Đang tải... (xem toàn văn)
LỜI NÓI MỞ ĐẦU Ở nước ta, theo nhịp độ phát triển công nghiệp hóa đất nước, nhu cầu về năng lượng trong cuộc sống, trong công nghiệp cũng càng ngày càng phát triển, trong đó nhu cầu sử dụng nguồn năng lượng từ nhiệt năng chiếm chủ yếu. Nguồn năng lượng từ nhiệt năng rất là đa dạng từ năng lượng mặt trời, nhiệt điện, . Ở nước ta hiện nay năng lượng được sản xuất từ các nhà máy nhiệt điện chiếm một phần đáng kể. Có thể nói các nhà máy nhiệt điện như: Phả lại, nhà máy nhiệt điện Phú Mỹ, nhà máy nhiệt điện Thủ Đức đóng góp một phần rất quan trọng trong công nghiệp và đời sống. Ngoài ra trong ngành công nghiệp sản xuất giấy, bao bì, dệt may, thủy sản,. đều cần đến năng lượng nhiệt. Trong quá trình học tập ở trường Đại học chúng em đã được tiếp cận với môn học Lò hơi, nhà máy nhiệt điện và trong quá trình học tập lý thuyết sau một thời gian ngay lúc này chúng em được tham gia thiết kế lò hơi nhà máy nhiệt điện. Tuy nhiên với một lượng thời gian có hạn và một kiến thức chuyên ngành rộng, nhưng với sự giúp đỡ tận tình của thầy Nguyễn Văn Tuấn nhóm chúng em đã hoàn thành được đồ án môn học. Trong quá trình thiết kế tính toán tất nhiên không tránh khỏi những sai sót, em rất mong sự đóng góp quý báu của quý thầy cô để chúng em ngày càng hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ LÒ HƠI TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 1.1 Giới thiệu về lò hơi Lò hơi là thiết bị trong đó xảy ra quá trình đốt cháy nhiên liệu, nhiệt lượng tỏa ra chuyển đổi pha nước thành hơi, biến năng lượng của nhiên liệu thành nhiệt năng (thế năng) của dòng hơi. Lò hơi là thiết bị có mặt gần như ở tất cả các nhà máy, xí nghiệp,… để sản suất hơi phục cho việc sản suất điện năng trong nhà máy nhiệt điện, hơi còn được phục vụ cho các quá trình đun nấu, chưng cất các dung dịch, hấp sấy các sản phẩm trong quá trình công nghệ ở các nhà máy hóa chất, đường, rượu, bia… Ta có thể chia lò hơi thành hai loại: + Lò hơi công suất thấp: là những lò hơi sản suất hơi có áp suất và nhiệt độ thấp phục vụ cho các quá trình công nghệ sản suất hàng hóa tiêu dùng, rựơu bia, … + Lò hơi công suất lớn: là những lò hơi sử dụng hơi làm quay tuabine để phát điện trong nhà máy điện. Hình 1.1 Lò hơi trong nhà máy điện 1.2 Vai trò và ứng dụng của lò hơi trong nền kinh tế Trong các nhà máy công nghiệp có sử dụng nhiệt thì người ta sử dụng lò hơi để cung cấp hơi và dẫn nguồn nhiệt, nguồn hơi đến các hệ thống máy móc cần sử dụng. Lò hơi được sử dụng rộng rãi trong hầu hết các ngành công nghiệp, mỗi ngành công nghiệp đều có nhu cầu sử dụng nhiệt với mức độ và công suất khác nhau. Các nhà máy như: Nhà máy chế biến thức ăn gia súc, nhà máy bánh kẹo, sử dụng lò hơi để sấy sản phẩm. Một số nhà máy sử dụng Lò hơi để đun nấu, thanh trùng như nhà máy nước giải khát, nhà máy nước mắm, tương hay dầu thực vật. Lò hơi, nồi hơi Boiler được sử dụng trong các nhà máy công nghiệp có sử dụng nhiệt với vai trò cung cấp nguồn nhiệt, hơi và dẫn nguồn nhiệt, nguồn hơi đến các hệ thống máy móc cần thiết.
