Đang tải... (xem toàn văn)
nhà máy tinh bột sắn nhà máy tinh bột sắn nhà máy tinh bột sắn nhà máy tinh bột sắn nhà máy tinh bột sắn nhà máy tinh bột sắn nhà máy tinh bột sắn nhà máy tinh bột sắn nhà máy tinh bột sắn nhà máy tinh bột sắn nhà máy tinh bột sắn nhà máy tinh bột sắn nhà máy tinh bột sắn nhà máy tinh bột sắn nhà máy tinh bột sắn nhà máy tinh bột sắn nhà máy tinh bột sắn nhà máy tinh bột sắn nhà máy tinh bột sắn nhà máy tinh bột sắn nhà máy tinh bột sắn nhà máy tinh bột sắn nhà máy tinh bột sắn nhà máy tinh bột sắn
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CÔNG NGHỆ NHIỆT - ĐIỆN LẠNH o0o THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ LỊ DẦU TẢI NHIỆT CƠNG SUẤT 1,8TR KCAL/H CHO NHÀ MÁY TINH BỘT SẮN MANG YANG GVHD SVTH LỚP : TS NGUYỄN THÀNH VĂN : PHẠM MINH TUẤN : 06N2 ĐÀ NẴNG, tháng 5/2011 EBOOKBKMT.COM – Thư viện tài liệu ngành Nhiệt Lạnh lớn Việt Nam BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA: CÔNG NGHỆ NHIỆT – ĐIỆN LẠNH NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên : PHẠM MINH TUẤN LỚP : 06N2 Khóa:2006-2011 KHOA : CƠNG NGHỆ NHIỆT- ĐIỆN LẠNH Tên đề tài : THIẾT KẾ HỆ LÒ DẦU TẢI NHIỆT CÔNG SUẤT 1,8 TR KCAL/H CHO NHÀ MÁY TINH BỘT SẮN MANG YANG Các số liệu ban đầu: Năng suất nhiệt 1,8 tr kcal, nhiên liệu than có đốt kèm khí Biogas Nội dung thuyết minh: Chương 1: Giới thiệu nhà máy tinh bột sắn MangYang chọn lò cấp nhiệ t cho nhà máy Chương 2: Xác định cấu trúc cân nhiệt hệ lò dầu tải nhiệt Chương 3: Tính khí động hệ lò dầu tải nhiệt Chương 4: Sự hình thành NO x,SOx khói cháy giải pháp kỹ thuật Các vẽ đồ thị: Mặt bố trí hệ lò dầu tải nhiệt Sơ đồ cấu tạo hệ lò dầu tải nhiệt Sơ đồ mạch điện Sơ đồ nguyên lý hệ lò dầu tải nhiệt Cấu tạo buồng đốt Cấu tạo xiclon Giáo viên hướng dẫn : TS NGUYỄN THÀNH VĂN Giáo viên duyệt : Ngày giao nhiệm vụ : 18/02/2011 Ngày hồn thành nhiệm vụ: 30/05/2011 Thơng qua mơn Ngày Tháng .Năm 2011 SVTH: PHẠM MINH TUẤN Trang EBOOKBKMT.COM – Thư viện tài liệu ngành Nhiệt Lạnh lớn Việt Nam TRƯỞNG KHOA (Ký,ghi rõ họ tên) CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ký,ghi rõ họ tên) CÁN BỘ DUYỆT (Ký,ghi rõ họ tên) Sinh viên hoàn thành nộp tồn báo cáo cho mơn Ngày Tháng .Năm 2011 Kết điểm đánh giá: Ngày Tháng .Năm 2011 CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG (Ký, ghi rõ họ tên) SVTH: PHẠM MINH TUẤN Trang EBOOKBKMT.COM – Thư viện tài liệu ngành Nhiệt Lạnh lớn Việt Nam LỜI CẢM ƠN Trải qua thời gian dài học tập nghiên cứu trường Đại Học Bách Khoa, Đại Học Đà Nẵng, em thầy cô tận tình giảng dạy để em có hành trang ngày hôm nay, em cảm ơn tất thầy cô trường, đặc biệt thầy cô khoa Công nghệ nhiệt - điện lạnh tận tâm giảng dạy Những kiến thức mà em có hôm nhờ vào công lao dạy bảo thầy cô Để đáp lại dạy bảo chân tình đó, em cố gắng nhiều học tập công việc, nghiên cứu sau Em xin chân thành cảm ơn thầy TS.Nguyễn Thành Văn tận tình hướng dẫn em thời gian tìm hiểu thực đề tài Đồ Án Tốt Nghiệp Sự hướng dẫn, góp ý tận tình thầy nguồn động viên to lớn giúp em nhiều trình thực đồ án Và em cảm ơn quý thầy cô khoa Công Nghệ Nhiệt - Điện Lạnh giúp đỡ em nhiều trình học tập thực đồ án Em xin chân thành cảm ơn cha mẹ nhiều cố gắng bươn g chải sống để nuôi em ăn học nên người ngày hôm Những công ơn to lớn khơng có sánh được, em xin hứa không làm thất vọng người đặt niềm tin vào em Một lần xin nhận nơi lòng biết ơn sâu sắc Đà nẵng, ngày 30 tháng năm 2011 Phạm Minh Tuấn SVTH: PHẠM MINH TUẤN Trang EBOOKBKMT.COM – Thư viện tài liệu ngành Nhiệt Lạnh lớn Việt Nam MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC CHƯƠNG : GIỚI THIỆU NHÀ MÁY TINH BỘT SẮN MANGYANG VÀ CHỌN LÒ CẤP NHIỆT CHO NHÀ MÁY 1.1 Ý nghĩa mục đích lò dầu tải nhiệt 1.2 Các loại lò dầu tải nhiệt 1.3 Các loại dầu tải nhiệt 1.4 Giới thiệu nhà máy chế biến tinh bột sắn MangYang 1.5 Chọn nhiên liệu