Thiết bị đốt nhiên liệu lỏng (dầu) đƣợc gọi là mỏ đốt, chức năng của mỏ đốt nhiên liệu lỏng là tiếp nhận đủ lƣợng nhiên liệu lỏng theo số liệu thiết kế và hòa trộn tốt với khôn khí tạo ra quá trình cháy hoàn toàn. Trong mỏ đốt dầu thì bộ phận quan trọng nhất là bộ phận biến bụi dầu đƣợc gọi là mỏ phun.
Mỏ phun cần đảm bảo các yêu cầu sau;
+ Biến dòng dầu thành nhiều hạt bụi nhỏ và hòa trộn tốt với không khí; + Bảo đảm nhiên liệu cháy cho ngọn lửa bền, và có kích thƣớc xác định; + Mỏ phun cấu tạo đơn giản, chắc chắn, làm việc lâu dài và vận hành thuận tiện.
Mỏ phun thƣờng đƣợc phân loại theo phƣơng pháp biến bụi và có nhiều loại.
Dựa vào lƣợng dầu cần bổ sung làm nhiên liệu cho buồng đốt từ đó chọn công suất mỏ phun và số lƣợng mỏ phun. Việc lựa chọn và bố trí mỏ đốt đóng vai trò rất quan trọng đảm bảo hiệu suất đốt chất thải của buồng đốt.
a. Tính và chọn các thông số kỹ thuật của không khí nén và dầu FO:
1. Công suất mỏ phun:
G1 =
kg/s Trong đó:
N: Số lƣợng mỏ phun; chọn N = 2
: Lƣợng dầu tiêu hao dầu FO cho toàn lò; kg/h Để có thể cƣờng hóa vận hành lò ta chọn:
= K*Gd
Gd: Lƣợng tiêu hao dầu FO; Gd = 123 kg/h
Luận văn thạc sỹ Chuyên ngành Kỹ thuật Nhiệt
Hoàng Xuân Hòa 63 Khóa 2011B
= K*Gd = 1,3*123 = 159,9 kg/h Chọn: = 160 kg/h
Công suất mỏ phun:
G1 =
=
= 0,0222 kg/s
2. Lượng tiêu hao không khí nén:
Để biến bụi dầu FO, ta phải dùng khí nén. Lƣợng không khí nén để biến bụi 1kg dầu FO đƣợc gọi là xuất tiêu hao không khí nén. Trong thực tế xuất tiêu hao không khí nén = 0,6 0,8 kg không khí nén/kg dầu FO [24]
Để biến bụi tốt chọn: = 1 kg không khí nén/kg dầu FO
3. Áp suất của không khí nén:
Để bảo đảm tính ổn định về áp suất của không khí nén khi vận hành mỏ đốt ta phải khống chế áp suất của không khí nén trong bình chứa ở giá trị cao: [24]
= 800 1000 kN/m2 Áp suất của không khí nén trƣớc mỏ phun:
= 4 bar
4. Nhiệt độ của không khí nén:
tkk.nén = 50 0C
5. Nhiệt độ của dầu FO khi vào mỏ phun:
tdầu = 95 0C
6. Áp suất của không khí thứ cấp trước mỏ phun:
h0 = 5 kN/m2
7. Nhiệt độ không khí vào mỏ phun:
Luận văn thạc sỹ Chuyên ngành Kỹ thuật Nhiệt
Hoàng Xuân Hòa 64 Khóa 2011B 8. Áp suất môi trường lò:
Trong vận hành lò, áp suất khói trong không gian lò thƣờng là áp suất dƣơng. Pm.tr.lò>Pkhí quyển bar
Do đó chọn Pm.tr.lò = 0,992 bar
9. Áp suất dư dầu FO trước mỏ phun:
Pdầu = 2 bar = 200 kN/m2
b. Tính toán các kích thƣớc cơ bản của mỏ phun:
1. Đường kính trong của miệng phun dầu FO:d1
Trong đó:
d1 = √ mm
F1 – Tiết diện miệng phun của đầu kim phun dầu
F1 =
*106 mm2
– Tốc độ của dầu FO tại miệng phun
√ m/s Pdầu: Áp suất dƣ của dầu; Pdầu = 2 bar
√ = 2,87*√ = 4,0588 m/s Vdầu - Lƣu lƣợng dầu FO cấp cho 1 mỏ phun; m3/s
Vdầu =
– Khối lƣợng riêng của dầu FO; kg/m3
