Bề mặt trao đổi nhiệt của bình gia nhiệt được xác định theo phương trình truyền nhiệt, công thức (3.17)/75/TL [1]
F1=G1×(i2−i1)
k ×∆ ttb ,[m2]
Trong đó:
+G1,[kg/s]: Lưu lượng dòng nước đi qua
+i2,i1,[kJkg]: Entanpy của nước cấp ra và vào bộ gia nhiệt cao áp số 1 +k=5678,6W/m2K: Hệ số truyền nhiệt
+t1;t2;tđ,[¿0C]¿: Nhiệt độ của nước ở đầu vào, ra khỏi bộ gia nhiệt và nhiệt độ nước đọng
+∆ ttb,[¿oC]¿: Nhiệt độ trung bình logarit
∆ ttb= t2−t1 lntđ−t1 tđ−t2 = 269,14−241,95 ln 272,14272,14−−269,14241,95=11,8[℃] Vậy ta có: F1=372,86×105678,63×(1177,94×11,8−1050,95)=707,93[m2] Chọn loại bình gia nhiệt ΠB-750-380-16có thông số sau: Tiết diện thiết bị : 750 m2
Lượng nước đi vào thiết bị 833 T/h Nhiệt độ nước làm việc 196 0C Áp suất hơi 16 bar
Áp suất nước 380 bar. 3.3.2.2 Bình gia nhiệt cao áp 2
Bề mặt trao đổi nhiệt của bình gia nhiệt được xác định theo phương trình truyền nhiệt, công thức (3.17)/75/TL [1]
F1=G2k ×∆ t×(i2−i1)
tb ,[m2] Trong đó:
+G2,[kg/s]: Lưu lượng dòng nước đi qua +i2,i1,[kJ
kg]: Entanpy của nước cấp ra và vào bộ gia nhiệt cao áp số 2 +k=5500W/m2K: Hệ số truyền nhiệt
+t1;t2;tđ,[¿0C]¿: Nhiệt độ của nước ở đầu vào, ra khỏi bộ gia nhiệt và nhiệt độ nước đọng
+∆ ttb,[¿oC]¿: Nhiệt độ trung bình logarit
∆ ttb= t2−t1 lntđ−t1 tđ−t2 = 241,95−193,77 ln 244,95244,95−−241,95194 =17[℃] Vậy ta có: F2=372,86×1035500×(1050,95×17 −836,68)=855,32[m2] Chọn loại bình gia nhiệt ΠB-950-380-40 có thông số sau: Nhà chế tạo : TK3
Lượng nước đi vào thiết bị 833 T/h Độ chênh áp 36 mH20
Nhiệt độ nước làm việc 243 0C. 3.3.2.3 Bình gia nhiệt cao áp 3
Bề mặt trao đổi nhiệt của bình gia nhiệt được xác định theo phương trình truyền nhiệt, công thức (3.17)/75/TL [1]
F3=G3k × ∆ t×(i2−i1)
tb ,[m2] Trong đó:
+G3,[kg/s]: Lưu lượng dòng nước đi qua +i1,i2,[kJ
kg]: Entanpy của nước ở đầu vào và ra khỏi bộ gia nhiệt +k=5313,7W/m2K: Hệ số truyền nhiệt
+t1;t2;tđ,[¿0C]¿: Nhiệt độ của nước ở đầu vào, ra khỏi bộ gia nhiệt và nhiệt độ nước đọng
+∆ ttb,[¿oC]¿: Nhiệt độ trung bình logarit
∆ ttb= t2−t1 lgtđ−t1 tđ−t2 = 193,7−159 ln 196,7196,7−−193,7159 =13,8[℃] Vậy ta có: F3=372,86×105313,73×(836,68×13,8−710,03)=645,48[m2]
Chọn loại bình gia nhiệt ΠB-750-380-16có thông số sau Tiết diện thiết bị : 750 m2
Lượng nước đi vào thiết bị 833 T/h Áp suất hơi trích 16 [at]
Nhiệt độ nước ra cực đại 196 0C Độ chênh cột áp 32,3 mH2O. 3.3.2.4 Bình gia nhiệt hạ áp 5
Bề mặt trao đổi nhiệt của bình gia nhiệt được xác định theo phương trình truyền nhiệt, công thức (3.17)/75/TL [1]
F5=G5×(i2−i1)
k × ∆ ttb ,[m2]
Trong đó:
G5: Lưu lượng dòng nước đi qua
