BÀI TẬP LỚN TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÒ ĐỐT CHẤT THẢI Y TẾ. Họ và tên: Nguyễn Văn Đức MSV: 1321080019 Lớp: DCMTDS58 ĐỀ BÀI:Thiết kế lò đốt chất thải y tế nguy hại cho bệnh viện có khối lượng chất thải y tế phát sinh là 160 kgngày. Lò đốt hoạt động 2hngày. Thành phần rác thải y tế gồm C,H,O,N, S và Cl. Độ tro 14,658%. Lượng bụi ở trong khói chiếm 30% lượng tro Độ ẩm rác :42% Nhiệt trị là 2150 kcalkg. Bảng 1: Thành phần các nguyên tố có trong 80kg CTYT Stt Thành Phần Khối Lượng (Kg) 1 C 17,614 2 H 2,375 3 O 12,3936 4 N 1,0224 5 S 1,2928 6 Cl 0,0632 7 Tro 11,7264 8 Âm 33,6 Dùng dầu DO làm nhiên liệu. Nhiệt trịthấp của dầu bằng 9800 (kcalkg) Bảng 2: Thành phần các nguyên tố có trong 1kg dầu DO Thành phần của dầu DO Lượng chất có trong 1kg dầu DO C 0,855 H 0,12 O 0,002 N 0,003 S 0,02 A (Độ tro) 5105 Hệsốdưoxy cung cấp để đốt cháy dầu DO nằm trong khoảng 1,10 – 1,20; Theo một sốtài liệu vềlò đốt rác y tếhệsốnày đối với rác thải y tế là 1,5. Không khí cấp vào lò có khối lượng riêngρkk =1,29 (kgm3).Khối lượng riêng của O2 =1,4289(kgm3). Lấy nhiệt độ trung bình của không khí là 25oC. Không khí chứa 10g hơi nước1kg không khí khô. Nhiệt độ của buồng đốt thứ cấp là 12000C. Thời gian lưu ở buồng thứ cấp là 2 giây. Nhiệt độ của buồng sơ cấp là 7000C.
BÀI TẬP LỚN TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÒ ĐỐT CHẤT THẢI Y TẾ Họ tên: Nguyễn Văn Đức MSV: 1321080019 Lớp: DCMTDS58 ĐỀ BÀI: Thiết kế lò đốt chất thải y tế nguy hại cho bệnh viện có khối lượng chất thải y tế phát sinh 160 kg/ngày Lò đốt hoạt động 2h/ngày Thành phần rác thải y tế gồm C, H, O, N, S Cl Độ tro 14,658% Lượng bụi khói chiếm 30% lượng tro Độ ẩm rác :42% Nhiệt trị 2150 kcal/kg Bảng 1: Thành phần nguyên tố có 80kg CTYT Stt Thành Phần Khối Lượng (Kg) C 17,614 H 2,375 O 12,3936 N 1,0224 S 1,2928 Cl 0,0632 Tro 11,7264 Âm 33,6 Dùng dầu DO làm nhiên liệu Nhiệt trị thấp dầu 9800 (kcal/kg) Bảng 2: Thành phần nguyên tố có 1kg dầu DO Thành phần dầu DO Lượng chất có 1kg dầu DO C 0,855 H 0,12 O 0,002 N 0,003 S 0,02 A (Độ tro) 5*10-5 Hệ số dư oxy cung cấp để đốt cháy dầu DO nằm khoảng 1,10 – 1,20; Theo số tài liệu lò đốt rác y tế hệ số rác thải y tế 1,5 Không khí cấp vào lò có khối lượng riêng ρ kk =1,29 (kg/m3) Khối lượng riêng O2 ρ O2 =1,4289(kg/m3) Lấy nhiệt độ trung bình không khí 25oC Không khí chứa 10g nước/1kg không khí khô Nhiệt độ buồng đốt thứ cấp 12000C Thời gian lưu buồng thứ cấp giây Nhiệt độ buồng sơ cấp 7000C BÀI LÀM CHƯƠNG 