0
Tải bản đầy đủ (.pdf) (157 trang)

Hình 4.1: Mối quan hệ giữa tổn thất nhiệt và sản lƣợng hơi

Một phần của tài liệu GIÁO TRÌNH LÒ HƠI - ĐẶNG THÀNH TRUNG (Trang 76 -86 )

q3 tăng lên.

Tổn thất nhiệt Q3 khơng lớn, đốt than phun khơng quá 0,5%, đốt theo lớp lớn hơn một ít, bằng khoảng 14% vì thiếu ơxy ở phía trên và cĩ phản ứng hồn nguyên sinh ra CO. Đốt nhiên liệu lỏng và khí khoảng 0,51%, trong đĩ đốt nhiên liệu khí cĩ lớn hơn do trong nhiên liệu khí thƣờng cĩ những chất khĩ cháy nhƣ CH4 (cĩ nhiều trong khí thiên nhiên). Thƣờng các lị hơi nhỏ cĩ q3 khoảng 2% [14].

4.2.3. Tổn thất nhiệt do cháy khơng hồn tồn cơ học (Q4)

Một phần nhiên liệu đƣa vào lị hơi chƣa tham gia cháy đã bị thải ra ngồi gây ra tổn thất nhiệt Q4. Nhiên liệu bị thải ra ngồi theo ba đƣờng: theo đƣờng tro xỉ, theo đƣờng khĩi và lọt thanh ghi. Tổn thất nhiệt này xảy ra đặc biệt với nhiên liệu rắn.

Q4 = 326.Alv(ax x x k k  100 + ab b b k k  100 + al l l k k  100 ); (kJ/kg) (4.6) Đối với nhiên liệu khí: Q4 = 0

- ax, ab và al: tỉ lệ độ tro của nhiên liệu phân phối theo đƣờng xỉ, bay theo khĩi và lọt thanh ghi.

- kx, kb và kl: tỉ lệ % thành phần cháy cĩ trong xỉ, bay theo khĩi và lọt thanh ghi.

Trong đĩ, thực nghiệm cho kết quả rằng nhiệt lƣợng sản phẩm cháy theo đƣờng xỉ, bay theo khĩi và lọt thanh ghi bằng 32600 kJ/kg.

Ta cĩ:

ax + ab + al = 1

Phần tổn thất nhiệt lọt qua thanh ghi phần lớn nằm trong xỉ, nên ta cĩ: ax + ab = 1

Một số kết quả thực nghiệm nhƣ sau:

Lị đốt than nhiều thành (lị phun thải xỉ khơ): ax = 0,1, ab = 0,9 Lị phun thải xỉ lỏng: ax = 0,60,7 và ab = 0,30,4

*Các yếu tố ảnh hƣởng đến Q4:

Tổn thất nhiệt do cháy khơng hồn tồn về cơ học phụ thuộc chủ yếu vào cấu tạo của lị hơi. Đối với những lị hơi đốt than cĩ khe hở giữa các ghi lớn thì q4 tăng do nhiên liệu bị rớt xuống lọt qua ghi. Ngồi ra, chế độ cấp giĩ cũng ảnh hƣởng đến loại tổn thất nhiệt này: Khi lƣu lƣợng

giĩ lớn sẽ thổi những hạt nhỏ bay ra khỏi lớp than đi theo đƣờng khĩi, làm q4 tăng.

Đốt nhiên liệu khí, q4 coi nhƣ bằng 0, đốt nhiên liệu lỏng vẫn cĩ q4 vì lúc đĩ cĩ các cacbua hyđrơ nặng phân hủy thành cacbon tự do dƣới dạng mồ hĩng nhƣng nhỏ dƣới 0,5% nên cũng khơng đáng quan tâm, nhƣng khi đốt nhiên liệu rắn thì q4 khá lớn, cần tìm biện pháp giảm xuống, nhất là khi đốt trên ghi [14].

