Thí nghiệm kết hợp cung cấp nhiệt của lò hơi với máy lạnh hấp thụ

MỤC LỤC

LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THU HỒI NHIỆT THẢI ĐỂ CUNG CẤP NƯỚC LẠNH

Tính công suất nhiệt thu hồi

    Tuy nhiên, để tránh hiện tượng hơi nước ngưng tụ kết hợp với oxít lưu huỳnh trong khói thải tạo thành axit ăn mòn các bề mặt trao đổi nhiệt của thiết bị khi lò hơi vận hành non tải nên chọn nhiệt độ khói thải ra khỏi thiết bị tận dụng nhiệt thải là 1700C. Nhược điểm: phương án này chỉ dùng một thiết bị trao đổi nhiệt để tận dụng nhiệt của khói thải lò hơi, do đó khi có sự cố xảy ra ở bất kỳ lò hơi nào thì sẽ dẫn đến thiếu nguồn nhiệt cung cấp cho MLHT.

    Hình 3.1: Đồ thị xác định nhiệt độ đọng sương của khói
    Hình 3.1: Đồ thị xác định nhiệt độ đọng sương của khói

    TÍNH TOÁN LỰA CHỌN MÁY LẠNH HẤP THỤ 4.1 Tổng quan về máy lạnh hấp thụ

    • Tính toán chu trình máy lạnh hấp thụ
      • Nồng độ của dung dịch

        Do ở cùng áp suất, nhiệt độ bay hơi của H2O thấp hơn nhiều so với LiBr nên chỉ có H2O bay hơi, dung dịch H2O – LiBr trở nên đậm đặc và đƣợc đƣa vào BHT qua cơ cấu giảm áp TL. Việc tính toán các thông số nhiệt động của dung dịch H2O - LiBr bằng cách tra bảng hoặc tra đồ thị là rất phức tạp và mất nhiều thời gian. Nhiệt độ bão hòa của tác nhân lạnh cân bằng với dung dịch lỏng sôi Khảo sát dung dịch H2O-LiBr đang sôi có nồng độ dung dịch c (%), nhiệt độ t (0F) và áp suất p.

        3 – Hơi nước ở trạng thái bão hòa ẩm sau khi qua TL đi vào BBH 3” – Hơi nước ở trạng thái bão hòa khô ra khỏi BBH đi vào BHT 4 – Dung dịch loãng ra khỏi BHT vào bình HN. Nhiệt độ dung dịch đậm đặc ra khỏi HN nên cao hơn nhiệt độ kết tinh với nồng độ tương ứng cs là trên 10 0C để đề phòng phát sinh kết tinh ở cửa ra của HN, thông thường tính theo công thức sau. Giao diện chính (Hình 4.8) cho biết phụ tải nhiệt của BPS, năng suất giải nhiệt của BN và BHT cũng nhƣ hệ số COP của chu trình.

        Ở máy lạnh có máy nén hơi thì khi áp suất p0 tăng (tương ứng t0 tăng) thì sẽ làm giảm công tiêu hao của máy nén và tăng hệ số COP của chu trình. Khi tính toán nồng độ dung dịch loãng ta dựa vào nhiệt độ dung dịch loãng ra khỏi BHT t4 và nhiệt độ bay hơi của tác nhân lạnh t0. Tuy nhiên cần xem xét lại giá trị của COP có thể không đúng với thực tế do trong quá trình tính toán, ta đã chọn lựa một vài thông số để tính toán, điều này có thế dẫn đến những sai lệch nhất định.

        Sơ đồ nguyên lý làm việc của MLHT H 2 O – LiBr loại Single Effect đƣợc trình  bày ở hình 4.1
        Sơ đồ nguyên lý làm việc của MLHT H 2 O – LiBr loại Single Effect đƣợc trình bày ở hình 4.1

        TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ THU HỒI NHIỆT THẢI 5.1 Tính toán sơ đồ nhiệt

        Tính lượng nước qua các thiết bị thu hồi nhiệt

        Thiết bị thu hồi nhiệt hơi phân ly dùng để ngưng tụ hơi phân ly từ bồn nước cấp và gia nhiệt cho nước nóng cấp cho MLHT. Thiết bị thu hồi nhiệt này có dạng vỏ bọc chùm ống với nước đi trong ống và hơi phân ly ngưng tụ bên ngoài. Do hệ số tỏa nhiệt hơi ngưng tụ và nước lưu động cưỡng bức trong ống đều lớn nên các ống được dùng đều là ống thép trơn.