i1,i2,[kJkg]: Entanpy của nước ở đầu vào và ra khỏi bộ gia nhiệt
t1;t2;tđ,[¿0C]¿: Nhiệt độ của nước ở đầu vào, ra khỏi bộ gia nhiệt và nhiệt độ nước đọng
k=4954,5W/m2K: Hệ số truyền nhiệt
(Tra theo đồ thị 3.5/76/TL [1] ứng với = 2,2m/s; ttb = (t1+t2)/2, [0C])
∆ ttb,[¿oC]¿: Nhiệt độ trung bình logarit
∆ ttb= t2−t1 lntđ−t1
t −t
= 145−118
Vậy ta có:
F5=246,32×4954,5103×(608,53×14,4−495,5)=390,13[m2] Chọn loại bình gia nhiệt ΠH-400-26-7-II có thông số sau:
Tiết diện thiết bị :400 m2
Nhiệt độ nước làm việc 90 0C Áp suất nước 26 bar
Lưu lượng nước : 750 T/h Áp suất hơi 7 bar. 3.3.2.5 Bình gia nhiệt hạ áp 6
Bề mặt trao đổi nhiệt của bình gia nhiệt được xác định theo phương trình truyền nhiệt, công thức (3.17)/75/TL [1]
F6=G6k × ∆ t×(i2−i1)
tb ,[m2] Trong đó:
+G6 Lưu lượng dòng nước đi qua +i1,i2,[kJ
kg]: Entanpy của nước ở đầu vào và ra khỏi bộ gia nhiệt ( với i1 là entanpy ra của điểm hỗn hợp K)
+t1;t2;tđ,[¿0C]¿: Nhiệt độ của nước ở đầu vào, ra khỏi bộ gia nhiệt và nhiệt độ nước đọng
+k=4820,1W/m2K: Hệ số truyền nhiệt +∆ ttb,[¿oC]¿: Nhiệt độ trung bình logarit
∆ ttb= t2−t1 lntđ−t1 tđ−t2 = 118−89 ln 123123−−11889 =15,1[℃] Vậy ta có: F6=246,32×103×(495,64−378,42) 4820,1×15,1 =395,94[m 2] Chọn loại bình gia nhiệt ΠH-400-26-7-II có thông số sau:
Tiết diện thiết bị :400 m2
Nhiệt độ nước làm việc 90 0C Áp suất nước 26 bar
Lưu lượng nước : 750 T/h Áp suất hơi 7 bar. 3.3.2.6 Bình gia nhiệt hạ áp 7
Bề mặt trao đổi nhiệt của bình gia nhiệt được xác định theo phương trình truyền nhiệt, công thức (3.17)/75/TL [1]
F7=G7×(i2−i1)
k × ∆ ttb ,[m2]
Trong đó:
+G7: Lưu lượng dòng nước đi qua
+i1,i2,[kJkg]: Entanpy của nước ở đầu vào và ra khỏi bộ gia nhiệt
+t1;t2;tđ,[¿0C]¿: Nhiệt độ của nước ở đầu vào, ra khỏi bộ gia nhiệt và nhiệt độ nước đọng
+k=4569,9W/m2K: Hệ số truyền nhiệt
(Tra theo đồ thị 3.5/76/TL [1] ứng với = 2,2m/s; ttb = (t1+t2)/2, [0C]) +∆ ttb,[¿oC]¿: Nhiệt độ trung bình logarit
∆ ttb= t2−t1 lntđ−t1 tđ−t2 = 89−50 ln 94,0594,05−−5089=18[℃] Vậy ta có: F5=246,32×104569,93×(373,43×18−209,65)=490,62[m2] Chọn loại bình gia nhiệt ΠH-800-29-0 có thông số sau:
Tiết diện thiết bị : 800 m2 Nhiệt độ nước làm việc 61,9 0C Áp suất nước 29 bar
Lưu lượng nước 1024 T/h Áp suất hơi 0,59 bar. 3.3.2.7 Bình gia nhiệt hạ áp 8
Bề mặt trao đổi nhiệt của bình gia nhiệt được xác định theo phương trình truyền nhiệt, công thức (3.17)/75/TL [1]
F8=G8×(i2−i1)
k × ∆ ttb ,[m
2] Trong đó:
+G8: Lưu lượng dòng nước đi qua
+i1,i2,[kJkg]: Entanpy của nước ở đầu vào và ra khỏi bộ gia nhiệt
+t1;t2;tđ,[¿0C]¿: Nhiệt độ của nước ở đầu vào, ra khỏi bộ gia nhiệt và nhiệt độ nước đọng.