=
kg/m3
Luận văn thạc sỹ Chuyên ngành Kỹ thuật Nhiệt
Hoàng Xuân Hòa 65 Khóa 2011B
= (1+ ) = (1+ ) = 1059 kg/m3 = = = 991,2 kg/m3 Vdầu = = = 2,23* 10-5 m3/s F1 = *106 = *106 = 5,49 mm2 Vậy: d1 = √ = √ = 2,6 mm Lấy tròn d1 = 3 mm
2. Đường kính ngoài của miệng phun dầu FO:d2
Lấy chiều dầy của miệng phun dầu FO; = 2 mm ta có đƣờng kính ngoài
của miệng phun dầu FO:
d2 = d1 + 2* mm d2 = 3 + 2*2
d2 = 7 mm
3. Đường kính của miệng phun không khí nén:d3
Tiết diện miệng phun không khí nén:
F3 =
*106 mm
Trong đó:
– Tốc độ không khí nén ra khỏi miệng ống; m/s Do tỷ số giữa
= = 0,248 < = 0,528, vì vậy tốc độ
Luận văn thạc sỹ Chuyên ngành Kỹ thuật Nhiệt
Hoàng Xuân Hòa 66 Khóa 2011B
= √ = √ = 328,68 m/s k – Số mũ đoạn nhiệt; k = 1,4 R – Hằng số chất khí của môi trƣờng; R = J/kg K Tkk nén – Nhiệt độ của không khí nén; Tkk nén = 50 + 273 K Vk.khí nén – Lƣu lƣợng không khí nén; m3/s
=
m3/s
, : Áp suất và nhiệt độ của không khí ở điều kiện tiêu chuẩn = 100 kN/m2
= 273 K
, : Áp suất và nhiệt độ của không khí tại đầu phun khí ở điều kiện làm việc.
= = 0,528 vậy = * = 4 * 0,528 = 2,11 bar = = = 0,832 = * 0,832 = (50 + 273)* 0,832 = 268,7 K
: Lƣu lƣợng không khí nén qua miệng phun (ở điều kiện tiêu chuẩn)
=
/s
Luận văn thạc sỹ Chuyên ngành Kỹ thuật Nhiệt
Hoàng Xuân Hòa 67 Khóa 2011B
= 1,293 kg/
: Lƣu lƣợng không khí nén qua miệng phun = G1* = 0,0222 * 1 = 0,0222 kg/s = = = 0,0171 /s = = 0,0171 * = 7,97*10-3 m3/s Vậy: F3 = *106 = *106 = 24 mm2 Đƣờng kính miệng phun không khí nén:
d3 = √ Trong đó:
F3: Tiết diện miệng phun không khí nén; F3 = 24 mm2
F2: Tiết diện ngoài ứng với đƣờng kính ngoài của đầu kim phun
F2 = =
F2 = 38,48 mm2
d3 = √ = 8,91 mm
Lấy tròn: d3 = 9 mm Khe hở phun không khí nén:
= = = 1 mm
Luận văn thạc sỹ Chuyên ngành Kỹ thuật Nhiệt
Hoàng Xuân Hòa 68 Khóa 2011B
d4 = d3 + 2 * a * tg Trong đó:
a: Khoảng cách từ tiết diện phun không khí nén tới miệng loe a = 8 mm (Atlat mỏ phun cao áp).
: Góc loe; = 600 (Atlat mỏ phun cao áp)
d4 = 9 + 2 * 8 * tg = 17,15 mm
Lấy tròn d4 = 17 mm
5. Đường kính ngoài của miệng phun không khí nén:d5
Đƣờng kính ngoài của miệng phun không khí nén:
d5 = d4 + 2* mm
: Chiều dầy đầu miệng phun không khí nén = 4 mm (Atlat mỏ phun cao áp)
d5 = 17 + 2* d5 = 25 mm
6. Đường kính miệng phun không khí thứ cấp:d6
Tiết diện miệng phun không khí thứ cấp:
F6 =
*106 mm
Trong đó:
Vkk: Lƣu lƣợng không khí thứ cấp qua mỏ phun
Vkk = f*G1*Ln*
Trong đó:
Luận văn thạc sỹ Chuyên ngành Kỹ thuật Nhiệt
Hoàng Xuân Hòa 69 Khóa 2011B
Không khí đƣợc cấp cho mỏ phun theo hai đƣờng: 1 phần không khí cấp cho sự cháy là không khí để làm chất biến bụi, phần không khí còn lại đƣợc nung trƣớc đến 450 0C và đƣợc cấp cho mỏ phun nhờ quạt gió.
