Tính toán thiết kế lò hơi đốt than cho nhà máy nhiệt điện ngưng hơi với công suất 300 MW”cùng chuyên đề “nghiên cứu các giải pháp nâng cao hiệu suất quá trình cháy

Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Bùi Mạnh Tú LỜI MỞ ĐẦU Năng lượng nói chung điện nói riêng động lực phát triển nhân loại quốc gia Nước ta trình công nghiệp hóa, đại hóa đòi hỏi việc sản xuất, đáp ứng đầy đủ điện vô quan trọng cấp thiết Trên hệ thống điện, lượng điện nhà máy nhiệt điện sản xuất chiếm tỉ lệ lớn tổng lượng điện toàn quốc Trong trình sản xuất điện cùa nhà máy nhiệt điện, lò thiết bị thiếu có nhiệm vụ biến lượng tích trữ nhiên liệu thành nhiệt Ở nước ta thường sử dụng loại lò hạ áp trung áp, việc nghiên cứu đưa lò cao áp vào sử dụng hợp lý Hiệu suất nhà máy nhiệt điện phụ thuộc vào hiệu suất nhiều thiết bị, ảnh hưởng hiệu suất lò lớn Để nâng cao hiệu suất nhà máy nhiệt điện lò việc nâng cao hiệu cháy vấn đề quan trọng hàng đầu Từ tình hình thực tế chuyên ngành học em thực đồ án với đề tài sau: “Tính toán thiết kế lò đốt than cho nhà máy nhiệt điện ngưng với công suất 300 MW” chuyên đề: “Nghiên cứu giải pháp nâng cao hiệu suất trình cháy.” SVTH: Hà Thị Phương - Lớp: Đ6 – Nhiệt Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Bùi Mạnh Tú CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LÒ HƠI VÀ NHIÊN LIỆU CỦA LÒ 1.1 Giới thiệu chung lò 1.1.1 Chức Trong nhà máy điện lò thiết bị lớn vận hành phức tạp Nó có nhiệm vụ đốt cháy nhiên liệu để sinh nhiệt, dùng nhiệt để đốt nóng nước thành nước có nhiệt độ áp suất định, sau đươc cung cấp làm quay tuabin chạy máy phát điện 1.1.2 Phân loại lò Cùng với phát triển kinh tế công nghiệp, lò ngày thay đổi mặt nguyên lý làm việc, công suất, cấu trúc…do hiên lò đa dạng Lò phân loại theo phương thức sau: Phân chia theo kiểu đốt a Kiểu đốt ghi lò Ưu điểm - Các giai đoạn trình cháy theo vùng định ghi nên không khí cung cấp theo vùng, đảm bảo hệ số không khí thừa có trị số hợp lý, giảm tổn thất q2, q3 - Có thể sửa chữa bị gãy, bị cháy mà không cần ngừng lò - Cấu tạo đơn giản, chi phí đầu tư điện tự dùng thấp Nhược điểm - Công suất buồng lửa bị hạn chế (dưới 100 t/h) - Vùng ghi tiếp xúc với với lớp cốc bốc cháy, nên ghi không bảo vệ, dễ bị cháy hỏng - Buồng lửa thích ứng với loại nhiên liệu có tính chất cỡ hạt định - Nhiên liệu có cỡ hạt bé thiết kế tổn thất lọt tăng lên nhiều - Quán tính nhiệt buồng lửa lớn nên điều chỉnh phụ tải lò không dễ dàng b Kiểu đốt than phun Ưu điểm - Đây loại lò tương đối hiên đại, hiệu suất nhiệt cao - Có thể đốt nhiều loại nhiên liệu kể loại có chất lượng thấp - Quá trình tự động hóa điều chỉnh linh hoạt SVTH: Hà Thị Phương - Lớp: Đ6 – Nhiệt Nhược điểm - Loại lò cồng kềnh cần thêm hệ thống phụ trợ - Quán tính nhiệt nhỏ nên dễ bị tắt lò nên phải bố trí thêm vòi phun dầu phụ trợ Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Bùi Mạnh Tú c Kiểu đốt tầng sôi Ưu điểm Nhược điểm - Tốn nhiều lượng gió cấp có áp - Có thể đốt nhiều loại nhiên liệu rắn có đặc suất cao tính khác nhau, kích thước tương đối thô (dưới 10 mm) - Quá trình tạo thải tro xỉ gặp khó khăn - Nhiệt buồng lửa cao, cường độ truyền nhiệt lớn nên giảm kích thước - Thải tro làm tăng lượng bụi khói nguyên vật liệu đòi hỏi phải nâng công suất thiết bị lọc bụi - Mài mòn bề mặt truyền nhiệt lớn cấn có giải pháp giảm thiểu