Đồ án lò hơi (chương 1,2,3)

TÍNH TOÁN CHẾ TẠO LÒ HƠI1. Sản lượng hơi định mức: D = 125 th2. Áp suất ở đầu ra của hơi của bộ quá nhiệt: pqn = 6.4Mpa = 64 bar3.Nhiệt độ của hơi ở đầu ra của bộ quá nhiệt: tqn = 445oC4.Nhiệt độ nước cấp: tnc = 180oC5.Nhiên liệu có thành phần như sau:Thành phầnClvHlvNlvOlvSlvAlv%86,0910,640,160,162,850,1Nhiệt trị thấp làm việc của nhiên liệu: Qtlv = 40,32 MJkg = 40320 kJkg.Tra bảng 2.522 II  dầu S (FO) còn gọi là dầu nặng hay dầu mazut.

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ

TÍNH TOÁN CHẾ TẠO LÒ HƠI

1 Sản lượng hơi định mức: D = 125 t/h

2 Áp suất ở đầu ra của hơi của bộ quá nhiệt: pqn = 6.4Mpa = 64 bar

3.Nhiệt độ của hơi ở đầu ra của bộ quá nhiệt: tqn = 445oC

Chọn các thông số như sau:

6.Nhiệt độ không khí lạnh: tkkl = 30oC (trang 22 [II])

7.Nhiệt độ không khí nóng: tkkn = 180oC

8.Nhiệt độ khói thải: kht = 120oC

-CHƯƠNG I XÁC ĐỊNH SƠ BỘ DẠNG LÒ HƠI

1.1 Chọn sơ bộ dạng lò hơi:

1.1.1 Chọn phương pháp đốt và cấu trúc buồng lửa

Do nhiên liệu được sử dụng là dầu nên chọn loại buồng lửa phun Lò hơi bố trí theo kiểu chữ Л Ở loại này các thiết bị nặng như: quạt gió, bộ khử bụi, ống khói được đặt ở vị trí thấp nhất

1.2 Chọn dạng cấu trúc và các bộ phận khác của lò.

1.2.1 Dạng cấu trúc của pheston.

Kích thước cụ thể của pheston sẻ được xác định cụ thể sau khi xác định cụ thể cấutạo của buồng lửa và các cụm ống xung quanh nó

Nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa (trước pheston) được chọn theo mục 1.3.2

1.2.2 Dạng cấu trúc bộ quá nhiệt.

Chọn phương án sử dụng bộ quá nhiệt đồi lưu do tqn=445oC

1.2.3 Bố trí bộ hâm nước và bộ sấy không khí.

Do buồng lửa đốt dầu nhiên liệu dể cháy nên nhiệt độ không khí nóng không cầncao lắm, chọ khoảng từ 150 – 200oC Nên ta chọn bộ hâm nước và bộ sấy khôngkhí một cấp BHN nhận nhiệt lượng nhiều hơn nước có thể chảy phía trong làmmát các ống nên đặt trước BSKK (ở vùng khói có nhiệt độ cao hơn)

1.2.4 Đáy buồng lửa

Do đốt nhiên liệu lỏng nên ta chọn đáy buồng lửa có dạng đáy bằng.

1.3 Nhiệt độ khói và không khí.

1.3.1 Nhiệt độ khói thoát ra khỏi lò (θθ th )

Là nhiệt độ khói ra khỏi BSKK tra bảng 1.1 [I] với nhiên liệu rẻ tiền, chọn θth =

120oC nhờ đó nếu sau này sử dụng nhiên liệu đắt tiền, chất lượng cao hơn vần

hoạt động tốt.

