Tính thiết kế lò hơi tầng sôi đốt than

Việc thiết kế một lò hơi đốt than theo phương pháp lớp sôiFB là một công việc mới , phức tạp , đòi hỏi những người thiết kế phải nắm vững nhiều vấn đề về kĩ thuật nói chung , kĩ thuật nhiệt , về bản chất các quá trình FB xẩy ra trong thiết bị thiết kế . Cần tiến hành các tính toán cần thiết để có thể dự báo chính xác các hiện tượng cơ nhiêt xẩy ra trong thiết bị .

Thiết kế và tính nhiệt buồng đốt lớp sôi -FB

Việc thiết kế một lò hơi đốt than theo phơng pháp lớp sôi-FB là một côngviệc mới , phức tạp , đòi hỏi những ngời thiết kế phải nắm vững nhiều vấn đề

về kĩ thuật nói chung , kĩ thuật nhiệt , về bản chất các quá trình FB xẩy ratrong thiết bị thiết kế Cần tiến hành các tính toán cần thiết để có thể dự báochính xác các hiện tợng cơ nhiêt xẩy ra trong thiết bị Cũng nh việc thiết kếcác lò hơi thông thờng , việc thiết kế một lò hơi lớp sôi cũng phải thực hiệnqua các bớc chính sau :

- Lựa chọn phơng pháp đốt - đốt theo lớp sôi bọt , lớp sôi tuần hoàn haytheo phơng pháp trung gian

- Lựa chọn các phơng pháp cấp than , cấp gió ,thải tro xỉ

- Lựa chọn hình dạng của toàn bộ lò hơi và các phần tử chính

- Lựa chọn các thông số làm việc cơ bản của các phần tử của lò

- Tiến hành các bài tính để khẳng định các kích thớc ; các thông sốchính của lò và của các thiết bị chính

Kết quả của các bớc trên là phải đa ra đợc các thông số cơ bản về kích

th-ớc , đặc tính kĩ thuật của các bộ phận chính của lò , để có thể tiến hành thiết

kế thi công chi tiết

Bài toán tính nhiệt lò hơi là bài toán đầu tiên phải thực hiện và là bàitoán quan trọng , xác định ra các số liệu nhiệt quan trọng nhất để thực hiệncác tính toán khác hoặc lựa chọn thiết bị

Việc tính nhiệt lò hơi FB cũng thực hiện theo các bớc tơng tự nh tínhnhiệt các lò hơi PC , gồm tính nhiệt buồng đốt , tiếp đó tính nhiệt các bề mặt

đốt phần đuôi Việc tính nhiệt các bề mặt đốt phần đuôi lò FB thực hiện hoàntoàn giống nh tính nhiệt các bề mặt đốt phần đuôi lò P C Nhng việc tínhnhiệt buồng đốt lò FB thực hiện hoàn toàn khác

Do có hai loại buồng đốt lớp sôi là buồng đốt lớp sôi bọt -BFB và lớpsôi tuần hoàn - CFB , về nguyên lí làm việc của hai loại buồng đốt này ,cũng nh các phần tử buồng đốt đi kèm , có khác nhau , nên việc tính nhiệtbuồng đốt lớp sôi bọt và lớp sôi tuần hoàn cũng thực hiện khác nhau

Kĩ thuật đốt than theo lớp sôi mới phát triển từ những năm 196 , vàphát triển rất nhanh từ kĩ thuật BFB tới CFB ( từ những năm 108 ) Các sốliệu về kĩ thuật lớp sôi rất nhiều , đa dạng , và có tính thực nghiệm , ch athống nhất và cha đợc tiêu chuẩn hóa Vì vậy , các nớc , các hãng chế tạo lòhơi , các tác giả đa ra các phơng pháp tính nhiệt buồng đốt khác nhau Trong chơng này có đa ra hai phơng pháp tính nhiệt buồng đốt lớp sôibọt BFB ( theo các tài liệu tiêu chuẩn của Liên Xô - (TL 3; 4; 5 ; 6 ) và củaTrung Quốc -TL 8 ; 9 ) và hai phơng pháp tính nhiệt buồng đốt lớp sôi tuầnhoàn CFB - theo phơng pháp tính nhiệt tiêu chuẩn của Liên Xô -( TL 3 ; 4)

