Đồ án Thiết kế lò hơi

Đồ án Môn học: LÒ HƠI  GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng SVTH: Võ Xuân Đức Lớp 06N - Nhóm 13A Trang 1 LỜI NÓI ĐẦU Năng lượng mà chủ yếu là điện năng là một nhu cầu không thể thiếu được trong sự phát triển kinh tế của mỗi nước. Hiện nay ở nước ta cũng như hầu hết các nước khác trên thế giới, lượng điện năng do nhà máy nhiệt điện sản xuất ra chiếm tỷ lệ chủ yếu trong tổng lượng điện năng toàn quốc. Trong quá trình sản xuất điện năng, lò hơi là khâu quan trọng đầu tiên có nhiệm vụ biến đổi năng lượng tàng trữ của nhiên liệu thành nhiệt năng của hơi. Nó là một thiết bị không thể thiếu được trong nhà máy nhiệt điện, lò hơi cũng được dùng rộng rãi trong các ngành công nghiệp khác. Ở nước ta hiện nay thường sử dụng loại lò hơi hạ áp và trung áp, vì thế việc nghiên cứu đưa các lò hơi cao áp vào sử dụng là rất hợp lý. Trong kỳ học, này em được giao nhiệm vụ thiết kế lò hơi đốt than sản lượng 220 tấn/giờ. Với sự giúp đỡ và hướng dẫn của thầy giáo PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng cùng với việc nghiên cứu các tài liệu khác, em đã hoàn thành được bản thiết kế này. Trong quá trình thiết kế không tránh khỏi những sai sót, em kính mong sự đóng góp ý kiến và chỉ bảo của các thầy cô giáo, em xin chân thành cảm ơn. Người thiết kế Võ Xuân Đức Đồ án Môn học: LÒ HƠI  GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng SVTH: Võ Xuân Đức Lớp 06N - Nhóm 13A Trang 2 Chương mở đầu NHIỆM VỤ THIẾT KẾ 1. Sản lượng hơi quá nhiệt Ddm =220 T/h. 2. Áp suất hơi quá nhiệt pqn = 9 MPa = 90 bar. 3. Nhiệt độ hơi quá nhiệt tqn = 510 ºC. 4. Nhiệt độ nước cấp vào lò hơi tnc = 215 ºC. 5. Nhiên liệu là than có các đặc tính sau 6. Nhiệt độ bắt đầu biến dạng t1 = 1150 ºC. 7. Nhiệt trị của nhiên liệu Qlvt =26500 kJ/kg. 8. Nhiệt độ không khí trong gian lò hơi lấy bằng nhiệt độ môi trường, tkkl = 30 ºC. Thành phần Clv Hlv Nlv Olv Slv Alv Wlv Vc Phần trăm % 67,36 4,09 6,57 1,68 0,4 12,4 7,5 18,5 Đồ án Môn học: LÒ HƠI  GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng SVTH: Võ Xuân Đức Lớp 06N - Nhóm 13A Trang 3 Chương 1 XÁC ĐỊNH SƠ BỘ DẠNG LÕ HƠI 1.1. Chọn phƣơng pháp đốt và cấu trúc buồng lửa Dựa vào công suất của lò hơi là 220 T/h và sử dụng nhiên liệu rắn nên sử dụng lò hơi buồng lửa phun. Độ tro không cao và lượng chất bốc cũng không quá thấp nên chọn phương pháp thải xỉ khô. Mặt khác giảm được tổn thất nhiệt thải xỉ nên tăng hiệu suất lò hơi. Chọn lò hơi bố trí theo kiểu chữ Π vì đây là loại lò hơi phổ biên nhất hiện nay. Ở loại này các thiết bị nặng như: quạt khói, quạt gió, bộ khử bụi, ống khói điều đặt ở vị trí thấp nhất. 1.2. Chọn dạng cấu trúc của các bộ phận khác của lò hơi 1.2.1. Dạng cấu trúc của pheston Kích thước cụ thể của pheston sẽ được xác định sau khi đã xác định cụ thể cấu tạo của buồng lửa và các cụm ống xung quanh nó. Nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa (trước cụm pheston) được chọn theo mục 1.3.2. 1.2.2. Dạng cấu trúc của bộ quá nhiệt Chọn phương án có sử dung bộ quá nhiệt trung gian. 1.2.3. Bố trí bộ hâm nước và bộ sấy không khí Do công suất lò hơi lớn và đốt than bột đòi hỏi nhiệt độ không khí nóng cao nên bố trí bộ hâm nước hai cấp và bộ sấy không khí cũng hai cấp đặt xen kẽ nhau theo thứ tự: bộ hâm nước cấp 2, bộ sấy không khí cấp 2; bộ hâm nước cấp 1 và bộ sấy không khí cấp 1 (theo chiều đường khói đi ra). 1.2.4. Đáy buồng lửa Dùng buồng đốt than thải xỉ khô nên đáy làm lạnh tro có dạng hình phểu, cạnh bên nghiêng so với mặt phẳng ngang một góc bằng 55º. 1.3. Nhiệt độ khói và không khí 1.3.1. Nhiệt độ khói thát ra khỏi lò θth Độ ẩm qui dẫn 83,2 26500 5,7 10000 Q W 10000W lv t lv qd  g/MJ. Dựa vào bảng 1.1 Tài liệu [1], với nhiên liệu rẻ tiền, chọn được 120 th  ºC. Nhờ đó nếu sau này sử dụng nhiên liệu đắt tiền, chất lượng cao thì lò hơi vẫn hoạt động tốt. 1.3.2. Nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa θ”th Chọn nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa khoảng 1050 ºC. 1.3.3. Nhiệt độ không khí nóng Buồng lửa thải xỉ khô với hệ thông nghiền than kiểu kín, dùng không khí làm môi chất sấy, với than sử dụng là than đá, than nâu là 300 - 350 ºC. Đồ án Môn học: LÒ HƠI  GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng SVTH: Võ Xuân Đức Lớp 06N - Nhóm 13A Trang 4 Sơ đồ cấu tạo tổng thể của lò hơi Chú thích 1 - Bao hơi 8 - Bộ hâm nước cấp I 2 - Bộ pheston 9 - Bộ sấy không khí cấp I 3 - Bộ quá nhiệt cấp II 10 - Dàn ống sinh hơi 4 - Bộ giảm ôn 11 - Vòi phun 5 - Bộ quá nhiệt cấp I 12 - ống góp dưới 6 - Bộ hâm nước cấp II 13 - Phần đáy thải xĩ 7 - Bộ sấy không khí cấp II 14 - Đường khói thải I I I 1 0 1 2 3 4 5 6 8 1 4 1 2 1 3 7 9 1 1 I I I Đồ án Môn học: LÒ HƠI  GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng SVTH: Võ Xuân Đức Lớp 06N - Nhóm 13A Trang 5 Chương 2 TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH CHÁY CỦA NHIÊN LIỆU 2.1. Tính thể tích không khí lý thuyết Thể tích không khí lý thuyết của nhiên liệu rắn được tính   lvlvlvlv0 kk O033,0H265,0S375,0C0889,0V  , m 3 tc/kg   035,768,1.033,009,4.265,04,0.375,036,670889,0V0 kk  m 3 tc/kg. 2.2. Tính thể tích sản phẩm cháy Khi quá trình cháy xảy ra hoàn toàn, sản phẩm cháy của nhiên liệu sẽ chỉ bao gồm các khí: CO2, SO2, N2, O2, và H2O. Chỉ tính chung thể tích khí 3 nguyên tử vì chúng có khả năng bức xạ rất mạnh: CO2, SO2, ký hiệu VRO2 = VCO2 + VSO2. Ở trạng thái lý thuyết ta tính hệ số không khí thừa α = 1 nhưng trong thực tế quá trình cháy luôn xảy ra với hệ số không khí thừa α > 1. 2.2.1. Thể tích sản phẩm cháy lý thuyết Thể tích VRO2 của nhiên liệu rắn được tính  lvlv 2SO2CO2RO S375,0C01866,0VVV  , m 3 tc/kg   26,14,0.375,036,6701866,0V 2RO  m 3 tc/kg. Thể tích V0N2 61,557,6.008,0035,7.79,0N008,0V79,0V lv0 kk 0 N2  m 3 tc/kg. Lượng hơi nước lý thuyết trong khói ph 0 kk lvlv0 OH G24,1V0161,0W0124,0H111,0V 2  , m 3 tc/kg Trong đó Gph là lượng hơi để phun dầu vào lò. Ở đây dùng nhiên liệu than nên Gph = 0 kghơi/kgdầu. 66,035,0.24,1035,7.0161,05,7.0124,009,4.111,0V0 OH2  m 3 tc/kg. Thể tích khói khô lý thuyết 87,661,526,1VVV 0 2N2RO 0 kkho  m 3 tc/kg. Thể tích khói lý thuyết 53,766,087,6VVV 0 OH 0 kkho 0 2K  m 3 tc/kg. 2.2.2. Xác định hệ số không khí thừa Hệ số không khí thừa ra khỏi buồng lửa chọn theo bảng 16: buồng lửa phun thải xỉ khô với lò có D ≥ 75 T/h tra được hệ số không khí thừa α = 1,2. Lượng không khí lọt vào trong đường khói được xác định theo bảng 2.1 trong tài liệu. Bảng 2.1: Giá trị lượng không khí lọt vào đường khói Δα Đồ án Môn học: LÒ HƠI  GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng SVTH: Võ Xuân Đức Lớp 06N - Nhóm 13A Trang 6 Các bộ phận Δα Buồng lửa 0,0 Feston 0,0 Bộ quá nhiệt cấp 2 0,025 Bộ quá nhiệt cấp 1 0,025 Bộ hâm nước cấp 2 0,02 Bộ sấy không khí cấp 2 0,02 Bộ hâm nước cấp 1 0,02 Bộ sấy không khí cấp 1 0,05 Hệ thống nghiền than 0,1 2.2.3. Thể tích sản phẩm cháy thực tế Thể tích sản phẩm cháy thực tế được tính dựa trên thể tích sản phẩm cháy lý thuyết. Thể tích hơi nước     683,0035,712,10161,066,0V10161,0VV 0 kk 0 OHOH 22  m 3 tc/kg. Thể tích khói thực   OH 0 kk 0 KkhoOHKkhoK 22 VV1VVVV  , m 3 tc/kg   96,8683,0035,712,187,6V K  m 3 tc/kg. Phân thể tích các khí Khí 3 nguyên tử 141,0 96,8 26,1 V V r K RO RO 2 2  . Hơi nước 074,0 96,8 66,0 V V r K 0 OH OH 2 2  . Nồng độ tro bay theo khói Nồng độ tro bay trong khói tính theo thể tích khói   Kblv V/a.A.10 , g/m 3 tc Trong đó, ab là tỉ lệ tro bay, theo bảng 16 chọn được ab = 0,95. Vậy   147,1396,8/95,0.4,12.10  g/m 3 tc. 2.2.4. Lập bảng đặc tính thể tích của không khí Hệ số không khí thừa ở cửa ra buồng lửa α”bl = 1,2 Đồ án Môn học: LÒ HƠI  GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng SVTH: Võ Xuân Đức Lớp 06N - Nhóm 13A Trang 7 Hệ số không khí thừa tại các vị trí tiếp theo được xác định bằng tổng của hệ số không khí thừa buồng lửa với lượng lọt vào đường khói giữa buồng lửa với tiết diện đang xét Δα. Hệ số không khí thừa đầu ra α” = α’ + Δα. Bảng 2.2: Bảng hệ số không khí thừa TT Tên bề mặt đốt Hệ số không khí thừa Đầu vào α’ Đầu ra α” 1 Buồng lửa 1,2 1,2 2 Cụm feston 1,2 1,2 3 Bộ quá nhiệt 1,2 1,25 4 Bộ hâm nước 1,25 1,29 5 Bộ sấy không khí 1,29 1,39 Lượng không khí ra khỏi bộ sấy không khí 1,11,002,1 n0 " bl "  Δα0: lượng không khí lọt vào buồng lửa, Δα0 = 0; Δαn: lượng không khí lọt vào hệ thống nghiền, Δαn = 0,1. 