ĐỒ ÁN CHUYÊN ĐỀ CUNG CẤP NHIỆT GVHD: Th.S NGUYỄN VĂN TUẤN TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP.HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ NHIỆT- LẠNH - - CHUYÊN ĐỀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIỆT ĐỀ TÀI: TÍNH TỐN, THIẾT KẾ LỊ HƠI VỚI SẢN LƯỢNG HƠI 5T/H ÁP SUẤT 10BAR GVHD: Th.s Nguyễn Văn Tuấn SVTH : TPHCM, ngày tháng năm 2020 KHOA CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH Trang ĐỒ ÁN CHUYÊN ĐỀ CUNG CẤP NHIỆT GVHD: Th.S NGUYỄN VĂN TUẤN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Tp.Hồ Chí Minh, Ngày… tháng… Năm 2020 Chữ ký GVHD KHOA CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH Trang NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Tp.Hồ Chí Minh, Ngày… tháng… Năm 2020 Chữ ký GVPB LỜI NÓI MỞ ĐẦU Ở nước ta, theo nhịp độ phát triển cơng nghiệp hóa đất nước, nhu cầu lượng sống, công nghiệp ngày phát triển, nhu cầu sử dụng nguồn lượng từ nhiệt chiếm chủ yếu Nguồn lượng từ nhiệt đa dạng từ lượng mặt trời, nhiệt điện, Ở nước ta lượng sản xuất từ nhà máy nhiệt điện chiếm phần đáng kể Có thể nói nhà máy nhiệt điện như: Phả lại, nhà máy nhiệt điện Phú Mỹ, nhà máy nhiệt điện Thủ Đức đóng góp phần quan trọng công nghiệp đời sống Ngồi ngành cơng nghiệp sản xuất giấy, bao bì, dệt may, thủy sản, cần đến lượng nhiệt Trong trình học tập trường Đại học chúng em tiếp cận với mơn học Lị hơi, nhà máy nhiệt điện trình học tập lý thuyết sau thời gian lúc chúng em tham gia thiết kế lò - nhà máy nhiệt điện Tuy nhiên với lượng thời gian có hạn kiến thức chuyên ngành rộng, với giúp đỡ tận tình thầy Nguyễn Văn Tuấn nhóm chúng em hồn thành đồ án mơn học Trong q trình thiết kế - tính tốn tất nhiên khơng tránh khỏi sai sót, em mong đóng góp quý báu quý thầy để chúng em ngày hồn thiện Em xin chân thành cảm ơn! CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ LÒ HƠI TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 1.1 Giới thiệu lị Lị thiết bị xảy trình đốt cháy nhiên liệu, nhiệt lượng tỏa chuyển đổi pha nước thành hơi, biến lượng nhiên liệu thành nhiệt (thế năng) dòng Lị thiết bị có mặt gần tất nhà máy, xí nghiệp,… để sản suất phục cho việc sản suất điện nhà máy nhiệt điện, phục vụ cho trình đun nấu, chưng cất dung dịch, hấp sấy sản phẩm q trình cơng nghệ nhà máy hóa chất, đường, rượu, bia… Ta chia lị thành hai loại: + Lị cơng suất thấp: lị sản suất có áp suất nhiệt độ thấp phục vụ cho q trình cơng nghệ sản suất hàng hóa tiêu dùng, rựơu bia, … + Lị cơng suất lớn: lò sử dụng làm quay tuabine