và phơng pháp tính tiêu chuẩn của Trung Quốc Các phơng pháp này có thểcoi là tin cậy , đồng thời cũng đa ra các số liệu , công thức khác để ngời tính

có thể tính toán hiệu chỉnh hoặc so sánh

Vì các lí do trên , ngời thực hiện tính toán bài toán này cần có kiếnthức cơ bản về nguyên lí làm việc của phơng pháp đốt than theo lớp sôi , cáckiến thức về nhiệt trong chế độ lớp sôi để có thể thực hiện các tính toánnhiệt chính xác , đa ra đợc các kết quả tính tin cậy đợc

1 Thiết kế và tính toán buồng đốt lớp sôi bọt- BFB

1.1 Các vấn đề về thiết kế buồng đốt tầng sôi bọt- BFB

Nh đã nói ở trên , các bớc thiết kế và tính toán một lò hơi lớp sôi vẫncha đợc chuẩn hoá , chủ yếu là ở phần thiết kế và tính toán buồng đốt Các b-

ớc còn lại , thực hiện tơng tự nh khi thiết kế một lò hơi đốt than thông ờng Nh vậy việc thiết kế một lò hơi BFB cũng cần qua các bớc chính sau :

th-a- Xác định các thông số kinh tế - kĩ thuật của bài toán đua ra : Đặctính than đốt trong lò hơi ; các điều kiện môi trờng bên ngoài ,ở khu vực bốtrí lò ; các thông số kĩ thuật nh thông số hơi D , Phơi , t hơi các yêu cầu khác b- Dựa trên cơ sở các tài liệu thiết kế , các số liệu kinh nghiệm ngờithiết kế phải đa ra đợc cấu hình cơ bản của toàn bộ lò hơi , cũng nh của cácphần tử chính của lò Phải quyết định đợc các giải pháp chính của toàn bộ hệthống nh phơng pháp cấp nhiên liệu và thải tro xỉ , cấp nớc , giải pháp bảo ôn

và chịu lửa , chốg mài mòn ,cấu trúc các bề mặt đốt , mức độ tự động hoá c- Thực hiện các bản vẽ bản thể lò hơi và các bài tính nhiệt lực lò , khí

động , thuỷ động , sức bền các phần tử lò hơi ; lần lợt từ buồng lửa đến các bềmặt đốt cuối cùng dọc theo đờng lu động khói

Kết quả tính toán phải thoã mãn các yêu cầu đặt ra , thoả mãn các tiêuchuẩn về kĩ thuật ,an toàn và môi trờng mới nhất của kĩ thuật và của ngời đặthàng , thoả mãn các tiêu chuẩn về kinh tế nh giá thành , khả năng chế tạo Với các lò hơi FB , thiết kế phải đạt đợc các u việt của phơng pháp đốt FB nhcác vấn đề về môi trờng , nhiên liệu

Trớc khi thiết kế , tính chọn một lò hơi đốt than theo lớp sôi , cần có lu ý

là các lò hơi lớp sôi BFB có các đặc điểm sau :

- Thờng áp dụng đốt than theo phơng pháp -BFB cho các lò hơi côngnghiệp , có công suất nhỏ và trung bình ( công suất nhiệt từ 5 đến 100MWnhiệt , thông số hơi tất nhiên tùy theo yêu cầu sử dụng , nhng có thể đạt tớicác thông số của các lò hơi năng lợng công suất trungbình - PQN= 10-70bar ,

tQN = 200-5000C-TL 7 )

- Thờng áp dụng khi cần đốt các loại than xấu ( độ tro cao ; ALV>30%,

độ ẩm cao WLV>15% ) , đợc cung cấp từ nhiều nguồn than nên chất lợngnhiên liệu giao động ( đó là u điểm nổi trội của phơng pháp đốt theo FB )