1: CÂN BẰNG VẬT CHẤT – NĂNG LƯỢNG Thành phần nguyên tố có 80kg CTYT Bảng 1.1: Khối lượng nguyên tố hóa học có 80kg CTYT Gọi lượng để đốt cháy x Khối nguyên tố Bảng 1.2: nguyên kg dầu DO Stt Thành Phần Khối Lượng (Kg) C 17,614 H 2,375 O 12,3936 N 1,0224 S 1,2928 Cl 0,0632 Tro 11,7264 Thành phần ST T Âm Lượng chất có 1kg dầu dầu cần dùng 80kg CTYT (kg) lượng x kg dầu DO Khối lượng tố có x 33,6 Lượng chất có x kg dầu C 0,855 0,855.x H 0,12 0,12.x O 0,002 0,002.x N 0,003 0,003.x S 0,02 0,02.x Tro 5.10-5 5.10-5.x Bảng 1.3: Khối lượng tổng nguyên tố hóa học đưa vào lò đốt STT Thành phần Khối lượng (kg) C 17,614 + 0,855.x H 2,375 + 0,12.x O 12,3936 + 0,002.x N 1,0224 + 0,003.x S 1,2928 + 0,02.x Cl 0,0632 Tro 5.10-5x + 11,7264 Ẩm 33,6 1.1 Cân vật chất 1.1.1 Lượng không khí cần nạp vào lò Để tính lượng không khí cần để cấp vào lò ta cần tính lượng O cần thiết cho trình cháy Các chất tham gia trình cháy sau : C, H, S, N, Cl Các phản ứng hóa học xảy trình cháy sau : - C + O2 = CO2 (1) C + O2 = CO (2) 4H + O2 = 2H2O (3) 2N + O2 = 2NO (4) 2NO + O2 = 2NO2 (5) N KK (6) + O2 = 2NO S + O2 = SO2 (7) 2Cl2 + 2H2O = 4HCl + O2 (8) Xét phản ứng 1: Gọi lượng O2 cần để phản ứng hết với Cacbon G1 Từ ta có - G1=32.(17,614+ 0,855.x)/12 = 3,135x +64,5846 Xét phản ứng : (kg/h) Do lò đốt làm việc nhiệt độ cao ( 600oC – 1100oC) thừa O2 nên lượng khí CO sinh phẩn ứng phản ứng trực tiếp với oxi buồng đốt thứ cấp : CO + ½ O2 = CO2 Vì nhiệt độ lò đốt nâng lên 1100 oC, lượng CO sinh không đáng kể xem CO phản ứng hoàn toàn với O2 tạo thành CO2 - Xét phản ứng 3: Gọi lượng oxi cần để phản ứng hết Hydro phản ứng G3 G3 = 32.(2.375+ 0,12.x)/4 = 0,98x + 21,375 - (kg/h) Xét phản ứng 4: Gọi lượng oxi cần thiết để phản ứng hết Nitơ phản ứng G4 G4 = 16.(1,0224 + 0,003.x)/14 = 0,0034x + 1,1684 - (kg/h) Xét phản ứng 5: Hằng số cân phản ứng (4),( 5) tính theo công thức: Bảng 1.4 : Hằng số cân hình thành NO, NO2 Nhiệt độ K Nhiệt độ oC Kp(4) Kp(5) 300 27 7.10-31 1,4.106 500 227 2,7.10-18 4,9 1000 727 7,5.10-9 0,11 -5 1500 1227 1,07.10 0,011 2000 1727 0,0004 0,0035 2500 2227 0,0035 0,0018 Khi nhiệt độ lên đến 1100oC số Kp(4) nằm khoảng 7,5.10-9 – 1,07.10-5 nên lượng NO sinh nhỏ Khi nhiệt độ tăng trình phân huỷ NO2 thành NO O2 tăng lên Ở nhiệt độ 650oC NO2 phân huỷ hết Vậy nhiệt độ cháy buồng đốt coi lượng NO2 - Xét phản ứng 6: Lượng oxi cần thiết để phản ứng hết lưu huỳnh phản ứng G6 G6= 0,02x + 1,2928 - (kg/h) Xét phản ứng 7: Gọi lượng Cl2 tham gia phản ứng y, lượng