để phát điện nhà máy điện Hình 1.1 Lò nhà máy điện 1.2 Vai trò ứng dụng lò kinh tế - Trong nhà máy cơng nghiệp có sử dụng nhiệt người ta sử dụng lị để cung cấp dẫn nguồn nhiệt, nguồn đến hệ thống máy móc cần sử dụng - Lị sử dụng rộng rãi hầu hết ngành cơng nghiệp, ngành cơng nghiệp có nhu cầu sử dụng nhiệt với mức độ công suất khác Các nhà máy như: Nhà máy chế biến thức ăn gia súc, nhà máy bánh kẹo, sử dụng lò để sấy sản phẩm Một số nhà máy sử dụng Lò để đun nấu, trùng nhà máy nước giải khát, nhà máy nước mắm, tương hay dầu thực vật Lò hơi, nồi Boiler sử dụng nhà máy cơng nghiệp có sử dụng nhiệt với vai trò cung cấp nguồn nhiệt, dẫn nguồn nhiệt, nguồn đến hệ thống máy móc cần thiết - Trong hầu hết ngành cơng nghiệp, lị sử dụng cách rộng rãi Tùy thuộc theo nhu cầu điều kiện ngành nghề mà mức độ sử dụng nhiệt cơng suất lị khác Ví dụ: + Các cơng ty may mặc, cơng ty giặt khơ: Lị sử dụng để cung cấp cho công đoạn giặt ủi + Các công ty chế biến thức ăn chăn ni hay sản xuất bánh kẹo: sử dụng lị để sấy khô sản phẩm + Các nhà máy sản xuất nước mắn, nước tương hay nước giải khát: sử dụng lị để đun nóng hay khử trùng 1.3 Các loại lị cơng nghiệp thường dùng Lò phân thành loại khác dựa áp suất làm việc nhiệt độ, loại nhiên liệu, phương pháp, kích cỡ cơng suất Lị đơi mơ tả phận chúng Hai loại nồi sơ cấp bao gồm nồi Firetube Watertube [1](lò ống lửa, lò ống nước), cịn có lị tận dụng nhiệt thải (HRSG), lị làm mát, lị sơi lại, lò qua lần 1.3.1 Lò ống lửa: Là kiểu lò đốt chủ yếu khí dầu, với nhiều ống dẫn từ ống lửa khí khói nóng ống,nước ngồi ống [2] Tuỳ thuộc vào thiết kế, lò giới hạn đến áp suất vận hành khoảng 30 bar sản lượng đạt tới 30 tấn/h, có tiết kiệm nhiệt Chúng lắp đặt liền khối khung cung cấp cho nhà máy cỡ nhỏ trung bình, đơi dùng làm nồi phụ để khởi động lò nhà máy lớn Hình 1.2 Lị ống lửa [1] 1.3.2 Lò ống nước: Là lò cỡ lớn với nước ống lửa khói ống [3], tuần hoàn tự nhiên cưỡng bức, áp suất vận hành lên tới 180 bar sản lượng nhà máy cơng nghiệp đạt khoảng 300 tấn/h, nhà máy nhiệt điện đạt tới 2000 tấn/h Nồi loại sử dụng nhiệt cháy khí, dầu, than đá, sinh khối [4] trang bị hâm nhiệt cho nước cấp, tiết kiệm, nhiệt, khử nhiệt 1.4 Ngun lí hoạt động lị Ngun tắc hoạt động lò đơn giản dễ hiểu Lị bình kín chứa nước Nhiên liệu than đá dầu đốt cháy lò tạo nguồn nhiệt lớn Những dịng nhiệt tiếp xúc với bình chứa nước nơi mà dịng nhiệt nóng truyền cho nước chuyển nước thành [5] Hơi cung cấp cho q trình cơng nghiệp gia nhiệt cho khơng khí để sấy, rửa thiết bị, cung cấp nhiệt nhà máy dệt, đường,hóa chất , rượu bia, nước giải khát… trường hợp sử dụng bão hịa Ngồi ra, nhà máy nhiệt điện dùng tuabin để chạy máy phát điện sử dụng nhiệt 1.5 Nhiên liệu sử dụng cho buồng đốt 1.5.1 Tìm hiểu dầu DO Dầu Diesel (DO - Diesel Oil) loại nhiên