TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ HÂM NƯỚC CHO LÒ HƠI CÔNG NGHIỆP

Trang 2

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ HÂM NƯỚC

GIỚI THIỆU

TÍNH TOÁN - THIẾT KẾ

KẾT LUẬN

Trang 3

Trang 4

Khái niệm

 Bộ hâm nước là những bề mặt truyền nhiệt

đặt ở phía sau lò để tận dụng nhiệt thải của khói sau khi ra khỏi bộ quá nhiệt, có tác dụng nâng cao hiệu suất cho lò hơi Chính vì lí do này mà bộ hâm nước còn có tên là bộ tiết kiệm nhiên liệu

 Ở đầu vào của bộ hâm nước nhiệt độ của

kim loại có trị số nhỏ nhất so với các bề mặt truyền nhiệt chịu áp suất của lò

Trang 5

MỤC ĐÍCH

 Tận dụng nhiệt của khói thải để gia nhiệt cho nước gần đến nhiệt độ sôi, đôi khi có thể cho bốc hơi mấy phần trăm, như vậy

giảm được tổn thất do khói thải co dãn đột ngột, tạo ra ứng suất nhiệt

 Ngoài ra còn giảm được kim loại quý chế tạo bề mặt sinh hơi vì bộ hâm nước đặt ở vùng nhiệt độ thấp, không cần kim loại tốt

có khi có thể chế tạo bằng gang

Trang 6

PHÂN LOẠI

Kim loại

chế tạo gia nhiệt Mức độ

Sôi

Trang 8

Trang 9

Ở loại thép có cánh, cánh nằm dọc theo bên ngoài ống bằng cách hàn hoặc chế tạo liền một khối cánh cũng có thể có dạng hình đĩa lắp khít với ống việc đặt thêm cánh là để tăng thêm bề mặt truyền nhiệt cho ống, hiện nay hầu như không sử dụng loại ống thép có cánh do chế tạo phức tạp

Trang 10

1 Bộ hâm nước bằng ống thép trơn

Bộ hâm nước bằng ống thép trơn được sử dụng chủ yếu cho các lò hơi hiện đại Nó gồm những ống thép co đừong kính ngoài

là 28, 32, 38mm các ống xoắn được chế tạo dưới dạng những đoạn ống uốn đem hàn với nhau trong cùng một mặt phẳng khi ấy để dễ dàng chế tạo, các ống xoắn của bộ hâm nước được giữ bằng cách treo hay đỡ Về nguyên tắt cấu tạo, cơ cấu treo hay đỡ ống xoắn bộ hâm nước không có gì khác với cơ cấu giữ ống xoăn của bộ quá nhiệt nằm ngang

Trang 11

Cơ cấu treo hay đỡ ống xoắn được tựa lên hay treo vào các dầm đỡ Dầm đỡ có dạng hình ống được gắn với khung lò Vì dầm đỡ đặt trong vùng khói có nhiệt độ cao nên để bảo vệ dầm đỡ, người ta thường cách nhiệt dầm đỡ và làm mát bằng dòng không khí lưu động tự nhiên qua dầm hoặc lưu động cưỡng bức bằng cách nối dầm với đầu hút hay đầu đẩy quạt gió

Trang 12

• Về mặt truyền nhiệt cũng như về mặt cấu tạo,

mặt phẳng ống xoắn có thể đặt song song hay vuông góc với ngực lò Với kích thước đường khói lò bước ống đã cho, số lượng ống xoắn song song sẽ lớn nhất khi bố trí mặt phẳng ống xoắn vuông góc với ngực lò Tùy thuộc vào việc

bố trí đó mà tốc độ nước đi trong ống xoắn sẽ lớn nhất hay nhỏ nhất Song thực ra việc bố trí ống xoắn không phải dựa trên yêu cầu của tốc

độ nước đi trong ống mà chủ yếu dựa vào điều kiện cụm ống khỏi bị mài mòn

Trang 13

Nếu bố trí mặt phẳng ống xoắn vuông góc vớí tường sau của lò thì tuy việc giữ ống xoắn đơn giãn hơn rất nhiều do đường khói hẹp, ống xoắn ngắn, nhưng khi ấy tất cả các ống xoắn đều

đi qua vùng khói sát tường sau của lò là vùng khói có nồng độ tro lớn nhất nên tất cả các ống xoắn bị mài mòn Vì vậy trong các lò hơi hiện nay người ta đều bố trí ống xoắn nằm trong mặt phẳng song song với ngực lò