O2 sinh G7 G7 = 16 0,0632y/71 = 0,0142y - (kg/h) Lượng O2 có sẵn chất thải nhiên liệu G8: G8 = 12,3936 + 0,002x (kg/h) Lượng Oxy lý thuyết cần dùng để đốt cháy hết 400 kg chất thải công nghiệp nguy hại tính tổng lượng Oxy cần cho phản ứng (1, 3, 5, 6) trừ lượng Oxy sinh phản ứng lượng Oxy có chất thải dầu DO Gọi lượng O2 lý thuyết cần cho trình đốt Ta có : = G1 + G3 + G4 + G6 - G7 - G8 = 3,2614x + 55,7683 – 0,0142y (kg/h) Để trình cháy xảy hoàn toàn lượng Oxy cung cấp cần dư so với lý thuy ết Hệ số dư Oxy cung cấp để đốt cháy dầu DO nằm khoảng 1,10 – 1,50 Do lượng Oxy cung cấp vào lò có nhiệm vụ trì trình cháy cho dầu chất thải rắn, chọn hệ số dư Oxy α = 1,5 Vậy lượng Oxy thực tế ( ) cấp vào lò là: (kg/h) Trong không khí, O2 chiếm 21% thể tích, khối lượng riêng O2 , khối lượng riêng ρ kk không khí = 1,29 (kg/ m3), khối lượng ẩm không khí 0,01 (kg/kg không khí khô) = 0,21.1,4289/1,29 = 0,2326 Gkktt : Lượng không khí khô thực tế cần cấp vào lò Vậy lượng không khí cần cung cấp : Gkktt = 21,0322x + 359,641 – 0,092y (kg/h) Lượng không khí ẩm (Gkk ẩm ) : Gkk ẩm = 0,01.Gkktt = 0,2103x + 3,5964 – 0,00092y (kg/h) Tổng lượng không khí vào lò Gkk = Gkk ẩm + Gkktt = 21,2425x + 363,2347 – 0,093y (kg/h) Vậy tổng lượng vật chất vào lò là: Gvào = Gct + Gnl + Gkk= 22,2425x + 443,2347 – 0,093y (kg/h) 1.1.2 Lượng vật chất khỏi lò Lượng vật chất khỏi lò gồm: - Tro: gồm phần xỉ đáy lò bụi theo khói Khối lượng tro ký - hiệu Gtro (kg/h) Lượng nước theo khói lò, ký hiệu: Ghn (kg/h) Lượng khí theo khói lò: CO2, SO2, N2, O2,dư , Cl2 dư, HCl Ký hiệu: Gkhí (kg/h) Vậy lượng vật chất khỏi lò : Gr = Gtro + Ghn + Gkhí a Lượng tro hình thành trình đốt Gtro = Gtro xỉ + Gtro bay = 5.10-5x + 11,7264 (kg/h) b Lượng nước khỏi lò Ghn = Gct + Gkk ẩm + Gpu3 - Gpu7 Trong : Gct : lượng nước hình thành độ ẩm rác Gkk ẩm : lượng nước hình thành không khí ẩm cấp vào lò Gpu3: Lượng H2O sinh phản ứng (3) Gpu7: Lượng H2O phản ứng (7) - Lượng hình thành từ ẩm chất thải: Gct = 33,6 (kg/h) Lượng hình thành từ ẩm không khí : Gkk ẩm = 0,2103x + 3,5964 – 0,00092y Lượng nước sinh phản ứng 3: Gpu3= 9.(2,375 + 0,12.x) = 1,08x + 21,375 Lượng nước phản ứng : Gpu7= 18.0,0632.y/71 = 0,016y (kg/h) (kg/h) (kg/h) Vậy tổng lượng nước khỏi lò : Ghn = Gct + Gkk ẩm + Gpu3 - Gpu7 = 1,2903x + 58,5714 – 0,01692y (kg/h) c Lượng khí khỏi lò: - Lượng khí CO2 hình thành trình đốt = 44.( 17,614+ 0,855.x)/12 = 3,135x + 64,5846 (kg/h) Lượng khí SO2 hình thành trình đốt: = 2.