Thiết kế lò hơi công suất 125 tấngiờ

Đồ án mơn học : Lò Hơi GVHD: PSG.TS HỒNG NGỌC ĐỒNG LỜI NĨI ĐẦU L ò thiết bị thiếu kinh tế quốc dân, quốc phòng Nó khơng dùng khu công nghiệp lớn như: nhà máy nhiệt điện, khu cơng nghiệp khí,…mà sử dụng sở sản xuất nhỏ để phục vụ sản xuất nhu cầu hàng ngày như: sưởi ấm, nhà máy dệt, sấy, nấu cơm,… Đặc biệt nhà máy nhiệt điện, lò thiết bị thiếu đồng thời thiết bị vận hành phức tạp, có nhiệm vụ sản xuất nhiệt để cấp cho tuôc bin Trong lĩnh vực cơng nghiệp, lò dùng để sản xuất nước Hơi nước dùng làm chất tải nhiệt trung gian thiết bị trao đổi nhiệt để gia nhiệt cho sản phẩm Nhằm ôn lại kiến thức học lò học kỳ trước để bước đầu làm quen với việc thiết kế lò hơi, học kỳ em nhận nhiệm vụ thiết kế lò có sản lượng 125 t/h Mặc dù em nhận hướng dẫn tận tình q thầy giáo, có tham khảo số tài liệu trao đổi với bạn bè, lần em thiết kế lò hơi, kiến thức hạn chế chưa có kinh nghiệm nên q trình thiết kế chắn khơng tránh khỏi sai sót Em kính mong nhận góp ý dẫn tận tình q thầy cô giáo để kiến thức em tốt Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thiết kế Phan Thanh Bách – 15N1 SVTH: PHAN THANH BÁCH -15N1 Trang Đồ án mơn học : Lò Hơi GVHD: PSG.TS HOÀNG NGỌC ĐỒNG CHƯƠNG MỞ ĐẦU NHIỆM VỤ THIẾT KẾ Sản lượng nhiệt Dđm = 125T/h Áp suất nhiệt Pqn= 9,6 MPa = 96 bar Nhiệt độ nhiệt tqn= 540 ºC Nhiệt độ nước cấp vào lò tnc= 225 ºC Nhiên liệu than có đặc tính sau Thành Phần Clv Hlv Nlv Olv Slv Alv Wlv Vc Phần trăm (%) 60,9 3,64 3,43 1,26 0,77 25 25 Nhiệt trị nhiên liệu Qtlv = 14410 kJ/kg h Nhiệt độ biến dạng tro t1 = 1150 ºC Nhiệt độ khơng khí gian lò lấy nhiệt độ mơi trường, tkkl = 30 ºC SVTH: PHAN THANH BÁCH -15N1 Trang Đồ án mơn học : Lò Hơi GVHD: PSG.TS HOÀNG NGỌC ĐỒNG CHƯƠNG XÁC ĐỊNH SƠ BỘ DẠNG LÒ HƠI: 1.1 CHỌN PHƯƠNG PHÁP ĐỐT VÀ CẤU TRÚC BUỒNG LỬA 1.1.1 Buồng lửa: Đối với lò đốt nhiên liệu rắn cơng xuất 25 T/h phương án tối ưu dùng buồng lửa phun Theo đó, lò cơng suất 125 T/h đốt nhiên liệu rắn ta chọn buồng lửa phun 1.1.2 Phương pháp thải xỉ Theo số liệu cung cấp loại than sử dụng cho lò này: Nhiệt độ bắt đầu biến dạng : t1= 1150˚C ta suy ra: Nhiệt độ bắt đầu mềm: t2 = t1+ 100˚C = 1250˚C; Nhiệt độ bắt đầu chảy: t3 = t1+ 200˚C = 1350˚C; Nhận thấy 1200˚C1000C) Theo số liệu cho, t1 = 1120oC Đối với than antraxit không q 1050 1.3.3 Nhiệt độ khơng khí nóng: Nhiệt độ khơng khí nóng khỏi sấy khơng khí chọn dựa theo loại nhiên liệu, nhiệt độ biến dạng tro, phương pháp đốt phương pháp thải xỉ Đối với than antraxit, buồng đốt kiểu phun, thải xỉ khơ với hệ thống nghiền than kiểu kín, dùng khơng khí làm mơi chất sấy:  Ta chọn nhiệt độ khơng khí nóng Hình vẽ: SVTH: PHAN THANH BÁCH -15N1 Trang Đồ án môn học : Lò Hơi GVHD: PSG.TS HỒNG NGỌC ĐỒNG 1.