3.3 Xác định nhiệt độ thực tế và tính cân bằng nhiệt của lò
3.3.4 Xác định kích thước buồng sơ cấp
Kích thước lò được xác định gồm: tính thể tích buồng đốt và diện tích mặt ghi.
3.3.4.1 Xác định thể tích buồng đốt
Thể tích buồng được xác định theo công thức
) (m3 q V Q
Trong đó : Q: nhiệt lượng sinh ra trong 1h,(kj/h).
V : thể tích buồng sơ cấp, m3 .
Ngoài ra còn phải cộng thêm thể tích mà chất rắn chiếm chỗ va phải tính tới hệ số ảnh hưởng công suất và hệ số ảnh hưởng thời gian.
- Chọn q = 581.103: mật độ nhiệt thể tích buồng đốt từ bảng 3-4 Lò công nghiệp: q = (250 – 581).103 (W/m3).
- Do ảnh hưởng của nhựa, nilong trong thành phần chất thải, sự không đồng đều về độ ẩm của chất thải nên hệ số ảnh hưởng công suất là 0,8-0,9. Chọn là 0,8.
- Hệ số ảnh hưởng của thời gian là 0,9-0,95. Chọn 0,9.
Khối lượng riêng của chất thải rắn có giá trị trung bình từ 125-350 kg/m3 , vậy 250 kg rác chiếm 0,714 m3 .
) ( 91 , 1
10 . 581 . 9 , 0 . 8 , 0
714 , 0 10 . 8
3
3 5
m q V Q
3.3.4.2 Xác định diện tích bề mặt ghi lò
Diện tích bề mặt ghi phụ thuộc vào lượng nhiên liệu B đốt trong một đơn vị thời gian và cường độ cháy của ghi R, diện tích bề mặt ghi lò F:
) m R( FB 2
Trong đó: B : lượng nhiên liệu chuẩn sử dụng trong 1 giờ (kg/h).
R = 200 kg/m2.h: cường độ cháy của ghi theo bảng 3-3 Lò công nghiệp.
1 kg rác = 0,9359 kg nhiên liệu tiêu chuẩn.
B = 0,005544.3600 + 0,9359 250 = 253,9334 (kg/h)
Vậy : F BR 253200,9334 1,27(m2) Diện tích mắt gió trên ghi lấy bằng 40% tổng diện tích ghi, diện tích ghi:
F = 1,27 - 0,4 x 1,27 = 0,76 (m2)
Nếu thiết kế ghi hình vuông thì cạnh ghi:
) ( 1 , 1 27 ,
1 m
F
a
3.3.4.3 Xác định kích thước buồng đốt
V = L x B x H = 1,95 (m3) Chọn : L = 1,2 m B = 1,2 m H = 1,35 m => Vsc = 2,16 m3 3.3.5 Tính thiết bị đốt
Nhiên liệu lỏng dùng trong các lò công nghiệp thường là các loại dầu như: DO, FO... Để đốt cháy hoàn toàn nhiên liệu cần biến dầu thành các hạt nhỏ gọi là bụi dầu.
Chất biến dầu thành bụi thường là không khí được cấp từ quạt ly tâm cao áp. Chất biến bụi có áp cao tác động đến dầu, phá vỡ độ bền vững của dầu và biến dầu thành các hạt nhỏ li ti.
Bụi dầu trước khi cháy thành ngọn lửa phải đi qua các giai đoạn:
Hoà trộn giữa bụi dầu và ôxi của không khí thành hỗn hợp.
Hỗn hợp được sấy nóng và bụi dầu bốc hơi.
Phân hủy các hợp chất hydrocacbon.
Xảy ra các phản ứng cháy.
Tuy tách biệt ra thành các giai đoạn cháy, song thực tế các khâu này có quan hệ mật thiết với nhau. Nếu quá trình trao đổi nhiệt của môi trường với hỗn hợp chất biến bụi và nhiên liệu tốt thì hỗn hợp được sấy nóng nhanh, dầu bốc hơi tốt và quá trình cháy xảy
càng nhanh. Khi cháy, có sự phân hủy các hợp chất hydrocacbon nên có các hạt muội than.
Để đốt cháy nhiên liệu dạng lỏng, thiết bị hay dùng là béc phun( mỏ phun). Béc phun biến dầu thành các hạt nhỏ li ti để đưa vào lò. Béc phun được chia làm 2 loại: béc phun thấp áp vá cao áp. Đặc tính của hai loại béc phun này được trình bày trong bảng sau:
Đặc tính Béc phun
Thấp áp Cao áp
Chất biến bụi dầu. v.v... Không khí
do quạt cấp
1) Không khí nén 2) Hơi nước
Áp suất của chất biến bụi (KN/m2) 2,95 – 8,8 1) Không khí nén: 90 - 780
2) Hơi nước: 590 – 1780
Lượng chất biến bụi(không khí)% của tổng lượng không khí cần đốt cháy nhiên liệu...
100 7 -12
Nhiệt độ nung không khí 0C 300 Không hạn chế
Lượng chất biến bụi cho 1 Kg dầu (Kg) - 1) Không khí: 0,6
2) Hơi nước: 0,8
Tốc độ chất biến bụi ra khỏi miệng ống
(m/s) 50 – 80 Thường đến 330 đôi khi lớn
hơn
Mức độ biến bụi(đường kính hạt bụi
dầu) (mm) Đến 0,5 0,1 – 0,2
Bảng 3.8 : Các đặc tính của béc phun thấp áp và cao áp
Đối với lò đốt công suất 30 kg/h, dùng béc phun thấp áp.
300 700 Dầu Không Khí
6 3,5 8 2,5 21
13 11 24 3 40
4 21,6 32 57 4 60
5 25 64 82 5 75
6 32 80 120 5 75
8 42 135 205 6 135
Số hiệu mỏ phun
Đường vào nhiên liệu (mm)
Lưu lượng dầu, kg/h, với áp suất không khí, mm H2O
Đường kính miệng phun
mm
Bảng 3.9 : Thông số của các mỏ phun thấp áp
Chọn mỏ có số hiệu với các thông số: Đường kính ra của ống dẫn dầu 3mm, dường kính ống ra của không khí 40 mm.
3.4 Tính toán buồng đốt thứ cấp
Thể tích buồng đốt thứ cấp được tính theo công thức sau:
Vtc = ס.qra
Trong đó:
ס : thời gian lưu, chọn 2 s.
qra : lưu lượng khí di chuyển trong buồng đốt,(m3/s).
qra = tổng lượng khí sinh ra khi đốt hoàn toàn rác và dầu = 0,57 (m3/s).
Vậy thể tích buồng thứ cấp là:
Vtc =0,57.2 = 1,54 (m3).
Xác định kích thước buồng đốt:
V = L x B x H = 1,54 (m3) Chọn : L = 0,73 m B = 1,2 m H = 1,75 m => Vtc = 1,55 m3, Tính thiết bị đốt
Dựa vào bảng 3.8 Chọn mỏ có số hiệu với các thông số: Đường kính ra của ống dẫn dầu 2,5 mm, dường kính ống ra của không khí 21 mm.