Chương 5 HỆ TỐNG THOÁT KHÓI VÀ CẤP GIÓ CHO LÒ
5.1.3. TÍNH KÍCH THƯỚC CÁC ĐƯỜNG ỐNG CẤP GIÓ.
Người ta dùng các ống thép hàn để dẫn không khí và khí đốt. Ống dẫn không khí có chiều dày của thành ống là 3 6 mm; còn ống dẫn khí đốt: 5 8 mm. Khi các chất trong ống dẫn có nhiệt độ nhỏ hơn 5000C thì bên ngoài ống cần bọc một lớp cách nhiệt; nếu nhiệt độ lơn hơn 5000C thì bên trong ống dẫn phải lót một lớp gạch chịu lửa mác tháp, còn phía ngoài bọc một lớp cách nhiệt.
Để điều chỉnh lưu lượng các chất chuyển động trong ống người ta thường dùng các loại van rút, van bướm hoặc van xoáy đối với không khí, còn đối với khí đốt phải dùng van xoáy.
Khi tính tiết diện các ống dẫn ở điều kiện bình thường nên chọn tốc độ cho các chất như sau: - Không khí lạnh 8 12 / m s - Không khí nóng 4 6 - Khí đốt lạnh có áp suất thấp + Đoạn ống thẳng 12 + Ống có hình phức tạp 6 - Khí đốt nóng có áp suất thấp 4 6
Dựa vào lưu lượng, tốc độ của không khí ( hoặc khí đốt ) chuyển động qua tiết diện ống ta tính được diện tích tiết diện và xác định đường kính ống dẫn.
5.2. TÍNH TỔN THẤT ÁP SUẤT Ở HỆ THỐNG THOÁT KHÓI VÀ CẤP GIÓ.
5.2.1. HỆ THỐNG THOÁT KHÓI.
Tổn thất áp suất trên đường dẫn khói lò bao gồm tổn thất cục bộ, tổn thất ma sát và tổn thất hình học.
- Tổn thất áp suất cục bộ được xác định như sau:
2. . .(1 . ) . . .(1 . ) 2 OK cb OK k h t , N/m2 (5 – 12 ) Với: - Hệ số trở lực cục bộ; OK
- Tốc độ khói ở điều kiện tiêu chuẩn, m/s;
OK
- Khối lượng riêng của khói ở 00C, kg/m3;
- Hệ số giãn nở của khói ( 1 ) 273
;
k
t - Nhiệt độ khói tại điểm tính toán, 0C - Tổn thất áp suất do ma sát được xác định như sau:
2. . . .(1 . ) . . . .(1 . ) 2 OK ms OK Ktb L h t D , N/m2 (5 – 13 )
Với
- Hệ số ma sát phụ thuộc vào độ nhẵn của bề mặt ống:
o Ống kim loại nhẵn: = 0,03 0,04; o Ống gạch: = 0,05 0,055;
L – chiều dài đoạn ống, m;
D- đường kính thủy lực của ống, m; - Với ống tiết diện tròn D = d – đường kính ống - Với ống có tiết diện khác D 4F
C
F- Diện tích tiết diện ống, m2 C- Chu vi của ống, m;
Ktb
t - Nhiệt độ trung bình của khói ở đoạn ống, 0C
2Kd Kc Kd Kc Ktb t t t , Kd Kc
t t - Nhiệt độ khói ở đầu và cuối đoạn ống, 0C - Tổn thất áp suất hình học được xác định như sau:
. .( )
hh KK K
h g H , N/m2 (5 – 14 ) Với:
g- Gia tốc trọng trường; H- Chiều cao của cột khí, m;
,
KK K
- Khối lượng riêng của không khí ngoài trời và của khói ở nhiệt độ tính toán, kg/m3 1, 293 ; 1 . 1 . OK KK K KK KK t t
Cần lưu ý: Nếu khí nóng chuyển động từ trên xuống dưới thì có tổn thất này, còn nếu chuyển động từ dưới lên trên thì không những không có tổn thất này mà tổn thất của hệ thống còn được giảm đi một lượng trên.