- áp dụng phơng pháp đốt BFB khi cải tạo ,nâng cấp các lò hơic đốt than

cũ, cần nâng cao năng suất , hiệu suất hoặc khi cần cơ giới hoá vận hành

lò Bảng dới đây cho thấy giải các loại nhiên liệu có thể đốt tốt trong tầng sôi

Bảng 1 (TL 5) Các loại nhiên liệu đ đốt tốt trong lớp sôiã đốt tốt trong lớp sôi

Trungquốc

Namt

Dới đây sẽ đa ra phơng pháp thiết kế và tính toán buồng đốt lớp sôi bọt ,

1.2 Tính chọn một số thông số kĩ thuật buồng đốt lớp sôi bọt Khi

lựa chọn cấu hình một buồng đốt lớp sôi cần phải tính chọn một sốthông số quan trọng , đó là :

+ Diện tích ghi phân phối gió - Fghi

Dựa trên cơ sở lí thuyết và thực nghiệm , có thể có các cách xác định diệntích ghi phân phối gió nh sau :

* Theo tiêu chuẩn tính nhiệt của Liên Xô (TL 4)

Fghi=Btt.Vkhoi(θ LS +273)/273. m2 ( 1-1)

* Btt -Tiêu hao nhiên liệu tính toán - Kg/s ;

- Vkhoi - Thể tích khói - m3 TC/Kg NL

- θ LS - nhiệt độ lớp sôi - 0C

- - Tốc độ không khí hoặc khói đi qua lớp sôi ở nhiệt độ tính toán

* Có thể chọn sơ bộ diện tích ghi theo cờng độ toả nhiệt của một đơn vị diệntích ghi - qGHI = 1-2 (MW/m2)- đối với lò tầng sôi bọt ( TL 7; TL 9)

* Hoặc xác định theo công thức thực nghiệm sau (TL 5):

Trong đó - α BL - Hệ số không khí thừa

Ví dụ , khi α BL =1,2 t=9000C  = 2,0 m/s ta có qGHI = 1,5MW/m2

- Theo TL 9 : Fghi = (0,3-0,35) D m2

Diện tích bề mặt đốt nằm trong lớp sôi: HLS = (1,4-1.6) D m2

ở đây D- công suất hơi T/h

+ Nhiệt độ lớp sôi θ LS phụ thuộc chủ yếu vào loại nhiên liệu Với các loạithan khó cháy nh than Anthracite,,,để ổn định cháy nhiệt độ làm việc lớp sôinên lấy bằng 900-950 0C , và phải nhỏ hơn nhiệt độ bắt đầu mềm của tro ( t1 ;DT)hơn 500C

+ Tốc độ sôi của buồng đốt tầng sôi bọt chọn trong khoảng 1- 3,5 -4,0 m/s(TL 4 ;TL 7) hoặc có thể chọn theo lợng không khí thổi qua 1 m2 diện tíchghi , theo TL 9 lợng không khí vận hành tối u , cỡ 2000-2800 m3TC/m2ghi ( tức bằng khoảng 3-4 lần lợng gió tối thiểu để lớp hạt bắt đầu sôi ) Tốc

độ sôi không nên lớn hơn 0,5 BAY

+ Trở lực phần buồng đốt lớp sôi chủ yếu gồm từ trở lực của ghi ΔpGHI vàtrở lực của lớp hạt trơ ΔpLS Trở lực của ghi nên khá lớn để đảm bảo phân bốkhông khí đều trên toàn bộ bề mặt lớp , thờng chọn ΔpGHI = ΔpLS ; ΔpGHI ≥200mmH2O

+ Về kết cấu : buồng đốt lớp sôi nên có hình dạng phía dới nên nhỏ hơn phíatrên , tức là tờng buồng đốt đoạn dới có góc loe , mở ra lên phía trên , với gócloe cỡ 400-450 ( xem hình 1)

+ Chiều cao lớp hạt trơ ở trạng thái tĩnh cần phù hợp vơí cột áp của quạt gió Khi không bố trí bề mặt đốt trong lớp sôi , chiều cao tĩnh của lớp hạt trơkhông nên lớn quá 500-400mm ; nhng cũng có thể đạt tới 1,0m ( TL 7 ; trang23) Cỡ hạt trơ 0,5-2,0 mm , cỡ hạt nhiên liệu có thể đến 50mm , nhng thôngdụng có cỡ 0-6,0 mm