(1,2928 + 0,02.x) = 0,04x + 2,5856 (kg/h) Lượng khí HCl sinh trình đốt = 73.0,0632y/71 = 0,065y (kg/h) Lượng Cl2 dư : = (1-y).0,0632 = 0,0632 – 0,0632y (kg/h) Lượng N2 khỏi lò lượng N2 có không khí + lượng N NO phân li ra: - = 16,1431x + 276,9066 – 0,0706y (kg/h) Lượng O2 dư lượng oxy dư + oxy NO phân li (kg/h) Vậy tổng lượng khí sinh trình cháy : Gkhí = 20,9522x + 373,1926 – 0,076y (kg/h) Vậy tổng lượng vật chất khỏi lò : Gra = 22,24255x + 443,4904 – 0,093y STT CTY T Dầu ĐẦU VÀO (kg/h) 80 Tổn KK (kg/h) ĐẦU RA (kg/h) Tro xỉ 8,2085 + 3,5.10-5.x x Tro bay 3,5179 + 1,5.10-5.x 21,2425x +363,2347 – 0,093y CO2 SO2 N2 O2,dư H2 O HCl Cldư 22,2425x + 443,2347 – 3,135x + 645846 0,04x + 2,5856 16,1431x + 2769066 – 0,0706y 1,6341x + 29,0526 – 0,0072y 1,2903x + 58,5714 – 0,017y 0,065y 0,0632 – 0,0632y 22,24255x + 443,4904 – 0,093y 0,093y g Bảng 1.5: Cân vật chất ( Lượng NO sinh pư (4 8) bị phân hủy thành N2 O2) 1.2 Cân nhiệt lượng 1.2.1 Lượng nhiệt vào lò: + Lượng nhiệt chất thải mang vào: (kcal/h) + Lượng nhiệt dầu mang vào: (kcal/h) + Lượng nhiệt không khí mang vào: (kcal/h) + Lượng nhiệt toả cháy chất thải: (kcal/h) + Lượng nhiệt toả nhiên liệu cháy: (kcal/h) + Tổng lượng nhiệt vào lò: (kcal/h) Vậy ta có : a Lượng nhiệt chất thải mang vào lò Qct = Qtro + Qcháy + Qẩm= Gtro.C1.tct + Gcháy.C2.tct + Gẩm.Cw.tct = 25.(34,6736.0,248 + 11,7264.0,268 + 33,6.1) = 1133,5432 (kcal/h) b Nhiệt lượng dầu DO đưa vào Qd= Gd.Cd.td đó: Gd: lượng dầu đưa vào lò 1h Cd : Nhiệt dung riêng dầu td : Nhiệt độ dầu DO, td = tmt = 25oC Vậy : Qd = Gd.Cd.td = x.0,44.25 = 11x (kcal/h) c Nhiệt lượng không khí mang vào lò đốt Nhiệt lượng bao gồm nhiệt không khí khô thực tế () không khí ẩm () cấp vào lò Qkk = Qkktt+ Qẩm = Gkktt.Ckk.t + Gkktt ( ro+ Ch.t ).d = Gkktt.Ckk.t + Gkktt.ro.d + Gkktt.Ch t.d Trong đó: Gkktt: Lượng không khí thực tế cấp vào lò đốt, kg/h Ckk: Nhiệt dung riêng không khí, Ckk = 0,24 kcal/kgoC ro: Nhiệt hoá nước, ro = 540,5 kcal/kg Ch: Nhiệt dung riêng nước, Ch = 0,487 kcal/kgoC d: Phần ẩm không khí, d = 0,01 kg/kg không khí khô t: Nhiệt độ không khí, t = 25oC Vậy: Qkk = 242,3734x + 4144,6772 – 1,0603y d Nhiệt tỏa đốt chất thải = 2150.80 = 172000 (kcal/h) (kcal/h) e Nhiệt tỏa nhiên liệu cháy lò đốt = 9800x (kcal/h) Như tổng nhiệt lượng vào lò: = 10053,2734x + 177278,2204 – 1,0603y (kcal/h) 1.2.2 Nhiệt lượng khỏi lò 10 + Lượng nhiệt tro mang ra: (kcal/h) + Lượng nhiệt khói lò mang ra: (kcal/h) + Lượng nhiệt nước mang ra: + Lượng nhiệt tổn thất qua tường: (kcal/h) (kcal/h) + Lượng nhiệt tổn thất mở cửa lò đốt: (kcal/h) a Lượng nhiệt thất thoát tro mang = 0,268.