Đồ án môn học: Lò Hơi GVHD: Thạc Sĩ Nguyễn Duy Thiện LỜI NÓI ĐẦU Năng lượng mà chủ yếu điện nhu cầu thiếu phát triển kinh tế nước Hiện nước ta hầu khác giới, lượng điện nhà máy nhiệt điện sản xuất chiếm tỉ lệ chủ yếu tổng lượng điện toàn quốc Trong trình sản xuất điện lò khâu quan trọng có nhiệm vụ biến lượng tang trữ nhiên liệu thành nhiệt Nó thiết bị thiếu nhà máy nhiệt điện, lò dùng rộng rãi ngành công nghiệp khác Ở nước ta hiên thường sử dụng loại lò hạ áp trung áp, việc nghiên cứu đưa lò cao áp vào sử dụng hợp lý Trong học kỳ em giao nhiệm vụ thiết kế lò đốt than sản lượng 120 tấn/h Với giúp đỡ hướng dẫn thầy giáo: Thạc Sĩ Nguyễn Duy Thiện với việc nghiên cứu tài liệu khác , em hoàn thành thiết kế Tuy nhiên trình thiết kế không tránh khỏi sai sót, em kính mong giúp đỡ bảo thầy cô giáo, em xin chân thành cảm ơn Hà Nội, ngày 19 tháng năm 2012 Người thiết kế Nguyễn Văn Chấp Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Chấp - Lớp Đ4 – Nhiệt Page Đồ án môn học: Lò Hơi GVHD: Thạc Sĩ Nguyễn Duy Thiện PHẦN I NHIỆM VỤ THIẾT KẾ 1.1 Nhiệm vụ thiết kế: Sản lượng nhiệt: D= 120 T/h Áp suất nhiệt: pqn= 170 bar Nhiệt độ nhiệt: tqn= 570 0C Nhiệt độ nước cấp vào lò hơi: tnc= 225 0C Nhiệt độ khói thải khỏi lò hơi: t’’k =1300C Áp suất nhiệt trung gian: ptg = 50 bar Sản lượng nhiệt trung gian: Dtg = 0,9Do Nhiệt độ vào nhiệt trung gian: t’qntg = 4000C Nhiệt độ nhiệt trung gian: t’’qntg = 5700C 10 Thành phần nhiên liệu: Thành phần % Clv 70,6 Hlv 3,4 Nlv 1,2 Olv 1,9 Slv 2,7 Alv 15,2 Wlv Vlv 13 t1 0C 1100 t3 0C 1470 (Theo trang 19-bảng 2.6 sách lò 1) ta thấy nhiên liệu có lượng chất bốc Vlv= 13 => nhiên liệu than gầy 11 Nhiệt trị nhiên liệu: Qtlv= 27424 KJ/Kg 12 Chọn nhiệt độ không khí lạnh (không khí trời) tkk’= 30 0C 1.2 Phương pháp đốt cấu trúc buồng lửa Dựa vào sản lượng nhiệt (D= 120 T/h) ta chọn buồng lửa đốt bột than phun, mặt khác buồng lửa phun có nhiều ưu điểm như:  Sản lượng lò không bị hạn chế, thỏa mãn chương trình nhiên liệu rộng buồng lửa ghi, hiệu suất cháy cao buồng lửa ghi  Có thể sấy không khí tới nhiệt độ cao (200 ÷ 450 0C), có điều kiện thuận lợi cho việc tự động hóa trình vận hành lò  Có thể đốt nhiên liệu chất lượng nhiên liệu có cỡ hạt nhỏ thu trình khai thác: • Phương pháp thải xỉ: Vì nhiệt độ bắt đầu biến dạng nhiên liệu cao t1 = 1100 0C, nên ta chọn phương pháp thải xỉ khô Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Chấp - Lớp Đ4 – Nhiệt Page Đồ án môn học: Lò Hơi • • GVHD: Thạc Sĩ Nguyễn Duy Thiện Nhiệt độ khói thoát khỏi lò hơi: t’’k= 130 0C Nhiệt độ khói trước cụm feston: Dựa vào dải làm việc nhiệt ta chọn nhiệt độ khói trước cụm feston là: t’’bl =1050 0C • Nhiệt độ không khí nóng – nhiệt độ không khí khỏi sấy không khí: với nhiên liệu than gầy (theo trang 20 sách tính nhiệt lò hơi) ta chọn: t’’kk= 350 0C 1.3 Cấu tạo tổng thể lò hơi: Trong thiết kế chọn lò đốt bột than buồng lửa phun, thải xỉ khô bao Bố trí đường khói theo hình chữ ᴨ, đường khói lên bố trí buồng lửa, đường khói nằm ngang bố trí nhiệt, đường khói xuống bố trí nhiệt trung gian, hâm nước sấy không khí theo thứ tự Toàn buồng lửa bố trí dàn ống sinh hai bên tường bố trí vòi phun tròn xoáy Bộ nhiệt chia làm cấp, đường mà quy định cấp cấp Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Chấp - Lớp Đ4 – Nhiệt Page Đồ án môn học: Lò Hơi GVHD: Thạc Sĩ Nguyễn Duy Thiện Bộ hâm nước sấy không khí chia làm cấp vào chiều lưu lượng nước không khí mà ta chia thành hâm nước cấp cấp 2, hâm nước làm ống thép uốn ngang, sấy không khí làm ống thép đứng Lớp bảo ôn buồng lửa chọn loại vữa cách nhiệt cromit PHẦN II TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH CHÁY CỦA NHIÊN LIỆU 2.1 Tính thể tích không khí lý thuyết: V0kk, (m3tc/kg) Tất tính toán thể tích, entanpi không khí sản phẩm cháy tiến hành tính toán với kg nhiên liệu rắn: - Lượng không khí khô lý thuyết cần thiết để đốt cháy hoàn toàn kg nhiên liệu rắn (theo công thức 3-15 trang 25 lò 1) V0kk = 0,089( Clv + 0,375Slv ) + 0,265Hlv – 0,0333Olv = 0,089(70,6 + 0,375.2,7) + 0,265.3,4 – 0,0333.1,9 = 7,211 (m3tc/kg) 2.2 Tính thể tích sản phẩm cháy Khi trình cháy xảy hoàn toàn sản phẩm cháy bao gồm: CO2, SO2, N2, O2 H2O Trong tính toán người ta thường tính chung thể tích khí nguyên tử chúng có khả xạ mạnh: CO2, SO2 kí hiệu : VRO2 = VCO2 + VSO2 Ở trạng thái lý thuyết ta tính hệ số không khí thừa α = thực tế trình cháy xảy với hệ số không khí thừa α > 2.2.1 Thể tích sản phẩm cháy lý thuyết: (theo 3-22 trang 27 lò 1) VRO2 = VCO2 + VSO2 = 0,01866(Clv + 0,375Slv ) = 0,01866(70,6 + 0,375.2,7) = 1,336 (m3tc/kg) Thể tích N2 lý thuyết sản phẩm cháy V0N2 = 0,79.V0KK + 0,008.Nlv = 0,79.7,21 + 0,008.1,2 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Chấp - Lớp Đ4 – Nhiệt Page Đồ án môn học: Lò Hơi GVHD: Thạc Sĩ Nguyễn Duy Thiện = 5,706 (m3tc/kg) Thể tích nước sản phẩm cháy V0H2O = 0,111.Hlv + 0,0124.Wlv + 0,0161.V0kk + 1,24.Gph Ta dùng vòi phun kiểu khí, nên xem Gph = nên: V0H2O = 0,111.3,4 + 0,0124.5 + 0,0161.7,211 = 0,555 (m3tc/kg) Vậy thể tích khói khô lý thuyết: V0kkhô = V0RO2 + V0N2 = 1,336 + 5,706 = 7,042 (m3tc/kg) Thể tích khói lý thuyết V0k = V0kkho + V0H2O = 7,042 + 0,555 = 7,597 (m3tc/kg) 2.2.2 Thể tích sản phẩm cháy thực (được tính bảng 3) (Theo bảng 9-5 trang 191 lò 1) ta chọn hệ số không khí thừa α = 1,25 Thể tích nước thực tế sản phẩm cháy: VH2O = V0H2O + 0,0161.(α -1).v kk = 0,555 + 0,0161(1.25 -1).7,211 = 0,584 (m3tc/kg) Thể tích khói thực tế Vk = Vkkho + VH2O = V0kkho + (α -1).V0kk + VH2O = 7,042 +(1,25-1).7,211 +0,584 = 9,428 (m3tc/kg) Phân thể tích khí: - Khí nguyên tử: r RO2 = = = 0,141 - Hơi nước: r H20 = = = 0,062 Vậy rn= r RO2 + r H2O = 0,141 + 0,062 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Chấp - Lớp Đ4 – Nhiệt Page Đồ án môn học: Lò Hơi GVHD: Thạc Sĩ Nguyễn Duy Thiện = 0,203 Nồng độ tro bay theo khói: μ= 10 (kg/m3tc) với ab hệ số tro bay theo khói (theo trang 44 lò 1) với lò phun thải xỉ khô ta có ab = 0,9 μ= 10 = 1,450 (kg/m3tc) => 2.2.3 Hệ số không khí thừa theo đường khói (Theo bảng 10-3 trang 260 lò 1) ta có giá trị không khí lọt vào đường khói (Δα) sau: Bảng 1: Giá trị không khí lọt vào đường khói STT 10 Các phận lò Buồng lửa Bộ festoon Bộ nhiệt cấp Bộ nhiệt cấp Bộ nhiệt trung gian Bộ hâm nước cấp Bộ sấy không khí cấp Bộ hâm nước cấp Bộ sấy không khí cấp Hệ thống nghiền than Δα 0 0,025 0,025 0,025 0,02 0,05 0,02 0,05 0,1 Hệ số không khí thừa vị trí theo đường khói đi: Hệ số không khí thừa đầu ra: α’’ = α’ + Δα Bảng 2: Hệ số không khí thừa vị trí đường khói Thứ tự Các phận theo đường khói Hệ số không khí thừa α (đầu vào) α’’ (đầu ra) 1,25 1,25 1,25 1,25 1,275 1,275 1,3 1,3 1,325 1,325 1,345 1,345 1,395 1,395 1,415 1,415 1,465 ’ Buồng lửa Dãy feston Bộ nhiệt cấp Bộ nhiệt cấp Bộ nhiệt trung gian Bộ hâm nước cấp Bộ sấy không khí cấp Bộ hâm nước cấp Bộ sấy không khí cấp Lượng không khí khỏi sấy không khí : β’ = αbl – Δαng = 1,25 – 0,1 = 1.15 2.3 Tính entanpi không khí khói: (bảng 4) Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Chấp - Lớp Đ4 – Nhiệt Page Đồ án môn học: Lò Hơi GVHD: Thạc Sĩ Nguyễn Duy Thiện - Entanpi không khí lý thuyết cần thiết cho trình cháy: I0kk = V0kk.