+Thể tích buồng đốt đợc tính toán để đảm bảo làm mát khói ra khỏi buồng lửatới nhiệt độ nhỏ hơn nhiệt độ trung bình lơps sôi 1500C-3000C , tốc độ khói

nóng ở vùng trên buồng lửa , phía ra khỏi buồng lửa càng nhỏ càng tốt , cỡtrên dới 1m/s

Hình 1 Kết cấu chung phần dới buồng đốt BFB ( TL 9)

1.3 Tính nhiệt buồng đốt BFB theo phơng pháp tính nhiệt tiêu chuẩn của Liên Xô (TL5-4)

ở đây sẽ đa ra các bớc tính toán chính :

a- Tốc độ sôi tới hạn nhỏ nhất  th cần phải tính cho hạt có cỡ hạt là dk,

cỡ hạt này có phần còn lại trên rây Rk =0.05 khi rây khối hạt than nguyênliệu Công thức dùng để tính  th là công thức tính tốc độ sôi tới hạn thông th-ờng :

ở đây a= 42,85(1-εth)/Φ ; b=0,571 εth3.Φ hoặc đơn giản hơn :

b- Reth= Ar/ (1400+5,22 Ar0,5) -nếu ε th =0,40 (1-3)c- Reth = Ar/ (710+4,0 Ar0,5) - nếu ε th =0,48 (1-4)

Phần trên buồng

đốt

Phần lớp sôi

- ρhat và Φ là khối lợng riêng ,Kg/m3 và hệ số hình dạng hạt ;

- ρkhi và υkhi - là khối lợng riêng của khí -Kg/m3và độ nhớt động họccủa khí m2/s ;

- ε th - độ rỗng của khối hạt ở chế độ bắt đầu sôi ; Khi số liệu về εth và

Φ không tin cậy , có thể lấy nh sau :

a=33,7 ; b=0,0408 ε th =0,40-0,48 ; độ nhớt động lực học của khí khói ở

áp suất khí quyển μ=1,5.10 -6.T1,5/(T+123,6) -N s /m2 ; khối lợng riêngkhông khí ( có thể dùng cho khói với sai số nhỏ )-ρkhi =1,293 273/ T kg/m3;

υkhi =μ/ ρkhi

b- Tốc độ bay của hạt -  bay - là tốc độ dòng khí mà khi đó lực khí độngdòng khí tác dụng lên hạt lớn hơn trọng lợng nổi của hạt , với tốc độ này hoặclớn hơn , hạt bị cuốn và bay cùng dòng khí Tốc độ bay của hạt cũng tính theocác công thức sau:

- bay =Rebay υ / d hat

 th ,(m/s) (1000 0 C) 3,8.10-3 0,015 0,088 0,31 0,96 2,88  bay ,(m/s) (1000 0 C) 0,28 1,0 4,44 10,2 18,8 33,9

c- Nếu có dùng đá vôi để khử L u huỳnh trong than , thể tích khí CO2trong khói sẽ tăng một lợng V RO2,K do đá vôi bị nhiệt phân , do đó :

VRO2,K = VRO2+ 0,157Bdavoi/Btt và (1-6)

Vkhoi = Vkhoi+ 0,3125 Bdavoi/Btt (1-7)

d- Phân l ợng tro bay trong khói của lò lớp sôi bọt - ab phụ thuộc cỡ hạtnhên liệu ; tính chất vật lí của tro và tốc độ làm việc của khói trong buồng đốt Giá trị ab chọn theo kinh nghiệm , lấy trong khoảng 0,15-0,6 ; ( có khi

có thể lên tới 1,0 ) hoặc xác định theo đồ thị hình 5-2 và 1= abay + axi

Hình 2 ( Toán đồ 3 ;TL 4) ) Xác định phần tro bay a bay trong khói

+ Cân bằng nhiệt : - Tổn thất nhiệt q3 của buồng đốt lớp sôi công suất nhỏ có thể lấy bằng 0,5-1,0 %