đốt cho lò CHƯƠNG : XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC VÀ CÂN BẰNG NHIỆT HỆ LỊ DẦU TẢI NHIỆT 2.1 Kết cấu lò dầu tải nhệt 2.2 Tính cơng suất nhiệt lò 2.2.1 Khi đốt nhiên liệu than 2.2.1.1 Tính lượng khơng khí cấp vào lò thể tích sản phẩm cháy a Thể tích khơng khí lý thuyết: b Lượng khơng khí thực tế: c Thể tích sản phẩm cháy: d Thể tích sản phẩm cháy tính đến hệ số khơng khí thừa: 2.2.1.2 Tính Entanpy sản phẩm cháy: a Entanpy khơng khí lý thuyết: b Entanpy khói lý thuyết: c Entanpy thực tế sản phẩm cháy: 2.2.1.3 Xác định tổn thất nhiệt lò tính hiệu suất lò a Xác định tổn thất nhiệt lò: b Xác định hiệu suất lò : 2.2.2 Khi đốt nhiên liệu khí Biogas 2.2.2.1 Tính nhiệt trị khí Biogas: 2.2.2.2 Tính chọn vòi phun khí Biogas: 2.3 Tính tốn nhiệt lò 2.3.1 Xác định thể tích lò : SVTH: PHẠM MINH TUẤN Trang EBOOKBKMT.COM – Thư viện tài liệu ngành Nhiệt Lạnh lớn Việt Nam Thể tích buồng lửa: 2.3.2 Diện tích bề mặt ghi : 2.3.3 Đặc tính cấu tạo ghi : 2.3.4 Xác định cấu tạo lò: 2.3.5 Tính nhiệt buồng lửa (Pass 1): a Nhiệt lượng hữu ích buồng lửa: b Nhiệt độ cháy lý thuyết than đá: c Tỉ nhiệt trung bình sản phẩm cháy: d Chiều dày hữu hiệu lớp xạ khói: S e Độ đen buồng lửa(hệ số xạ buồng lửa) : f Hệ số bảo ôn lò : g Hệ số xạ khơng đồng theo chiều dài lửa : M h Tính diện tích trao đổi nhiệt xạ buồng lửa : H bx i Xác định nhiệt độ khói khỏi buồng lửa : j Lượng nhiệt xạ buồng lửa : Q bx 2.3.6 Tính tốn cho pass a Cấu tạo PASS 2: b Tính diện tích trao đổi nhiệt pass 2: c Tiết diện khói đi: Fkd d Chiều dày hữu hiệu lớp xạ: 2.3.7 Tính nhiệt cho pass2: 2.3.8 Tính tốn cho pass a Cấu tạo pass 3: b Diện tích trao đổi nhiệt: c Tiết diện khói đi: Fkd d Chiều dày hữu hiệu lớp xạ: 2.3.9 Tính nhiệt cho pass CHƯƠNG 3: TÍNH KHÍ ĐỘNG LỊ DẦU TẢI NHIỆT Mục đích: 3.1 Tính trở lực hệ thống cấp gió chọn thiết bị cấp gió 3.1.1 Tính trở lực hệ thống cấp gió 3.1.2 Chọn thiết bị đưa gió: 3.2 Tính trở lực đường khói chọn quạt khói 3.2.1 Tính trở lực đường khói a Trở lực ma sát b Tính tổn thất cục SVTH: PHẠM MINH TUẤN Trang EBOOKBKMT.COM – Thư viện tài liệu ngành Nhiệt Lạnh lớn Việt Nam 3.2.2 Chọn thiết bị thải khói + Tính lực tự hút ống khói 3.2.3 Xác định đường kính miệng ống khói 3.3.Tính chọn bơm dầu tuần hồn a Tính tổn thất ma sát b Tính tổn thất cục 3.4 Tính tốn thiết kế thiết bị lọc bụi 3.4.1 Phân loại thiết bị lọc bụi a Buồng lắng bụi b Bộ lọc bụi kiểu xyclon c Bộ lọc bụi kiểu quán tính d Bộ lọc bụi kiểu túi vải e Bộ lọc bụi kiểu lưới f Bộ lọc bụi kiểu tĩnh điện 3.4.2 Lựa chon thiết bị lọc bụi 3.4.3 Cấu tạo nguyên lý hoạt động xyclon khô a Cấu tạo b Nguyên lý hoạt động 3.4.4 Tính tốn thiết kế xyclon CHƯƠNG : SỰ HÌNH THÀNH NOX VÀ SOX TRONG KHÓI KHI CHÁY VÀ CÁC GIẢI PHÁP KỸ THUẬT 4.1 Sự hình thành NOX khói cháy giả pháp kỹ thuật 4.1.1 Cơ chế hình thành NO X: 4.2.1.1 Cơ chế hình thành NOX theo nguyên lý phân hủy nhiệt: 4.2.1.2 Cơ chế hình thành NOX thành phần nhiên liệu: 4.2.1.3 Cơ chế hình thành NOX theo nguyên lý phản ứng tức thời: 4.2.2 Khống chế hình thành NOX đốt than: 4.3 Cơ chế hình thành phân hủy N2O: 4.3.1 Cơ chế hình thành N2O: 4.3.1.1 Phản ứng đồng pha phân hủy N2O 4.3.1.2 Phản ứng dị pha hình thành N2O: 4.3.2 Cơ chế phân hủy N2O: 4.4 Phương pháp giảm N2O phát thải buồng lửa: 4.5 Vấn đề hình thành SO2 trình cháy giải pháp kỹ thuật: SVTH: PHẠM MINH TUẤN Trang EBOOKBKMT.COM – Thư viện tài liệu ngành Nhiệt Lạnh lớn Việt Nam 4.6 Phương pháp cháy khí phát thải SO2 lò dầu tải nhiệt 4.7 Xử lý khí SO2 vôi ĐOLOMIT trộn vào than : Tài liệu tham khảo SVTH: PHẠM MINH TUẤN Trang EBOOKBKMT.COM – Thư viện tài liệu ngành Nhiệt Lạnh lớn Việt Nam CHƯƠNG : GIỚI THIỆU NHÀ MÁY TINH BỘT SẮN MANGYANG VÀ CHỌN LÒ CẤP NHIỆT CHO NHÀ MÁY 1.1 Ý nghĩa mục đích lò dầu tải nhiệt Nước ta nước phát triển, công nghiệp lượng hai ngành quan tâm hàng đầu thời kỳ phát