CHƯƠNG 4 : THIẾT KẾ BUỒNG LỬA
4.1 Xác định kích thước hình học của buồng lửa
ĐỒ ÁN MƠN HỌC: LỊ HƠI GVHD: PGS.TS. HOÀNG NGỌC ĐỒNG
Nhiệm vụ tính nhiệt của buồng lửa là xác định lượng nhiệt hấp thụ trong buồng lửa, diện tích bề mặt các dàn ống hấp thụ nhiệt bằng bức xạ và thể tích buồng lửa đảm bảo làm giảm được nhiệt độ của sản phẩm cháy đến giá trị quy định.
4.1.1 Thể tích buồng lửa. Vbl [m3]
Thể tích buồng lửa được giới hạn bởi mặt phẳng đi qua trục của ống sinh hơi. Thiết kế buồng lửa phải đảm bảo sao cho quá trình cháy diễn ra tốt và cháy kiệt nhiên liệu với hệ số khơng khí thừa nhỏ nhất.
Khi bề mặt hấp thụ nhiệt bằng bức xạ trong buồng lửa q bé thì nhiệt khói thải ra khỏi buồng lửa sẽ lớn. Nếu nhiệt độ này lớn hơn nhiệt độ nóng chảy của tro thì tro sẻ chảy lỏng và bám lại trên các ống trao đổi nhiệt .
Khi kích thước của buồng lửa lớn thì chi phí xây dựng lớn do phải tăng chi phí cho bảo ơn, khung lị ,ống trao đổi nhiệt.Vì vậy để giảm giá thành của buồng
lửa thì phải giảm thể tích của buồng lửa tới mức tối thiểu tức là phải chọn qv ở mức
cho phép .Nhưng nếu qv quá lớn thì q3 và q4 sẽ tăng dần lên.Vì vậy khi chọn qv phải dựa vào chỉ tiêu kinh tế và phải đảm bảo đúng kỹ thuật.
Xác định thể tích buồng lửa thì trước hết ta phải xác định nhiệt thế thể tích của buồng lửa qv = BttV×Qtlv bl ,kw/m3 Vbl = Btt ×Q tlv qv ,m3
Trong đó : Btt : lượng nhiên liệu tiêu hao ;kg/s
Qtlv : nhiệt trị thấp làm việc của nhiên liệu ;kJ/kg
Trong đó nhiệt thế thể tích của buồng lửa được chọn theo dạng buồng lửa, ở
đây buồng lửa đốt than nên chọn qv =140 kw/m3 theo bảng 3 TL[I] trang 176
Vậy:
Tiết diện ngang của buồng lửa tính theo đường trục các ống của các dàn sinh hơi
được xác định trên cơ sở toàn bộ lượng nhiệt sinh ra khi cháy nhiên liệu BQtlv và
nhiệt thế tiết diện ngang của buồng lửa qftt [kW/m2] [ m2]
Nhiệt thế tính tốn qftt phụ thuộc vào dạng nhiên liệu, phương pháp đốt và công
suất nhiệt của buồng lửa.
Theo Bảng 4-1a, Chọn qf =2300 kW/m2.
qftt =(0.7 ÷ 0.9)qf =0.9x2300 =2070 kW/m2
Vậy
4.1.3 Xác định kích thước buồng lửa 4.1.3.1. Chiều sâu buồng lửa b
Chiều sâu phải đảm bảo chiều sâu tối thiểu để ngọn lửa không đập vào tường đối diện.
Khi bố trí vịi phun nhiều tầng trong trường hợp thải xỉ khô : b=(6-7).Dv.ϕt
Trong đó :
Dv –đường kính miệng ra của lỗ đặt vịi phun ; mm
ϕt-Hệ số hiệu chỉnh cho số tầng vòi phun
Theo tài liệu [I] trang 42, khi bố trí 2 tầng ϕt=1,2
Theo bảng 4-2 [I], với cơng suất định mức của lị hơi Dđm = 75 t/h, ta có Dv = 802 mm.
Suy ra : b=6x802x1,2 = 5775 = 5,8 m.
l2 l3
l1
ĐỒ ÁN MƠN HỌC: LỊ HƠI GVHD: PGS.TS. HOÀNG NGỌC ĐỒNG
Sau khi xác định tiết diện ngang và chiều sâu buồng lửa, ta tìm được chiều rộng buồng lửa:
m
4.1.3.3. Chiều cao buồng lửa Hbl
Chiều cao buồng lửa được lựa chọn trên cơ sở đảm bảo chiều dài ngọn lửa để cho nhiên liệu cháy kiệt trước khi ra khỏi buồng lửa. Chiều dài ngọn lửa tạo nên trong quá trình cháy tùy thuộc vào nhiên liệu đốt, phương pháp đốt và cơng suất lị hơi.