(11,7264 + 5.10-5x).(700 – 25) = 2121,3058 + 9,045.10-3x b Nhiệt lượng khói lò mang Ta có : (kcal/h) Bảng 1.6: Nhiệt dung riêng khí 1100oC (kcal/kgoC) Khí CO2 SO2 NO N2 O2 Cl2 HCl Ckl (kcal/kgoC) 0,31 0,21 0,28 0,3 0,27 0,13 0,22 Từ ta tính sau : - Nhiệt tốn thất SO2 mang : - Nhiệt tổn thất CO2 mang : (kcal/h) - Nhiệt tổn thất N2 mang : 5690,4427x + 97609,765 – 24,8865y (kcal/h) - Nhiệt tốn thất O2 dư mang khỏi lò : (kcal/h) - Nhiệt tốn thất Cl2 mang : (kcal/h) - Nhiệt tổn thất HCl mang : (kcal/h) Vậy nhiệt lượng khỏi lò mang là: = 7359,6546x + 130999,2935 – 20,022y (kcal/h) 11 c Nhiệt lượng nước mang Áp dụng công thức : (kcal/h) Trong đó: nhiệt lượng nước mang Chn nhiệt dung riêng nước, = 0,58 (kcal/kgoC) t2 nhiệt độ nước thoát ra, t2 = 1200oC lượng nước mang ra, kg/h Vậy nhiệt lượng nước mang là: d Nhiệt lượng tổn thất qua tường lò đốt Nhiệt lượng tổn thất qua tường 5% lượng nhiệt sinh cháy chất thải nhiên liệu cháy ta có e Nhiệt lượng tổn thất trình mở lò nạp liệu Nhiệt lượng tổn thất mở cửa lò 10% lượng nhiệt thất thoát qua tường đốt ta có: = 49x + 860 (kcal/h) f Các tổn thất khác: Q * = 0,5%Qkl + 0,01QDC = 134,7983x + 654,9965 – 0,1001y Tổng nhiệt lượng khỏi lò đốt là: Áp dụng định luật bảo toàn lượng, tổng lượng nhiệt vào lò tổng lượng nhiệt : Vậy ta có phương trình: 1140,472x – 5873,7845 + 30,5928y = (*) Do nhiệt độ lò đốt 1200oC nên Clo chất thải có tham gia phản ứng y = tương ứng với toàn Cl chất thải tham gia phản ứng cháy Thay y = vào (*) ta có: x = 5,12 kg Vậy lượng không khí cần thiết để cấp cho lò đốt, đốt hết 80kg chất thải rắn y tế nguy hại sau: = 21,2425x + 363,2347 – 0,093y = 21,2425.5,12 + 363,2347 – 0,093 = 471,9033 12 (kg/h) Bảng 1.7: Cân vật chất STT Tổng Đầu vào (kg/h) Đầu (kg/h) Tên Khối lượng Tên Khối lượng CTR Dầu KK 80 5,12 471,9033 Tro Tro bay CO2 SO2 HCl N2 O2, dư H2O 8,2087 3,518 80,6358 2,7904 0,065 359,4887 37,412 65,1607 557,2793 557,0233 Bảng 1.7: Cân lượng STT 10 11 TỔNG Đầu Đầu vào Tên QCT1 QCT2 QCT,W QcCTR QcD QKK QWKK QD Q (kcal/h) 214,9763 78,56688 840 172000 50176 2831,42 2607,03 56,32 Tro Tro bay CO2 SO2 HCl N2 O2 H2O Qspc Qtuong Qmo Qkhac 228804,3 CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 2.1 Kích thước lò đốt 2.1.1 Buồng đốt sơ cấp 13 1484,954 636,4062 29371,59 688,5312 16,8025 126719,8 11868,96 44407,02 30076,92 11108,8 1110,88 1390,608 228804,3 Thế tích lý thuyết