(Cp.t)kk kJ/kg Trong đó: V0kk : Thể tích không khí lý thuyết, (m3tc/kg) Cp : Nhiệt dung riêng loại khí , (kJ/m3tc) t : Nhiệt độ loại khí , (0C) Cp =1,2866 + 0,0001201.t - Entanpi khói lý thuyết : I0k = VRO2 (C.t)RO2 + V0N2.(C.t)N2 + V0H2O.(C.t)H2O , kJ/kg C : Nhiệt dung riêng , kJ/kg.K t : Nhiệt độ chất khí, ta lấy nhiệt độ chất khí khói thải nhiệt độ khói thải: t = tth = 130 0C - Entanpi tro bay : Itr = ab (C.t) tr , kJ/kg Có ab = 0,9 : Tỷ lệ độ tro nhiên liệu bay theo khói Vì - = = 0,499 < nên bỏ qua Entanpi khói thực tế : Ik = I0k + (α-1) I0kk + Itro = I0k + (α-1).I0kk Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Chấp - Lớp Đ4 – Nhiệt Page Đồ án môn học: Lò Hơi GVHD: Thạc Sĩ Nguyễn Duy Thiện Bảng : Đặc tính sản phẩm cháy STT Tên đại lượng công thức tính Kí hiệu Hệ số không khí thừa trung bình: α Đơn vị B Lửa feston 1,25 BQN Cấp II BQN Cấp I BQN TG BHN Cấp II BSKK Cấp II BHN Cấp I BSKK Cấp I Khói thải 1,263 1,288 1,313 1,335 1,370 1,405 1,440 1,465 α = 0,5(α’ + α’’) Thể tích không khí thừa: (α -1).V0kk Thể tích nước thực tế V0H2O + 0,0161(α -1).V0kk Thể tích khói thực tế V RO2 + VN2 + (α -1).V0kk + VH2O Phân thể tích nước VH2O/Vk Phân thể tích khí nguyên tử VRO2/Vk rn = rH2O + rRO2 Nồng độ tro bay khói μ= 10 Vth m3tc/kg 1,803 1,896 2,077 2,257 2,416 2,668 2,920 3,173 3,353 VH2O m3tc/kg 0,584 0,586 0,588 0,591 0,594 0,598 0,602 0,606 0,609 Vk m3tc/kg 9,429 9,524 9,707 9,890 10,052 10,308 10,564 10,821 11,004 rH2O _ 0,062 0,061 0,060 0,059 0,058 0,057 0,056 0,055 0,054 rRO2 _ 0,142 0,140 0,138 0,135 0,133 0,130 0,126 0,123 0,121 rn μ _ Kg/ m3tc 0,204 14,508 0,201 14,364 0,198 14,093 0,194 13,83 0,191 13,609 0,187 13,271 0,182 12,950 0,178 12,642 0,175 12,432 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Chấp - Lớp Đ4 – Nhiệt Page Đồ án môn học: Lò Hơi GVHD: Thạc Sĩ Nguyễn Duy Thiện Bảng 4: Entanpi sản phẩm cháy (dựa vào bảng 3-2 trang 36 lò 1) Hệ số không khí thừa 100 Thông số I0kk I0k kJ/kg kJ/kg 937,069 1050,359 200 1883,801 2129,645 300 2847,551 3240,188 400 3830,483 4383,073 500 4837,859 5671,356 600 5865,138 6762,182 700 6914,339 800 t(0C) αbl&pt αqn2 αqn1 αqntg αhn2 αskk2 αhn1 αskk1 Khói thải 1,25 Ik kJ/kg 1,263 Ik kJ/kg 1,288 Ik kJ/kg 1,313 Ik kJ/kg 1,335 Ik kJ/kg 1.370 Ik kJ/kg 1,405 Ik kJ/kg 1,440 Ik kJ/kg 1462,66 2958,51 4493,11 1,465 Ik kJ/kg 1486,096 5582,014 5666,285 7064,659 7185,606 7292,039 8304,713 8451,342 8597,970 8727,003 7956,064 9774,535 9947,394 10272,36 7864,028 9258,393 900 9063,794 1000 10158,13 11267,54 12389,65 13519,61 10529,77 11841,12 13161,42 14496,73 15849,49 11326,63 12913,55 14512,71 16124,79 17755,21 11523,23 13140,14 14766,66 16406,47 18064,95 10120,25 11719,83 13366,74 15020,62 16688,16 18374,69 1100 1200 1300 12795,72 14380,65 15978,31 17594,14 19229,39 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Chấp - Lớp Đ4 – Nhiệt Page 4293,78 5800,35 7461,36 8932,28 2892,58 4393,44 5934,41 7630,68 3005,612 4564,299 Đồ án môn học: Lò Hơi 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200 14656,50 15802,90 16957,96 18115,90 19284,08 20452,70 21633,00 22808,53 22808,53 17323,58 18581,71 19964,57 21357,37 22755,18 24158,84 25568,84 26989,13 26989,13 GVHD: Thạc Sĩ Nguyễn Duy Thiện 20987,71 22532,43 24204,06 25886,35 27576,20 29272,01 30977,09 32691,27 32691,27 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Chấp - Lớp Đ4 – Nhiệt Page 10 Đồ án môn học: Lò Hơi GVHD: Thạc Sĩ Nguyễn Duy Thiện PHẦN X THIẾT KẾ BỘ HÂM NƯỚC CẤP II Bộ hâm nước bề mặt truyền nhiệt đặt phía sau lò để tận dụng nhiệt khói thải sau qua nhiệt trung gian Bộ hâm nước có tác dụng nâng cao hiệu suất lò nên có tên tiết kiệm Bộ hâm nước thiết kế hâm nước chưa sôi