liệu lỏng, khối lượng nặng dầu lửa xăng, sử dụng chủ yếu cho động Diesel phần sử dụng cho tuabin khí Nhiên liệu Diesel sản xuất từ phân đoạn gasoil sản phẩm trình chưng cất trực tiếp dầu mỏ Dầu diesel đưa vào sử dụng vào đầu kỷ 20 Các phát công cụ nén - đánh lửa nhiên liệu dầu diesel nhà phát minh người Đức Rudolf-Diesel Dầu Diesel sản phẩm nhà máy lọc dầu quan trọng Dầu diesel sản phẩm trình chưng cất từ dầu mỏ Theo quy trình cơng nghệ khác lọc dầu hydro hóa, hydrocracked, xúc tác cracking, v/v, nói chung mơ tả dầu diesel hỗn hợp phức tạp chủ yếu hydrocarbon dầu mỏ với 12 đến 22 nguyên tử carbon [6] Để hỗn hợp sử dụng làm nhiên liệu động Diesel, cần phải tuân theo loạt tiêu chuẩn chất lượng, chịu kiểm sốt sản lượng tồn diện tất nhà sản xuất 1.5.2 Thành phần nhiên liệu dầu DO Diesel không tan nước, diesel có nguồn gốc từ dầu mỏ bao gồm khoảng 75% hydrocarbon bão hòa (chủ yếu parafin bao gồm n, iso cycloparaffins), 25% hydrocarbon thơm (bao gồm naphthalen alkylbenzen) [11] Cơng thức hóa học trung bình cho nhiên liệu diesel phổ biến C12H23, từ khoảng C10H20 đến C15H28 [7] Quá trình chưng cất dầu mỏ phân đoạn, ta thu phân đoạn dầu diesel có nhiệt độ sơi 250 – 350 0C có chứa hydrocacbon với số nguyên tử cacbon từ C16 – C22 Chủ yếu phân đoạn n-parafin hydrocacbon thơm chiếm khơng nhiều Nhưng n-paraffin mạch dài có nhiệt độ kết tinh cao, chúng làm ổn định phân đoạn nhiệt độ thấp Ở phân đoạn diesel ngồi naphten thơm hai vịng chủ yếu, hợp chất ba vòng bắt đầu tăng lên Đã bắt đầu xuất hợp chất có cấu trúc hỗn hợp naphten thơm Hàm lượng hợp chất chứa S, N O bắt đầu tăng nhanh Các hợp chất lưu huỳnh chủ yếu dạng dị vòng disulfur Những hợp chất chứa oxy dạng axit naphtenic có nhiều đạt cực đại phân đoạn Ngồi cịn có chất dạng phenol dimetylphenol CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ÁP DỤNG VÀO NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Nhiệm vụ thiết kế Sản lượng nhiệt Dbh= 5T/h Áp suất pqn=10 bar Nhiệt độ nhiệt tqn = 240 oC Nhiệt độ nước cấp vào lò tnc=30oC Từ thông số ta tra được: i1 = 2918 kJ/kg ứng với áp suất 10 bar, i2 = 2138 kJ/kg nhiệt nước cấp 30 oC : i4 = 126,7 kJ/kg , áp suất khỏi tuabin p = 0,08 bar: i3 = 123 kJ/kg Bỏ qua hiệu suất Nhiệt lượng cấp : qA = i1 – i4 = 2918 - 126,7 = 2791,3 kJ/kg Cơng chu trình : WNET = (i1 – i2) – (i3 – i4) = (2918 – 2138) – (126,7 – 123) = 776,3 kJ/kg 1h lò sản sinh 5000kg nhiệt : 5000.776,3 = 3881500 kJ.h 1kW = kJ/s => lượng điện sinh 1h: N = 1078 kW Với N = 1078 kW nhà máy nhiệt điện công suất nhỏ, áp dụng cho nhà xưởng… Vậy ta thiết kế lò cho nhà máy nhiệt điện ứng với 1078 kW CHƯƠNG 3:TÍNH TỐN LỊ HƠI hạn dự báo thời tiết Nhiều đo đạc áp suất khí dùng phân tích thời tiết bề mặt để tìm rãnh, vùng áp cao Hình 11 Áp kế 7.4 Ống dẫn van 7.4.1 Ống dẫn dùng để