2.3. Tính entanpi của không khí và khói Entanpi của không khí lý thuyết cần thiết cho quá trình cháy   KKp 0 kk 0 KK CVI  , kJ/m 3 tc Cp: nhiệt dung riêng của không khí, kJ/kgđộ; θ: nhiệt độ của các không khí, ºC. Entanpi của khói lý thuyết được tính       OH 0 OH2N 0 2N2RO2RO 0 K 22 CVCVCVI  , kJ/m 3 tc C: nhiệt dung riêng, kJ/kgđộ; θ: nhiệt độ của các chất khí, ºC. Entanpi của tro bay  tr lv b tr C 100 A.a I  , kJ/kg Entanpi của khói thực tế   tr 0 kk 0 kk II1II  , kJ/kg Mà 6445,0 26500 4,12.95,0.10 Q A.a.10 I 3 lv t lv b 3 tr  nên bỏ qua không tính trong công thức trên. Đồ án Môn học: LÒ HƠI  GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng SVTH: Võ Xuân Đức Lớp 06N - Nhóm 13A Trang 8 B ả n g 2 .3 : B ả n g đ ặ c tí n h s ả n p h ẩ m c h á y K h ó i th ải 1 ,3 9 1 ,3 9 2 ,7 4 4 0 ,7 0 4 1 0 ,3 1 8 0 ,0 6 4 0 ,1 2 2 0 ,1 8 6 1 1 ,4 1 7 - - - - - - B S K K 1 1 ,3 9 1 ,3 6 5 2 ,5 6 8 0 ,7 0 1 1 0 ,1 3 9 0 ,0 6 5 0 ,1 2 4 0 ,1 8 9 1 1 ,6 1 9 - - - - - - B H N 1 1 ,3 4 1 ,3 3 2 ,3 2 2 0 ,6 9 7 9 ,8 8 9 0 ,0 6 7 0 ,1 2 7 0 ,1 9 4 1 1 ,9 1 2 - - - - - - B S K K 2 1 ,3 2 1 ,2 9 5 2 ,0 7 5 0 ,6 9 3 9 ,6 3 8 0 ,0 6 8 0 ,1 3 1 0 ,1 9 9 1 2 ,2 2 2 - - - - - - B H N 2 1 ,2 7 1 ,2 6 1 ,8 2 9 0 ,6 8 9 9 ,3 8 8 0 ,0 7 0 ,1 3 4 0 ,2 0 4 1 2 ,5 4 8 - - - - - - B Q N 1 1 ,2 5 1 ,2 3 8 1 ,6 7 4 0 ,6 8 7 9 ,2 3 1 0 ,0 7 1 0 ,1 3 6 0 ,2 0 7 1 2 ,7 6 1 - - - - - - B Q N 2 1 ,2 2 5 1 ,2 1 3 1 ,4 9 8 0 ,6 8 4 9 ,0 5 2 0 ,0 7 3 0 ,1 3 9 0 ,2 1 2 1 3 ,0 1 4 - - - - - - B L & P T 1 ,2 1 ,2 1 ,4 0 7 0 ,6 8 3 8 ,9 6 0 ,0 7 4 0 ,1 4 1 0 ,2 1 5 1 3 ,1 4 7 7 ,0 3 5 1 ,2 6 0 ,6 6 5 ,6 1 0 ,9 5 1 2 ,4 Đ ơ n v ị m 3 tc /k g m 3 tc /k g m 3 tc /k g g /m 3 tc m 3 tc /k g m 3 tc /k g m 3 tc /k g m 3 tc /k g C ô n g t h ứ c tí n h (α " + α ’) /2 (α – 1 )V 0 k k V 0 H 2 O + 0 ,0 1 6 1 (α - 1 ) V 0 k k V H 2 O + V 0 N 2 + V R O 2 + ( α - 1 ) V 0 k k V 0 H 2 O /V K V R O 2 /V K r H 2 O + r R O 2 1 0 .A lv .a b /V k K ý h iệ u α " α V th ừ a V H 2 O V K r H 2 O r R O 2 r n µ V 0 k k V R O 2 V 0 H 2 O V 0 N 2 a b A lv T ên đ ại l ư ợ n g H ệ số k h ô n g k h í th ừ a đ ầu r a H ệ số k h ô n g k h í th ừ a t. b ìn h L ư ợ n g k h ô n g k h í th ừ a T h ể tí ch h ơ i n ư ớ c T h ể tí ch k h ó i P h ân t h ể tí ch c ủ a h ơ i n ư ớ c P h ân t h ể tí ch c ủ a k h í 3 n .t ử P h ân t h ể tí ch c ủ a cá c k h í N ồ n g đ ộ t ro b ay t h eo k h ó i T h ể tí ch k h ô n g k h í lý t h u y ết T h ể tí ch k h í 3 n .t ử l ý t h u y ết T h ể tí ch h ơ i n ư ớ c lý t h u y ết T h ể tí ch N 2 l ý t h u y ết T ỷ l ệ tr o b ay Đ ộ t ro l àm v iệ c S T T 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 Đồ án Môn học: LÒ HƠI  GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng SVTH: Võ Xuân Đức Lớp 06N - Nhóm 13A Trang 9 B ả n g 2 .4 : E n ta n p i củ a s ả n p h ẩ m c h á y α ” k k 1 = 1 ,3 9 B ộ s ấy K K I 1 3 2 0 ,1 3 2 3 4 1 ,9 6 4 0 0 7 ,5 5 α ” h n 1 = 1 ,3 4 B ộ h âm n ư ớ c I 2 2 3 6 ,7 4 3 8 4 9 ,3 3 5 2 1 2 ,4 4 6 6 2 8 ,4 1 α ” k k 2 = 1 ,3 2 B ộ s ấy K K I I 3 7 8 6 ,8 7 5 1 2 5 ,6 5 6 5 1 6 ,1 3 7 8 6 3 ,9 5 α ” h n 2 = 1 ,2 7 B ộ h âm n ư ớ c II 4 9 0 8 ,6 7 6 2 3 5 ,4 5 7 5 2 9 ,2 7 8 8 7 2 ,3 6 α ” q n 1 = 1 ,2 5 B ộ q u á n h iệ t I 6 1 2 3 ,1 8 7 3 9 5 ,4 8 7 1 4 ,8 2 9 9 6 3 ,0 8 1 1 4 4 8 ,2 1 2 8 4 0 ,4 1 4 2 0 7 ,6 1 5 6 7 4 ,6 α ” q n 2 = 1 ,2 2 5 B ộ q u á n h iệ t II 1 1 1 8 7 ,7 1 2 5 4 7 ,4 1 3 8 8 6 ,1 1 5 3 1 5 ,9 1 6 4 3 6 ,7 α ” b l = α ” f = 1 ,2 B .l ử a & f es to n 1 2 2 5 4 ,4 1 3 5 6 4 ,6 1 4 9 5 7 ,1 1 6 0 7 5 ,9 1 7 7 2 9 ,1 1 9 0 9 7 ,1 2 0 4 9 8 ,1 2 1 9 0 4 2 3 3 2 0 ,9 2 4 7 2 7 ,5 2 6 1 6 3 ,1 2 7 5 9 9 ,3 2 9 0 3 7 ,9 I0 k (k J/ k g ) 1 0 4 0 ,8 5 2 1 0 4 ,3 9 2 1 5 2 ,5 7 4 3 3 9 ,5 5 5 6 1 3 ,6 6 6 9 3 ,6 5 7 8 7 6 ,9 7 9 1 6 3 ,9 5 1 0 4 2 2 ,6 1 1 7 2 1 1 2 8 6 0 ,2 1 4 3 5 1 ,2 1 4 4 3 1 ,5 1 7 1 5 1 ,4 1 8 3 9 9 ,3 1 9 7 7 0 ,2 2 1 1 5 1 ,3 2 2 5 3 7 ,4 2 3 8 7 0 ,1 2 5 2 9 0 ,4 2 6 7 3 7 ,3 2 8 1 4 4 ,8 I0 k k (k J/ k g ) 9 1 4 ,1 9 8 1 5 2 1 ,2 5 2 7 7 8 ,0 5 3 7 3 6 ,9 9 4 7 1 9 ,7 8 5 7 2 1 ,9 9 6 7 4 5 ,5 8 7 6 7 2 ,0 9 8 8 4 2 ,5 7 9 9 1 0 ,2 1 0 9 9 2 ,5 1 2 0 8 6 ,8 1 3 1 8 9 ,6 1 4 2 9 8 ,8 1 5 4 1 7 ,2 1 6 5 4 4 ,1 1 7 6 7 3 ,7 1 8 8 1 3 ,4 1 9 9 5 3 ,5 2 1 1 0 5 2 2 2 5 1 ,8 2 3 4 0 9  (º C ) 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 0 6 0 0 7 0 0 8 0 0 9 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 2 0 0 1 3 0 0 1 4 0 0 1 5 0 0 1 6 0 0 1 7 0 0 1 8 0 0 1 9 0 0 2 0 0 0 2 1 0 0 2 2 0 0 Đồ án Môn học: LÒ HƠI  GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng SVTH: Võ Xuân Đức Lớp 06N - Nhóm 13A Trang 10 Chương 3 CÂN BẰNG NHIỆT LÕ HƠI 3.1. Lƣợng nhiệt đƣa vào lò hơi Lượng nhiệt đưa vào lò hơi được tính cho 1 kg nhiên liệu rắn xác định theo công thức dphnl n kk lv tdv QQQQQQ  , kJ/kg Trong đó Qt lv : nhiệt trị thấp của nhiên liệu, Qt lv = 26500 kJ/kg; Q n kk: nhiệt lượng do không khí nóng mang vào, được tính đến khi không khí được sấy nóng bằng nguồn nhiệt bên ngoài, Qnkk = 0 khi lấy từ bộ sấy không khí của lò; Qnl = Cnl.tnl là nhiệt vật lý của nhiên liệu đưa vào. Tuy không có sấy bằng nguồn nhiệt bên ngoài nhưng %7,176 150 26500 150 Q %5,7W t lvlv  nên có thể bỏ qua Qnl = 0. Qph: nhiệt lượng do dùng hơi phun nhiên liệu vào lò; Qd: nhiệt lượng phân hủy khi đốt đá dầu; Đối với lò đốt than bột thì Qph = 0 và Qd = 0. Như vậy đối với các lò hơi đốt than mà không sấy không khí bằng nguồn nhiệt bên ngoài thì lượng nhiệt đưa vào sẽ được coi gần bằng nhiệt trị thấp của nhiên liệu 26500QQ lv tdv  kJ/kg. 3.2. Xác định các tổn thất nhiệt lò hơi 3.2.1. Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về hóa học Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về hóa học q3 thường chọn theo tiêu chuẩn tính nhiệt, theo bảng 16 tra được q3 = 0%. Vậy Q3 = 0. 3.2.2. Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về cơ học Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về mặt cơ học q4 được xác định theo tiêu chuẩn tính nhiệt, theo bảng 16 tra được q4 = 5%. 1325 100 26500.5 100 Q.q Q dv4 4  kJ/kg. 3.2.3. Tổn thất nhiệt do khói thải mang ra Tổn thất nhiệt do khói thải mang ra ngoài Q2 hoặc q2 được xác định theo công thức    100 q100II Q 4kklth 2   Trong đó: Đồ án Môn học: LÒ HƠI  GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng SVTH: Võ Xuân Đức Lớp 06N - Nhóm 13A Trang 11  ththth CVI  là entanpi khói thải. Với nhiệt độ khói thải θth = 120 ºC đã chọn có 5,1524I th  kJ/kg. 0 kklthkkl I.I  là entanpi không khí lạnh vào lò. Với nhiệt độ θkkl = 30 ºC đã chọn có 262,489I0 kkl  kJ/kg suy ra 074,680262,489.39,1I kkl  kJ/kg. Vậy    2,802 100 5100074,6805,1524 Q 2    kJ/kg. 03,3100. 26500 2,802 100 Q Q q dv 2 2  %. 