sử dụng ống thép trơn để chế tạo Nhiệt độ đầu vào hâm nước cấp II khói nước biết theo bảng phân phối nhiệt nhiệm vụ thiết kế xác định diện tích bề mặt chịu nhiệt kết cấu Việc tính toán truyền nhiệt phải tiến hành song song với thiết kế cấu tạo Theo trang 101 sách lò – Nguyễn Sĩ Mão chọn đường kính ống d = 32mm, δ = 3mm Nước ống từ lên trên, khói từ xuống nhằm tăng độ chênh nhiệt độ tăng cường truyền nhiệt • • • • • Bán kính uốn ống xoắn R = (1,5 ÷ 2)d = 1,87.32 = 60mm Bước ống ngang tương đối: S1/d = ÷ để hạn chế bám bẩn Chọn S1/d = 2,5  S1 = 2,5.d = 80mm Bước ống dọc tương đối: S2/d = ÷ 1,5 chọn S2 =1,275.d = 40mm Tốc độ khói qua hâm nước theo tiêu chuẩn thiết kế phải đảm bảo ωk < 13 m/s Tốc độ nước ống phải tương đối lớn để đảm bảo tốt cho trao đổi nhiệt, song không cao làm tăng trở lực đường ống Với hâm nước kiểu chưa sôi ta chọn ωn = (0,3 ÷ 3) m/s (theo tài liệu thiết bị trao đổi nhiệt) Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Chấp - Lớp Đ4 – Nhiệt Page 54 Đồ án môn học: Lò Hơi GVHD: Thạc Sĩ Nguyễn Duy Thiện Bảng 18: Đặc tính cấu tạo hâm nước cấp II STT Tên đại lượng Kí hiệu d δ S1 S2 σ1 σ2 a b e Đơn vị Công thức tính, sở chọn Kết 10 11 12 13 14 15 16 Đường kính ống Chiều dày ống Bước ống ngang Bước ống dọc Bước ống ngang tương đối Bước dọc ngang tương đối Chiều rộng đường khói Chiều sâu đường khói Khoảng cách từ tâm ống đến vách Số ống dãy ngang Số dãy ống Chiều dài ống Tiết diện đường khói Diện tích tiết diện lưu thông nước Chiều sâu cụm ống Thể tích riêng trung bình nước mm mm mm mm M M mm Chọn Chọn Chọn Chọn S1/d S2/d Thiết kế Thiết kế Chọn 32 80 60 2,5 1,875 7,8 60 nn nd l F f ls v ống dãy M M m2 M m3/kg 37 10 11,56 0,024 0,54 0,0012 Tốc độ nước ống Chiều dày hữu hiệu xạ ωn S m/s M + (b – 2e )/S1 Chọn Chọn a.b – nn.d.l Π.dtr2.nn/4 S2(nd - l) Tra bảng nước chưa sôi bão hòa với t= 2250C D.v/f.3600 (1,87)d 17 18 19 Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt HhnII m2 Π.d.l.nd.nn 297,421 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Chấp - Lớp Đ4 – Nhiệt Page 55 1,67 0,1306 Đồ án môn học: Lò Hơi GVHD: Thạc Sĩ Nguyễn Duy Thiện Bảng 19: Tính truyền nhiệt hâm nước cấp II STT Kí hiệu QhnII tk’hnII I’hnII tk’’hnII I’’hnII tktbhnII Vkh Đơn vị kW C kJ/kg C kJ/kg C m tc/kg Công thức tính, sở chọn Tra bảng phân phối nhiệt t’hnII = t’’qntg Tra bảng Tra bảng phân phối nhiệt Tra bảng phân phối nhiệt 0,5(tk’hnII + tk’’hnII ) Tra bảng Kết 4434 542 8000 460 6632 501 10,052 Tên đại lượng Lượng nhiệt hấp thụ hâm nước cấp II Nhiệt độ đầu vào khói Entanpi khói đầu vào BHN cấp II Nhiệt độ đầu khói Entanpi khói đầu BHN cấp II Nhiệt độ trung bình khói Thể tích khói 1kg nhiên liệu qua BHN cấp II Tốc độ trung bình khói qua cụm ống ωkh m/s (1 + ) 9,649 Nhiệt độ nước đầu vào BHN cấp II t’hnII C Tra phần phân phối nhiệt 250 10 Entanpi nước đầu vào BHN cấp II I’hnII kJ/kg Tra phần phân phối nhiệt 1085,7 11 Entanpi nước đầu BHN cấp II I’’hnII kJ/kg + I’hnII 1218,72 12 Nhiệt độ nước đầu BHN cấp II t’’hnII Ta chọn theo thiết kế: tbh – 100C 342 13 Nhiệt độ trung bình nước cấp ttbhnII 0,5(t’hnII + t’’hnII ) 296 14 Độ chênh nhiệt độ trung bình Δt1 tk’hnII - t’’hnII 200 Δt2 tk’’hnII - t’hnII 210 Δt C (Δt1 - Δt2)/ln(Δt1/Δt2) 205 C C C C 15 Thành phần thể tích nước khói rH2O - Tra bảng 0,058 16 Thành phần thể tích khí nguyên tử rn - Tra bảng 0,133 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Chấp - Lớp Đ4 – Nhiệt Page 56 Đồ án môn học: Lò Hơi GVHD: Thạc Sĩ Nguyễn Duy Thiện 17 Nồng độ tro bay khói μtr g/m3tc Tra bảng 13,609 18 Chiều dày hữu hiệu xạ S m Tra bảng 18 0,1306 19 Lực hút khí nguyên tử PnS mMn/m2 p.rn.S 0,019 20 Hệ số làm yếu xạ khí nguyên tử Kk - Tra toán đồ trang 235 sách lò 1,4 21 Hệ số làm yếu xạ tro Ktr - Tra toán đồ trang 234 sách lò 0,015 22 Lực hút khói có chứa tro KpS mMn/m2 (Kk.rn + ktr.μtr )pn.S 0,06 23 Độ đen phần không sáng ak - 1- (theo – 13 trang 24 sách TNLH ) 0,06 24 Nhiệt độ vách ống có bám tro tv C ttbhnII + 600C 561 25 Hệ số tán nhiệt xạ abx W/m2K 1,163.ak atbx (theo trang 252 sách LH1) 10 26 Hệ số bảm bẩn ε m2K/W Theo hình 5-4 trang 46 sách TNLH 0,004 27 Hệ số tản nhiệt từ khói đến vách ađlkv W/m2K 1,163.Cs.Cs2.Cvl.αtđl (theo trang 255 sách lò 1, NSM) 107 28 Hệ số truyền nhiệt K W/m2K 80 29 Diện tích bề mặt hấp thụ tính toán HhnII m2 270 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Chấp - Lớp Đ4 – Nhiệt Page 57 Đồ án môn học: Lò Hơi GVHD: Thạc Sĩ Nguyễn Duy Thiện PHẦN XI THIẾT KẾ BỘ SẤY KHÔNG KHÍ CẤP II Mục đích: Xác định diện tích trao đổi nhiệt cách bố trí sấy không khí cấp II Nhiệt lượng hấp thụ, nhiệt độ khói đầu vào, đầu ra, nhiệt độ không khí đầu vào, đầu sấy không khí biết, nhiệm vụ thiết kế xác định diện tích bề mặt trao đổi nhiệt cách bố trí Thiết kế cấu tạo phải tiến hành đồng thời với tính truyền nhiệt a chọn sấy không khí cấp II kiểu thu nhiệt ống thép trơn Φ = 40 x 1,5 mm (theo tài liệu trang 110 lò 1) Theo chiều rộng đường khói chia làm hộp khói ống, không khí chuyển động ống, cho không khí cắt lần: ống bố trí sole khe hở ống Δ đảm bảo nhỏ để sấy không khí gọn nhẹ Theo tiêu chuẩn thiết kế, để đảm bảo gia công S1 – d = 2(S’ - d) =2Δ Trong thiết kế này, chọn S1 = 65mm, S2 =45mm Trong trình bố trí ống, cần đảm bảo kích thước đường khói sấy không khí đường khói hâm nước Tốc độ tốt qua sấy ωk = (12 ÷ 14 m/s) ωkk/ωk = 0,45 ÷ 0,55 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Chấp - Lớp Đ4 – Nhiệt Page 58 Đồ án môn học: Lò Hơi GVHD: Thạc Sĩ Nguyễn Duy Thiện Bảng 20: Đặc tính cấu tạo sấy không khí cấp II STT Tên đại lượng 10 Đường kính ống Chiều dày ống Bước ống ngang Bước ống dọc Bước ống ngang tương đối Bước dọc ngang tương đối Số cụm ống theo chiều rộng đường khói Chiều rộng cụm ống Chiều sâu cụm ống Khoảng cách từ tâm ống đến vách Số dãy ống ngang cụm ống Số dãy ống dọc cụm ống Số ống cụm ống Chiều cao cụm ống Tiết diện đường khói Chiều rộng đường khói Tiết diện đường không khí Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt 11 12 13 14 15 16 17 18 Kí hiệu dn δ S1 S2 σ1 σ2 nc a1 b1 e Đơn vị Công thức tính, sở chọn Kết mm mm mm mm Cụm M M mm Chọn Chọn Chọn Chọn S1/dn S2/dn Chọn Chọn Chọn Chọn 40 1,5 65 45 1,625 1,125 1,95 65 Zn Zd Z l F a f HskkII dãy dãy ống M m2 M m2 m2 (a1 – 2e )/S1 +1 (b1 – 2e )/S2 +1 Zn.Zd – Zd/2 Giả thiết Π.dtr2.nc.Z/4 Thiết kế l.a – l.dn.nc.Zn Π.dtb.l.nc.Z 30 63 1859 2,45 7,8 10 5148,463 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Chấp - Lớp Đ4 – Nhiệt Page 59 Đồ án môn học: Lò Hơi GVHD: Thạc Sĩ Nguyễn Duy Thiện Bảng 21: Tính truyền nhiệt sấy không khí cấp II STT Kí hiệu QsII tk’sII Tên đại lượng Lượng nhiệt hấp thụ BSKK cấp II Nhiệt độ đầu vào khói trước BSKK cấp II Nhiệt độ đầu khói sau BSKK cấp II Nhiệt độ trung bình khói Thể tích khói cháy kg nhiên liệu tk’’sII tktbsII Vkh Tốc độ trung bình khói qua cụm ống ωkh Nhiệt độ không khí đầu vào BSKK cấp II tkk’sII Nhiệt độ không khí đầu BSKK cấp II 10 Đơn vị kW C Công thức tính, sở chọn Tra bảng phân phối nhiệt tk’sII = t’’hnII Kết 4812 460 C C m3 Tra bảng phân phối nhiệt 0,5(tk’sII + tk’’sII ) tra bảng 375 417,5 10,308 m/s (1 + ) 12,76 Tra phần phân phối nhiệt 240 tkk’’sII Nhiệm vụ thiết kế 350 Nhiệt độ trung bình không khí tkk tbsII 0,5(tkk’sII + tkk’’sII ) 295 Độ chênh nhiệt độ trung bình Δt1 tk’sII - tkk’’sII 110 Δt2 tk’’sII – tkk’sII 135 Δt C (Δt1 - Δt2)/ln(Δt1/Δt2) 122 0 C C C C C 11 Thành phần thể tích nước khói rH2O - Tra bảng 0,057 12 Thành phần thể tích khí nguyên tử rn - Tra bảng 0,187 13 Nồng độ tro bay khói μtr g/m3tc Tra bảng 13,271 14 Hệ số tản nhiệt từ khói đến vách ađlkv W/m2K 1,163.Cs.Cs2.Cvl.