a- Tổn thất nhiệt do cháy không hết về cơ khí q4 cũng tính dựa theo phầntổn thất cháy không hết do than còn nằm trong xỉ q4xi và tổn thất cháy không hết do than còn nằm trong tro bay q4bay :

q4 = q4xi + q4bay

q4xi = 32,65.Alv axi .Γxi/ QtLV.(100- Γxi) % ( 1-10) trong đó : QtLV - Nhiệt trị thấp làm việc của than, MJ/Kg ; axi = 1- abay

- phần tro của than thải khỏi lớp từ đáy buồng lửa ; Γxi - phần than cha cháy nằm trong tro của lớp sôi ; Alv - phần tro của nhiên liệu -%

Giá trị q4xi sẽ lấy bằng 0,5-2,0% với loại than có ALV<50% ; với than có

TLS = θKC+273 ; hệ số k0 phụ thuộc năng lợng hoạt hoá E của phản ứng theo

Hình 3 ( Toán đồ 4 TL 4) Xác định chất cháy còn trong xỉ lò lớp sôi

Năng lợng hoạt hoá E của hạt Kốc có thể lấy các giá trị sau : với thanAnthracite E=140-146 103 KJ/Mol ; than đá E= 115-135 103 KJ/Mol

Giá trị qbay có thể xác định theo toán đồ hình 4 phụ thuộc loại nhiên liệu ,cỡhạt và điều kiện cháy

Hình 4 ( toán đồ 5 TL 4) Xác định tổn thất nhiệt do cháy không hết

về cơ khí trong tro bay - q 4bay

Trong toán đồ hình 4 , giá trị QK/QiLV = 1- Vdaf (100-WLV ALV ) 10-4 ; ∂1

-cỡ hạt tro lớn nhất bay khỏi lớp sôi , khi làm việc với tốc độ sôi  ; ∂0- cõ hạttrung bình của nhiên liệu ;

Khi không có số liệu tin cậy về cỡ hạt ,có thể xác định gần đúng q4bay theo

hệ số khả năng phản ứng của than RT=Vdaf/ ( 100 - Vdaf) , nh sau :

b- Khi có áp dụng hệ thống quay vòng tro bay về buồng đốt ( tái tuầnhoàn tro hoặc các biện pháp khác ) , với hiệu suất thu hồi là thu , thì tổnthất nhiệt do cháy không hết về cơ khí giảm , bằng :

q*4bay = q4bay (1- thu ) (1-15)c- Tổn thất nhiệt q6 tính theo công thức tính q6 của các phơng pháptính cân bằng nhiệt buồng đốt thông thờng , với nhiệt độ xỉ thải lấy bằngnhiệt độ lớp sôi Với lò công suất nhỏ có thể lấy q6=0

+Trao đổi nhiệt trong buồng đốt lớp sôi

Nh hình 1 , ngời ta có thể chia chiếu cao buồng đốt thành 3 vùng tính toán :a- Vùng lớp sôi , có chiều caobằng chiếu cao lớp sôi đã dãn nở ở tốc độkhói làm việc , thờng chiều cao này bằng 1,3-1,5 chiều cao lớp tĩnh , hoặc xác

định từ giả thiết là độ rỗng làm việc của lớp là εLS = 0,7-0,8 Vùng này cókhả năng trao đổi nhiệt riêng (xem phần dới )

b- Vùng trung gian (Vùng ngay trên lớp sôi ; Disengaging zone ; Flashzone ) Vùng này có chiều cao 300mm-400mm ( i6-48 ;TL 4 trang 101 TL

6 ) Hệ số truyền nhiệt vùng này ( KTG)bằng nội suy tuyến tính giữa hệ sốtruyền nhiệt trong lớp sôi và hệ số truyền nhiệt vùng trên buồng đốt ( TL

4 ) ; hoặc tính theo công thức sau ( TL 1,TL 2)

KTG = KLS exp - [( 10+38,7 Z)/25,8] 2.2  ( 1-16)

