho sản xuất, kinh doanh và sinh hoạt là hướng phát
triển quan trọng đã được Nhà nước hoạch định Xuất phát từ yêu cầu thực tế
và gĩp phần phát triển năng lực ngành Cơ khí chế tạo trong nước, nhĩm đề tài phịng Gia cơng áp lực - Viện Nghiên cứu Cơ khí đăng ký thực hiện kế hoạch khoa học cơng nghệ năm 2007 với đề tài này nhằm mục đích tạo tiền đề cho một hướng phát triển cơng nghệ chế tạo một trong các tổ hợp thiết bị quan
trọng của lị hơi trong nhà máy nhiệt điện cĩ cơng suất đến 300MW, tiến tới
thực hiện mục tiêu nội địa hố nhà máy nhiệt điện
Trang 10
Sơ đồ tổng thể của một nhà máy nhiệt điện Chú thích: 1 Tháp làm mát 2 Bơm nước 3 Đường dây tải điện 4 Trạm biến áp 5 May phat 6 Tuabin áp thấp 7 Bơm nước cấp 8 Bình ngưng 9 Tuabin trung ap 10 Điều tốc tuabin 11 Tuabin áp cao 12 Khử khí
Trang 11CHƯƠNG I
TONG QUAN VE THIET BI BO SAY KHONG KHi TRONG TO HOP THIET BI LO HOI
1.1 Téng quan vé thiết bị bộ sấy khơng khí trong lị hơi:
Trong các lị hơi hiện đại, đặc biệt khi đốt các nhiên liệu ẩm, các bộ sấy
khơng khí được sử dụng rộng rãi Việc cấp khơng khí nĩng vào buồng đốt của lị hơi làm tăng nhanh sự bốc cháy nhiên liệu và tăng cường quá trình cháy
nhiên liệu, giảm các tốn thất nhiệt do khơng khí cháy kiệt về hĩa học và cơ học Lắp đặt bộ sấy khơng khí đồng thời cho phép giảm nhiệt độ khĩi thốt, điều này đặc biệt đáng kể khi gia nhiệt sơ bộ nước cấp trước khi đưa vào bộ
hâm nước
Trong các lị đốt than bột, khơng khí nĩng được sử đụng để sấy nhiên
liệu trong quá trình nghiền và vận chuyên than bột Đồng thời việc lắp bộ sấy
khơng khí địi hỏi bỗ sung vốn đầu tư, tăng kích thước lị hơi và sức cản của
tuyến khĩi và khơng khí của hợp thê
Bộ sấy khơng khí là bề mặt truyền nhiệt được đặt ở phía sau lị để tận
dụng nhiệt của khĩi sau khi đi ra khỏi bộ quá nhiệt, cĩ tác dụng nâng cao hiệu
suất của lị hơi Ở đầu vào bộ sấy khơng khí, kim loại tại đây cĩ nhiệt độ nhỏ nhất so với các bề mặt truyền nhiệt của lị Khi bố trí bộ sấy khơng khí (tức là bồ trí bề mặt truyền nhiệt phần đuơi lị) cần biết trước nhiệt độ nước cấp và
nhiệt độ khơng khí nĩng ra khỏi bộ sấy khơng khí
Các sản phẩm cháy đi vào bộ sấy khơng khí bị nguội đi chậm hơn so với
khơng khí được sấy nĩng Nguyên nhân của hiện tượng đĩ là do lượng sản
phẩm cháy và nhiệt dung của chúng lớn hơn so với của khơng khí được sấy nĩng và để đạt được độ sấy nĩng khơng khí cao hơn với việc sấy trong một
Trang 12
cấp địi hỏi bề mặt đun nĩng của bộ sấy khơng khí cĩ kích thước cực lớn Trong các lị hơi hiện đại, để đạt được độ sấy khơng khí cao người ta sử dụng
hai cấp, bố trí bộ sấy khơng khí tách đơi, kẹp bộ hâm nước ở giữa
Nhiệt độ nước cấp được xác định trên cơ sở kinh tế và kỹ thuật vì ta biết
rằng khi tăng nhiệt độ nước cấp lượng nhiệt hấp thu của bộ hâm nước giảm đi
làm cho nhiệt độ của khĩi thải ra khỏi lị và tương ứng tổn thất q; tăng lên, nghĩa là hiệu suất lị giảm đi Nhưng mặt khác hiệu suất của chu trình tăng lên
Nhiệt độ khơng khí nĩng được xác định theo yêu cầu đảm bảo tốt sự bốc cháy của nhiên liệu nghĩa là càng cao càng tốt Nhưng vì điều kiện làm việc
của kim loại bộ sấy khơng khí, do hệ số tản nhiệt của khơng khí nhỏ hơn nhiều so với hơi và nước nên nhiệt độ vách ống thường lớn hơn nhiệt độ khơng khí nhiều, nghĩa là nếu chọn nhiệt độ khơng khí nĩng cao thì địi hỏi
phải dùng những kim loại quý để chế tạo
Theo nguyên tắc truyền nhiệt, bộ sấy khơng khí được chia làm 2 loại:
loại thu nhiệt và loại hồi nhiệt Ở loại thu nhiệt, nhiệt truyền trực tiếp từ khĩi tới khơng khí qua vách kim loại Ở loại hồi nhiệt khĩi đầu tiên đốt nĩng kim
loại rồi sau đĩ nhiệt tích tụ tại đây được truyền cho khơng khí Như vậy mỗi
phần tử của bộ sấy khơng khí sẽ làm việc ở trang thái tiếp xúc lần lượt khi thì
với khĩi, khi thì với khơng khí
1.2 Bộ sấy khơng khí kiểu thu nhiệt (bộ sấy tĩnh):
Bộ sấy khơng khí kiểu thu nhiệt là loại được sử dụng rộng rãi hiện nay,
về cấu tạo nĩ cĩ thể gồm các kiểu sau: kiểu bằng tắm thép, kiểu bằng ống gang, kiêu bằng ống thép
Bộ sấy khơng khí kiểu ống gồm 2 loại: ống gang và ống thép, trong đĩ bộ sấy khơng khí loại ống thép hiện nay hay được sử dụng Nĩ gồm một hệ
Trang 13
Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ sấy khơng khí của hệ thống trao đổi nhiệt nhằm tận dụng nhiệt của khí thải, tăng hiệu suất lị hơi trong tổ hợp thiết bị nhiệt điện cơng suất đến 300MW”
thống ống đứng đặt so le và được giữ với nhau bởi hai mặt sàng, trong đĩ khĩi đi trong ống và khơng khí đi ngồi ống khái lạnh Khái nún : (ra ống khĩi) (từ lị hơi) Khơng khí Khí hong đới lị hơi)
Hình I-1 Bộ sấy khơng khí kiểu thu nhiệt (dạng tĩnh)
Thơng thường hiện nay người ta chế tạo bộ sấy khơng khí theo từng cụm (khối) Khi lắp, chúng được nối với nhau tạo thành bộ sấy khơng khí Kích