4.2.4. Tổn thất nhiệt do tỏa nhiệt ra mơi trƣờng

Bề mặt ngồi của lị hơi luơn cĩ nhiệt độ cao hơn nhiệt độ mơi trƣờng gây nên tổn thất nhiệt Q5. Tổn thất Q5 phụ thuộc vào nhiệt độ ngồi và diện tích bề mặt ngồi của vách lị hơi:

Q5 = f

tw ,Fw

2

Nếu nhiệt độ vách lị hơi

2

w

t tăng thì tổn thất q5 tăng. Ngƣời ta giảm bằng cách bọc lớp cách nhiệt, chiều dày cách nhiệt đƣợc tính tốn sao cho 

2

w

t 55oC.

Tuỳ theo các thơng số làm việc của lị hơi. Nếu bọc lớp cách nhiệt bằng thủy tinh thì chiều dày cách nhiệt cĩ thể là:CN= 25, 50, 75, 100mm.

Khi diện tích bề mặt ngồi của vách lị hơi Fw tăng, sản lƣợng D sẽ tăng, dẫn đến tổn thất nhiệt Q5 cũng tăng, mà q5 =

dv

Q Q5

. Do nhiệt lƣợng đƣa vào Qđv tăng nhanh hơn tổn thất nhiệt Q5, dẫn đến tổn thất nhiệt cho 1 kg nhiên liệu q5 giảm.

Hình 4.1 thể hiện mối quan hệ giữa tổn thất nhiệt do tỏa nhiệt ra ngồi mơi trƣờng cho 1 kg nhiên liệu q5 và sản lƣợng hơi D. Tổn thất nhiệt q5 giảm khi sản lƣợng hơi D tăng.

Hình 4.1:Mối quan hệ giữa tổn thất nhiệt q5 và sản lượng hơi D

2 3 8 20 q5 (%) D (t/h) 3,4 1,2

Q5 =

     

4

4



2 273 273 1 2 2     

FWi tw tf C tw tf B  , kJ/kg (4.7) Trong đĩ: Fwi: diện tích bề mặt thứ i

: hệ số tỏa nhiệt đối lƣu của mơi trƣờng bên ngồi.

Trong điều kiện lị hơi đặt ở mơi trƣờng giĩ mạnh 2 = 2030 W/m2.ºC, nếu lị hơi đặt ở vị trí ít giĩ thì 2= 68 W/m2.ºC

tf: nhiệt độ mơi trƣờng. C: hệ số bức xạ.

Tổn thất q5 khơng lớn, chỉ bằng khoảng 0,53,5 % nhƣng giá trị tuyệt đối của Q5 nhiều khi cũng đáng chú ý. Tổn thất q5 phụ thuộc vào cơng suất, vào diện tích bề mặt, nhiệt độ chênh lệch giữa bề mặt thiết bị với mơi trƣờng, với hệ số trao đổi nhiệt đối lƣu và bức xạ giữa bề mặt với mơi trƣờng xung quanh mà chủ yếu là tốc độ giĩ xung quanh và màu sắc của bề mặt [14].

4.2.5. Tổn thất nhiệt do xỉ mang ra ngồi

Đối với các lị ghi hoặc lị phun xỉ lỏng, nhiệt độ của xỉ thải ra rất cao: Đối với lị ghi cĩ nhiệt độ xỉ thải khoảng t = 600700oC; lị phun thải xỉ lỏng cĩ nhiệt độ xỉ thải khoảng t = 14001500oC. Trong khi đĩ, nhiệt độ nhiên liệu rắn đƣa vào khoảng tnl = 2040oC ta phải cần một nhiệt lƣợng để nâng nhiệt độ nhiên liệu bắt đầu đến nhiệt độ của xỉ thải ra, nên đã tạo nên tổn thất nhiệt Q6. Nĩi chung, tổn thất Q6 khơng lớn, thƣờng chỉ cần tính đối với loại nhiên liệu nhiều tro xỉ Aqd > 1,5% hoặc khi thải xỉ lỏng, tổn thất Q6 đƣợc xác định: Q6 = ax. 100 lv A .Cx.tx + qx , (kJ/kg) (4.8) Trong đĩ:

ax: tỉ lệ độ tro theo xỉ ra ngồi ax.

100

lv

A

: hàm lƣợng tro theo xỉ ra ngồi Cx, tx: nhiệt dung riêng và nhiệt độ của xỉ qx: nhiệt lƣợng cần thiết để làm nĩng chảy xỉ ax.

100

lv

A

.Cx.tx: nhiệt lƣợng do chênh lệch nhiệt độ. Thơng thƣờng cho hàm lƣợng % ax.