triển với tốc độ cao với phát triển nhu cầu sử dụng nhiệt trình sản suất cũn g phát triển theo, cơng nghệ chế tạo lò hơi, lò dầu tải nhiệt đòi hỏi quan tâm mức để đáp ứng tương xứng với tốc độ phát triển kinh tế đất nước Để cung cấp đủ lượng nhiệt yêu cầu nhà máy có nhiều phương án lựa chọn chọn lò cơng nghiệp hay chọn lò dầu tải nhiệt.Tuy nhiên ta biết nhà máy nhà máy chế biến tinh bột sắn đặc tính tinh bột sắn muốn sấy khô cần phải đáp ứng lượng sấy phải có nhiệt độ cao tầm 250 0C Điều nà y lò cơng nghiệp khó đạt trường hợp đạt nhiệt độ lò cơng nghiệp lại có áp suất làm việc lớn gây nguy hiểm cho người Với lò dầu tải nhiệt vấn đề lại hồn tồn ngược lại dầu truyền nhiêt khơng có khả chịu nhiệt độ cao lên tới 300 — 4000C nên gia nhiệt đến 250 0C không gây biến đổi chất lượng dầu mà áp suất làm việc lò tải dầu truyền nhiệt lại bé so với lò cơng nghiệp có suất nên an tồn vận hành.Ngồi lò dầu tải nhiệt có hiệu suất cao, giá thành lắp đặt tối thiểu dễ sử dụng bảo trì Tuổi thọ cao khơng có ăn mòn ống Hiện lò dầu tải nhiệt ứng dụng rộng rãi nhà máy sản xuất kí nh , tinh bột, dệt nhuộm lĩnh vực sưởi nóng, sấy khơ, sản xuất nước Được sử dụng thay cho điện ứng dụng làm nóng khn ép, dùng cho sản phẩm cần đun nóng sử dụng, ví dụ nhựa đường, sấy nhiệt độ cao.v.v 1.2 Các loại lò dầu tải nhiệt Lò dầu tải nhiệt có nhiều loại khác phân làm hai kiểu kiểu đứng kiểu nằm Tùy theo điều kiện mặt thi công yêu cầu công nghệ, nhiên liệu đốt nhà máy mà ta chọn kiểu dáng thiết kế cho phù hợp Ở với điều kiện mặt nhà máy tinh bột sắn MangYang có nhà xương cao rộng rãi, cơng suất nhiệt u cầu vừa phải 1,8Trkcal/h nên ta chọn kiểu lò đứng để tiết kiệm nhiên liệu, hiệu suất cao, tránh đọng xỉ lò, sản lượng SVTH: PHẠM MINH TUẤN Trang EBOOKBKMT.COM – Thư viện tài liệu ngành Nhiệt Lạnh lớn Việt Nam ổn định giá thành thấp tuổi thọ cao, quy trình lắp đặt vận hành đơn giản dễ dàng vệ sinh bảo trì lò sau 1.3 Các loại dầu tải nhiệt Dầu tải nhiệt có nhiều loại Castrol -PEREECTO HT, Mobiltherm 605 , Heat Transfer S2 v.v Ở ta c họn loại dầu Heat Transfer S2 thực chất dầu Shell Thermia B loại dầu tinh chế có khả chống phân hủy nhiệt cao, bay thấp có đặc tính nhiệt nhớt tốt đảm bảo hiệu suất truyền nhiệt cao tuổi thọ dài lâu Shell Heat Transfer S2 pha trộn cẩn thận từ loại dầu gốc khoáng tinh tế chất lượng cao có tính ưu việt hệ thống truyền nhiệt kín gián tiếp có nhiệt độ khối dầu lên đến 320oC Những ứng dụng : - Những hệ thống truyền nhiệt tuần hồn kín - Cho ứng dụng công nghệ công nghệ gia công, nhà máy hóa chất, sản xuất ngành dệt thiết bị gia đình tản nhiệt dầu - Shell Heat Transfer S2 sử dụng thiết bị truyền nhiệt liên tục nhiệt độ cao điều kiện làm việc giới hạn sau : + Nhiệt độ màng dầu lớn - 340 độ C + Nhiệt độ khối dầu lớn -320 độ C Tiêu chuẫn kỹ thuật : Được phân cấp theo ISO 6743 - 12 họ Q Đạt tiêu chu ẩn DIN 51522 u cầu Tính chất vật lý điển hình SVTH: PHẠM MINH TUẤN Trang EBOOKBKMT.COM – Thư viện tài liệu ngành Nhiệt Lạnh lớn Việt Nam 8.Q Hc d g b1 Tính tổn thất cục vị trí đến 12 Trên hình vẽ từ vị trí đến thêm vào bốn vị trí nối đường đ i Tất vị trí xem dòng ngoặt đặn 90 có R/d = từ ta tra = 0,2 8.(25.10 3 ) H 12.0,2 0,09 4.10.9,81 = 1,86 m b2 Tính tổn thất cục vị trí 13 Tại vị trí ta tính tổn thất cục theo dạng đột thu hệ số phụ thuộc vào F1 từ tra F2 = 0,5 H 0,5 8.(25.10 3 ) 0,39m 0,09 4.10.9,81 b3 Tính tổn thất cục vị trí 14 Tại vị trí ta tính tổn thất cục theo dạng đột mở hệ số phụ thuộc vào F1 từ tra F2 = H 8.