thước của khối được chọn theo kích thước của đường khĩi đối lưu, thường
một cạnh của khối lấy bằng chiều sâu của đường khĩi cịn cạnh kia được chọn trên cơ sở kích thước chiều rộng và số khối (ước số theo chiều rộng của lị)
Trang 14
Việc chia thành khối như vậy cho phép vận chuyên và lắp ráp dễ dàng Hình vẽ sau trình bày sơ đồ chia bộ sấy khơng khí thành các khối và cách nối các khối với nhau tư tt tot + + b) ++ tư tư + tư tt tt + +
Hình 1-2 Sơ đồ chia bộ sấy khơng khí thành các khối và cách nối các khối Khi nối, để ngăn ngừa khơng khí lọt vào trong đường khĩi qua các kẽ hở giữa các mặt sàng người ta đặt các vành bù Giữa các khối của bộ sấy với
khung lị cũng cần đặt vành bù Vành bù là những lá tơn mỏng nối giữa mặt
sàng và khung lị
Vì các ống của bộ sấy làm việc ở trạng thái khơng cĩ áp suất nên được
chế tạo bằng các lá tơn 1,25+1,5mm uốn và hàn mí lại Đường kính ngồi của ống nằm trong phạm vi 25+5lmm Hiện nay người ta cĩ xu hướng sử dụng hai loại đường kinh 40mm va 51mm, day 1,5mm
Mặt sàng của bộ sấy được tính theo điều kiện bền, thường đối với mặt
trên và mặt dưới lấy bằng 15+25mm Để tăng độ cứng vững của bộ sấy, giữa hai mặt sàng trên và đưới cịn đặt mặt sàng trung gian, cĩ bề dày nhỏ hơn, thường từ 5+10mm Mặt sàng trung gian cĩ tác dụng để phân chia đường
khơng khí thành nhiều đường cắt đường khĩi nhiều lần Mỗi khối của bộ sấy
khơng khí cĩ thể cĩ từ 1+2 mặt sàng trung gian
Trang 15
Việc chọn số lần đường khơng khí cắt đường khĩi hay nĩi khác đi là việc
chọn kích thước đường khơng khí đi là dựa trên cơ sở đảm bảo tốc độ của
dịng khơng khí (hình vẽ 1-3 trình bày các dạng sơ đồ bố trí bộ sấy khơng khí kiểu ống) KAA 4) b) ©) 3)
Hình I-3 Sơ đồ bộ sấy khơng khí kiểu Ống
a) sơ đồ một dịng; b) và đ) sơ đơ hai dịng nhiều đường; c) sơ đơ một dịng một đường
Khi quyết định số lần đường khơng khí cắt đường khĩi cũng như số địng
khơng khí khơng phải hồn tồn chỉ dựa vào tốc độ khơng khí yêu cầu mà cịn phải dựa vào quan hệ giữa tốc độ khĩi và tốc độ khơng khí, nghĩa là cịn phải xét tới kích thước và số lượng ống (tiết diện để khĩi qua), đo đĩ, cịn phải tuỳ thuộc bề mặt truyền nhiệt của bộ sấy khơng khí Cũng cần phải chú ý rằng khi
số lần cắt càng nhiều thì độ chênh nhiệt độ càng lớn Ta cĩ thể thấy rõ các
mối quan hệ trên bằng cách chọn đường kính ống và tương ứng, số lượng ống như sau:
- Khi thiết kế bộ sấy khơng khí thì bề mặt truyền nhiệt yêu cầu được biết
trước, cịn tiết diện khĩi đi qua cũng đã được xác định bằng cách chọn trước
tốc độ khĩi trên cơ sở tốc độ khĩi giới hạn theo điều kiện mài mịn bởi tro
bay Bề mặt đốt và tiết điện để khĩi qua được xác định theo số lượng ống và đường kính ống như sau:
Trang 16
2 Pane , m (L1) (1.2) H=nnd,l , mn’ Trong đĩ: d,, dy - đường kính trong và trung bình của ống, m 1- chiều dài ống, m
- Nếu giảm đường kính ống mà vẫn đảm bảo tiết điện khĩi qua thì phải tăng tương ứng số lượng ống song song lên theo quan hệ bình phương Nhưng khi
ấy để đảm bảo bề mặt truyền nhiệt thì lại phải giảm chiều dài của ống để bù
lại sự tăng số lượng ống này Cứ giảm đường kính đi bao nhiêu lần thì chiều
dài của ống phải giảm đi bấy nhiêu lần, vì tỷ số giữa chiều dài và đường kính ống là một trị số cố định khi thay đổi đường kính ống:
nee 03)
Phương trình (1.3) được lập nên bằng cách chia phương trình (1.2) cho
phương trình (I.1)
Như vậy khi giảm đường kính ống đi 2 lần thì phải tăng số lượng ống lên 4 lần và giảm chiều cao của ống đi 2 lần
Khi tăng số lượng ống mà vẫn muốn đảm bảo tốc độ khơng khí thì phải
tăng số dãy ống dọc theo đường khơng khí, đo đĩ làm tăng trở lực của đường
khơng khí, cịn khi giảm chiều dài ống thì số lần cắt cũng phải giảm theo (do
phải giữ nguyên chiều cao của đường khơng khí đi)
Hiện nay để sử dụng ống đường kính bé và để hồn thiện quá trình làm
việc, bộ sấy khơng khí cĩ thể thực hiện theo hai dong riêng biệt (hình vẽ I-3b
và d) Khi đĩ mỗi phần chỉ cĩ một nửa tổng lượng khơng khí đi qua, so với sơ
đồ một dịng cho phép tăng gấp đơi số lần cắt và giảm gấp đơi trở lực của
đường khơng khí khi cùng tốc độ khơng khí Việc đưa khơng khí vào bộ sấy
cĩ thê thực hiện theo hai phía
$ Bộ sấy khơng khí kiểu ống cĩ những ưu điểm sau:
Trang 17
- Đơn giản trong chế tạo, lắp ráp và làm việc chắc chắn,
- Tro bám trong ống khơng nhiều, ống dé dàng thổi sạch,
- Khắc phục được hiện tượng lọt khơng khí vào trong đường khĩi,
- Cĩ xuất tiêu hao kim loại tương đối nhỏ $ Khuyết điểm của bộ sây khơng khí kiểu ống:
Khuyết điểm chủ yếu là các ống thép khơng bền vững dưới tác dụng ăn mịn của khĩi ở nhiệt độ cao và tác dụng mài mịn của tro bay Vì vậy bộ sấy
khơng khí kiểu ống được dùng để gia nhiệt khơng khí tới khoảng 400°C, nhiệt
