ĐỀ tài tính toán thiết kế lò hơi công nghiệp sinh hơi bão hòa (đốt dầu FO)

Tính toán thiết kế lò hơi công nghiệp sinh hơi bão hòa ( đốt dầu FO). Với nhiều ưu thế hiện nay việc sử dụng chất đốt là dầu FO mang lại hiệu quả cao và giảm thiểu ảnh hưởng tới môi trường. .........................................................................

Đồ Án Mơn Học - Lị Hơi SVTH : Nguyễn Hữu Quang Chương :TÍNH TỐN LỊ HƠI ĐỀ TÀI: Tính tốn thiết kế lị cơng nghiệp sinh bão hịa (đốt dầu FO) có thơng số sau: Thông số : - Áp suất : P = bar - Sản lượng : D = Tấn/giờ Nhiên liệu dầu mazut/(FO) có thành phần : Clv = 84,2% ; Hlv = 11,5% ; Sclv = 1,4% ; Olv = 1,2% ; A = 0,1% ; W = 1,6% Clv 84,2% Hlv 11,5% S lv c 1,4% Olv 1,2% A 0,1% W 1,6% Nlv 0% Với nhiệt độ nước cấp tnc = 900C; nhiệt độ nhiên liệu tnl = 900C ; nhiệt độ khơng khí lạnh tkkl = 300C GVHD : ThS.Võ Kiến Quốc Page Đồ Án Mơn Học - Lị Hơi SVTH : Nguyễn Hữu Quang PHẦN I: TÍNH TỐN Q TRÌNH CHÁY VÀ HIỆU SUẤT CỦA LÒ Với thành phần lưu huỳnh nhiên liệu 1,4% ta chọn sơ nhiệt độ khói thải tk = 1600C (với nhiệt độ đọng sương tđs = 135oC) I.Thể Tích Khơng Khí Và Sản Phẩm Cháy  Lượng khơng khí vừa đủ để đốt cháy kg nhiên liệu: Vkko 0, 0899.(C lv 0,375.S lv ) 0, 265.H lv 0, 0333.Olv  0,0899.(84,2 0,375.1,4) 0,265.11,5 0,0333.1,2  10, 6243m 3tc / kg  Chọn hệ số khơng khí thừa :  1,1 với ( 1,11,15 ) Thể tích khơng khí thực tế đốt dầu FO:  Vkk.Vkko 1,1.10,624311,687 m3tc / kg  Thể tích sản phẩm cháy : V V V o  V kRO N 2 HO  (1).V o kk Trong đó:  VRO2 0,01866.(C lv 0,375.S lv )  0,01866.(84, 2 0,375.1, 4)1,58m3tc / kg  V o 0,79.V o 0,008.N lv N2 kk 0,79.10,6243 0,008.0 8,39 m3tc / kg   V  V =V N2 o HO 0 3 + 0,79 (1).V = 9,23 Nm / m tc N2 lv kk  0,112.H  0,0124.W lv 0,0161.V o  kk  kg 0,112.11,5 0,0124.1,6 0,0161.10,62431, 48m3tc / GVHD : ThS.Võ Kiến Quốc Page Đồ Án Môn Học - Lò Hơi SVTH : Nguyễn Hữu Quang  VH 2O 0,112.H lv 0,0124.W lv 0,0161..Vkko 0,112.11,5 0,0124.1,6 0,0161.1,1.10,62431,5m3tc / kg  Suy Vk 1,58 8,39 1,5 (1,1 1).10,6243 12,53m3tc / kg V02t 0, 21.