- Ảnh hưởng của giản đồ nhiệt độ trong lò
Ở VIỆT NAM
3.1.3.5 Tính toán chiều cao thiết bị và vị trí đặt miệng thổi gió
a. Chiều cao vùng sấy
Khối lượng nhiên liệu tiêu hao là: 40,20 (kg/h) Tỉ trọng của nhiên liệu: chọn = 420 (kg/m3) Vậy thể tích vùng sấy: Vs = mf
nl
40,20
420 0,096 (m3 ) Chiều cao vùng sấy: Vs= R2Hs = 0,096 (m3)
s 2 2
V 0,096.1000
H = =
πR 3,14.0,2 = 763,36 (mm)
b. Chiều cao các vùng khác
Thời gian nhiệt phân là:
tp = (hp + wnl.hw) , (s) [101] Trong đó:
hp: Nhiệt cho quá trình nhiệt phân, hp = 2081 (J/g) hw: Nhiệt hóa hơi nước, hw = 3654 (J/g)
wnl: Hàm lượng ẩm trong nhiên liệu, Fw = 0,15 nl: Khối lượng riêng của nhiên liệu, = 0,42 (g/cm3) Vnl: Thể tích hạt nhiên liệu, Vnl = 2 (cm3)
A: Diện tích bề mặt riêng, A = 12 (cm2)
q: Lượng nhiệt trao đổi trên 1 đơn vị diện tích thiết bị, q = 2 (W/cm2 ) → tp = (2081 + 0,15.3654).0,42.2
12.2 = 92,02 (s) Thời gian khí hóa: tc = 100 (s) (chọn theo [101,55]
Vận tốc nhiên liệu đi vào vùng nhiệt phân: [101]
2f f v 0 f nl v m m v = = , (m /s) D .ρ(1-F ) π.R .D.ρ (1-F ) Trong đó:
D: Đường kính lò vùng nhiệt phân (m) m0: Năng suất khí hóa riêng trên ghi (kg/m2
.h) mf: Lượng nhiên liệu tiêu hao (kg/h)
52 nl: Khối lượng riêng của nhiên liệu (kg/m3)
Fv: Phần thể tích rỗng của nhiên liệu, với gỗ mẩu chọn Fv = 0.63
-3
f 2
40,2/3600
v = = 1,43.10
3,14.0,4.0,2 .420.(1-0.63) (m/s) = 1,43 (mm/s)
Chiều cao vùng nhiệt phân:
Hnp = vf.tp = 1,43. 92,02 = 131,55 (mm) Chiều cao vùng khí hóa:
Hkh = tc.vf = 100.1,43 = 143 (mm)
Chiều cao vùng cháy: vùng cháy chính xảy ra tại thót lò, giả thiết quá trình cháy là lý tưởng như vậy vùng cháy được coi là một khối cầu có đường kính bằng đường kính thót do đó Hch = 300 (mm).
Chiều cao vùng đệm và chứa tro xỉ sau vùng khí hóa tự chọn Hđ = 320 (mm). Vậy chiều cao phần thân chính của lò (sấy, nhiệt phân, cháy, khí hóa và đệm):
L s np kh ch d
H = H + H + H + H + H = 763,36 + 131,55 + 143 + 300 + 320 = 1657,91 (m m )
Phễu nhiên liệu: dự kiến lò vận hành hành theo mẻ trong 4 giờ, thể tích phần thân lò đủ để vận hành trong 1 giờ, vì vậy phần thể tích phễu chứa nhiên liệu được tính toán chửa nhiên liệu đủ trong 3 giờ Mchứa = mf.3 = 40,20.3 = 120,60 kg;
Thể tích phễu chứa Vphễu = Mchứa / = 120,60/ 420 0,29 m3.
Từ thể tích phễu chứa tính được, kết hợp với kết cấu cơ khí phù hợp với thân lò ta chọn phễu có hình trụ côn, có kích thước như sau: đường kính đáy x chiều cao x đường kính đỉnh lần lượt là: 400x1000x700mm.
c. Vị trí đặt miệng thổi không khí
Việc bố trí miệng cấp không khí đối với lò khí hóa nhiều cấp là rất quan trọng, phương pháp và cách bố trí phải dựa vào lí thuyết và kinh nghiệm từ thực nghiệm. Từ mô hình phân bố các vùng nhiệt phân, cháy, khí hóa và kết cấu lò cấp gió nhiều cấp ta xác định các điểm đặt miệng cấp không khí như sau:
- Vị trí thót Hth = Hđ + Hkh + r0 = 320 + 143 + 150 = 613 (mm)
- Điểm cấp gió cấp 2 với kết cấu lò này nó được xác định là vùng cháy chính, do đó ta lấy từ điểm thót lên trên h2 = 50 (mm) (chọn theo đường kính thót và theo kinh nghiệm, với lò thuận chiều thì trong dải từ 15 – 200 mm), do đó vị trí cấp gió cấp 2 so với ghi lò là:
H2 = Hth + h2 = 613 + 50 = 663 (mm)
- Điểm cấp gió cấp 3 lầy từ điểm thót xuống một khoảng bằng h3, r0 h3 r0+ 1,2.Hkh (giá trị công thêm chọn theo kinh nghiệm phụ thuộc vào chiều cao vùng khí hóa, công suất lò, SV và đặc tính nhiên liệu sử dụng), với thiết kế này ta chọn h3 = r0+ Hkh /4 = 185 (mm). Do đó vị trí cấp gió cấp 3 so với ghi lò là:
H3 = Hth – h3 = 613 – 185 = 428 (mm)
- Điểm cấp gió cấp 1 lấy từ thót lên một khoảng bằng h1, r0 h1 r0+ Hnp (giá trị công thêm chọn theo kinh nghiệm phụ thuộc vào chiều cao vùng nhiệt phân, công suất lò, SV và đặc tính nhiên liệu sử dụng), với thiết kế này ta chọn h1= r0+ 0,95.Hnp = 150 + 125 = 275 (mm). Do đó, vị trí cấp gió cấp 1 so với ghi lò là:
H1 = Hth + h1 = 613 + 275 = 888 (mm)
Các bản vẽ chi tiết và bản vẽ chế tạo lò và thiết bị phụ trợ của hệ thống khí hóa sinh khối được trình bày trong phần phụ lục PL3.1. Phần tính toán thiết kế các thiết bị phụ được trình bày trong phụ lục PL3.2.
53
Hình 3.5 Bản vẽ tổng thể lò