độ khĩi trước nĩ khơng quá 550°C
Khi nhiệt độ khĩi và khơng khí cao hơn người ta thường dụng bộ sấy khơng khí kiểu ống bằng gang, do gang bền vững hơn đưới tác dụng ăn mịn và mài mịn so với ống thép Để tăng hệ số truyền nhiệt, Ống gang thường cĩ cánh ở ngồi ống và cĩ răng ở trong ống Lúc này khơng khí được bố trí đi trong ống cịn khĩi đi ngồi ống Các cánh (ngồi ống) và răng (trong ống)
được bố trí dọc theo đường lưu động của dịng khơng khí hay khĩi, nghĩa là
vuơng gĩc với nhau (như hình I-4)
Hình I-4 Cấu tạo của ống gang cĩ cánh và răng của bộ sấy khơng khí bằng gang
Số lượng ống theo chiều rộng đường khĩi của bộ sấy khơng khí bằng
gang được xác định theo điều kiện đảm bảo tốc độ khĩi, cịn chiều dài ống được xác định theo điều kiện đảm bảo bề mặt đốt
Khuyết điểm chủ yếu của bộ sấy khơng khí bằng gang là kích thước cồng
Trang 18
kénh va nang né, sản xuất tiêu hao kim loại rất lớn, độ lọt khơng khí nhiều và
dễ bám tro Nhưng đo khả năng chống mài mịn và mài mịn cao nên nĩ được sử dụng để chế tạo bộ sấy khơng khí cấp một (hoặc một phần ở phía đầu vào
bộ sấy cấp một) khi đốt nhiên liệu nhiều lưu huỳnh, nhiên liệu rất âm và với nhiệt độ khĩi thải thấp, hay để chế tạo bộ sấy khơng khí cấp hai (hoặc phần đi
ra của bộ sấy khơng khí cấp hai) khi cần dùng khơng khí cĩ nhiệt độ quá cao
Trong các thiết bị đốt nhiệt độ khĩi thải ra khỏi lị cịn rất cao (trên
1000°C) nên người ta thường dùng khĩi này để gia nhiệt khơng khí Nhưng vì
nhiệt độ khĩi rất cao nên địi hỏi kim loại chế tạo phải là thép hợp kim chống gỉ 1.3 Bộ sấy khơng khí kiểu hồi nhiệt (bộ sấy quay):
Hiện nay trên thế giới cũng như tại một số nhà máy nhiệt điện chạy than
Trang 19Thiết bị sấy nĩng khơng khí hồi nhiệt kiểu quay (rotary regenerative air
heater) thu giữ và sử dụng lại khoảng 60% nhiệt lượng thốt ra ngồi lị hơi, nếu khơng, năng lượng này sẽ bay đi mắt theo đường ống khĩi Với một nhà
máy nhiệt điện chạy than cơng suất 500 MW, năng lượng sử dụng lại cĩ thể
lên tới khoảng 3,5.10” kcal mỗi giờ, và nhờ sử dụng lại nhiệt lượng này, cĩ
thể giảm mức tiêu hao nhiên liệu khoảng 1.500 tấn mỗi ngày
Bộ phận chính của bộ sấy là một rơto quay với tốc độ chậm xung quanh
trục đứng Trên rơto cĩ gắn các lá thép Những lá thép này trong quá trình rơto quay sẽ lần lượt khi thì tiếp xúc với khí nĩng, khi thì tiếp xúc với khơng
khí lạnh Đường khĩi và đường khơng khí được bố trí ở hai phía cĩ định của
bộ sấy và được ngăn bởi vách ngăn
Phần rơto khi đi qua đường khĩi sẽ được đốt nĩng tới nhiệt độ của khĩi,
lượng nhiệt tích luỹ này sẽ được truyền cho khơng khí khi rơto đi qua đường khơng khí, nhiệt độ của phần rơto này sẽ giảm xuống Khi đi qua đường khĩi, các chi tiết của rơto sẽ cĩ nhiệt độ bằng nhiệt độ của khĩi, nên khắc phục được hiện tượng ăn mịn ở nhiệt độ thấp trong đường khĩi Khi đi qua phần khơng khí, do khơng khí khơng phải là mơi trường ăn mịn như khĩi, nên cho phép nhiệt độ của các chỉ tiết hạ xuống khá thấp Đĩ cũng là ưu điểm chính
của bộ sấy khơng khí kiểu hồi nhiệt
Ngồi ra bộ sấy khơng khí kiểu hồi nhiệt cịn cĩ ưu điểm là kích thước
nhỏ gọn, suất tiêu hao kim loại nhỏ, trở lực đường khĩi và khơng khí khá bé
Khuyết điểm chủ yếu của bộ sấy khơng khí kiểu hồi nhiệt là lượng khơng
khí lọt vào trong đường khĩi khá lớn Trong các cấu tạo cũ, khi khơng bảo
đảm chèn kín tốt, lượng khơng khí lọt vào cĩ thể lên tới 20% Ngay cả khi chèn tốt, lượng khơng khí lọt cũng tới 10% Điều này làm cho lượng tiêu hao điện năng, cho việc thơng giĩ và tốn thất q; tăng lên Ngồi ra việc thực hiện chuyển động quay trong điều kiện nhiệt độ cao làm cho cấu tạo phức tạp lên
nhiêu
Trang 20
Đề khắc phục những khuyết điểm này, hiện nay trong nhiều trường hợp
người ta đã dùng bộ sấy khơng khí kiểu hồi nhiệt nhưng khơng cĩ rơto quay bằng kim loại mà bằng khối gạch chịu lửa cơ định, chia làm hai phan, tiếp xúc
định kỳ với khĩi và khơng khí nhờ một hệ thống van lá chắn đĩng mở đường
khĩi và giĩ
Đề so sánh các loại bộ sấy khơng khí, người ta dùng các chỉ tiêu về kích thước Về trọng lượng và về giá thành, bộ sấy khơng khí bằng gang cĩ cánh cĩ kích thước cau tạo lớn nhất và giá thành đắt nhất, sau đến bộ sấy khơng khí kiểu tắm, rồi đến kiêu ống Bộ sấy khơng khí kiểu hồi nhiệt cĩ chỉ tiêu nhỏ nhất Qua các kết quả phân tích thực tế, người ta thấy so với bộ sấy khơng khí kiểu ống đường kính 40mm, bộ sấy khơng khí bằng gang nặng hơn 4 lần, dài
Trang 21Trong đường khĩi phần đuơi, bộ sấy khơng khí cĩ thể bố trí theo dang
một cấp (hình I-6a) hoặc 2 cấp xen kẽ nhau (hình I-6b) Chọn kiểu kết cấu nào là tuỳ theo yêu cầu về độ gia nhiệt khơng khí nĩng quyết định Thơng thường, ở ghi lị, dé bảo vệ ghi lị, nhiệt độ khơng khí nĩng thường khơng quá