3.2.4. Tổn thất nhiệt do tỏa nhiệt ra môi trường xung quanh Tổn thất nhiệt do tỏa nhiệt ra môi trường xung quanh Q5 hoặc q5 được xác định theo toán đồ thực nghiệm. Với sản lượng lò D = 220 T/h xác định ngay q5 = 0,5%. Từ đó có 5,132 100 26500.5,0 100 Q.q Q dv5 5  kJ/kg. 3.2.5. Tổn thất nhiệt do xỉ mang ra ngoài Tổn thất nhiệt do xỉ mang ra ngoài Q6 hoặc q6 có thể bỏ qua khi đốt than phun thải xỉ khô mà lượng xỉ thải ra ít        5,26 1000 Q 4,12A lv tlv . 3.3. Lƣợng nhiệt sử dụng có ích Lượng nhiệt sử dụng hữu ích Q1 trong lò được xác định bằng công thức   ncqnqnhi iiDQ  , kJ/h Trong đó Dqn là sản lượng hơi quá nhiệt, Dqn = 220 T/h; iqn là entanpi của hơi quá nhiệt. Tra bảng nước chưa sôi và hơi quá nhiệt với tqn = 510 ºC và pqn = 90 bar được iqn = 3410,5 kJ/kg; inc là entanpi của nước cấp. Tra bảng nước và hơi bão hòa với tnc = 215 ºC được inc = 920,7 kJ/kg. Vậy   3 hi 10.5477567,9205,3410.1000.220Q  kJ/h. Lượng nhiệt sử dụng có ích tính cho 1kg nhiên liệu 65432dv1 QQQQQQQ  , kJ/kg 3,2424005,132132502,80226500Q 1  kJ/kg. 3.4. Hiệu suất lò hơi và lƣợng tiêu hao nhiên liệu 3.4.1. Hiệu suất nhiệt lò hơi Hiệu suất nhiệt lò hơi η được xác định bằng công thức Đồ án Môn học: LÒ HƠI  GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng SVTH: Võ Xuân Đức Lớp 06N - Nhóm 13A Trang 12   65432 qqqqq100  , %   47,9105,05003,3100  %. 3.4.2. Lượng tiêu hao nhiên liệu của lò Lượng tiêu hao nhiên liệu của lò B được xác định bằng công thức 22598 26500.9147,0 10.547756 Q Q B 3 lv t hi    = 22,6 T/h. 3.4.3. Lượng tiêu hao nhiên liệu tính toán của lò Để xác định tổng thể tích sản phẩm cháy và không khí chuyển dời qua toàn bộ lò hơi và nhiệt lượng chứa trong chúng người ta sử dụng đại lượng tiêu hao nhiên liệu tính toán 1,21468 100 5 122598 100 q 1BB 4 tt              kg/h. Đồ án Môn học: LÒ HƠI  GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng SVTH: Võ Xuân Đức Lớp 06N - Nhóm 13A Trang 13 Chương 4 THIẾT KẾ BUỒNG LỬA 4.1. Xác định kích thƣớc hình học của buồng lửa 4.1.1. Xác định thể tích buồng lửa Sau khi tính toán nhien liệu chúng ta xác định được lượng nhiên liệu tiêu hao, trên cơ sở chọn nhiệt thế thể tích buồng lửa, ta xác định được thể tích buồng lửa của lò hơi. Dựa theo bảng 4.1 tài liệu [1], với buồng lửa thải xỉ khô thì qv = 145÷185 kW/m 3 , để đạt tối ưu cho chỉ tiêu kinh tế và kĩ thuật, chọn qv = 150 kW/m 3. Từ đó ta tìm được thể tích buồng lửa 5,1053 150.3600 26500.1,21468 q QB V v lv ttt bl  m 3 . Với Btt = 21468,1 kg/h là lượng tiêu hao nhiên liệu tính toán; Qt lv = 26500 kJ/kg là nhiệt trị thấp của nhiên liệu. 4.1.2. Xác định chiều cao buồng lửa Chiều cao buông lửa được chọn trên cơ sở bảo đảm chiều dài ngọn lửa để cho nhiên liệu cháy kiệt trước khi ra khỏi buồng lửa. Đối với buồng lửa phun đốt công suất D = 220 T/h thì chiều dài ngọn lửa được chọn lnl = 16m. Khi đó chọn chiều cao buồng lửa khoảng H = 15m. Diện tích tiết diện ngang của buồng lửa: 23,70 15 5,1053 H V F bl bl  m 2 . 4.1.3. Xác định kính thước các cạnh của tiết diện ngang buồng lửa Diện tích tiết diện ngang buồng lửa được chọn: 5,675,7.9b.aF bl  m 2 . Chiều rộng và sâu buồng lửa được chọn dựa theo loại vòi phun và cách đặt chúng, đảm bảo cho ngọn lửa không văng tới tường đối diện, có xét tới yêu cầu chiều dài bao hơi để bảo đảm phân ly hơi, yêu cầu về tốc độ hơi trong bộ quá nhiệt, đồng thời thỏa mãn được nhiệt thế chiều rộng buồng lửa. Kiểm tra ba điều kiện: - Nhiệt thế chiều rộng buồng lửa theo bảng 4.2 tài liệu [1] có qr = 22÷27 t/m.h 44,24 9 220 a D q r  t/m.h. - Đặt vòi phun ở hai bên tường bên đối xứng nhau nên tiết diện ngang buồng lửa có dạng hình chữ nhật. Tỉ lệ rộng và sâu a/b = 1,2. - Kiểm tra điều kiện chiều sâu tối thiểu theo bảng 4.3 tài liệu [1] có b ≥ 7m đối với lò 220 t/h. Cả ba điều kiện trên đều thỏa mãn. Vậy tiết diện ngang buồng lửa có chiều rộng và sâu là 9m × 7,5m. Đồ án Môn học: LÒ HƠI  GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng SVTH: Võ Xuân Đức Lớp 06N - Nhóm 13A Trang 14 4.1.4. Chọn loại, số lượng vòi phun và cách bố trí Chọn loại vòi phun tròn đốt bột than. Với sản lượng hơi 220 t/h, chọn số lượng vòi phun theo bảng 4.4 tài liệu [1] là 6 vòi phun, bố trí ở hai tường bên đối xứng nhau. Các kích thước cơ bản lắp ráp với lò phun bột than thải xỉ khô (theo bảng 4.5) - Từ trục vòi phun dưới đến mép phiễu thải tro xỉ bằng 2m. - Từ trục vòi phun đến mép tường bằng 2m. - Giữa các trục vòi phun trong dãy theo phương ngang bằng 3m. - Giữa các trục vòi phun theo phương dọc bằng 2m. 4.1.5 Các kích thước hình học của buồng lửa Để tính toán buồng lửa đơn giản người ta chia diện tích tường bên thành nhiều hình nhỏ, cụ thể chia 5 phần như hình vẽ. Khi đó: Chiều dài ngọn lửa: lnl = l1 + l2 + l3 = 3,75 + 10,25 + 2,3 = 16,3 m. Diện tích tường bên Fb Ta tính các diện tích của hình nhỏ 72,1964,4. 2 15,7 F 1    m 2 . 25,715,9.5,7F 2  m 2 . 71. 2 5,65,7 F 3    m 2 . 114. 2 15,4 F 4    m 2 . 95,4. 2 5,25,1 F 5    m 2 . Vậy 97,117911725,7172,19FF 5 1i ib   m 2 . Diện tích tường trước Ft   41,2029.32,55,1167,5a.lF ttr  m 2 . Diện tích tường sau Fs   71,1909.61,441,15,967,5a.lF ss  m 2 . Diện tích xung quanh buồng lửa 06,62971,19041,20297,117.2FFF2F strbt  m 2 . Thể tích buồng lửa V 7,10619.97,117a.FV b  m 2 . Nhận thấy thể tích buồng lửa theo hình vẽ sai số rất ít với thể tích đã tính toán nên lấy các thông số kích thước buồng lửa theo hình vẽ. Đồ án Môn học: LÒ HƠI  GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng SVTH: Võ Xuân Đức Lớp 06N - Nhóm 13A Trang 15 A - - A 4 6 4 1 9 5 0 0 4 5 0 0 4000 1500 53 15 5 6 6 6 1 1 5 0 0 1 0 2 5 0 2305 3750 1 0 0 0 3 5 0 0 2503 4 6 1 0 1414 4 3 2 1 1 0 0 0 7500 9000 60 65 200 A - A Đồ án Môn học: LÒ HƠI  GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng SVTH: Võ Xuân Đức Lớp 06N - Nhóm 13A Trang 16 4.2. Dàn ống sinh hơi Bước ống của dàn ống sinh hơi ảnh hưởng đến khả năng bảo vệ tường lò và đảm bảo quá trình cháy ổn định. Chọn bước ống s = 75mm, đường kính ống d = 60mm, khoảng cách từ tâm ống đến tường bên e = 60mm, khoảng cách từ tâm ống đến tường trước, sau là e’= 65mm. Hệ số góc của tường dàn ống: tra bảng. Với s/d = 75/60 = 1,25; e/d = 1. Ta tìm được hệ số góc bức xạ tường dàn ống là x = 0,95. Để cải thiện cháy ở 4 góc buồng lửa ta thiết kế các góc như mặt cắt A-A ở hình trên. x = 1- 0,2(s/d-1) = 1 – 0,2(1,25-1) = 0,95 Số ống ở tường trước và sau là N1= 1321 75 10000  ống. Số ống ở mỗi tường bên là N2 = 1021 75 200.28000   ống. Bảng 4.1: Đặc tính cấu tạo của dàn ống sinh hơi TT Tên đại lượng Kí hiệu Đơn vị Tường trước Tường sau Tường bên Feston 1 Đường kính ngoài của ống d mm 60 60 60 60 2 Bước ống S mm 75 75 75 75 3 Bước ống tương đối S/d 1,25 1,25 1,25 1,25 4 Khoảng cách từ tâm ống đến tường e mm 60 65 65 65 5 Diện tích bề mặt bức xạ Hbx m 2 202,4 190,7 236 6 Hệ số bức xạ hữu hiệu xi 0,95 0,95 0,95 1 7 Số ống n 132 132 102 157 8 Tổng diện tích bề mặt bức xạ hữu hiệu  bxH m 2 629 Đồ án Môn học: LÒ HƠI  GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng SVTH: Võ Xuân Đức Lớp 06N - Nhóm 13A Trang 17 Bảng 4.2: Tính nhiệt buồng lửa TT Tên đại lượng Kí hiệu Đơn vị Công thức tính hay cơ sở chọn Kết quả 1 Thể tích buồng lửa Vbl m 3 Đã tính trước 1061,7 2 Diện tích bề mặt hấp thụ nhiệt bức xạ Hbx m 2 Bảng 4.1 629 3 Độ đặt ống  - bl bx F H 0,676 4 Hệ số bảo ôn  - 0,995 5 Hệ số không khí thừa sau dãy pheston bl ” - Bảng 2.3 1,2 6 Hệ số không khí lọt của buồng lửa bl - Chọn 0 7 Hệ số không khí lọt vào hệ thống nghiền than n - Nghiền bi bl 0,1 8 Nhiệt độ không khí nóng tnkk ºC Yêu cầu thiết kế 300 9 Entanpi của không khí nóng Inkk kJ/kg Bảng 2.4 2778,05 10 Nhiệt độ không khí lạnh tlkk ºC Nhiệt độ môi trường 30 11 Entanpi của không khí lạnh Ilkk kJ/kg Bảng 2.4 489,26 12 Hệ số không khí thừa của bộ sấy không khí ”s - 2.2.4 1,1 13 Nhiệt lượng không khí nóng mang vào buồng lửa Q n kk kJ/kg  ” sI n kk + (bl + n)I l kk 3104,78 14 Hệ số góc của dàn ống  - Toán đồ 5 0,99 15 Hệ số bám bẩn bề mặt ống  - Bảng 4.9 TNTBLH 0,45 16 Hệ số sử dụng nhiệt hữu hiệu trung bình tb -  . 