+k=4355W/m2K: Hệ số truyền nhiệt
(Tra theo đồ thị 3.5/76/TL [1] ứng với = 2,2m/s; ttb = (t1+t2)/2, [0C]) +∆ ttb,[¿oC]¿: Nhiệt độ trung bình logarit
∆ ttb= t2−t1 lntđ−t1 tđ−t2 = 50−37 ln 54,8254,82−−3750=10,1[℃] Vậy ta có: F5=259,81×103×(209,63−163,04) 4355×10,07 =259,5[m 2] Chọn loại bình gia nhiệt hạ áp ΠH-300-1 có thông số
Tiết diện thiết bị : 300 m2 Nhiệt độ nước làm việc 130 0C Áp suất nước 15 bar
Lưu lượng nước 388 T/h Áp suất hơi 2 bar.
3.4 TÍNH TOÁN LỰA CHỌN THIẾT BỊ GIAN LÒ HƠI
Chọn năng suất loại và số lượng lò hơi cũng dựa trên những cơ sở sau đây + Đảm bảo cung cấp hơi
+ Áp dụng cấu trúc lò hợp lý, nên dùng cùng một loại và cùng năng suất trong một nhà máy.
3.4.1 Hệ thống chuẩn bị nhiên liệu
Hệ thống chuẩn bị nhiên liệu trong nhà máy điện có thể đặt tập trung tại phân xưởng nghiền rồi cấp bột than cho các lò, hoặc có thể tách rời các máy nghiền cho từng lò hơi gọi là hệ thống nghiền than phân tán. Ở hệ thống phân tán mỗi thiết bị nghiền than chỉ phục phụ cho một lò và có thể cung cấp bột than cho các lò lân cận
Ngoài ra có thể phân hệ thống nghiền than thành hệ thống kín hay hệ thống hở. Trong hệ thống kín không khí nóng hay khói dùng để vận chuyển bột than cùng với hơi nước ở quá trình sấy nhiên liệu được thổi cả vào buồng lửa. Ở hệ thống hở không khí nóng và khói dùng để sấy và hơi nước thoát ra trong quá trình sấy được thải ra ngoài
Ở nước ta than tương đối cứng, phần lớn là than antraxít, than đá nên thường dùng thùng nghiền bi và dùng hệ thống nghiền than kiểu kín và phân tán.
Trong thiết kế này ta sử dụng hệ thống nghiền than kiểu kín và phân tán có phễu bột than trung gian dùng thùng nghiền bi.
3.4.1.1 Nguyên lý làm việc và ưu nhược điểm của hệ thống nghiền than1. Nguyên lý làm việc của hệ thống nghiền than 1. Nguyên lý làm việc của hệ thống nghiền than
Than nguyên từ phễu than được máy cấp than đưa tới máng nghiền xuống thùng nghiền. Khi chuyển động trên máng ở một độ dài 2-3m, gió nóng đã làm giảm độ ẩm của nhiên liệu tới 40%.