4.3. NHỮNG KHẢ NĂNG TẬN DỤNG NHIỆT THẢI CỦA LỊ HƠI CƠNG NGHIỆP

Hầu hết các nồi hơi đang dùng trong cơng nghiệp thƣờng là loại ống lị – ống lửa, bởi vì so với những nồi hơi sử dụng loại ống nƣớc thì giá thành nĩ thấp hơn. Yêu cầu về chất lƣợng nƣớc cấp khiêm tốn hơn, vận hành cũng đơn giản, giá thành cũng khơng cao hơn lị hơi loại ống nƣớc. Nồi hơi hạ áp thƣờng gặp trong cơng nghiệp cĩ áp suất làm việc khoảng từ 6 đến 10 at sinh hơi bão hịa. Vì lí do giá thành nên trƣớc đây thƣờng khơng cĩ thiết kế kèm theo bộ hâm nƣớc (ECO) và bộ sấy khơng khí (SKK). Với đặc điểm về kết cấu ở các nồi hơi đĩ nhiệt độ khĩi thải khi hoạt động đầy tải khoảng 240-300 ºC, vận hành non tải cĩ thể xuống 200 ºC [14].

Cĩ khả năng tận dụng 3 nguồn nhiệt thải chính từ nồi hơi cơng nghiệp: khĩi thải, nƣớc xả lị và nƣớc ngƣng từ hệ thống sử dụng hơi. Ngồi ra, nĩ cịn cĩ thể tận dụng nhiệt của nƣớc ngƣng trong khĩi.

4.3.1. Tận dụng nhiệt khĩi thải

Để cải thiện hiệu suất nhiệt của thiết bị đốt, khĩi thải rất cần đƣợc làm mát đến một nhiệt độ ra thấp để cĩ thể thu hồi đƣợc nhiều nhiệt hơn. Tuy nhiên, nhiệt độ này khơng đƣợc thấp hơn cho phép nhiệt độ lƣu huỳnh cĩ trong nhiên liệu bị ngƣng tụ thành axít sunfuric. Cĩ hai đồ thị sau (Hình 4.2 và hình 4.3) xác định nhiệt độ đọng sƣơng maximum của nhiên liệu dầu cĩ chứa lƣu huỳnh trong một số loại nhiên liệu.

Những nhiên liệu dầu, than thƣờng cĩ phần trăm lƣu huỳnh theo khối lƣợng khoảng 3%, nên tra theo đồ thị trên nhiệt độ đọng sƣơng xấp xỉ 1300C. Do vậy, tiềm năng tận dụng nhiệt khĩi thải tiếp tục dễ dàng từ 2500C đến gần nhiệt độ đọng sƣơng. Để đảm bảo an tồn thiết bị, nhiệt độ khĩi thải đầu ra bộ tận dụng nhiệt chọn 160 0

C.

Hình 4.3:Đồ thị nhiệt đọng sương của khĩi phụ thuộc nồng độ H2S

Với những thơng số đã đƣợc nêu ở trên, ta thấy đây là nguồn nhiệt cĩ nhiều cơ hội tận dụng nhất bởi vì nhiệt lƣợng tận dụng đƣợc nhiều nhất, khoảng nhiệt độ từ nhiệt độ khĩi lị hơi thải ra đến giá trị trên nhiệt độ đọng sƣơng của khĩi là rất rộng và lƣu lƣợng khĩi lớn. Nĩ là đối tƣợng cần tận dụng tiếp nhiệt thải [14].

4.3.2. Nƣớc xả lị

Thƣờng sử dụng nhiệt lƣợng khi xả liên tục đáy nồi và xả bề mặt [13]. Đối với nồi hơi nhỏ thƣờng gặp trong cơng nghiệp, nƣớc xả lị hơi khơng liên tục, theo ca. Nĩ sẽ khĩ khăn khi tận dụng, lƣợng nƣớc xả lị hơi khá nhỏ đã dẫn đến tính kinh tế khơng cao nhƣng nếu sử dụng vẫn rất tốt.