αtđl (theo trang 255 sách lò 1, NSM) 91 15 Tốc độ trung bình không khí ωkk m/s (1 + )(β’’sII + ) Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Chấp - Lớp Đ4 – Nhiệt Page 60 Đồ án môn học: Lò Hơi GVHD: Thạc Sĩ Nguyễn Duy Thiện 16 Hệ số tản nhiệt đối lưu phía không khí αkk W/m2K 1,163.Cs.Cs2.Cvl.αtđl (theo trang 255 sách lò 1, NSM) 17 Hệ số truyền nhiệt K W/m2K 42,658 18 Diện tích bề mặt hấp thụ tính toán HhnII m2 924 PHẦN XII THIẾT KẾ BỘ HÂM NƯỚC CẤP I Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Chấp - Lớp Đ4 – Nhiệt Page 61 80,3 Đồ án môn học: Lò Hơi GVHD: Thạc Sĩ Nguyễn Duy Thiện Bảng 22: Đặc tính cấu tạo hâm nước cấp I STT Tên đại lượng Kí hiệu D Δ S1 S2 σ1 σ2 a b e Đơn vị Công thức tính, sở chọn Kết 10 11 12 13 14 15 16 17 Đường kính ống Chiều dày ống Bước ống ngang Bước ống dọc Bước ống ngang tương đối Bước dọc ngang tương đối Chiều rộng đường khói Chiều sâu đường khói Khoảng cách từ tâm ống đến vách Số ống dãy ngang Số ống dãy kép ngang Số dãy ống kép Chiều dài ống Tiết diện đường khói Diện tích tiết diện lưu thông nước Chiều sâu cụm ống Chiều dày hữu hiệu xạ mm mm mm mm M M mm Chọn Chọn Chọn Chọn S1/d S2/d Thiết kế Thiết kế Chọn 38 95 50 2,5 1,316 7,8 60 nn Zk nk l F f ls S ống ống dãy M M m2 M M + (b – 2e )/S1 2nn -1 Chọn Chọn a.b – nn.d.l Π.dtr2.Zk/4 S2(nk - l) (1,87)d 32 63 20 16,104 0,061 1,95 0,1154 18 Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt HhnI m2 Π.d.l.nk.Zk 902 19 Thể tích riêng nước m3/kg Tra bảng nước nước bão hòa 0,0012 20 Tốc độ nước ống ωn m/s 0,66 Bảng 23: Tính truyền nhiệt hâm nước cấp I STT Tên đại lượng Kí hiệu Đơn vị Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Chấp - Lớp Đ4 – Nhiệt Công thức tính, sở chọn Page 62 Kết Đồ án môn học: Lò Hơi GVHD: Thạc Sĩ Nguyễn Duy Thiện QhnI tk’hnI I’hnI tk’’hnI I’’hnI tktbhnI Vkh kW C kJ/kg C kJ/kg C m3tc/kg Tra bảng phân phối nhiệt t’hnI = t’’sII Tra bảng Tra bảng phân phối nhiệt Tra bảng phân phối nhiệt 0,5(tk’hnI + tk’’hnI ) Tra bảng 3956 375 4018 300 4380 337,5 10,564 Lượng nhiệt hấp thụ hâm nước cấp I Nhiệt độ đầu vào khói Entanpi khói đầu vào BHN cấp I Nhiệt độ đầu khói Entanpi khói đầu BHN cấp I Nhiệt độ trung bình khói Thể tích khói 1kg nhiên liệu qua BHN cấp I Tốc độ trung bình khói qua cụm ống ωkh m/s (1 + ) 5,742 Nhiệt độ nước đầu vào BHN cấp I t’hnI C Tra phần phân phối nhiệt 225 10 Entanpi nước đầu vào BHN cấp I I’hnI kJ/kg Tra phần phân phối nhiệt 967 11 Entanpi nước đầu BHN cấp I I’’hnI kJ/kg I’’hnI = I’hnII 1085,7 12 Nhiệt độ nước đầu BHN cấp I t’’hnI t’’hnI = t’hnII 250 13 Nhiệt độ trung bình nước cấp ttbhnI 0,5(t’hnI + t’’hnI ) 237,5 14 Độ chênh nhiệt độ trung bình Δt1 tk’hnI - t’’hnI 125 Δt2 tk’’hnI - t’hnI 75 Δt C (Δt1 - Δt2)/ln(Δt1/Δt2) 97,881 C C C C 15 Thành phần thể tích nước khói rH2O - Tra bảng 0,056 16 Thành phần thể tích khí nguyên tử rn - Tra bảng 0,182 17 Nồng độ tro bay khói μtr g/m3tc Tra bảng 12,950 18 Chiều dày hữu hiệu xạ S m Tra bảng 21 0,1154 19 Lực hút khí nguyên tử PnS mMn/m2 p.rn.S 0,024 20 Hệ số làm yếu xạ khí nguyên tử Kk - Tra toán đồ trang 235 sách lò 1,5 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Chấp - Lớp Đ4 – Nhiệt Page 63 Đồ án môn học: Lò Hơi GVHD: Thạc Sĩ Nguyễn Duy Thiện 21 Hệ số làm yếu xạ tro Ktr - Tra toán đồ trang 234 sách lò 0,0183 22 Lực hút khói có chứa tro KpS mMn/m2 (Kk.rn + ktr.