Tổn thất chung của đường dẫn khói lò:
K cb ms hh
h h h h
Nhiệt độ của khói khi tính toán có thay đổi do có sự hút thêm không khí lạnh và mất nhiệt qua tường cống khói trong quá trình chuyển động của khói. Độ giảm nhiệt độ khói tính cho 1 m chiều dài cống ( kênh ) khói như trong bảng sau:
Bảng 5.1- Độ giảm nhiệt độ của khói thải trong kênh, cống xây bằng gạch chịu lửa, 0C/m
Nhiệt độ của khói, 0C Kênh cống, mới Kênh, cống đã dùng lâu
1000 1200 800 1000 800 1000 600 800 400 500 5, 2 4, 6 3, 7 2, 8 6, 3 5, 2 4, 3 3, 5 5.2.2.ĐƯỜNG DẪN KHÔNG KHÍ VÀ KHÍ ĐỐT.
Việc tính toán tổn thất áp suất trên đường dẫn không khí cũng tương tự và dùng các công thức tính như đối với hệ thống thoát khói, nhưng với các thông số của hệ thống dẫn không khí ( hoặc khí đốt ). Độ giảm nhiệt độ của dòng chất chuyển động trong ống chọn theo bảng sau:
Bảng 5.2- Độ giảm nhiệt độ của không khí trongống dẫn, 0C/m
Loại ống Theo 1m chiều dài
Ống kim loại -Không có cách nhiệt -Có bọc cách nhiệt Ống gạch 3 4 2 3 1,0 1,5
Khi lò đốt dùng nhiên liệu rắn cần tính thêm tổn thất áp suất của không khí qua ghi lò ( phụ thuộc vào loại nhiên liệu, tính chất xỉ, cấu tạo của ghi,…). Thông thường hệ thống dẫn không khí bao gồm nhiều nhánh: nhánh dẫn không khí đến các ống phun hoặc mỏ đốt, đến cống khói để pha loãng khói lò… cho nên khi tính tổn thất áp suất của hệ thống cần chọn và tính tổng tổn thất của nhánh có tổn thất lớn nhất. Tổng tổn thất này được coi là một tổn thất chung của đường dẫn không khí.
Khi có nhiều lò trong phân xưởng dùng chung một đường ống dẫn không khí từ trạm cung cấp trung tâm thì cần tính kiểm tra để chọn nhánh có tổng tổn thất áp suất lớn nhất ( thường là nhánh dài nhất hoặc có cấu trúc phức tạp nhất ).
5.3. ỐNG KHÓI VÀ QUẠT GIÓ
5.3.1. ỐNG KHÓI.
Ống khói là một bộ phận của hệ thống lò, với n hiệm vụ tạo được sứchút để đưa sản phẩm cháy từ buồng lò ra ngoài, duy trì chế độ làm việc của lò.
Trong công nghiệp thường dùng ba loại ống khói: ống khói gạch, ống khói kim loại, ống khói bê tông ( chịu nhiệt ). Ống khói gạch thường dùng cho những lò có lượng khói lớn. Phía bên trong ống khói được xây bằng vật liệu chịu lửa khi khói có nhiệt độ cao. Loại này thường xây dựng phức tạp, đường kình trong tại miệng ra của ống khói không nên nhỏ hơn 800 mm.
Ống khói kim loại được đùng phổ biến ở những lò có công suất nhỏ, lượng khói không nhiều. Không cần lót gạch chị lửa ở phía bên trong ống khói khi khói có nhiệt độ thấp. Ống khói bê tông chịu nhiệt thường dùng cho những lò có lượng khói lớn, nhiệt độ thấp ( nhỏ hơn 3000C). Loại ống khói này có thể chuẩn bị sẵn thành từng vòng với kích thước xác định đẻ tiện lắp đặt dễ dàng khi thi công.
Để làm việc có hiệu quả thì lực hút của ống khói phải lơn hơn giá trị tổng tổn thất áp suất của khói lò trên đường dẫn khói từ lờ đến chân ống khói và lượng tổn thất chưa tính hết hoặc sẽ xuất hiện trong quá trình lò vận hành ( tăng tổn thất ma sát do thành cống khói bị bám nhiều bụi, lượng không khí bị hút vào tăng lên….). Thực tế cho thấy lượng tăng áp suất này thường chiếm 20 30% tổng tổn thất áp suất của khói lò.