(1).Vkk0 = 0,223 Nm3/ m3tc  V  V  V t V =V kkhô RO N 02 (22-[3]) CO = 10,2 Nm3/ m3tc Bảng kết tính tốn q trình cháy V V V V V V V k kkhô RO2 N2 N2 H2O H2O V o kk 0 3 3 3 3 3 3 3 Nm / m tc Nm / m tc Nm / m tc Nm / m tc Nm / m tc Nm / m tc Nm / m tc Nm3/ m3tc 10,6243 12,53 10,2 1,58 8,39 9,23 1,48 1,5 II.Entanpi Của Khơng Khí Và Sản Phẩm Cháy: Entanpi khói với 1kg nhiên liệu xác định công thức Khi1,1 ta có : o o I  I  (1).I ( KJ / kg) k k kk Trong : Iko : entanpi khói lý thuyết đốt cháy hoàn toàn 1kg nhiên liệu với 1 I o V (C t ) RO  V o (C t )N  V o (C t ) H O ( KJ / kg)  kROp k N 2 p k HO p k 1,58.282, 488 8,39.207,784 1, 48.243,084 2549, 4kJ / kg Với: Nhiệt độ tk (C.t)kk (C.t)RO2 (C.t)N2 (C.t)H2O (C.t)tro (oC) kJ/m3tc kJ/m3tc kJ/m3tc kJ/m3tc 282,488 207,784 243,084 kJ/kg 134,28 160 208,724 Ikko entanpi khơng khí lý thuyết khi1 I o  V o (C t ) kk kk p  10,6243.1,3.30 414,35kJ / kg kk Suy : I k 2549, 4 (1,1 1).414,35 2590,83kJ / kg GVHD : ThS.Võ Kiến Quốc Page Đồ Án Mơn Học - Lị Hơi SVTH : Nguyễn Hữu Quang Tương tự ta tính tốn nhiệt độ khác ta bảng entanpi cho khói bảng sau: (Bảng 1) Bảng o tC (Ct)kk (Ct )RO2 (Ct )N2 (Ct )H 2O (Ct)tro (kJ/m tc) (kJ/m tc) (kJ/m tc) (kJ/m tc) (kJ/kg) 100 129,95 170,03 129,58 151,02 81 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 261,24 394,89 531,2 670,9 813,36 958,86 1090,56 1256,94 1408,7 357,46 558,81 771,88 994,35 1224,66 1431,07 1704,88 1952,28 2203,5 259,92 392,01 526,52 683,8 804,12 947,52 1093,6 1239,84 1391,7 304,46 462,72 626,16 794,85 968,88 1144,84 1334,4 1526,13 1722,9 169,8 264 360 458 560 662,5 768 825 985 GVHD : ThS.Võ Kiến Quốc o o k kk I ( kJ / kg) I ( kJ / kg) I ( kJ / kg) k 1582,3536 1381,159 1720,4695 3202,2056 4865,9637 6576,3132 8500,43 10134,85 11928,043 13870,614 15776,055 17742,243 3478,4374 5280,3114 7128,7768 9191,0095 10963,545 12894,8547 14975,5416 17019,0981 19123,402 2762,318 4143,477 5524,636 6905,795 8286,954 9668,113 11049,272 12430,431 13811,59 Page Đồ Án Mơn Học - Lị Hơi SVTH : Nguyễn Hữu Quang Bảng (tiếp theo) 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200 1562,55 1718,16 1874,86 2032,52 2191,5 2351,68 2512,26 2674,26 2836,32 3000 3163,02 3327,5 GVHD : ThS.Võ Kiến Quốc 2458,39 2716,56 2976,74 3239,04 3503,1 3768,8 4035,31 4304,7 4573,98 4844,2 5115,39 5386,48 1543,74 1697,16 1852,76 2028,72 2166 2324,48 2484,04 2643,66 2804,02 2965 3127,32 3289,22 1925,11 2132,28 2343,64 2559,2 2779,05 3001,76 3229,32 3458,34 3690,57 3925,6 4163,04 4401,98 1092 1212 1360 1585 1758 1880 2065 2185 2385 2514 2640 2762 19723,9 21729,757 23763,366 25977,444 27876,213 29959,731 32060,865 