Phân chia theo thông số hay công suất lò - Lò công suất nhỏ, thông số thấp - Lò công suất vừa, thông số trung bình - Lò công suất lớn, thông số cao Phân chia theo cách bố trí vòi đốt a Bố trí theo kiểu tiếp xúc (kiểu xoáy) Vòi đốt Hình 1.1: Bố trí vòi đốt theo kiểu tiếp xúc SVTH: Hà Thị Phương - Lớp: Đ6 – Nhiệt Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Bùi Mạnh Tú - Hỗn hợp than gió phun vào lò tạo thành hình xoắn ốc, tỉ lệ điền đầy cao, trộn đủ lớn để cháy hoàn toàn Nhiệt độ cao xảy với lửa buồng đốt - Việc xếp đầu vòi phun gió cấp 1, cấp 2, cấp thiết kế theo loại than phù hợp với việc thay đổi loại than - Có thể điều chỉnh lưu lượng khí thứ cấp trình vận hành cho phù hợp với biến đổi chất lượng than phụ tải - Kiểu lửa xoắn tạo thành nhờ phun luồng than thích ứng với luồng không khí Chống nhiễu phân bố không đồng - Khí thải NOx thấp b Bố trí theo kiểu tường Chủ yếu sử dụng cho lò đốt than anthraxit, than đá Tường sau Vòi đốt Tường trước Hình 1.2: Bố trí vòi đốt tường lò c Kiểu đốt W Vòi đốt SVTH: Hà Thị Phương - Lớp: Đ6 – Nhiệt Hình 1.3: Bố trí vòi đốt than kiểu W Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Bùi Mạnh Tú - So với lò bố trí kiểu tiếp xúc lửa hình W có ưu điểm sau: + Khi than bột dòng không khí xuống mồi lửa Sau mồi lửa than bột tiếp tục xuống tự vòng lên Dòng than bột tiếp xúc với không khí có nhiệt độ cao đủ lớn để làm tăng nhiệt độ gốc lửa tạo điều kiện tốt cho việc mồi lửa giúp trình cháy ổn định có hiệu suất cháy cao Tính chất phù hợp dùng than có nhiệt trị thấp + Không khí cấp đưa vào từ từ dọc theo đường để phân bố không khí đồng Không khí cần cho cháy bổ sung dòng không khí cản trở quay trở lại nhằm ngăn cản lửa chạm vào tường buồng đốt giảm mài mòn tro xỉ ăn mòn hoá học giảm sản phẩm NO x + Có thể điều chỉnh tập trung than nghiền không khí cấp 1, nhiệt độ khí nóng độ mịn than bột theo hàm lượng chất bốc Điều thích hợp với loại than có cỡ hạt to + Ngọn lửa quay ngược 1800 đáy buồng đốt đồng thời tách hạt xỉ lớn để giảm cọ sát xỉ lên bề mặt nhiệt đối lưu + Cấu tạo lò lò đối xứng so với vòi đốt Khói trộn đủ để qua vùng cổ mà không bị chạy quẩn Nhờ mà trường nhiệt độ trường vận tốc khói đầu buồng đốt phân bố làm giảm độ chênh lệch nhiệt độ nhiệt nhiệt trung gian - Tuy nhiên: + Một số lửa hình W lửa bị xáo trộn dẫn đến kết xỉ, đóng xỉ khu vực vòm, lửa trực tiếp vào buồng đốt lên tạo hàm lượng C cao xỉ bay làm chậm trình cháy hoàn toàn Trộn không khí với than nghiền chậm + Trong trình đốt cháy phân đoạn làm giảm sản sinh NO x nhiệt độ buồng đốt cao so với nhu cầu đốt than anthraxit dẫn đến sản sinh nhiều NO x SVTH: Hà Thị Phương - Lớp: Đ6 – Nhiệt Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Bùi Mạnh Tú + Vì mặt cắt buồng đốt gấp đôi mặt cắt lửa nên để ngăn không cho nhiệt độ sụt giảm tổn thất nhiên liệu, đai cháy đặt làm tăng khả kết xỉ + Cấu tạo lò phức tạp, khó thiết kế xây dựng vòm lò Các ống dẫn than nghiền vòi đốt khó xếp với thể tích lớn đòi hỏi nhu cầu lớn vật liệu, khó chế tạo, thời gian chế tạo lâu chi phí cao vận hành phức tạp SVTH: Hà Thị Phương - Lớp: Đ6 – Nhiệt Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Bùi Mạnh Tú Phân chia theo cách bố trí bề mặt trao đổi nhiệt Hình ảnh Kiểu chữ Π Buồng đốt Kiểu chữ T Kiểu tháp SVTH: Hà Thị Phương - Lớp: Đ6 – Nhiệt Đường khói Ưu điểm - Độ cao lò nhà lò thấp, cấu chuyển động thiết bị nặng (quạt khói, quạt gió ) bố trí vị trí thấp, giảm phụ tải khung lò - Đường khói nằm ngang bố trí bề mặt đốt có kết cấu treo đỡ đơn giản, đường khói xuống bố trí bề mặt truyền nhiệt đối lưu ngược chiều nên việc sửa chữa kiểm tra dễ dàng - Có hai đường khói đối lưu, giảm chiều cao đường khói cửa buồng lửa chiều sâu đường khói xuống - Cải thiện không đồng mặt nhiệt độ độ cao lưu động dòng khói đường khói nàm ngang giảm tốc độ khói đường khói xuống, giảm mài mòn tro, thuận tiện việc bố trí bề mặt đốt phần đuôi - Đường khói đối lưu thẳng lên phía qua Nhược điểm - Diện tích chiếm chỗ lớn - Khói từ buồng đót vào đường khói đối lưu cần thay đổi hướng nên trường tốc độ nồng độ tro bay không đồng ảnh hưởng đến khả truyền nhiệt mức độ mài mòn bề mặt đốt - Diện tích chiếm chỗ lớn - Bộ nhiệt, nhiệt trung gian bố trí cao, sấy Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Bùi Mạnh Tú bề mặt đốt - Diện tích chiếm chỗ nhỏ, đường khói nằm ngang đường khói quặt - Sử dụng thông gió tự nhiên, trở lực phía khói nhỏ, vòi đốt dễ bố trí không khí, quạt khói, quạt gió, khử bụi bố trí cao làm tang tải trọng khung lò nhà lò - Diện tích chiếm chỗ nhỏ, kết cấu gọn, khung giá đơn giản Kiểu hộp Vòi đốt SVTH: Hà Thị Phương - Lớp: Đ6 – Nhiệt Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Bùi Mạnh Tú Phân chia theo phương thức tuần hoàn nước a Lò tuần hoàn tự nhiên Là dạng lò mà nước tuần hoàn sinh nhờ chênh lệch trọng lượng riêng nước ống nước xuống hỗn hợp nước ống sinh HƠI ĐI SANG TUA BIN HƠI ĐI SANG TUA BIN Hình 1.7: Sơ đồ lò tuần hoàn tự nhiên Ống góp dàn ống sinh Dàn ống sinh Ống nước xuống Ống góp Bao Ống hỗn hợp nước vào bao Ống góp nhiệt đầu Dàn ống nhiệt Ống dẫn từ bao vào nhiệt 10 Ống góp nhiệt đầu vào b Lò tuần hoàn cưỡng Loại lò kiểu khởi động ngừng nhanh lò tuần hoàn tự nhiên cấu tạo phức tạp Bơm tuần hoàn nước tiêu hao lượng lớn, áp suất nhiệt độ cao làm việc không an toàn Hình 1.8: Sơ đồ lò tuần hoàn cưỡng SVTH: Hà Thị Phương - Lớp: Đ6 – Nhiệt Đồ án tốt nghiệp Bao Ống nước xuống Bơm tuần hoàn Ống góp Đường nước vào bao GVHD: TS Bùi Mạnh Tú Ống góp nhiệt đầu Dàn ống nhiệt Ống dẫn từ bao vào nhiệt Ống góp nhiệt đầu vào 10 Dàn ống sinh 11 Ống góp dàn ống sinh c Lò trực lưu Được sử dụng lò áp suất siêu cao Nó bao gồm nhóm ống dẫn cung cấp bơm nước cấp sau đốt nóng, bốc nhiệt đưa dạng nhiệt yêu cầu Lò trực lưu yêu cầu nước cấp phải đặc biệt Hơn loại lò có ống mà bao nên trữ lượng nước lò nên lò thực dụng phụ tải thay đổi d Lò chu trình hỗn hợp Là loại kết hợp hai loại lò hơi: Lò tuần hoàn cưỡng lò trực lưu với công suất siêu cao, áp suất giới hạn Phân chia theo kiểu khác SVTH: Hà Thị Phương - Lớp: Đ6 – Nhiệt 10 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Bùi Mạnh Tú Bảng 2.2: Hệ số không khí thừa vị trí đường khói STT 10 11 Các bề mặt đốt Buồng lửa Dàn pheston Bộ nhiệt cấp II Bộ nhiệt cấp I Bộ nhiệt trung gian Bộ hâm nước cấp II Bộ sấy không khí cấp II Bộ hâm nước cấp I Bộ sấy không khí cấp I Khói thải Hệ thống nghiền than Hệ số không khí thừa α'' α' αtb 1,20 1,25 1,25 1,28 1,31 1,34 1,36 1,39 1,41 1,44 1,25 1,25 1,28 1,31 1,34 1,36 1,39 1,41 1,44 1,45 0,04 1,225 1,25 1,265 1,295 1,325 1,35 1,375 1,4 1,425 1,445 Lượng không khí khỏi sấy không khí : β’’ = αbl – Δαo - Δαng = 1,2 – 0.05 - 