        Thiết bị này không phải chịu áp lực lớn do hơi phân ly có áp suất 1 bar nên ta chọn kết cấu có dạng hình chữ nhật. Điều này cho phép chế tạo dễ dàng hơn, chỉ cần dùng các tấm thép hàn lại nên giảm chi phí chế tạo. Hơi phân ly bốc lên từ bồn nước cấp sẽ được đưa vào hộp chứa hơi và đi vào phần ngưng tụ.

        Hơi phân ly sau khi được ngưng tụ thành nước ngưng sẽ trở về bồn nước cấp qua một ống nước (hình 5.3). Cách bố trí như vậy nhằm tách biệt 2 đường hơi phân ly và nước ngưng, đảm bảo cho hơi đi vào 1 đường và nước ngưng đi ra 1 đường. Ψh - hệ số hiệu chỉnh do sự thay đổi vận tốc dòng hơi và màng nước từ trên xuống, hàng ống bố trí so le nên.

        Hình 5.2: Thiết bị thu hồi nhiệt hơi phân ly
        Hình 5.2: Thiết bị thu hồi nhiệt hơi phân ly

        Thiết bị thu hồi nhiệt khói thải của lò hơi số 3

        Trong công thức trên, vì hệ số tỏa nhiệt về phía nước lớn hơn nhiều so với khói nên nhiệt độ vách trong ống gần bằng nhiệt độ trung bình của nước. Ống uốn khúc có đoạn ngoặc nhƣng cũng khá nhỏ so với chiều dài ống nên εR =1. Nhƣ vậy, vận tốc khói không khác so với giá trị ban đầu đã chọn 7 m/s.

        So với công suất của quạt là 9 kW thì trở lực tạo ra không đáng kể 5.3.2 Thiết bị thu hồi nhiệt khói thải của lò hơi số 4. Nhƣ vậy, vận tốc khói không khác so với giá trị ban đầu đã chọn 7 m/s. So với công suất của quạt là 9 kW thì trở lực tạo ra không đáng kể.

        Hình 5.7: Các kích thước của ống cánh
        Hình 5.7: Các kích thước của ống cánh

        Thiết bị trao đổi nhiệt hơi bổ sung và bồn chứa nước nóng

          Mặt khác, khi hệ thống khởi động thì vẫn chƣa đi vào sản xuất nên sẽ không có lƣợng hơi phân ly vì vậy nguồn nhiệt khói thải khó đáp ứng nhu cầu khi khởi động dẫn đến phải trích hơi bổ sung. Như vậy, khi thiết kế thiết bị trao đổi nhiệt cho bồn nước nóng, ta phải chọn năng suất lớn nhất trong hai trường hợp khi hệ thống khởi động và khi hệ thống đi vào hoạt động. Do lưu lượng nước cấp cho MLHT lớn hơn lưu lượng nước qua các thiết bị THNT nên sẽ có một lượng nước ở 850C chảy qua vách ngăn hòa trộn với nước ở 96,30C từ các thiết bị THNT.

          Ở đây, ta thấy đƣợc vai trò của vách ngăn là đảm bảo nước được hòa trộn trước khi qua thiết bị trao đổi nhiệt bổ sung, như vậy thiết bị trao đổi nhiệt bổ sung sẽ hoạt động đúng với giá trị Δt đã thiết kế. Khi tính toán các thiết bị thu hồi nhiệt khói thải và hơi phân ly, ta đều trừ đi 5% tổn thất nhiệt ra môi trường do đó nhiệt lượng của hơi bổ sung ở đây phải lớn hơn để bù vào các tổn thất đã có. Chiều dài ống L = 150 m đƣợc chọn ƣớc lƣợng trên cơ sở bố trí mặt bằng tổng thể các thiết bị công thêm tổn thất qua các co, van, chỗ nối ống… chƣa xác định đƣợc chính xác.