(25.10 3 ) 0,78m 0,09 4.10.9,81 Tổng tổn thất cục bộ: h c 1,86 0,39 0,78 3,03m Vậy tổng tổn thất toàn đường ống: H h h d c = 78,93 + 3,03 = 81,96m Tính cơng suất trục bơm: N tr = Q.H 750.9,81.25.10 3.81,96 0,7 = 21,54 kW Vậy ta chọn công suất trục bơm N tr = 30kW 3.4 Tính tốn thiết ké thiết bị lọc bụi SVTH: PHẠM MINH TUẤN Trang 19 EBOOKBKMT.COM – Thư viện tài liệu ngành Nhiệt Lạnh lớn Việt Nam Do đặc điểm than đá nên ta chọn thiết bị lọc bụi kiểu xyclon khô để lọc bụi than sau khỏi lò 3.4.2 Phân loại thiết bị lọc bụi a Buồng lắng bụi Buồng lắng bụi có cấu tạo dạng hộp,khơng khí vào đầu đầu kia.Nguyên lý tách bụi chủ yếu buồng lắng bụi là: - Giảm tốc độ hỗn hợp dòng khơng khí bụi cách đột ngột vào buồng Các hạt bụi động rơi xuống tác dụng trọng lực - Dùng vách chắn, vách ngăn để dòng khơng khí bụi đập vào bị động rơi xuống đáy buồng - Ngoặc dòng chuyển động qua buồng Buồng lắng bụi đơn giản dựa nguyên lý giảm tốc độ đột ngột có nhược điểm hieuj khơng cao, đạt 50% đến 60% phụ tải không lớn b Bộ lọc bụi kiểu xyclon Bộ lọc bụi kiểu xyclon xử dụ ng tương đối phổ biến Nguyên lý làm việc thiết bị lọc bụi kiểu xyclon lợi dụng lực ly tâm dòng khơng khí chuyển động dể tách bụi khỏi khơng khí Có nhiều loại lọc bụi kiểu xyclon: lọc bụi kiểu xyclon chum, lọc bụi kiểu xyclon khô, lọc bụi kiểu xyclon ướt…Đây thiết bị lọc bụi phổ biến, hiệu suất lọc bụi cao từ 90 – 98% c Bộ lọc bụi kiểu quán tính Nguyên lý hoạt động thiết bị lọc bụi kiểu quán tính dựa vào lực quán tính hạt bụi thay đổi chiều chuyển động hạt bụi Thiết bị lọc bụi kiểu qn tính có cấu tạo ngun lý hoạt động đơn giản nhược điểm hiệu lọc bụi thấp d Bộ lọc bụi kiểu túi vải Thiết bị lọc bụi kiểu túi vải sử dụng phổ biến cho loại bụi mịn, khơ khó rách khỏi khơng khí nhờ lực qn tính lực ly tâm Để lọc bụi người ta cho luồng khơng khí bị nhiễm bụi qua túi vải mịn,túi vải ngăn hạt bụi lại để khơng khí ngồi e Bộ lọc bụi kiểu lưới Bộ lọc bụi kiểu lưới chế tạo từ nhữn g loại vật liệu khác làm cho dòng khơng khí qua chuyển động zichzac nhằm loại bỏ hạt bụi lẫn khơng khí.Loại phổ biến gồm khung thép, hai mặt có lưới thép lớp vật liệu ngăn bụi Lớp vật liệu mẩu kim loại, sứ, sợi nhựa… Kích thước vật liệu đêm bé khe hở chúng bé khả lọc bụi cao Tuy nhiên loại lọc bụi kiểu hiệu lọc bụi tăng kèm theo trở lực tăng f Bộ lọc bụi kiểu tĩnh điện SVTH: PHẠM MINH TUẤN Trang 20 EBOOKBKMT.COM – Thư viện tài liệu ngành Nhiệt Lạnh lớn Việt Nam Sử dụng lực hút hạt nhỏ tích điện âm Các hạt bụi bên thiết bị lọc bụi hút kết thành khối có kích thước lớn thu góp, chúng dễ khử bỏ dòng khí Thiết bị lọc bụi kiểu tĩnh điện sử dụng hiệu loại bụi có k ích cỡ hạt từ 0,5 – 0,8 m Khi hạt bụi có kích thước lớn hiệu lọc bụi giảm 3.4.3 Lựa chon thiết bị lọc bụi Qua thiết bị lọc bụi tìm hiểu thiết bị lọc bụi kiểu xyclon khơ đáp ứng yêu cầu suất lọc bụi, giá thành thiết bị lọc bụi lại ko cao sản suất nước trình vận hành thiết bị đơn giản 3.4.4 Cấu tạo nguyên lý hoạt động xyclon khơ a Cấu tạo 1: Đường dẫn khí vào 2: Đường khí 3: Ống hình trụ 4: Phễu 5: Hộp chứa bụi SVTH: PHẠM MINH TUẤN Trang 21 EBOOKBKMT.COM – Thư viện tài liệu ngành Nhiệt Lạnh lớn Việt Nam b Nguyên lý hoạt động Khơng khí có lẫn bụi qua ống theo phương tiếp tuyến với ống trụ chuyển động xốy tròn xuống phía đưới, gặp phễu dòng khơng khí bị đảy ngược lên dòng khơng khí chuyển động xốy ống ngồi Trong q trình chuyển động xốy ốc lên xuống ống hạt bụi tác dụng lực ly tâm va vào thành, quán tính rơi xuống Ở đáy xyclon người t a có lắp thêm thùng chứa nhằm đảm bảo cách ly khí với bên ngồi thùng chứa bụi, khơng cho khơng khí lọt ngồi 3.4.4 Tính tốn thiết kế xyclon + Lưu lượng khói sau khỏi lò: Nm Gk Vk Btt , h Trong đó: Vk : thể tích khói thực tế Nm h Btt : tiêu hao nhiên liệu lò, kg h Gk = 17,13.348,05 Nm h + Tính tốn tiết diện cần thiết xyclon = 5962,1 Gk ,m2 3600. u F= Trong đó: Nm h vu : vận tốc chuyển động tối ưu dòng khí xyclon m/s chọ n vu = 2,1 m/s Gk : lưu lượng khói thực tế sau khỏi lò, F= 5962,1 0,78864m 3600.2,1 + Xác định đường kính xyclon D= F m 0,785 Trong đó: F: diện tích tiết diện cần tính xyclon m SVTH: PHẠM MINH TUẤN Trang 22 EBOOKBKMT.COM – Thư viện tài liệu ngành Nhiệt Lạnh lớn Việt Nam 0,7886 