0,04 = 1,11 2.2.3 Tính thể tích sản phẩm cháy Khi trình cháy xảy hoàn toàn sản phẩm cháy bao gồm: CO 2, SO2, N2, O2 H2O Trong tính toán người ta thường tính chung thể tích khí nguyên tử chúng có khả xạ mạnh: CO2, SO2 VRO2 = VCO2 + VSO2 Thể tích sản phẩm cháy lý thuyết STT Tên đại lượng Thể tích V0RO2 Thể tích V0N2 Lượng nước khói Thể tích khói khô Công thức tính Thể tích khói lý thuyết Theo công thức 3-22 trang 27 Lò 0,01866(Clv+0,375Slv) 0,79V0kk+0,008Nlv 0,112Hlv+0,0124Wlv+0,0161V0kk+1,24Gph Gph: lượng để phun dầu vào lò Nhiên liệu than có Gph = kg/kg V0k.kh=V0RO2+V0N2 SVTH: Hà Thị Phương - Lớp: Đ6 – Nhiệt V0k=V0k.kh+V0H20 Kết 1.04 m3tc/kg 4.483 m3tc/kg 0.539 m3tc/kg 5.523 m3tc/kg 6.062 23 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Bùi Mạnh Tú m3tc/kg Thể tích sản phẩm cháy thực tế STT Tên đại lượng Thể tích VN2 Công thức tính VN2=V0N2+0,79(αtb - 1).V0kk Thể tích nước VH2O=V0H2O+0,0161(αtb - 1).V0kk Thể tích khói Kết 5.491 m3tc/kg 0.56 m3tc/kg 7.091 m3tc/kg Vk = Vkkho + VH2O = V0kkho + (α - 1).V0kk + VH2O 3.Tính entanpi không khí khói - Entanpi không khí lý thuyết cần thiết cho trình cháy: I0kk = V0kk.(Ct)kk, kJ/kg Trong đó: + V0kk : Thể tích không khí lý thuyết, (m3tc/kg) + C: Nhiệt dung riêng, kJ/kg.K - Entanpi khói lý thuyết : I0k = VRO2 (C.t)RO2 + V0N2.(C.t)N2 + V0H2O.(C.t)H2O , kJ/kg t: Nhiệt độ chất khí, ta lấy nhiệt độ chất khí khói thải nhiệt độ khói thải: t = tth = 130 0C - Entanpi tro bay : Itr = ab (C.t)tr , kJ/kg - Entanpi khói thực tế : Ik = I0k + (α-1) I0kk + Itro = I0k + (α-1).I0kk Bảng 2.3: Entanpi m3tc khí kg tro Nhiệt độ o C (Ct)kk (Ct) RO2 (Ct) N2 kJ/m3tc kJ/m3tc kJ/m3tc (Ct) H 2O kJ/m3tc (Ct)tr kJ/m3tc 100 129,95 170,03 129,58 151,02 81,00 200 261,24 357,46 259,92 304,46 169,80 300 394,89 558,81 392,01 462,72 264,00 400 531,20 771,88 526,52 626,16 360,00 500 670,90 994,35 683,80 794,85 458,00 600 813,36 1224,66 804,12 968,88 560,00 SVTH: Hà Thị Phương - Lớp: Đ6 – Nhiệt 24 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Bùi Mạnh Tú 700 958,86 1431,07 947,52 1148,81 662,50 800 1090,56 1704,88 1093,60 1334,40 768,00 900 1256,94 1952,28 1239,84 1526,13 825,00 1000 1408,70 2203,50 1391,70 1722,90 985,00 1100 1562,55 2458,39 1543,74 1925,11 1092,00 1200 1718,16 2716,56 1697,16 2132,28 1212,00 1300 1874,86 2976,74 1852,76 2343,94 1360,00 1400 2032,52 3239,04 2028,72 2559,20 1585,00 1500 2191,50 3503,10 2166,00 2779,05 1758,00 1600 2351,68 3768,80 2324,48 3001,76 1880,00 1700 2512,26 4035,34 2484,04 3229,32 2065,00 1800 2674,26 4304,70 2643,66 3458,34 2185,00 1900 2836,32 4573,98 2804,02 3690,57 2385,00 2000 3000,00 4844,20 2965,00 3925,60 2514,00 2100 3163,02 5115,39 3127,32 4163,04 2640,00 SVTH: Hà Thị Phương - Lớp: Đ6 – Nhiệt 25 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Bùi Mạnh Tú Bảng 2.4: Đặc tính sản phẩm cháy STT Tên đại lượng Hệ số không khí thừa đầu Hệ số không khí thừa trung bình Lượng không khí thừa Thể tích nước Thể tích khói 10 11 12 Phân thể tích nước Phân thể tích khí ng.tử Phân thể tích khí ng.tử + nước Nồng độ tro bay theo khói Thể tích không khí lý thuyết Thể tích khí nguyên tử lý thuyết Thể tích nước lý thuyết αtb=(α''+α')/2 BQN2 BQN1 QNTG BHN2 SKK2 BHN1 SKK1 Khói thải 1.28 1.31 1.34 1.36 1.39 1.41 1.44 1.45 1.225 Đơn vị BL&PT 1.25 Công thức tính 1.265 1.295 1.325 1.35 1.375 1.4 