ở đây KLS ; KTG hệ số tryền nhiệt trong lớp sôi và ở lớp trung gian Z

-chiều cao lớp trung gian - m

Trong trờng hợp cần đơn giản tính toán , ngời ta qui ớc lâý KTG bằng hệ

số truyền nhiệt của phần trên buồng đốt

c -Vùng trên buồng đốt ( Vùng trên lớp sôi ; vùng còn lại của buồng

đốt )là phần còn lại của buồng đốt Phơng pháp tính nhiệt nh phơng pháptính nhiệt buồng đốt thông thờng , chỉ lu ý rằng :

- Do nhiệt độ buồng lửa thấp , tốc độ khói lớn nên vai trò truyền nhiệt

đối lu đóng vai trò đáng kể , không thể bỏ qua , nh trong các tính nhiệt buồng

 - Hiệu suất liên kết các oxit kim loại với lu huỳnh J= 0.75 - 0,9

2 - QKK - là nhiệt không khí đa vào , cũng chỉ tính đến khi gia nhiệtkhông khí từ ngoài

3 - IKH - Entanpi khói đi ra khỏi lớp Xác định với nhiệt độ lớp sôi và

hệ số không khí thừa lớp sôi

4 - QBX - Tổn thất nhiệt do có bức xạ từ lớp sôi lên phía trên buồng

đốt Chỉ tính khi phần trên buồng đốt có bố trí bề mặt nhận nhiệt và chỉ tính

đến khi đốt than đá hoặc than Anthacite , vì chỉ khi đó nhiệt độ không gianphía trên lớp sôi mới thấp hơn nhiệt độ lớp , và môi trờng khí phía trên lớp làtrong suốt Khi này :

- aK - độ đen qui dẫn của môi trờng buồng đốt , xác định phụ thuộc tỉ

số giữa bề mặt cháy phía trên lớp sôi so với toàn bộ bề mặt tờng phía trên bềmặt đó , hệ số hiệu quả nhiệt  và độ đen ngọn lửa ( tơng tự nh tính unhiệt

lò ghi ) Khi này hệ số làm yếu bức xạ của các hạt tro có thể tính theo côngthức sau ( coi rằng mật độ tro nhỏ TRO <0,5Kg/Kg ) :

kTRO TRO = 4300 ρKHOI TRO / ( TBL`` dTRO )2/3

GKHOI ; - Khối lợng riêng khói - Kg/m3 và TH - hiệu suất hệ thống thu hồi.

- Q6 = q6.QtLV Tổn thất nhiệt do tro nóng thải ra ngoài từ đáy buồnglửa

Hinh 5 (Toán đồ 6 TL 4) Đờng kính hiệu dụng của tro lớp sôi

5- QCI - Nhiệt có ích truyền cho các bề mặt đốt bố trí trong lớp sôi gồm 2thành phần QCI = QCI1 + QCI2 +

Trong đó - HLS là diện tích bề mặt đốt bố trí trong lớp sôi - m2 ; giá trị HLS

khi tính thiết kế là giá trị phải tìm , khi tính kiểm tra lấy từ các số liệu kếtcấu buồng lửa

αDL = ( λKHOI/d) [ 0,85Ar0,19 + 0,006Ar0,5 Pr0,33] (1-20)

λKHOI - Hệ số dẫn nhiệt của khói - W/m.0K ở nhiệt độ trung bình giữa khói và

bề mặt ống d- đờng kính trung bình của hạt tro Nếu cho rằng hệ số tảnnhiệt đói lu + dẫn nhiệt của các hạt tro lớn không phụ thuộc đờng kính hạt vànhiệt độ , thì có thể dùng công thức đơn giản sau :

ở đây ρTRO - Khối lợng riêng của hạt tro - kg/m3.