1.3.2 Nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa (θθ” th )

Là nhiệt độ khói trước cụm pheston Chọn theo phân tích kinh tế kỹ thuật (khônglớn hơn 1150oC)

Chọn θ”th = 1100th = 1100oC

1.3.3 Chọn nhiệt độ không khí nóng.

Được lựa chọn trên loại nhiên liệu và phương pháp đốt và phương pháp thải xỉ

Do buồng lửa đốt dầu nhiên liệu dể cháy nên nhiệt độ không khí nóng không cầncao lắm, chọ khoảng từ 150 – 200oC

 Chọn tkkn= 200oC

Sơ đồ cấu tạo tổng thể của lò hơi

Hình 1

Chú thích:

2 Dàn ống sinh hơi

3 Vòi phun nhiên liệu+không khí 9: Bộ hâm nước

4 Ống nước xuống 10:Khoảng trống để vệ sinh và sửa chữa

6 Cụm pheston

CHƯƠNG II TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH CHÁY CỦA NHIÊN LIỆU

tc/kg = 1,351 m3

tc/kg

Trong đó Gph là lượng hơi để phun dầu vào lò ,đối với vòi phun kiểu cơ khí thì Gph = 0.

Theo 1-4/12[1], Với lò hơi buồng lửa phun dầu ta chọn  = ”th = 1100bl = 1,1

Hệ số không khí lọt vào các phần tử của lò được chọn như sau ( bảng 2.1/17 [III] )

10,5589Buồng

lửa vàcụmpheston

BQNcấp 2

BQNcấp 1 BHN BSKK

Khóithải

2.3 Tính entanpi của không khí và khói

Entanpi của không khí lý thuyết cần thiết cho quá trình cháy:

Entanpi của khói và không khí

cü kJ/m

3 tc

ü kJ/m

3 tc

3.1 Lượng nhiệt đưa vào lò

Lượng nhiệt đưa vào lò hơi được tính cho 1 kg nhiên liệu rắn hoặc tính cho 1 m3 tc nhiên

lv – nhiệt trị thấp làm việc của nhiên liệu,kJ/kg

Qnl – nhiệt vật lý của nhiên liệu đưa vào lò, kJ/kg.Qnl rất bé nên ta bỏ qua

Qn

kk – nhiệt do không khí mang vào, chỉ tính khi không khí được sấy nóng trước

bằng nguồn nhiệt bên ngoài lò.Ở đây không khí được sấy bằng khói lò ở BSKK nên Qn

kk

= 0

Qph – nhiệt lượng do dùng hơi phun nhiên liệu vào lò Đối với vòi phun dầu

kiểu cơ khí thì Gph = 0 nên Qph = 0

Qđ – lượng nhiệt tổn thất do việc phân hủy cacbonat khi đốt đá dầu do nhiên

liệu ở đây là dầu nên Qđ = 0

Vì vậy ta có :

Qđv = Qt

lv = 40320 kJ/kgMặt khác: Qđv = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6 , kJ/kg

Với : Q1 – lượng nhiệt hữu ích cấp cho lò để sản xuất hơi, kJ/kg

Q2 – tổn thất nhiệt do khói thải mang ra ngoài lò hơi , kJ/kg

Q3 – lượng nhiệt tổn thất do cháy không hoàn toàn về hóa học, kJ/kg

Q4 – lượng nhiệt tổn thất do cháy không hoàn toàn về cơ học, kJ/kg

Q5 – lượng nhiệt tổn thất do tỏa nhiệt ra môi trường xung quanh lò hơi, kJ/kg

Q6 – lượng nhiệt tổn thất do xỉ mang ra ngoài, kJ/kg

Q1= Dqn( iqn− inc)

B

Trong đó: Dqn: sản lượng hơi quá nhiệt kg/h

iqn : là entanpi của hơi quá nhiệt, kJ/kg

inc : là entanpi của nước đi vào bộ hâm nước , kJ/kg

B: lượng nhiên liệu tiêu hao trong 1 giờ, kg/h

3.3 Các tổn thất nhiệt của lò hơi

3.3.1 Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về măt cơ học Q 4 kJ/kg

Khi đốt nhiên liệu lỏng thì q4<0,5% nên ta không kể đến

Ith – entanpi của khói thải, kJ/kg với θth=1200C Dựa vào bảng (5) ta tính gần đúng bằngphương pháp nội suy và được kết quả như sau: Ith = 2222,302 kJ/kg

3.3.3 Lượng nhiệt tổn thất do cháy không hoàn toàn về hóa học Q 3 , kJ/kg

Với lò buồng lửa phun đốt dầu, chọn q3 = 0,5% (theo bảng 19 [III])