1.425 1.445 Vthừa=(α-1)V0kk VH2O= V0H20+0,0161(α-1)V0kk Vk= VH2O+V0N2+VRO2+(α-1)V0kk m3tc/kg 1.276 1.502 1.672 1.842 1.984 2.126 2.268 2.409 2.523 m3tc/kg 0.56 0.563 0.566 0.569 0.571 0.573 0.576 0.578 0.58 m3tc/kg 7.359 7.585 7.755 7.925 8.067 8.209 8.351 8.492 8.606 rH2O=VH2O/Vk - 0.076 0.074 0.072 0.071 0.069 0.068 0.067 0.066 0.065 rRO2=V0RO2/Vk - 0.141 0.137 0.134 0.131 0.129 0.127 0.125 0.122 0.121 rb=rH2O+rRO2 - 0.217 0.211 0.206 0.202 0.198 0.195 0.192 0.188 0.186 µ=10.Alv.ab/Vk g/m3tc 37.437 36.322 35.525 34.763 34.151 33.561 32.99 32.442 32.013 V0kk m3tc/kg 5.669 V0RO2 m3tc/kg 1.04 V0H20 m3tc/kg 0.539 V0N2 m3tc/kg 4.483 13 Thể tích N2 lý thuyết 14 Tỷ lệ tro bay ab 15 Độ tro làm việc Alv 0.95 % 29 Bảng 2.5: Entanpi sản phẩm cháy SVTH: Hà Thị Phương - Lớp: Đ6 – Nhiệt 26 Đồ án tốt nghiệp t Ik GVHD: TS Bùi Mạnh Tú I0kk I 0k IH2O Itr BL,PT (oC) BQN2 BQN1 QNTG BHN2 BSKK2 BHN BSKK1 Khói thải 1.25 1.28 1.31 1.34 1.36 1.39 1.41 1.44 1.45 kJ/kg αtb 30 213.6 100 1011.5 839.1 736.7 2.8 22.3 1049.0 1071.5 1094.0 1117.0 1131.6 1154.1 1169.1 1191.6 1199.1 200 2049.7 1701.1 1481.0 5.6 46.8 2125.1 2170.4 2216.0 2261.0 2291.1 2336.3 2366.5 2411.8 2426.9 300 3116.7 2587.9 2238.6 8.4 72.7 3230.8 3299.2 3368.0 3436.0 3481.7 3550.1 3595.7 3664.2 3687.0 400 4213.5 3500.6 3011.4 11.4 99.2 4366.9 4459.0 4551.0 4643.0 4704.5 4796.5 4857.9 4950.0 4980.6 500 5429.4 4528.0 3803.3 14.5 126.2 5623.2 5739.4 5856.0 5972.0 6049.5 6165.8 6243.3 6359.6 6398.3 600 6494.9 5400.7 4610.9 17.7 154.3 6729.8 6870.8 7012.0 7153.0 7246.8 7387.7 7481.7 7622.7 7669.7 700 7646.0 6355.3 5435.8 21.0 182.5 7923.0 8089.2 8255.0 8422.0 8532.4 8698.7 8809.5 8975.7 9031.1 800 8867.4 7394.9 6182.4 24.4 211.6 9182.5 9371.7 9561.0 9750.0 9876.0 10065.1 10191.2 10380.3 10443.4 900 10091.5 8411.2 7125.6 27.9 227.3 10454.7 10672.7 10891.0 11109.0 11253.9 11471.8 11617.1 11835.1 11907.7 1000 11359.4 9459.3 7985.9 31.5 271.4 11766.5 12010.8 12255.0 12499.0 12662.2 12906.5 13069.4 13313.7 13395.1 1100 12622.4 10514.9 8858.1 35.1 300.8 13074.2 13345.2 13616.0 13887.0 14067.9 14338.9 14519.6 14790.6 14880.9 1200 13903.7 11582.9 9740.2 38.9 333.9 14400.5 14698.5 14997.0 15295.0 15493.3 15791.4 15990.1 16288.1 16387.5 1300 15208.3 12665.1 10628.6 42.8 374.7 15750.4 16075.7 16401.0 16726.0 16943.1 17268.4 17485.2 17810.5 17918.9 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100 16630.7 17871.0 19197.1 20549.5 21889.7 23257 24612 25973 13842.8 14851.3 15958.1 17073.3 18192.5 19317 20446 21584 11522.4 12423.6 13331.7 14242.0 15160.4 16079.1 17007.0 17931.2 46.7 50.7 54.8 58.9 63.1 67.4 71.7 76.0 436.7 484.3 517.9 568.9 602.0 657.1 692.6 727.3 17218.5 18504.9 19877.4 21276.4 22663.5 24077.7 25479.9 26888.8 17571.2 18885.2 20285.6 21712.5 23127.8 24570.2 26000.9 27438.0 17924.0 19266.0 20694.0 22149.0 23592.0 25063.0 26522.0 27987.0 18277.0 19646.0 21102.0 22585.0 24056.0 25555.0 27043.0 28537.0 18511.7 19899.4 21374.0 22875.4 24365.9 25883.4 27390.1 28903.0 18864.3 20279.7 21782.2 23311.5 24830.2 26375.9 27911.1 29452.0 19099.5 20533.3 22054.3 23602.3 25139.7 26704.2 28258.4 29818.6 19452.1 20913.6 22462.5 24038.4 25604.0 27196.7 28779.3 30367.9 19569.7 21040.4 22598.6 24183.7 25758.7 27360.9 28953.0 30551.0 CHƯƠNG 3: CÂN BẰNG NHIỆT LÒ HƠI SVTH: Hà Thị Phương - Lớp: Đ6 – Nhiệt 27 