Nhiệt lợng QCI2 là nhiệt lơng truyền cho các bề mặt bố trí trong vùng chuyển

tiếp , xác định nh phơng trình (1-18) , với giá trị hệ số k tính nh hớng dẫn

trong mục b- phần tính trao đổi nhiệt trong buồng đốt lớp sôi ( trang 5-10)

Nhiệt độ buồng đốt lớp sôi thấp hơn nhiệt độ buồng đốt bột than rất nhiều , nên việc tính Entanpi I``BL và nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa - θ``BLkhông thực hịên theo công thức tính nhiệt tiêu chuẩn Bolzman - ( θ`` BL = T``BL/TLT

= B00,6/( M a0,6 + B00,6), mà xác định nh sau :

Entanpi Khói ra khỏi buồng đốt lớp sôi xác định từ phơng trình cân bằng nhiệt:

I``BL = QDV - QCI (1-25)

QDV - Nhiệt lợng đa vào buồng lửa , tính nh phơng pháp tính nhiệt tiêu chuẩn

QCI - Nhiệt lợng truyền cho buồng đốt , gồm từ nhiệt lợng lớp sôi truyền cho

bề mặt đốt trong lớp sôi QCI! ; nhiệt lợng truyền cho bề mặt đốt nằm ở vùngtrung gian QCI2 ;và nhiệt truyền cho bề mặt đốt nằm phía trên buồng đốt

QCI3

Giá trị K tính nh phơng pháp tính nhiệt tiêu chuẩn , lu ý đến các thông sốtrong công thức tính hệ số làm yếu bức xạ của môi trờng buồng đốt lớp sôi cókhác ; xem công thức (1-20a ) và (1-20b)

Khi đốt than Anthracite và than đá , cần lu ý là các bề mặt đốt phía trênbuồng lửa nhận thêm lợng nhiệt bức xạ từ lớp - QBX trong (1-16)và (1-19) Trong phụ lục PL 1 , đa ra ví dụ tính nhiệt buồng lửa lớp sôi bọt theo phơngpháp này

1.4 Tính nhiệt buồng đốt lớp sôi bọt theo phơng pháp của Đại học thanh hoa Trung quốc

Tính nhiệt các bề mặt đốt trong lớp sôi bọt cũng tiến hành hoặc theo phơngpháp tính thiết kế hặc tính kiểmt tra , dựa vào hai phơng trình cơ bản sau : Phơng trình truyền nhiệt QTN

LS - Nhiệt lợng truyền trong lớp sôi - KW

xLS - Hiệu quả cháy kiệt nhiên liệu , thờng có giá trị 0,75-0,9 tuỳ theoloại niên liệu ,cỡ hạt , có thể chọn theo bảng sau :

Giá trị x LS của một vài loại nhiên liệu.

Than nâu , nhiều chất

Btt- Tiêu hao nhiên liệu tính toán Kg/s

QBL = QtLV + IKHONGKHI - Nhiệt lợng đa vào buồng lửa KJ/Kg

QXI = Btt QtLV q6 / 100 tổn thất nhiệt vật lí của xỉ KW

α BX - Hệ số tản nhiệt bức xạ , xác định phụ thuộc nhiệt độ trung bìnhlớp sôi và bề mặt đốt theo công thức sau :

α BX = σ0 aLS 0,5 ( aVO+1) (TLS4 - TVO4)/ (TLS - TVO) W/m2.K (1-30)

ở đây - σ0 = 5,67.10-8 W/m2.K - Hằng số bức xạ của vật đen tuyệt đối

- aLS = 0,7-0,8 - độ đen của vật liệu hạt lớp sôi

- aVO = 0,82 - độ đen của bề mặt trao đổi nhiệt

_ α DL - Hệ số tản nhiệt đối lu

i- Đối với bề mặt đốt dạng dàn ống đứng hoặc mặt phẳng đứng

α DL= 1554,4 λKHI ( 1-Kε ) Re 0,23

HAT /∂TD W/m2.K (1-31) - λKHI - Hệ số dẫn nhiệt của khói ở nhiệt độ làm việc - W/m.K

- Kε = [ 18 Re HAT + 0,36.Re 2

HAT)/Ar ]0,21 ( 1-32)