Ống góp 2.Vòi phun 3.Buồng lửa 4.Cụm pheston 5.Ống góp 6.Bao 7.Bộ nhiệt nửa xạ 8.Bộ nhiệt đối lưu Bộ hâm nước cấp SVTH: PHAN THANH BÁCH -15N1 Trang Đồ án môn học : Lò Hơi GVHD: PSG.TS HỒNG NGỌC ĐỒNG 10.Bộ sấy khơng khí cấp 11.Bộ hâm nước cấp 12.Bộ sấy khơng khí cấp CHƯƠNG TÍNH TỐN Q TRÌNH CHÁY NHIÊN LIỆU 2.1 TÍNH THỂ TÍCH KHƠNG KHÍ: Các cơng thức tính tốn xây dựng sở phương trình phản ứng hóa học xẩy cháy nhiên liệu với điều kiện tổn thất q3=0, hoàn toàn điều kiện lý tưởng nên ta gọi lượng khơng khí tính “ lượng khơng khí lý thuyết” Và q3 khơng q lớn đủ chinh xác Thể tích khơng khí lý thuyết (α=1) nhiên liệu rắn , [m3tc/kg] m3tc/kg 2.2 TÍNH THỂ TÍCH SẢN PHẨM CHÁY: Khi q trình cháy xảy hồn tồn, sảm phẩm cháy gồm khí: CO2, SO2, N2, O2, H2O Trong tính tốn ta tính chung thể tích khí ngun tử chúng có khả xạ mạnh: CO2, SO2, kýhiệu VRO2=VCO2+VSO2 Ở trạng thái lý thuyết ta tính hệ số khơng khí thừa α=1, thực tế q trình cháy xảy với hệ số khơng khí thừa α>1 2.2.1 Thể tích sản phẩm cháy lý thuyết: SVTH: PHAN THANH BÁCH -15N1 Trang Đồ án mơn học : Lò Hơi GVHD: PSG.TS HOÀNG NGỌC ĐỒNG Xét cháy 1kg nhiên liệu rắn: - Thế tích khí nguyên tử: , [ m3tc/kg] m3tc/kg - Thể tích khí Nitơ: , [ m3tc/kg] m3tc/kg - Thể tích nước: , [m3tc/kg] m3tc/kg (với Gph=0) - Thể tích khói khơ lý thuyết: , [m3tc/kg] m3tc/kg - Thể tích khói lý thuyết: , [m3tc/kg] m3tc/kg 2.2.2 Thể tích thực tế sản phẩm cháy: Khi tính thể tích sản phẩm cháy thực tế ta phải xét đến hệ số khơng khí thừa buồng lửa; Tra bảng (PL2), tài liêu [1] cho than antraxit Hệ số khơng khí thừa đầu buồng lửa α’’ = 1,25 ; Tra bảng ( PL2 ) tài liệu [1] cho buồng lửa Lượng khơng khí lọt vào buồng lửa Δα=0,1 Suy ra: α= 1,25 - Thể tích nước , [m3tc/kg] SVTH: PHAN THANH BÁCH -15N1 Trang 10 Đồ án mơn học: lò 24 25 GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng Hệ số hiệu chỉnh ψ Hiệu nhiệt độ khói khơng khí vào Toán đồ 25 0,98 =450-235 Δt1 165 26 Hiệu nhiệt độ khói vào khơng khí Δt2 27 Độ chênh nhiệt độ trung bình logarit Δt 28 29 Lương nhiệt truyền 260 Qtn(sII) Cân nhiệt Qcbn(sII) 0,98 kW kW 365 260 208,9 250,44 1984 2555 (k.H Δt)/Btt l kk φ.Btt(I'skkII-I"skkII+ΔαskkII.I ) 6054,8 820 Đồ thị điểm : SVTH: PHAN THANH BÁCH -15N1 Page 66 Đồ án mơn học: lò GVHD: PGS.TS Hồng Ngọc Đồng 6054,8 Dựa vào đồ thị ta xác định θ”skkII = 525 0C I”skkII = 7849,3 