buồng đốt sơ cấp tính theo công thức : Trong : thể tích buồng đốt sơ cấp lý thuyết (m3) Q C QCT + Q DC Q lượng nhiệt sinh giờ, = kcal/h q mật độ nhiệt thể tích buồng đốt, kcal/m h q = 250.103 – 500.103 (kcal/m3.h) Chọn q = 250.103 (kcal/m3.h) Vậy tích buồng đốt sơ cấp : Trên thực tế thể tích buồng đốt sơ cấp phải tính đến lượng chất thải chiếm chỗ, hệ số ảnh hưởng công suất, hệ số ảnh hưởng thời gian Tỷ trọng riêng chất thải 125 kg/m3, lượng chất thải cho vào lò 80 kg chia làm mẻ, mẻ nạp 40 kg rác Vậy thể tích chất thải chiếm chỗ là: 0,32 (m3) Chọn hệ số ảnh hưởng công suất 0,85 Hệ số ảnh hưởng thời gian 0,95 Vậy thể tích thực buồng đốt sơ cấp là: a Diện tích mặt ghi lò Diện tích mặt ghi lò tính theo công thức : Trong : thể tích chất thải chiếm chỗ lò đốt chiều cao phần chất thải chiếm chỗ lò; h = 0,2 - 0,3 (m) chọn h = 0,2 m b Diện tích đáy lò Chọn đáy lò có thiết diện hình chữ nhật, chiều dài 2m, chiều rộng 1m c Chiều cao buồng đốt sơ cấp Chiều cao buồng đốt sơ cấp tính : 2.1.2 Buồng đốt thứ cấp Thế tích lý thuyết buồng đốt thứ cấp tính toán theo công thức : 14 Trong : - thời gian lưu khí buồng đốt thứ cấp, để giảm khả hình thành khí độc hại dioxin furan thường chọn thời gian lưu khí buồng đốt thứ cấp giây, chọn - q lưu lượng dòng khí vào buồng đốt thứ cấp, lưu lượng bao gồm khí sinh từ buồng đốt sơ cấp lưu lượng không khí cấp cho lò: Bảng 2.1: Lượng khí sinh từ trình đốt rác Chất khí - Khối lượng (kg) Khối lượng mol (kmol/h) CO2 80,6358 1,8326 SO2 2,7904 0,0436 HCl 0,065 1,7.10-3 N2 359,4887 12,8389 O2, dư 37,412 1,1692 H2O 65,1607 3,26 Tổng 550,5526 22,7661 Tổng số mol khí sinh 1h : 22,7661 (kmol/h) = 6,32.10-3 (kmol/s) Thế tích khí sinh 1s tính sau : Áp dụng phương trình trạng thái khí lý tưởng p.V = n.R.T Trong đó: P- áp suất, at V- thể tích khí, m3 n- số kmol khí, kmol R - số khí lý tưởng T - nhiệt độ, oK → 6,32.10-3 0,082.(1200+273) /1 Vậy tích lý thuyết buồng đốt thứ cấp : Trên thực tế thể tích buồng đốt thứ cấp phải tính đến hệ số ảnh hưởng công suất hệ số ảnh hưởng thời gian Chọn hệ số ảnh hưởng công suất 0,85 Hệ số ảnh hưởng thời gian 0,95 Thể tích thực buồng đốt thứ cấp là: 15 Chiều cao buồng đốt thứ cấp tính : 2.2 Hệ thống nạp liệu • Kích thước cửa nạp liệu: hình vuông Vct = cạnh.cạnh = 0,32 => cửa nạp liệu có cạnh = 0,6 m • • Vật liệu: thép, nắp cửa lò 0,8 m, có khóa Thiết bị nạp liệu: gầu ngoạm 2.3 Hệ thống lấy tro xỉ Gtx = 8,2087 => Vtx = Gtx /d = 8,2087/125 = 0,066 (m3) Kích thước cửa lấy tro xỉ hình vuông cạnh 0,3m Thể tích bồn chứa chất thải: Vbc = 3/2Vtx = 0,099 (m3) 2.4 Tường lò đốt Chọn cấu tạo lớp tường buồng đốt: - Bên gạch chịu lửa, chiều dày , hệ số dẫn nhiệt λ1 - Lớp thứ thủy tinh, chiều dày δ2, hệ số dẫn nhiệt λ2 - Lớp thứ gạch, chiều dày , hệ số dẫn nhiệt λ3 - Lớp thứ thép, chiều dày , hệ số dẫn nhiệt λ4 16 12000C Hình 2.1: Sơ đồ cấu tạo tường lò đốt chất thải - Chiều dày lớp gạch chịu lửa: Chiều dày lớp thủy tinh : Chiều dày lớp gạch: Chiều dày lớp vỏ thép: BảngV.9 : Đặc tính vật liệu xây lò Vật liệu Khối lượng riêng ρ (kg/ m3) Hệ số dẫn nhiệt λ (w/m.oC) Nhiệt dung riêng Gạch chịu lửa 1900 1,404 0,26 Bông thuỷ tinh 200 0,037 0,2 Gạch 600 0,221 0,22 Thép 7850 50 0,498 17 Cp (kcal/kgoC) Chọn loại gạch chuẩn : 230 x 113 x 65 Tính toán chiều dày lớp thủy tinh cho nhiệt độ bề mặt lò ( mặt lớp vỏ thép) 50oC Áp dụng công thức truyền nhiệt qua tường phẳng ta có : Vậy nhiệt độ mặt vỏ thép tính : Lượng nhiệt truyền qua tường lò : Lượng nhiệt lượng nhiệt truyền qua lớp tường lò ta có (oC) (oC) Vậy chiều dày lớp thủy tinh là: Vậy tổng chiều dày tường lò : 2.5 Gia nhiệt cho lò đốt trước làm việc Lượng nhiệt cần cấp khởi động lò: • Nhiệt lượng cần cung cấp cho m2 tường lò đốt Lượng nhiệt cần thiết để gia nhiệt cho m2 tường lò đốt tính toán theo công thức: (kcal) Trong : Ci nhiệt dung riêng vật liệu làm tường lò đốt Gi khối lượng m2 vật liệu làm tường lò (kg) Vi thề tích m2 vật liệu làm tường lò (m3) Chênh lệch nhiệt độ lớp vật liệu so với không khí bên lò Trong tmt= 25oC Bảng V.10: Nhiệt lượng cần thiết cung cấp cho m2 tường lò Lớp vật liệu Gạc h chịu lửa Bôn g thủy tinh Gạch Thép 190 200 600 7850 0,11 0,0 0,113 0,003 18 Tổng Gi (kg) 92 214, 120 67,8 23,55 116 50,02 50 241 50 25 680 25,01 12,5 9,82 116 9,82 ,77 115 9,91 Q (kcal/m2) 18, ,795 0,26 0,2 0,22 0,498 647 250 373,0 146,6 48,5 5,33 3.51 • Nhiệt lượng cần cung cấp cho tổng diện tích bề mặt lò đốt Vậy tổng nhiệt lượng cần cấp khởi động lò là: Ft = Ftsc + Fttc Ftsc Fttb = = Fttb Fdtb 2h( a + b) + 2(h + δ )( a + 4δ + b) Fdtb = a.b + (a + 2δ )(b + 2δ ) Trong đó: a chiều rộng buồng sơ cấp b chiều dài buồng sơ cấp h chiều cao buồng sơ cấp δ + bề dày thiết bị 19 6777 Ftsc = 2.0,95.(1 + 2) + 2.( 0,95 + 0,321).(1 + 4.0,321 + 2) = 8,3 Fdtb = 1.2 + (1 + 2.0,321)( + 2.0,321) = 3,2 Ftsc = Fttb + Fdtb Fttc Fttb = = (m2) (m2) = 8,3 + 3,2 = 11,5 (m2) Fttb + Fdtb 2h( a + b) + 2(h + δ )( a + 4δ + b) Fdtb = a.b + (a + 2δ )(b + 2δ ) Trong đó: a chiều rộng buồng thứ cấp b chiều dài buồng thứ cấp h chiều cao buồng thứ cấp δ bề dày thiết bị Ftsc = 2.1,2.