150°C, (chỉ khi đốt những nguyên liệu rất nhiều tro và âm như than bùn, nhiệt độ khơng khí nĩng mới tới 205°C), khi ấy chi cần bố trí bộ sấy khơng khí một cấp Ở lị phun nhiệt nĩng tới 400°C, cĩ khi cao hơn Để thu được nhiệt độ
khơng khí nĩng cao như vậy cần thiết phải đặt đầu ra của bộ sấy khơng khí
vào vùng nhiệt độ khĩi cao, nghĩa là bộ sấy khơng khí chia thành hai cấp Nhưng thơng thường nhiệt độ khĩi đi ra khỏi bộ quá nhiệt cịn lớn hơn 600°C,
nên để bảo vệ bộ sấy khơng khí, người ta thường đặt bộ sấy khơng khí cấp hai
vào giữa bộ hâm nước, cĩ nghĩa là bộ hâm nước cũng được chia thành hai câp t°C 4 At sa Atha tk tne tth Ck mH m2 hall |skkll} nl skkl
Hinh I-7 Su thay đổi nhiệt độ khĩi và mơi chất
của các bê mặt đốt phần đuơi khi bố trí hai cấp
Trang 22
Hình I-7 trình bày đặc tính thay đổi nhiệt độ của dịng khĩi và mơi chất
đi qua các bề mặt truyền nhiệt phần đuơi khi bố trí hai cấp Các dịng mơi chất
đều được bố trí ngược dịng khĩi nên theo chiều giảm nhiệt độ dịng khĩi và theo chiều tăng nhiệt độ mơi chất Độ tăng nhiệt độ của khơng khí lạnh nhanh
hơn độ giảm nhiệt độ của khĩi, cịn đốt với bộ hâm nước thì xảy ra ngược lại
Ta cĩ thể thấy rõ điều này bằng cách khảo sát phương trình cân bằng nhiệt
của các cấp
Đốt với bộ sấy khơng khí cấp một, dựa theo các ký hiệu trên hình I-7,
phương trình cân bằng nhiệt cĩ dạng:
(„ —Ađi,— Ang i Cu (tein — ly ) =
=[V;o,Cạo, +Vy,Cy, +(œ„ =ÙV}C, +V„ø Ăt, =1) g4
trong đĩ: tựa, ta - nhiệt độ khơng khí nĩng và lạnh, °C; tụ, tu - nhiệt độ khĩi và nhiệt độ khĩi thải, “C o¡ - hệ số khơng khí thừa trong buồng lửa
Aon, - hệ số khơng khí lọt trong hệ thống nghiền than Người ta thường ký hiệu:
Vụ =(„—Ad„YqC„, kị/kg°C (L5)
Vn =Vro,Cro, + Vn Cn, + (Gn — Wie Ce +VizoCio (1.6)
gọi là đương lượng nước của khơng khí và của khĩi
Đối với các loại nhiên liệu, thê tích lý thuyết của khơng khí thường nhỏ
hơn thể tích lý thuyết của khĩi, nhiên liệu càng âm thì thể tích khơng khí càng
nhỏ hơn Mặt khác do đường khĩi của hầu hết các lị làm việc ở trạng thái
chân khơng, nên cĩ lọt khơng khí nghĩa là øz„ > z„ Khi đĩ tỷ nhiệt của nitơ xấp xi với tỷ nhiệt tài nguyên của khơng khí nên tỷ nhiệt trung bình của khĩi lớn hơn của khơng khí Vì vậy đương lượng nước của khơng khí thường nhỏ hơn nhiều so với đương lượng nước của khĩi Do đĩ từ phương trình (1.4) ta cĩ hiệu nhiệt độ (/„„—z,„)> (t, —z„); nghĩa là độ tăng nhiệt độ khơng khí lớn
Trang 23
hơn độ giảm nhiệt độ của khĩi Trung bình cứ giảm nhiệt độ của khĩi đi 1°C
thì nhiệt độ của khơng khí tăng lên 1,2+1,5°C
Trong bộ hâm nước của lị hơi, đương lượng của nước là:
D oO,
Yn = Bos kg/kg°C (1.7) lại lớn hơn đương lượng của khĩi do tỷ nhiệt của nước lớn hơn nhiều so với tỷ nhiệt của khĩi (khoảng 2,5 lần) Vì vậy độ tăng nhiệt độ nước nhỏ hơn nhiều
so với độ giảm nhiệt độ khĩi Nhiệm vụ chủ yếu khi bố trí các bề mặt truyền nhiệt phần đuơi là xác định tỷ lệ hấp thụ nhiệt hay nĩi khác đi, tỷ lệ bề mặt
đốt của từng cấp bộ sấy khơng khí và bộ hâm nước Do bồ trí xen kẽ, sự làm việc của các cấp bộ sấy khơng khí và bộ hâm nước cĩ liên hệ với nhau nên
thực ra chỉ cần xác định kích thước của bộ sấy khơng khí cấp một và nhiệt độ
khĩi trước bộ sấy khơng khí cấp hai sẽ phân bố được tỷ lệ hấp thụ nhiệt giữa
các cấp của bộ sây khơng khí và bộ hâm nước
Nếu gọi nhiệt độ ở đầu ra bộ sây khơng khí cấp một là: Min = te — bye (1.8) Ate = by — than (1.9) thì nhiệt độ khơng khí nĩng ra khỏi bộ sấy khơng khí cấp một sẽ bằng: ta Vin = (tas ~ Ata) — Cog Me (1.10) 1 Yew ve Ve Wi
Ta thấy từ phương trình (1.10), nhiệt độ khơng khí nĩng khi ra khỏi bộ
sấy khơng khí cấp một được xác định phụ thuộc vào nhiệt độ khí lạnh, nhiệt độ khĩi thải, hiệu nhiệt độ ở đầu ra bộ say khơng khí cấp một và mức độ sai
khác giữa đương lượng nước của khơng khí và của khĩi Nhiệt độ khơng khí
nĩng sẽ giảm đi khi giảm nhiệt độ khĩi thải, khi tăng nhiệt độ khơng khí lạnh,
Trang 24
khi giảm tỷ số giữa đương lượng nước của khơng khí và của khĩi khi tăng
hiệu số nhiệt độ ở đầu ra của bộ sấy khơng khí
Vì khi phân bố tỷ lệ hấp thụ nhiệt giữa các cấp, nhiệt độ khĩi thải là đã
chọn trước, nhiệt độ khơng khí lạnh là một trị số khơng thay đổi, cịn đương
lượng nước của khơng khí và khĩi phụ thuộc vào loại nhiên liệu đốt đã cho
nên cũng là những trị số cố định Vì vậy đại lượng cĩ ý nghĩa quyết định đến
nhiệt độ khơng khí nĩng chính là hiệu nhiệt độ ở đầu ra bộ sấy khơng khí cấp
một
Việc chọn hiệu nhiệt độ đầu ra bộ sấy cấp một A¿,„ là một vấn đề tương đối phức tạp, được xác định trên cơ sở tính kinh tế kỹ thuật Khi hiệu nhiệt độ
ở đầu ra bộ sấy khơng khí cấp một càng nhỏ thì nhiệt độ khơng khí nĩng và
tương ứng nhiệt độ khĩi trước bộ sấy khơng khí cấp một càng cao (điểm làm