1m 0,785 D= + Tính vận tốc thực tế dòng khí xyclon v0 = = Gk m , 3600.0,785.D s 5962,1 m 2,11 3600.0,785.1 s Ta thấy vận tốc thực tế xyclon không vượt 15% so với vân tốc tối ưu chọn n ên chấp nhận + Xác định đường kính ống D1 = Gk ,m 3600. R Trong đó: vR : vận tốc khơng khí miệng ra, m/s Chọn v R = 10,5 m/s D1 = 5962,1 0,5m 3600.3,14.10,5 + Bán kính trung bình vòng chuyển động xoaawns ốc hạt bụi xyclon D D1 0,5 0,375m 4 + Vận tốc tiếp tuyến trung bình w hạt bụi xyclon nhận 0,7v k ytb = Ro = w = 0,7.15,24 = 10,668 m/s + Vận tốc trung bình hạt bụi 10,668 28,448s 1 ytb R0 0,375 + Tính thời gian để hạt bụi nằm vị trí bất lợi bi đẩy ngồi lúc chạm với vỏ xyclon 18. k R ,s ln 2 d m R1 Trong đó: : hệ số nhớt động học chất khí, m2 s k , m : trọng lượng dơn vị khơng khí vật liệu bụi kg m3 d : đường kính hạt bụi thu xyclon, m Ứng với nhiệt độ 2200C ta tra 35,56.10 6 SVTH: PHẠM MINH TUẤN m kg kg , k 0,721 , m 2000 s m m Trang 23 EBOOKBKMT.COM – Thư viện tài liệu ngành Nhiệt Lạnh lớn Việt Nam 18.35,56.10 6 0,721 0,5 ln 0,52 s 5 28,448 (2.10 ) 1900 0,25 + Độ dài đường xoắn ốc số vòng quay n mà hạt bụi thời gian l = . = 10,668.0,52 = 5,55 n= l 5,55 2,36 vòng 2. R0 2.3,14.0,375 + Độ cao cần thiết vỏ hình trụ H = n.d = 2,36.0,5 = 1,18m Để dự trữ 20% ta lấy H = 1,2.1,18 = 1,42m + Xác định h1 D1 ) 4a h1 = ,m D a D D1 Theo quan hệ D = D-2a h1 = 4.( 4.0,25 0,33m 0,25 + Tính chiều cao h2 h2 = h1 + 2a = 0,33 + 2.0,25 = 0,830m + Tính chiều cao phần hình xyclon h Dd tg , m Theo kinh nghiệm d = 0,4.D1 = 0,4.0,5 = 0,2m h3 = h3 = 0,2 0,8m SVTH: PHẠM MINH TUẤN Trang 24 EBOOKBKMT.COM – Thư viện tài liệu ngành Nhiệt Lạnh lớn Việt Nam CHƯƠNG : SỰ HÌNH THÀNH NOX VÀ SOX TRONG KHĨI KHI CHÁY VÀ CÁC GIẢI PHÁP KỸ THUẬT 4.1 SỰ HÌNH THÀNH NO X TRONG KHÓI KHI CHÁY VÀ GIẢI PHÁP KỸ THUẬT: 4.1.1 Cơ chế hình thành NO X: Nitơ oxýt sinh trình cháy than chủ yếu NO NO gọi chung NO x, có lượng nhỏ N 2O Trong q trình đốt tha n, lượng NOx hình thành thải có quan hệ mật thiết với điều kiện cháy phương thức đốt, đặc biệt nhiệt độ cháy hệ số khơng khí thừa Khí NOx hình thành trình đốt cháy than theo ba chế: a Cơ chế hình thành NO x theo nguyên lý phân huỷ nhiệt nitơ khơng khí nhiệt độ cao tạo thành b Cơ chế hình thành NO x thành phần nhiên liệu thành phần hợp chất nitơ nhiên liệu bị nhiệt phân oxy hố q trình cháy sau tạo thành NO x c Cơ chế hình thành NO x theo nguyên lý phản ứng tức thời phản ứng nitơ khơng khí với loại cácbuahydrơ CH nhiên liệu xảy trình cháy 4.2.1.1 Cơ chế hình thành NO X theo nguyên lý phân hủy nhiệt: NOx nhiệt tổng NO NO x N2 O2 khơng khí tạo thành nhiệt độ cao trình cháy Khi nhiệt độ tăng tốc độ hình thành NO x tăng nhanh, nhiệt độ đốt cháy thấp 1500 0C khơng thấy phản ứng hình thành NO, nhiệt độ cao 1500 0C phản ứng tạo thành NO thấy rõ Theo tính tốn, nhiệt độ cao 2000 0C, thời gian chưa đến 0,1 giây sinh nhiều NO x Ta thấy nhiệt độ ảnh hưởng định đến hình thành NOx nhiệt Đó lý để gọi loại ôxyt nitơ tạo thành nitơ kh ơng khí bị ơxy hố nhiệt độ cao NO x nhiệt Ngồi hình thành NO x phụ thuộc nhiều vào hệ số khơng khí thừa thời gian lưu lại khói 4.2.1.2 Cơ chế hình thành NO X thành phần nhiên liệu: Loại NOx từ hợp chất nitơ nhiên liệu bị nhiệt phân ơxy hố tạo thành gọi NO x nhiên liệu Khi đốt than, khoảng 70 – 90% NOx nhiên liệu, NO x nhiên liệu thành phần phát thải chủ yếu Cơ chế hình thành NO x nhiên liệu có quy luật sau: SVTH: PHẠM MINH TUẤN Trang 25 EBOOKBKMT.COM – Thư viện tài liệu ngành Nhiệt Lạnh lớn Việt Nam Khi than bị đốt nóng, chất bốc than bị nhiệt phân tách ra, nitơ chất bốc tách chậm so với thành phần khác Khi lượng chất bốc thoát chiếm khoảng 10% đến 15% trọng lượng than nitơ bắt đầu tách Khi thành phần chất bốc nhiên liệu cao, nhiệt độ nhiệt phân tốc độ gia nhiệt tăng lên nitơ chất bốc tăng, nitơ cốc giảm Khi nhiệt độ nhiệt phân tăng