Việc sấy cuối cùng xảy ra trong thùng nghiền. Môi chất sấy thổi bột than thoát ra khỏi thùng nghiền và tới phân ly thô. Những hạt lớn tách ra khỏi phân ly thô lại rơi xuống thùng nghiền, còn bột than được đưa tới xiclon, ở đây bột than được tách riêng ra khỏi gió
Bột ra khỏi xiclon được đưa theo đường xuống phễu bột than cung cấp cho lò. Ở phía dưới phễu than bột có đặt máy cấp than bột, phân chia than bột tới miệng phun. Không khí tách ra khỏi xiclon, nhờ có quạt nghiền được đưa tới vòi phun gió cấp ba hoặc hỗn hợp với không khí nóng để đẩy bột than vào lò
Khi nghiền nhiên liệu khô, vì lượng không khí cần thiết để sấy nhiên liệu bé nên tốc độ trong máy nghiền nhỏ, bột than ra khỏi thùng nghiền sẽ rất mịn. Vì vậy để tăng tốc độ trong máy nghiền người ta đã đặt đường gió tái tuần hoàn, dẫn không khí sau quạt nghiền trở lại thùng nghiền
Khi dùng nhiên liệu quá ẩm người ta còn trích một phần khói trong buồng lửa cho hỗn hợp với không khí để làm môi chất đưa tới máy nghiền
Ở hệ thống nghiền than này khi nghiền than antraxit và nửa antraxit thì bột than được vận chuyển đến vòi phun bằng không khí nóng, không khí này cần có áp lực lớn hơn không khí đưa tới thùng nghiền và gió cấp hai. Vì vậy trong một số trường hợp cá biệt người ta sử dụng quạt gió phụ làm việc song song với quạt gió chính
Trên đường dẫn của hệ thống nghiền than cần phải có van phòng nổ và ống hút khí ẩm, khi nghiền than antraxit số lượng van phòng nổ giảm đi rất nhiều
- Lượng bột than dự trữ tương đối lớn, sự làm việc của lò hơi ổn định hơn, đồng thời do chế độ làm việc của hệ phụ thuộc vào phụ tải của lò nên nó luôn luôn làm việc ở phụ tải đầy do đó hiệu thống nghiền không suất kinh tế cao. Khi phụ tải lò bé thì bột than được chứa trong phễu than hoặc đưa sang lò lân cận, khi phễu than đã đầy thì máy nghiền ngừng làm việc.
- Sự mài mòn của quạt nghiền tương đối nhỏ vì chỉ có một phần rất nhỏ bụi than và không khí đưa qua quạt. Trong lúc đó ở hệ thống phân tán thổi thẳng làm việc ở trạng thái chân không, toàn bộ bột than đều đi qua quạt nghiền
- Do có sự liên hệ giữa các lò mà sản lượng máy nghiền có thể chọn đặt hai thùng nghiền cho một lò hơi thì tổng sản lượng của hai thùng nghiền lấy bằng 150% lượng tiêu hao nhiên liệu của lò hơi. Nếu có với dự trữ nhỏ nhất, ví dụ khi không có phễu than trung gian, nếu phễu than trung gian thì chỉ cần tổng sản lượng của hai thùng nghiền bằng 110% lượng tiêu hao nhiên liệu của lò hơi.
3. Khuyết điểm của loại hệ thống này là
- Phải thêm nhiều thiết bị phụ (phễu than trung gian, máy cấp bột than, máy cấp liên thông, thiết bị phân ly v.v…).Do đó, vốn đầu tư tăng lên đồng thời kích thước gian lò tăng lên
- Ống dẫn dài làm tăng trở lực hệ thống nghiền than cũng như tăng lượng không khí lạnh lọt vào hệ thống
- Loại hệ thống này sử dụng tốt nhất cho nhà máy điện có phụ tải lò hơi thường thay đổi và dùng thùng nghiền bi để nghiền than cứng.
4. Quá trình nghiền than bao gồm các giai đoạn - Đập sơ bộ
- Tách sắt khỏi than - Đập nhỏ than - Sấy và nghiền than
- Chuyển bột than vào phễu trung gian Sơ đồ nghiền than như sau:
15: Quạt gió 16: Bộ sấy không khí 17: Không khí cấp hai 18: Ống dẫn không khí tới máy nghiền 19-20: Van hút không khí lạnh 21: Quạt nghiền 22: Hộp không khí
23: Đường khói tái tuần hoàn 24: Đường hút ẩm
25: Ống dẫn không khí từ xiclon tới quạt nghiền
SƠ ĐỒ HỆ THỐNG CHUẨN BỊ BỘT THAN
Trong đó:
1: Băng tải than 2: Phểu than nguyên 3: Máy cấp than nguyên
4: Hộp không khí trước máy nghiền 5: Thùng nghiền bi
6: Phân ly thô 7-9: Van khoá khí 8: Xiclon
10: Máy vận chuyển than kiểu ruột gà 11: Phễu bột than
12: Máy cấp than bột 13: Vòi phun bột than
14: Lò hơi
3.4.1.2 Thùng nghiền
Năng suất định mức của các thùng nghiền bi được xác định trên cơ sở tính toán lượng nhiên liệu tiêu hao cho lò hơi
Ở phần trên ta đã tính được lượng nhiên liệu tiêu hao cho lò hơi là: B = 37,75 kg/.