- Ar = ( g ∂TD γHAT )/ (υ2

KHI γKHI ) ii- Đối với bề mặt đốt dạng chùm ống nằm ngang

Khi (Pr.CHAT /A r CKHI) < 10-4

α DL= 2969,6 λKHI CS Re [( 1-Kε )/ Kε ]1,2 (Pr.CHAT /A r CKHI) 0,3 / ∂TD

Khi (Pr.CHAT /A r CKHI) > 10-4

α DL= 16356,0 λKHI CS Re [( 1-Kε )/ Kε ]1,2 (Pr.CHAT /A r CKHI) 0,5 / ∂TD

ở đây - Pr = υ/a - Số Prantl của khí

CKHI; CHAT - nhiệt dung riêng của khí khói và của hạt - Kj/Kg

CS = CS1 CS2 ; CS1 = ( S1 / 6d ) 0,3 - khi S1 > 6d , CS1 =1

CS2 = ( S2 / 2d ) 0,3 - khi S2 > 2d , CS2 =1

S1 ; S2 = bớc ống ngang và dọc

Tính tryền nhiệt phần trên lớp sôi Nh đã nói , trên lớp sôi có thể phân thành

2 lớp là phần ngay trên lớp ( có chiều cao 300mm-400m , còn gọi là phầntrung gian ; phần chuyển tiếp ) , và phần trên buồng lửa , là phần còn lại củabuồng lửa Theo phơng pháp tính nhiệt tiêu chuẩn của Liên xô , hai phần nàytính riêng Theo phơng pháp tính của đại học Thanh hoa , để đơn giản tínhtoán , ngời ta tính truyền nhiệt chung một bớc cho phần bề mặt đốt trên lớp sôi

và trên buồng lửa , và xác định nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa - θ``BL theocông thức thực nghiệm sau

θ``B = {[θ0 +273 ] /{[ C (T0/1000)4 4,18 HTLS/Btt.QTLS]0,6 +1}}- 273 (1-35)

ở đây : Btt - Kg/h

QTLS -KJ/kg

C- Hệ số kinh nghiệm , với than A nthracite C= 5500-6000 ; với than đá C= 4200-4300

T0 = θ0 +273 - Nhiệt độ cháy tuyệt đối lí thuyết , xác định theo nhiệt lợng

đa vào phần trên buồng lửa QTBL = xLS I``LS + ( 1- xLS) QtLV

xLS - Hiệu quả cháy kiệt trong lớp sôi ; đã xác định ở phần tính lớp sôi I``LS - Entanpi khói ra khỏi lớp sôi ; đã xác định ở phần tính lớp sôi

HTBD - Tổng diện tích bề mặt đốt bức xạ bố trí trên lớp sôi ( phần trên buồng lửa )

Thí dụ tính toán xem Phụ lục PL 2

Phụ lục PL 2 Tính nhiệt buồng lửa tầng sôi theo phơng pháp của trờng

Đại học Thanh hoa Hình ve xem phụ lục

1- Thông số lò hơi :

-Nhiệt độ hơi quá nhiệt : tQN = 3610C

- Nhiệt độ nớc cấp : tNC = 1060C

- Nhiệt độ không khí lạnh t KKL = 100C

- Nhiệt độ khói thải θTHAI = 2820C

2-Đặc tinh nhiên liệu : Than Anthracite ,cám B , Mỏ đông tây

Nhiệt trị thấp làm việc QtLV = 4.851 KCal/Kg = 20.277KJ/Kg

3- Cân bằng không khí :

Lựa chọn hệ số không khí thừa trong lớp sôi - αLS= 0,99

Hệ số thừa không khí ra khỏi lớp sôi αLS= 0,99

Hệ số thừa không khí ra khỏi buồng lửa αLS= 1,06

Lợng không khí lí thuyết V0

KK = 5,488 m3TC/Kg Thể tích khí RO2 - VRO2 = 1,053 m3TC/Kg

- Thể tích khí N2 lí thuyết - V0

N2 = 4,342 m3TC/Kg

- Thể tích hơi nớc H2O lí thuyết - V0

H2O = 0,448 m3TC/Kg

Bảng B 4.1

T/t Tên đại

lợng

Kí hiệu

1,237

α``BL= 1,06 αTH=1.52