lên, tỷ lệ nitơ nhiên liệu chuyển hoá thành nitơ chất bốc tăng lên Hạt than mịn tỷ lệ N chất bốc /Nnhiên liệu lớn, điều cho thấy hạt than mịn tốc độ gia nhiệt bột than bồng lửa phun cao, tỷ lệ chuyển hoá nitơ nhiên liệu thành nitơ chất bốc lớn Nitơ chất bốc/ nitơ nhiên liệu 100 1200 C 80 1000 C 60 800 C 40 20 600 C 200 400 600 800 Thời gian m/s Hình 4.1 Ảnh hưởng nhiệt độ nhiệt phân đến tỷ lệ chuyển hóa nitơ nhiên liệu thành nitơ chất bốc( 1) SVTH: PHẠM MINH TUẤN Trang 26 EBOOKBKMT.COM – Thư viện tài liệu ngành Nhiệt Lạnh lớn Việt Nam Nitơ chất bốc/ nitơ nhiên liệu 100 Chỉ số độ mịn 120-150 80 Chỉ số độ mịn 100 -120 60 Chỉ số độ mịn 70-100 40 20 200 400 600 800 Thời gian m/s Hình 4.2 Ảnh hưởng độ mịn bột than đến tỷ lệ chuyển hóa nitơ nhiên liệu thành nitơ chất bốc( 1) Khi đốt bột than NO x chất bốc tạo nên chiếm 60% đến 80% tổng NO x nhiên liệu, NO x cốc tạo thành chiếm 20% đến 40% Phân huỷ NOx: Khi gặp mơi trường hồn ngun NO x phân huỷ NOx thải ra, thay đổi điều kiện đốt cháy, làm cho NO x hình thành bị phân huỷ, hồn ngun trở lại thành phân tử nitơ Do nồng độ NO x phát thải thiết bị đốt than, cuối định kết tổng hợp phản ứng tạo thành NO x phản ứng hoàn nguyên phân huỷ NO x: Hình 4.3 Lộ trình phản ứng phân hủy NO X( 1) CH i HCN O NC O NH i NO N 2O SVTH: PHẠM MINH TUẤN O,OH H NO,N H,O,OH NO O,OH NH,N N2 Trang 27 EBOOKBKMT.COM – Thư viện tài liệu ngành Nhiệt Lạnh lớn Việt Nam Quá trình hình thành phân huỷ NO x nhiên liệu vô phức tạp, có đa dạng lộ trình phản ứng nhiều phương trình phản ứng NOx nhiên liệu chủ yếu hình thành giai đoạn thoát bốc cháy, khoảng 800 0C - 10000C, giai đoạn đốt cháy chất bốc gần kết thúc, giai đoạn đốt cháy cốc bắt đầu 4.2.1.3 Cơ chế hình thành NO X theo nguyên lý phản ứng tức thời: Khi đốt nhiên liệu hỗn hợp cácbohydro với nồng độ nhiên liệu đậm đặc, xung quanh khu vực phản ứng tạo thành NO x tức thời NOx tức thời không giống NO x nhiệt NO x nhiên liệu, CHi sinh đốt cháy nhiên liệu va đập vào phân tử N khơng khí tạo thành CN,HCN, sau bị oxy hố thành NOx Trong thiết bị đốt than, so với NO x nhiệt NO x nhiên liệu NO x tức thời tạo thành nhiều, thơng thường c 5% tổng NOx tạo thành Thông thường đốt nhiệt độ tương đối thấp nhiên liệu cácbuahydro không chứa nitơ, ý tới NO x tức thời, nhiệt độ vượt 15000C NOx nhiệt tác dụng chủ yếu 4.2.2 Khống chế hình thành NO X đốt than: Từ ba chế hình thành NO x nhiệt, nhiên liệu tức thời, ta thấy chế hình thành loại NO x không giống nhau, chủ yếu thể nguồn gốc nitơ, lộ trình hình thành điều kiện hình thành khơng giống nhau, chúng lại có q uan hệ định Trang thái ba loại NO x q trình đốt than khơng giống nhau, NO x tức thời chiếm tỷ lệ 5%, nhiệt độ thấp 13500C khơng có NO x chiếm 25% đến 30% Còn thiết bị đốt than thông thường, NOx chủ yếu theo lộ trình hình thành nhiên liệu Cho nên việc khống chế làm giảm NO x hình thành đốt than chủ yếu khống chế NO x nhiên liệu Từ chế hình thành phân huỷ nhiên liệu NO x thấy, để giảm bớt NO x nhiên liệu, không hạn chế tối đa hình thành NOx mà phải tạo điều kiện nhiều cho q trình phân huỷ hồn ngun NO x tạo thành 4.3 CƠ CHẾ HÌNH THÀNH VÀ PHÂN HỦY N 2O: N2O giống NO x nhiên liệu, loại hợp chất nitơ ơxy hố sinh đốt nhiên liệu có chứa nitơ, q trình hình thành N 2O có quan hệ mật thiết với NO x, thiệt bị đốt thơng thường lượng N 2O thải ít, nên trước chưa ý mức vấn đề N 2O sinh đốt nhiên liệu hoá thạch, kỹ thuật đốt tầng sôi phá t lò đốt than tầng sơi thải N 2O với nồng độ nhiều nhiều so với cách đốt khác SVTH: PHẠM MINH TUẤN Trang 28 EBOOKBKMT.COM – Thư viện tài liệu ngành Nhiệt Lạnh lớn Việt Nam 4.3.1 Cơ chế hình thành N 2O: N2O thuộc loại ôxyt nitơ nhiên liệu, thời kỳ tách cháy chất bốc, nitơ chất bốc tách trước hì nh thành NO chất bốc, sau NO lại phát sinh phản ứng với HCN,NCO,NH nitơ chất bốc tạo thành N 2O tồn NO điều kiện tất yếu để hình