Trang 15

 Việc bố trí ống xoắn theo dạng không gian cho phép giảm bước dọc của ống khá nhiều, vì khi ấy bước dọc của ống không phụ thuộc gì vào bán kính cả Do đó kích thước không gian của bộ hâm nước giảm đi nhiều, nhưng chế tạo

và sửa chửa tương đối phức tạp Tốc độ nước

đi trong các ống xoắn của bộ hâm nước chủ yếu được chọn trên cơ sở ngăn ngừa hiện tượng ăn mòn Trong bộ hâm nước không sôi hay phần chưa sôi của bộ hâm nước sôi, tốc độ nước phải không nhỏ hơn 0,3 m/s khi phụ tải định mức Ở bộ hâm nước sôi, để ngăn ngừa sự chuyển động phân lớp tốc độ nước phải trên 1 m/s

Trang 16

• Ống góp của bộ hâm nước là các ống góp

để kiểm tra,làm sạch, sửa chữa ống góp người

ta thường đục lỗ hai đầu và đậy nắp bằng hình

ô van Hiện nay ở một số lò hơi người ta đậy lỗ bằng cách hàn kín nắp với ống góp Khi cần lam sạch tháo nắp ra và sau đó hàn lại

Trang 17

Đậy lỗ bằng nắp kín hàn

Trang 18

• Bộ hâm nước bằng gang

Trang 19

• Bộ hâm nước bằng gang gồm những ống

bằng gang đúc Đường kính khoảng từ 76÷ 120

mm, dài khoảng 1,5 ÷ 3 m

• Những ống này thường nối tiếp với nhau

bằng những mặt bích cũng bằng gang đúc

• Do gang có hệ số dẫn nhiệt kém nên tăng

cường hệ số truyền nhiệt người ta đã đúc thêm cánh cho các ống và gọi là ống bằng gang có cánh

Trang 20

Do các ống có cánh nên tro bám lên ống rất nhiều, ví vậy ở bộ hâm nước bằng gang cần phải đặt them thiết bị thổi bụi.

Bộ hâm nước bằng gang được sử dụng khá rộng rãi cho các lò hơi công nghiệp và lò nhỏ không có những phương pháp xử lí nước hoàn thiện

do gang chụi ăn mòn tốt hơn thép.

Mặt khác do gang ít bền hơn thép, giòn, không chịu được tác dụng va đập nên người ta không dùng gang để chế tạo cho những bộ hâm nước bằng gang chỉ chế tạo để làm việc với áp suất tới 2,75 MN/m2, ở một số nước khác người ta chế tạo tới áp suất 6MN/m2.

Trang 21

PHƯƠNG PHÁP NỐI BỘ HÂM NƯỚC VỚI LÒ

Không ngắt được ra khỏi hệ thống lò

Ngắt được ra khỏi hệ

thống lò

Trang 22

Ngắt được ra khỏi hệ

thống lò

Trang 23

Không ngắt được ra khỏi hệ thống lò

Trang 24

• Tại những chỗ nối giữa ống nước cấp với bao

hơi rất dễ gây ra hiện tượng ứng suất nhiệt cục

bộ làm cho kim loại bao hơi và ống dẫn nước dễ sinh ra hiện tượng nứt nẻ làm rò rỉ nước và hơi

• Để khắc phục hiện tượng hư hỏng trên, người ta

thường lắp các ống bảo vệ, các ống này có thể

giãn nở tự do khi nhiệt độ thay đổi đồng thời vẫn đảm bảo độ kín các ống nối

Trang 25

ỨNG DỤNG BỘ HÂM NƯỚC

Trang 26

Công ty Việt Trì ở Phú Thọ

Trang 27

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ

• Thông số :Sản lượng hơi D=10 tan/h

• Nhiệt độ khói thải:

Trang 28

Chọn than Abtraxit có Wlv= 1,5 , Alv=30,1 ,

Clv=63,5 , Nlv=1 , Sclv= 0,3 , Olv=1,8

Tất cả các tính toán cho 1 kg

Qtlv= 339Clv + 1030Hlv – 109(Olv- Sclv) – 25 Wlv =339.63,5+1030.1,8-109(1,8-0,3)-25.1,5

=22842 kJ/kg

Thể tích không khí lý thuyết ( =1)

Vkk0= 0,089( Clv+0,375Sclv) +0,265Hlv- 0,033Olv =0,089(63,5+0,375.0,3) + 0,265.1,8- 0,033.1,8 =6,08