34169,243 36288,471 38418,586 40565,091 42710,164 15192,749 16573,908 17955,067 19336,226 20717,385 22098,544 23479,703 24860,862 26242,021 27623,18 29004,339 30385,498 21243,1747 23387,148 25558,8723 27911,0666 29947,9515 32169,5856 34408,8357 36655,3296 38912,6733 41180,904 43465,5249 45748,714 Page Đồ Án Mơn Học - Lị Hơi SVTH : Nguyễn Hữu Quang III.Cân Bằng Nhiệt Lị Hơi Ta có : Qdv Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 ( kJ / kg) P 5bar i ' 640,1( kJ / kg) i  '' 2749( kJ / kg)  P 5bar  inc 377,12( kJ / kg )  o t  nc  90 C Ta tính nhiệt trị thấp làm việc nhiên liệu : lv lv lv lv lv Q lv  339.C  1030.H  109(O  S ) 25W  th  339.84,21030.11,5109(1,21,4) 25.1,6  40370, 6( kJ / kg) Nhiệt trị nhiên liệu hâm nóng lên 90oC Qnl = Cnl.tnl = 1,965.90 = 176,85 kJ/kg Với Cnl = 1,74+0,0025tnl = 1,74+0,0025.90 = 1,965 kJ/kg.độ Nhiệt lượng đưa vào ứng với 1kg nhiên liệu Qdv Qthlv Qnl 40370,6 176,85 40547, 45( kJ / kg) IV Các Tổn Thất  Tổn thất khói thải mang Q2 Q2 ( I k I kkl )(1 100  q4 ) I k I kkl 2590,83 455, 78 2135( kJ / kg) I kkl.Vkko (ct) kkl 1,1.10, 6243.1, 3.30 455, 78 kJ/kg Suy tổn thất q Q2 100 Q 2135 100 5,27% 40547,45 Với tổn thất hóa học q3 = 1,5% ; tổn thất nhiệt học q4 = 0% ; tổn thất nhiệt dv môi trường xung quanh q5 = 1,8% cho nồi khơng có bề mặt đốt phần ; tổn thất nhiệt tro, xỉ q6 = 0% V.Hiệu suất lị hơi: - Hiệu suất tồn phần lị (Hiệu suất lò hơi) GVHD : ThS.Võ Kiến Quốc Page Đồ Án Mơn Học - Lị Hơi SVTH : Nguyễn Hữu Quang  100 ( q2 q3 q4 q5 q6 )  100 (5,271,5 01,8 0) 91,4% - Hiệu suất buồng lửa ( Xét cho lượng nhiệt chứa dòng sản phẩm cháy từ buồng lửa) bl q2 90, 4 5, 27 96,7% - Hiệu suất trình cháy (xét cho q trình biến đổi hóa thành nhiệt chbl q5 96,7 1,8 98,5% VI.Tiêu hao nhiên liệu - Nhiệt cấp có ích cho lị Q.Q 91,4.40547,45  37060( kJ / kg) dv 100 Chọn hệ số xả lò p = 3% - Suy suất tiêu hao nhiên liệu B tính : dầu B Bt D.(i '' i ) nc Q1  D (i ' i ) x nc  Q1   5.10 (2749 377,12) 150(640,1 377,12)  321( kg / h) 37060 Các tổn thất ; % Qlv th q2 kJ/kg 40370,6 - Bt1 q3 5,27 1,5 q4 q5 1,8 q6 η(%) 91,4 Bt (kg/h) 321 Lượng tiêu hao nhiên liệu tính cho nhiên liệu : B t  321 5 64, kg / h GVHD : ThS.Võ Kiến Quốc Page 10 Đồ Án Mơn Học - Lị Hơi SVTH : Nguyễn Hữu Quang PHẦN II: XÁC ĐỊNH SƠ BỘ KÍCH THƯỚC LỊ HƠI  Diện tích sơ Với suất bóc riêng phần