f =
: Xuất tiêu hao không khí nén; = 1
Ln: Lƣợng không khí cần thiết để đốt 1 kg dầu FO; Ln = 12,16 m3/
f =
=
= 0,936
Pkk; Tkk: Áp suất và nhiệt độ không khí tại miệng phun ở điều kiện làm việc. Tkk = tkk + 273 = 450 + 273 = 723 K
Pkk = Pm.tr.lò + k’*h0
Pm.tr.lò: Áp suất môi trƣờng lò; Pm.tr.lò = 99,2 kN/m2
k’: Hệ số tổn thất áp suất của không khí trong mỏ phun; k’ = 0,9 h0: Áp suất của không khí trƣớc mỏ phun; h0 = 5 kN/ m2
Pkk = 99,2 + 0,9 * 5 = 103,7 kN/m2
Vkk = 0,936 * 0,0222 * 12,16 *
= 0,645 m3/s
: Tốc độ chuyển động của không khí; chọn = 25 m/s Vậy tiết diện miệng phun không khí thứ cấp:
F6 =
*106 =
* 106 = 25811,8 mm2 Đƣờng kính miệng phun không khí thứ cấp:
d6 = √
Luận văn thạc sỹ Chuyên ngành Kỹ thuật Nhiệt
Hoàng Xuân Hòa 70 Khóa 2011B
F5 = = = 490,8 mm2
Vậy: d6 = √ = 183 mm
7. Đường kính phần hình trụ của miệng phun không khí thứ cấp:d7
d7 = d6 + 2 * b * tg Trong đó:
b: Chiều dài côn của miệng phun không khí thứ cấp b = 110 mm (Atlat mỏ phun cao áp)
: Góc côn miệng phun không khí thứ cấp; = 280 (Atlat mỏ phun cao áp)
d7 = 183 + 2 * 110 * tg
d7 = 232 mm
8. Đường kính ống dẫn không khí thứ cấp:d8
d8 = √
F8: Tiết diện ống dẫn không khí thứ cấp
F8 = *106 V0,kk: Lƣu lƣợng không khí thứ cấp V0,kk = Ln* G1 = 12,16 * 0,0222 = 0,2699 m3/s : Tốc độ không khí thứ cấp trong ống dẫn; chọn = 6 m/s [24] F8 = *106 = *106 = 44983,3 mm2
Luận văn thạc sỹ Chuyên ngành Kỹ thuật Nhiệt
Hoàng Xuân Hòa 71 Khóa 2011B
d8 = √ = d8 = √ = 239,3 mm
Lấy theo tiêu chuẩn ta có: d8 = 239 mm
c. Các kết qủa tính toán về kích thƣớc của mỏ phun:
Các kết qủa tính toán về kích thƣớc của mỏ phun đƣợc trình bầy ở bảng 4.10
Bảng 4.10: Các kích thước cơ bản của mỏ phun
d1 (mm) d2 (mm) d3 (mm) d4 (mm) d5 (mm) d6 (mm) d7 (mm) d8 (mm) 3 7 9 17 25 183 232 239
Luận văn thạc sỹ Chuyên ngành Kỹ thuật Nhiệt
Hoàng Xuân Hòa 72 Khóa 2011B Hình 4.3 : Cấu tạo mỏ phun cao áp
d 1 d 2 d 3 d 4 8 g â n t h é p d à y 5 m m K h ô n g k h í t h ú c â p M 1 2 5 K h ô n g k h í n é n 168 5 103 112 d8 2 5 6 2 0 2 3 6 d6 d 7 1 0 0 7 2 5 1 1 2 0 5 5 8 x M 8 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d8 3 7 9 1 7 2 5 1 8 3 2 3 2 2 3 9 d 5 A A - A 27 B B D â ù F O A B - B P h à n ð â u m o p h u n
Luận văn thạc sỹ Chuyên ngành Kỹ thuật Nhiệt
Hoàng Xuân Hòa 73 Khóa 2011B