thành N 2O chất bốc 4.3.1.1 Phản ứng đồng pha phân hủy N2O NH + NO = N2O + H 4.3.1.2 Phản ứng dị pha hình thành N 2O: Khác với NOX nhiên liệu, nitơ cốc có ưu tương đối lớn việc hình thành N 2O đặc biệt lò tầng sơi Hình 4.4 Lộ trình phản ứng nitơ cốc tạo thành N 2O ( 1) CN NCốc N O CNO NO N2O C,CaO,CaSO4 N2 C 4.3.2 Cơ chế phân hủy N 2O: Các chất rắn có tác dụng xúc tác mạnh N 2O phân hủy, CaO, CaSO có tác dụng xúc tác lớn cốc Do tác dụng xúc tác chất thể rắn, tốc độ phản ứng phân hủy bề mặt thể rắn cao nhiều so với tốc độ phân hủy theo phản ứng đồng pha, đốt tầng sôi, điều kiện tiếp xúc v hỗn hợp tốt thể khí thể rắn, N 2O phân hủy bề mặt vật rắn phản ứng phân hủy chủ yếu 4.4 PHƯƠNG PHÁP GIẢM N2O PHÁT THẢI TRONG BUỒNG LỬA: Nâng cao nhiệt độ vận hành tro ng buồng lửa từ chế hình thành phân huỷ N 2O nói trên, nhiệt độ nhân tố định hình thành phân huỷ N 2O Nghiên cứu thực nghiệm cho thấy, nâng nhiệt độ từ 850 C đến 950 C, giảm 50% nồng độ N 2O phát thải, tiếp tăng nhiệt độ buồng lửa lên 100 0C giảm 25 đến 30% lượng N 2O phát thải, tăng nhiệt độ vận hành buồng lửa làm cho hiệu khử lưu huỳnh giảm làm tăng lượng phát thải NO x Cho nên biện pháp tăng nhiệt độ vận hành buồng lửa bị hạn chế nhiều hai nguyên nhân - Điều chỉnh trình cháy, giảm hệ số khơng khí thừa: SVTH: PHẠM MINH TUẤN Trang 29 EBOOKBKMT.COM – Thư viện tài liệu ngành Nhiệt Lạnh lớn Việt Nam Vì hàm lượng O khói nhân tố chủ yếu ảnh hưởng đến việc hình thành N2O, thơng qua phương pháp điều chỉnh trình cháy, giảm bớt hệ s ố không thừa -Đốt giai đoạn sau: Để đảm bảo nhiệt độ khử lưu huỳnh 850 C buồng lửa, dùng phương pháp nâng cao nhiệt độ khói rời khỏi buồng lửa để giảm bớt lượng N 2O phát thải -Cho thêm chất xúc tác để N 2O phân hủy Hiện nghiên cứu chất xúc tác làm cho N 2O phân huỷ, thí dụ phát số chất xúc tác làm cho 100% N 2O phân huỷ khói có nhiệt độ 500 0C Vấn đề đặt nghiên cứu chế tạo chất xúc tác rẻ tiền mà có hiệu cao 4.5 VẤN ĐỀ HÌN H THÀNH SO2 TRONG QUÁ TRÌNH CHÁY VÀ GIẢI PHÁP KỸ THUẬT: Trong q trình hình thành cháy than, tồn lưu huỳnh cháy than tác dụng nhiệt độ phân huỷ chuyển thành khí SO , sau mơi trường nhiệt độ cao buồng lửa, phận chúng kết hợp với ơxy tạo thành khí SO3 với xúc tác bề mặt đốt Thông thường tổng lượng khí SO sinh ra, có khoảng 0,5% đến 2% khí SO2 phát mơi trường dạng khí SO 3, số lại dạng khí H 2SO4 Trong q trình làm lạnh khói, khí axit ngưng kết thành nước axit lên bề mặt kim loại trao đổi nhiệt, gây nên tượng ăn mòn kim loại khí oxy hố tạo thành khí SO3, khí SO3 gặp nước khơng khí tạo thành sương axit, bụi axit, mưa axit, gây ô nhiễm cho bầu khí mà gây nên tượng ăn mòn thiết bị cháy than 4.6 PHƯƠNG PHÁP CHÁY ÍT KHÍ PHÁT THẢI SO TRONG LỊ DẦU TẢI NHIỆT Nguyên lý trình khử lưu huỳnh t rình cháy chủ yếu đưa trực tiếp đá vôi vào buồng lửa để đá vơi với bột than tham gia q trình cháy, xảy phản ứng hố học sau: CaCO3 CaO + SO2 CaO + CO2 + 1/2O2 CaSO Phản ứng c hỉ thực có hiệu cao khoảng nhiệt độ 820 C đến 850 C Khi nhiệt độ cao 1200 C CaO bị thêu kết( tái kết tinh) phá hoại kẽ hở nhỏ tinh thể dẫn đến giảm phản ứng S O CaO Những yếu tố ảnh hưởng đến hiệu lưu huỳnh q trình cháy bao gồm: -Vị trí tối ưu để phun bột đá vơi vào khói: SVTH: PHẠM MINH TUẤN Trang 30 EBOOKBKMT.COM – Thư viện tài liệu ngành Nhiệt Lạnh lớn Việt Nam - Chủng loại đá vơi kích thước đá vơi: Thông thường để khử lưu huỳnh người ta dùng : đá vôi (CaCO3 ), đá Bạch Vân (CaCO3.MgCO3) vôi tôi(Ca(OH)2) Trong điều kiện nhiệt độ tối ưu khử lưu huỳnh sử dụng CaCO3.MgCO3 có hiệu suất cao nhất, dùng CaCO hiệu thấp song trữ lượng CaCO lớn, giá thành lại thấp nên dùng phổ biến Kích thước hạt đá vôi ảnh hưởng lớn đến hiệu khử lưu huỳnh Kích thước cuả hạt nhỏ diện tích bề mặt tiếp xúc lớn Kích thước tối ưu hạt nhỏ 70 m, số lượng hạt bé 11 m phải vượt 50% - Tỷ số mol Ca/S : Tăng tỷ số Ca/S tăng