μtr )pn.S 0,067 23 Độ đen phần không sáng ak - 1- (theo – 13 trang 24 sách TNLH ) 0,065 24 Nhiệt độ vách ống có bám tro tv C ttbhnI + 250C 262,5 25 Hệ số tán nhiệt xạ abx W/m2K 1,163.ak atbx (theo trang 252 sách LH1) 2,63 26 Hệ số bảm bẩn ε m2K/W Theo hình 5-4 trang 46 sách TNLH 0,004 27 Hệ số tản nhiệt từ khói đến vách ađlkv W/m2K 1,163.Cs.Cs2.Cvl.αtđl (theo trang 255 sách lò 1, NSM) 79,33 28 Hệ số truyền nhiệt K W/m2K 61,724 29 Diện tích bề mặt hấp thụ tính toán HhnII m2 655 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Chấp - Lớp Đ4 – Nhiệt Page 64 Đồ án môn học: Lò Hơi GVHD: Thạc Sĩ Nguyễn Duy Thiện PHẦN XIII THIẾT KẾ BỘ SẤY KHÔNG KHÍ CẤP I Bộ sấy không khí cấp I chia làm đoạn dọc theo chiều đường khói Đoạn tách phần riêng rẽ Mục đích phòng bị ăn mòn việc thay dễ dàng Dùng thép cacbon Φ 40 x 1,5 để chế tạo Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Chấp - Lớp Đ4 – Nhiệt Page 65 Đồ án môn học: Lò Hơi GVHD: Thạc Sĩ Nguyễn Duy Thiện Bảng 24: Đặc tính cấu tạo sấy không khí cấp I STT Tên đại lượng 10 11 12 13 14 15 16 17 Đường kính ống Chiều dày ống Bước ống ngang Bước ống dọc Bước ống ngang tương đối Bước dọc ngang tương đối Số cụm ống theo chiều rộng đường khói Chiều rộng cụm ống Chiều sâu cụm ống Khoảng cách từ tâm ống đến vách Số dãy ống ngang cụm ống Số dãy ống dọc cụm ống Số ống cụm ống Chiều dài ống Tiết diện đường khói Chiều rộng đường khói Tiết diện đường không khí 18 Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt Kí hiệu dn δ S1 S2 σ1 σ2 nc a1 b1 e Đơn vị Công thức tính, sở chọn Kết mm mm mm mm Cụm M M mm Chọn Chọn Chọn Chọn S1/dn S2/dn Chọn Chọn Chọn Chọn 40 1,5 65 45 1,625 1,125 1,95 60 Zn Zd Z l F a f dãy dãy ống M m2 M m2 30 65 1917 5,4 8,24 7,8 16,2 HskkI m2 (a1 – 2e )/S1 +1 (b1 – 2e )/S2 +1 Zn.Zd – Zd/2 Có đoạn đoạn ta giả thiết dài 1,8 Π.dtr2.nc.Z/4 Thiết kế l.a – l.dn.nc.Zn (ta tính cho đoạn có đoạn vậy) Π.dtb.l.nc.Z Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Chấp - Lớp Đ4 – Nhiệt Page 66 5070 Đồ án môn học: Lò Hơi GVHD: Thạc Sĩ Nguyễn Duy Thiện Bảng 25: Tính truyền nhiệt sấy không khí cấp I STT Kí hiệu QsI tk’sI Tên đại lượng Lượng nhiệt hấp thụ BSKK cấp I Nhiệt độ đầu vào khói trước BSKK cấp I Nhiệt độ đầu khói sau BSKK cấp I Nhiệt độ trung bình khói Thể tích khói cháy kg nhiên liệu tk’’sI tktbsI Vkh Tốc độ trung bình khói qua cụm ống ωkh Nhiệt độ không khí đầu vào BSKK cấp I tkk’sI Nhiệt độ không khí đầu BSKK cấp II 10 Đơn vị kW C Công thức tính, sở chọn Tra bảng phân phối nhiệt tk’sI = t’’hnI Kết 8979 300 C C m3 Tra bảng phân phối nhiệt 0,5(tk’sI + tk’’sI) tra bảng 135 217,5 10,821 m/s (1 + ) 9,74 Chọn ban đầu 30 tkk’’sI Nhiệm vụ thiết kế 240 Nhiệt độ trung bình không khí tkk tbsI 0,5(tkk’sI + tkk’’sI ) 135 Độ chênh nhiệt độ trung bình Δt1 tk’sI - tkk’’sI 60 Δt2 tk’’sI – tkk’sI 105 Δt C (Δt1 - Δt2)/ln(Δt1/Δt2) 80,412 0 C C C C C 11 Thành phần thể tích nước khói rH2O - Tra bảng 0,055 12 Thành phần thể tích khí nguyên tử rn - Tra bảng 0,178 13 Nồng độ tro bay khói μtr g/m3tc Tra bảng 12,642 14 Hệ số tản nhiệt từ khói đến vách ađlkv W/m2K 1,163.Cs.Cs2.Cvl.αtđl (theo trang 255 sách lò 1, NSM) 89 15 Tốc độ trung bình không khí ωkk m/s (1 + )(β’’sI + ) 16 Hệ số tản nhiệt đối lưu phía không khí αkk W/m2K 1,163.Cs.Cs2.Cvl.αtđl (theo trang 255 sách 48,96 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Chấp - Lớp Đ4 – Nhiệt Page 67 Đồ án môn học: Lò Hơi GVHD: Thạc Sĩ Nguyễn Duy Thiện lò 1, NSM) 17 Hệ số truyền nhiệt K W/m2K 31,58 18 Diện tích bề mặt hấp thụ tính toán HhnII m2 3535 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Chấp - Lớp Đ4 – Nhiệt Page 68 [...]