4.3.3 Hệ thống thu hồi nƣớc ngƣng

Khi ta thu hồi đƣợc nƣớc ngƣng sạch, ngồi ý nghĩa tận dụng nhiệt, cịn làm giảm lƣợng nƣớc bổ sung, làm giảm chi phí xử lý nƣớc: Lúc này ta dùng thiết bị xử lý nƣớc cĩ cơng suất nhỏ hơn, giảm lƣợng hố chất, giảm lƣợng nƣớc xả lị. Trong tình hình hiện tại, ngƣời sử dụng đã ý thức lắp đặt bộ thu hồi nƣớc ngƣng [14].

Bài tập chƣơng IV

1/ Một lị hơi dùng dầu FO cĩ thành phần nhiên liệu đốt nhƣ sau: Clv = 83,4%, Hlv = 10,0 %, Slv = 2,9%, Olv = 0,4%, Alv = 0,3%, Mlv = 3%, Qlvt= 38.300 kJ/kg.

Tổn thất do cháy khơng hồn tồn về cơ học: q4 = 0,5% Tổn thất do tỏa nhiệt ra mơi trƣờng bên ngồi: q5 = 3% Tổn thất do nhiệt vật lý của tro xỉ: q6 = 0 %

Entanpy của khơng khí lạnh đƣa vào lị: Ikkl = 0 kJ/kg

Nhiệt độ của khĩi thải ra mơi trƣờng 300oC. Thành phần khĩi thải phân tích theo thể tích cĩ kết quả nhƣ sau: RO2 = 12%, O2 = 8%, CO = 0,2 %.

Hệ số khơng khí thừa:  = 1,2. Xem Qđv  Qlvt Xác định hiệu suất nhiệt của lị hơi.

Giải:

Từ nhiệt độ khĩi t = 300oC tra bảng khĩi ta cĩ: Iok = 1107 kCal/kg

Io = 976 kCal/kg

Ith = Iok + ( - 1) Io = 1107 + (1,2 – 1)976 = 1302 kCal/kg = 5451 kJ/kg

Tổn thất nhiệt do khĩi thải mang ra ngồi: Q2 = (Ith - Ikkl)(1 - 100 4 q ) = 5451(1 – 0,5) = 5423,7 kJ/kg q2 = 38300 7 , 5423 2dv Q Q = 0,14 = 14 %

Tổn thất nhiệt do cháy khơng hồn tồn về hĩa học:

Q3 =

 

100 100 . . 375 , 0 233 4 2 q CO RO CO S Clv lv    Q3 =

 

100 5 , 0 100 . 2 , 0 12 2 , 0 9 , 2 . 375 , 0 4 , 83 233    = 321 kJ/kg q3 = dv Q Q3 = 38300 321 100% = 0,8 %

 = q1 = 1 – (q2 + q3 + q4 + q5 + q6)

= 1 – (0,14 + 0,008 + 0,005 + 0,03 + 0) = 0,817 = 81,7%

2/ Một lị hơi dùng dầu FO cĩ thành phần nhiên liệu đốt nhƣ sau: Clv = 83,4%, Hlv = 10,0 %, Slv = 2,9%, Olv = 0,4%, Alv = 0,3%, Mlv = 3%, Qlvt = 39300 kJ/kg. Tổn thất do cháy khơng hồn tồn về cơ học: q4 = 0,7%. Entanpy của khơng khí lạnh đƣa vào lị: Ikkl = 0 kJ/kg. Nhiệt độ của khĩi thải ra mơi trƣờng 300oC cĩ Ith = 5455 kJ/kg. Hệ số khơng khí thừa:  = 1,15. Xem Qđv  Qlvt.

Xác định tổn thất nhiệt do khĩi thải mang ra ngồi q2 ở 300oC? Giải Ta cĩ: Q2 = (Ith - Ikkl)(1 - 100 4 q ) = 5455(1 - 100 7 , 0 ) = 5416,8 kJ/kg q2 = dv Q Q2 = 39300 8 , 5416 100% = 13,8 %

3/ Trong một giờ lị hơi sản xuất ra 650 kg hơi bão hịa khơ và 150 lít nƣớc sơi ở áp suất 8 bar từ nƣớc cấp 300

C, dùng hết 58 kg nhiên liệu cĩ nhiệt trị 37100kJ/kg.

a) Tính hiệu suất nhiệt của lị hơi?

b) Nếu cho q3 = 2,5%, q4 = 2%, q5 = 1,2%, q6 = 0%. Tính q2? c) Nếu dùng lị hơi đĩ để sản xuất 800kg hơi bão hịa khơ thì cần bao nhiêu kg loại nhiên liệu trên?