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Bùi Mạnh Tú Lập phương trình cân nhiệt cho lò xây dựng phương trình biểu diễn cân nhiệt lượng đưa vào lò với lượng nhiệt sử dụng hữu ích Q1 tổn thất lò Q2 , Q3 , Q4, Q5 , Q6 Từ phương trình cân nhiệt ta xác định hiệu suất lò lượng tiêu hao nhiên liệu Bảng 3.1: Cân nhiệt lò ST T Tên đại lượng 10 11 12 13 Nhiệt trị tính toán nhiên liệu Tổn thất nhiệt cháy không hoàn toàn mặt hóa học Tổn thất nhiệt cháy không hoàn toàn mặt học Tổn thất nhiệt khói thải mang Tổn thất nhiệt tỏa môi trường Tổn thất nhiệt xỉ mang Nhiệt độ khói thải Entanpi khói thải Nhiệt độ không khí lạnh Entanpi không khí lạnh Tổng tổn thất Hiệu suất lò Hệ số giữ nhiệt Năng suất lò 14 Áp suất bao SVTH: Hà Thị Phương - Lớp: Đ6 – Nhiệt Kí hiệu Qtlv Qtlv Công thức tính toán 21483.3 Đơn vị kJ/kg Kết q3 Theo bảng 4.2 LH1 % q4 Theo bảng 4.2 LH1 % q2 q2=(Ith-I0kk)(1-q4/100) 7.083 % q5 Theo hình 4.1 LH1 0.2 % Ghi % q6 tth Ith tkk I0kk ∑q ηT Ф D Theo nhiệm vụ thiết kế Tra bảng Entanpi sản phẩm cháy Theo nhiệm vụ thiết kế Tra bảng Entanpi sản phẩm cháy (q2 + q3 + q4 + q5 ) 1-∑q 1-q5/(ηT+q5) Theo nhiệm vụ thiết kế pbh Theo nhiệm vụ thiết kế 4÷6% o 150 1813 30 213.6 11.283 88.717 0.998 256 C kJ/kg o C kJ/kg % % % kg/s 189 bar 28 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Bùi Mạnh Tú 15 Nhiệt độ bão hòa tbh Tra bảng nước nước bão hòa theo áp suấtSách Bài tập Kỹ thuật nhiệt 361 16 Entanpi bão hòa Ibh Tra bảng nước nước bão hòa theo áp suấtSách Bài tập Kỹ thuật nhiệt 2550 17 Nhiệt độ sôi t''nc Theo nhiệm vụ thiết kế 290 18 Entanpi sôi I''nc Tra bảng nước nước bão hòa theo nhiệt độSách Bài tập Kỹ thuật nhiệt 2766 19 Nhiệt độ nhiệt tqn Theo nhiệm vụ thiết kế 540 20 21 Entanpi nhiệt Nhiệt độ nước cấp vào hâm Iqn t'nc 3384 260 kJ/kg o C 22 Entanpi nước cấp vào hâm Inc Tra bảng nước chưa sôi nhiệt Theo nhiệm vụ thiết kế Tra bảng nước nước bão hòa theo nhiệt độSách Bài tập Kỹ thuật nhiệt 1135 kJ/kg t'tg Theo nhiệm vụ thiết kế 348 I'tg Tra bảng nước chưa sôi nhiệt 3075 t''tg Theo nhiệm vụ thiết kế 540 I''tg Tra bảng nước chưa sôi nhiệt 3534 kJ/kg Dtg Chọn 215 kg/s 673429.44 35.333 33.92 % 28 Nhiệt độ vào nhiệt trung gian Entanpi vào nhiệt trung gian Nhiệt độ khỏi nhiệt trung gian Entanpi khỏi nhiệt trung gian Lưu lượng qua nhiệt trung gian Giá trị xả 29 Nhiệt sử dụng hữu ích cho lò Qhi D.(Iqn - Inc)+Dtg(I''tg-I'tg) 30 31 Tổng lượng tiêu hao nhiên liệu Lượng tiêu hao nhiên liệu tính B Btt 100.Qhi/(Qtlv.ηT) B.(1-q4/100) 23 24 25 26 27 SVTH: Hà Thị Phương - Lớp: Đ6 – Nhiệt P Theo nhiệm vụ thiết kế o C kJ/kg o C kJ/kg o o C C kJ/kg o C kW kg/s kg/s 29 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Bùi Mạnh Tú toán SVTH: Hà Thị Phương - Lớp: Đ6 – Nhiệt 30 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Bùi Mạnh Tú CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ BUỒNG LỬA 4.1 Xác định kích thước hình học buồng lửa 4.1.1 Xác định thể tích buồng lửa Vbl = Btt Qlv t q v , m3 Trong đó: Btt : lượng nhiên liệu tiêu hao (kg/s) Qlv : nhiệt trị thấp làm việc nhiên liệu t qv : nhiệt thể thể tích buồng lửa Cũng thiết bị buồng lửa khác, buồng lửa phun phải đảm bảo cháy hoàn toàn nhiên liệu với hệ số α nhỏ Khói sinh buồng lửa phải làm lạnh đến nhiệt độ thích hợp để khỏi buồng lửa tro bay theo khói không trạng thái chảy lỏng để bám lại bề mặt