chuyển từ nên sản xuất đến nơi tiêu thụ Hình 12 Ống dẫn 7.4.2 Van dùng để xả có cố xảy Hình 13 Van Chương 8: VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG LỊ HƠI Vận hành lị 1.1Chế độ đốt lị Trong q trình cấp lị phải giữ chế độ đốt tức phải đảm bảo yếu tố nhiên liệu cháy hoàn toàn có nhiều khói đen phải cấp thêm gió vào lị tăng sức hút Nếu khơng nhìn rõ khói lên phải làm hạn chế cấp gió, giảm sức hút Nếu khói có mầu xám chế độ đốt tốt Than cho vào lị phải rải mặt ghi cho vào lượng nhỏ để trì việc cháy đếu mặt ghi Việc cấp than cào xỉ phải nhanh chóng sau đóng cửa lị cho than lại Chúng ta cần ý tới chiều dày lớp than, củi mặt ghi vào khoảng 300mm Xỉ cào cửa tro cửa bụi Việc cào xỉ, bụi thực theo chu kỳ thao tác cần tăng sức hút lò cách mở to chắn khói 1.1.1 Cấp Việc đốt lò áp suất lò gần tương đương áp suất làm việc tối đa bắt đầu chuẩn bị cấp Trước cấp mực nước nên để cao mức bình thường Khi cấp phải đảm bảo chế độ cháy phải ổn định Khi cấp mở từ từ van để lượng nhỏ làm nóng đường ống dẫn xả đọng đường ống dẫn vào khoảng 10 ÷ 15 phút, thấy bình thường mở van hết cỡ để cấp Việc mở van phải từ từ mở hết cỡ xoay ngược lại nửa vịng vơ lăng van lại Để tránh trường hợp có lẫn nước nước cấp vào lị phải từ từ, khơng nên cho mức nước lị cao q mức bình thường 1.1.2 Cấp nước Trong q trình vận hành lị phải giữ vững mực nước nồi khơng nên để lị vận hành lâu mức thấp mức cao giới hạn Lị ln đảm bảo cấp nước định kỳ bình cấp nước trung gian bơm tay (bơm điện) đảm đương việc Bình cấp nước trung gian lị sử dụng làm bơm cấp nước cho lị với trình tự hoạt động sau: 1.1.3 Chế độ xả bẩn lò Việc xả bẩn cho lò định cho van 6;7 sơ đồ Tuỳ theo chế độ nước cấp mục đích sử dụng lị mà người ta xác định số lần xả bẩn ca Nước cấp cứng độ kiềm cao số lần xả lị nhiều Ít ca phải xả bẩn lần, lần xả từ đến hồi, hồi xả từ 10 đến 15 giây Trước xả nên nâng cao mức nước nồi lên mức nước trung bình khoảng 25 đến 50mm theo ống thuỷ Ống thuỷ cần thơng rửa lần ca Van an tồn lị phải kiểm tra lần ca u cầu nước cấp cho lị Nước cấp th có độ cứng tồn phần khơng vượt q 0,5mgđl/lít: PH = ¸ 10 Ngừng lị Ngừng lị bình thường Việc ngừng lị bình thường thực theo trình tự sau: + Đầu tiên đóng van cấp van xả ngồi khí kênh van an toàn giảm dần áp suất lò xuống đồng thời nâng mức nước lò đến cao ống thuỷ cách thêm nước vào lò + Thứ hai ngừng cấp than đóng cửa than lại, đóng bớt chắn khói + Thứ ba chờ lị nguội từ từ có giám sát thường xuyên người vận hành lò Việc tháo nước khỏi lò để vệ sinh phải đồng ý người phụ trách lò tháo nước áp suất hết nhiệt độ nước lò 70 – 80 C đồng thời thực kênh van an toàn lên cách từ từ Ngừng cố lò Ngừng cố lò thực theo trình tự sau: Việc chấm dứt cung cấp nhiên liệu khơng khí vào lị chắn khói đóng gần hồn tồn Thứ Nhanh chóng cào than