3.3.4 Tổn thất nhiệt ra môi trường xung quanh Q 5 kJ/kg

q5 được xác định theo đồ thị q5 = f(D) hình 3-1 trang 29 TL [III], với D = 125 t/h ta được

q5 = 0,575 %

Q5 = 231,84 kJ/kg

3.3.5 Tổn thất nhiệt do xỉ mang ra ngoài Q 6

q6=0 do đốt nhiên liệu lỏng ( Vì đây là lò đốt dầu nên coi như không có xỉ )

3.4 Hiệu suất của lò hơi và lượng tiêu hao nhiên liệu

3.4.1 hiệu suất nhiệt lò hơi

Ta có: tổng các tổn thất trong lò hơi:

q = q 2 +q 3 +q 4 +q 5 +q 6

Tra bảng nước và hơi nước bão hòa theo nhiệt độ

CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ BUỒNG LỬA4.1 Xác định kích thước hình học của buồng lửa

Nhiệm vụ tính nhiệt của buồng lửa là xác định lượng nhiệt hấp thụ trong buồng lửa, diệntích bề mặt các dàn ống hấp thụ nhiệt bằng bức xạ và thể tích buồng lửa đảm bảo làmgiảm được nhiệt độ của sản phẩm cháy đến giá trị quy định

Trong đó : Bt : lượng nhiên liệu tiêu hao, kg/s

Q lv : nhiệt trị thấp làm việc của nhiên liệu, kJ/kg

Khi nhiệt thế thể tích của buồng lửa qv quá nhỏ thì kích thước của buồng lửa lớn sẽ làmtăng chi phí xây dựng cho cả lò hơi do phải tăng chi phí cho bảo ôn, khung lò ,ống traođổi nhiệt, đồng thời làm giảm nhiệt độ buồng lửa làm cho quá trình cháy kém đi Do đó làphải chọn qv ở mức lớn nhất cho phép Nhưng nếu qv quá lớn thì thể tích của buồng lửa lạiquá nhỏ thì làm tăng tổn thất q3 và q4, quá trình cháy có thể không hoàn toàn Khi đó diệntích bề mặt hấp thụ nhiệt bằng bức xạ trong buồng lửa quá bé thì nhiệt khói thải ra khỏibuồng lửa sẽ lớn Nếu nhiệt độ này lớn hơn nhiệt độ nóng chảy của tro thì tro sẻ chảylỏng và bám lại trên các ống trao đổi nhiệt Nhưng đối với lò đốt dầu thì nồng độ tro baytrong khói rất thấp.Tuy nhiên tỷ lệ hấp thụ nhiệt của buồng lửa hay bề mặt hấp thụ nhiệtcủa buồng lửa là phải chọn thỏa đáng Vì vậy khi chọn qv phải dựa vào chỉ tiêu kinh tế vàphải đảm bảo đúng kỹ thuật.

Trong đó nhiệt thế thể tích của buồng lửa qv được chọn theo dạng buồng lửa, ở đâybuồng lửa đốt dầu nên chọn qv =290 kW/m3 (Theo bảng 19 [III])

Theo mục 3.4.3 ta có Bt = 8,265 t/h = 2,3 kg/s

Vậy Vbl = 2,3×40320

3

4.1.2 Tiết diện ngang buồng lửa f bl [m 2 ].

Tiết diện ngang của buồng lửa tính theo đường trục các ống của các dàn ống sinh hơi được xác định trên cơ sở toàn bộ lượng nhiệt sinh ra khi cháy nhiên liệu BQtlv và nhiệt thếtiết diện ngang của buồng lửa qftt [kW/m2] :

qftt = (0,7 ÷ 0,9)qf ,với qf là nhiệt thế tiết diện ngang buồng lửa

Tra bảng 4-1b, với nhiên liệu là mazut, ta được qf = 9300 kW/m2

⇒ qftt = 0,8 x qf = 0,8 x 9300 = 7440 kW/m2

4.1.3 Kích thước buồng lửa.

4.1.3.1 Chiều sâu buồng lửa b:

Chiều sâu phải đảm bảo chiều sâu tối thiểu để ngọn lửa không đập vào tường đói diện.Khi đốt dầu mazut, ta lấy b = (5÷7)Dv, trong đó Dv là đường kính lỗ đặt vòi phun trên tường buồng lửa