việc của nhiệt độ khĩi trước bộ sấy khơng khí cấp một dịch chuyên về bên trái đồ thị I-7), do đĩ hiệu nhiệt độ ở đầu vào bộ hâm nước cấp một cũng sẽ càng
lớn vì nhiệt độ nước cấp là khơng đổi Như vậy khi chọn nhiệt độ khơng khí
nĩng ra khỏi bộ sấy khơng khí cấp một càng cao thì chênh lệch độ trong bộ sấy khơng khí cấp một càng giảm, cịn trong bộ hâm nước lại tăng Do đĩ ở
một lượng nhiệt hấp thụ khơng đổi kích thước bề mặt truyền nhiệt độ hâm
nước giảm đi cịn của bộ sấy khơng khí thì tăng lên
Xác định được nhiệt độ khơng khí nĩng ra khỏi bộ sấy khơng khí cấp
một thì sẽ xác định được tỷ lệ hấp thụ nhiệt giữa hai cấp của bộ say khơng
khí Tỷ lệ phan bé hap thụ nhiệt giữa hai cấp của bộ hâm nước được xác định trên cơ sở chọn nhiệt độ khĩi trước bộ sấy khơng khí cấp hai Nhiệt độ này
được chọn theo điều kiện bảo đảm chống ăn mịn ở nhiệt độ cao cho bộ sấy khơng khí
Trang 25
Trên cơ sở xác định các trị số hiệu nhiệt độ A¿,„, A¿„, ta xác định được
nhiệt độ khĩi thải tốt nhất theo phân tích về mặt kinh tế Dựa trên cơ sở
phương trình (1.4) và (I.8) ta sẽ xác định được nhiệt độ khĩi thải:
ty = (the cau |1 U ota, °C (1.11)
Ve Ve
Từ cơng thức (I.11) ta thấy: Cĩ thể giảm nhiệt độ của khĩi thải bằng cách
giảm nhiệt độ nước cấp, nhiệt độ khơng khí lạnh, hiệu nhiệt độ Ar,„, Ar, hoặc
làm cho đương lượng nước của khơng khí và của khĩi gần bằng nhau Nhiệt
độ khơng khí lạnh đưa vào bộ sấy khơng khí thường lấy bằng nhiệt độ của khơng khí trong gian lị, nghĩa là đã là một trị số cố định cho trước
Việc quyết định chọn nhiệt độ nước cấp là một vấn đề phức tạp dựa trên cơ sở so sánh kinh tế giữa việc tăng hiệu suất lị (đo giảm nhiệt độ khĩi thải)
với việc giảm hiệu suất của chu trình nhiệt khi giảm nhiệt độ nước cấp Đối
với một thơng số của lị và chu trình, nhiệt độ nước cấp đã được chọn theo cách so sánh kinh tế
Để cho tỷ số + tiến tới 1 thì cần phải giảm lượng khơng khí lọt vào lị
We
Trong quá trình vận hành cũng như khi thiết kế lị, lượng khơng khí lọt đã
được khắc phục đến mức tối thiểu
Như vậy khơng thể dùng các biện pháp giảm nhiệt độ nước cấp, nhiệt độ khơng khí lạnh và lượng khơng khí lọt tới quá mức quy định để làm giảm
nhiệt độ khĩi thải Khi ấy nhiệt độ khĩi thải chỉ cịn phụ thuộc vào hai trị số
Af„ Và At
Bảng sau trình bày các trị số nhiệt độ khĩi thải kinh tế nhất khi các trị số
Ar„ và Ar„„ khác nhau (tỷ số — - đối với nhiên liệu khơ)
skk
Trang 26
Bảng I.1 - Nhiệt độ khĩi thải khi thay đổi hiệu nhiệt độ Az,„ và A:,„, °C
Nhiệt độ khơng khí | Az,„ =80°C | Az,,=40°C | At,,=20°C | At,, =10°C
lanh ty, °C Aty, =60°C | Aty, =30°C | At, =15°C | Aty =7°C
30 131 100 83 75 60 154 123 107 99 80 171 139 123 115
Từ bảng trên ta cĩ thể lập được mối quan hệ về độ chênh nhiệt độ trung
bình logarit theo nhiệt độ khĩi thải của bộ sấy khơng khí thay đổi các trị số
Ar„„ Ví dụ khi giảm nhiệt độ khĩi thải từ 103°C xuống 75°C thì độ chênh
lệch nhiệt độ trung bình logarit A¿,„ giảm đi 15%, cịn khi giảm tụ từ 85°C xuống 75°C thì At,, giam di 1,5 lần, nghĩa là tương ứng bề mặt truyền nhiệt
của bộ sấy khơng khí sẽ tăng lên 1,5% hay 1,5 lần Vì vậy càng giảm nguồn
nhiệt độ thải (giảm chỉ phí vận hành) thì chi phí kim loại chế tạo bề mặt
truyền nhiệt bộ sấy khơng khí càng tăng lên nhanh
Dựa trên các kết quả tính tốn kinh tế, thường lấy Ar, =40°C, Ar„ =30°C Trong bảng sau trình bày nhiệt độ khĩi thải kinh tế khi At,„ =409C, Ai „ =30°C tính với nhiên liệu khơ l = 08] và với nhiên liệu ẩm [# = 07] k k Bang I.2 - Nhiệt độ khĩi thải của nhiên liệu khơ và ẩm Nhiệt độ khơng Nhiệt độ khĩi thải khí lạnh, °C
Nhiệt độ nước cấp 150°C Nhiệt độ nước cấp 215°C
Trang 27Trị số nhiệt độ khĩi thải xác định được theo điều kiện kinh tế ở trên phải
đảm bảo khơng gây nên ăn mịn nhiệt độ thấp ở bề mặt truyền nhiệt nghĩa là phải cao hơn nhiệt độ đọng sương
Đối với bộ sấy khơng khí, do hệ số tản nhiệt về phía khĩi và về phía khơng khí xấp xỉ nhau nên việc chọn kích thước bề mặt truyền nhiệt của b6 say khơng khí khơng những phụ thuộc vào vị trí tốc độ khĩi cĩ lợi nhất mà cịn cả vào trị số tốc độ khơng khí cĩ lợi nhất, nghĩa là vào tỷ số cĩ lợi nhất của tốc độ
khĩi và khơng khí Tỷ số cĩ lợi nhất này cĩ thể xác định như sau:
- Đối với bộ sấy khơng khí kiểu ống: ự„ /ự, = 0.5
- Đối với bộ sấy khơng khí kiểu ống cĩ cánh răng: ự„ /„ = 0,7
- Đối với bộ sấy khơng khí kiểu tắm và kiểu ống cĩ cánh: ự„ /, =1
Việc chọn tốc độ khĩi cĩ lợi nhất cho bộ sấy khơng khí dựa trên cơ sở so sánh giữa việc tăng chi phí điện năng cho việc thơng giĩ khi tăng tốc độ với
việc giảm chi phí đầu tư do giảm kích thước bề mặt truyền nhiệt Các trị số tốc
độ xác định được này thường nhỏ hơn nhiều so với trị số giới hạn cho phép về