0,446 17 Hệ số làm yếu b.xạ của khí ba nguyên tử kk cm 2 /mkG                   1000 T 38,011,0 SP r6,178,0 bl k OH2 0,341 18 Phân thể tích khí 3 n.tử rn - Bảng 2.3 0,215 19 Đường kính t.bình các hạt tro dtr  Chọn theo bảng 4.8 13 20 Hệ số làm yếu b.xạ bởi hạt tro ktr cm 2 /mkG 2 tr 2 bl k d.T .430   0,0325 21 Nồng độ tro bay trong khói tr g/m 3 tc Bảng 2.3 13,147 Đồ án Môn học: LÒ HƠI  GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng SVTH: Võ Xuân Đức Lớp 06N - Nhóm 13A Trang 18 22 Hệ số làm yếu b.xạ các hạt cốc kc cm 2 /mkG Chọn thông thường 1 23 Hệ số kể đến ả.hưởng của n.độ các hạt cốc trong n.lửa x1/x2 Theo tài liệu 1/0,5 24 Hệ số làm yếu bức xạ buồng lửa k cm 2 /mkG 21ctrtrkk x.x.kkr.k  1,001 25 Áp suất trong buồng lửa p MPa Chọn 0,1 26 Chiều dày hữu hiệu lớp bức xạ của khói s m bl bl F V 6,3 6,077 27 Độ đen ngọn lửa anl - 1- e -kps 0,456 28 Độ đen buồng lửa abl -  ).a1(a a nlnl nl 0,653 29 Vị trí tương đối trung tâm ngọn lửa (vòi phun nghiêng xuống góc 20º) xbl - bl bl vp x H h  0,22 30 Hệ số phân bố nhiệt không đều theo chiều cao buồng lửa M - 0,54 – 0,5xbl 0,45 31 Nhiệt độ cháy lý thuyết ta ºC Chọn giả thiết 1450 32 Entanpi ở nhiệt độ cháy lý thuyết Ia kJ/kg Bảng 3 14858 33 Entanpi của khói ở đầu ra buồng lửa I”bl kJ/kg Bảng 3(tra ở ”bl = 1050 ºC) 12290,6 34 Nhiệt dung t.bình của khói VkCtb kJ/ºC bla bla bla blbl tt II tt IQ      6,42 35 Nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa ”bl ºC 273 1 CVB10 TaF762,5 M T 6,0 kt 8 3 ablt a          1098 Nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa chỉ chênh lệch 48 ºC nên không cần tính lại. Vậy nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa là ”bl = 1098 ºC, khi đó entanpi của khói ở nhiệt độ này là I”bl = 12837,4 kJ/kg. Nhiệt lượng truyền trong buồng lửa:     1,157884,128378,28704995,0IQQ blktbl  kJ. Đồ án Môn học: LÒ HƠI  GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng SVTH: Võ Xuân Đức Lớp 06N - Nhóm 13A Trang 19 Chương 5 THIẾT KẾ DÃY PHESTON 5.1. Đặc tính cấu tạo Dãy ống pheston do dàn ống sinh hơi ở tường sau buồng lửa làm nên. Nó nằm ở đầu ra buồng lửa có nhiệt độ rất cao nên ta bố trí các ống thưa ra để tránh hiện tượng đóng xỉ. Bước ống chọn theo tiêu chuẩn, ở đây bố trí so le nhằm giảm độ bám bẩn. Bước ống ngang S1 = 4.S = 75.4 = 300 mm Bước ống dọc S2 = 250mm Cách bố trí dãy pheston 5.2. Tính nhiệt dãy pheston Tường bên Tường bên T ư ờ n g s au Đồ án Môn học: LÒ HƠI  GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng SVTH: Võ Xuân Đức Lớp 06N - Nhóm 13A Trang 20 B ả n g 5 .1 : Đ ặ c tí n h c ấ u t ạ o c ủ a d ã y p h es to n D ãy s ố 4 6 0 2 9 5 7 0 0 3 0 0 2 5 0 5 4 ,1 7 3 1 ,5 1 2 5 ,8 0 ,2 9 0 ,7 4 6 5 0 ,6 7 5 ,2 5 ,9 5 ,6 9 5 1 ,4 4 8 ,7 5 0 .3 3 6 0 2 8 5 8 0 0 3 0 0 2 5 0 5 4 ,1 7 3 0 ,6 2 6 0 2 9 5 9 0 0 3 0 0 2 5 0 5 4 ,1 7 3 2 ,3 1 6 0 2 8 6 0 0 0 3 0 0 2 5 0 5 4 ,1 7 3 1 ,7 Đ ơ n v ị m m ố n g m m m m m m m 2 m 2 m m 2 m 2 m m m m 2 m 2 m 2 K ý h iệ u d z l S 1 S 2  1  2 H h t H p  x p H b x p H d l p l’ l’ ’ a p F ’ p F ” p F p T ên đ ại l ư ợ n g Đ ư ờ n g k ín h n g o ài c ủ a ố n g S ố ố n g t ro n g m ỗ i d ãy C h iề u d àI m ỗ i ố n g B ư ớ c ố n g n g an g B ư ớ c ố n g d ọ c B ư ớ c ố n g t ư ơ n g đ ố i n g an g S 1 /d 1 B ư ớ c ố n g t ư ơ n g đ ố i d ọ c S 2 /d 2 B ề m ặt h ấp t h ụ c ủ a m ỗ i d ãy H h t =  d lz T ổ n g d iệ n t íc h b ề m ặt p h es to n H p =  H i H ệ số g ó c m ỗ i d ãy ố n g c h ọ n t h eo b ản g T o án đ ồ 5 H ệ số g ó c củ a cụ m p h es to n 1 -( 1 - )n B ề m ặt c h ịu n h iệ t b ứ c x ạ H b x p = F p .x p D iệ n t íc h b ề m ặt c h ịu đ ố i lư u H d l p = H p -H b x p C h iề u d ài t iế t d iệ n n g an g đ ư ờ n g k h ó i :+ đ ầu v ào + đ ầu r a C h iề u r ộ n g đ ư ờ n g k h ó i T iế t d iệ n đ ư ờ n g k h ó i đ i : + đ ầu v ào l ’ ( a p - d .z ) + đ ầu r a l ” ( a p - d .z ) T iế t d iệ n t ru n g b ìn h k h ò i đ i q u a p h es to n F p = ( F ’ p + F ” p )/ 2 T T 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 Đồ án Môn học: LÒ HƠI  GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng SVTH: Võ Xuân Đức Lớp 06N - Nhóm 13A Trang 21 B ả n g 5 .2 : T ín h t ru yề n n h iệ t d ã y p h es to n K ết q u ả 2 1 0 9 8 1 0 5 8 1 0 7 8 1 3 5 3 8 ,4 1 3 0 1 4 ,3 5 2 4 ,1 5 2 1 ,5 3 0 3 ,3 2 1 ,0 5 3 7 7 4 ,6 8 5 ,2 5 7 0 ,0 7 4 0 ,2 1 5 1 1 0 9 8 1 0 3 8 1 0 6 8 1 3 5 3 8 ,4 1 2 7 5 2 ,3 7 8 6 ,1 7 8 2 ,2 3 0 3 ,3 2 1 ,0 8 2 7 6 4 ,6 8 5 ,2 1 8 0 ,0 7 4 0 ,2 1 5 C ô n g t h ứ c v à cơ s ở t ín h T ra b ản g 4 .2 G iả t h iế t k iể m t ra ( ” p h +  ” b l) /2 T ra b ản g 2 .4  b l = 1 .2  I p h = I ’’ b l- I ’’ p h  I p h . T ra b ản g n ư ớ c v à h ơ i b ão h ò a v ớ i P = 9 0 b ar  p tb -t b h T ừ b ản g 2 .3 B ản g 2 .3 Đ ơ n v ị ºC ºC ºC k J/ k g k J/ k g k J/ k g k J/ k g ºC ºC ºC m /s K ý h iệ u  ” b l  ” p h  tb I’ ’ b l I’ ’ p h  I p h Q k t b h   t t b  k r H 2 0 r R 0 2 T ên đ ại l ư ợ n g C Â N B Ằ N G N H IỆ T N h iệ t đ ộ k h ó i sa u b u ồ n g l ử a N h iệ t đ ộ k h ó i sa u p h es to n N h iệ t đ ộ k h ó i tr u n g b ìn h E n ta n p i k h ó i sa u b u ồ n g l ử a E n ta n p i k h ó i sa u p h es to n Đ ộ g iá n g e n ta n p i tr ư ớ c v à sa u p h es to n L ư ợ n g n h iệ t k h ó i tr u y ền đ i ứ n g v ớ i 1 k g n h iê n l iệ u T ÍN H T R U Y Ề N N H IỆ T N h iệ t đ ộ h ơ i b ảo h o à ở p h es to n T ỉ số c h ên h l ệc h n h iệ t đ ộ t ru n g b ìn h Đ ộ c h ên h n h iệ t đ ộ t ru n g b ìn h T ố c đ ộ t ru n g b ìn h c ủ a k h ó i q u a p h es to n T h àn h p h ần t h ể tí ch h ơ i n ư ớ c tr o n g k h ó i T h àn h p h ần t h ể tí ch k h í 3 n g u y ên t ử T T 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 Đồ án Môn học: LÒ HƠI  GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng SVTH: Võ Xuân Đức Lớp 06N - Nhóm 13A Trang 22 K ết q u ả 2 1 3 ,1 4 7 4 1 ,3 0 ,1 9 7 3 ,3 0 ,0 1 3 9 3 8 3 2 1 0 ,7 5 5 ,9 1 3 6 7 ,5 1 1 1 3 ,1 4 7 4 1 ,0 3 0 ,1 9 7 3 ,2 0 ,0 1 4 1 3 8 3 2 0 5 ,8 5 5 ,0 5 3 5 7 ,1 9 C ô n g t h ứ c v à cơ s ở t ín h B ản g 2 .3 1 ,1 6 3 .C z. C S .C V L . H , th eo t o án đ ồ 1 0 r R O 2 .s T o án đ ồ 3  = C d .C  p . +   t t b +  t  b x = 1 ,1 6 3 .a k s.  b x t , ch ọ n t h eo t o án đ ồ 1 1 Đ ơ n v ị g /m 3 tc w /m 3 tc m .M n /m 2 ºC w /m 2 K w /m 2 K k J/ k g K ý h iệ u   d l 1 0 .p n s K k  t v  b x k Q T T ên đ ại l ư ợ n g N ồ n g đ ộ t ro b ay t ro n g k h ó i H ệ số t ản n h iệ t từ k h ó i đ ến v ác h ố n g L ự c h ấp t h ụ k h í 3 n g u y ên t ử H ệ số l àm y ếu b ứ c x ạ d o k h í 3 n g u y ên tử H ệ số b ám b ản b ề m ặt ố n g N h iệ t đ ộ v ác h ố n g c ó b ám b ẩn H ệ số t ản n h iệ t H ệ số t ru y ền n h iệ t L ư ợ n g n h iệ t t ru y ền t ín h t o án ứ n g v ớ i 1 k g n h iê n l iệ u T T 1 4 1 5 1 6 1 7 2 0 2 1 2 2 2 3 2 4 Đồ án Môn học: LÒ HƠI  GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng SVTH: Võ Xuân Đức Lớp 06N - Nhóm 13A Trang 23 Áp dụng quy tắc 3 điểm tìm nhiệt độ ra của pheston ”ph Thông qua cách giải ba điểm bằng đồ thị trên ta tìm được ”ph = 1069,4 oC tương ứng với I”ph = 13163,7 kJ/kg. Nhiệt lượng hấp thụ đối lưu của bộ pheston dl ph Q là     83,3727,131634,13538.995,0IIQ phbl dl ph  kJ/kg. 0 357,19 367,51 521,5 782,2 373,37 1038 1058 1069,4 ºC kJ/kg Qk Qt Đồ án Môn học: LÒ HƠI  GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng SVTH: Võ Xuân Đức Lớp 06N - Nhóm 13A Trang 24 Chương 6 PHÂN PHỐI NHIỆT LƢỢNG CHO CÁC BỀ MẶT ĐỐT 6.1. Tổng lƣợng nhiệt hấp thụ hữu ích của lò 547756000Q hi  kJ/h theo mục 3.3. 