cháy khỏi buồng đốt Thứ Sau chấm dứt cháy đóng hết cửa van chắn khói lại Thứ Đóng van cấp bắt đầu cho kênh van an toàn lên Thứ Cấp đầy nước vào lò + Để lò nguội từ từ giám sát người vận hành lò đặc biệt tuyệt đối nghiêm cấm việc dùng nước để dập lửa lị Hình 14 Lò thực tế Bảo dưỡng lò - Lò ngừng vận hành từ tháng trở lên bảo dưỡng cách dùng phương pháp bảo dưỡng khơ Cách làm: Sau lị ngừng vận hành tháo lị mở van dùng nước rửa đốt lò sấy khô mở van quy định trang thông tin điện tử, loại cổng thông tin Mở cửa vệ sinh ống thân lò dùng khoảng từ ¸ 10kg vơi sống có cỡ hạ từ 10 30mm đặt mân nhôm đưa vào nồi Đống cửa van lại Cứ tháng kiểm tra lần thấy vơi sống vỡ thành bột thay - Lò ngừng vận hành tháng bảo dưỡng cách dùng phương pháp bảo dưỡng ướt Sau ngừng vận hành xong lò tháo lị rửa cấu lò cho nước xử lý đầy vào lò đốt lò theo mức tăng dần nhiệt độ nước lò đến 1000C Và kênh van an tồn lên để bắt đầu khí Đóng tất van lại dập lửa Vệ sinh tu lò Vệ sinh - Tùy theo mức độ nước cấp mức độ sử dụng lị thơng thường vệ sinh đến tháng /1 lần - Vệ sinh bên lị thực phương pháp hố chất kết hợp với thủ cơng khí nhờ cửa vệ sinh ống nước vệ sinh bụng lò Duy tu - Khi lò tháng vận hành phải kiểm tra lại tồn lị lần Đặc biệt ý loại van, ống thuỷ,áp kế ống sinh xem có tượng rị rỉ khơng? Tro có bị tích tụ cuối lị khơng? ghi có bị võng, cháy khơng, lớp vữa chịu nhiệt có bị hư hại khơng, án lị có bị cháy không hư hỏng cần khắc phục thay - Từ ¸ tháng vận hành lị phải ngừng lị kiểm tra sửa chữa toàn diện kết hợp vệ sinh cáu cặn cho lị TÀI LIỆU THAM KHẢO Trích dẫn từ nguồn Mohanty, S.S Steam Boiler | Working principle and Types of Boiler Published on May 19, 2016 betterbricks.com, boiler type Boiler, B.E.B.h.m.e.i.m.m.b.v.p.i.c.T.o., et al BOILER, S., BOI LER thermodyneboilersblog.wordpress.com Working Principle of Boiler [ISO 9001:2008 | Industrial Steam Boiler Manufacturers ] electrical4u.com, Steam Boiler | Working principle and Types of Boiler https://www.dieselnet.com/tech/fuel_diesel.php, DO – Diesel Oil newworldencyclopedia.org Diesel Giáo trình thiết kế lị hơi-TS Nguyễn Thanh Hào 10 Tính nhiệt thiết bị lị hơi-PGS-TS Hồng Ngọc Đồng MỤC LỤC BẢNG BIỂU HÌNH ẢNH ... thăm dị mực nước ứng với 3mức nước : max, min, cố Hình 10 Thủy kế 7.3 Áp kế Áp kế thiết bị dùng để đo áp suất khí quyển, cao áp suất khí thấp làm nước tăng ngược lại Nó đo áp suất gây khí cách dùng... nhiệt điện ứng với 1078 kW CHƯƠNG 3:TÍNH TỐN LỊ HƠI Chương ta tính tốn dựa theo thiết kế lò tác giả TS.Nguyễn Thanh Hào 3.1 Tính tốn q trình cháy hiệu suất lị Thể tích khơng khí sản phẩm cháy... 1.3.1 Lò ống lửa: Là kiểu lò đốt chủ yếu khí dầu, với nhiều ống dẫn từ ống lửa khí khói nóng ống,nước ống [2] Tuỳ thuộc vào thiết kế, lò giới hạn đến áp suất vận hành khoảng 30 bar sản lượng