...Đồ án môn học: Lò Hơi GVHD: Thạc Sĩ Nguyễn Duy Thiện PHẦN III CÂN BẰNG NHIỆT LÒ HƠI Lập phương trình cân bằng nhiệt cho lò hơi là xây dựng phương trình biểu diễn sự cân bằng giữa nhiệt lượng đưa vào lò hơi với lượng nhiệt sử dụng hữu ích Q 1 và các tổn thất của lò Q2 , Q3 , Q4, Q5 , Q6 Từ phương trình cân bằng nhiệt ta có thể xác định được hiệu suất của lò hơi và lượng tiêu hao nhiên... thực hiện: Nguyễn Văn Chấp - Lớp Đ4 – Nhiệt Page 12 Đồ án môn học: Lò Hơi GVHD: Thạc Sĩ Nguyễn Duy Thiện Vì: lò hơi đốt than bột cháy theo ngọn lửa, thải xỉ khô A không cao (A =15,2%), theo trang 47 sách lò hơi 1 ta có thể bỏ qua tổn thất này: q6 =0 3.3.5 Tổn thất nhiệt do khói thải mang ra ngoài Theo công thức 4-15 trang 40 sách lò hơi 1: Q2 = ( Ik – Ikkl).( 1- ) ; • Ik – entanpi khói thải, tính theo... ngọn lửa tạo nên trong quá trình cháy tùy thuộc vào loại nhiên liệu đốt, phương pháp đốt và công suất lò hơi Chiều dài ngọn lửa lnl được tính: lnl = l1 + l2 + l3 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Chấp - Lớp Đ4 – Nhiệt Page 16 Đồ án môn học: Lò Hơi GVHD: Thạc Sĩ Nguyễn Duy Thiện l3 l2 l1 (Theo trang 16 sách tính nhiệt lò hơi) , với buồng lửa phun D= 75 ÷ 120 t/h thì lnl = 11 ÷ 13m Vậy ta chọn chiều dài ngọn... lưu lượng hơi quá nhiệt, lượng chi phí hơi bão hòa và hơi đi qua bộ quá nhiệt trung gian, kg/h; Dx – lưu lượng nước xả lò, thường lấy (1,5 -2) % Dqn , kg/h; iqn, inc , i’, i’’, i’tg, i’’tg – Entanpi của hơi quá nhiệt, nước cấp, nước bão hòa, hơi bão hòa, hơi ở đầu vào và đầu ra bộ quá nhiệt trung gian, kJ/kg; Vì: lò hơi không dùng hơi bão hòa và lượng nước xả lò nhỏ p= Cnl = 0,22 + = 0,259 kJ/kg (rất nhỏ ta có thể bỏ qua nhiệt vật lý của nhiên liệu đưa vào) • QP – lượng nhiệt do hơi phun vào lò hơi vì ta dùng vòi phun kiểu cơ khí nên: Gp = 0 => Qp = 0 (1) => Qđv = Qlvth... một góc 550 4.1.5 Chọn loại vòi phun và cách bố trí Theo trang 18 sách tính nhiệt lò hơi với D= 120 t/h Ta chọn: Loại vòi phun tròn, số lượng 4 vòi và đặt ở tường bên (mỗi bên 2 vòi) (Theo bảng 5 trang 19 sách tính nhiệt lò hơi) , ta có kích thước đặt vòi phun trên tường buồng lửa  Khoảng cách từ trục vòi phun đến mép phểu thải tro lạnh x = 2 (m)  Khoảng cách từ trục vòi phun ngoài cùng đến mép tường... S1 σ2 σ1 L Đơn vị mm mm ống Tấm ống mm mm m Công thức tính hoặc cơ sở chọn Chọn Chọn theo trang 83 sách lò hơi 2 Tính toán ở trên Chọn n/nt Chọn Chọn S2/d S1/d Chọn Kết quả 32 4 72 6 12 75 680 2,343 21,25 5 Bt bqn m m (2n1 - 1).S2 (nt - 1).S1 1,725 3,4 χday Χ - Tra theo toán đồ 10.5 trang 226 sách lò hơi 1 1 – (1 – χday )n, theo công thức 10 – 18b sách lò hơi 1 0,52 1 Ht Hv Hr Fv Fr Fk m2 m2 m2 m2 m2... nhiệt của lò hơi: 3.3.1 Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về mặt hóa học: Q3 (kJ/kg), q3(%) (Theo bảng 10-2 trang 260 sách lò hơi 1) ta chon: Q3 = 0; q3= 0 3.3.2 Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về mặt cơ học: Q4 (kJ/kg), q4(%) (Theo bảng 10-2 trang 260 sách lò hơi 1) ta chọn: q4 = 2% 3.3.3 Tổn thất nhiệt ra môi trường xung quanh: Q5 (kJ/kg), q5(%) (Theo đồ thị hình 4-1 trang 46 lò hơi 1) với... ra ngoài: q2 = = = 0,052 =5,2% vậy hiệu suất của lò hơi: � = 100 – (q2 + q3 + q4 + q5 + q6) = 100 – (5,2 + 0 + 2 +0,55 + 0) = 92,25 % 3.4 Lượng tiêu hao nhiên liệu (Theo 4-13 trang 40 sách lò hơi 1); Ta có: B = = = 14378,006 kg/h = 3,993 kg/s Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Chấp - Lớp Đ4 – Nhiệt Page 13 Đồ án môn học: Lò Hơi GVHD: Thạc Sĩ Nguyễn Duy Thiện Từ công thức Qhi = B.Q1 => Q1 = = = 25298,640