D1= 45 ÷ 50 kg/m2.h,và suất bốc tồn phần D=5T/h ta tìm diện tích cần sinh F=D/D1 Chọn D1 = 50kg/m2.h Suy Tổng diện tích cần để sinh hơi: F D 5000 D1 50 100 m2  Vậy diện tích thiết kế sơ 100 m2 Nhiệt thể tích buồng lửa ta chọn theo kinh nghiệm khoảng 1800÷2300kW/m3 Để tiết kiệm không gian buồng lửa giảm giá thành vật tư chế tạo ta chọn giá trị nhiệt có giá trị 1900kW/m3 Ta có qv B Q t th lv =1900kW/m V Suy thể tích buồng lửa tính sơ : V  B Q t  321.40370, 61,89 m lv th qv1900.3600  Chiều dài lửa : Dựa vào đồ thị ta chọn chiều dài lửa sơ khoảng 3m Chiều dài lửa chiếm từ 75-80 % chiều dài ống lò ,vì chiều dài ống lị trường hợp chọn m Ta tính đường kính ống lị theo cơng thức sau : GVHD : ThS.Võ Kiến Quốc Page 11 Đồ Án Mơn Học - Lị Hơi SVTH : Nguyễn Hữu Quang V S l ( d ).l  d 4.V  0, 78m .l Thơng số ống lị : Chiều dài l (m) Đường kính d (m)  0,78 Xác định kích thước sơ lị :  Diện tích xạ buồng đốt : Fbx.d l 9,76 m2 Diện tích xạ chiếm gần 10% tổng diện tích sinh  Diện tích dàn đối lưu :  FdlF Fbx 90, 24m2 Ta chọn loại ống có đường kính φ = 51mm theo tiêu chuẩn Với lị loại đốt dầu ta chọn loại có pass khói chiều dài pass ống chiều dài ống lò l = m Tổng số mét chiều dài ống : l  dl F dl  d  563, 22m dl Tổng số ống sinh đối lưu sơ : l n 4dl 140,8 ống Vậy số ống pass trung bình 70 ống GVHD : ThS.Võ Kiến Quốc Page 12 Đồ Án Mơn Học - Lị Hơi SVTH : Nguyễn Hữu Quang Bảng kết tính tốn kích thước lị STT THƠNG SỐ TÍNH TỐN ĐƠN VỊ KẾT QUẢ 01 Chiều dài buồng đốt mm 4000 02 Đường kính buồng đốt mm 780 03 Diện tích xạ bề mặt m2 9,76 04 Diện tích dàn đối lưu m2 90,24 05 Số ống sinh đối lưu Số ống 140 06 Số ống pass Số ống 70 Từ ta phác thảo kích thước sơ lị với đầy đủ kích thước để kiểm tra GVHD : ThS.Võ Kiến Quốc Page 13 ... phần ; tổn thất nhiệt tro, xỉ q6 = 0% V.Hiệu suất lò hơi: - Hiệu suất tồn phần lị (Hiệu suất lò hơi) GVHD : ThS.Võ Kiến Quốc Page Đồ Án Mơn Học - Lị Hơi SVTH : Nguyễn Hữu Quang  100 ( q2 q3... tồn phần D=5T/h ta tìm diện tích cần sinh F=D/D1 Chọn D1 = 50kg/m2.h Suy Tổng diện tích cần để sinh hơi: F D 5000 D1 50 100 m2  Vậy diện tích thiết kế sơ 100 m2 Nhiệt thể tích buồng lửa... GVHD : ThS.Võ Kiến Quốc Page 12 Đồ Án Mơn Học - Lị Hơi SVTH : Nguyễn Hữu Quang Bảng kết tính tốn kích thước lị STT THƠNG SỐ TÍNH TỐN ĐƠN VỊ KẾT QUẢ 01 Chiều dài buồng đốt mm 4000 02 Đường kính