hiệu khử lưu huỳnh, ban đầu tăng nhanh Ca/S > mức tăng chậm dần Cũng cần ý rằng, tăng bột đá vơi tăng chi phí vật liệu mà tăng hàm lượng tro bay đường khói thải, gây nhiều điều bất lợi cho bề mặt đốt phần lò thiết bị khử bụi 4.7 XỬ LÝ KHÍ SO BẰNG VƠI VÀ ĐOLOMIT TRỘN VÀO THAN : Q trình đốt nhiên liệu than có trộn bột vơi đolomit để k khí SO2 áp dụng năm gần nghiên cứu phát triển Phản ứng vôi (CaO) đolomit (CaCO3.MgCO3) với SO2 xảy sau: 2CaO + 2SO2 + O2 = 2CaSO4 2CaCO3.MgCO3 + 2SO2 + O2 = 2[ CaSO4 + MgO] + 4CO2 Phản ứng vôi SO xãy mạnh nhiệt độ 760÷1040 0C, phản ứng đolomit SO2- nhiệt độ 600 ÷ 12000C Phương pháp kết hợp trình cháy với trình khử khí SO thành q trình thống nhấ t buồng đốt lò mà khơng đòi hỏi phải lắp đặt thêm thiết bị phụ trợ khác Hiệu khử SO2 chất hấp phụ phụ thuộc vào nhiều yếu tố: nhiệt độ, kích thước cỡ hạt tỷ lệ chất hấp phụ lượng khí SO sản phẩm cháy Ở hình 3.12 biểu đồ hiệu khử SO chất hấp phụ điều kiện nhiệt độ tối ưu nêu Ở biểu đồ này, ứng với đường cong muốn đạt hiệu khử SO 75% tỷ lệ (CaO + MgO): SO2 3, điều có ý nghĩa nhiên liệu có thành phần lưu huỳ nh SP = 3% lượng chất hấp phụ CaO cần cho nhiên liệu SVTH: PHẠM MINH TUẤN Trang 31 EBOOKBKMT.COM – Thư viện tài liệu ngành Nhiệt Lạnh lớn Việt Nam 10 Hiệu khử 75 SO2, % 50 25 Tỷ lệ (CaO + MgO) : SO2 Hình 4.5 Biểu đồ hiệu khử SO CaO + MgO đưa trực tiếp vào buồng đốt ( 1) 1- cỡ hạt < 60 m; 2- cỡ hạt > 60 m SVTH: PHẠM MINH TUẤN Trang 32 EBOOKBKMT.COM – Thư viện tài liệu ngành Nhiệt Lạnh lớn Việt Nam Tài liệu tham khảo Thiết kế hệ thống lò tầng sơi (2008) Thi (MT) Đồ án đại học ĐHBKĐN Trần Thanh Kỳ (1990) Thiết kế lò Trung tâm nghiên cứu thiết bị nhiệt lượng Hoàng Văn Chước (1999) GT Kỹ Thuật NXB Khoa Học Kỹ Thuật P.Dlebeder.(1970) Analititrexkie raxtrotư xusilnak uxtanovok NXB Năng Lượng Moskva GS.TSKH Nguyễn Sỹ Mão (2006) Lò Hơi NXB KHKT Phạm Lê Dần & Nguyễn Cơng Hân (2002) Cơng nghệ Lò Hơi Mạng Nhiệt NXB Khoa Học Kỹ Thuật PGS.TSKH Trần Văn Phú (2002) Tính tốn thiết kế hệ thống thiết bị sấy.NXB GD Radovanovic M (1986), Fluidized Bed Combustion, Hemisphere Publishing Corporation, USA Prabir Basu, Masayuki Horio, Masanobu Hasatani (1990) Boiler and Burners Design and Theory, New York 10 PGS.TS Võ Chí Chính (1995) Giáo trình Điều Hòa Khơng Khí NXB KH&KT 11 Hồng Kim Cơ (1999) Kỹ Thuật Lọc Bụi làm khí NXB GD 12 Bùi Hải, Hà Mạnh Thư (2001) Thiết bị Trao Đổi Nhiệt NXB KH&KT 13 Trần Ngọc Chấn (2004) Ơ Nhiễm Khơng Khí & Xử lý khí thải NXB KH&KT 14 GS.TSKH Nguyễn Sĩ Mão (2002) Lý thuyết cháy & Thiết bị cháy NXB KH&KT 15 Nguyễn Văn May(2004) Bơm Quạt Máy Nén NXB KHKT 16 TS Nguyễn Thanh Quang(2008) Các vẽ thiết kế lò tầng sơi 17 Th.S Phạm Duy Vũ (2003).Nghiên cứu tính tốn mơ hình thí nghiệm lò tầng sơi 18 TS Trần Thanh Sơn(1999 ) Nghiên cứu trình cháy buồng lửa lò tầng sơi 19 Đào ngọc Chân, Trần Thanh Sơn (2000), Nghiên cứu buồng lửa lò đốt than tầng sôi xử lý thu khí độc hại khói thải 20 Phan Quang Xưng, Nguyễn Thanh Quang (1998), Ứng dụng kỹ thuật tầng sôi để đốt nhiên liêu xấu ,Tạp chí KH&CN (7) trang 72 -76 21 Hoàng Kim Cơ - Phạm Kim Đĩnh (1998 ), Kỹ thuật nhiệt luyện kim ,NXB KH&KT 22 Hồ Lê Viên (2003),Các máy gia công vật liệu rắn dẻo NXB KH&KT SVTH: PHẠM MINH TUẤN Trang 33 ... NHIỆT CHO NHÀ MÁY 1.1 Ý nghĩa mục đích lò dầu tải nhiệt 1.2 Các loại lò dầu tải nhiệt 1.3 Các loại dầu tải nhiệt 1.4 Giới thiệu nhà máy chế biến tinh bột sắn MangYang 1.5 Chọn nhiên liệu đốt cho lò. .. nhận số liệu công suất nhiệt yêu cầu nhà máy Q = 1.80 0000 kcal/h + Nhiệt độ dầu tải nhiệt khỏi lò r = 2900C + Nhiệt độ dầu tải nhiệt vào lò v = 2600C + Nhiệt dung riêng dầu tải nhiệt Cp = 2100j/kg0K... CẤU TR C VÀ CÂN BẰNG NHIỆT HỆ LÒ DẦU TẢI NHIỆT 2.1 KẾT CẤU LÒ DẦU TẢI NHIỆT: Lò dầu tải nhiệt có nhiều loại khác phân làm hai kiểu kiểu đứng kiểu nằm + Với lò kiểu nằm chiếm diện tích mặt nhà