6.2 Tổng lƣợng nhiệt hấp thụ bức xạ của dãy pheston ttbx bl bx phbx bl bx ph B. H H .Q.yQ  Trong đó: y = 0,75 hệ số phân phối nhiệt không đồng đều.     6,150904,135388,28704.995,0IQQ blt bx l  kJ/kg. 195275231,21468. 6,629 6,50 .6,15090.75,0Qbx ph  kJ/h = 5424,3 kW. 6.3. Lƣợng nhiệt hấp thụ bằng bức xạ từ buồng lửa của bộ quá nhiệt II     4959991746,01.19527523x1.QQ p bx ph bx 2qn  kJ/h = 1377,8 kW. 6.4. Lƣợng nhiệt hấp thụ bằng bức xạ của dàn ống sinh hơi    4959991195275231,21468.6,15090QQB.QQ bx 2qn bx phtt bx l bx sh  = 299478996 kJ/h = 83188,6 kW. 6.5. Tổng lƣợng nhiệt hấp thụ của dãy pheston 275314751,21468.83,37219527523QQQ dl ph bx phph  kJ/h = 7647,7 kW. 6.6. Lƣợng nhiệt hấp thụ bằng đối lƣu của bộ quá nhiệt Khi sử dụng bộ giảm ôn kiểu bề mặt gô bx qnqn dl qngô bx qn dl qnqn iGQQQiGQQQ  Ở phụ tải định mức igô = 0. Qqn = D(iqn -ibh) = 220.10 3 .(3410,5 - 2743) = 146850000 kJ/h = 40791,7 kW 1418900094959991146850000Qdl qn  kJ/h = 39413,9 kW. 6.7. Tổng lƣợng nhiệt hấp thụ của bộ hâm nƣớc   qnph bx shhihn QQQQQ  = 547756000 – (299479996 + 27531475 + 146850000) = 73894529 kJ/h = 20526,2 kW. 6.8. Độ sôi bộ hâm nƣớc Entanpi của nước cấp khi đi vào bộ hâm nước Đồ án Môn học: LÒ HƠI  GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng SVTH: Võ Xuân Đức Lớp 06N - Nhóm 13A Trang 25 7,920iiii ncgônchn  kJ/kg. Lượng nhiệt hấp thụ của nước trong bộ hâm nước khi đun sôi     4009060007,920274310.220iiDQ 3 ncbhht  kJ/h = 111362,8 kW. Như vậy lượng nhiệt cần cấp cho nước bốc hơi khi sôi Qht lớn hơn nhiều so với Qhn nên trong bộ hâm nước, nước chưa đạt trạng thái sôi. 6.9. Tổng lƣợng nhiệt hấp thụ của bộ sấy không khí      l kk n kkttsIIs l kk n kktt tb ss II.B.2/II.B.Q  = (1,27 + 0,05/2).21468,1.(2778,05 - 429,26) = 65299155 kJ/h = 18138,7 kW 6.10. Xác định lƣợng nhiệt hấp thụ bộ hâm nƣớc cấp I và cấp II 6.10.1. Nhiệt độ không khí đầu ra của bộ sấy không khí cấp I t ” sI = tnc + (10  15), ºC. 6.10.2. Nhiệt độ nước đầu vào của bộ hâm nước cấp II Thấp hơn nhiệt độ sôi khoảng 40 ºC. 6.10.3. Nhiệt độ khói trước bộ sấy không khí cấp II không quá 530 550 ºC. Theo thiết kế này ta chọn như sau: t ” sI = tnc +12 = 227 ºC. tbh – t ’ hnI = 303 - t ’ hnI  40 o C  t’hnI  263 ºC. Chọn t’hnI = 250 ºC. Nhiệt độ nước ra sau bộ hâm nước cấp I là: t’’hnI = t ’ hnII = 250 ºC, tương ứng với I ” hnI = 1085,7 kJ/kg. Nhiệt lượng hấp thụ của bộ hâm nước I     363000007,9207,108510.220iiDQ 3 nchnIIhnI  kJ/h = 10083,3 kW. Nhiệt lượng hấp thụ của bộ hâm nước II QhnII = Qhn - QhnI = 73894529 – 47168000 = 37594529 kJ/h = 10422,9 kW. 6.11. Nhiệt lƣợng hấp thụ của bộ sấy không khí cấp I      l kk n kkttsIIs l kk n kktt tb ssI II.B.2/II.B.Q  = (1,34 + 0,03/2).21468,1.(1860,6 - 429,26) = 41636644 kJ/h = 11565,7 kW 6.12. Nhiệt lƣợng hấp thụ của bộ sấy không khí cấp II QsII = Qs – QsI = 65299155 – 41636644 = 23662511 kJ/h = 6572,9 kW. 6.13. Nhiệt độ khói sau các bề mặt đốt 6.13.1. Nhiệt độ khói sau bộ quá nhiệt tt qnl kkqnpqn B. Q III   Đồ án Môn học: LÒ HƠI  GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng SVTH: Võ Xuân Đức Lớp 06N - Nhóm 13A Trang 26 9,7931 1,21468.995,0 141890009 26,429.025,07,14563I qn  kJ/kg. Tra bảng 2.4 được ”qn = 640,7 ºC. 6.13.2. Nhiệt độ khói sau bộ hâm nước cấp II tt hnIIl kkhnIIqnhnII B. Q III   5,6180 1,21468.995,0 37594529 26,429.02,09,7931I hnII  kJ/kg. Tra bảng 2.4 được ”hnII = 495,9 ºC. 6.13.3. Nhiệt độ khói sau bộ sấy không khí cấp II tt sIIl kksIIhnIIsII B. Q iII   2,5094 1,21468.995,0 23662511 26,429.05,05,6180I sII  kJ/kg. Tra bảng 2.4 được ”sII = 397,9 ºC. 6.13.4. Nhiệt độ khói sau bộ hâm nước cấp I tt hnIl kkhnIsIIhnI B. Q III   4,3403 1,21468.995,0 36300000 26,429.02,02,5094I hnI  kJ/kg. Tra bảng 2.4 được ”hnI = 279,9 ºC. 6.13.5. Nhiệt độ khói sau bộ sấy không khí cấp I tt sIl kksIhnIsI B. Q iII   65,1475 1,21468.995,0 41636644 26,429.05,04,3403I sI  kJ/kg. Tra bảng 2.4 được ”sII = 115,2 ºC. Đồ án Môn học: LÒ HƠI  GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng SVTH: Võ Xuân Đức Lớp 06N - Nhóm 13A Trang 27 Chương 7 THIẾT KẾ BỘ QUÁ NHIỆT Bộ quá nhiệt chia thành hai cấp, bộ quá nhiệt cấp II đặt sau bộ pheston để dòng hơi đi cùng chiều dòng khói nhằm làm cho nhiệt độ cuối bộ quá nhiệt cấp II không quá lớn ảnh hưởng đến kim loại chịu nhiệt. Bộ quá nhiệt cấp I đặt sau bộ quá nhiệt cấp II và dòng hơi đi ngược chiều dòng khói nhằm tăng hiệu quả trao đổi nhiệt. Ghi chú 1. Bộ quá nhiệt cấp I 4. Ống góp ra bộ quá nhiệt cấp II 2. Bộ quá nhiệt cấp II 5. Bao hơi 3. Ống góp ra bộ quá nhiệt cấp I 6. Bảo ôn Sơ đồ bố trí bộ quá nhiệt 5 6 4 3 1 2 6 2 1 3 4 5 4 Đồ án Môn học: LÒ HƠI  GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng SVTH: Võ Xuân Đức Lớp 06N - Nhóm 13A Trang 28 7.1. Thiết kế bộ quá nhiệt cấp II 7.1.1. Đặc tính cấu tạo Vì bộ quá nhiệt cấp II (BQN II) làm việc ở nhiệt độ cao nên để tránh hiện tượng đóng xỉ bám lên bề mặt ống ta lắp các ống trước BQN II là song song Chọn bước ống ngang đoạn so le S1/d  4,5 Bước ống dọc S2/d  3,5 Bước ống ngang song song S1/d = 2 3 Bước ống dọc S2 > 2d Vật liệu chế tạo thép Cacbon, chọn 383,5 bán kính uốn nhỏ nhất là 75mm. Với lò này P = 90bar nên chọn tốc độ hơi trong bộ quá nhiệt cấp II  = 350  1000(kg/m2s), ta chọn  = 500(kg/m2s) Vậy tiết diện hơi đi là : 2 3 m122,0 500.3600 10.220 3600 D f    Số ống là 108 )038,0.( 4 122,0 d 4 f Z 22      ống Tốc độ khói đi trong bộ quá nhiệt không được quá 10  12 m/s. Vì chiều rộng lò hơi cố định nên tốc độ khói chuyển động quyết định việc chọn chiều cao đường khói khoảng 2,5  5 m. Trong thiết kế này chọn chiều cao trung bình là: 4,5m 5 0 0 0 5 5 0 0 4 5 0 0 9 0 0 0 Đồ án Môn học: LÒ HƠI  GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng SVTH: Võ Xuân Đức Lớp 06N - Nhóm 13A Trang 29 Bảng 7.1. Đặc tính cấu tạo của bộ quá nhiệt cấp II TT Tên đại lượng K.hiệu Đ.vị Cơ sở hay công thức Kết quả 1 Đường kính ngoài ống d mm Chọn 383,5 2 Số dãy ống dọc nd ống Thiết kế 8 3 Số ống trong mỗi dãy Z ống Tính 652 4 Bước ống ngang S1 mm Chọn 135 5 Bước ống dọc S2 mm Chọn 120 6 Bước ống ngang tương đối 1 1 = S1/d 3,55 7 Bước ống dọc tương đối 2 2 = S2/d 3,16 8 Khoảng cách từ tâm ống ngoài cùng đến vách Sv mm 0,5(a – (z –1).S1) 180 9 Chiều dài mỗi ống chịu nhiệt lH m Thiết kế 4,6 10 Chiều dài ống dưới đáy lđ m Thiết kế 1,28 11 Diện tích chịu nhiệt từng phần Diện tích chịu nhiệt các ống đứng Diện tích chịu nhiệt các ống ngang Hk Hđ m 2 m 2 nd. lH.Z .d.nd. lH.Z d.lđ.Z 571,1 19,9 12 Toàn bộ diện tích BQN HqnII m 2 Hk+ Hđ 590 13 Tiết diện lưu thông của hơi f m2 .(dtr 2 /4).Z 0,122 14 Chiều dày lớp bức xạ hữu hiệu S m 0,325 15 Chiều sâu cụm ống lc mm Hình vẽ 800 16 Chiều rộng không gian trước BQN2 lk m Hình vẽ 1000 17 Tiết diện đầu vào cụm ống của đường khói F ’ m 2 5,6.12-0,038.4,3.57- (0,038/2)2.157 40 18 Tiết diện đầu ra cụm ống của đường khói F ’’ m 2 5,6.12 –0,038.4,3.57- (0,038/2)2. 