mặt mài mịn do việc mài mịn ở đây xảy ra ít hơn so với khi dịng khí lưu động ngang Bảng 3 trình bày tốc độ khĩi cĩ lợi nhất trong bộ sấy khơng khí
Bang I.3 - Tốc độ khĩi cĩ lợi nhất trong bộ sấy khơng khí, m/s Loại bộ sấy khơng khí Cấp một Cấp hai Kiểu ống thép 10+11 12+14 Kiéu tam 9+10 11+13 Kiểu ống bằng gang cĩ cánh 10+11 Kiểu ống bằng gang cĩ cánh răng 13+15
Từ các trị số tốc độ khĩi cĩ lợi nhất này, theo tỷ số ở trên mà xác định được tốc độ khơng khí cĩ lợi nhất
Qua phân tích ưu nhược điểm của các chủng loại bộ sây khơng khí trên và hơn nữa dé tiếp cận với các thiết kế mới, hiện đại của các kết câu bộ sấy khơng
Trang 28
khí hiện đang được sử dụng tại các nhà máy điện mới xây dựng, nhĩm đề tài chúng tơi đã làm việc với Cơng ty CP Nhiệt điện Phả Lại và quyết định lựa
chọn bộ sấy khơng khí kiểu hồi nhiệt (đạng bộ sấy khơng khí quay) làm đối
tượng nghiên cứu và thiết kế Mơđun sản phẩm bộ sấy khơng khí kiểu quay trên sau khi chế tạo thử nghiệm sẽ được đưa vào lắp ráp và vận hành khảo nghiệm tại Cơng ty CP Nhiệt điện Phả Lại
Trang 29
CHUONG II
TINH TOAN - THIET KE
BQ SAY KHONG KHi LOAI HOI NHIET (DANG QUAY)
H.1 Mơ tả chung bộ sấy khơng khí loại hồi nhiệt (dạng quay)
Bộ phận chính của bộ sấy khơng khí loại hồi nhiệt là một rơto quay với tốc
độ độ rất chậm xung quanh trục đứng Trên rơto cĩ gắn các lá thép, những lá
thép này trong quá trình rơto quay sẽ lần lượt khi thì tiếp xúc với khĩi nĩng,
khi thì tiếp xúc với khơng khí lạnh Đường khĩi và đường khơng khí được bố
trí ở hai phía cố định của bộ sấy và được ngăn bởi vách ngăn
Phần rơto đi qua đường khĩi nĩng sẽ được đốt nĩng đến nhiệt độ của khĩi,
lượng nhiệt tích luỹ này sẽ truyền cho khơng khí khi rơto đi qua đường khơng khí, nhiệt độ của phần rơto này sẽ giảm xuống Khi đi qua đường khĩi, các chỉ
tiết của rơto sẽ cĩ nhiệt độ bằng nhiệt độ của khĩi nên khắc phục được hiện
tượng ăn mịn ở nhiệt độ thấp trong đường khĩi Khi đi qua phần khơng khí, do khơng khí khơng phải là mơi trường ăn mịn như khĩi, nên cho phép nhiệt dộ
các chỉ tiết hạ xuống khá thấp
Bộ sấy khơng khí đạng này cĩ kích thước gọn gàng, suất tiêu hao kim loại
nhỏ, trở lực đường khĩi và khơng khí bé Nhưng chúng cĩ nhược điểm chủ yếu
là độ lọt giĩ đáng kế từ phí khơng khí sang khĩi (độ lọt giĩ tiêu chuẩn của
khơng khí 0,2-0,25) Dạng bộ sấy khơng khí này đảm bảo sấy khơng khí tới 250-300°C và được dùng chủ yếu cho các lị hơi cơng suất lớn
Việc lựa chọn tốc độ của các sản phẩm cháy và khơng khí trong thiết kế bộ sấy khơng khí là rất quan trọng Các bộ sấy khơng khí đặt ỏ vùng nhiệt độ thấp của các sản phẩm cháy bị ăn mịn bên ngồi, đặc biệt bị ăn mịn nhanh khi đốt các nhiên liệu cĩ hàm lượng lưu huỳnh cao Các bộ sấy khơng khí của lị hơi cơng nghiệp thường được bảo vệ chống ăn mịn bằng cách duy trì nhiệt độ của thành ống cao hơn nhiệt độ điểm sương 10K
Trang 30
Nhiệt độ điểm sương của các sản phẩm cháy:
f, =f „+ Af,, ` L1)
Trong đĩ:
tng - nhiệt độ phát sinh ngưng tụ hơi nước từ các sản phẩm cháy, °C
At,- trị số hiệu chỉnh tính đến sự tăng nhiệt độ điểm sương so với nhiệt độ
ngưng tụ
Đối với các nhiên liệu khơng chứa lưu huỳnh, nhiệt độ điểm sương được
coi là bằng nhiệt độ ngưng tụ hơi nước với áp suất riêng phần của chúng trong
các sản phẩm cháy Trong trường hợp đĩ nhiệt độ điểm sương là 45-55°C
Đại lượng At; phụ thuộc vào độ lưu huỳnh ước lược và độ tro:
12515"
“1 08a„2 (11.2)
Trong đĩ:
ayy - lượng tro trong khĩi;
S°, A„ - tương ứng là hàm lượng lưu huỳnh và tro quy đơi
Quá trình ăn mịn khi đốt các nhiên liệu chứa lưu huỳnh xảy ra chậm khi tuân thủ các điều kiện sau:
tự, +25 <£<105°C
Việc kiểm tra khơng đọng sương trong các ống của bộ sấy khơng khí được
tiến hành bằng cách xác định nhiệt độ tối thiểu của thành ống
Khi đốt các nhiên liệu chứa lưu huỳnh trong các lị hơi cơng suất lớn, để đảm bảo việc chống ăn mịn thì bề mặt đun nĩng của bộ sấy khơng khí được
tráng men chịu axit hoặc cấp lạnh của bộ sấy khơng khí được chế tạo bằng các
vật liệu chống ăn mịn Cũng cĩ thể sử đụng các bộ sấy khơng khí với chat tai
nhiệt trung gian
Để duy trì nhiệt độ thành bộ sấy khơng khí cao hơn nhiệt độ điểm sương
người ta áp dụng tái tuần hồn khơng khí nĩng và sấy sơ bộ khơng khí trước
Trang 31
khi đưa vào bộ sấy khơng khí Gần đây người ta ít áp dụng tái tuần hồn khơng khí nĩng vào đầu hút của quạt giĩ, bởi vì với sơ đồ đĩ tiêu hao năng lượng cho
quạt sẽ tăng lên Ngồi ra tái tuần hồn bảo vệ bộ sấy khơng khí kém hiệu quả
khi khởi động lị Hiện nay việc sấy khơng khí trước khi đưa vào bộ sấy khơng
khí trong bộ gia nhiệt bằng hơi hoặc bằng nước được sử dụng rộng rãi, bởi vì
đảm bảo được sự sấy nĩng cần thiết với bất kỳ phương thức vận hành nào của lị hơi
IL.2 Co sé tính tốn bộ sấy khơng khí
Dựa trên cơ sở tính tốn đối với bộ sấy khơng khí kiểu ống ta áp dụng vào
cơng tác tính tốn bộ sấy khơng khí kiểu quay Cơ sở của việc tính tốn bộ sấy khơng khí kiểu ống được xác định như sau:
- Khi tính tốn kết cấu bộ sấy khơng khí lựa chọn đường kính ống, các
bước ngang và dọc, các tiết diện cho các sản phẩm cháy và khơng khí đi qua,
số lượng các hành trình Trong tính tốn kiểm tra bộ sấy khơng khí hiện hành,
các đặc tính trên và bề mặt đun nĩng của nĩ được xác định từ bản vẽ
- Xác định nhiệt độ ở phía đầu nĩng của bộ sấy khơng khí:
At'= 3'-t', °C 13)
Trong đĩ:
ớ' - nhiệt độ của các sản phẩm cháy ở đầu vào bộ say khơng khí, nhiệt độ
này đã được xác định từ tính tốn bề mặt đun nĩng trước đĩ
£ - nhiệt độ khơng khí nĩng được chấp nhận khi lập bảng cân bằng nhiệt
của lị hơi
Nếu trị số At° nhỏ hơn 25-30°C thì khi tính tốn kết cấu điều đĩ chỉ ra sự
cần thiết của việc sử dụng bề mặt đun nĩng một cách khơng xác đáng, cịn khi
tính tốn kiểm tra bộ sấy khơng khí hiện cĩ khơng đủ để tiếp nhận nhiệt độ
khơng khí nĩng đã được chấp nhận Trong cả hai trường hợp cần phải giảm
nhiệt độ khơng khí nĩng và tiến hành tính tốn lại đối với lị hơi hoặc sử dụng
bố cục hai cấp của bộ sấy khơng khí
Trang 32
- Xác định nhiệt hấp thu của khơng khí trong bộ sấy khơng khí Khi sấy sơ
bộ khơng khí trong lị phát nhiệt nhiệt hấp thu trong bộ sấy khơng khí: A Ow = (2 + oe Mts ~1), (kl/kg hoặc kl/m) (14) Trong đĩ: Bop - ti số lượng khơng khí nĩng với lượng cần thiết theo lý thuyết Bw» =a,—-Aa, —A#„ Trong đĩ:
Adr, Adyp, Ady; - các lượng lọt khơng khí vào buồng đốt, bộ say khơng khí và hệ thống chế biến than bột
Ị° „› T„ - enfanpi của lượng khơng khí lý thuyết ở đầu vào bộ sấy khơng
khí và ở đầu ra từ bộ sấy khơng khí với các nhiệt độ tương ứng đã được chấp nhận khi lập cân bằng nhiệt lị hơi
- Từ phương trình cân bằng nhiệt xác định entanpi của các sản phẩm cháy
sau bộ sấy khơng khí
Typ = Lp mĩ +ÀZ„Ï?, (kl/kg hoặc kl/m)) L5)
Trị số nhận J „ được so sánh với trị số entanpi của khĩi thốt được chọn sơ bộ
khi lập cân bằng nhiệt Nếu chênh lệch khơng vượt quá 5% nhiệt lượng khả
dụng của nhiên liệu thì việc tính tốn đã thực hiện đúng
- Tùy thuộc vào sự chuyên động tương quan của khơng khí và các sản
Trang 33Trong đĩ: ø' và ?' - nhiệt độ của các sản phẩm cháy và khơng khí ở đầu vào bề mặt đun nĩng, °C zt, - độ chênh nhiệt độ khi di qua bề mặt đun nĩng của mơi trường mà độ chênh lệch đĩ lớn hơn, °C
z„ - độ chênh lệch nhiệt độ của mơi trường thứ hai (nhỏ hơn), °C
- Xác định tốc độ của các sản phẩm cháy trong bộ sấy khơng khí: _ BV, (9 +273) % Fan? ms) Œ?) - Xác định tốc độ của khơng khí trong bộ sấy khơng khí: B„8„V°(t+273) =P NT IL8 O, F273 » (m/s) (1.8) Trong đĩ: V° - lượng khơng khí lý thuyết cần thiết cho quá trình cháy, m°/kg hoặc 3,3 m/m t - nhiệt độ trung bình số học của khơng khí ở đầu vào và đầu ra từ bộ sấy khơng khí, °C
F - diện tích mặt cắt ngang cho khơng khí di qua, m*
- Xác định hệ số hồn nhiệt bằng đối lưu từ các sản phẩm cháy tới thành bộ sấy Khi đặt ngang chùm ống dạng so le và dạng thắng hàng: đ, =ữy.C,.C,.C„ I9) Khi đặt dọc: By, = Oy L/L; (H.10)
ở đây: œụ - hệ số truyền nhiệt xác định theo tốn đồ
c; - hệ số hiệu chỉnh hàng ống theo chuyên động sản phẩm cháy
c„ - hệ số hiệu chỉnh do sắp xếp hình học cho chùm ống
Trang 34
c; - hệ số tính đến ảnh hưởng của sự thay đổi các thơng số vật lý dịng
c¡ - hệ số hiệu chỉnh cho độ dài tương đối, đưa vào khi l/⁄d <50 và được
xác định trong trường hợp ống xếp thẳng, khơng quy trịn
- Xác định tổng hệ số tỏa nhiệt từ các sản phẩm cháy tới bề mặt đun nĩng a= #(„, + ax) > W/(mˆ.K) (HI.11) Trong đĩ:
a, - Hé sé toa nhiệt bằng bức xạ, đối với các bộ sấy khơng khí cấp thứ
nhất được chấp nhận a,, =0
£ - hệ số sử dụng: khi đốt than antraxit, than bùn, mazut và củi, £ được
chấp nhận bằng 0,8; các nhiên liệu cịn lại bằng 0,85
- Xác định hệ số tỏa nhiệt từ thành bề mặt đun nĩng tới khơng khí Khi
bao quanh ngang của các chùm kiểu hành lang và bàn cờ:
ở, =AyC,C.Cy , Wi(m’.K) (11.12)
Trong đĩ:
a, - hệ số tỏa nhiệt theo tốn đồ; e,„ e,„ c„ - các hệ số hiệu chỉnh;
Để xác định các hệ số hiệu chỉnh trên cần tính nhiệt độ trung bình của khơng khí: mm n ke ` t= các bước tương đơi ở, =) va 6, =, - Xác định hệ số truyền nhiệt aa, K=ẽ a,+@, » (Wim.K) (11.13)
Trang 35Khi tính tốn kiểm tra (bề mặt đun nĩng của bộ sấy khơng khí đã biết) từ
phương trình truyền nhiệt xác định được lượng nhiệt khơng khí tiếp nhận: _ KA, At Ớy = 0B, (11.15) Theo trị số Qvÿ xác định được entanpi của khơng khí nĩng sau bộ say khơng khí: ø Qy
sp TA By tAQy, , (kI/kg hoaec kJ/m”) (1.16)
Theo trị số Tj, xác định được nhiệt độ khơng khí đun nĩng sau bộ say
khơng khí t„ Nếu nhiệt độ này khác biệt với nhiệt độ đã chấp nhận khi lập