          Chiều dài ống L = 75 m đƣợc chọn ƣớc lƣợng trên cơ sở bố trí mặt bằng tổng thể các thiết bị công thêm tổn thất qua các co, van, chỗ nối ống… chƣa xác định đƣợc chính xác. Chiều dài ống L = 100 m đƣợc chọn ƣớc lƣợng trên cơ sở bố trí mặt bằng tổng thể các thiết bị công thêm tổn thất qua các co, van, chỗ nối ống… chƣa xác định đƣợc chính xác. Trong điều kiện giới hạn của luận văn nên không trình bày cách tính toán bọc cách nhiệt thiết bị, chọn van, hệ thống đường ống dẫn, bố trí dụng cụ đo, hệ thống điều khiển….

          Hình 5.12: Bồn nước nóng và nhiệt độ nước khi hoạt động  Khi hệ thống khởi động:
          Hình 5.12: Bồn nước nóng và nhiệt độ nước khi hoạt động Khi hệ thống khởi động:

          ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KINH TẾ 6.1 Chi phí đầu tƣ và vận hành

            Đối với doanh nghiệp đang khảo sát, phương án trích hơi gia nhiệt bổ sung để đáp ứng nhiệt lƣợng còn thiếu cung cấp cho MLHT không khả thi về mặt kinh tế mà nguyên nhân chính là do chi phí nhiên liệu cao. Sự thay đổi nhiệt độ nước vào và ra ảnh hưởng đến thông số vật lý của nước tuy nhiên sự thay đổi này là không nhiều nên ảnh hưởng không đáng kể đến kết quả tính toán nên ta không cần tính lại. Với thiết bị trao đổi nhiệt bổ sung, mặc dù ở trường hợp này không cần hơi bổ sung để gia nhiệt nhƣng nhu cầu khi khởi động vẫn có nên ta vẫn thiết kế thiết bị trao đổi nhiệt ứng với công suất nhiệt khi khởi động Q = 475,1 kW.

            Từ các kết quả tính toán trên ta thấy rằng với tình hình tại Việt Nam, MLHT chỉ nên áp dụng cho những nơi có nguồn nhiệt thải và chỉ nên sử dụng những nguồn nhiệt thải này làm năng lƣợng cấp vào. Ví dụ ở công ty KAISEN (Bình Dương) – công ty chuyên sản xuất các mặt hàng gỗ mỹ nghệ - đã dùng gỗ vụn, mùn cƣa… từ chính quy trình sản xuất làm nguyên liệu cho lò hơi để sinh hơi cấp nhiệt cho MLHT dùng trong điều hòa không khí. Đối với ejector dùng trong phương án THNT thì nhiệm vụ của nó là hút lượng hơi phân ly từ bồn nước cấp (có áp suất và nhiệt độ thấp) rồi nâng áp suất của hỗn hợp hơi (đồng nghĩa với tăng nhiệt độ) để cung cấp nhiệt lƣợng cho các quy trình công nghệ.

            Do mục đích chính không phải là hút không khí tạo độ chân không mà là nén hơi phân ly lên áp suất cao hơn nên tên gọi đúng của thiết bị ở đây là máy nén nhiệt (thermocompressor), tuy nhiên do thuật ngữ này chƣa thông dụng nên ở đây vẫn gọi là ejector. Mục tiêu của quá trình tính toán là xác định lƣợng tiêu hao hơi để hút toàn bộ lượng hơi phân ly từ nước ngưng của quá trình sản xuất và nén lên áp suất cao hơn sao cho hiệu suất của ống tăng áp trong khoảng 75 ÷ 85%. Sau thời gian hoàn vốn, doanh nghiệp có thể dùng số tiền tiết kiệm để đầu tƣ cho các công nghệ khác để có thể hoạt động sản xuất hiệu quả hơn đáp ứng nhu cầu cạnh tranh trên thị trường.

            Hình P.1: Ejector
            Hình P.1: Ejector