kJ/kg Lượng nhiệt từ phương trình cân nhiệt : QskkII=φ.Btt (I'skkII-I"skkII+ΔαskkII.Ikkl) =0,995.9407,76/3600(7849,3- 6599,75 +0,03.354,22) = 3379,35 kW 5.8 THIẾT KẾ BỘ HÂM NƯỚC CẤP I : Ta có : Qhn II = ( I’’qn - I"hnII+ΔαhnII.Ikkl ) φ.Btt = 0,995.9407,4 /3600 (7901 -5178,5 + 0,02.354,22 ) = 6507 (kW) SVTH: PHAN THANH BÁCH -15N1 Page 67 Đồ án mơn học: lò GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng  Qhn = Qhn II + Qhn I  Qhn I = 8997,4 -6507 = 2410,41 (kW)  I”hnI = I”sII + ΔαhnIIlkk = 4819,15 + 0,02.354,22 – (2410,41/(0,995 9407,76/3600)) = 3899 (KJ/Kg)  θ"hnI = 368 0C Bảng : Đặc tính cấu tạo hâm nước cấp I Kí hiệ u Đơn vị STT Tên đại lượng Đường kính ngồi ống d mm Chọn 32x3 Bước ống ngang S1 mm Chọn 80 SVTH: PHAN THANH BÁCH -15N1 Công thức & sở tính Page 68 Thay số Kết Đồ án mơn học: lò GVHD: PGS.TS Hồng Ngọc Đồng Bước ống dọc S2 Bước ống ngang tương đối Chọn 48 σ1 S1/d =2,5 2,5 Bước ống dọc tương đối σ2 S2/d =1,5 1,5 e mm Chọn 50 Khoảng cách từ tâm ống đến vách Chiều rộng đường khói a m Thiết kế Chiều sâu đường khói b m Thiết kế Chiều cao cụm ống h m Chọn 10 Số ống dãy dọc nd ống Chọn 20 11 Số ống dãy ngang n ống 62 12 Chiều dài ống l m 6,8 13 Tiết diện đường khói F m2 22,3 14 Diện tích tiết diện lưu thông nước f m2 0,071 SVTH: PHAN THANH BÁCH -15N1 mm Page 69 Đồ án môn học: lò GVHD: PGS.TS Hồng Ngọc Đồng 15 Chiều sâu cụm ống ls m ls = h lk m Thiết kế (lk>800mm) 16 Chiều sâu khoảng trống trước BHN cấp 17 Chiều dày hữu hiệu xạ s m 0,12 Chiều dày hữu hiệu lớp xạ có tính đến khoảng trống trước BHN s’ m 0,13 19 Thể tích riêng trung bình nước vtb m3/kg 20 Tốc độ nước ống ωn m/s 0,29 21 Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt HhnI m2 718,11 18 1,5 Tra bảng “Nước chưa sôi nhiệt” ứng với p = 96bar; t = 300C 0,001 Bảng : Tính truyền nhiệt hâm nước cấp I STT Tên đại lượng SVTH: PHAN THANH BÁCH -15N1 Kí hiệu Page 70 Đơn vị Cơng thức tính & sở chọn Thay số Kết Đồ án môn học: lò GVHD: PGS.TS Hồng Ngọc Đồng Lượng nhiệt hấp thụ BHN II QhnI Nhiệt độ đầu vào khói θ'hnI θ'hnI = θ''sII 525 Nhiệt độ đầu khói θ"hnI Đã Tính 368 Nhiệt độ khói trung bình θtbhn 0,5.(θ'hnI+θ"hnI) Entanpi nước cấp đầu vào i'hnI kJ/kg i'’hnI- QhnI/D Entanpi nước cấp đầu i''hnI kJ/kg Đã Tính 1085,7 Nhiệt độ nước cấp đầu vào t'hnI Thiết kế 230 Nhiệt độ nước cấp đầu t"hnI Đã Tính 250 Nhiệt độ trung bình nước cấp ttbhn 0,5.(t'hnII+t"hnII) 240 Nhiệt độ vách ống có bám tro tv 25 + ttbhn 10 kW C C C C C C C Đã Tính 2410,4 446,5 1085,7–2477,5.3600/75000 tv = 25+240 966,38 265 Vì θ'hnI=363