Khi tổng tổn thất áp suất của khói trong kênh, cống khói càng lớn, nhiệt độ khói vào ống khói càng thấp thì chiều cao ống khói càng tăng.
Việc tính toán chiều cao ống khói được thực hiện qua sự so sánh hai kết quả của phương pháp giải tích và đồ thị. Với phương pháp giải tích, chiều cao ống khói được xác định theo tổng tổn thất áp suất của khói chuyển động từ lò đến chân ống khói, các thông số của khói lò, không khí, đường kính chân, đỉnh ống khói… Theo phương pháp đồ thị thì chiều cao ống khói được xác định bằng nhiệt độ trung bình của khói trong ống khói với tổng trở lực từ lò đến chân ống khói. Nếu hai kết quả trên chênh lệch hơn 10% thì phải tính toán lại.
Khi tính toán cần chú ý một số điểm sau:
-Tốc độ của khói ở miệng ra không nhỏ hơn 3 4 m/s;
-Đường kính miệng ra của ống khói bằng gạch không nhỏ hơn 0,8m; -Chiều cao ống khói không nên thấp hơn 16m;
-Nếu một ống khói dùng chung cho nhiều lò thì việc tính toán chiều cao ống khói được tiến hành theo trở lực lớn nhất chứ không theo tổng trở lực của hệ thống thoát khói của tất cả các lò.
5.32. QUẠT GIÓ
Trong hệ thống lò thường dùng quạt ly tâm để cấp gió cho lò. Loại quạt này có áp suất cao, lưu lượng lớn đảm bảo không khí cấp cho lò để đốt cháy nhiên liệu cũng như áp suất cần thiết để thắng mọi trở lực trên đường từ quạt đến nơi sử dụng.
Theo áp suất, quạt ly tâm được chia thành ba loại:
-Quạt ly tâm thấp áp, với P ≤ 1000 N/m2 ( ~ 100 mm H2O );
-Quạt ly tâm trung áp, với 1000 < P ≤ 3000 N/m2 ( ~100 < P ≤ 300 mm H2O ); -Quạt ly tâm cao áp, với 3000 < P ≤ 15000 N/m2 ( ~300 < P ≤ 1500 mm H2O ); Quạt ly tâm được chuẩn hóa theo hai thống số cơ bản là áp suất và lưu lượng. Khi chọn quạt cần dựa vào hai thông số đó và dựa vào giản đồ chuẩn của quạt để chọn được loại quạt thích hợp.
Khi quạt làm việc trong hệ thống thì điểm làm việc của quạt phụ thuộc vào đường đặc tính riêng của quạt p = f(V) và đường đặc tính lưới p = f(V2). Điểm làm việc của quạt là giao điểm của đường đặc tính quạt và đường đặc tính lưới. Khi lò cần lượng gió và áp suất mà giản đồ quạt không đáp ứng được thì có thể dùng phương pháp mắc nối các quạt.
Để tăng lưu lượng gió cần mắc các quạt song song; để tăng áp suất gió cần mắc các quạt nối tiếp.
Khi tính toán quạt cần xác định những thông số cơ bản như: lượng gió yêu cầu ở điều kiện tiêu chuẩn, lượng gió yêu cầu ở điều kiện thực tế Vtt, áp suất thực tế yêu cầu Htt. Sau đó dựa vào các giản đồ tiêu chuẩn của quạt ly tâm để chọn quạt yêu cầu. Chú ý hiệu suất quạt cần nằm trong vùng lớn hơn 0,5 để quạt tiêu thụ công suất ít nhất, áp suất động và áp suất tĩnh của quạt phải nhỏ hơn áp suất động sơ bộ theo tính toán và áp suất tĩnh yêu cầu. Cuối cùng tính công suất quạt rồi chọn cách nối giữa động cơ với quạt để xác định công suất động cơ kéo quạt.