(1 + 2) + 2.(1,2 + 0,321).(1 + 4.0,321 + 2) = 10,12 Fdtb = 1.2 + (1 + 2.0,321)( + 2.0,321) = 3,2 Fdtb = Fttc 1.2 + (1 + 2.0,321)( + 2.0,321) = 3,2 = Fttb + Fdtb (m2) (m2) = 10,12 + 3,2 = 13,32 (m2) Vậy tổng nhiệt lượng cần cấp khởi động lò là: Q = 67773,51.(11,5+13,32) = 1682138,518 Nhiệt trị dầu DO Vậy lượng dầu cần cung cấp để gia nhiệt lò đốt là: 20 (m2) Lượng không khí cần cấp vào để đốt cháy hết 171,647 kg dầu DO là: mkk = 21,2425.171,647 = 3646,2069 (kg) Đáy lò lớp gạch: gạch chịu lửa gạch xây dựng Trong đó: R bán kính vòm, mm s chiều dày viên gạch, mm a chiều ngang viên gạch, mm d chiều dày mạch xây, d = 2mm góc tâm vòm, , bán kính vòm R nên theo tỷ lệ R/B = 0,765 Bán kính vòm là: R = 765mm L chiều dài đáy lò, L = 2m = 2000mm b chiều rộng đáy lò, b = 1m = 1000mm 2.7 Các thiết bị phụ trợ 2.7.1 Quạt cấp khí Tổng lượng không khí cần cấp vào lò = lượng không khí cần để đốt cháy hết lượng dầu CTYT + lượng không khí cần để gia nhiệt cho lò đốt trước làm việc Gkk = 471,9033 + 3646,2069 = 4118,1102 (kg) Q= Lưu lượng không khí cần cấp vào lò: N lt = Công suất lý thuyết: Trong đó: Q Q.∆P 1000.η tr η q Gkk 4118,1102 = = 0,89 ρ kk 3600 1.29.3600 (kw) lưu lượng không khí cần cấp, (m3/s) 21 (m3/s) η tr ηq hiệu suất chuyển động hiệu suất quạt, : , N/m2 , N/m2 , N/m2 Trong đó: : khối lượng riêng không khí, ρ kk : vận tốc dòng khí ống, chọn đường kính ống dẫn khí D = 250mm l chiều dài đường ống, chọn l = 15m dtd đường kính tương đương, m → > 4000 Vậy dòng khí ống chế độ chảy xoáy → Trong độ nhám tuyệt đối phụ thuộc vào chất liệu ống Chọn ống thép tráng kẽm có → → � = 0,02 Hệ thống đường ống cấp khí vào lò bao gồm ống ngả, khuỷu 90o Chọn ống ngả có vận tốc đoạn rẽ nhánh đường kính đoạn rẽ → Chọn ống dẫn khí cấp vào buồng thứ cấp loại ống khuỷu 90o khuỷu 45o hợp thành → → Hệ số trở lực cục toàn đường ống là: → Tổng trở lực đường ống cấp khí: Công suất quạt: 22 Trong đó: Q: suất quạt, Q = 0,89 m3/s : hiệu suất truyền động, lắp trực tiếp với động điện : hiệu suất quạt, tra đặc tuyến quạt ly tâm ta có → Công suất thực tế động điện: Với k hệ số dự trữ, (k = 1,2 ÷ 1,5 ), chọn k = 1,3 2.7.2 Ống dẫn dầu Tiết diện miệng ống dẫn dầu: FD = Trong đó: GD WD ρD GD WD ρ D khối lượng dầu đem đốt, kg tốc độ dầu ống, m/s khối lượng riêng dầu, FD = ρD 4.FD = 3.14 4.0.2 = 3.14 = 900 kg/m3 5,12 + 171,647 = 0,2 1.900 Đường kính ống dẫn dầu: d= (m2) 0,5 m = 500 mm 23 (m2)