Theo bảng 4-2 [III], với công suất định mức của lò hơi Dđm = 125 t/h, ta có Dv = 850 mm Nhưng đối với vòi phun khí – mazut, Dv giảm 1,3 – 1,4 lần

Nên ta chọn Dv = 850/1,3= 654 mm = 0,654 m

Vậy b = 5 x Dv = 5 x 0,654 = 3,3 m

4.1.3.2 Chiều rộng buồng lửa a :

Chiều rộng cũng như chiều sâu buồng lửa được chọn theo loại vòi phun và cách đặtchúng, đảm bảo sao cho ngọn lửa không văng tới tường đối diện

Ngoài ra chiều rộng của buồng lửa còn phải đảm bảo chiều dài của bao hơi để phân lyhơi, yêu cầu về tốc độ hơi trong bộ quá nhiệt, đồng thời thỏa mãn được nhiệt thế chiềurộng buồng lửa qr trong phạm vi nhất định

Sauk hi xác định được tiết diện ngang và chiều sâu buồng lửa, ta tìm được chiều rộng buồng lửa:

Ta thấy a = 3,8 m> b = 3,3 m, thỏa mãn với buồng lửa có tiết diện hình lăng trụ

4.1.3.3 Xác định chiều cao buồng lửa:

Chiều cao buồng lửa được lựa chọn trên cơ sở đảm bảo chiều dài ngọn lửa để cho nhiênliệu cháy kiệt trước khi ra khỏi buồng lửa Chiều dài ngọn lửa tạo nên trong quá trìnhcháy tùy thuộc vào nhiên liệu đốt, phương pháp đốt và công suất lò hơi

Chiều dài ngọn lửa tối thiểu:

Bảng 5: Đặc tính cấu tạo dãy PHESTON

8 Chiều dày hữu hiệu lớp bức xạ khói s m 1,32 1,32 1,32 1,32 0,9.d.(4/3,14.s1.s2/(d*d)-1)

9 Hệ số góc mỗi dãy ống xi 0,3 0,3 0,3 0,3 Theo toán đồ 5 TL

15 Diện tích bề mặt chịu nhiệt đối lưu HPdl m2 Hp- Hpbx 38,02

16 Chiều dài tiết diện ngang đường khói Theo cấu tạo lò hơi

19 Chiều rộng đường khói ap m Theo cấu tạo lò hơi 8,4

20 Tiết diện đường khói đi

22 Đầu ra FP'' m2 l''(ap-d*z) 40,26

23 Tiết diện trung bình đường

Bảng 6: TÍNH TRUYỀN NHIỆT PHESTON

hiệu

Đơn

1 Nhiệt độ khói ra khỏi buồng đốt bl’’ oC Tính ở trước 1116,7 1116,7

2 Nhiệt độ khói ra sau pheston pt’’ oC θ"bl-(30÷60)0C 1096,7 1071,7

3 Nhiệt độ khói trung bình cụm

7 Lượng nhiệt khói truyền đi ứng

với 1kg nl Qk kJ/kg (ΔIIpt+Ikkl0)Trong đó

=0 và =0.995 428,35 955,00

9 Nhiệt độ hơi bảo hòa ở pheston θbh oC Tra bảng nước và hơi bảohòa với p

bh=140bar 336,63 336,63

10 Độ chênh nhiệt độ trung bình ttb oC tb - bh 770,07 757,57

11 Tốc độ trung bình của khói qua pheston k m/s  7,60 7,53

3600

p

k tt

F V

12 Thành phần thể tích hơi nước trong khói rH2O Bảng 1 0,11 0,11

18 Diện tích bề mặt chịu nhiệt đối lưu HPdl m2 Tính ở trước 38,02 38,02

19 Lượng nhiên liệu tính toán Btt kg/h Tính ở trước 18036 18036

24 Hệ số truyền nhiệt k mW/2độ  108,59 104,12

26 Lượng nhiệt bề mặt feston hấp

thu ứng với 1kg nhiên liệu Q ttk kJ/kg 634,6



 đl bx

bx đl

6 , 1 78 ,

k

O k

T s

p r k