truyền nhiệt, tro sinh buồng lửa không ngừng thải khỏi buồng lửa không bám lên bề mặt đốt xạ Tất yếu tố chịu ảnh hưởng trực tiếp kích thước bề mặt hấp thụ nhiệt đặt buồng lửa thể tích buồng lửa, thể nhiệt thể thể tích qv Khi bề mặt hấp thụ nhiệt xạ buồng lửa bé, nhiệt độ khói thải khỏi buồng lửa lớn Nếu nhiệt độ lớn nhiệt độ nóng chảy tro tro bám lại bề mặt hấp thụ nhiệt buồng lửa phải chọn thỏa mãn Khi kích thước buồng lửa lớn vốn đầu tư cho buồng lửa tăng, phải tăng chi phí cho việc bảo ôn, khung lò (Theo bảng 9-5 trang 191 sách lò 1) Ta chọn qv = 140 kW/m3 Ta tích buồng lửa giới hạn mặt tường buồng lửa Vbl = Btt Qlv 35, 28.21483, t = = 5414 m3 qv 140 4.1.2 Xác định chiều cao buồng lửa Chiều cao buồng lửa lựa chọn sở đảm bảo chiều dài lửa cho nhiên liệu cháy kiệt trước khỏi buồng lửa Chiều dài lửa tạo nên trình cháy tùy thuộc vào loại nhiên liệu đốt, phương pháp đốt công suất lò SVTH: Hà Thị Phương - Lớp: Đ6 – Nhiệt 31 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Bùi Mạnh Tú (Theo trang 16 sách Tính nhiệt lò hơi), với buồng lửa phun D > 400 t/h l nl > 18 m Vậy ta chọn chiều dài lửa lnl = 24 m 4.1.3 Xác định kích thước cạnh tiết diện ngang buồng lửa Chiều sâu buồng lửa (b) Vì chiều sâu phải đảm bảo chiều sâu tối thiếu để lửa không đập vào tường đối diện (theo trang 17 sách tính nhiệt lò hơi), chiều rộng chiều sâu buồng lửa phải thỏa mãn điều kiện: - Đảm bảo tỉ lệ rộng/sâu = a/b = 1,2 ÷ 1,25 - Thỏa mãn nhiệt thể tích chiều rộng buồng lửa qr (t/m.h) - Thỏa mãn chiều sâu tối thiếu buồng lửa (Theo bảng trang 17 sách tính nhiệt lò hơi), với D > 600 t/h chiều sâu tối thiểu b = 8,5 m Vậy ta chọn: b = 12 m Chiều rộng buồng lửa (a) (Theo trang 17 sách tính nhiệt lò hơi) với a/b = 1,2 ÷ 1,25 ta chọn: a/b =1,2 => chiều rộng buồng lửa: a= 1,2.b = 1,2.12 = 15 m 4.1.4 Cấu tạo phểu tro lạnh (Theo trang 130 Sách thiết bị lò hơi, đáy phểu tro lạnh 0,8 ÷ 1,2 m Ta chọn chiều dài đáy phểu tro lạnh m Cạnh nghiêng so với mặt phẳng ngang góc 550 4.1.5 Chọn loại vòi phun cách bố trí Theo trang 18 sách tính nhiệt lò với D= 920 t/h Ta chọn: - Loại vòi phun tròn, số lượng vòi đặt tường bên (mỗi bên vòi) 4.1.6 Xác định diện tích buồng lửa Từ dạng buồng lửa, ta xác định tổng diện tích tường buồng lửa xác định bề dày hữu hiệu lớp xạ tiến hành tính nhiệt SVTH: Hà Thị Phương - Lớp: Đ6 – Nhiệt 32 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Bùi Mạnh Tú Hình 4.1: Kích thước hình học buồng lửa SVTH: Hà Thị Phương - Lớp: Đ6 – Nhiệt 33 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Bùi Mạnh Tú Bảng 4.1: Đặc tính chi tiết buồng lửa STT Tên Chọn thể tích buồng lửa Chọn chiều cao buồng lửa Chiều rộng buồng lửa Chiều sâu buồng lửa Chọn tốc độ gió cấp Chọn tốc độ gió cấp Diện tích tường bên Kí hiệu Vbl h a b ω1 ω2 Fb Công thức tính B.Qtlv/qv Chọn Chọn Chọn ω1 ω1 FI+FII+FIII+FIV Kết 5414 30 15 12 15 20 479.89 Đơn vị m3 m m m m/s m/s m2 FI 0.5x15.1x5.8 43.79 m2 FII 0.5x15x6 45 m2 FIII 23x15 345 m2 FIV (15+8.05)x4x0.5 46.1 m2 Diện tích tường trước Ftr (4.9+30)x12 418.8 m2 Diện tích tường sau Fs (4.9+23)x12 334.8 m2 10 Diện tích tường pheston Fph 15.1x12 181.2 m2 11 Tổng diện tích tường buồng lửa Ft Fb+Ftr+Fs+Fph 1414.69 m2 12 Thể tích buồng lửa theo tính toán Vbl bxFb 5758.68 m3 13 Tổng diện tích tường đắp đai cháy Fđc F'tr+F's+F'b 264.6 m2 14 Tường trước