Cho dự trữ năng suất máy nghiền là 10% so với lượng than yêu cầu của lò. Vậy năng suất của máy nghiền bi là:
Bmáy= 1,1.B = 1,1.37,75 = 41,5 kg/s.
Theo tiêu chuẩn thiết kế ta chọn 2 máy nghiền cho một lò hơi Vậy năng suất của một máy nghiền là :
Bmáy=Bmáy
∑
2 =41,52 =20,76kgs =49,42t/h
Ta chọn được loại máy nghiền sau:
- Ký hiệu máy nghiền : HIIIbM 340/1360 - Năng suất : 70 t/h
- Kích thước thùng nghiền: 3400 x 13600 mm - Chiều dài thùng :8000 mm
- Số vòng quay : 17,2 v/p - Khối lượng bi : 133 tấn -Hiệu quả nghiền : R88 = 7%.
3.4.2 Quạt gió
Quạt gió hút không khí từ phần trên của gian lò thổi vào bộ sấy không khí, do đó tận dụng được một phần nhiệt của lò toả ra tại khoảng không gian quanh lò, đồng thời thông gió được cho lò
Theo tiêu chuẩn thiết kế thì lò hơi có năng suất lớn hơn 160t/h thì chọn hai quạt gió cho một lò, khi phụ tải bé thì chỉ cần vận hành một quạt, do đó giảm năng lượng tiêu hao cho quạt, vậy toàn nhà máy có 6 quạt gió
Năng suất của quạt được chọn có tính đến dự trữ lưu lượng 15% và thêm 15% dự trữ cho 2 quạt làm việc song song thì lưu lượng giảm đi.
3.4.2.1. Lưu lượng gió yêu cầu của quạt làV = BV0. (bl - bl - nt + skk). V = BV0. (bl - bl - nt + skk).
t+273
273 , m3/s
Trong đó:
B = 24,96 kg/s: Lượng than tiêu hao của 1 lò (tính ở Chương 2) Chọn bl = 1,2: Hệ số không khí thừa trong buồng lửa
bl = 0,05: Hệ số lọt không khí trong buồng lửa
nt = 0,08: Hệ số lọt không khí trong hệ thống nghiền than b = 0,05: Hệ số không khí rò rỉ trong bộ sấy không khí Với các thành phần nhiên liệu sau:
Clv = 73,6%; Slv = 0,4% Nlv = 0,2%; Alv = 16,8% Hlv = 1,3%; Wlv = 5,5% Olv = 2,2%; Vlv = 5,5% Qtlv = 29310 kJ/kg
Ta có lượng không khí lý thuyết để đốt cháy 1kg nhiên liệu. V0 = 0,0889 (CLV + 0, 375. SLv)+ 0,265. HLV - 0,033. OLV = 0,0889.(73,6+ 0, 375. 0,4) + 0,265. 1,3 - 0,033.2,2 V0 = 6,83 m3tc/kg
Chọn nhiệt độ không khí hút vào lò là: t = 350C Vậy:
V = (1+0,05).37,75.6,83.(1,2-0,05-0,08+0.05).35273+273 = 342 m3/s Năng suất của một quạt là:
Q = .V2 = 3422 = 171 m3/s = 615645 m3/h . 3.4.2.2 Tính sức ép (H) của quạt gió
Khi lò hơi có phụ tải cực đại H xác định theo công thức sau: H = Hkk – Hsh - hck
Trong đó:
Hkk =
Tổng trở lực của đường không khí hkk chọn theo bảng 3.5,TL3 tr84