cân bằng nhiệt khơng quá +40°C thì tính tốn được coi là kết thúc Trong
trường hợp ngược lại cần phải thực hiện lại tính tốn, ra một nhiệt độ mới của
khơng khí gần với trị số nhiệt độ thu được
II.3 Các thơng số bộ sấy khơng khí loại hồi nhiệt và tính tốn bộ sấy: 113.1 Các thơng số kỹ thuật của lị hơi:
®$ Sản lượng lị hơi 950T/h
@ Lưu lượng hơi quá nhiệt trung gian 800
@ Nhiét độ nước cấp tae = 260°C
@ Nhiét d6 hoi qua nhiét ton = 565°C
¢ Ap suat hơi quá nhiệt Pon = 255bar @ Nhiét dé hoi dau vao b6 qua nhiét t„ = 307°C
¢ Ap suat hơi đầu vào bộ quá nhiệt P,, = 39bar $ Nhiệt độ hơi đầu ra bộ quá nhiệt tạ =570°C
¢ Ap suat hoi dau ra b6 qua nhiệt Tạ =3Tbar
Trang 36
+
1I.3.2 Các thơng số chính của bộ sấy khơng khí:
¢
Áp suất khĩi trong buồng lửa
Cơng suất động cơ chính rơto bộ sấy khơng khí
Tốc độ rơto
Đường kính lớn nhất của rơto
Nhiệt độ khĩi đầu vào bộ sấy Nhiệt độ khĩi đầu ra bộ sấy
Áp suất khĩi đầu vào bộ sấy
Nhiệt độ khơng khí đầu vào cấp 1
Nhiệt độ khơng khí đầu ra cấp 1 Nhiệt độ khơng khí đầu vào cấp 2 Nhiệt độ khơng khí đầu ra cấp 2
Áp suất khơng khí đầu vào cấp 1 Áp suất khơng khí đầu ra cấp 1 Áp suất khơng khí đầu vào cấp 2 Áp suất khơng khí đầu ra cấp 2
Trang 371I.3.3 Tỉnh tốn bộ sấy khơng khí khiểu quay:
Theo các thơng số cho trước của bộ sấy khơng khí ta cĩ:
- Nhiệt độ khơng khí nĩng đầu ra Tụ„¿ = 336°C - Số lượng bộ sấy: n = 02
- Số vùng phân chia trên bộ sấy: 18 (8 đường khĩi, 8 đường khơng khí, 2
đường phân chia)
- Tỷ lệ bề mặt bộ khĩi và khơng khí bao phủ: ø, =“ Xp với Xị - sơ vùng khĩi Xa - SO vung tơng tạ cĩ b, = TL =.Š = 0/445 x, 18 2 - Tiết diện lưu thơng của khĩi và khơng khí: F =0,785.D? 2 ,b,-K,n (m1) F =0,785.10,367.0,445.0,93.0,89.2 = 62,06 (m?) - Chiều cao phần điền đầy hạa = 2,2 (m) Diện tích bề mặt hấp thụ nhiệt: H =0495.0875.D2,„K,„.Ci„n - (m?) H =0,95.0,785.10,367.0,93.365.2,2.2 =119547,7 (m?)
- Nhiệt độ khơng khí nĩng đầu ra đã biết là Tạ„¡ ~ 368°C
Trang 38- Nhiệt độ khơng khí đầu vào cấp 2 Tụ¿„¿ = 25°C
- Theo bảng tra entanpi của khơng khí ta cĩ entanpi của khơng khí tại 25°C la I) =43 (kcal/kg) - Ta cĩ nhiệt lượng hấp thụ của cấp nĩng bộ sấy: 0 -[z 3#, -1°) (kcal/kg) (11.4) tai ligu [2] 0,2 Ø= [116 +2 oss —43)=71112 (kcal/kg) - Entanpi khĩi đầu vào I' = 966 (kcal/kg)
- Nhiệt độ khĩi đầu vào đã biết: Tụy ~ 400°C
- Ta cĩ entanpi khĩi đầu ra được tính như sau:
m= 7-224 AS 71, (kcal/kg) (IL5) tai ligu [3] Q voi g 1a hé sé gitt nhiét g =1-—S— ? +q; Trong đĩ: qs là tổn thất nhiệt do tỏa nhiệt ra mơi trường, đối với lị hơi cĩ sản lượng >900T/h thi qs = 0,2 (%)
ni nhiéu suat nhiét, n; = 100-2q
q là tổng tổn thất nhiệt được tính như sau: 5q = q;† qạ+ qạ† qs+ qe (%)
q; - tốn that do dàn ống khĩi mang đi
7, —ø,.Iz„ X100—
` ~- (%)
qa - tốn thất nhiệt do khơng cháy hết về cơ khí, qx = 0,5 (%)
o* - tri nhiệt thấp của nhiên liệu Đối với các lị hơi đốt than bột nếu
Trang 39
khơng cĩ sự sấy nĩng khơng khí bằng nguồn nhiệt bên ngồi thì nhiệt lượng đưa vào gần bằng trị nhiệt thấp của nhiên liệu @" =@„ = 5000 (kcal/kg)
7/, - entanpi khơng khí lạnh lý thuyết, 7/ = 52,5 (kcal/kg)
œ - hệ số khơng khí thừa chỗ khĩi thải, œ = 1,4
1, - entanpi khĩi thải tính theo nhiệt độ khĩi thải đã chọn trước và ứng
với hệ số khơng khí thừa œ,
Nhiệt độ khĩi đầu ra bộ sấy Tụ; = 120°C Ta cĩ 7, =327 (kcal/kg) _— ! — _ _ Từ đĩ ta cĩ: = 2a oo 4.) _ 327 14106 0,5) _ 504 (%) q; - tơn thất do cháy khơng hết về mặt hĩa học Coi các thành phần khí cháy được cháy hết, ta cĩ q› = 0 qo - ton that do xỉ mang ra ngồi a,(C0)„.4” đe =——————— Qu, Với: ay=l-ap; ap tỷ lệ tro bay trong khĩi, a„=l-ay=l-0,8=0,2 (%)
(C6), 1a entanpi cua tro, (CO), = 399 (kcal/kg)
Nhiệt độ của xỉ ở trạng thái đốt trên ghi ta lấy 600+700°C, cịn đối với
Trang 40Tính tốn entanpi khĩi đâu ra:
pap Be 82 70 —ọạg_ TTỤ2 , 02 g 2 0824 2 655 =37,5 (kcal/kg)
- Nhiệt độ khĩi trung bình tr = 0,5(T¿y + Tụ;) = 0,5(400+120) = 260 (°C)
- Nhiệt độ khơng khí trung bình tuy = 0,5(Tk«i + T&wv2) = 0,5(368+25) =
196,5 C)
- Độ chênh nhiệt độ trung bình At = ty - ta = 260-196,5 = 63,5 (°C)
- Nhiệt độ trung bình của vách ¿, = ch = oe = 228,25 (°C)
- Tốc độ trung bình của khĩi: OL = or (iss) CC) L7) - [3] Trong đĩ: B, - Lượng tiêu hao nhiên liệu tính tốn B,= địt) (kg/h) ‘ 100 B - Luong tiéu hao nhiên liệu g- 0100 2%, (kg/h)
Q, - Lượng nhiệt sử dụng hữu ích
O; = Dlign ~ine)+ Dilly tg) (kcal/kg)
vi: Dig - Luu lugng hoi qua nhiét trung gian, Dig = 800.10° (kg/h) ign - entanpi hoi qua nhiét, ig, = 808,4 (kcal/kg)
ine - entanpi nude cp, in = 271 (kcal/kg)
¡„ - entanpi hoi qua nhiét dau vao, i, = 7133 (kcal/kg) i,, - entanpi hoi qua nhiét trung gian, i, = 861,8 (kcal/kg)
D - luu long hoi, D=950.10° (kg/h)