F'tr 4.9x15 73.5 m2 15 Tường sau F's 4.9x15 73.5 m2 16 Tường hai bên F'b 2x4.9x12 117.6 m2 17 18 Diện tích dàn ống trơn Hệ số góc dàn ống Ftrơn xi Ft-Fđc Chọn 1150.09 0.99 m2 SVTH: Hà Thị Phương - Lớp: Đ6 – Nhiệt 34 Đồ án tốt nghiệp 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 GVHD: TS Bùi Mạnh Tú Diện tích bề mặt xạ dàn ống trơn Diện tích bề mặt xạ tường đắp đai cháy Tổng diện tích bề mặt hấp thụ xạ Ống sinh Bước ống Khoảng cách từ ống đến tường Tỉ số s/d Tỉ số e/d Số ống tường trước sau Số ống tường bên Htrbx Ftrơn.xi 1138.59 m2 Hđcbx Fđc.xi 261.954 m2 ∑Hbx d s e s/d e/d n1 n2 Htrbx+Hđcbx Chọn Chọn Chọn s/d e/d (a-2.d)/d+1 (b-2.d)/d+1 1400.544 0.075 0.1 0.075 1.33 200 160 m2 m m m Ống Ống 4.2 Tính toán nhiệt buồng lửa Bảng 4.2: Tính trao đổi nhiệt buồng lửa STT Tên đại lượng Thể tích buồng lửa theo tính toán Diện tích bề mặt xạ Độ đặt ống SVTH: Hà Thị Phương - Lớp: Đ6 – Nhiệt Kí hiệu Vbl Công thức tính toán Đã tính Hbx Đã tính ψ ψ=Hbx/Ft Kết 5758.68 1400.54 0.99 Đơn vị m3 m2 35 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Bùi Mạnh Tú Hệ số bảo ôn Hệ số không khí thừa đầu buồng lửa Hệ số không khí lọt vào buồng lửa Hệ số không khí lọt vào hệ thống nghiền than Nhiệt độ không khí nóng φ α''bl Δαbl Δαng tnkk Đã tính Đã chọn Đã chọn Đã chọn Chọn 0.998 1.25 0.05 0.04 350 10 Entanpi không khí nóng Hệ số không khí thừa khỏi BSKK cấp Nhiệt lượng không khí nóng mang vào buồng lửa Nhiệt lượng thu đượckhi đốt kg nhiên liệu I0kkn β''skk1 Tra bảng entanpi sản phẩm cháy αbl-Δαbl-Δαng 2612 1.16 kJ/kg Qkkn β''skk1.I0kkn+(Δαbl+Δαng).I0kkn 3265 kJ/kg Qbl Qtlv.(100-q3-q4)/(100-q4)+Qkkn 24748.3 kJ/kg ta Ia t''bl I''bl s pn.s Qbl => ta Tra bảng entanpi sản phẩm cháy Chọn Tra bảng entanpi sản phẩm cháy 3,6.Vbl/Ft p.rn.s 1953 24748.3 1050 12355 14.654 0.318 C kJ/kg o C kJ/kg m m.MPa k Chọn 0.98 1/m.MPa ξ Chọn 0.4 m Lò đốt bột than 22 23 24 25 Nhiệt độ cháy lý thuyết Entanpi sản phẩm cháy theo lý thuyết Nhiệt độ đầu buồng lửa Entanpi khói đầu buồng lửa Bề dày hữu hiệu lớp xạ buồng lửa Phân áp suất khí nguyên tử Hệ số làm yếu xạ môi trường lửa Hệ số bám bẩn Hệ số hiệu chỉnh phụ tải nhiệt thể tích buồng lửa Hệ số xạ làm yếu hạt cốc Hệ số làm yếu xạ tro bay theo khói Đường kính trung bình hạt tro bay Khối lượng riêng khói kk kt dt ρk Chọn aks/(T2bl.d2t)1/3 Chọn Chọn 13.341 13 1.3 µm kg/m3 26 Hệ số Gk Gk 1-Alv/100+1,306.α.V0kk 9.594 kg/kgnl 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 SVTH: Hà Thị Phương - Lớp: Đ6 – Nhiệt o C o 36 Đồ án tốt nghiệp 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 Áp suất buồng lửa Nồng độ tro bay theo khói Độ đen lửa sáng Độ đen lửa không sáng Độ đen lửa Vị trí tương đối điểm cao điểm thấp lửa Hệ số hiệu chỉnh Độ đen buồng lửa Tỷ nhiệt trung bình khói Nhiệt độ khói buồng lửa theo tính toán Entanpi khói buồng lửa theo tính toán Lượng nhiệt hấp thụ xạ buồng lửa Phụ tải nhiệt trung bình bề mặt hấp thụ xạ buồng đốt SVTH: Hà Thị Phương - Lớp: Đ6 – Nhiệt GVHD: TS Bùi Mạnh Tú p µt as aks anl Chọn ab.Alv/(Gk.100) Chọn 1-e-k.p.s m.as+(1-m)aks 0.1 0.029 0.8 0.762 0.8 MPa kg/kg X hvp/H 0.3 M abl (VC)tb t''bl I''bl 0,59-0.5.X 0.82.anl/(anl+(1-anl).ψ.ξ) (Qbl-I''bl)/(Ta-t''kk) Tra bảng entanpi sản phẩm cháy 0.44 0.746 14 1023 12159 kJ/kg.K o C kJ/kg Qbxbl φ.(Qbl-I''bl) 12564 kJ/kg qhtbl Btt.Qbxbl/Hbx 301 kW/m2 37