(Cho biết inc = 125,7 kJ/kg, i’ = 742,8 kJ/kg và i” = 2774 kJ/kg) Giải

Ta cĩ:

inc = 125,7 kJ/kg, i’ = 742,8 kJ/kg và i” = 2774 kJ/kg a) 37100 58 ) 7 , 125 8 , 742 ( 150 ) 7 , 125 2774 ( 650 x      = 84,3% b) q2 = 100 -  - q3 - q4 - q5 - q6 = 100 – 84,3 – 2,5 – 2 – 1,2 = 10 % c) 37100 84 , 0 ) 7 , 125 2774 ( 800 x B  = 67,7 kgnl.

Câu hỏi chƣơng IV

1/ Viết cơng thức tính nhiệt lƣợng hữu ích trong trƣờng hợp tổng quát và trong loại lị hơi cơng nghiệp.

2/ Trình bày các loại tổn thất nhiệt trong lị hơi.

3/ Trình bày tổn thất nhiệt do khĩi thải ra ngồi mơi trƣờng. 4/ Trình bày tổn thất nhiệt do cháy khơng hồn tồn về hĩa học. 5/ Trình bày tổn thất nhiệt do cháy khơng hồn tồn về cơ học. 6/ Trình bày tổn thất nhiệt do tỏa nhiệt ra mơi trƣờng.

Chƣơng V

TÍNH NHIỆT LỊ HƠI

5.1. BỀ MẶT TRUYỀN NHIỆT CỦA LỊ HƠI 5.1.1. Bề mặt sinh hơi

Bề mặt sinh hơi là các bề mặt đƣợc bố trí xung quanh vách buồng lửa cĩ nhiệm vụ biến nƣớc cấp thành hơi bão hịa khơ hay hơi quá nhiệt.

Phƣơng thức truyền nhiệt chủ yếu của bề mặt sinh hơi là bức xạ nhiệt và một phần đối lƣu

Kết cấu của bề mặt sinh hơi bao gồm bao hơi và dàn ống sinh hơi, trong đĩ chủ yếu là dàn ống sinh hơi.

Trong các lị hơi tuần hồn tự nhiên, các dàn ống sinh hơi thƣờng đặt thẳng đứng hoặc nghiêng một gĩc cần thiết.

Đối với các lị hơi tuần hồn cƣỡng bức (hay lị hơi trực lƣu) thì dàn ống sinh hơi khơng nhất thiết phải đứng thẳng mà chúng kết thành từng tấm.

Hai loại dàn ống sinh hơi: - Loại trao đổi nhiệt bức xạ - Loại trao đổi nhiệt đối lƣu.

5.1.1.1. Dàn ống sinh hơi trao đổi nhiệt bằng bức xạ

Dàn ống sinh hơi nhận nhiệt bằng phƣơng thức bức xạ của ngọn lửa. Các ống hơi của nĩ thƣờng đặt quanh tƣờng lị nhằm để bảo vệ tƣờng lị, nhận nhiệt cĩ bức xạ cao. Hình 5.1 thể hiện cách bố trí dàn ống sinh hơi trong lị hơi ống nƣớc.

Hình 5.1:Bố trí dàn ống sinh hơi trong lị [11]

Khi đặt ống trong buồng lửa, để đảm bảo an tồn, ngƣời vận hành cần chú ý rằng lúc nào trong ống cũng luơn luơn cĩ nƣớc. Khi bố trí các cụm ống của dàn ống sinh hơi, ngƣời ta thƣờng bố trí song song hay so le. Hình 5.2 thể hiện cách bố trí so le của các ống trong chùm ống. Về kết cấu, dàn ống sinh hơi cĩ hai loại:

- Ống trơn - Ống cĩ cánh

q

Tƣờng lị Dàn ống sinh hơi

Một phần của tài liệu GIÁO TRÌNH LÒ HƠI - ĐẶNG THÀNH TRUNG (Trang 76 -86 )

×