57 35,6 19 Tiết diện trung bình của đường khói đi trong BQN II F tb m 2 (F ’ + F ’’ )/2 37,8 Đồ án Môn học: LÒ HƠI  GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng SVTH: Võ Xuân Đức Lớp 06N - Nhóm 13A Trang 30 Đồ án Môn học: LÒ HƠI  GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng SVTH: Võ Xuân Đức Lớp 06N - Nhóm 13A Trang 31 Đồ án Môn học: LÒ HƠI  GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng SVTH: Võ Xuân Đức Lớp 06N - Nhóm 13A Trang 32 Áp dụng quy tắc 3 điểm để xác định nhiệt độ của khói sau bộ quá nhiệt cấp II Theo đồ thị ta xác định được: ”qnII = 883,8 ºC i ” qnII = 10952,2 kJ/kg Lượng nhiệt truyền bằng đối lưu Q dl qnII = .(I ’ qnII-I ’’ qnII + qnII.I o kk)Btt = 0,995.(13476,5 – 11062,7 + 0,025.489,26).21468,1/3600 = 15050,6 kW. Tổng nhiệt hấp thụ của BQN II QqnII = Q dl qnII + Q bx qnII = 15050,6 + 1378 = 16428,6 kW. Entanpi hơi đầu vào BQN II 67,3141 10.220 3600.6,16428 5,3410 D Q ii 3 qnII qnqnII  kJ/kg. Hệ số truyền nhiệt 59 9,471.590 16428600 t.H Q k qnII qnII    W/m 2 K. 7.2. Thiết kế bộ quá nhiệt cấp I Trên cơ sở tính được lượng nhiệt hấp thụ của bộ quá nhiệt cấp I, ta xác định được bề mặt chịu nhiệt của nó. Sơ bộ thiết kế bộ quá nhiệt cấp I có các ống đặt so le, dòng hơi chuyển động ngược chiều dòng khói. Sơ đồ cấu tạo bộ quá nhiệt cấp I: 0 14497 15650 16429 23657 19344 Q c Q t 800 850 883,8 ºC kJ/kg Đồ án Môn học: LÒ HƠI  GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng SVTH: Võ Xuân Đức Lớp 06N - Nhóm 13A Trang 33 Bảng 7.3. Đặc tính cấu tạo bộ quá nhiệt cấp I STT Tên đại lượng K.hiệu Đ.vị Công thức tính Kết quả 1 Đường kính ống d mm chọn 383,5 2 Số ống trong mỗi dãy ống dọc Z ống Mục 7.1.1 652 3 Số dãy ống dọc n dãy Thiết kế 16 4 Bước ống ngang S1 mm Tính chọn 135 5 Bước ống dọc S2 mm Tính chọn 120 6 Bước ống tương đối S1/d S2/d Tính Tính 3,55 3,15 7 Khoảng cách từ tâm ống đến vách ngoài cùng tường bên S mm 0,5[a- (Z-1).S1] 180 8 Chiều cao trung bình mỗi ống l m Chọn 3,5 9 Chiều dài mỗi ống xoắn chịu nhiệt lx m n.l + (n – 1)S2 58 10 Toàn bộ diện tích bộ quá nhiệt I HqnI m 2 .d.lx.Z 896,6 11 Tiết diện lưu thông hơi f m2 .(dtr 2 /4).Z 0,122 12 Chiều cao đường khói h m Thiết kế 4,5 13 Chiều rộng đường khói a m Thiết kế 9 14 Diện tích tiết diện khói đi Fk m 2 h.a-d.l.Z 27,36 15 Chiều dày hữu hiệu lớp bức xạ của khói s d6,10 d SS 82,2 21         0,3163 16 Chiều dài toàn cụm ống của bộ quá nhiệt cấp I lc m (n.d-1).S2 1,8 17 Chiều rộng khoảng không trước BQN I lk m Chọn 0,6 18 Chiều dày hữu hiệu lớp bức xạ của khói cả phần không gian trước BQN I S ’ m S.(lc + a.lk)/lc 0,72 9 0 0 0 4 5 0 0 Đồ án Môn học: LÒ HƠI  GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng SVTH: Võ Xuân Đức Lớp 06N - Nhóm 13A Trang 34 Đồ án Môn học: LÒ HƠI  GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng SVTH: Võ Xuân Đức Lớp 06N - Nhóm 13A Trang 35 Đồ án Môn học: LÒ HƠI  GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng SVTH: Võ Xuân Đức Lớp 06N - Nhóm 13A Trang 36 Áp dụng quy tắc 3 điểm để tìm nhiệt diện tích bề mặt hấp thụ bộ quá nhiệt cấp I Theo đồ thị ta xác định được: HqnI = 1158 m 2 Dựa vào diện tích BQN cấp I thiết kế HqnI = .d.lx.Z = .d.(n.l + (n – 1)S2).Z ta chọn lại cho phù hợp. Cụ thể: Số dãy ống dọc n = 20 Số ống trong mỗi dãy Z = 66 Diện tích hấp thụ HqnI = .d.lx.Z = .0,038.72,28.66 = 1138,43 m 2 Tiết diện lưu thông hơi f = 0,123 m2 Các giá trị trên khá hợp lí. Vậy lấy các thông số đã chọn. 0 55,35 150,8 1000 1100 1158 HqnI HqnI Đồ án Môn học: LÒ HƠI  GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng SVTH: Võ Xuân Đức Lớp 06N - Nhóm 13A Trang 37 Chương 8 THIẾT KẾ BỘ HÂM NƢỚC CẤP II Bộ hâm nước cấp II trong thiết kế này là bộ hâm nước chưa sôi, sử dụng ống thép trơn để chế tạo. Ống thép chọn đường kính 323, nước đi trong ống từ dưới lên trên khói đi trên xuống sẽ tạo độ chênh nhiệt độ lớn nhất nhằm tăng quá trình trao đổi nhiệt. Để tăng cường độ truyền nhiệt ta bố trí các ống đặt so le nằm ngang. - Bán kính uốn của ống xoắn R =1,87d = 1,87.32 = 60 mm - Bước ống ngang tương đối S1/d = 2,5  S1 = 2,5.32 = 80 - Bước ống dọc tương đối S2/d = 1,875  S2 = 1,875.32 = 60 Tốc độ của khói qua bộ hâm nước không lớn hơn 13m/s, tốc độ nước trong ống phải bảo đảm cho nước và một phần hơi ở trên bộ hâm nước được lưu thông dễ dàng. Đối với bộ hâm nước kiểu chưa sôi thì không thể nhỏ hơn 0,3 m/s. Sơ đồ bộ hâm nước 3 0 0 0 khói nước 9000 Đồ án Môn học: LÒ HƠI  GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng SVTH: Võ Xuân Đức Lớp 06N - Nhóm 13A Trang 38 Bảng 8.1. Đặc tính cấu tạo bộ hâm nước cấp II STT Tên đại lượng Khiệu Đ.vị Công thức chọn hay cơ sở tính Kquả 1 Đường kính ống d mm Chọn 323 2 Bước ống ngang S1 mm Chọn 80 3 Bước ống dọc S2 mm 60 4 Bước ống tương đối ngang Bước ống tương đối dọc S1/d S2/d Tính Tính 2,5 1,875 5 Chiều rộng đường khói a m Thiết kế 9 6 Chiều sâu đường khói b m Thiết kế 3 7 Khoảng cách từ tâm ống ngoài cùng đến vách e mm Chọn 50 8 Số ống trong mỗi dãy ngang n ống 1 + (b – 2.e)/S1 37 9 Số dãy ống nd dãy Chọn 18 10 Chiều dài của mỗi ống l m a - 0,2 8,8 11 Tiết diện đường khói đi F m2 a.b –n.d.l 16,58 12 Diện tích tiết diện lưu thông của nước f m 2 n1..d 2 tr/4 0,0196 13 Chiều sâu cụm ống ls m S2(nd –1) 1,02 14 Chiều sâu khoảng trống trước BHN cấp II lk m Chọn 3 15 Thể tích riêng trung bình của nước v m3/ kg Tra bảng nước chưa sôi 0,00125 16 Tốc độ nước trong ống n m/s D.v/(f.3600) 3,894 17 Hệ số A Tiêu chuẩn tính toán 0,2 18 Chiều dày hữu hiệu lớp bức xạ S m d)1,4 d SS 87,1( 21   0,131 19 Chiều dày hữu hiệu lớp bức xạ có tính đến khoảng không lk S ’ m s ks l All s  0,207 20 Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt HhnII m 2 .d.l.nd.n 581,23 Đồ án Môn học: LÒ HƠI  GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng SVTH: Võ Xuân Đức Lớp 06N - Nhóm 13A Trang 39 Bảng 8.2. Tính truyền nhiệt bộ hâm nước cấp II STT Tên đại lượng Khiệu Đơn vị Công thức tính hay chọn Kết quả 1 Lượng nhiệt hấp thụ BHN II QhnII kW Mục 6.10.3 10423 2 Nhiệt độ khói đầu vào ’hnII ºC  ’ hnII =  ’’ qnI 640,7 3 Nhiệt độ khói đầu ra ’’hnII ºC Mục 6.13.2 495,9 4 Nhiệt độ khói trung bình tbhnII ºC 0,5( ’ hnII + ’’ hnII) 568,3 5 Entanpi của nước cấp đầu vào i’hnII kJ/kg Mục 6.10.3 1085,7 6 Nhiệt độ nước cấp đầu vào t’hnII ºC Mục 6.10.3 250 7 Entanpi của nước cấp đầu ra i”hnII kJ/kg ' hnII hnII i D Q  1132 8 Nhiệt độ nước cấp đầu ra t”hnII ºC Tra bảng nước chưa sôi 283,7 9 Nhiệt độ trung bình nước cấp ttbhnII ºC 0,5(t ’’ hnII + t ’ hnII) 266,85 10 Độ chênh nhiệt độ nước cấp t ºC θ tb hnII - t tb hnII 301,45 11 Nhiệt độ vách ống có bám tro tv ºC tv = 60 + t tb hnII 326,9 12 Tốc độ trung bình của khói k m/s           273 1 F.3600 VB tbhnIIkhtt 10,4 13 Thành phần thể tích hơi nước của khói rH2O Bảng 2.4 0,07 14 Thành phần thể tích khí 3 n.tử rRO2 Bảng 2.4 0,134 15 Nồng độ tro bay trong khói  g/m 3 tc Bảng 2.4 12,548 16 Lực hút khí 3 nguyên tử 10PnS mMn/m 2 rRO2.S 0,027 17 Hệ số làm yếu bức xạ khí 3 nguyên tử Kk Toán đồ 3 3,7 18 Hệ số làm yếu bức xạ của tro Ktr Toán đồ 4 0,0125 19 Lực hút của khói có chứa tro KpS mMn/m 2 (Kk. rn + Ktr.).S ’ 0,1338 20 Hệ số toả nhiệt bức xạ bx W/m 2 K Toán đồ 15 11,65 21 Hệ số bám bẩn  m 2 K/W Toán đồ 8 0,0063 22 Hệ số tản nhiệt từ khói đến vách dl W/m 2 K Toán đồ 10 79,38 23 Hệ số truyền nhiệt K W/m2K  dlkvbx dl kvbx 1   57,9 24 Diện tích bề mặt háp thụ của BQN II theo tính toán H tt hnII m 2 t.K Q 2hn  597,65 Đồ án Môn học: LÒ HƠI  GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng SVTH: Võ Xuân Đức Lớp 06N - Nhóm 13A Trang 40 Chương 9 THIẾT KẾ BỘ SẤY KHÔNG KHÍ CẤP II Trong phần này bộ sấy không khí cấp 2 làm bằng ống thép 401,5, theo chiều rộng đường khói chia làm 4 hộp, thiết kế bộ sấy không khí cấp 2 chỉ có đường khói đi, bố trí các ống kiểu so le. Để đảm bảo bộ sấy không khí gọn nhẹ khi chọn bước ống ngang và dọc phải đảm bảo hệ số  ở giá trị nhỏ nhất. Theo tiêu chuẩn thiết kế để đảm bảo gia công được min = s - d = 10mm , đồng thời để đảm bảo cho tiết diện đi của không khí theo phương ngang và phương chéo góc bằng nhau thì S1- d = 2(S –d) = 2. Trong thiết kế này chọn S1 = 75mm, S2 = 45mm, trong quá trình bố trí cần đảm bảo kích thước của đường khói của bộ không khí bằng đường khói của bộ hâm nước. Tốc độ khói là 10 14 m/s và kk/ = 0,45  0,55, tốc độ không khí phụ thuộc vào chiều cao bộ sấy không khí. Nhưng chiều cao bộ sấy không khí sau tính toán nhiệt mưói xác định được. Vì vậy để tính toán nhiệt cần giả thiết trước một số chiều cao nằm trong phạm vi hợp lí sau đó kiểm tra lại. Nếu chiều cao tính ra sai khác với giá trị giả thiết < 5% thì coi như hợp lí, còn > 5% thì phải tính lại. S2 S1 S Không khí  9 0 0 0 2800 3000 1 8 5 0 1 8 3 0 Đồ án Môn học: LÒ HƠI  GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng SVTH: Võ Xuân Đức Lớp 06N - Nhóm 13A Trang 41 Bảng 9.1. Đặc tính cấu tạo bộ sấy không khí cấp II STT Tên đại lượng Khiệu Đvị Công thức tính hay chọn Kquả 1 Đường kính ống d mm chọn 401,5 2 Bước ống ngang S1 mm chọn 60 3 Bước ống dọc S2 mm chọn 45 4 Bước ống ngang tương đối S1/d tính 1,5 5 Bước ống dọc tương đối S2/d tính 1,125 6 Đường kính ống trung bình dtb mm 0,5(dtr + dng) 38,5 7 Số cụm ống theo chiều rộng đường khói n cụm chọn 4 8 Chiều rộng mỗi cụm ống a1 mm chọn 1850 9 Chiều sâu mỗi cụm ống b1 mm chọn 3 10 Khoảng cách từ tâm ống ngoài cùng đến vách e mm Chọn 65 11 Số dãy ống ngang Z1 dãy (a1-2e)/S1 + 1 29 12 Số dãy ống dọc Z2 dãy (b1-2e)/S2 + 1 64 13 Số ống trong mỗi cụm ống Z ống ((2Z1 – 1) Z2/Z) - 1 1824 14 Chiều sâu mỗi ống l m Giả thiết 1,5 15 Tiết diện đường khói đi F m2 .n.Z.d2tr/4 7,841 16 Chiều rộng đường khói đi a m Chọn 9 17 Tiết diện đường không khí đi f l.a - .n.Z1. dng 6,54 18 Diện tích bề mặt hấp thụ HsII m 2 l.n.Z.H.dtb 1323 Bảng 9.2. Tính truyền nhiệt của bộ sấy không khí cấp II STT Tên đại lượng Khiệu Đơn vị Công thức tính hay chọn Kết quả 1 Lượng nhiệt hấp thụ BSKK II QsII kW Mục 6.12 6573 2 Nhiệt độ khói trước BSKK II ’sII ºC Mục 6.13.2 495,9 3 Nhiệt độ sau BSKK II ’’sII ºC Mục 6.13.3 397,9 4 Nhiệt độ trung bình của khói tbsII ºC 0,5( ’ sII +  ’’ sII) 446,9 5 Nhiệt độ không khí đầu vào t’sII ºC Mục 6.10.3 227 6 Nhiệt độ không khí đầu ra t’’sII ºC Nhiệm vụ thiết kế 300 Đồ án Môn học: LÒ HƠI  GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng SVTH: Võ Xuân Đức Lớp 06N - Nhóm 13A Trang 42 7 Nhiệt độ t.bình của không khí t tb sII ºC 0,5(t ’ sII + t ’’ sII) 263,5 8 Thành phần thể tích nước trong khói rH2O Bảng 2.4 0,068 9 Thành phần thể tích khí 3 n.tử rRO2 Bảng 2.4 0,131 10 Nồng độ tro bay theo khói μtr g/m 3 tc Bảng 2.4 12,222 11 Thể tích khói Vk m 3 tc/kg Bảng 2.4 9,638 12 Tốc độ khói k m/s         273 1 F.3600 VB tbsIIkhtt 19,34 13 Hệ số tỏa nhiệt từ khói đến vách 1 W/m 2 K Toán đồ 12 53,59 14 Tốc độ trung bình của không khí kk m/s f.3600 V.B 273 t 1 2 " o kktt tb sIIsII sII               16,33 15 Hệ số tỏa nhiệt phía k.khí 2 W/m 2 K Toán đồ 10 102,49 16 Hệ số hiệu dụng  Bảng 5.4 TNTBLH 0,75 17 Nhiệt độ vách BSKK II tv ºC 0,5.(θ tb sII + t tb sII) 355,2 18 Hệ số truyền nhiệt K W/m2K 21 21    26,39 19 Tham số P ' sII ' sII " sII ' sII t  0,364 20 Tham số R ' sII " sII " sII ' sII tt   1,342 21 Hệ số hiệu chỉnh ψ Toán đồ 23 0,99 22 Độ chênh nhiệt độ trung bình Δt ºC               ' sII " sII " sII ' sII ' sII " sII " sII ' sII t t ln tt 181,28 23 Diện tích bề mặt hấp thụ nhiệt HsII m 2 t.K QsII  1374 Nhận thấy diện tích bề mặt hấp thụ nhiệt tính toán sai khác không nhiều so với giả thiết thiết kế nên giữ các thông số đã chọn. Đồ án Môn học: LÒ HƠI  GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng SVTH: Võ Xuân Đức Lớp 06N - Nhóm 13A Trang 43 Chương 10 THIẾT KẾ BỘ HÂM NƢỚC CẤP I Nguyên tắc và phương pháp hoàn toàn giống như thiết kế bộ hâm nước cấp II (Xem chương 8: Thiết kế bộ hâm nước cấp II) Bảng 10.1. Đặc tính cấu tạo bộ hâm nước cấp I STT Tên đại lượng Khiệu Đ.vị Công thức chọn hay cơ sở tính Kquả 1 Đường kính ống d mm Chọn 323 2 Bước ống ngang S1 mm Chọn 80 3 Bước ống dọc S2 mm 60 4 Bước ống tương đối ngang Bước ống tương đối dọc S1/d S2/d Tính Tính 2,5 1,875 5 Chiều rộng đường khói a m Thiết kế 9 6 Chiều sâu đường khói b m Thiết kế 3 7 Khoảng cách từ tâm ống ngoài cùng đến vách e mm Chọn 50 8 Số ống trong mỗi dãy ngang n ống 1 + (b – 2.e)/S1 37 9 Số dãy ống nd dãy Chọn 34 10 Chiều dài của mỗi ống l m a - 0,2 8,8 11 Tiết diện đường khói đi F m2 a.b –n.d.l 16,581 12 Diện tích tiết diện lưu thông của nước f m 2 n1..d 2 tr/4 0,0387 13 Chiều sâu cụm ống ls m S2(nd –1) 4,02 14 Chiều sâu khoảng trống trước BHN cấp I lk m Chọn 0,8 15 Hệ số A Tiêu chuẩn tính toán 0,2 16 Chiều dày hữu hiệu lớp bức xạ S m d)1,4 d SS 87,1( 21   0,131 17 Chiều dày hữu hiệu lớp bức xạ có tính đến khoảng không lk S ’ m s ks l All s  0,136 18 Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt HhnII m 2 .d.l.nd.n 2195 Đồ án Môn học: LÒ HƠI  GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng SVTH: Võ Xuân Đức Lớp 06N - Nhóm 13A Trang 44 Bảng 10.2. Tính truyền nhiệt bộ hâm nước cấp I STT Tên đại lượng Khiệu Đơn vị Công thức tính hay chọn Kết quả 1 Lượng nhiệt hấp thụ BHN I QhnII kW Mục 6.11 11565,7 2 Nhiệt độ khói đầu vào ’hnII ºC 6.13.3  ’ hnII =  ’’ qnI 397,9 3 Nhiệt độ khói đầu ra ’’hnII ºC Mục 6.13.4 279,9 4 Nhiệt độ khói trung bình tbhnII ºC 0,5( ’ hnII + ’’ hnII) 338,9 5 Entanpi của nước cấp đầu vào i’hnII kJ/kg Mục 6.10.3 920,7 6 Nhiệt độ nước cấp đầu vào t’hnII ºC Mục 6.10.3 215 7 Entanpi của nước cấp đầu ra i”hnII kJ/kg Mục 6.10.3 1085,7 8 Nhiệt độ nước cấp đầu ra t”hnII ºC Mục 6.10.3 250 9 Nhiệt độ trung bình nước cấp ttbhnII ºC 0,5(t ’’ hnII + t ’ hnII) 232,5 10 Độ chênh nhiệt độ nước cấp t ºC θ tb hnII - t tb hnII 106,4 11 Nhiệt độ vách ống có bám tro tv ºC tv = 25 + t tb hnII 257,5 12 Tốc độ trung bình của khói k m/s           273 1 F.3600 VB tbhnIIkhtt 7,97 13 Thành phần thể tích hơi nước của khói rH2O Bảng 2.4 0,067 14 Thành phần thể tích khí 3 n.tử rRO2 Bảng 2.4 0,127 15 Nồng độ tro bay trong khói  g/m 3 tc Bảng 2.4 11,912 16 Lực hút khí 3 nguyên tử PnS mMn/m 2 rRO2.S 0,0171 17 Hệ số làm yếu bức xạ khí 3 nguyên tử Kk Toán đồ 3 1,6 18 Hệ số làm yếu bức xạ của tro Ktr Toán đồ 4 0,01325 19 Lực hút của khói có chứa tro KpS mMn/m 2 (Kk. rn + Ktr.).S ’ 0,0506 20 Hệ số toả nhiệt bức xạ bx W/m 2 K Toán đồ 15 2,52 21 Hệ số bám bẩn  m 2 K/W Toán đồ 8 0,007 22 Hệ số tản nhiệt từ khói đến vách dl W/m 2 K Toán đồ 10 74,56 23 Hệ số truyền nhiệt K W/m2K  dlkvbx dl kvbx 1   50,07 24 Diện tích bề mặt háp thụ của BQN II theo tính toán H tt hnII m 2 t.K Q 2hn  2171 Diện tích bệ mặt hấp thụ của bộ hâm nước tính toán gần bằng với thiết kế nên giữ các thông số đã chọn. Đồ án Môn học: LÒ HƠI  GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng SVTH: Võ Xuân Đức Lớp 06N - Nhóm 13A Trang 45 Chương 11 THIẾT KẾ BỘ SẤY KHÔNG KHÍ CẤP I Bộ sấy không khí cấp I được chia ra làm 3 đoạn dọc theo đường khói. Đoạn dưới cùng tách ra một phần riêng rẽ để phòng khi nó bị ăn mòn thì việc thay thế sẽ dễ dàng hơn. Bộ sấy không khí cấp I được chế tạo bởi thép cacbon 401,5. Sơ đồ cấu tạo bộ sấy không khí cấp I 2 8 0 0 