Chiều dài ngọn lửa tối thiểu:
lnl = l1 + l2 + l3
Đối với buồng lửa phun, với D = 75T/h, ta chọn lnl = 11 m
l3 = 5 m
l2 = lnl - l3 - l1 = 11 – 5 – 2,45 = 3,55 m
4.1.4 Cách bố trí vịi phun trên tường buồng lửa.
Chọn loại vòi phun tròn đốt bột than. Với sản lượng hơi 75 t/h, chọn số lượng vòi phun theo bảng 4.2 trang 42 tài liệu [I] là 6 vịi phun, bố trí thành 2 tầng ở hai tường bên đối xứng nhau.
Các kích thước cơ bản lắp ráp với lị phun bột than thải xỉ khơ (theo bảng 4.3 ,trang 46, TL [I])
- Từ trục vòi phun dưới đến mép phiễu thải tro xỉ bằng 2 m. - Từ trục vòi phun đến mép tường bằng 3 m.
- Giữa các trục vòi phun trong dãy theo phương ngang 3 m. - Giữa các trục vòi phun trong dãy theo phương thẳng đứng 3 m.
4.1.4.1 Phần dưới của buồng lửa.
Phần dưới của buồng lửa được làm dưới dạng phễu tro lạnh khi thải xỉ khô. Phễu tro lạnh được tạo bởi các dàn ống tường trước và tường sau nghiêng 30-35 độ so với phương thẳng đứng nhằm đảm bảo cho xỉ dễ trôi theo vách nghiêng xuống dưới.
Lỗ thu xỉ ở phần dưới của phễu tro lạnh có kích thước bằng axb*. Trong đó :
a : chiều rộng của buồng lửa.
b*: cạnh ngắn của lỗ thu xỉ hình chữ nhật. (chọn b* = 1 m)
4.1.4.1 Chiều cao cửa khói ra ở tường sau của buồng lửa.
- Chiều cao cửa khói ra ở tường sau buồng lửa hrb (phía sau các mành ống). Do lị có hình dạng chữ π thì lấy bằng hoặc nhỏ hơn một ít so với chiều sâu buồng lửa (b =5,8 ).
Chọn hrb = 5,7 m
- Chiều cao của mành ống đặt đứng có kể đến độ nghiêng của mặt dưới đường khói
nằm ngang bằng 40÷450 và khi có mũi khí động học (chỗ nhơ ra) trên tường sau
buồng lửa:
hm = 1,1x hrb = 1,1x5,7 = 6,27 m
4.1.4.3 Kiểm tra thể tích buồng lửa.
- Thể tích tối thiểu cho phép của buồng lửa trên cơ sở đảm bảo nhiên liệu cháy kinh tế
ĐỒ ÁN MƠN HỌC: LỊ HƠI GVHD: PGS.TS. HOÀNG NGỌC ĐỒNG
- Xác định thể tích tính tốn của buồng lửa theo cơng thức:
Vbltt=(3- θbt '' 625).√28 Qtlv.Vbl min=(3−1050625 ).√ 28 21,22.421=638,35 m3
Thỏa mãn điều kiện Vbltt > Vblmin
qvtt=Btt× Qt
lv
Vttbl =7,483600×1000×21220×638,35 =92,34kW/ m3
- Thể tích nửa trên của phễu tro lạnh được xác định như sau: Vpl=¿
Ở đây : hpl là chiều cao của phễu tro lạnh , m
+ Khi phễu tro lạnh nghiêng một góc bằng α so với phương nằm ngang ta có: hpl=0,5.¿
=0,5.(5,8-1).tg(55) =3,42 m
Suy ra Vpl=(5,8+ 5,8+12 ).3,424 .4,9=38,54 m3 -Thể tích vùng trên cùng của buồng lửa:
Vvt = a x b’’x hm = 4,9x(0,7x58)x6,27 = 124,7 m3
Với b’’ chiều sâu vùng trên buồng lửa đã trừ phần nhô vào của các mành
ống, b”= 0.7b.
- Thể tích phần lăng trụ của buồng lửa: Vltr = Vbltt - Vpl- Vvt
= 638,35 – 38,54 -124,7= 475,11 m3
- Chiều cao phần lăng trụ của buồng lửa được xác định theo thể tích và tiết diện
ngang của lăng trụ:
hltr =Vltr
fbl = Vltr
b=4,9.5,8475,11=16,71 m -Chiều cao tính tốn của buồng lửa :
hbltt=0,5. hpl+hltr+ hvt,m (với hvt = hm)
=0,5.3,42+16,71+6,27 =24,69 m -Chiều dài tính tốn của các mặt nghiêng là : Lng=0,5. hpl
sin α =sin(¿0,5.3,4255)=2,08¿m.
Tổng diện tích các tường buồng lửa(khơng có dàn ống đặt trong giữa buồng lửa để nhận nhiệt cả hai phía của ống):
m2