α

Trang 29

0 (RO CO) 0,0187( lv c lv)

Trang 31

CO K

H O K

V

Trang 32

• Ta chọn tính toán cho bộ hâm nước kiểu không sôi

dạng ống xoắn bằng thép trơn có đường kính chọn

sơ bộ:

• Kết cấu:

1 2

32 , 22 26

mk

d = λ =

Trang 33

• Chọn t vào bộ hâm nước là

• Tra bảng nước bảo hòa ta có (p=5bar)

• Vì thiết kế bộ hâm nước không sôi nên ta chọn t ra

của nước nhỏ hơn so với t sôi của nước trong bộ hâm => chọn

Tính lượng tiêu hao nhiên liệu

Tra bảng nước chưa sôi với

Trang 34

• Tra bảng nước chưa sôi với:

• Nhiệt lượng để gia nhiệt nước thành hơi bão hòa ở

áp suất 5 bar là:

D:sản lượng hơi

:entanpy của hơi nước bão hòa :entanpy của nước cấp ở 5bar

Không hâm nước:

10000

(2749 126,1) 7285,83 3600

Trang 35

• Có hâm nước:

Lượng tiêu hao nhiên liệu:

• Không hâm nước:

• Có hâm nước:

10000

(2749 461, 4) 6354, 44 3600

t

Q B

Trang 36

• Ta sẽ tiết kiệm được lượng nhiên liệu là:

Tính hiệu suất của lò:

• Không tận dụng khói thải =>Tổn thất nhiệt do khói

Trang 37

• Với :

• Vì đốt than trên lò ghi nên ta chọn khói thải

kJ

α

α α

Trang 38

• % tổn thất do khói thải :

Hiệu suất của lò hơi:

Có sử dụng bô hâm nước:

Tổn thất do khói thải mang ra ngoài

2

2 100% 19,35%

dv

Q q

Trang 39

Phương trình cân bằng nhiệt

3600.0,99.0, 278 1896,17 /

10 95 100

100 10 (1896,17 370,5).( ) 1373,1 /

Trang 40

• Phần trăm tổn thất do khói thải:

• Hiệu suất của lò:

2

dv

Q q

Trang 41

• Phần trăm tổn thất do khói thải:

• Hiệu suất của lò:

2

dv

Q q

Trang 42

• Tính toán truyền nhiệt

về phía nước

Nhiệt độ trung bình của nước

Tra bảng thông số vật lý của nước:

2

3 2

2

6 2 2

66,8.10 w / 4,187

2,55

f p

f

Kg m

mK c

Trang 43

• Nhiệt lượng truyền cho nước:

Trang 44

• Vì do đó coiα2 >> α1 Pr 0,25

( ) 1 Pr

f w

=

0,8 0,43 2

4 0,43

0,021.Re Pr0,021.(3,76.10 ).2,55

Nu

m k d

Trang 45

930, 44 w

k

k k

Trang 46

• Nhiệt đọ trung bình của khói

Trang 47

Tra bảng thông số vật lý của khói

1 1 1 2

3 1

Trang 48

4 0,36

0, 4.Re Pr

0, 4.(1,36.10 ).0,69105,32

Trang 49

• Do bị bám bẩn trên bề mặt về phía khói và một

số ảnh hưởng khác, trong kỹ thuật người ta

Trang 50

• Độ chênh nhiệt độ trung bình

0 1

' 350

t = C

0 2

' 30

t = C

0 2

'' 350

t = C

0 1

'' 118

t = C

Trang 51

• Diện tích truyền nhiệt của thiết bị

Trang 52

• Chiều dài mỗi phần tử được tính:

Trang 53

KẾT LUẬN

• Việc tận dụng nhiệt khói thải của lò hơi công nghiệp để

nâng cao hiệu suất sử dụng năng lượng là vấn đề đang được quan tâm nhằm giải quyết hai vấn đề cơ bản đó là nhu cầu sử dụng năng lượng ngày càng tăng trong tình hình các

nguồn năng lượng trong thiên nhiên ngày càng cạn kiệt

nhanh chóng

• Từ những vấn đề đã trình bày và phân tích những phương án

tận dụng nhiệt khói thải và khẳng định phương án tận dụng nhiệt khói thải để nâng cao nhiệt độ hâm nước cấp đã mang lại hiệu quả kinh tế cao hơn

TÍNH TỐN THIẾT KẾ BỘ HÂM NƯỚC

Định dạng
Số trang	53
Dung lượng	1,6 MB