3 5 0 0 3 2 0 0 9 0 0 0 Đồ án Môn học: LÒ HƠI  GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng SVTH: Võ Xuân Đức Lớp 06N - Nhóm 13A Trang 46 Bảng 11.1. Đặc tính cấu tạo bộ sấy không khí cấp I STT Tên đại lượng K.hiệu Đvị Công thức Kết quả 1 Đường kính ngoài của ống d mm Chọn 401,5 2 Bước ống ngang S1 mm Chọn 75 3 Bước ống dọc S2 mm Chọn 45 4 Bước ống tương đối ngang S1/d Tính 1,875 5 Bước ống tương đối dọc S2/d Tính 1,125 6 Đường kính ống trung bình dtb m 0,5(dng + dtr) 0,0385 7 Số cụm ống theo chiều rộng đường khói n cụm Chọn 4 8 Khoảng cách từ tâm ống ngoài cùng đến vách e mm Chọn 60 9 Số dãy ống ngang Z1 dãy (a1-2e)/S1 + 1 24 10 Chiều rộng mỗi cụm a mm Chọn 1930 11 Số dãy ống dọc Z2 Dãy a/ S2 + 1 65 12 Số ống trung bình mỗi cụm Z Z1.Z2 – (Z2-1)/2 1528 13 Chiều rộng sâu cụm b m Chọn 3 14 Chiều cao của ống Đoạn trên Đoạn giữa Đoạn dưới lt lg ld m m m Chọn giả thiết nt nt 3 3 3 15 Tiết diện khói đi qua F m2 0,785.d2tr.Z 6,57 16 Chiều rộng đường khói a m Theo hình vẽ 9 17 Tiết diện không khí đi Đoạn trên Đoạn giữa Đoạn dưới ft fg fd m 2 m 2 m 2 lt(A – Z1.n.d) lg(A – Z1.n.d) ld(A – Z1.n.d) 15,48 15,48 15,48 18 Diện tích bề mặt chịu nhịêt Đoạn trên Đoạn giữa Đoạn dưới Ht Hg Hd m 2 m 2 m 2 lt(.n.Z. dtr) lg(.n.Z. dtr) ld(.n.Z. dtr) 2216,6 2216,6 2216,6 19 Tổng diện tích bề mặt chịu nhiệt HsI m 2 Ht+ Hg+ Hd 6649,9 Đồ án Môn học: LÒ HƠI  GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng SVTH: Võ Xuân Đức Lớp 06N - Nhóm 13A Trang 47 Đồ án Môn học: LÒ HƠI  GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng SVTH: Võ Xuân Đức Lớp 06N - Nhóm 13A Trang 48 Đồ án Môn học: LÒ HƠI  GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng SVTH: Võ Xuân Đức Lớp 06N - Nhóm 13A Trang 49 Dùng phương pháp giải bằng đồ thị ta tính được chiều cao BSKK I Theo đồ thị ta có tổng chiều dài của bộ sấy không khí cấp I là L = 9,5m. Khi đó độ dài trung bình của mỗi đoạn là Ltb = 9,5/3= 3,17m. Diện tích không khí đi qua mỗi đoạn là f = Ltb(a - n.Z1.d) = 3,17.(9 – 4.24.0,04) = 16,34 m 2 . Vậy chọn chiều cao mổi đoạn là: Lt = 3,5m Lg = 3,2m Ld = 2,8m 11565,7 9697,8 11097,3 7,5 9 9,5 L (m) Q (kW) Q t sI QsI Đồ án Môn học: LÒ HƠI  GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng SVTH: Võ Xuân Đức Lớp 06N - Nhóm 13A Trang 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Tính nhiệt thiết bị Lò hơi; PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng, Đà Nẵng 2009. 2. Lò hơi và thiết bị đốt; PGS.TS Đào Ngọc Chân – PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng, NXB Khoa học và Kỹ thuật, 2008. 3. Cơ sở Kỹ thuật nhiệt; Phạm Lê Dần – Đặng Quốc Phú, NXB Giáo dục, 1997. 4. Thiết bị Lò hơi Đồ án Môn học: LÒ HƠI  GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng SVTH: Võ Xuân Đức Lớp 06N - Nhóm 13A Trang 51 MỤC LỤC Trang LỜI NÓI ĐẦU ................................................................................................................ 1 Chương mở đầu. NHIỆM VỤ THIẾT KẾ .................................................................... 2 Chương 1. XÁC ĐỊNH SƠ BỘ DẠNG LÕ HƠI ......................................................... 3 1.1. Chọn phương pháp đốt và cấu trúc buồng lửa ................................................. 3 1.2. Chọn dạng cấu trúc của các bộ phận khác của lò hơi ...................................... 3 1.3. Nhiệt độ khói và không khí ............................................................................. 3 Chương 2 .TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH CHÁY CỦA NHIÊN LIỆU ......................... 5 2.1. Tính thể tích không khí lý thuyết ..................................................................... 5 2.2. Tính thể tích sản phẩm cháy ............................................................................ 5 2.3. Tính entanpi của không khí và khói ................................................................ 7 Chương 3. CÂN BẰNG NHIỆT LÕ HƠI .................................................................. 10 3.1. Lượng nhiệt đưa vào lò hơi ............................................................................ 10 3.2. Xác định các tổn thất nhiệt lò hơi .................................................................. 10 3.3. Lượng nhiệt sử dụng có ích ........................................................................... 11 3.4. Hiệu suất lò hơi và lượng tiêu hao nhiên liệu ................................................ 11 Chương 4. THIẾT KẾ BUỒNG LỬA ........................................................................ 13 4.1. Xác định kích thước hình học của buồng lửa ................................................ 13 4.2. Dàn ống sinh hơi ............................................................................................ 16 Chương 5. THIẾT KẾ DÃY PHESTON .................................................................... 19 5.1. Đặc tính cấu tạo ............................................................................................. 20 5.2. Tính nhiệt dãy pheston ................................................................................... 21 Chương 6. PHÂN PHỐI NHIỆT LƢỢNG CHO CÁC BỀ MẶT ĐỐT .................. 24 6.1. Tổng lượng nhiệt hấp thụ hữu ích của lò ....................................................... 24 6.2 Tổng lượng nhiệt hấp thụ bức xạ của dãy pheston ......................................... 24 Đồ án Môn học: LÒ HƠI  GVHD: PGS.TS Hoàng Ngọc Đồng SVTH: Võ Xuân Đức Lớp 06N - Nhóm 13A Trang 52 6.3. Lượng nhiệt hấp thụ bằng bức xạ từ buồng lửa của bộ quá nhiệt II .............. 24 6.4. Lượng nhiệt hấp thụ bằng bức xạ của dàn ống sinh hơi ................................ 24 6.5. Tổng lượng nhiệt hấp thụ của dãy pheston .................................................... 24 6.6. Lượng nhiệt hấp thụ bằng đối lưu của bộ quá nhiệt ...................................... 24 6.7. Tổng lượng nhiệt hấp thụ của bộ hâm nước .................................................. 24 6.8. Độ sôi bộ hâm nước ....................................................................................... 24 6.9. Tổng lượng nhiệt hấp thụ của bộ sấy không khí............................................ 25 6.10. Xác định lượng nhiệt hấp thụ bộ hâm nước cấp I và cấp II......................... 25 6.11. Nhiệt lượng hấp thụ của bộ sấy không khí cấp I ......................................... 25 6.12. Nhiệt lượng hấp thụ của bộ sấy không khí cấp II ........................................ 25 6.13. Nhiệt độ khói sau các bề mặt đốt ................................................................. 25 Chương 7. THIẾT KẾ BỘ QUÁ NHIỆT ................................................................... 27 7.1. Thiết kế bộ quá nhiệt cấp II ........................................................................... 28 7.2. Thiết kế bộ quá nhiệt cấp I ............................................................................ 32 Chương 8. THIẾT KẾ BỘ HÂM NƢỚC CẤP II ...................................................... 37 Chương 9. THIẾT KẾ BỘ SẤY KHÔNG KHÍ CẤP II ........................................... 40 Chương 10. THIẾT KẾ BỘ HÂM NƢỚC CẤP I ..................................................... 43 Chương 11.THIẾT KẾ BỘ SẤY KHÔNG KHÍ CẤP I ............................................ 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................ 50 MỤC LỤC .......................................................................................................... 51